(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアー導入ポート、このエアー導入ポートに通じる第１弁室、エアー送り出しポート、このエアー送り出しポートに通じる第２弁室、この第２弁室と前記第１弁室とを通じる弁孔、この弁孔を開閉する弁部材、この弁部材を弁閉方向に付勢する弁閉用ばね、外部圧力を受ける感圧部を弁筐体に備え、
前記感圧部に作用する外部圧力を前記弁部材に伝達させて、前記弁部材により前記弁孔を開閉動作することで、エアーを前記エアー導入ポート側から前記第１弁室および前記第２弁室を経て前記エアー送り出しポート側へ供給するようにしたエアーコントロールバルブにおいて、
前記感圧部に作用する前記外部圧力を受ける受圧部材を、断面が波形形状の金属製ダイヤフラムで構成するとともに、
この金属製ダイヤフラムを、その背面に前記弁部材の端面が接するようにして前記弁筐体の内部に対し、前記弁部材のガイド孔を有するダイヤフラム背面板と一体化して周囲を気密に固定して取り付け、
さらに、前記ダイヤフラム背面板と弁筐体内に、前記金属製ダイヤフラムの動作制限用の凹部を形成したことを特徴とするエアーコントロールバルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車用エンジンの吸気系に設けられて、パワーステアリング動作時におけるアイドル回転制御装置用のエアーコントロールバルブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの吸気系にキャブレタを備えるとともに、パワーステアリングを備えた自動車において、キャブレタにおけるスロットルバルブの前後を連通するバイパス路に弁（エアーコントロールバルブ）を設け、この弁（エアーコントロールバルブ）をパワーステアリング駆動用油圧管路の圧力によって開閉するようにしたアイドルアップ装置を備えたものがある。
自動車に備えられるパワーステアリングは、手動の舵取機構の途中に設けられたサーボ機構の形を取ることが多く、舵取機構の手動による変位が入力信号としてサーボ機構に与えられて、出力機構がそれに追随する動きをするものであり、即ち、手動操作に動力が加勢する形になる。
このようなパワーステアリングの動力源としては、油圧力が現在最も一般に使用されている。
【０００３】
ところで、エンジンがアイドリング状態にある時、あるいは低速回転している時に、車両のステアリング操作を行うと、パワーステアリングの油圧ポンプが作動するので、その負荷がエンジンにかかる。この場合、エンジンは油圧ポンプの負荷で回転数が低下してラフアイドルとなり、ついにはエンジンが停止することもある。
そこで、エンジンのアイドル状態において、ステアリングを操作した場合でも、エンジンの停止等を起こすことのないアイドル回転制御装置用のものとしてエアーコントロールバルブを設けている。
【０００４】
図４は従来のエアーコントロールバルブの感圧部構造を例示したもので、図中、４０，５０は弁筐体、４１，５１は弁部材、４２，５２は受圧部材である。
先ず、図４（ａ）は感圧部の受圧部材としてピストン４２が使用された構造のもので、このピストン４２は、外部に取付ねじ部４３が形成されて底部に圧力導入口４４が形成された弁筐体４０の中心穿設孔に対して摺動自在に組み込まれている。このピストン４２の摺動面の気密は、ピストン４２の環状溝に設けられたＯリング４５とバックアップリング４６によって確保されている。このＯリング４５とバックアップリング４６は、図示のように、１セットで二重に設けられたものが多い。
以上のような感圧部構造による従来のエアーコントロールバルブによれば、図示しないが、車両のステアリングを操作して、パワーステアリング駆動用油圧管路に圧力が作用し、その圧力がピストン４２の圧力導入口４４側に作用すると、ピストン４２が上昇して、その同軸上で上部に設けられた弁部材４１が動作し、図示しない弁部を開閉するようになっている。
【０００５】
また、図４（ｂ）は感圧部の受圧部材として弾性部材からなるダイヤフラム５２が使用された構造のもので、このダイヤフラム５２は、外部に取付ねじ部５３が形成された弁筐体５０のフランジ部５４と気密に嵌合されている。
そして、このダイヤフラム５２の外部は、圧力導入孔５５を形成した保護キャップ５６で補強されている。
以上のような感圧部構造による従来のエアーコントロールバルブによっても、保護キャップ５６の圧力導入孔５５からダイヤフラム５２に対して圧力が作用すると、ダイヤフラム５２の底部が上昇し、その動きがダイヤフラム５２の底部背面側と接する伝達軸５７を介して弁部材５１に伝達される。即ち、弁部材５１が動作して、図示しない弁部を開閉するようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した感圧部構造による従来の各エアーコントロールバルブの場合、以下に列挙するような問題がある。
先ず、図４（ａ）に示される感圧部の受圧部材としてピストン４２が使用された構造による従来のエアーコントロールバルブの場合は、以下に列挙する３つの問題がある。
【０００７】
（１）摺動体であるピストン４２の摺動シール部は、摺動しながら完全に気密であることを期待されるものであるが、そのようなことをシール部材であるＯリング４５やバックアップリング４６に期待することには無理がある。
また、シール部材を、図示例のように、二重三重等に多重設定した場合でも、少々の漏洩は出てきてしまう。
【０００８】
（２）ピストン４２の摺動部の完全な気密を狙うあまりに、ピストン４２自体とその組み込まれる摺動孔の寸法精度並びに仕上げ精度が高品質である必要がある。
従って、このために部品が高コストになってしまう。
【０００９】
（３）ピストン４２の摺動部の完全な気密を狙うあまりに、Ｏリング４５やバックアップリング４６を多重に使用することになる。
このため、摺動抵抗が大きくなって、圧力に対する弁部材４１の動き量のヒステリシスが大きくなって、計画通りの働きをしなくなることがある。
そして、結果的に、エンジンのアイドリング回転数が安定しないものとなってしまう。
【００１０】
また、図４（ｂ）に示される感圧部の受圧部材として弾性部材からなるダイヤフラム５２が使用された構造による従来のエアーコントロールバルブの場合には、受圧部材である弾性部材からなるダイヤフラム５２の材質が、実際には、合成ゴムまたは合成樹脂で対処されていることから、圧力の作用による反復繰り返し動作の寿命が、ある一線以上は越すことができないという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、気密性を確保しながら、高コストになるのを抑えるとともに、安定した動作が得られ、しかも、感圧部の受圧部材の反復繰り返し動作の寿命を大幅に延ばせるようにしたエアーコントロールバルブを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決すべく本発明は、エアー導入ポート、このエアー導入ポートに通じる第１弁室、エアー送り出しポート、このエアー送り出しポートに通じる第２弁室、この第２弁室と前記第１弁室とを通じる弁孔、この弁孔を開閉する弁部材、この弁部材を弁閉方向に付勢する弁閉用ばね、外部圧力を受ける感圧部を弁筐体に備え、前記感圧部に作用する外部圧力を前記弁部材に伝達させて、前記弁部材により前記弁孔を開閉動作することで、エアーを前記エアー導入ポート側から前記第１弁室および前記第２弁室を経て前記エアー送り出しポート側へ供給するようにしたエアーコントロールバルブにおいて、前記感圧部に作用する前記外部圧力を受ける受圧部材を、断面が波形形状の金属製ダイヤフラムで構成するとともに、この金属製ダイヤフラムを、その背面に前記弁部材の端面が接するようにして前記弁筐体の内部に対し、前記弁部材のガイド孔を有するダイヤフラム背面板と一体化して周囲を気密に固定して取り付け、さらに、前記ダイヤフラム背面板と弁筐体内に、前記金属製ダイヤフラムの動作制限用の凹部を形成した構成を特徴としている。
【００１３】
【作用】
本発明によれば、弁筐体の内部に周囲を気密に固定して取り付けた金属製ダイヤフラムに外部圧力が作用すると、その外部圧力によって、金属製ダイヤフラムが動作し、弁部材を弁閉用ばねの付勢に抗して押し上げて弁孔を開き、エアー導入ポート側から第１弁室および第２弁室を経てエアー送り出しポート側へエアーをタイミング良く適切に送り出す。
【００１４】
金属製ダイヤフラムを、弁筐体の内部に周囲を気密に固定して取り付けたことにより、気密性が確保される。
また、従来のピストンを廃止したことから、摺動部対策が不要となり、従って、高コストになるのを抑えられる。
さらに、摺動部の摺動抵抗の発生が考えられないことから、安定した動作が得られるようになる。
そして、ダイヤフラムの材質を金属製にしたことから、圧力の作用による繰り返し動作の寿命が大幅に延びる。
さらに本発明によれば、断面が波形形状の金属製ダイヤフラムであることから、上下方向の動作を繰り返しても、ダイヤフラム背面板と一体化した周囲の固定部への動作反力による影響がなく、周囲の固定部の気密が確保される。
そして、ダイヤフラム背面板と弁筐体内に、金属製ダイヤフラムの動作制限用の凹部が形成されていることから、圧力が規定以上に上昇して金属製ダイヤフラムの能力以上の動作が制限される。
しかも、断面が波形形状の金属製ダイヤフラムの上下に充分な作動空間としての凹部が確保されていることから、作用圧力に対しリニアーな変位による動作特性が得られる。
【００１５】
【実施例】
以下に、本発明に係るエアーコントロールバルブの実施例を図１から図３に基づいて説明する。
先ず、図１は本発明を適用した一例としてのエアーコントロールバルブを示すもので、そのエアーコントロールバルブを上方と下方から見た状態を図２（ａ）および（ｂ）に示している。
図１において、１はパワーステアリング駆動用油圧管路の壁面であり、２は弁筐体である。
【００１６】
弁筐体２は、上面が開放された大径部３の下部に中心が同軸上の小径部４を形成した駒形状のものであって、その小径部４の下部に、前記パワーステアリング駆動用油圧管路の壁面１に設けられたねじ孔に気密状にねじ込んで固定される取付ねじ部５を設けている。図中、６はパワーステアリング駆動用油圧管路の壁面１と小径部４の上部との間に介在させた気密確保のためのＯリングである。
なお、大径部３の外周は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、六角形をしていて、これによりエアーコントロールバルブのねじ込み作業時の工具が係合できるようになっている。
【００１７】
以上の弁筐体２の大径部３の内部には、上部の大径段部７、続いて下部に小径段部８が形成されていて、小径部４の底面には、末広がり形状の圧力導入孔９が形成されている。これら大径段部７および小径段部８の内部は、圧力導入孔９と連通するようになっている。
なお、これらの大径段部７、小径段部８および圧力導入孔９は、弁筐体２の同軸上に設けられている。
【００１８】
そして、小径段部８には、前記パワーステアリング駆動用油圧管路の圧力を受けて動作をする感圧部の受圧部材としての金属製ダイヤフラム１０と、その上の中心にガイド孔１２を有する円板形状のダイヤフラム背面板１１とが重ねられて、大径段部７側から周囲のカシメ部１３により強力に固定されている。
即ち、金属製ダイヤフラム１０は、図３にも拡大して示されるように、断面が波形形状をしたもので、ダイヤフラム背面板１１とともに一体化して固定されている。
このような金属製ダイヤフラム１０の取り付けによる気密の確保は、カシメ部１３による固定構造のみでも充分であると考えられるが、さらに完全なものとするために、図示例においては、金属製ダイヤフラム１０の圧力作用側（圧力導入孔９側）の環状溝に納まったＯリング１４を設けている。
【００１９】
ここで、以上の金属製ダイヤフラム１０の上下には、その作動領域を確保するための空間が設けられている。
即ち、ダイヤフラム背面板１１の下面には、金属製ダイヤフラム１０が作用圧を受けて上方へ動作する場合の作動空間としての凹部１５が形成されている。この凹部１５は、圧力が規定以上に上昇して金属製ダイヤフラム１０の能力以上に動作しようとした場合において、その動作の制限部材としての役務を果たす。
また、小径段部８の底面には、後述する弁閉用ばね２９の作用力を受けて金属製ダイヤフラム１０が下方へ動作する場合の作動空間としての凹部１６が形成されている。この凹部１６は、弁閉用ばね２９の作用力が金属製ダイヤフラム１０の動作能力以上になるような場合において、前記凹部１５と同様に、その動作の制限部材としての役務を果たすよう考慮されることもある。
【００２０】
以上によって、金属製ダイヤフラム１０は、周囲のカシメ部１３により強力に固定されているが、その断面が波形形状であること（図３参照）と、上下に充分な作動空間としての凹部１５，１６が確保されていることから、作用圧力に対しリニアーな変位による動作特性が得られるものとなっている。
また、この金属製ダイヤフラム１０は、上下方向への動作を繰り返しても、断面が波形形状であることもあって、動作反力による周囲のカシメ部１３への影響がなく、カシメ部１３による周囲の固定部の気密が確保されている。
【００２１】
そして、弁筐体２の大径部３内の大径段部７には、環状のＯリング支持板１７と、その上部に重ねたポート部材２０が設けられている。
このポート部材２０は、エアー導入ポート２１とエアー送り出しポート２２を一体に備えた兜形状のものであって、その下面側の周囲にＯリング１８介装してＯリング支持板１７上面に重ね、大径段部７の上部開放周縁１９を内側に曲げるカシメ加工により弁筐体２に強固に結合されている。
また、ポート部材２０の内部には、エアー導入ポート２１に通じる第１弁室２３が形成されており、さらに、エアー送り出しポート２２に通じる第２弁室２４が形成されている。これら第１弁室２３と第２弁室２４は、ポート部材２０内の中心に形成した弁孔２５を通じて連通可能である。
【００２２】
以上により弁筐体２の中心軸上に並ぶ第１弁室２３、弁孔２５、第２弁室２４、ガイド孔１２の領域には、頭部に截頭円錐形の弁部２６を有する茸形状をした弁部材２７が配設されている。
即ち、この弁部材２７は、上方にテーパ形状に開いた頭部の截頭円錐形の弁部２６を第１弁室２３に置いて、弁孔２５、第２弁室２４およびガイド孔１２を貫通するように配置されている。この弁部材２７の下端部が、前記金属製ダイヤフラム１０の中央部上面と接触可能となる。
【００２３】
さらに、第１弁室２３の上方開放側には、ばね調整用ねじ部材２８がねじ込まれていて、このばね調整用ねじ部材２８と弁部材２７の弁部２６との間に、弁閉用コイルばね２９を圧縮させて介装している。
この弁閉用コイルばね２９の付勢力によって、常態では截頭円錐形の弁部２６のテーパ形状部が弁孔２５を閉じて、第１の弁室２３と第２の弁室２４との連通を遮断した状態にある。
この状態において、弁部材２７の下端部が、金属製ダイヤフラム１０の中央部の圧力作用側の背面（上面）と接触していることから、この金属製ダイヤフラム１０が圧力導入孔９側からの圧力を受けて動作すると、その動作が直ちに弁部材２７に伝達されるようになっている。
【００２４】
また、ばね調整用ねじ部材２８を回動操作することで、圧力値に対する弁部材２７の開閉位置が調整されるものとなっている。このばね調整用ねじ部材２８は、弁部材２７の開閉位置調整後に螺合部を外側から溶接するか、または、シール剤を塗布して気密処理がなされる。
なお、ポート部材２０について、エアー導入ポート２１と第１弁室２３と連通するための横方向の連通路の加工後、その連通路の外端部を栓部材３０により気密に塞いでいる。
ここで、以上の主力部品の材質について、弁筐体２は金属が、金属製ダイヤフラム１０はステンレス並びにリン青銅等ばね材として使用される金属が、ダイヤフラム背面板１１は合成樹脂または金属が、ポート部材２０は合成樹脂または金属が、弁部材２７は合成樹脂または金属が、それぞれ適切である。
【００２５】
次に、以上の構成によるエアーコントロールバルブの作用並びに動作について説明する。
始めに、弁筐体２の六角形の大径部３に工具を係合して、小径部４とパワーステアリング駆動用油圧管路壁面１との間にＯリング６を介在させ、小径部４の取付ねじ部５をパワーステアリング駆動用油圧管路壁面１のねじ孔に気密状にねじ込んで、エアーコントロールバルブを固定する。また、ポート部材２０のエアー導入ポート２１およびエアー送り出しポート２２を図示しないエンジン吸気系に接続する。
【００２６】
先ず、前記パワーステアリング駆動用油圧管路の圧力が、圧力導入孔９を経て金属製ダイヤフラム１０の面に作用すると、この金属製ダイヤフラム１０が上方へ動作して、弁部材２７が弁閉用コイルばね２９の付勢力に抗して押し上げられ、弁部２６が弁孔２５から上方へ離れて弁開し、エアー導入ポート２１側のエアーが第１弁室２３から弁孔２５を通り第２弁室２４を経てエアー送り出しポート２２側へタイミング良く適切に送り出される。
また、前記パワーステアリング駆動用油圧管路の圧力が下がれば、弁部材２７は弁閉用コイルばね２９の付勢力により押し下げられ、これにより金属製ダイヤフラム１０も同様に押し下げられ、降下した圧力とバランスした位置で停止する。そして、前述とは違った量のエアーを送り出す。
このように、弁部材２７は圧力に変動に追随して動作する。
【００２７】
以上の通り、本発明のエアーコントロールバルブは、前述した作用を有することから、従来の課題であった下記の問題を解決することができる。
先ず、従来のエアーコントロールバルブの図４（ａ）に示される感圧部構造との比較においては以下の通りである。
【００２８】
（１）従来の摺動部の完全な気密の確保が困難であったことに対して
金属製ダイヤフラム１０を弁筐体２の小径段部８に対し周囲のカシメ部１３により強力に固定し、さらに、金属製ダイヤフラム１０の圧力作用側（圧力導入孔９側）にＯリング１４を設けたことにより、気密を完全に確保することができる。
（２）従来の完全な気密を狙うあまりの部品精度の高品質化、高コスト化に対して
従来のピストンを廃止した構成にしたことから、この問題は全く考慮せずとも良くなり、高コストからも逃れることができる。
（３）従来の摺動抵抗が大で、弁が計画通りに動作せず、エンジンのアイドリング回転数が安定しないことに対して
前記（１），（２）の状況から、摺動部の摺動抵抗の発生が考えられないものであり、安定した動作が得られる。
【００２９】
また、従来のエアーコントロールバルブの図４（ｂ）に示される感圧部構造との比較においては次の通りである。
ダイヤフラム１０の材質を金属製にしたことから、圧力の作用による繰り返し動作の寿命が大幅に延びる。
【００３０】
なお、以上の実施例においては、自動車用エンジンの吸気系に設けられて、パワーステアリング動作時におけるアイドル回転制御装置用のエアーコントロールバルブとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の用途に適用してもよい。
また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るエアーコントロールバルブによれば、感圧部の受圧部材としての金属製ダイヤフラムを、その背面に弁部材の端面が接するようにして弁筐体の内部に対し周囲を気密に固定して取り付けた構成としたため、以下に列挙する効果を発揮することができる。
【００３２】
（１）金属製ダイヤフラムを、弁筐体の内部に周囲を気密に固定して取り付けたため、気密性を確保することができる。
（２）従来のピストンを廃止したため、摺動部対策を不要なものにでき、従って、高コストになるのを抑えることができる。
（３）摺動部の摺動抵抗の発生が考えられないため、安定した動作を得ることができる。
（４）ダイヤフラムの材質を金属製にしたため、圧力の作用による繰り返し動作の寿命を従来と比較して大幅に延ばすことができる。
さらに本発明に係るエアーコントロールバルブによれば、断面が波形形状の金属製ダイヤフラムとしたため、上下方向の動作を繰り返しても、ダイヤフラム背面板と一体化した周囲の固定部への動作反力による影響がなく、周囲の固定部の気密を確保することができる。
そして、ダイヤフラム背面板と弁筐体内に、金属製ダイヤフラムの動作制限用の凹部を形成したため、圧力が規定以上に上昇して金属製ダイヤフラムの能力以上の動作を防止することができる。
しかも、断面が波形形状の金属製ダイヤフラムの上下に充分な作動空間としての凹部が確保されているため、作用圧力に対しリニアーな変位による動作特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した一例としてのエアーコントロールバルブを示す中央縦断正面図である。
【図２】図１のエアーコントロールバルブを上方と下方から見た状態を示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図である。
【図３】図１のエアーコントロールバルブに使用される金属製ダイヤフラムの一般的断面形状を示した拡大図である。
【図４】従来のエアーコントロールバルブの感圧部構造を例示したもので、（ａ）は感圧部の受圧部材としてピストンが使用された構造のものを示す要部の中央縦断正面図、（ｂ）は感圧部の受圧部材として弾性部材からなるダイヤフラムが使用された構造のものを示す要部の中央縦断正面図である。
【符号の説明】
１  パワーステアリング駆動用油圧管路の壁面
２  弁筐体
５  取付ねじ部
７  大径段部
８  小径段部
９  圧力導入孔
１０  金属製ダイヤフラム
１１  ダイヤフラム背面板
１５，１６  ダイヤフラム動作用の凹部
２０  ポート部材
２１  エアー導入ポート
２２  エアー送り出しポート
２３  第１弁室
２４  第２弁室
２５  弁孔
２６  弁部
２７  弁部材
２８  ばね調整用ねじ部材
２９  弁閉用ばね
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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