JP7019515B2 - 流体制御弁 - Google Patents
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Description
以下、本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、内燃機関(エンジン)を搭載する自動車等の車両に搭載される蒸発燃料処理装置の封鎖弁に備えられている流体制御弁としてのリリーフ弁を例示する。車両は、内燃機関(エンジン)及び燃料タンクを搭載している。説明の都合上、蒸発燃料処理装置を説明した後、封鎖弁、リリーフ弁を説明する。
図1は蒸発燃料処理装置12の構成を示す。蒸発燃料処理装置12は、自動車等の車両のエンジンシステム10に備えられている。エンジンシステム10は、エンジン14と、エンジン14に供給される燃料を貯留する燃料タンク15とを備えている。燃料タンク15には、インレットパイプ16が設けられている。インレットパイプ16は、その上端部の給油口から燃料を燃料タンク15内に導入するパイプであって、給油口にはタンクキャップ17が着脱可能に取付けられている。また、インレットパイプ16の上端部内と燃料タンク15内の蒸発燃料が存在する気層部とは、ブリーザパイプ18により連通されている。
次に、蒸発燃料処理装置12の基本的動作について説明する。通常時においては、封鎖弁38のリリーフ弁54は閉弁状態にある。
(1)先ず、[車両の駐車中]について説明する。車両の駐車中は、封鎖弁38の電動弁52が閉弁状態に維持される。したがって、燃料タンク15の蒸発燃料がキャニスタ34内に流入されることがない。また、キャニスタ34内の空気が燃料タンク15内に流入されることもない。このとき、パージ弁40が閉弁状態に維持される。なお、車両の駐車中等の電動弁52の閉弁時において、燃料タンク15内の圧力は、封鎖弁38のリリーフ弁54(後述する)によって適正圧力に保たれるようになっている。
(2)次に、[車両の走行中]について説明する。車両の走行中において、ECU45は、所定のパージ条件が成立する場合に、キャニスタ34に吸着されている蒸発燃料をパージさせる制御を実行する。この制御では、パージ弁40が開閉制御される。パージ弁40が開弁されると、エンジン14の吸気負圧がパージ通路32を介してキャニスタ34内に作用する。その結果、キャニスタ34内の蒸発燃料が、大気通路42から吸入される空気とともに吸気通路27にパージされることによりエンジン14で燃焼される。また、ECU45は、蒸発燃料のパージ中に限り、封鎖弁38の電動弁52を開弁状態とする。これにより、燃料タンク15のタンク内圧が大気圧近傍値に維持される。
(3)次に、[給油中]について説明する。車両の停車中において、リッドスイッチ46が操作されると、ECU45が封鎖弁38の電動弁52を開弁状態とする。この際、燃料タンク15のタンク内圧が大気圧より高圧であれば、封鎖弁38の電動弁52が開弁すると同時に、燃料タンク15内の蒸発燃料が、ベーパ通路31を通ってキャニスタ34内の吸着材に吸着される。これにより、蒸発燃料が大気に放出されることが防止される。これにともない、燃料タンク15のタンク内圧は大気圧近傍値に低下する。また、燃料タンク15のタンク内圧が大気圧近傍値にまで低下すると、ECU45は、リッド48のロックを解除する信号をリッドオープナー47に出力する。その信号を受けたリッドオープナー47がリッド48のロックを解除することにより、リッド48の開動作が可能となる。そして、リッド48が開けられ、タンクキャップ17が開けられた状態で、燃料タンク15への給油が開始される。また、ECU45は、給油の終了(具体的にはリッド48が閉じられる)まで、封鎖弁38の電動弁52を開弁状態に維持する。このため、給油の際に、燃料タンク15内の蒸発燃料がベーパ通路31を通ってキャニスタ34内の吸着材に吸着される。
次に、封鎖弁38の説明をする。図2は封鎖弁38を形成する弁ケーシング56の外観斜視図を示す。図3及び図4は封鎖弁38の全体構成を示す断面図であり、図3は図2のIII―III線矢視断面の縦断面図、図4は図3のIV-IV線矢視断面の横断面図である。封鎖弁38は、図3及び図4に示すように、弁ケーシング56に形成される電動弁52と、リリーフ弁54とから構成される。なお、封鎖弁38を図示する各図に示す方向表示は、封鎖弁38は、通常、車両の床下に設置されるものであるから、車両の前後左右上下方向に対応して各方向を定めるが、封鎖弁38の配置方向を特定するものではない。
図2は封鎖弁38を形成する弁ケーシング56の外観を示す。弁ケーシング56は樹脂製であり、弁ケーシング56の内部には、図3及び図4に示すように、封鎖弁38を構成する電動弁52とリリーフ弁54とが収容されている。そのため、弁ケーシング56には、電動弁52を構成するための第1収容筒部60と、リリーフ弁54を構成するための第2収容筒部61とを有する。また、弁ケーシング56には第1管部57と第2管部58とを備えている。第1管部57と第2管部58は、弁ケーシング56においてベーパ通路31(図1参照)の一部を成すメイン通路74を形成している。
図4に示す第1管部57及び第2管部58により形成されるメイン通路74には、図3に示すように、このメイン通路74をバイパスするバイパス通路90が形成される。バイパス通路90は、第1通路部75を分岐して配置されるリリーフ弁54の第2弁口80、第2弁室67を経由し、電動弁52の第1弁室65に連通通路84を経由して接続されて形成される。本実施形態で連通通路84とは、バイパス通路90中におけるリリーフ弁54の第2弁室67と電動弁52の第1弁室65を接続する通路を指称している。なお、これによりバイパス通路90はメイン通路74の経路にある電動弁52の第1弁口71をバイパスして形成される。バイパス通路90はメイン通路74にある電動弁52が閉弁状態にあり、メイン通路74が遮断状態にある際の燃料タンク内の異常な正圧や負圧の圧力状態を、このバイパス通路90に設けられたリリーフ弁54の制御により逃がして調整する通路である。
次に、電動弁52の構成を説明する。図5は電動弁52の拡大断面図であり、図6は分解斜視図である。図5に示すように、電動弁52は、弁ケーシング56の第1収容筒部60内に収容されている。電動弁52は、電動モータ92とバルブガイド94とバルブ体96とバルブスプリング98とを備えている。なお、図5は電動弁52の開弁状態を示している。
次に、リリーフ弁54の説明をする。図7はリリーフ弁54の拡大断面図を示す。リリーフ弁54は正圧リリーフ弁機構130と負圧リリーフ弁機構132とを有する。図7の図示状態は当該両リリーフ弁機構130,132共、閉弁状態を示している。図7に示すように、リリーフ弁54は、弁ケーシング56の第2収容筒部61に配置されている。
次に、正圧リリーフ弁機構130(図7参照)について説明する。正圧リリーフ弁機構130は第1コイルバネ154によって正圧側の開弁圧が設定されている。これにより、第2弁口80側(燃料タンク側)の圧力が正圧側の開弁圧以上になると、第1弁部材134が第1コイルバネ154の付勢に抗して上昇する。これにより、正圧リリーフ弁機構130が開弁される。このとき、外周側のシール部165は、バルブシート82から離れ、自由状態となる。
次に、負圧リリーフ弁機構132(図7参照)について説明する。負圧リリーフ弁機構132は第2コイルバネ161によって負圧側の開弁圧が設定されている。これにより、第2弁口80側の圧力(燃料タンク側)の圧力が負圧側の開弁圧以下になると、第2弁部材136が第2コイルバネ161の付勢に抗して下降する。これにより、負圧リリーフ弁機構132が開弁される。このとき、内周側のシール部164は、第2弁部材136の弁板156から相対的に離れ、自由状態となる。
前述した封鎖弁38は、車両(不図示)に搭載される蒸発燃料処理装置12(図1参照)におけるベーパ通路31に介装される。すなわち、図3及び図4に示すように、弁ケーシング56の第1管部57にベーパ通路31の燃料タンク15側の通路部31aが接続されるとともに、第2管部58にベーパ通路31のキャニスタ34側の通路部31bが接続される。これにより、ベーパ通路31の両通路部31a,31bが弁ケーシング56のメイン通路74を介して相互に連通されている。このため、メイン通路74は、ベーパ通路31の一部を構成している。また、図3に示すように、弁ケーシング56の取付部63は、車両の床下側の固定側部材167に対してボルト等の締結により固定される。これにより、リリーフ弁54(図3参照)の軸線が天地方向に向くように、封鎖弁38が車両に搭載される。そして、リリーフ弁54の第2弁口80は、車両搭載状態で、メイン通路74に対して天側に配置されている。すなわち、図3に示されるように、第2弁口80は第1管部57により形成されるメイン通路74より上方位置に設定される。
次に、封鎖弁38における電動弁52の動作について説明する。電動弁52の動作は、リリーフ弁54の正圧リリーフ弁機構130及び負圧リリーフ弁機構132が閉弁状態(図3参照)において行われる。
先ず、電動弁52の開弁状態について説明する。図5に示すように、電動弁52の開弁状態においては、バルブガイド94及びバルブ体96(第1シール部材117を含む)が第1収容筒部60の弁座72から前方(図5において上方)に離れている。また、バルブガイド94に対してバルブ体96がバルブスプリング98の弾性により後方(図5において下方)へ付勢されており、図6に示すバルブガイド94の係合溝124の溝底部(溝形成壁126の前端部)にバルブ体96の係合突起122が当接されている。このため、バルブガイド94とバルブ体96とが連結手段120を介して連結されている。
次に、電動弁52の閉弁作動時について説明する。電動弁52の開弁状態(図5の状態)において、電動モータ92が閉弁作動されると、出力軸93が閉弁方向に回転される。これにより、送りネジ機構110を介してバルブガイド94及びバルブ体96は後方へ移動していく。すると、バルブ体96(詳しくは第1シール部材117)が弁座72に着座して、バルブ体96の後方への移動が規制される。続いて、バルブガイド94がさらに後方へ移動していく。これにともない、図6に示すバルブ体96の係合突起122に対してバルブガイド94の係合溝124の溝底部(溝形成壁126の前端部)が前方へ移動していく。このため、連結手段120によるバルブガイド94とバルブ体96との連結が解除される。
次に、電動弁52の閉弁状態について説明する。電動弁52の閉弁状態では、バルブ体96がバルブスプリング98の付勢力によって弁ケーシング56の弁座72に着座した状態に弾性的に保持される。また、バルブ体96と弁座72との間は第1シール部材117によって弾性的にシールされる。また、閉弁状態において、電動モータ92の通電をオフ(OFF)にしても、電動モータ92のディテントトルク、送りネジ機構110のリード角等によって閉弁状態を保持することができる。
次に、電動弁52の開弁作動時について説明する。電動弁52の閉弁状態において、電動モータ92が開弁作動されると、出力軸93が開弁方向に回転される。これにより、送りネジ機構110を介してバルブガイド94が前方(開方向)へ移動されていく。これにともない、バルブガイド94の係合溝124がバルブ体96の係合突起122に沿って上方へ移動していく。これにともない、バルブスプリング98及び補助バネ112がその弾性復元力により伸長する。そして、係合溝124の溝底部(溝形成壁126の前端部)がバルブ体96の係合突起122に当接する。これにより、バルブガイド94とバルブ体96との相対移動が規制される。このため、バルブガイド94とバルブ体96とが連結手段120を介して連結される。続いて、バルブガイド94及びバルブ体96がさらに上昇されていく。これにともない、補助バネ112がその弾性復元力により伸長する。これにより、バルブ体96(詳しくは第1シール部材117)が弁ケーシング56の弁座72から離座することにより、開弁状態となる(図5の状態)。
次に、封鎖弁38におけるリリーフ弁54の動作について説明する。リリーフ弁54における正圧リリーフ弁機構130の開弁動作、及び負圧リリーフ弁機構132の開弁動作は、いずれも電動弁52の閉弁状態において行われる。
正圧リリーフ弁機構130の開弁動作は、燃料タンク15に正圧リリーフ弁機構130の開弁圧以上の正圧が生じた場合に行われる。すなわち、開弁圧以上の正圧が生じると前述したように第1弁部材134が上動して、正圧リリーフ弁機構130が開弁し、第2弁口80と第2弁室67が連通する。これにより、バイパス通路90が連通状態となり、メイン通路74における電動弁52の第1弁口71が閉弁状態にあり、メイン通路74が遮断された状態にあっても、バイパス通路90を介して連通状態となる。このバイパス通路90の連通により、燃料タンク15側からの流体は、第1通路部75からバイパス通路90を通り、第2通路部76からキャニスタ34側へと流れる。これにより、燃料タンク15内の圧力を低下させることができる。
負圧リリーフ弁機構132の開弁動作は、燃料タンク15に負圧リリーフ弁機構132の開弁圧以下の負圧が生じた場合に行われる。すなわち、開弁圧以下の負圧が生じると前述したように第2弁部材136が下降して開弁して、負圧リリーフ弁機構132が開弁し、第2弁口80と第2弁室67が連通する。これにより、正圧リリーフ弁機構130の開弁の場合と同様に、バイパス通路90が連通状態となり、メイン通路74が遮断された状態にあっても、バイパス通路90を介して連通状態となる。このバイパス通路90の連通により、燃料タンク15側からの流体は、第1通路部75からバイパス通路90を通り、第2通路部76からキャニスタ34側へと流れる。これにより、燃料タンク15内の圧力を上昇させることができる。
本実施形態が特徴とする構成は、リリーフ弁54において、弁ケーシング56の第2収容筒部61の下面側に形成される平面部170の構成、及び、弁ケーシング56の第1管部57の下面側に設けられる凸部173の構成である(図8参照)。なお、弁ケーシング56は、本発明における「ハウジング本体」に相当する。第1管部57は、本発明における「管部」に相当する。第1管部57内の第1通路部75は、本発明における「流体通路」に相当する。リリーフ弁54は、本発明における「流体制御弁」に相当する。第2収容筒部61は、本発明における「弁ハウジング部」に相当する。第2弁室67は、本発明における「弁室」に相当する。第2弁口80は、本発明における「弁口」に相当する。第1弁部材134は、本発明における「弁部材」に相当する。第1コイルバネ154は、本発明における「バネ部材」に相当する。
上述した第1実施形態の特徴構成によれば、リリーフ弁54の組み付けに際し、組付け台180上に弁ケーシング56の一対の平面部170を両持ち状態で支持することができる。これにより、キャップ150に対する押し付け荷重による第2収容筒部61の傾きを抑制することができる。したがって、キャップ150の組み付け位置の位置ずれを抑制し、安定した流量特性を得ることができる。
本実施形態は、実施形態1に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、実施形態1と同一部位については同一符号を付して重複する説明を省略する。第2実施形態が特徴とする構成は、図11に示すように、第1実施形態の組付け台180(図9参照)に代えて、組付け台190を用いるものである。組付け台190は、上面部191が水平面になっている。上面部191の中央部には、前後方向に延びる溝部193が設けられている。溝部193は、第1管部57における両平面部170から下方へ突出する部分(以下、「第1管部57の一部」という)が収まる横幅及び深さを有する断面四角形状に形成されている。溝部193の底面の左右方向の略中央部には、有底円筒溝状の凹部194が設けられている。凹部194は、弁ケーシング56の凸部173を係合可能に形成されている。組付け台190は、本発明における「載置部」に相当する。
組付け台190の溝部193に第1管部57の一部が収まるようにして、組付け台190の上面部191に第2収容筒部61の一対の平面部170を載置する。これにともない、組付け台180の凹部194に第1管部57の凸部173が係合することにより、弁ケーシング56を第1管部57の軸線方向(前後方向)に位置決めすることができる。このため、組付け台190に弁ケーシング56を支持した状態での作業性を向上させることができる。凸部173は本明細書でいう「被位置決め部」に相当する。凹部194は本明細書でいう「位置決め部」に相当する。
本実施形態は、実施形態2に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、実施形態2と同一部位については同一符号を付して重複する説明を省略する。第3実施形態が特徴とする構成は、図12に示すように、第2実施形態の弁ケーシング56の凸部173(図11参照)を凹部201に変更するとともに、第2実施形態の組付け台190の凹部194(図11参照)を凸部214に変更したものである。凹部201は、第1管部57の下面部に円筒溝状に形成されている。凹部201は、第2収容筒部61の軸線61aの延長線上に配置されている。凸部214は、組付け台190の溝部193の底面の左右方向の略中央部に突出する略円柱形状に形成されている。凸部214は、弁ケーシング56の凹部201に係合可能に形成されている。
組付け台190の溝部193に第1管部57の一部が収まるようにして、組付け台190の上面部191に第2収容筒部61の一対の平面部170を載置する。これにともない、組付け台180の凸部214に第1管部57の凹部201が係合することにより、弁ケーシング56を第1管部57の軸線方向(前後方向)に位置決めすることができる。このため、組付け台190に弁ケーシング56を支持した状態での作業性を向上させることができる。凹部201は本明細書でいう「被位置決め部」に相当する。凸部214は本明細書でいう「位置決め部」に相当する。
以上、本発明を特定の実施形態について説明したが、本発明はその他各種の形態でも実施可能なものである。
56…弁ケーシング(ハウジング本体)
57…第1管部(管部)
57a…軸線
61…第2収容筒部(弁ハウジング部)
61a…軸線
61b…開口部
67…第2弁室(弁室)
75…第1通路部(流体通路)
80…第2弁口(弁口)
134…第1弁部材(弁部材)
150…キャップ
152…抜け止め部材(二次成形体)
154…第1コイルバネ(バネ部材)
170…平面部
173…凸部(被位置決め部)
180…組付け台(載置部)
190…組付け台(載置部)
194…凹部(位置決め部)
201…凹部(被位置決め部)
214…凸部(位置決め部)
Claims (4)
- 流体通路を形成する管部、及び、前記流体通路に弁口を介して連通する弁室を形成する弁ハウジング部を有するハウジング本体と、
前記弁室の開口部を封止するキャップと、
前記弁口を開閉する弁部材と、
前記弁部材と前記キャップとの間に設けられ、前記弁部材を閉弁方向へ付勢するバネ部材と、
を備える流体制御弁であって、
前記弁ハウジング部の軸線は、前記管部の軸線と直交しており、
前記ハウジング本体は、前記弁ハウジング部の軸線及び前記管部の軸線を含む一平面を間にしてその両側に位置しかつ前記弁ハウジング部の軸線に対して直交する一対の平面部を有し、前記一対の平面部は、前記弁ハウジング部の最外周縁と前記弁ハウジング部の軸線の間に形成される流体制御弁。 - 内部に流体通路を形成する管部、及び、前記流体通路に弁口を介して連通する弁室を形成する弁ハウジング部を有するハウジング本体と、を備える流体制御弁であって、
前記弁ハウジング部は、前記弁室、前記弁口、一対の平面部、及び開口端を有し、
前記弁ハウジング部は、前記管部の軸線と直交する軸線を有し、前記弁ハウジング部の軸線と前記管部の軸線が一平面に沿って延出し、
前記一対の平面部は、前記一平面の両側に配置されており、前記一対の平面部の各平面は前記一平面に向けて垂直に延在しており、
前記弁ハウジング部は、底壁と天井を有する円筒状であり、前記底壁が前記管部と前記弁ハウジング部を仕切り、前記天井に前記開口端が位置し前記底壁に前記一対の平面部が位置しており、前記弁口は、前記一対の平面部の間において前記底壁を貫通し、
前記弁室に収納されており、前記弁口を開閉するように構成されている弁部材と、
前記弁ハウジング部の前記開口端を閉鎖するように構成されているキャップと、
前記弁ハウジング部の前記軸線に対して軸方向において前記キャップの最上面と前記一対の平面部との間に位置する前記開口端と、
前記弁部材と前記キャップとの間に設けられ、前記弁部材を前記開口端に向けて付勢するバネ部材と、を有する流体制御弁。 - 請求項1又は2に記載の流体制御弁であって、
前記キャップは、前記弁ハウジング部に対して樹脂製の二次成形体によって抜け止め状態で接続されている、流体制御弁。 - 請求項1から請求項3の何れか1項に記載の流体制御弁であって、
前記ハウジング本体は、前記一対の平面部を載置する載置部に設けられた位置決め部に係合して前記管部の軸線方向に位置決めされる被位置決め部を有する、流体制御弁。
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