(57)【要約】  本発明は、内燃機関用のブローオフバルブを提供する。より具体的には、本発明は、軸方向及び半径方向に働いて漏れを改善すると同時に、組立品の子部品を削減するデュアル軸内部シールリングを備えるブローオフバルブを提供する。提供されるブローオフバルブは、プランジャー本体と、圧縮バネと、可動コアと、２軸内部シールリングと、固定コアと、ボビンと、コイルと、コイルハウジングと、プランジャーハウジングと、コイルを通電するための端子とを含む。
2021527187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プランジャー本体（１０２）と、圧縮バネ（１０４）と、可動コア（１０５）と、２軸内部シールリング（１０１）と、固定コア（１０７）と、ボビン（１０８）と、金属製コイル（１０９）と、コイルハウジング（１０６）と、プランジャーハウジング（１０３）と、複数の端子ピン（１１０）とを含む、内部漏れが改善されたブローオフバルブ（１００）であって、
前記２軸内部シールリング（１０１）が、前記プランジャーハウジング（１０３）と前記プランジャー本体（１０２）との間で同軸に固定されたままであり、
前記２軸内部シールリング（１０１）が前記プランジャーハウジング（１０３）と前記プランジャー本体（１０２）との間で水平及び垂直面からの漏れを防止するための２つのリップ部を有し、
前記２軸内部シールリング（１０１）が、１８０ｋＰａの圧力時に軸方向及び半径方向の前記漏れを３０〜３５％低減する
ブローオフバルブ（１００）。
【請求項２】
前記プランジャー本体（１０２）に、前記プランジャー本体（１０２）を前記可動コア（１０５）に組み込むことが可能となるピン及びインサート物の手段が設けられた、請求項１に記載のブローオフバルブ（１００）。
【請求項３】
前記２軸内部シールリング（１０１）を使用して前記プランジャーハウジング（１０３）に挿入された前記プランジャー本体（１０２）が、軸方向及び半径方向の前記内部漏れを改善する、請求項１に記載のブローオフバルブ（１００）。
【請求項４】
前記２軸内部シールリング（１０１）が好ましくは圧縮性材料で作られた、請求項１に記載のブローオフバルブ（１００）。
【請求項５】
前記プランジャー本体（１０２）が、前記プランジャーハウジング（１０３）内に、前記圧縮バネ（１０４）と共に固定され、動かないようになっているバネ台座として機能する、請求項１に記載のブローオフバルブ（１００）。
【請求項６】
前記２軸内部シールリング（１０１）が、バルブ（１００）の開閉時間並びに摩耗及び割れの可能性を低減する、請求項１に記載のブローオフバルブ（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用のブローオフバルブを提供する。より具体的には、本発明は、軸方向及び半径方向に働いて漏れを改善すると同時に、組立品の子部品を削減するデュアル軸内部シールリングを備えるブローオフバルブを提供する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関では、スーパーチャージャー使用してエンジンの体積効率を高め、それによってエンジンの性能を向上させている。このようなエンジンのスロットルが運転中に閉じると、特定の有害な影響が生じる可能性がある。これらの影響としては、スロットル下流の圧力が増加し、その結果としての好ましからざる熱の増加、スーパーチャージャー用コンプレッサが急激に減速し、その結果、コンプレッサに損傷や摩耗を発生させる可能性のある力が増加すること、過度で不快なノイズの影響、エンジンに供給される燃料／空気混合物中の燃料の比率が増加し、その結果、エンジンがリッチな状態で運転されること等が挙げられる。
【０００３】
これらの欠点を克服するために、ブローオフバルブをスーパーチャージャー用コンプレッサの出口の下流に設けることができる。ブローオフバルブは、ほとんどのターボチャージャー搭載エンジンに設けられる圧力開放システムであり、コンプレッサのサージを防ぎ、ターボチャージャーシステム及びエンジンの摩耗を低減するように機能する。ブローオフバルブは、圧縮空気を大気に放出するか、又はコンプレッサ入口上流の吸気口に再循環させることによって、コンプレッサの「サージ荷重」の有害な影響を緩和する。ほとんどの場合、ブローオフバルブはブローオフポートを開いて圧力のかかった空気を周囲の大気に放出することによって、コンプレッサ部の損傷を防止する。
【０００４】
ブローオフバルブは、典型的には、ターボ装置が生み出す圧力上昇を「管理」する、ターボ装置の安全機構である。ブローオフバルブは、ソレノイドを介して制御されるダイアフラムによって作動する。ソレノイド自体は、エンジン管理システム（ＥＣＵ）によって制御される。ソレノイドは、ＥＣＵから信号を受信すると、バルブを開き、ターボ装置中の排気タービン周辺のガスをバイパスさせ、圧力を安全な範囲に維持できるようにする。ブローオフバルブは、機械装置の安全にとって重要な部品であるため、信頼性が高くなければならない。それに加え、ブローオフバルブは、危険な状態が長く続くことを避けるために、ほぼゼロの時間内に圧力降下を引き起こすことができる必要がある。従って、ブローオフバルブは、単純且つ堅牢に設計されていることが好ましい。ブローオフバルブは、即時に圧力降下を引き起こせる必要があるため、開位置において極めて高い流量に対応できる必要があり、従って、通常、サイズが大きくなる。バルブ本体中の大きなフリーピストンを高速作動させるには、バルブを極めて強力に作動する必要があり、また、バルブの信頼性は極めて高くなければならないと同時に、入口で生成された必要な圧力を無駄にしないことが要求される。これらすべての厳しい動作条件の要求によって、特に、ブローオフバルブの作動部のコストが高くなる。
【０００５】
特許文献１には、ハウジング及びハウジング内に形成された流路を有し、流路が、バルブ台座に取り付け可能なピストンによって開く、及び／又は閉じることができる、内燃機関の吸気経路内の圧力を調整するためのブローオフバルブであって、ピストンが、電磁的に生成可能な力によって移動可能なピンに接続され、ピンの動作がピストンに伝達され、ピンがブローオフバルブ内で正確に１つのスライドスリーブによって支持され、ピンがスライドスリーブに対して移動可能である、ブローオフバルブが開示されている。発明に関する欠点は、設計が極めて複雑であり、その結果、多数の構成要素のためにコストが高いということである。
【０００６】
特許文献２には、内燃機関のコンプレッサ用ブローオフバルブであって、通路が形成された流れケーシングと、電磁式アクチュエータと、アクチュエータよって移動可能な調整体であって、それによって通路の通流横断面が調整可能な調節体と、調節体に結合された電磁アクチュエータのアーマチュアが内部で移動可能なケーシング内室と、調節体内に設けられた開口部であって、ケーシング内室が、流れケーシング内の通路の本体の軸方向に当接する調整部分にこの開口部を通って流体接続される開口部と、電磁アクチュエータ及び調整体の軸方向の延在部分を半径方向に取り囲む弁ケーシングと、半径方向シールであって、ケーシング内室がこの半径方向シールを介して、通路の半径方向に調節体に適用される部分に対してシールされ、弁ケーシングのケーシング壁に半径方向外側から円筒壁が当て付けられる支持リングの半径方向内方に向いた環状のプレート上に軸方向に載置される半径方向シールとを有するブローオフバルブが開示されている。この場合も、設計が極めて複雑であり、その結果、多数の構成要素のためにコストが高い。
【０００７】
特許文献３には、ハウジングを有し、ハウジングに電磁駆動ユニット及びハウジング内で移動可能なバルブユニットを搭載したバルブが開示されている。バルブユニットはバルブロッド及び、それに装着されたバルブ閉鎖体、及び円形シール要素を有する。バルブユニットに電流が供給されていないときは、可動バルブユニットが閉位置に保たれるように配置されている。可動バルブユニットには少なくとも１つの圧力補償用開口部が設けられ、バルブ閉鎖体は、圧力側又は吸気口側に対してハウジング内部がシールされるように配置された円筒状の側面を有する。このバルブは、複雑な設計の組立品であり、多数の構成要素であるため、製造にはコストがかかり、組み立て中に、より正確なチェックが必要になる。
【０００８】
より強力なエンジン及び高性能なターボチャージャーシステムの出現によって、ブローオフバルブへの需要が飛躍的に高まっている。従って、技術の現状より、複数の構成部品を削除することに焦点を合わせて単純且つ好ましい設計を促進しながら、その動作性能及び効率を維持し、その結果製造コストが低減されるブローオフバルブが求められていると推定できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第１０２０１５２１２９１３号明細書
【特許文献２】ドイツ特許第１０２０１４１１３５４０号明細書
【特許文献３】米国特許第８３８７３８３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の主な目的は、内部漏れを防止しながら、組立品の子部品が削減されるデュアル軸内部シールリングを備えるブローオフバルブを提供することである。
【００１１】
本発明の更に別の目的は、設計の複雑さが改善された、製造コストが低いブローオフバルブを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、内燃機関用のブローオフバルブを提供する。より具体的には、本発明は、軸方向及び半径方向に働いて漏れを改善すると同時に、組立品の子部品を削減するデュアル軸内部シールリングを備えるブローオフバルブを提供する。更に、デュアル軸内部シールはブローオフバルブの寸法的自由度を補うことができる。
【００１３】
本発明の一実施例において、提供されるブローオフバルブは、プランジャー本体と、圧縮バネと、可動コアと、２軸内部シールリングと、固定コアと、ボビンと、コイルと、コイルハウジングと、プランジャーハウジングと、コイルに通電するための端子とを含む。
【００１４】
本発明の別の実施例において、プランジャー本体であって、バネ台座のようにも作用し、プランジャーハウジング内に圧縮バネと共に固定されるプランジャー本体が設けられている。プランジャー本体には、追加のアタッチメントなしでプランジャー本体を可動コアに組み込むことが可能になるピンやインサート物等の手段が設けられている。そして、プランジャー本体は、軸方向及び半径方向の内部漏れを改善するデュアル軸内部シールリング、すなわち２軸内部シールリングを使用してプランジャーハウジングに挿入される。更に、オーバーモールド成形されたコイルハウジングとプランジャーハウジングとを圧入して密閉し、完全に機能するブローオフバルブを形成される。固定コアは、コイルに通電したとき、圧縮バネのバネ力に対抗して可動コアを上方向に吸引する磁路を形成する。コイルの通電が解除されると、可動コアは圧縮バネの作用により固定コアから離れ、プランジャー本体を反対方向に戻す。
【００１５】
本発明の別の実施例においては、熱可塑性プラスチックやナイロン等の電気的に絶縁された材料から形成され、軸方向に延びる穴を有するボビンを含む、オーバーモールド成形されたコイル組立品が設けられている。更に、銅等の導電性材料の金属製コイルをボビンの周囲に巻く又は巻き付け、これにより、金属製コイルが通電されると磁場が設定される。ボビンの遠位端には、固定コアが装着される。更に、可動コアの他端には、圧縮バネが同軸に挿入される。一端部において、電気を入力するためのコイルの終端が接続された端子ピンがボビンに接続されている。
【００１６】
本発明の別の実施例においては、動作中、デュアル軸内部シールリングがその場所に固定されたまま、すなわち、プランジャーハウジングとプランジャー本体との間で同軸に固定されたままで、プランジャー本体の開閉が可能であり、これによってブローオフバルブ開閉時間が短くなり、摩耗や割れの可能性が低くなる。更に、デュアル軸内部シールリング自体の圧縮性によって、ブローオフバルブ全体のシール深さに関して寸法的自由度をもたせることができる。
【００１７】
本発明の別の実施例においては、デュアル軸内部シールリングを備えるブローオフバルブによって、組立品全体における子部品の削減が容易になり、これによって、設計の複雑さが改善され、製造コスト全体の低減が容易になる。
【００１８】
本発明の目的は、本明細書の一部を構成する添付の図面に示す特定の実施例を参照し、上記で簡単に要約した本発明をより詳細且つより具体的に説明することによって理解されるであろう。しかしながら、添付図面は本発明の好ましい実施例を示したものであり、従って、本発明の範囲を限定すると見なすべきではない。なぜなら、本発明は他の同等に有効な等価な実施例を含み得るからである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、内燃機関の吸気経路内の圧力を調整するための従来のブローオフバルブの断面図である。
【図２（ａ）】図２（ａ）は、本発明の一実施例に係る２軸内部シールリングを備えるブローオフバルブの断面図及び側断面図である。
【図２（ｂ）】図２（ｂ）は、本発明の一実施例に係る２軸内部シールリングを備えるブローオフバルブの断面図及び側断面図である。
【図３】図３は、従来のブローオフバルブと、本発明の一実施例に係る２軸内部シールリングを備えるブローオフバルブのバルブの漏れ性能を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の好ましい実施例を示す添付図面を参照して、本発明を更に完全に説明する。しかしながら、本発明は多くの様々な形態で具体化することが可能であり、よって本明細書に記載の実施例に限定されると解釈するべきではない。むしろ、本実施例は、本開示が完全となり、本開示によって本発明の範囲を当業者に十分に伝えるために提供するものである。
【００２１】
最も好ましい実施例において、本発明は、プランジャー本体と、圧縮バネと、可動コアと、２軸内部シールリングと、固定コアと、ボビンと、金属製コイルと、コイルハウジングと、プランジャーハウジングと、複数の端子ピンとを含む、内部漏れが改善されたブローオフバルブであって、２軸内部シールリングが、プランジャーハウジングとプランジャー本体との間で同軸に固定されたままであり、２軸内部シールリングがプランジャーハウジングとプランジャー本体との間で水平及び垂直面からの内部漏れを防止するための２つのリップ部を有し、２軸内部シールリングが、１８０ｋＰａの圧力時に軸方向及び半径方向の前記漏れを３０〜３５％低減する、
ブローオフバルブを提供する。
【００２２】
図１は、流れが流れ部に沿って通過可能なハウジング２を含む従来のブローオフバルブ１の断面図である。ハウジング２には電磁石３が配置されている。電磁石３は、電圧源（図示せず）によって電力が供給され、これによって電磁力が生成され、電磁力はブローオフバルブ１内に配置されたピン４に作用する。ピン４は、円形断面をもつ棒状に形成され、それを通って延びる中心軸方向貫通穴６を有する。ピン４は、スライドスリーブ５内でガイドされ、スライドスリーブ５に対し上下直進方向に移動できる。スライドスリーブ５は管状体に形成され、ピン４を円周方向に完全に取り囲んでいる。スライドスリーブ５はベアリングスリーブ７が受け、ベアリングスリーブ７は、ハウジング２内の適切な開口部８が受けている。スライドスリーブ５及びベアリングスリーブ７は同時に押圧される。スライドスリーブ５の上向き端部領域９の外形は、下向き端部領域１０より小さくなっている。ベアリングスリーブ７の上端部領域１１の内径は、下端部領域１２より小さくなっている。この異なる内径及び外形によって、スライドスリーブ５はベアリングスリーブ７に下から導入することができる。なぜならベアリングスリーブ７の内面とスライドスリーブ５の外面との間には初期的にエアギャップが形成されるからである。組み立て過程において、スライドスリーブ５の上端部領域９がベアリングスリーブ７の上端部領域１１に届くと、スライドスリーブ５とベアリングスリーブ７とが接触する。これと同時に、下端部領域１０と下端部領域１２との間にも接触が生じ、その結果スライドスリーブ５は、最終的にはベアリングスリーブ７に２つの接触領域を介して当接する。この２つの接触領域の間では、スライドスリーブ５とベアリングスリーブ７との間には隙間が生じている。ベアリングスリーブ７には、スライドスリーブ５の下に磁気要素１３が挿入されている。磁気要素１３は、主に、スライドスリーブ５の下の、ブローオフバルブ１の要素を、電磁石３によって生成される磁力線からシールドする役割をもつ。磁気要素１３は、円盤状のリング要素として形成されている。
【００２３】
図２（ａ）及び図２（ｂ）はそれぞれ、２軸内部シールリング１０１を備えるブローオフバルブ１００の断面図及び側断面図である。更に、ブローオフバルブ１００は、熱可塑性プラスチック（しかしそれに限らない）のような材料等で作られたプランジャー本体１０２を含み、プランジャー本体１０２は、バネ台座としても機能し、プランジャーハウジング１０３内に圧縮バネ１０４と共に固定され、動かないようになっている。プランジャー本体１０２は、プランジャー本体１０２が追加のアタッチメントなしで可動コア１０５に組み込めるようにピン及びインサート物等の手段を備えている。そして、プランジャー本体１０２は、プランジャー本体１０２とプランジャーハウジング１０３との間の軸方向及び半径方向の漏れを改善する２軸内部シールリング１０１を使用して、プランジャーハウジング１０３に挿入される。更に、オーバーモールド成形されたコイルハウジング１０６とプランジャーハウジング１０３とを圧入して密閉し、完全な機能をもつブローオフバルブが形成される。固定コア１０７によって磁路が形成され、コイルに通電したとき、圧縮バネ１０４のバネ力に対抗して可動コア１０５が上方向に吸引される。コイルの通電が解除されると、可動コア１０５は圧縮バネ１０４の作用により固定コア１０７から離れ、プランジャー本体１０２を反対方向に戻す。更に、オーバーモールド成形されたコイルハウジング１０６は、熱可塑性プラスチックやナイロン等の電気的に絶縁された材料から形成され、軸方向に延びる穴を有するボビン１０８を含む。更に、銅等の導電性材料の金属製コイル１０９がボビン１０８の周囲に巻かれ又は巻き付けられ、これにより、金属製コイル１０９が通電されると磁場が設定される。ボビン１０８の遠位端には、固定コア１０７が装着される。一端部において、電気を入力するためのコイルの終端が接続された端子ピン１１０がボビン１０８内に接続されている。
【００２４】
本発明の別の実施例においては、動作中、２軸内部シールリング１０１がその場所に固定されたまま、すなわち、プランジャーハウジング１０３とプランジャー本体１０２との間で同軸に固定されたままで、プランジャー本体１０２の開閉が可能であり、これによってブローオフバルブ１００の開閉時間が短くなり、摩耗や割れの可能性が低くなる。２軸内部シールリング１０１は、プランジャーハウジング１０３とプランジャー本体１０２との間の水平及び垂直面からの漏れを防ぐために２つのリップ部を有している。２軸内部シールリング１０１は、好ましくは圧縮性材料で作られている。更に、２軸内部シールリング１０１自体の圧縮性によって、ブローオフバルブ１００全体のシール深さ関して寸法的自由度をもたせることができる。
【００２５】
本発明の別の実施例においては、２軸内部シールリング１０１を備えるブローオフバルブ１００によって、組立品全体における、スライドスリーブ及びベアリングスリーブ等の子部品の削減が容易になり、これによって、設計の複雑さが改善され、製造コストの低減が容易になる。
【００２６】
図３は、従来のブローオフバルブ及び本発明の一実施例に係る２軸内部シールリングを備えるブローオフバルブのバルブ漏れ性能を示す。２軸内部シールリングを備えるブローオフバルブは、１８０ｋＰａの圧力で、漏れが３０〜３５％低減されている。従来設計の寸法公差は１７．０±０．１５ｍｍであり、本発明におけるブローオフバルブの寸法公差は１７．０±０．３ｍｍで、漏れを確実に改善している。
【００２７】
以上の本発明の実施例の説明は、例示及び説明を目的として提示したものである。よって、網羅的であること、又は開示した厳密な形態に本発明を限定することを意図するものではない。従って、上記教示の観点で修正形態及び変形形態が可能であり、又は本発明の実践から修正形態及び変形形態を得ることができる。本実施例は、本発明の原理及び実際の適用例を説明して、当業者が本発明を様々な実施例に使用できるように、また、意図する特定の用途に適するように様々な修正を加えて使用できるように選び、説明を行った。
【図１】
2021527187.tif 000003
【図２ａ】
2021527187.tif 000004
【図２ｂ】
2021527187.tif 000005
【図３】
2021527187.tif 000006
【国際調査報告】
2021527187.tif 000007
2021527187.tif 000008