(57)【要約】      （修正有）【課題】内部を流入するエアーに油分などのスラッジを含んでいる場合であってもピストンの孔が閉塞されることを防止し、バルブとしての応答性能を維持できるエアバイパスバルブを提供する。【解決手段】内部にコイルが収容されたコイルケーシングと、コイル内に挿入されている可動鉄心を有してコイルケーシングに覆われているパイロット弁部と、孔を備えるピストン１６を有してコイルケーシング内にはめ込まれているピストン部と、から形成されたエアバイパスバルブ１０において、ピストン１６の底部に凹部６０を設けて、この凹部６０内に孔とそれを取り囲む壁部７０をそれぞれ設ける。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にコイルが収容されたコイルケーシングと、
前記コイル内に挿入されている可動鉄心を有して前記コイルケーシングに覆われているパイロット弁部と、
底部に孔を備えるピストンを有して前記コイルケーシング内にはめ込まれているピストン部と、
から形成されたエアバイパスバルブであって、
前記ピストン部は、
前記ピストンと、
前記ピストン内に収容されている第１のバネと、
前記ピストンの外周を覆う穴部を有するピストンケーシングと、
を有しており、
前記パイロット弁部は、
中空円筒状のボビンに銅線が巻かれた前記コイルと、
前記コイルの内径部の一端側に挿入された固定鉄心と、
前記コイルの内径部の他端側に挿入されて両端部に凹部を有する前記可動鉄心と、
前記コイルの内径部と前記可動鉄心との隙間に挿入されているヨークと、
前記可動鉄心の一端側の凹部に収容された第２のバネと、
前記可動鉄心の他端側の凹部に収容された鋼球と、
前記可動鉄心の他端側に向かい合うように配置されている弁座と、
貫通穴を有し前記弁座および前記鋼球を内部に収容するシートホルダと、
を有しており、
前記ピストンケーシングの穴部の縁には突起が設けられて、かつ
前記ピストンと前記ピストンケーシングとの間にはシール部材が設けられており、前記シール部材は前記シートホルダにより固定されているエアバイパスバルブにおいて、
前記ピストンの底部には凹部が設けられており、
前記凹部には、前記孔と、
前記孔の開口部を取り囲む壁部と、
を備えていることを特徴とするエアバイパスバルブ。
【請求項２】
前記ピストンの凹部において、
前記壁部の周囲には前記孔の軸方向に垂直な平行部が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載のエアバイパスバルブ。
【請求項３】
前記ピストンの先端部の縁には切欠きが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のエアバイパスバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエアバイパスバルブ、詳細には自動車の内燃機関用ターボチャージャ（過給装置）に設置されて排気ガスを逃がす弁体（バルブ）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の内燃機関用の過給装置に設けられているエアバイパスバルブは、特許文献１の図１に開示されているようにピストン１６が上下動することでバルブボディ１１の吸気通路３３と排気通路３４とを開閉する機能を有しており、バルブボディ１１内の流体の接続および遮断を形成する。
【０００３】
しかし、エアバイパスバルブ１０の外部から異物が侵入した場合、ピストン１６とバルブボディ１１との間に異物が挟みこまれると、ピストン１６とバルブボディ１１との間のシール性能が低下する恐れがある。
【０００４】
そのため、ピストン１６の底部を特許文献１の図５に示すような形態とすることで上述の問題を解消することができる。すなわち、ピストン１６の底部の縁部（最外周部分）を段差形状にして、ピストン１６の中央部にある孔３５周辺を上述した縁部よりも奥まった（凹ませた）状態とする。  
【０００５】
ピストン１６の底部をそのような形態とすることにより、ピストン１６とバルブボディ１１との接触形態が線接触となる。そのため、エアバイパスバルブ１０の外部から異物が侵入した場合でも、その異物がピストン１６とバルブボディ１１との間で挟み込まれるリスクを低減する。その結果、エアバイパスバルブ１０のシール性能を維持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第６０２５００６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、エアバイパスバルブ１０の内部へ流入するエアーに油分などのスラッジ（汚泥）を含んでいる場合には、ピストン１６とバルブボディ１１との間で異物が挟み込まれるリスクは無いが、スラッジによりピストン１６の孔３５を閉塞するという問題があった。
【０００８】
エアバイパスバルブ１０内を流れるエアーに微細な汚泥が油分と共に含まれている場合には、短期的にはピストン１６の孔３５を通過することができる。しかし、エアバイパスバルブ１０の使用時間の経過と共にエアー中の油分がピストン１６の孔３５周辺に徐々に付着、蓄積される。その結果、ピストン１６の孔３５が閉塞するという問題があった。ピストン１６の孔３５が閉塞されると、エアバイパスバルブ１０内を流れるエアー量が減少し、バルブとしての応答性能が低下する。
【０００９】
そこで、本発明は上記の課題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明はエアバイパスバルブ内部を流入するエアーに油分やスラッジを含んでいる場合であっても、ピストンの孔が閉塞されることを防止し、バルブとしての応答性能を維持できるエアバイパスバルブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の課題を解決するために、本発明のエアバイパスバルブは、内部にコイルが収容されたコイルケーシングと、コイル内に挿入されている可動鉄心を有してコイルケーシングに覆われているパイロット弁部と、孔を備えるピストンを有してコイルケーシング内にはめ込まれているピストン部と、から主に構成するバルブとした。その上で、ピストン部は、ピストンと、ピストン内に収容されている第１のバネと、ピストンの外周を覆い、穴部を有するピストンケーシングと、を有している。
【００１１】
また、パイロット弁部は、中空円筒状のボビンに銅線が巻かれたコイルと、コイルの内径部の一端側に挿入された固定鉄心と、コイルの内径部の他端側に挿入されて両端部に凹部を有する可動鉄心と、コイルの内径部と可動鉄心との隙間に挿入されているヨークと、可動鉄心の一端側の凹部に収容された第２のバネと、可動鉄心の他端側の凹部に収容された鋼球と、可動鉄心の他端側に向かい合うように配置されている弁座と、貫通穴を有し、弁座および鋼球を内部に収容するシートホルダと、を有している。
【００１２】
そして、前述のピストンケーシングの穴部の縁には突起を設けて、ピストンとピストンケーシングとの間にシール部材を設けて、シートホルダによりそのシール部材を固定する。このピストンの底部には凹部が設けられており（奥側方向へ凹まされており）、その凹部には、孔と、その孔の開口部を取り囲む壁部と、を備えていることを本発明のエアバイパスバルブの特徴とした。また、ピストンの凹部において、壁部の周囲には孔の軸方向に垂直な平行部を設けることもできる。
【００１３】
さらに、エアバイパスバルブを構成するピストンの先端部（底部とは反対側）がエッジ形状の場合、ピストンが上死点までストロークした時にピストンによってピストン部の内部空間が分断されて、ピストンがストロークする応答性能が低下する場合がある。そこで、本発明のエアバイパスバルブには、そのピストンの先端部の縁に切欠きを設けることもできる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のエアバイパスバルブは、前述したようにピストン底部に凹部を設けて当該凹部には流体が出入りする孔と、その孔の開口部の周囲に壁部を設ける構造とした。この構造により、エアバイパスバルブの内部を流入するエアーに油分やスラッジを含んでいる場合でも、スラッジは接触面積の大きい壁部に優先的に付着される。そのため、ピストンの孔にスラッジが付着、蓄積されることを低減できる。その結果、エアバイパスバルブの内部を流入するエアーにスラッジを含んでいる場合でも、ピストンの孔が閉塞されることが防止されて、バルブとしての応答性能も維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係るエアバイパスバルブ１０の概略構造を示す縦断面図である。
【図２】図１に示すピストン１６の拡大断面図である。
【図３】図１に示すエアバイパスバルブ１０のピストン１６側から見た場合の斜視図である。
【図４】図１ないし図３に示すピストン１６を底部側から見た場合の斜視図である。
【図５】図１ないし図３に示すピストン１６を先端部側から見た場合の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態に係るエアバイパスバルブについて、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るエアバイパスバルブ１０の概略構造を示す縦断面図である。図１に示すように、エアバイパスバルブ１０は、内部にコイル２５を収容したコイルケーシング１２と、その円筒状のコイル２５内に挿入されている可動鉄心（プランジャ）２７を備えたパイロット弁部１３と、孔３５を有する有底状のピストン１６を備えて前述のコイルケーシング１２内にはめ込まれているピストン部１４を主たる部品として構成される。
【００１７】
まず、パイロット弁部１３の構成について説明する。パイロット弁部１３は、コイルケーシング１２に覆われており、コイル２５を中心にして形成されている。コイル２５は、両端につばを有する中空円筒状のボビン２４に銅線が巻かれた部品である。このコイル２５の内径部、すなわちボビン２４の内径部の一端側には固定鉄心２３の一部が挿入されている。そして、ボビン２４の内径部の他端側には可動鉄心２７の一部が挿入されている。固定鉄心２３は、つばを有し、断面がほぼＵ字形状である。また、可動鉄心２７は両端に凹部を備えた形状である。そして、ボビン２４の内径部と可動鉄心２７との隙間にはヨーク２６が挿入されている。
【００１８】
可動鉄心２７の一端側にある凹部には第２のバネ２８が収容されており、第２のバネ２８は固定鉄心２３の端部で押さえ付けられている。また、可動鉄心２７の他端側（第２のバネ２８が収容されている凹部とは反対側）にも、前述したように別の凹部３６が設けられている。その別の凹部３６と対向する位置には貫通穴３８を有する弁座３０が配置されている。そして、可動鉄心２７の他端側に設けられた凹部３６と弁座３０の貫通穴３８とにより鋼球３１をその両側から挟みこんでいる。
【００１９】
弁座３０には、後述するシートホルダ２９に形成された貫通穴３７に接続する貫通穴３８が前述したように設けられている。鋼球３１は、パイロット弁部１３のシール部材として機能する。このため、鋼球３１は可動鉄心２７の一端側に形成された凹部３６に挿入後、可動鉄心２７に圧入またはカシメで一体化されて、鋼球３１が抜け落ちない構造となっている。弁座３０のシール形状は断面が円錐形または半球状に形成されていて、鋼球３１の球面と弁座３０の内周面との接触部分が線状になる。そのため、鋼球３１と弁座３０との接触部分はシール性能が良く、異物の侵入に対しても効果がある。
【００２０】
また、弁座３０、鋼球３１および可動鉄心２７の一部は、凹部を備えたシートホルダ２９に収容されている。このシートホルダ２９には、その凹部から分岐する形で第１のドレンポート１８が設けられており、その第１のドレンポート１８はさらに第２のドレンポート２２に接続し、最終的にはエアバイパスバルブ１０外へつながっている。なお、鋼球３１の直径に対する弁座３０に形成された貫通穴３８の穴径の比は、０．５〜０．７５の範囲に設定することが好ましい。
【００２１】
次に、ピストン部１４の構成について説明する。ピストン部１４は、孔３５を有する有底状のピストン１６を中心に形成されている。そのピストン１６の外周を覆うピストンケーシング１５と前述のシートホルダ２９とが結合し、一体化した状態でコイルケーシング１２の内周面にはめ込まれている。また、ピストン１６の内部であるピストン室３９内には、第１のバネ１９が収容されている。これにより、シートホルダ２９の貫通穴３７と、ピストン室３９と、ピストン１６の孔３５とが互いに空間的につながっている。
【００２２】
図２は、図１に示すピストン１６の拡大断面図である。ピストン１６の底部に設けられた凹部６０の中心には、図２に示すようにエアバイパスバルブ１０の外部とピストン室３９とを空間的につなぐ孔３５が設けられている。この孔３５を中心にして凹部６０の内側から外側へ広がるように、後述する第１平面部８１、壁部７０、第２平面部８２、第１傾斜部９１、第３平面部８３が順に連続して形成されている。なお、壁部７０の高さ（ピストン１６の軸方向の長さ）は凹部６０内に全てが収まる様に形成されている。また、第１平面部８１、第２平面部８２および第３平面部８３は、ピストン１６の孔３５の軸方向（ピストン１６の可動方向）に対していずれも垂直である。
【００２３】
図３は、図１に示すエアバイパスバルブ１０のピストン１６側から見た場合の斜視図である。ピストン１６は、図３に示すようにピストンケーシング１５の内側にはめ込まれており、図３に示す両端矢印の方向にピストンケーシング１５に沿って自在に移動できる。ピストン１６は、このピストンケーシング１５の穴部の縁に形成された突起２１により案内されている。
【００２４】
この突起２１は、図３に示すようにピストンケーシング１５の穴部の縁の円周方向に複数個、少なくとも３個以上設ける。この構造により、ピストン１６の摺動不良や芯ズレを防止して、バルブとしての応答性能を維持できる。なお、突起２１の内側はピストン１６側と接触する内径側の摺動抵抗を低減するためにＲ形状に形成することもできる。
【００２５】
図１ないし図３に示すピストン１６を底部側から見た場合の斜視図を図４に示す。孔３５の開口部の周囲には、図４に示すようにまず第１平面部８１が連続的に形成されている。その第１平面部８１の外側には壁部７０が孔３５の周囲を取り囲むように形成されている。壁部７０の外側には第２平面部８２、第１傾斜部９１および第３平面部８３の順にピストン１６の縁部へ向けて連続的に形成されている。
【００２６】
ピストン１６の底部の凹部６０内における孔３５の開口部の周囲に第１平面部８１およびその周囲に壁部７０を設けることで、エアバイパスバルブ１の内部を流出入するエアー中のスラッジなどの異物が直接侵入することを低減する。
【００２７】
また、壁部７０の外周部に第２平面部８２および第１傾斜部９１を形成することで、孔３５を上方または側方に向けてエアバイパスバルブ１を配置した場合には、エアバイパスバルブ１の内部を流出入するエアー中のスラッジを第１傾斜部９１を伝って最終的に第２平面部８２へ集約し、貯留することができる。
【００２８】
さらに、ピストン１６の凹部６０内の最外周部に第３平面部８３を設けることで、この部分にフィルタなどの部品をピストン１６の底部（凹部６０内）へ装着することも可能になる。また、図３および図４に示すピストン１６の底部の縁を段差１６ｂにすることで、ピストン１６とバルブケース１１とが接触する場合にはその接触形態が線接触になる。その結果、それらの接触部分で異物を挟み込むリスクが低減し、上記のシール性能を維持できる。
【００２９】
図１および図３に示すピストン１６を上方（先端部側）から見た場合の斜視図を図５に示す。ピストン１６の先端部（図５の紙面上で上部）の縁には、図５に示すようにピストン１６の径方向に切欠き１６ｄを複数箇所に設けることもできる。
【００３０】
この構造により、エアバイパスバルブ１０のピストン１６がストロークエンドした時（図１に示すピストン１６が紙面上で最も上方位置まで移動した状態）においても、切欠き１６ｄを介してピストン室３９の内外でガス（流体）が出入りできるので、バルブとしての応答性能の遅れを防止できる。
【００３１】
また、図５に示すようにピストン１６の径方向に切欠き１６ｄを所定の距離（間隔）を空けて２箇所設けることで、２箇所の切欠き１６ｄ、１６ｄの間に爪部１６ｃを形成することもできる。この爪部１６ｃをピストン１６の先端部の縁に形成することにより、ピストン１６をワンタッチ（一工程）でピストンケーシング１５内に嵌め込むことができるので、エアバイパスバルブ１０の組立工程が簡易になる。
【００３２】
本実施の形態に係るエアバイパスバルブ１０は基本的には以上のように構成される。次に、エアバイパスバルブ１０の動作について説明する。外部電源からエアバイパスバルブ１０のパイロット弁部１３に通電されると、可動鉄心（プランジャ）２７はコイル２５に発生する電磁力によって図１の紙面上で上方へ移動する。可動鉄心２７が上方へ移動すると、可動鉄心２７の凹部３６にはめ込まれて一体となった鋼球３１が弁座３０から離れる。その結果、ピストン室３９とシートホルダ２９の貫通穴３７と第１のドレンポート１８が互いに接続される。
【００３３】
ピストン室３９内の圧力はバルブボディ１１の吸気通路３３内の圧力よりも高く、ピストン室３９内のガスは第１のドレンポート１８および第２のドレンポート２２を経由してバルブボディ１１の吸気通路３３へ排出される。このとき、ピストン室３９内へはピストン１６の孔３５を通過してバルブボディ１１の排気通路３４のガスが流入する。
【００３４】
本発明のエアバイパスバルブ１０はピストン１６の孔３５の断面積よりも、可動鉄心２７のストロークと弁座３０の貫通穴３８によって定まるパイロット弁部１３が開口している面積の方が広くなる設計となっている。そのため、バルブボディ１１の排気通路３４側からピストン室３９内にその孔３５を通って流入するガスの量よりも、ピストン室３９内からバルブボディ１１の吸気通路３３側へ流出するガスの量の方が多くなる。
【００３５】
したがって、ピストン室３９内の圧力は低下し、ピストン室３９内とバルブボディ１１の排気通路３４内の圧力差によってピストン１６の上方への力が発生する。このため、ピストン１６はバルブボディ１１より離れることで、バルブボディ１１の排気通路３４と吸気通路３３とが空間的に接続される。
【００３６】
これに対して、パイロット弁部１３が非通電の場合には、パイロット弁部１３の電磁力は無くなり（消失し）、第２のばね２８の弾性力によって可動鉄心２７は図１で示すように下方側に移動し、可動鉄心２７と一体化された鋼球３１が弁座３０と接触する。これによって、ピストン室３９と第１のドレンポート１８は遮断される。
【００３７】
その結果、バルブボディ１１の排気通路３４内のガスが、ピストン１６の孔３５を通ってピストン室３９内に流入し、排気通路３４の圧力とピストン室３９内の圧力は同じになる。その結果、第１のばね１９の弾性力によりピストン１６は図１で示すように図面の下方位置に移動し、ピストン１６の底面はバルブケース１１と接触する。
【符号の説明】
【００３８】
１０  エアバイパスバルブ
１１  バルブボディ
１２  コイルケーシング
１３  パイロット弁部
１４  ピストン部
１５  ピストンケーシング
１６  ピストン
１６ｄ  ピストン１６の切欠き
１８  第１のドレンポート
１９  第１のバネ
２１  突起
２２  第２のドレンポート
２３  固定鉄心
２４  ボビン
２５  コイル
２６  ヨーク
２７  可動鉄心（プランジャ）
２８  第２のバネ
２９  シートホルダ
３０  弁座
３１  鋼球
３３  バルブボディ１１の吸気通路
３４  バルブボディ１１の排気通路
３５  ピストン１６の孔
３６  可動鉄心２７の凹部
３７  シートホルダ２９の貫通穴
３８  弁座３０の貫通穴
３９  ピストン室
５２  シール部材
６０  ピストン１６の凹部
７０  ピストン１６の凹部６０内の壁部
８１  ピストン１６の凹部６０内の第１平行部
８２  ピストン１６の凹部６０内の第２平行部
８３  ピストン１６の凹部６０内の第３平行部
９１  ピストン１６の凹部６０内の第１傾斜部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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