JP3196931U - 流体制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】弁体が弁全開位置まで移動した際に、第１リテーナー部材がボディ本体部または軸受部材と衝突することに伴って発生する衝撃音（異音）を有効に抑制したダイアフラム式流体制御弁を提供する。【解決手段】入口ポート部１６、出口ポート部１８および流体Ｅの連絡流路Ｆを形成してなるボディ本体部２０を有するボディ１２と、一端に弁体２２が連結され、他端にダイアフラム３０およびダイアフラム３０を挟持する一対のリテーナー部材３２，３４の中央部に連結された可動ロッド２４、可動ロッド２４が軸方向に移動できるように装着される軸受部材２６、およびダイアフラム３０によって２つの隔室３６ａ、３６ｂに区画形成される圧力作動空間２８を有する流体制御弁部１４とを具え、第１リテーナー部材３２は、弁体２２の弁全開位置への移動時にボディ本体部２０または軸受部材２６と衝突する表面部分に、衝撃吸収材料からなる凸状部４４を有することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本考案は、例えばガソリンエンジン等の内燃機関の排気ガスを浄化するため、排気経路内に２次空気を供給する２次空気導入装置に用いられるダイアフラム式流体制御弁に関する。

例えば二輪自動車などの車両の内燃機関、特にガソリンエンジン等のエンジンの排ガス浄化対策のため、排気経路内に２次空気を供給し、排気ガス中に含まれる未燃成分を燃焼させる２次空気導入装置が知られている。２次空気導入装置は、排気ガス中に供給する２次空気の圧力又は容量を制御するための流体制御弁を有し、流体制御弁としては、例えばダイアフラム式流体制御弁が挙げられる。

ダイアフラム式流体制御弁１００は、図５に示すように、入口ポート部１６０から出口ポート部１８０への流体の連絡流路Ｆを内部に形成してなるボディ本体部２００を有するボディ１２０と、流体制御弁部１４０とを具え、流体制御弁部１４０が、連絡通路Ｆ内に配設される弁体２２０と、一端に弁体２２０が連結され、他端にダイアフラム３００およびこれを挟持する一対のリテーナー部材３２０、３４０の中央部が連結された可動ロッド２４０と、ボディ本体部２００の内部に固定され、可動ロッド２４０が軸方向に移動できるように装着される軸受部材２６０と、圧力作動空間２８０とで主に構成されている。

また、圧力作動空間２８０は、ダイアフラム３００によって２つの隔室、すなわち、導圧管４００を介して吸気系配管（図示せず）に連通する第１隔室３６０ｂと、貫通孔（図示せず）を介して前記連絡通路Ｆに連通する第２隔室３６０ａとに区画形成され、吸気系配管の内部圧力（負圧）が導圧管４００を通じて第１隔室３６０ｂに導入されることによって、第１及び第２隔室３６０ｂ，３６０ａ間に圧力差が生じ、この圧力差によって、ダイアフラム３００を軸方向上方（導圧管４００に近づく方向）に変形させるための駆動力が生じるように構成されている。一方、弁体２２０とボディ本体部２００間には、ばね力を発揮してダイアフラム３００を軸方向下方（導圧管４００から離れる方向）に常時付勢するばね３８０が配置されている。

このようなダイアフラム式流体制御弁１００は、前記駆動力と前記ばね力との相互に異なる軸方向への作用力の（相殺）関係を利用して、ダイアフラム３００を軸方向に変形させるとともに、このダイアフラム３００と一体化された可動ロッド２４０および弁体２２０を軸方向に移動させるように構成されている。すなわち、吸気系配管の内部圧力によって第１隔室３６０ｂに高い負圧が導入される場合には、第１及び第２隔室３６０ｂ、３６０ａ間に圧力差が生じ、この圧力差による駆動力が、ばね３８０によるばね力よりも大きくなると、ダイアフラム３００が軸方向上方に変形し、また、第１隔室３６０ｂに小さな負圧が導入されるか、あるいは負圧が導入されない場合には、第１及び第２隔室３６０ｂ、３６０ａ間の圧力差による駆動力よりも、ばね３８０によるばね力の方が大きくなるため、ダイアフラム３００が軸方向下方に変形し、このようなダイアフラム３００の変形に伴って可動ロッド２４０および弁体２２０を軸方向に移動させる構成になっている。

そして、第１隔室３６０ｂに高い負圧が導入されると、ダイアフラム３０が軸方向上方に変形するのに伴って、弁体２２０が弁座３９に圧接する弁閉鎖位置まで軸方向上方に移動することによって、２次空気Ｅの流路を遮断することができ（図２に示す弁体２２の位置を参照）、また、第１隔室３６０ｂ内の負圧が小さくなると、図５に示すようにダイアフラム３００が、ばね３８０によるばね力によって軸方向下方に変形するのに伴って、弁体２２０が弁座３９０から離れ、ダイアフラム３００を挟持する第１リテーナー部材３２０が、ボディ本体部２００または軸受部材２６０と衝突する弁全開位置まで軸方向下方に移動することによって、連絡通路Ｆ内を最大流量の２次空気Ｅが通過することができ、このような構成を有するダイアフラム式流体制御弁１００は、弁体２２０を前記弁全開位置と前記弁閉鎖位置との間の移動可能範囲内で適正位置に移動させることによって２次空気Ｅの圧力又は容量を制御することができる。

しかしながら、従来のダイアフラム式流体制御弁１００は、隔室３６０ｂ内の負圧が小さくなって、２次空気Ｅの流路を開放する弁全開位置まで弁体２２０が軸方向下方に移動した際に、第１リテーナー部材３２０が、図５に示すように、ボディ本体部２００または軸受部材２６０と衝突し、この衝突の際に発生する衝撃音（異音）が車両騒音として認知される傾向があるため、改善する必要があった。

本考案の目的は、ダイアフラムを挟持する第１リテーナー部材の構造の適正化を図ることにより、例えば弁体が弁全開位置まで移動した際に、第１リテーナー部材がボディ本体部または軸受部材と衝突することに伴って発生する衝撃音（異音）を有効に抑制したダイアフラム式流体制御弁を提供することにある。

上記目的を達成するため、本考案の要旨構成は以下の通りである。
（１）流体が導入される入口ポート部、流体が導出される出口ポート部、および前記入口ポート部および前記出口ポート部の間に位置し、前記入口ポート部から前記出口ポート部への流体の連絡流路を形成してなるボディ本体部を有するボディと、前記連絡通路内に配設される弁体、一端に前記弁体が連結され、他端にダイアフラムおよび該ダイアフラムを挟持する一対のリテーナー部材の中央部が連結された可動ロッド、前記ボディ本体部の内部に固定され、前記可動ロッドが軸方向に移動できるように装着される軸受部材、および前記ダイアフラムによって２つの隔室に区画形成され、該２つの隔室間の圧力差により生じる前記ダイアフラムの変形を利用して、前記連絡通路内にて前記弁体の軸方向への往復移動を可能にする圧力作動空間を有し、前記連絡通路内における前記弁体の軸方向位置を調整して、前記入口ポート部から前記出口ポート部へ向かって前記連絡通路内を通過する流体の圧力又は容量を制御する流体制御弁部とを具えるダイアフラム式流体制御弁において、前記１対のリテーナー部材のうち、前記ボディ本体部と対向する側に位置する第１リテーナー部材は、前記弁体の弁全開位置への移動時に前記ボディ本体部または前記軸受部材と衝突する表面部分に、衝撃吸収材料からなる凸状部を有することを特徴とするダイアフラム式流体制御弁。

（２）前記凸状部の高さは、前記ボディ本体部側に向かって、前記第１リテーナー部材の仮想ベース面よりも１ｍｍ以上高いことを特徴とする上記（１）に記載のダイアフラム式流体制御弁。

（３）前記凸状部は、同一円周上に連続して延在する環状突起により形成してなることを特徴とする上記（１）または（２）に記載のダイアフラム式流体制御弁。

（４）前記凸状部は、同一円周上に連続して延在する環状部と、該環状部の内周側に、同一円周上に間隔をおいて配置した複数の分割突起とで一体に形成してなることを特徴とする上記（１）または（２）に記載のダイアフラム式流体制御弁。

本考案によれば、１対のリテーナー部材のうち、ボディ本体部と対向する側に位置する第１リテーナー部材は、弁体の弁全開位置への移動時にボディ本体部または軸受部材と衝突する表面部分に、衝撃吸収材料からなる凸状部を有することにより、例えば弁体が弁全開位置まで移動した際に、第１リテーナー部材がボディ本体部または軸受部材と衝突することに伴って発生する衝撃音（異音）を有効に抑制したダイアフラム式流体制御弁を提供することが可能になった。

図１は、本考案に従う代表的なダイアフラム式流体制御弁の断面図であって、弁体が弁全開位置にある状態で示す。 図２は、図１のダイアフラム式流体制御弁の断面図であって、弁体が弁閉鎖位置にある状態で示す。 図３は、図１に示すダイアフラム式流体制御弁を構成する第１リテーナー部材を抜き出して示したものであって、図３（ａ）が断面図、図３（ｂ）が平面図である。 図４は、第１リテーナー部材の他の実施形態を示したものであって、図４（ａ）が断面図、図４（ｂ）が平面図である。 図５は、従来のダイアフラム式流体制御弁の断面図である。

次に、本考案の実施形態について図面を参照しながら以下で説明する。
図１及び図２は、本考案に従う代表的なダイアフラム式流体制御弁の要部の内部構造が分かるように切断して示したものであって、図１は弁体が弁全開位置にある状態、図２は弁体が弁閉鎖位置にある状態で示し、また、図３は、図１に示すダイアフラム式流体制御弁を構成する第１リテーナー部材を抜き出して示したものである。

図示のダイアフラム式流体制御弁１０は、ガソリンエンジンの排気系配管中の排気ガスを浄化するための２次空気導入装置に用いられる流体制御弁であって、ボディ１２と流体制御弁部１４とを主に具えている。

ボディ１２は、流体である空気（２次空気）Ｅが導入される入口ポート部１６と、空気Ｅが導出される出口ポート部１８と、入口ポート部１６および出口ポート部１８の間に位置し、入口ポート部１６から出口ポート部１８への空気Ｅの連絡流路Ｆを形成してなるボディ本体部２０とを具え、出口ポート部１８が、２次空気供給管（図示せず）を通して排気系配管（図示せず）に接続されている。連絡通路Ｆは、図示の実施形態では、入口ポート部１６の軸線と出口ポート部１８の軸線とが略直交するように形成されている場合を示しているが、かかる構成だけには限定されず、種々の態様を採用することができる。

流体制御弁部１４は、弁体２２と、可動ロッド２４と、軸受部材２６と、圧力作動空間２８とを具え、可動ロッド２４を軸方向に移動させて連絡通路Ｆ内における弁体２２の軸方向位置を調整して、入口ポート部１６から出口ポート部１８へ向かって連絡通路Ｆ内を通過する空気Ｅの圧力又は容量を制御するために設けられている。

弁体２２は、連絡通路Ｆ内に配設され、可動ロッド２４は、一端に弁体２２が連結され、他端にダイアフラム３０およびこのダイアフラム３０を挟持する一対のリテーナー部材３２、３４の中央部が連結され、弁体２２が連絡通路Ｆ内で前記軸方向への往復移動が可能なように構成されている。

軸受部材２６は、ボディ本体部２０の内部に固定され、可動ロッド２４が軸方向に移動できるように装着されている。

圧力作動空間２８は、ダイアフラム３０によって２つの隔室、すなわち、導圧管４０を介して吸気系配管（図示せず）に連通する第１隔室３６ｂと、貫通孔（図示せず）を介して前記連絡通路Ｆに連通する第２隔室３６ａとに区画形成され、吸気系配管の内部圧力（負圧）が導圧管４０を通じて第１隔室３６ｂに導入されることによって、第１及び第２隔室３６ｂ，３６ａ間に圧力差が生じ、この圧力差によって、ダイアフラム３０を軸方向上方（導圧管４０に近づく方向）に変形させるための駆動力が生じるように構成されている。一方、弁体２２とボディ本体部２０間には、ばね力を発揮してダイアフラム３０を軸方向下方（導圧管４０から離れる方向）に常時付勢するばね３８が配置されている。

ダイアフラム式流体制御弁１０は、前記駆動力と前記ばね力との相互に異なる軸方向への作用力の（相殺）関係を利用して、ダイアフラム３０、ならびにダイアフラム３０と一体化された可動ロッド２４および弁体２２を軸方向に移動させることができる。具体的には、吸気系配管の内部圧力によって第１隔室３６ｂに高い負圧が導入される場合には、第１及び第２隔室３６ｂ、３６ａ間に圧力差が生じ、この圧力差による駆動力が、ばね３８によるばね力よりも大きくなると、ダイアフラム３０が軸方向上方に変形し、また、吸気系配管の内部圧力によって第１隔室３６ｂに小さな負圧が導入されるか、あるいは負圧が導入されない場合には、第１及び第２隔室３６ｂ、３６ａ間の圧力差による駆動力よりも、ばね３８によるばね力の方が大きくなるため、ダイアフラム３０が軸方向下方に変形し、このようなダイアフラム３０の変形に伴って可動ロッド２４および弁体２２を軸方向に移動させる構成になっている。

そして、第１隔室３６ｂ内の負圧が高くなると、図２に示すようにダイアフラム３０が軸方向上方に変形するのに伴って、弁体２２が弁座３９に圧接する弁閉鎖位置まで軸方向上方に移動することによって、２次空気Ｅの流路を遮断することができ、また、第１隔室３６ｂ内の負圧が小さくなると、図１に示すようにダイアフラム３０が、ばね３８によるばね力の付勢によって軸方向下方に変形するのに伴って、弁体２２が弁座３９から離れ、ダイアフラム３０を挟持する第１リテーナー部材３２が、ボディ本体部２０または軸受部材２６と衝突する弁全開位置まで軸方向下方に移動することによって、連絡通路Ｆ内を最大流量の２次空気Ｅが通過することができ、このような構成を有するダイアフラム式流体制御弁１０は、弁体２２を前記弁全開位置と前記弁閉鎖位置との間の移動可能範囲内で適正位置に移動させることによって２次空気Ｅの圧力又は容量を制御することができる。

また、図１の実施形態では、流体制御弁部１４の出口ポート部１８側の位置に、入口ポート部１６側の圧力が出口ポート部１８側の圧力に対し所定値以上高くなると弁が開いて空気Ｅを出口ポート部１８側には通過させるが、出口ポート部１８側の圧力が入口ポート１６側の圧力より高くなっても弁は閉じたままの状態を維持し、出口ポート部１８から入口ポート部１６への空気Ｅの逆流は阻止する逆止弁部４２をさらに設けた場合を示している。

そして、本考案の構成上の主な特徴は、ダイアフラム３０を挟持する１対のリテーナー部材３２、３４の構造の適正化を図ることにあり、より具体的には、１対のリテーナー部材３２、３４のうち、ボディ本体部２０と対向する側に位置する第１リテーナー部材３２の、ボディ本体部２０または軸受部材２６と衝突する表面部分３２ａに、衝撃吸収材料からなる凸状部４４を設けることにあり、この構成を採用することによって、例えば弁体が弁全開位置に移動した際に、第１リテーナー部材３２がボディ本体部２０または軸受部材２６と衝突することに伴って発生する衝撃音（異音）を有効に抑制したダイアフラム式流体制御弁１０を提供することができる。

図３に示す実施形態では、第１リテーナー部材３２の基材は、略環状の平面形状を有し、ステンレス鋼、ＳＰＣＣのような炭素鋼などの金属材料からなり、中央部には、可動ロッド２６の一端に連結するための取付孔４６を形成し、外周縁には、ボディ本体部２０側に突出させたフランジ部４８を形成し、第１リテーナー部材３２の、取付孔４６とフランジ部４８との間に位置するボディ本体部２０側の基材の表面３２ａに、衝撃吸収材料からなり、同一円周上に連続して延在する環状突起からなる凸状部４４を設けたものである。

本考案は、第１リテーナー部材３２の凸状部４４は、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、Ｈ−ＮＢＲ（水素化ニトリルゴム）、ＦＫＭ（フッ化ビニリデン系ゴム）等の衝撃吸収材料からなっていて、第１リテーナー部材３２ａがボディ本体部２０または軸受部材２６と衝突したとしても、第１リテーナー部材３２の基材の表面３２ａや外縁フランジ部４８が、軸受部材２６やボディ本体部２０に直接接触しないように構成することが必要である。

なお、突状部４４の配設形状は、第１リテーナー部材３２の基材の表面３２ａや外縁フランジ部４８が、軸受部材２６やボディ本体部２０に直接接触しないように構成されていれば、いかなる形状であってもよく、種々の実施態様を採用することができる。例えば、突状部４４を、図４に示すように、同一円周上に連続して延在する環状部５０と、該環状部５０の内周側に、同一円周上に間隔をおいて配置した複数（図４では４個）の分割突起５２とで一体に形成することもできる。

凸状部４４の高さｈは、ボディ本体部２０側に向かって、前記第１リテーナー部材３２の仮想ベース面ｍよりも１ｍｍ以上高いことが好ましく、前記第１リテーナー部材３２の基材の表面３２ａからの凸状部４４の全体高さＨは、２ｍｍ以上であることが好ましい。なお、ここでいう「前記第１リテーナー部材３２の仮想ベース面ｍ」とは、第１リテーナー部材３２の断面で見て、第１リテーナー部材３２の基材の表面３２ａ側で、最もボディ本体部２０側に近い位置間を結んだ直線で表される平面（図３では外縁フランジ部４８の端面位置間を結んだ直線で表される平面）を意味する。

上述したところは、この考案の実施形態の例を示したにすぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることができる。例えば、凸状部４４は、第１リテーナー部材３２がボディ本体部２０または軸受部材２６と衝突したときの衝撃力を考慮して、凸状部４４を構成する衝撃吸収材料の硬度を適宜選択することも可能である。

本考案によれば、例えば弁体が弁全開位置に移動した際に、第１リテーナー部材がボディ本体部または軸受部材と衝突することに伴って発生する衝撃音（異音）を有効に抑制したダイアフラム式流体制御弁を提供することが可能になった。本考案のダイアフラム式流体制御弁は、２次空気制御システムだけではなく、ＥＧＲ（排気還流）などの様々な技術分野の制御弁に適用することが期待される。

１０ ダイアフラム式流体制御弁
１２ ボディ
１４ 流体制御弁部
１６ 入口ポート部
１８ 出口ポート部
２０ ボディ本体部
２２ 弁体
２４ 可動ロッド
２６ 軸受部材
２８ 圧力作動空間
３０ ダイアフラム
３２ （第１）リテーナー部材
３４ （第２）リテーナー部材
３６ａ 第２隔室
３６ｂ 第１隔室
３８ ばね
３９ 弁座
４０ 導圧管
４２ 逆止弁部
４４ 凸状部
４６ 取付孔
４８ フランジ部
５０ 環状部
５２ 分割突起
Ｅ 流体（または（２次）空気）
Ｆ 流体の連絡流路
ｈ 凸状部の仮想ベース面からの高さ
ｍ 仮想ベース面
Ｈ 凸状部の全体高さ

Claims (4)

1. 流体が導入される入口ポート部、
   流体が導出される出口ポート部、および
   前記入口ポート部および前記出口ポート部の間に位置し、前記入口ポート部から前記出口ポート部への流体の連絡流路を形成してなるボディ本体部
   を有するボディと、
   前記連絡通路内に配設される弁体、
   一端に前記弁体が連結され、他端にダイアフラムおよび該ダイアフラムを挟持する一対のリテーナー部材の中央部が連結された可動ロッド、
   前記ボディ本体部の内部に固定され、前記可動ロッドが軸方向に移動できるように装着される軸受部材、および
   前記ダイアフラムによって２つの隔室に区画形成され、該２つの隔室間の圧力差により生じる前記ダイアフラムの変形を利用して、前記連絡通路内にて前記弁体の軸方向への往復移動を可能にする圧力作動空間
   を有し、前記連絡通路内における前記弁体の軸方向位置を調整して、前記入口ポート部から前記出口ポート部へ向かって前記連絡通路内を通過する流体の圧力又は容量を制御する流体制御弁部と
   を具えるダイアフラム式流体制御弁において、
   前記１対のリテーナー部材のうち、前記ボディ本体部と対向する側に位置する第１リテーナー部材は、前記弁体の弁全開位置への移動時に前記ボディ本体部または前記軸受部材と衝突する表面部分に、衝撃吸収材料からなる凸状部を有することを特徴とするダイアフラム式流体制御弁。
2. 前記凸状部の高さは、前記ボディ本体部側に向かって、前記第１リテーナー部材の仮想ベース面よりも１ｍｍ以上高いことを特徴とする請求項１に記載のダイアフラム式流体制御弁。
3. 前記凸状部は、同一円周上に連続して延在する環状突起により形成してなることを特徴とする請求項１または２に記載のダイアフラム式流体制御弁。
4. 前記凸状部は、同一円周上に連続して延在する環状部と、該環状部の内周側に、同一円周上に間隔をおいて配置した複数の分割突起とで一体に形成してなることを特徴とする請求項１または２に記載のダイアフラム式流体制御弁。

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