(57)【要約】【課題】弁体が揺れてバルブボディに当たり、打音が発生することを抑制する。【解決手段】ＰＣＶバルブ１は、ブローバイガスが通流する通路９が形成された筒状のバルブボディ２と、通路９内に進退可能に収容され、バルブボディ２の一端側から他端側に向かって漸次直径が大きくなるよう形成された弁体３と、を有している。弁体３は、他端側に相対的に大径となったガイド部１５を有している。ガイド部１５は、弁体軸方向に沿って連続する複数の突出壁２０によって構成されている。そして、突出壁２０の弁体軸方向に沿った長さが、突出壁２０の先端面２１と通路９の内周面とのクリアランスの２９倍以上に設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が通流する通路が形成された筒状のバルブボディと、
上記通路の内周面の所定位置に形成されたスロート部と、
上記通路内に進退可能に収容され、上記バルブボディの一端側から他端側に向かって漸次直径が大きくなるよう形成された弁体と、
上記弁体を上記バルブボディの他端側に付勢するバネ部材と、を備え、
上記弁体の進退移動に伴って、上記スロート部での開度を連続的に変化させて、上記通路を流れる流体の流量を制御する流量制御弁において、
上記弁体は、他端側に相対的に大径となったガイド部を有し、上記ガイド部の弁体軸方向に沿った長さが、上記ガイド部の外周面と上記通路の内周面とのクリアランスの２９倍以上に設定されていることを特徴とする流量制御弁。
【請求項２】
上記ガイド部は、弁体軸方向に沿って連続する複数の突出壁によって構成され、
上記複数の突出壁は、弁体周方向で互いに間隔を空けて形成され、
上記突出壁の弁体軸方向に沿った長さが上記ガイド部の弁体軸方向に沿った長さとなり、
上記突出壁の先端面が上記ガイド部の外周面となることを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
【請求項３】
上記ガイド部は、弁体周方向に沿って連続するとともに、弁体軸方向で互いに間隔を空けて対向する一対の環状壁によって構成され、
弁体軸方向に沿った上記一対の環状壁のそれぞれの長さと上記一対の環状壁間の距離との和が上記ガイド部の弁体軸方向に沿った長さとなり、
上記各環状壁の外周面が上記ガイド部の外周面となることを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば内燃機関のＰＣＶバルブ等に用いられ、流体の流量を制御する流量制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、内燃機関のブローバイガス還元装置に用いられるＰＣＶバルブが開示されている。このＰＣＶバルブは、内部にガス通路が形成された中空円筒状の樹脂製のケースと、当該ケースの上記ガス通路内に進退可能に収容された樹脂製の弁体と、この弁体を後退方向へと付勢するスプリングと、を有し、上記ガス通路内の負圧とスプリングによる弁体の進退により、通過するブローバイガスの流量を制御することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２４６９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このようなＰＣＶバルブにおいては、上記弁体が樹脂製で比較的軽量であることから、吸気脈動や上記ガス通路内を流れるブローバイガスにより該弁体が揺れて上記ケースに当たってしまい、異音が発生する虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の流量制御弁は、流体が通流する通路が形成された筒状のバルブボディと、上記通路の内周面の所定位置に形成されたスロート部と、上記通路内に進退可能に収容され、上記バルブボディの一端側から他端側に向かって漸次直径が大きくなるよう形成された弁体と、上記弁体を上記バルブボディの他端側に付勢するバネ部材と、を備え、上記弁体の進退移動に伴って、上記スロート部での開度を連続的に変化させて、上記通路を流れる流体の流量を制御するものであって、上記弁体は、他端側に相対的に大径となったガイド部を有し、上記ガイド部の弁体軸方向に沿った長さが、上記ガイド部の外周面と上記通路の内周面とのクリアランスの２９倍以上に設定されていることを特徴としている。
【０００６】
上記ガイド部は、例えば、弁体軸方向に沿って連続する複数の突出壁や、弁体周方向に沿って連続するとともに、弁体軸方向で互いに間隔を空けて対向する一対の環状壁によって構成される。
【０００７】
上記ガイド部が上記複数の突出壁によって構成される場合、上記突出壁の弁体軸方向に沿った長さが上記ガイド部の弁体軸方向に沿った長さとなり、上記突出壁の先端面が上記ガイド部の外周面となる。
【０００８】
上記ガイド部が上記一対の環状壁によって構成される場合、弁体軸方向に沿った上記一対の環状壁のそれぞれの長さと上記一対の環状壁間の長さとの和が上記ガイド部の弁体軸方向に沿った長さとなり、上記環状壁の先端面が上記ガイド部の外周面となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、バルブボディに形成された通路の中心軸線に対する弁体の傾きが小さくなり、弁体の一端側での流速分布の乱れが抑制され、弁体の一端側で流体の流れの直進性が強くなる。そのため、弁体が軽量であっても、流体の流れの乱れによる弁体の振れや回転が抑制され、打音による異音発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施例におけるＰＣＶバルブの断面図。
【図２】図１におけるＰＣＶバルブの弁体のみの斜視図。
【図３】比較例のＰＣＶバルブを示す説明図であって、（ａ）はブローバイガスが流れたときのＰＣＶバルブの弁体の状態を示す説明図であり、（ｂ）はブローバイガスが流れたときのバルブボディ内の流速分布を示す説明図。
【図４】比較例のＰＣＶバルブを示す説明図であって、（ａ）はブローバイガスが流れたときのＰＣＶバルブの弁体の状態を示す説明図であり、（ｂ）はブローバイガスが流れたときのバルブボディ内の流速分布を示す説明図。
【図５】第１実施例のＰＣＶバルブを示す説明図であって、（ａ）はブローバイガスが流れたときのＰＣＶバルブの弁体の状態を示す説明図であり、（ｂ）はブローバイガスが流れたときのバルブボディ内の流速分布を示す説明図。
【図６】第１実施例のＰＣＶバルブを示す説明図であって、（ａ）はブローバイガスが流れたときのＰＣＶバルブの弁体の状態を示す説明図であり、（ｂ）はブローバイガスが流れたときのバルブボディ内の流速分布を示す説明図。
【図７】本発明の第２実施例におけるＰＣＶバルブの断面図。
【図８】図８におけるＰＣＶバルブの弁体のみの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１、図２は、本発明が適用された流量制御弁としてのＰＣＶバルブ１を示すものであって、図１は断面図、図２はＰＣＶバルブ１を構成する弁体３の斜視図である。
【００１２】
ＰＣＶバルブ１は、車両に搭載された内燃機関のクランクケース内のブローバイガスを内燃機関の吸気通路に戻すブローバイガス還流（還元）通路に配置されている。
【００１３】
ＰＣＶバルブ１は、内外周面ともに段突き円筒状を呈する中空状のバルブボディ２内に、一端側が先細った棒状の弁体３をスライド可能に収容したものである。バルブボディ２及び弁体３は、樹脂材料からなっている。
【００１４】
バルブボディ２は、長手方向に２分割されており、略有底円筒状のバルブボディ本体４と、バルブボディ本体４の一端側の開口部に接続された略円筒状のカバー５と、を有している。バルブボディ本体４の底壁６は、バルブボディ本体４の他端側に位置している。
【００１５】
底壁６に形成されたバルブボディ本体４の他端側の開口部である第１ポート７は、クランクケース側に接続される。カバー５の一端側の開口部である第２ポート８は吸気通路側に接続される。
【００１６】
バルブボディ２の内部には、ブローバイガスが通流可能な断面円形の通路９が形成されている。この通路９は、全長に亙って直線状に形成されており、その軸心が全長に亙って同一直線状に位置している。
【００１７】
バルブボディ本体４とカバー５とは、バルブボディ本体４の一端側開口縁に形成された雌ねじ部１０に、カバー５の他端側開口縁に形成された雄ねじ部１１を螺合させることで接続されている。
【００１８】
バルブボディ２には、通路９の軸方向略中央部分に、テーパ面をもってスロート部１２が形成されている。スロート部１２においては、バルブボディ２の一端側（図１における左側）からバルブボディ２の他端側（図１における右側）に向かって、通路９の内径が次第に大きくなっている。このスロート部１２は、本実施例ではバルブボディ２を構成するカバー５に形成されている。バルブボディ本体４における通路９は、全長に亙って同一の内径となっている。
【００１９】
弁体３は、バルブボディ２の一端側（図１における左側）からバルブボディ２の他端側（図１における右側）に向かって漸次直径が大きくなるよう形成されているとともに、他端側に相対的に大径となるガイド部１５を有している。弁体３は、バネ部材としてのコイルスプリング１６によって、バルブボディ２の他端側に付勢されている。コイルスプリング１６は、弁体３の他端側に形成された段差面１７とカバー５との間に挟み込まれている。
【００２０】
ＰＣＶバルブ１は、吸気通路側が負圧である場合、その負圧により弁体３が引っ張られてバルブボディ２に対して第２ポート８側（図１における左側）にスライド変位し、負圧とコイルスプリング１６による付勢力とが釣り合った位置で弁体３が静止する。つまり、スロート部１２と弁体３との位置関係が負圧に応じて変位し、スロート部１２と弁体３のなす開度（すなわちスロート部１２における通路断面積）が負圧に応じて変化することになり、ひいてはＰＣＶバルブ１を流れるブローバイガスの流量が負圧に応じて連続的に可変制御される。
【００２１】
この第１実施例におけるガイド部１５は、弁体周方向で互いに間隔を空けて形成された複数の突出壁２０によって構成されている。これらの突出壁２０は、弁体３の他端側の外周面から突出するとともに、弁体軸方向に沿って連続するよう形成されている。
【００２２】
突出壁２０は、弁体３の中心軸に対して直交する平面に沿った断面形状が略等脚台形状を呈している。各突出壁２０の弁体３からの突出量は同一となっている。すなわち、弁体３の中心軸から突出壁２０の先端面２１までの距離は、全ての突出壁２０で同一である。各突出壁２０の先端面２１は、弁体３と同心の一つの仮想円筒面に一致する円弧状の曲面に形成されている。つまり、ガイド部１５における弁体３の外径の最大値は、上記仮想円筒面の内径と一致している。
【００２３】
各突出壁２０は、弁体軸方向に沿った長さが互いに等しく、かつ弁体軸方向に沿った位置が同一となっている。つまり、弁体３の他端側の弁体軸方向に沿った所定範囲に、複数の突出壁２０からなるガイド部１５が形成されている。
【００２４】
なお、ＰＣＶバルブ１の開弁時には、第１ポート７から導入されたブローガスが、通路９の内周面と弁体３の外周面との間を流れ、第２ポート８から排出される。このとき、弁体３の周囲を流れるブローバイガスは、突出壁２０の先端面２１と通路９の内周面との間の隙間も流れるが、主として弁体周方向で隣接する突出壁２０、２０間の空間を流れることになる。
【００２５】
そして、ＰＣＶバルブ１は、突出壁２０の弁体軸方向に沿った長さである「Ｌ」が、突出壁２０の先端面２１と、この先端面２１と対向する位置における通路９の内周面とのクリアランスである「Ｃ」の２９倍以上となるように設定されている。換言すると、ガイド部１５の弁体軸方向に沿った長さが、ガイド部１５の外周面と、このガイド部１５の外周面と対向する位置における通路９の内周面とのクリアランスの２９倍以上となるように設定されている。
【００２６】
この第１実施例の突出壁２０は、弁体軸方向の他端側の端面２２が弁体３の外周面に対して直交しておらず、弁体軸方向の他端側の端面２２が弁体軸方向の一端側に向かって僅かに傾いている。このような場合、ガイド部１５の弁体軸方向に沿った長さとしては、突出壁２０のうち最も弁体３の中心軸からの距離が長くなる先端面２１の弁体軸方向に沿った長さを用いる。また、例えば、突出壁２０の弁体軸方向の一端側の端面が弁体３の外周面に対して直交せずに弁体軸方向の他端側に向かって傾いているような場合にも、ガイド部１５の弁体軸方向に沿った長さとしては、突出壁２０のうち最も弁体３の中心軸からの距離が長くなる先端面２１の弁体軸方向に沿った長さを用いる。
【００２７】
ここで、ガイド部１５の外周面とガイド部１５と対向する位置における通路９の内周面とのクリアランスである「Ｃ」は、バルブボディ本体４における通路９の内径を「Ａ」、ガイド部１５における弁体３の外径（上記仮想円筒面の内径）を「Ｂ」とすると、（Ａ−Ｂ）／２＝Ｃと定義される。換言すれば、弁体３の中心軸と通路９の中心軸を一致させた状態における突出壁２０の先端面２１とこの先端面２１に対向する位置における通路９の内周面との隙間が、ガイド部１５の外周面とガイド部１５と対向する位置における通路９の内周面とのクリアランスとなる。このクリアランスＣは、例えば、「０．２ｍｍ」程度となるように設定される。
【００２８】
ＰＣＶバルブ１においては、吸気脈動やＰＣＶバルブ１内を流れるブローバイガスにより弁体３が揺れると、弁体３がバルブボディ２に当たって異音が発生する。バルブボディ２に対して弁体３が当たらないようにするには、通路９内のブローバイガスの流れを整流されたものとし、弁体３を揺れにくくする必要がある。ＰＣＶバルブ１内のブローバイガスの流れは、ガイド部１５の弁体軸方向に沿った長さと、ガイド部１５と通路９の内周面とのクリアランスとの比によって変化する。
【００２９】
図３〜図６は、ガイド部１５の弁体軸方向に沿った長さと、ガイド部１５と通路９の内周面とのクリアランスとの比を変化させた時に、バルブボディ２内を流れる流体（ブローバイガス）の流速分布がどのように変化するか模式的に示した説明図である。図３、図４は、上述した第１実施例のＰＣＶバルブ１の比較例である。図５、図６は、上述した第１実施例のＰＣＶバルブ１である。
【００３０】
なお、図３及び図４のＰＣＶバルブ２５、２６は、上述した第１実施例のＰＣＶバルブ１と略同一構成となっているが、ガイド部１５の弁体軸方向に沿った長さと、ガイド部１５と通路９の内周面とのクリアランスとの比が第１実施例のＰＣＶバルブ１とは異なっている。図３〜図６におけるＰＣＶバルブの各種寸法は、ガイド部１５の弁体軸方向に沿った長さ以外は同等となっている。また、説明の便宜上、図３、図４においては、上述した第１実施例のＰＣＶバルブ１と同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３１】
図３は、ガイド部１５の弁体軸方向に沿った長さが、ガイド部１５の外周面と、このガイド部１５の外周面と対向する位置における通路９の内周面とのクリアランスの６倍となるように設定されたＰＣＶバルブ２５の挙動（図３ａ）と、バルブボディ２内を流れる流体（ブローバイガス）の流速分布（図３ｂ）を示している。
【００３２】
図４は、ガイド部１５の弁体軸方向に沿った長さが、ガイド部１５の外周面と、このガイド部１５の外周面と対向する位置における通路９の内周面とのクリアランスの１８倍となるように設定されたＰＣＶバルブ２６の挙動（図４ａ）と、バルブボディ２内を流れる流体（ブローバイガス）の流速分布（図４ｂ）を示している。
【００３３】
図５は、ガイド部１５の弁体軸方向に沿った長さが、ガイド部１５の外周面と、このガイド部１５の外周面と対向する位置における通路９の内周面とのクリアランスの２９倍となるように設定されたＰＣＶバルブ１の挙動（図５ａ）と、バルブボディ２内を流れる流体（ブローバイガス）の流速分布（図５ｂ）を示している。
【００３４】
図６は、ガイド部１５の弁体軸方向に沿った長さが、ガイド部１５の外周面と、このガイド部１５の外周面と対向する位置における通路９の内周面とのクリアランスの３９倍となるように設定されたＰＣＶバルブ１の挙動（図６ａ）と、バルブボディ２内を流れる流体（ブローバイガス）の流速分布（図６ｂ）を示している。
【００３５】
図３、図４に示すように、ガイド部１５の弁体軸方向に沿った長さが、ガイド部１５の外周面と、このガイド部１５の外周面と対向する位置における通路９の内周面とのクリアランスに対して短いと、通路９の中心軸線に対する弁体３の傾きが大きくなり（例えば、概ね２．５°より大となり）、弁体３の一端側（図３、図４における左側）での流速分布がうねり、弁体３の一端側で流体（ブローバイガス）の流れが大きく乱れるため、流体（ブローバイガス）の流れの乱れにより弁体３の振れや回転が抑制できず、打音による異音が発生する可能性が高くなる。
【００３６】
しかしながら、図５、図６に示すように、ガイド部１５の弁体軸方向に沿った長さが、ガイド部１５の外周面と、このガイド部１５の外周面と対向する位置における通路９の内周面とのクリアランスの２９倍以上となっていると、通路９の中心軸線に対する弁体３の傾きが小さくなり（例えば、概ね２．５°以下となり）、弁体３の一端側（図５、図６における左側）での流速分布のうねりが抑制され、弁体３の一端側で流体（ブローバイガス）の流れの直進性が強くなる。そのため、弁体３が樹脂材料からなり軽量であっても、流体（ブローバイガス）の流れの乱れによる弁体３の振れや回転が抑制され、打音による異音発生を抑制することができる。
【００３７】
なお、上述した第１実施例におけるＰＣＶバルブ１のガイド部１５は、弁体３の基端側を弁体軸方向で最も大径となる円柱形状に形成し、この円柱形状の大径部に弁体軸方向に沿って連続する直線状の溝部を、弁体周方向に所定に間隔を空けて複数形成したものと捉えることもできる。この場合、上記溝部に挟まれた部分が上述した突出壁２０に相当することになる。
【００３８】
次に、図７及び図８を用いて、本発明の第２実施例について説明する。なお、上述した第１実施例と同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３９】
第２実施例におけるＰＣＶバルブ３０は、上述した第１実施例のＰＣＶバルブ１と略同一構成となっているが、ガイド部１５は弁体軸方向で互いに間隔を空けて対向するフランジ状の一対の環状壁３１、３２によって構成されている。
【００４０】
各環状壁３１、３２は、弁体３の他端側の外周面から突出するとともに、弁体周方向に全周亙って連続して形成されている。一対の環状壁３１、３２とは、相対的に弁体一端側に位置する一端側環状壁３１と相対的に弁体他端側に位置する他端側環状壁３２である。つまり、一端側環状壁３１の外周面３３と、この外周面３３と対向する位置における通路９の内周面とのクリアランスは、他端側環状壁３２の外周面３４と、この外周面３４と対向する位置における通路９の内周面とのクリアランスと等しくなっている。また、各外周面３３、３４には、弁体軸方向に沿った複数の溝３５、３６が、それぞれ弁体周方向に所定の間隔を空けて形成されている。
【００４１】
なお、ＰＣＶバルブ３０の開弁時には、第１ポート７から導入されたブローガスが、通路９の内周面と弁体３の外周面との間を流れ、第２ポート８から排出される。このとき、弁体３の周囲を流れるブローバイガスは、環状壁３１、３２の外周面３３、３４と通路９の内周面との間の隙間も流れるが、主として溝３５、３６を流れることになる。また、この第２実施例においては、コイルスプリング１６が一端側環状壁３１とカバー５との間に挟み込まれている。
【００４２】
この第２実施例おけるガイド部１５の弁体軸方向に沿った長さは、弁体軸方向に沿った一対の環状壁３１、３２のそれぞれの長さと一対の環状壁３１、３２間の距離との和となる。換言すれば、この第２実施例におけるガイド部１５の弁体軸方向に沿った長さは、一端側環状壁３１の弁体軸方向の一端位置から他端側環状壁３２の弁体軸方向の他端位置までの弁体軸方向に沿った長さとなる。
【００４３】
そして、この第２実施例におけるＰＣＶバルブ３０は、ガイド部１５の弁体軸方向に沿った長さが、環状壁３１、３２の外周面３３、３４と、これら外周面３３、３４と対向する位置における通路９の内周面とのクリアランスの２９倍以上となるように設定されている。
【００４４】
ここで、ガイド部１５の外周面である環状壁３１、３２の各外周面３３、３４とガイド部１５と対向する通路９の内周面とのクリアランスである「Ｃ」は、バルブボディ本体４における通路９の内径を「Ａ」、ガイド部１５における弁体３の外径（上記仮想円筒面の内径）を「Ｂ」とすると、上述した第１実施例と同様に、（Ａ−Ｂ）／２＝Ｃと定義される。換言すれば、弁体３の中心軸と通路９の中心軸を一致させた状態における各外周面３３、３４とこの各外周面３３，３４に対向する位置における通路９の内周面との隙間が、ガイド部１５の外周面とガイド部１５と対向する位置における通路９の内周面とのクリアランスとなる。このクリアランスＣは、例えば、「０．２ｍｍ」程度となるように設定される。
【００４５】
この第２実施例の他端側環状壁３２は、弁体軸方向の他端側が段付き状に形成されているとともに、弁体軸方向の他端側で外周面３４と連続する端面３７が弁体３の外周面に対して直交しておらず弁体軸方向の一端側に向かって僅かに傾いている。つまり、他端側環状壁３２の弁体軸方向の他端側が全体として弁体３の外周面に対して直交していない。このような場合、ガイド部１５の弁体軸方向に沿った長さとしては、一端側環状壁３１の外周面３３の弁体軸方向一端から他端側環状壁３２の外周面３４の弁体軸方向他端までの長さを用いる。また、例えば、一端側環状壁３１の弁体軸方向の一端側が弁体３の外周面に対して直交せずに弁体軸方向の一端側に向かって傾いているような場合にも、ガイド部１５の弁体軸方向に沿った長さとしては、一端側環状壁３１の外周面３３の弁体軸方向一端から他端側環状壁３２の外周面３４の弁体軸方向他端までの長さを用いる。
【００４６】
このような第２実施例のＰＣＶバルブ３０においても、上述した第１実施例のＰＣＶバルブ１と略同様の作用効果を奏することができる。
【００４７】
なお、上述した第２実施例におけるＰＣＶバルブ３０のガイド部１５は、弁体軸方向で互いに間隔を空けて対向するフランジ状の一対の環状壁を形成し、これら環状壁の外周面に外周側に向かって突出する複数の突出部を設けたものと捉えることもできる。この場合、突出部の先端面がガイド部の外周面に相当することになり、一方の環状壁の突出部の弁体軸方向に沿った長さと、他方の環状壁の突出部の弁体軸方向に沿った長さと、一方の環状壁の突出部と他方の環状壁の突出部との間の距離と、の和が、ガイド部の弁体軸方向に沿った長さに相当することになる。
【００４８】
また、本発明の流量制御弁は、ＰＣＶバルブ以外の用途にも適用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１…ＰＣＶバルブ
２…バルブボディ
３…弁体
４…バルブボディ本体
５…カバー
９…通路
１２…スロート部
１５…ガイド部
２０…突出壁
２１…先端面
【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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【図６】
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【図７】
2017110493.tif 000009
【図８】
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