JP2011220141A - 電磁式２次空気制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁アクチュエータの吸引力特性に影響を与えることなく、異物が電磁アクチュエータ内に侵入するのを防止して、作動不良を起こさない電磁式２次空気制御弁を提供する。
【解決手段】電磁アクチュエータ内に異物の侵入を防止するダストシール２８を備えた電磁式２次空気制御弁であって、ダストシール２８は、リップ部５４およびショルダー部５３の２段の円筒状シール部５２を具備し、リップ部５４はその内周側でバルブシャフト２７の外周面に摺接し、ショルダー部５３は、径小のリップ部５４よりも外周側に当接面Ｓを有し、この当接面Ｓがスプリング荷重により押圧されて、径小係止部５０に当接する。また、ショルダー部５３の当接面Ｓにビード５５を付設して、所定のスプリング荷重により押圧されたときにビード５５の高さ方向の全量が潰されて所定の面圧を確保して当接面Ｓと径小係止部５０とを確実に密接させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、エアポンプより圧送供給される２次空気を三元触媒コンバータに導入するための２次空気流路を開閉する電磁式２次空気制御弁に関し、電磁アクチュエータ内への異物の侵入防止に係る。

〔従来の技術〕
従来より、エンジンの始動時、特に、エンジンの排気ガスの排気温度が低い時に、エアポンプを作動させることにより発生する２次空気を、排気ガスを浄化する三元触媒コンバータに導いて三元触媒を活性化させる２次空気供給装置が知られている。そして、エアポンプから圧送供給される２次空気を三元触媒コンバータに導くための２次空気の流路には、電磁式２次空気制御弁が設置されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示される電磁式２次空気制御弁１００は、図４に示すように、２次空気の流路を開閉する電磁弁１０３と、エンジンの排気ガスが電磁弁側に逆流するのを防ぐ圧力差に対応して開閉するリード弁構造の逆止弁１０２とを備えている。そして、電磁弁１０３は、２次空気の流路の途中に設けた開口部（弁孔）１１８を開閉する弁体１１９と、この弁体１１９を開弁方向に駆動する電磁アクチュエータ１２０等から構成されている。

電磁アクチュエータ１２０は、プランジャ１２９と、このプランジャ１２９を往復移動可能に収容し、ソレノイドコイル１３３の磁力による吸引力を発生する吸引部を形成するステータコア１３２と、プランジャ１２９を閉弁方向に付勢するコイルスプリング１２１等からなる周知のものである。そして、プランジャ１２９の軸中心には、弁体１１９と一体的に結合されるシャフト１２７が嵌入、かしめ固定されてポペット型バルブを構成している。また、ステータコア１３２の吸引部側の端部に、シャフト１２７と同一の軸線上に備えられて、ステータコア１３２とシャフト１２７との間の隙間を封鎖して、異物がステータコア１３２内に侵入するのを防止するダストシール１２８が設けられている。

〔従来技術の不具合〕
ところが、エアポンプは、エンジン制御装置（以下、ＥＣＵと呼ぶ）からの制御信号によって起動するものの立上りの遅れや圧力上昇の遅れなどが生じ、このこととエンジンの排気脈動の発生とが重なる場合に、逆止弁１０２の圧力バランスが過渡的に崩れて、一時的に排気ガスの逆流が生じることがある。逆流する排気ガスにはデポジットや凝縮水等の異物が含まれている。デポジットには、粒径の比較的大きなカーボン粒のみならず、金属粉もしくは無機質粒が含まれることもある。

このとき、逆流する排気ガスは、図４に点線矢印で示すように、開弁し始めたポペット型バルブの弁体１１９と弁孔１１８との間の間隙からシャフト１２７に沿って流れ、シャフト１２７の外周面をシールするダストシール１２８の円筒状シール部１５２に突き当たることがある。よって、排気ガスに含まれるデポジットや凝縮水も逆流する気流に乗って、ダストシ−ル１２８の円筒状シール部１５２に衝突して、一部は付着し、経時的に堆積する可能性がある。また、残りはさらに下流の金属製の円環部１５１まで到達して、円環部１５１に付着し、堆積する可能性もある。

従来方式のダストシール１２８は、金属製の円環部１５１とゴム製の円筒状シール部１５２とが焼き付けにより一体化されており、ゴム製の円筒状シール部１５２はゴムの弾性力で常にシャフト１２７の外周面にシール圧を生じて良好に密封する。また、金属製の円環部１５１は、コイルスプリング１２１をガイドするプレッシャプレート１３０とステータコア１３２の内側係止部１４８との間にメタルタッチ状態で挟まれて、スプリング荷重によって押圧されて内側係止部１４８に係止されている。弾性体を介することなくメタルタッチ状態で係止するのは、スプリング荷重の変動によって内側係止部１４８の係止部分が沈んだり浮いたりして電磁アクチュエータ１２０の所定の吸引力特性に影響が生じないためである。よって、メタルタッチ状態にてスプリング荷重の押圧のみで円環部１５１を内側係止部１４８に係止するため十分なシールが確保できないこともある。

従って、排気ガスの逆流の一部が、メタルタッチ状態の係止部分から侵入する可能性がある。そして、逆流する排気ガスに含まれるデポジットや水分がステータコア１３２内に侵入すると、ステータコア１３２内に水分による発錆や、経年的にデポジットの付着堆積が起こり、電磁アクチュエータ１２０の摺動抵抗の増加もしくは摺動ロック等のバルブ動作不良が誘起される懸念がある。また、メタルタッチ状態の係止部分は、デポジットや水分に曝されることで経年的に金属腐食が進み、さらにステータコア１３２内への異物の侵入が増える可能性もある。

上記のシール性や腐食性の問題点を解決するために、例えば、円環部１５１にゴム被覆やゴム焼付け等の加工をしたり、あるいはＯリング等のシール部材を追加してシール性と耐腐食性を向上させることは可能であるが、いずれも部品点数や加工工数が増加してコストアップとなる懸念がある。また、技術的な課題として、ゴム等の弾性材を介した係止では、スプリング荷重の変動によって押圧される押え代が変化してしまい、その結果電磁アクチュエータ１２０の吸引力特性に影響が生じる懸念がある。

特開２００５−２６５４８２号公報

そこで、本発明の目的は、上記の問題点を解決するためになされたもので、電磁アクチュエータの吸引力特性に影響を与えることなく、異物が電磁アクチュエータ内に侵入するのを防止して、作動不良を起こさない電磁式２次空気制御弁を提供することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の手段によれば、内部に空気の流路を形成したハウジングと、ハウジングに収容され、一方側に移動することにより空気の流路を開放し、他方側に移動することにより空気の流路を閉鎖する弁体と、弁体と一体的に結合される弁軸と、弁軸を開弁方向に駆動する電磁弁駆動装置と、弁軸を閉弁方向に付勢するスプリングと、異物が弁軸の周囲を通過して電磁弁駆動装置内に侵入するのを防止するダストシールと、を備える電磁式２次空気制御弁であって、ダストシールは、径小のシール部および径大のシール部の２段の円筒状シール部を具備し、径小のシール部は、内周側で弁軸の外周面に摺接し、径大のシール部は、径小のシール部よりも外周側に当接面を有し、当接面がスプリングの荷重により押圧されて、所定の係止部に当接していることを特徴としている。

これにより、逆流が生じたときに、この逆流の一部は径小のシール部によって封鎖でき、逆流の残りは径大のシール部によって封鎖できるので、異物が電磁弁駆動装置内に侵入するのを確実に防止することができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の手段によれば、径大のシール部の当接面に、円環状の突部を付設し、突部は所定の係止部に当接していることを特徴としている。
これにより、円環状の突部が容易に弾性変形を始め、所定のスプリング荷重に対し突部のみの変形で高い面圧が確保でき、確実なシールが可能となる。また、所定のスプリング荷重に対し突部全域が均一に潰される圧縮変形能を有するので、このとき径大のシール部の当接面が係止部に全面密接できる。よって、メタルタッチ状態の押圧は浮くことなく、またガタ付くことなく係止され、電磁弁駆動装置の吸引力特性に影響が生じない。

〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の手段によれば、所定の係止部の当接面は、径大のシール部と当接する当接面を有しており、当接面に、円環状の突部を付設し、突部は径大のシール部に当接していることを特徴としている。
これにより、請求項２の手段と同様に、高い面圧が確保でき、確実なシールが可能となる。また、電磁弁駆動装置の吸引力特性に影響が生じない。

〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の手段によれば、所定の係止部は、径方向に異径の段差が形成された径大の係止部と径小の係止部とを有しており、径大の係止部と径小の係止部との段差は、ダストシールの径大のシール部の高さと略一致することを特徴としている。
これにより、電磁弁駆動装置の吸引力特性に影響を与えることなく、異物が電磁弁駆動装置内に侵入するのを確実に防止できる。

電磁式２次空気制御弁の全体構成を示した断面図である（実施例１）。 電磁式２次空気制御弁の要部を示した断面図であり、（ａ）はダストシールに荷重を負荷しない組付前の構成を示し、（ｂ）はダストシールに荷重を負荷した組付後の構成を示す（実施例１）。 電磁式２次空気制御弁の要部を示した断面図である（実施例１の変形例）。 （ａ）は電磁式２次空気制御弁の全体構成を示した断面図であり、（ｂ）は電磁式２次空気制御弁の要部を示した拡大断面図である（従来例）。

以下、本発明の実施の形態について、図に示す実施例とともに詳細に説明する。

〔実施例１の構成〕
電磁式２次空気制御弁は、エンジン始動時、特に、排気ガス温度が低い時に、エアポンプを作動させて発生する２次空気を三元触媒コンバータに導いて三元触媒を活性化させるための２次空気供給装置の２次空気流路管とエンジン排気管との間に接続され、２次空気の流路を開閉して２次空気の導入、遮断を実施する。

本実施例の電磁式２次空気制御弁１は、図１に示すように、エアポンプ（図示せず）から三元触媒コンバータ（図示せず）への方向にだけ空気の流れ（以下、順流と呼ぶ）を許容し、反対方向の空気の流れ（以下、逆流と呼ぶ）を阻止する逆止弁２と、エアポンプより圧送供給される２次空気を、エンジンの排気系（特に、三元触媒コンバータ）に導入するための２次空気流路を開閉する電磁弁３と、この電磁弁３に一体的に搭載された圧力センサ４とを備えている。

ここで、圧力センサ４は、電磁弁３の２次空気流路内の２次空気圧力を電気信号に変換し、圧力センサ４より出力される電気信号が、エアポンプまたは電磁弁３の異常故障を診断する故障診断回路（図示せず）に入力される。なお、エンジン制御装置（以下、ＥＣＵと呼ぶ、図示せず）には、エンジンの運転状態に基づいてエアポンプの電動モータを通電制御するポンプ駆動回路（図示せず）、エンジンの運転状態に基づいて電磁弁３のソレノイドアッセンブリ５を通電制御する電磁弁駆動回路（図示せず）等が設けられている。そして、電磁弁駆動回路からは、電磁弁３のソレノイドアッセンブリ５に１対の電磁弁駆動用ターミナル６を介して電磁弁駆動電流が出力される。また、故障診断回路には、圧力センサ４から１対の圧力検出用ターミナル７を介して電気信号が入力される。

逆止弁２は、エンジン排気管内をエンジンのエキゾーストマニホールド（図示せず）から三元触媒コンバータへ向かう排気ガスがエアポンプや電磁弁３側に逆流することを防止するバルブである。そして、この逆止弁２は、内部を２次空気が通過する空気通過口８を形成する金属プレート９と、空気通過口８を開閉するリードバルブ１０と、このリードバルブ１０の開き具合を規制するリードストッパ１１と、金属プレート９を保持するバルブケース１２とを備えている。金属プレート９は、例えば、アルミニウム等の金属材料により製造されており、内部を空気が通過する２個の空気通過口８を形成する略日の字型の枠状部を有している。なお、空気通過口８の通路壁面には、略日の字型のゴム系シール材が焼き付け等により固着され弁座部１３を構成している。

リードバルブ１０は、例えば、樹脂材料からなる弾性薄板、または金属材料からなる板ばね等により製造されており、一端側に２個の空気通過口８を開閉する舌状のバルブ部（自由端部）を有し、かつ他端部に金属プレート９の支持部の空気下流端面に支持される被支持部（固定端部）を有している。そして、上流側の空気圧力が下流側より高いとき、舌状のバルブ部は圧力差に応じて開弁して順流を生じ、また、圧力差がなくなったとき、もしくは下流側が上流側より圧力が高くなったときには、舌状のバルブ部は自身のばね復元力、もしくは逆方向の圧力差によって閉弁し、逆流を防止する。

リードストッパ１１は、金属板により製造されており、一端側にリードバルブ１０の開き具合を規制する２重舌状のストッパ部（自由端部）を有し、かつリードバルブ１０の被支持部の空気下流端面に支持される被支持部（固定端部）を有している。ここで、金属プレート９の支持部、リードバルブ１０の被支持部およびリードストッパ１１の被支持部には、２個の貫通孔が貫通している。これらの貫通孔には、金属プレート９の支持部、リードバルブ１０の被支持部およびリードストッパ１１の被支持部を、電磁弁３の図示下端面に締め付け固定するための締結ねじが挿着されている。

バルブケース１２は、アルミニウムダイカストにより製造されて、内部に２次空気流路１４を有している。なお、２次空気流路１４は、三元触媒コンバータの上流側のエンジン排気管に連通し、エアポンプの２次空気を三元触媒コンバータに送り込む部分である。このバルブケース１２は、電磁弁３のバルブハウジング１５の図示下方の開口側に設けられる円環状の接合部に複数のスクリュー１６を用いて締め付け固定される被接合部を有している。また、バルブケース１２の図示下端部は、電磁式２次空気制御弁１内に形成される２次空気流路１４の出口端部を形成する部分であって、エンジン排気管に設けられた取付用ステー部（図示せず）に固定ボルト（図示せず）を用いて締め付け固定される。そして、バルブケース１２の図示下端面には、締結ねじがねじ込まれる複数のねじ孔１７が形成されている。

電磁弁３は、上記のバルブケース１２を一体的に結合するとともに、内部を２次空気が通過する空気通過口１８を形成するバルブハウジング１５と、このバルブハウジング１５内に形成される２次空気流路を開閉するポペット型バルブ１９と、このポペット型バルブ１９を開弁方向に駆動する電磁アクチュエータ２０と、ポペット型バルブ１９を閉弁方向に付勢するコイルスプリング２１とから構成されている。

バルブハウジング１５は、アルミニウムダイカストにより製造されて、内部に電磁アクチュエータ２０を収容保持する円筒状の側壁部、およびこの側壁部の図示下端部より図示左方に延長された円管状の配管継手２２が一体的に形成されている。なお、配管継手２２は、電磁式２次空気制御弁１内に形成される２次空気流路の入口端部を形成する部分であって、エアポンプの吐出口と２次空気配管（図示せず）を介して接続する部分である。

また、側壁部の図示下端側には、２次空気流路を上流側と下流側とに区画するための枠状壁（区画壁）２３が一体的に形成されている。この枠状壁２３の中央部分は、開口部となっており、その開口部は、電磁弁３の弁孔を形成する空気通過口１８を構成している。そして、枠状壁２３の図示下端側の空気通過口１８の周縁部には、ポペット型バルブ１９が着座する円環状の弁座２４が設けられている。

ここで、本実施例の電磁弁３のバルブハウジング１５内に形成される２次空気流路は、枠状壁２３よりも２次空気の流れ方向の上流側に形成される２次空気流路２５と、この２次空気流路２５に連通して、枠状壁２３よりも２次空気の流れ方向の下流側に形成される２次空気流路２６等によって構成されている。そして、２次空気流路２６は、逆止弁２の空気通過口８を介して逆止弁２のバルブケース１２内に形成される２次空気流路１４と連通している。

ポペット型バルブ１９は、周囲にゴム系弾性体を焼き付け等の手段を用いて固着した円環板状のバルブ部を有し、バルブシャフト２７と一体的に軸方向に往復動作するように構成されている。このポペット型バルブ１９は、バルブハウジング１５の枠状壁２３に設けられた弁座２４に着座することで空気通過口１８を閉じ、弁座２４から離座することで空気通過口１８を開く。また、バルブシャフト２７は、異径の２段の段差形状に形成され、バルブ部側に径大部と、反バルブ部側に径小部と、径大部と径小部との間に段差部とを有している。そして、径小部の反バルブ部側の上端にはさらに径小の上端鍔状部が設けられている。そして、バルブシャフト２７の径大部の中間部の外周には、バルブシャフト２７の摺動外周面に沿って侵入する粉塵等を防止するための円環状のダストシール２８が装着されている。

さらに、ダストシール２８の図示上端側には、後述するプランジャ２９およびポペット型バルブ１９の最大リフト量を規制するストッパとして機能するプレッシャプレート３０が設置されている。また、コイルスプリング２１は、バルブシャフト２７の径大部およびプレッシャプレート３０の円筒部（スプリング内径ガイド）の外周側に保持されており、一端部がプレッシャプレート３０の鍔状部に係止され、他端部がプランジャ２９に係止されて、プランジャ２９を元の位置へ復元する付勢力を発生する。従って、この付勢力によって、ポペット型バルブ１９は閉弁する。

電磁アクチュエータ２０は、電磁弁３のバルブハウジング１５の側壁部の内周に圧入嵌合されて組み付けられ、ポペット型バルブ１９を開弁方向に駆動する弁体駆動手段である。この電磁アクチュエータ２０は、ヨーク３１と、このヨーク３１との間に略円筒状のコイル収容部を形成する略円筒状のステータコア３２と、ポペット型バルブ１９およびバルブシャフト２７と一体的に軸方向に可動するプランジャ２９と、通電により磁束を発生するソレノイドアッセンブリ５とから構成されている。なお、ヨーク３１、ステータコア３２、プランジャ２９等の複数の磁性体は、ソレノイドコイル３３とともに磁気回路を形成する。

そして、本実施例の電磁アクチュエータ２０では、上記のソレノイドコイル３３、ヨーク３１、ステータコア３２、およびプランジャ２９よりなる磁気回路が、電磁弁３のバルブハウジング１５内に形成される２次空気流路２５、２６よりも図示上方側に設置されている。これらの磁性体のうちヨーク３１およびステータコア３２は、それぞれ円筒状部を有する固定鉄心で、ステータコア３２の外径側とヨーク３１の内径側との間に、ソレノイドコイル３３およびコイルボビン３４を収容する略円筒状のコイル収容部を有している。また、ヨーク３１の円筒状部の図示上端側には、ヨーク３１の円筒状部の開口部を閉塞するように円環状の天壁部が形成されている。この天壁部には、ソレノイドコイル３３の１対の端末リード線を取り出すための端末リード線取出し用穴部３５が設けられている。

また、ステータコア３２の図示下端部には、２次空気流路２５の流路壁を形成する円環状の外側フランジ部４７と内側係止部４８とが形成されている。また、ステータコア３２の円筒状部の外径には、凹状部が形成されて、磁路断面積を減少する薄肉部３６が設けられている。この薄肉部３６は磁束抵抗を著しく大きくして、磁気飽和を高め、磁束がプランジャ２９側にバイパスし易いようになっている。これにより、ヨーク３１、ステータコア３２、およびプランジャ２９の磁気回路に磁束が流れると、プランジャ２９がステータコア３２の吸引部に吸引され、図示下方に可動する。

プランジャ２９は、略円筒状に形成された可動鉄心で、中心部にポペット型バルブ１９のバルブシャフト２７の径小部が嵌め合わされている。そして、プランジャ２９は、ポペット型バルブ１９のバルブシャフト２７の径大部と径小部との間に設けられる段差部を係止する係止部を有している。そして、プランジャ２９の図示上端面とバルブシャフト２７の上端鍔状部との間には、円環状のワッシャ３７が挿着されている。

なお、バルブシャフト２７の上端鍔状部は、プランジャ２９の貫通孔よりも外径が広げられる。これは、プランジャ２９を図示上方からステータコア３２の円筒状部内に挿入した後に、バルブシャフト２７を図示下方側からプランジャ２９の貫通孔内に挿し込み、バルブシャフト２７の上端鍔状部が、例えば、スピンかしめ等によってかしめられる。これにより、径方向に拡張する上端鍔状部が形成され、バルブシャフト２７の上端鍔状部と段差部との間にプランジャ２９が挟み込まれる。よって、プランジャ２９およびポペット型バルブ１９が一体的に動作できるようになる。

ソレノイドアッセンブリ５は、コイルボビン３４の外周に巻装されたソレノイドコイル３３と、このソレノイドコイル３３の端末リード線に接続する１対の電磁弁駆動用ターミナル６と、ソレノイドコイル３３およびコイルボビン３４の外径側を被覆するとともに、１対の電磁弁駆動用ターミナル６および１対の圧力検出用ターミナル７をともに保持する２次樹脂モールド部材３８とから構成されている。ソレノイドコイル３３は、コイルボビン３４に絶縁被膜を施した導線を複数回巻装した巻線であり、通電することにより励磁され、ヨーク３１、ステータコア３２、プランジャ２９等の磁気回路に磁束を形成し、プランジャ２９とステータコア３２との間の適度なギャップに磁気吸引力を発生するものである。

また、ソレノイドコイル３３は、コイルボビン３４の外周に巻装されたコイル部、およびこのコイル部より取り出された１対の端末リード線を有している。そして、ソレノイドコイル３３のコイル部の外径側は、２次樹脂モールド部材３８にモールドされ、ヨーク３１内に収容されたときにソレノイドコイル３３とヨーク３１との絶縁を確保するようになっている。

また、コイルボビン３４は、電気絶縁性樹脂よりなり、外周にソレノイドコイル３３のコイル部が巻装される略円筒状の筒状部、およびこの筒状部の両端側に設けられた略円環状の鍔状部等から構成され、２つの鍔状部のうち図示上端側の鍔状部の上端面および外径端面には、２次樹脂モールド部材３８が密着している。

１対の電磁弁駆動用ターミナル６は、金属板よりなる板状導電体である。この１対の電磁弁駆動用ターミナル６は、２次樹脂モールド部材３８にモールドされて電気的に絶縁保護されている。また、電磁弁駆動用ターミナル６は、一端部が車両側ワイヤハーネスの先端側に設けられた雌型コネクタ（図示せず）に差し込まれて結合され、他端部がソレノイドコイル３３の１対の端末リード線に、例えば溶接手段によって接合されている。これにより、ＥＣＵの電磁弁駆動回路から出力される電磁弁駆動電流がソレノイドコイル３３に流れる。

圧力センサ４は、電磁弁３の２次空気流路２５内の２次空気圧力を電気信号に変換する圧力検出部（センサユニット）と、センサユニットを搭載する回路基板３９と、この回路基板３９に電気的に接続される１対の圧力検出用ターミナル７とを備えている。そして、圧力センサ４は、電磁弁３のソレノイドアッセンブリ５の２次樹脂モールド部材３８上に搭載されている。ここで、センサユニットは、半導体単結晶のピエゾ抵抗効果を利用する半導体圧力センサが使用され、シリコン単結晶をダイヤフラム状に加工して、その表面に薄膜状に形成されて回路基板３９に電気的接続されている。

また、１対の圧力検出用ターミナル７は、金属板よりなる板状導電体である。この１対の圧力検出用ターミナル７は、電磁弁３のソレノイドアッセンブリ５の２次樹脂モールド部材３８に被覆保持されている。そして、１対の圧力検出用ターミナル７は、一端部が車両用ワイヤハーネスの先端側に設けられた雌型コネクタ（図示せず）に差し込まれて結合され、他端部が圧力センサ４の回路基板３９の出力端子部に半田付け等の接合手段を用いて結合されている。

そして、本実施例のステータコア３２の外側フランジ部４７には、電磁弁３内の２次空気圧力を取り込むための圧力取込口４０が形成され、ステータコア３２の円筒状部の外径側には、少なくとも１箇所の軸方向に連続する面取りが形成されて２次空気圧力を導入する圧力伝達通路４１が設けられている。

そして、圧力センサ４を被覆するとともにソレノイドアッセンブリ５を絶縁する２次樹脂モールド部材３８の図示上方には、圧力伝達通路４１と連通する圧力導入部４２が形成され、２次空気圧力が圧力取込口４０、圧力伝達通路４１、および圧力導入部４２からなる圧力導入経路を経て圧力センサ室４３に導入される。なお、圧力センサ室４３は、圧力センサ４の周囲を取り囲むように、略円筒状または略角筒状のセンサケース４４が図示上方に延び、センサケース４４の開口側がセンサカバー４５によって気密的に塞がれている。

このとき、本実施例では、コイルボビン３４の２つの鍔状部のうち図示下端側の鍔状部の図示下端面から、圧力伝達通路４１内に突出する迷路構造状の凸状部が形成されている。そして、この迷路構造状の凸状部はラビリンスシール手段を構成している。仮に、ステータコア３２の圧力取込口４０から圧力伝達通路４１内に粉塵が侵入した場合でも、ラビリンスシール手段によって粉塵の通過を抑制し、圧力導入部４２までの粉塵の侵入を防止する。

また、圧力伝達通路４１の途中には、ステータコア３２の円筒状部の外径側に形成された薄肉部３６を利用した粉塵トラップ部（凹状部）４６が形成されている。この粉塵トラップ部４６は、仮に、ステータコア３２の圧力取込口４０から圧力伝達通路４１内に粉塵が侵入した場合（２次空気は本来エアフィルタ等により清浄化されるが、非常に微細な粉塵や水分が含まれることがある）でも、この粉塵等を捕捉して溜めることができる。従って、粉塵トラップ部４６からソレノイドアッセンブリ５の圧力導入部４２への粉塵等の侵入を防止できる。

次に、ステータコア３２の内側経由の粉塵等の侵入防止について説明する。ステータコア３２の内側への粉塵等の侵入防止は、２次空気に含まれる粉塵等だけでなく、特定の条件が重なった過渡的、一時的に生じる排気ガスの逆流に対しても、逆流する排気ガスに含まれるデポジットや凝縮水等の異物の侵入に対する対応が必要となる。本実施例では、上述したダストシール２８が以下に説明するように２段の円筒状シール部を具備し、径小の円筒状シール部は内周側で密封し、径大の円筒状シール部は外周側で密封することを特徴としている。

ダストシール２８は、図２（ａ）に示すように、金属製の円環部５１と、ゴム製の円筒状シール部５２とが焼き付けにより一体化されている。金属製の円環部５１は所定の板厚を有する薄鋼板をリング状に打ち抜いて形成されており、そのリング状の内周側がその軸中心方向に傾斜もしくは折れ曲がった円錐面を形成して、ゴム製の円筒状シール部５２との焼き付けを強固にし、かつ平坦な取付面を形成している。

また、ゴム製の円筒状シール部５２は、径小のシール部（リップ部）５４と径大のシール部（ショルダー部）５３との２段の円筒形状に形成されており、リップ部５４はバルブシャフト２７の外周面に嵌着されたとき適度なシール圧が生じるように、バルブシャフト径より径小の内径で、かつバルブシャフト軸方向に適度なシール長を有する形状となっている。

一方、ショルダー部５３はリップ部５４より１段低い段差を有し、その外径はリップ部５４の外径より径大で、金属製の円環部５１の外径と内径との差の半分となる略中央部まで、即ち円環部５１の内周側に形成される円錐面が立ち上がる基端部まで延在する寸法を有し、基端部から段差までの距離、即ちショルダー部５３の高さも所定の寸法に形成されている。そして、この段差を構成する面が円筒形状のダストシール２８の中心線、つまりリップ部５４の軸方向に対して直交する平坦な当接面Ｓを形成している。

そして、この当接面Ｓには、ショルダー部５３の外径より少なくとも小さい外径であって所定の高さを有する円環状の突部（ビード）５５が付設されている。ビード５５の断面形状は特に限定するものではないが、このビード５５が被当接部（所定の係止部）に当接したとき、まずビード５５の全周に渡って弾性変形が均等に進み、所定の面圧に容易に到達できる形状であれば良く、例えば、半円形や逆三角形、または台形であってもよい。また、押圧方向のビード高さは所定のスプリング荷重に対し所定の面圧以上が生じてビード高さの全量が押しつぶされて均一に当接面Ｓが密接する変形能を有することが好ましい。また、ビード５５の変形能はその断面形状とともにゴム材料の硬度（柔らかさ）の影響を受けるため、この断面形状の選択は、ゴム材料の硬度を考慮して決めることが必要となる。

また、ステータコア３２の外側フランジ部４７の軸中心側には内側に突き出した内側係止部４８が設けられ、この内側係止部４８は、径の大きい径大係止部４９と径の小さい径小係止部５０が所定の段差を有して同軸に形成されている。そして、その所定の段差の寸法値は、上記するショルダー部５３の高さ、即ちショルダー部５３の当接面Ｓから円環部５１の基端部を含む対向面までの距離と同一である。そして、径大係止部４９の最小内径は、ショルダー部５３の外径より大きく、円環部５１の外径より小さい。また、径小係止部５０の最小内径は、ショルダー部５３の外径より小さく、リップ部５４の外径より大きい。これにより、ダストシール２８は、円環部５１が内側係止部４８の径大係止部４９に取り付けられ、円筒状シール部５２のショルダー部５３が径小係止部５０に当接する。

従って、ダストシール２８のポペット型バルブ１９のバルブシャフト２７への組付けは、図１、図２を参照して、以下の手順となる。まず、ステータコア３２の円筒状部内にダストシール２８を挿入して、図示下端方向の外側フランジ部４７の軸中心側の内側係止部４８に係合させる。そして、図示下方からバルブシャフト２７をダストシール２８のリップ部５４に挿入する。このとき、バルブシャフト２７の径小部がリップ部５４の内径より小さい（細い）ことからスムーズに挿入できる。そして、バルブシャフト２７の径大部に至ってリップ部５４は外側に拡張して適度なシール圧を形成して摺接される。

そして、次にプレッシャプレート３０、コイルスプリング２１を順に、ステータコア３２の上方からバルブシャフト２７に沿ってダストシール２８に突き当たるまで挿入する。その上で、プランジャ２９が、バルブシャフト２７の径小部と嵌め合わされる。プランジャ２９は、バルブシャフト２７の径大部と径小部との間に設けられる段差部を係止する係止部を有している。そして、プランジャ２９の図示上端面とバルブシャフト２７の上端鍔状部との間には、円環状のワッシャ３７が挿着され、バルブシャフト２７の上端が、例えば、スピンかしめ等によってかしめられ、プランジャ２９およびバルブシャフト２７が一体化される。

このとき、コイルスプリング２１は所定の寸法値に圧縮され、プランジャ２９に閉弁方向の付勢力を作用させる。また、同時に、この付勢力に伴うスプリング荷重でダストシール２８の金属製の円環部５１を押圧し、内側係止部４８の径大係止部４９に押し当てる。

これにより、金属製の円環部５１が押圧されて径大係止部４９に固定されるとともに、ゴム製の円筒状シール部５２のショルダー部５３と径小係止部５０とが当接する。このとき、ショルダー部５３の当接面Ｓに付設されたビード５５は、コイルスプリング２１の所定の荷重に対して容易に弾性変形をなして適度なシール面圧を生じ、略全域が弾性変形して当接面Ｓが均一に密接することができる（図２（ｂ）参照）。この当接面Ｓの密接を確保することによって、電磁アクチュエータ２０は所定の吸引力特性を確保できる。

〔実施例１の作用〕
本実施例の電磁式２次空気制御弁１の作用を、図１および図２に基づいて簡単に説明する。

エンジンの始動直後の排気ガス温度が低い時に、ＥＣＵの制御信号により、ポンプ駆動回路を介してエアポンプの電動モータにポンプ駆動電流が印加される。また、ＥＣＵの制御信号によって、電磁弁駆動回路、車両側ワイヤハーネス、この車両側ワイヤハーネスの先端側に設けられた雌型コネクタ、雄型コネクタ、１対の電磁弁駆動用ターミナル６を介して電磁弁３のソレノイドコイル３３に電磁弁駆動電流が印加される。

これにより、ソレノイドコイル３３が励磁され、磁気回路を形成するヨーク３１、ステータコア３２、プランジャ２９等に磁束が流れ、プランジャ２９がステータコア３２の吸引部に吸引されることによりプランジャ２９が図示下方に移動する。このプランジャ２９の図示下方への移動に伴って、プランジャ２９に固定されたポペット型バルブ１９がコイルスプリング２１の付勢力に抗して図示下方に移動する。これにより、ポペット型バルブ１９が弁座２４より離座することで空気通過口（弁孔）１８が開弁される。

従って、エアポンプの吐出口から２次空気流路管を経て電磁弁３内に流入した２次空気は、バルブハウジング１５内に形成される２次空気流路２５、空気通過口（弁孔）１８、および２次空気流路２６を通り、逆止弁２の金属プレート９の略日の字型の枠状部に形成される２個の空気通過口８に流入する。そして、２個の空気通過口８内の空気圧力と２次空気流路１４内の空気圧力との圧力差により、リードバルブ１０の舌状のバルブ部が図示下方に撓み、バルブ部がリードストッパ１１のストッパ部に当接することで、２個の空気通過口８が開く。

これにより、２個の空気通過口８に流入した２次空気は、２次空気流路１４を経て三元触媒コンバータの上流側のエンジン排気管に流入し、２次空気が三元触媒コンバータに送り込まれる。このため、エンジン始動直後の排気ガス温度が低い時でも、２次空気が三元触媒コンバータに導かれて未燃焼の炭化水素（ＨＣ）の酸化作用を促進し、三元触媒の温度が上昇して活性化する。

このとき、エンジン始動時、エアポンプの起動立上り遅れによる圧力上昇の遅れと、排気脈動による背圧上昇による過渡的な逆流が生じた場合において、逆流がダストシール２８に直接ぶつかることはあるが、リップ部５４とショルダー部５３とによってシールされるので、金属製の円環部５１へのデポジット等の異物の付着および電磁アクチュエータ２０の内部への侵入が生じることはない。

〔実施例１の効果〕
電磁アクチュエータ２０内に異物の侵入を防止するダストシール２８を備えた電磁式２次空気制御弁１において、本実施例のダストシール２８は、リップ部５４およびショルダー部５３の２段の円筒状シール部５２を具備し、リップ部５４はその内周側でバルブシャフト２７の外周面に摺接し、ショルダー部５３は、径小のリップ部５４よりも外周側に当接面Ｓを有し、この当接面Ｓがスプリング荷重により押圧されて、内側係止部４８の径小係止部５０に当接する。また、ショルダー部５３の当接面Ｓにビード５５を付設して、所定のスプリング荷重により押圧されたときにビード５５の高さ方向の全量が潰されて所定の面圧を確保して当接面Ｓが径小係止部５０と密接する。

これにより、エンジンの始動直後において電磁式２次空気制御弁１の２次空気流路２５の圧力上昇の過渡的な遅れと排気脈動の発生とが重なって排気ガスの逆流が生じても、この逆流が金属製の円環部５１に直接衝突したり、逆流中に含まれるデポジットや凝縮水等が円環部５１の僅かな隙間に侵入することが防止できる。また、ショルダー部５３の当接面Ｓにビード５５を付設してスプリング荷重に対し弾性変形能を高めるとともに所定の面圧に到達し易くしたので、所定のスプリング荷重に対しビード５５が完全に潰れ、当接面Ｓが径小係止部５０と密接することができる。これにより、電磁アクチュエータ２０に生じる吸引力特性が変動することなく開弁および閉弁の高い動作精度が維持できる。

〔変形例〕
上述の実施例１は、金属製の円環部５１が押圧されて径大係止部４９に固定されるとともに、ゴム製の円筒状シール部５２のショルダー部５３と径小係止部５０とを当接させたものである。このとき、ショルダー部５３の当接面Ｓにビード５５を付設した。ショルダー部５３の当接面Ｓに付設されたビード５５は、スプリング荷重に対し弾性変形能を高めるとともに所定の面圧に到達し易くしたもので、比較的僅かな押圧によって弾性変形が生じ、所定のスプリング荷重に対し所定の面圧が生じてビード５５の突出高さの全量が均一に押しつぶされて当接面Ｓを密接させるものであった。

本変形例は、これに限ることなく、ビード５５を径小係止部５０側に付設したものである。図３に示すように、径小係止部５０のショルダー部５３の当接面Ｓに対向する内側部に断面形状が三角形状で周方向に連続した円環状のビード５５が付設されている。円環状のビード５５の中心径は少なくとも径小係止部５０の内径より大きく、ショルダー部５３の外径より小さく、好ましくはショルダー部５３の当接面Ｓの径方向の中央部に位置する。また、ビード５５の突出高さは、ショルダー部５３の当接面Ｓのゴム材料の弾性変形能の上限以下で所定の面圧が生じる最低限の寸法が好ましい。

つまり、ショルダー部５３の当接面Ｓの変形がビード５５の近傍部分のみの局所弾性変形で済み、この局所変形がショルダー部５３の外径形状を変えてしまうほどの変形量ではないことが好ましい。従って、外径形状は維持したまま局所的に所定の面圧を確保した当接面Ｓとの密接が可能となる。

これにより、所定のスプリング荷重の押圧によりダストシール２８が内側係止部４８に固定されるとき、金属製の円環部５１が押圧されて径大係止部４９に固定されるとともに
、ゴム製の円筒状シール部５２のショルダー部５３と径小係止部５０とを当接させ、ビード５５による局所的な所定の面圧を維持して当接面Ｓの密接が可能となる。従って、ダストシール２８の内周側および外周側ともに密封して、実施例１と同様に、電磁アクチュエータ２０の吸引力特性に影響を与えることなく、異物が電磁アクチュエータ２０内に侵入するのを防止できる。

１ 電磁式２次空気制御弁
１５ バルブハウジング（ハウジング）
１９ ポペット型バルブ（弁体）
２０ 電磁アクチュエータ（電磁弁駆動装置）
２１ コイルスプリング（スプリング）
２５、２６ ２次空気流路（空気の流路）
２７ バルブシャフト（弁軸）
２８ ダストシール
４８ 内側係止部
４９ 径大係止部
５０ 径小係止部（所定の係止部）
５２ 円筒状シール部
５３ ショルダー部（径大のシール部）
５４ リップ部（径小のシール部）
５５ ビード（突部）
Ｓ 当接面

Claims (4)

1. 内部に空気の流路を形成したハウジングと、
   該ハウジングに収容され、一方側に移動することにより前記空気の流路を開放し、他方側に移動することにより前記空気の流路を閉鎖する弁体と、
   該弁体と一体的に結合される弁軸と、
   該弁軸を開弁方向に駆動する電磁弁駆動装置と、
   前記弁軸を閉弁方向に付勢するスプリングと、
   異物が前記弁軸の周囲を通過して前記電磁弁駆動装置内に侵入するのを防止するダストシールと、を備える電磁式２次空気制御弁であって、
   前記ダストシールは、径小のシール部および径大のシール部の２段の円筒状シール部を具備し、
   前記径小のシール部は、内周側で前記弁軸の外周面に摺接し、
   前記径大のシール部は、前記径小のシール部よりも外周側に当接面を有し、該当接面が前記スプリングの荷重により押圧されて、所定の係止部に当接していることを特徴とする電磁式２次空気制御弁。
2. 請求項１に記載の電磁式２次空気制御弁において、
   前記径大のシール部の前記当接面に、円環状の突部を付設し、
   前記突部は前記所定の係止部に当接していることを特徴とする電磁式２次空気制御弁。
3. 請求項１に記載の電磁式２次空気制御弁において、
   前記所定の係止部は、前記径大のシール部と当接する当接面を有しており、
   該当接面に、円環状の突部を付設し、前記突部は前記径大のシール部に当接していることを特徴とする電磁式２次空気制御弁。
4. 請求項１ないし請求項３の何れか１つに記載の電磁式２次空気制御弁において、
   前記所定の係止部は、径方向に異径の段差が形成された径大の係止部と径小の係止部とを有しており、
   前記径大の係止部と前記径小の係止部との段差は、前記ダストシールの前記径大のシール部の高さと略一致することを特徴とする電磁式２次空気制御弁。

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