JP5212432B2 - リードバルブ - Google Patents
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Description
リードバルブの従来技術を図5を参照して説明する。なお、従来技術に用いる符号は、後述する[発明を実施するための形態]および[実施例]における同一機能物に同一符号を付すものである。
リードバルブ1は、板厚方向に貫通した開口部2が形成された弁プレート3と、開口部2を開閉する弾性変形可能なリード4とを備える。
そして、
(i)弁プレート3の一方側(図示上側)より、弁プレート3に向かう閉弁方向の圧力(図示下側へ向かう圧力)を受けた際に、開口部2の周囲の弁プレート3にリード4が密着して開口部2を閉塞し(閉弁)、
(ii)逆に、弁プレート3の他方側(図示下側)より、弁プレート3に向かう開弁方向の圧力(図示上側へ向かう圧力)を受けた際に、リード4が弾性変形して開口部2を開くものである(開弁)。
その場合、
(i)リード4が開口部2の内側に落ち込むことで、開口部2の密閉状態を保つことができなくなったり、
(ii)リード4が開口部2の内側に落ち込むことで、リード4が正常位置へ戻らなくなったり、
(iii)リード4の変形が増加することでリード4に不具合(塑性変形等)が発生する可能性がある。
そこで、図5に示すように、枠部5の内側に開口部2を横切る支持柱6を設けて上記(i)〜(iii)等の不具合を防ぐリードバルブ1が提案されている。
リード4の受ける閉弁方向の荷重は、リード4との接触面積が大きい部分に大きく加わる。
このため、枠部5においてリード4が着座する枠座面5aと、支持柱6においてリード4が着座する柱座面6aとが同一平面に設けられる「従来技術」の場合、図5(b)における「白抜き矢印」の大きさの違いで示すように、リード4との接触面積が大きい支持柱6に大きな荷重が作用する(A)。
これに対し、支持柱6は、枠部5の内側に設けられるものであるため、枠部5のように強度が高められない。このため、リード4から閉弁方向の荷重が与えられると、特に開口部2の中心側の支持柱6に応力集中が発生する(B)。
しかしながら、特許文献1は、リードと弁プレートの接触面積を小さくすることで、リードと弁プレートの接触面の粘着力を低減して、リードを開弁し易くするものであり、本発明とは目的が全く異なる技術である。
請求項1のリードバルブは、
・支持柱においてリードが着座する柱座面(一例として、リードが弁プレートの上面に配置される場合は支持柱の「上面」)を、
・枠部においてリードが着座する枠座面(一例として、リードが弁プレートの上面に配置される場合は枠部の「上面」)より、
・開口部の奥方に設けるもの(一例として、リードが弁プレートの上面に配置される場合は「下げる」もの)であって、
・特に、柱座面における開口部の中心側が、開口部の奥方(一例として、リードが弁プレートの上面に配置される場合は「下側」)に窪むように円弧状に湾曲して設けられるものである。
このようにして支持柱に加わる荷重を軽減することができるため、閉弁方向の圧力によって支持柱が破断する不具合を回避することができる。
特に、柱座面を円弧状に設けることで、リードが撓んでリードが支持柱に接触する際に、リードと支持柱との接触範囲を広くすることができる。このため、リードから支持柱に伝えられる荷重を支持柱の広い範囲へ分散させることができ、支持柱をより破断し難くすることができる。
請求項2の手段は、支持柱における板厚方向の厚みを、枠部における板厚方向の厚みと同じに設けるものである。
即ち、例えば、リードが弁プレートの上面に配置される場合、支持柱の板厚方向の厚みを従来技術と同じ厚みに設けるものである。
このように設けることで、支持柱が薄くなる不具合を回避することができる。つまり、支持柱が薄くなることで支持柱の強度が低下する不具合を回避することができる。
請求項3の手段のリードバルブは、エンジンの排気通路における触媒の排気上流側へ空気を供給する2次エア供給システムにおいて、排気ガスが2次エア通路の空気上流側へ逆流するのを防ぐ逆止弁として用いられるものである。
2次エア供給システムのリードバルブに本発明が適用されることで、リードバルブに高い排気圧力(例えば、高回転時の排気ガスの圧力)が加えられても、リードバルブが破損(支持柱が破断)する不具合を回避することができ、2次エア供給システムの信頼性を高めることができる。
リードバルブ1は、
板厚方向に貫通した開口部2を有する弁プレート3と、
開口部2を開閉する弾性変形可能なリード4とを備え、
弁プレート3の周囲が固定部材に固定されて使用されるものである。
そして、支持柱6においてリード4が着座する柱座面6aは、枠部5においてリード4が着座する枠座面5aより、開口部2の奥方に設けられるものである。
特に、この柱座面6aは、開口部2の中心側が、開口部2の奥方(一例として、リード4が弁プレート3の上面に配置される場合は「下側」)に窪むように円弧状に湾曲して設けられるものである。
この実施例に示すリードバルブ1は、車両走行用のエンジン(燃料の燃焼により回転動力を発生する内燃機関)の排気管の途中に配置された触媒の排気上流側へ空気(2次エア)を供給する2次エア供給システムに用いられるものである。
さらに具体的に説明すると、リードバルブ1は、2次エア通路の開閉を行なう電磁弁とともに用いられて、電磁弁とリードバルブ1でコンビバルブを構成するものであり、電磁弁の排気側に配置されて排気ガスが電磁弁側へ逆流するのを防ぐものである。
リードバルブ1は、
・板厚方向に貫通した開口部2を有する弁プレート3と、
・開口部2を開閉する弾性変形可能なリード4と、
・このリード4の最大開度を規制するストッパプレート7とを備える。
そして、弁プレート3の周囲が固定部材に固定されて使用されるものである。
上記の各構成を以下において具体的に説明する。
この弁プレート3は、
・内部に矩形形状の開口部2を形成する枠部5と、
・開口部2の開口面積を略均等に区画するように、開口部2の内部を横切って配置される1本または複数本(この実施例では2本)の支持柱6とから構成される。
弁プレート3は、ダイキャスト等の成形技術により成形されるものであり、枠部5と支持柱6は一体に設けられている。
一方、支持柱6の上面(柱座面6a)も、平面に設けられている。
支持柱6の柱座面6aを枠座面5aより下げる量の設定は以下の通りである。
(i)柱座面6aを枠座面5aより下げない場合(従来例)は、リード4から支持柱6の受ける閉弁方向の荷重が大きく、支持柱6が破断し易い。
(ii)柱座面6aを枠座面5aより下げる量が少ない場合は、従来技術において支持柱6が受けていた閉弁方向の荷重の一部(少量)を枠部5が受けるため、従来技術より支持柱6の破断が抑えられる。しかし、枠部5に分配される荷重が少ない。
(iii)柱座面6aを枠座面5aより下げる量が多い場合は、従来技術において支持柱6が受けていた閉弁方向の荷重の一部(多量)を枠部5が受けるため、枠部5に分配される荷重が大きい。しかし、リード4の変形量が大きくなってしまう。
電磁弁のバルブハウジングと、このバルブハウジングに締結される2次エア供給配管(電磁弁の排気側において2次エア通路を成す管部材)との間に、枠部5の外周縁が全周に亘って強固に挟み付けられることで、リードバルブ1が電磁弁の排気側に固定される。
このように、枠部5は、バルブハウジングと2次エア供給配管との間に挟まれて固定支持されるため、枠部5の強度が高められる。その結果、枠部5は、リード4から閉弁方向の荷重を受けても応力集中が緩和され、比較的大きな荷重を受けても枠部5の破断が回避される。
そして、リード4に対して開弁方向の圧力(エアポンプによって供給される2次エアの供給圧力:上向き圧力)が加わると、開弁方向の圧力によりリード4が上側に弾性変形して開口部2が開かれる。
逆に、リード4に対して閉弁方向の圧力(排気圧力:下向き圧力)が加わると、閉弁方向の圧力によりリード4が開口部2の周囲に密着して開口部2を閉じる。
実施例1のリードバルブ1は、上述したように、「支持柱6の柱座面6a」を「枠部5の枠座面5a」より一段下げて設けている。
このため、図2に示すように、リード4が閉弁方向(下向き)の圧力(排気圧)を受けることでリード4が撓む。このようにリード4が撓んだ分だけ、従来技術において支持柱6に加わっていた荷重を、固定部材の支持によって強度が高められる枠部5へ分散させることができる(図5と比較する図2の「白抜き矢印」の大きさ参照)。
このようにして支持柱6に加わる荷重を軽減することができ、大きな閉弁方向の圧力(高い排気圧)を受けた際でも、支持柱6が破断する不具合を回避することができる。
図3を参照して実施例2を説明する。なお、以下の実施例において上記実施例1と同一符号は同一機能物を示すものである。
上記の実施例1では、支持柱6の下面を、枠部5の下面に一致させる例を示した。即ち、実施例1の支持柱6は、従来技術の支持柱6に比較して板厚方向(上下方向)の厚みが薄くなるものであった。
これに対し、この実施例2は、支持柱6における板厚方向の厚みを、枠部5における板厚方向の厚みと同じに設けたものである。即ち、実施例2の支持柱6は、支持柱6の板厚方向の厚みを従来技術と同じ厚みに設けるものである。
図4を参照して実施例3を説明する。
上記の実施例1、2では、柱座面6aを、枠座面5a(平面)に対して平行な平面に設ける例を示した。
これに対し、この実施例3は、図4(b)に示すように、柱座面6aにおける開口部2の中心側が開口部2の下方へ窪むように、柱座面6aを円弧状に湾曲させたものである。
このため、リード4から支持柱6に伝えられる荷重を支持柱6の広い範囲へ分散させることができ、支持柱6に生じる応力が分散されることで、支持柱6をより破断し難くすることができる。
上記の実施例では、リード4を金属(ステンレス等)で設ける例を示したが、用途に応じてカーボン繊維やガラス繊維を含む樹脂など、他の素材でリード4を設けても良い。
上記の実施例では、弁プレート3を金属(アルミニウム等)で設ける例を示したが、用途に応じて樹脂など、他の素材で弁プレート3を設けても良い。
2 開口部
3 弁プレート
4 リード
5 枠部
5a 枠座面
6 支持柱
6a 柱座面
Claims (3)
- 板厚方向に貫通した開口部(2)を有する弁プレート(3)と、
前記開口部(2)を開閉する弾性変形可能なリード(4)とを備え、
前記弁プレート(3)が固定部材に固定されて使用されるリードバルブ(1)において、
前記弁プレート(3)は、前記開口部(2)を内側に形成する枠部(5)と、前記開口部(2)の内部を横切って配置される支持柱(6)とからなり、
前記支持柱(6)において前記リード(4)が着座する柱座面(6a)は、前記枠部(5)において前記リード(4)が着座する枠座面(5a)より、前記開口部(2)の奥方に設けられるものであって、
前記柱座面(6a)は、前記開口部(2)の中心側が前記開口部(2)の奥方に窪むように円弧状に湾曲して設けられることを特徴とするリードバルブ。 - 請求項1に記載のリードバルブ(1)において、
前記支持柱(6)における板厚方向の厚みは、前記枠部(5)における板厚方向の厚みと同じに設けられることを特徴とするリードバルブ。 - 請求項1または請求項2に記載のリードバルブ(1)において、
このリードバルブ(1)は、エンジンの排気通路における触媒の排気上流側へ空気を供給する2次エア供給システムにおいて空気を前記排気通路へ圧送する2次エア通路の途中に配置されて、排気ガスが前記2次エア通路の空気上流側へ逆流するのを防ぐ逆止弁として用いられることを特徴とするリードバルブ。
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