JP2010116979A - 逆流防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流体通路にチェック弁を組み込んで流体の逆流を防止する逆流防止装置に、流体の脈動の抑制機能を付与し、チェック弁で流体の逆流を防止しながら圧力流体の脈動を減衰させて下流側に整流された流体を流せるようにすることを課題としている。
【解決手段】チェック弁５の弁体５ａの下流側に、入口６ｃが上流側を向く有底筒状の囲い部材６をプラグ３で保持して設置し、弁体外周をガイド可能な内径を付与したその囲い部材６に入口６ｃから弁体５ａを挿入し、さらに、チェック弁５の弁部を通過した流体を通すバイパス通路９を囲い部材６の外周に設けた。
【選択図】図１

Description

この発明は、流体を通す流体通路を有しており、その流体通路にチェック弁を組み込んで流体の逆流を防止する逆流防止装置に関する。

流体の逆流防止は、弁体と、その弁体を接離させる弁座を備えたチェック弁（逆止弁）を流体通路に設置することによってなされる。チェック弁は、弁体を弾性体で一方向に付勢して弁座に押し付けるものと、負圧や重力を利用して弁体を弁座に当接させるものの２種類がある。

そのチェック弁は、動力ポンプの吐出口に通じた流体通路や吸入口に通じた流体通路に設置されることが多い。ブレーキ用液圧制御装置などでは、信頼性確保の観点から動力ポンプのポンプ室に吸入された流体やポンプ室から吐出された流体の逆流を防止することが要求されるので、チェック弁を用いた逆流防止装置が不可欠である。

その逆流防止装置の従来技術として、例えば、下記特許文献１，２に開示されたものがある。特許文献１ではピストンポンプの吸入口と吐出口にそれぞれチェック弁を設置しており、吐出口のチェック弁を通過した流体は、弁体（弁球）を収納した室から閉鎖栓に設けられた横孔を通ってポンプケーシングに設けられた流出孔に流れ出るようになっている。

また、特許文献２の逆流防止装置（逆止弁）は、ボールの弁体を採用してその弁体の周囲にバルブ内流路を形成し、そのバルブ内流路を設けたバルブガイドの内側に環状リング部を設けてその環状リング部の円筒状内面で弁体をガイドするようにしている。

特許第３４１３１３０号公報 実開平７−３２２６６号公報

ポンプは、吸入と圧縮を繰り返して流体を汲み上げる。そのために、ポンプ室に吸入される流体やポンプ室で圧縮されてポンプ室から吐出される流体の圧力が吸入、圧縮のサイクルに従って脈動することが避けられない。車両用ブレーキ液圧制御装置などではその脈動が嫌われることから、ポンプとそのポンプ液圧供給を受けるアクチュエータ（ホイールシリンダなど）との間にダンパを設置して脈動を減衰させることが行われているが、そのダンパは、ポンプ吐出口のチェック弁よりも下流側（アクチュエータに近い側）に設置されるので、チェック弁は脈動の影響を受ける。

前掲の特許文献１が開示しているチェック弁には、その脈動を減衰させる機能が無い。特許文献２が開示している逆止弁も、脈動を減衰させる機能は発揮されない。

特許文献１，２が開示しているチェック弁、逆止弁は、弁体の裏側（下流側）にカルマン渦などが発生しやすい構造になっており、脈動をむしろ助長しかねない面がある。流体が弁体の表面に沿って流れるのでカルマン渦などが発生しやすい。

また、特許文献２の逆止弁は、弁体のバルブ径方向への振れを環状リング部によって抑制しているが、バルブ軸方向への弁体の振れが許容され、バルブ内流路を通った流体が弁体の裏側に戻って弁体を引き動かす方向に流れる構造であるので、弁体が流体の流れの影響を受けやすい。従って、これ等の特許文献の技術では、流体の脈動が、そのまま、あるいは助長されて流体圧の供給を受ける下流のアクチュエータ側に伝わることが考えられる。

この発明は、流体通路に設置されて流体を通すチェック弁に脈動の抑制機能を付与し、そのチェック弁で流体の逆流を防止しながら圧力流体の脈動を減衰させて下流側に整流された流体を流せるようにすることを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、弁体と、その弁体を接離させる弁座を備えたチェック弁を有し、そのチェック弁を、流体を通す流体通路に設置した逆流防止装置において、
弁体の下流側に、入口が上流側を向く有底筒状の弁体外周をガイド可能な内径を有している囲い部材を周辺部材で保持して設置し、その囲い部材に前記入口から前記弁体を挿入し、さらに、前記チェック弁の弁部を通過した流体を通すバイパス通路を前記囲い部材の外周に設けた。

なお、この発明では、圧力流体がそのチェック弁に流入する側を上流、流入した圧力流体がチェック弁を通過して流出する側を下流と定義する。

この逆流防止装置は、前記チェック弁が開弁状態にあるときに前記囲い部材の入口が前記弁体の最大径部よりも上流側にあるようにすると好ましい。

また、前記囲い部材の底壁に、囲い部材の内部の部屋を前記底壁によって当該内部の部屋から区画された流体通路に連通させるオリフィスを設けたり、前記チェック弁に、前記弁体を一方向に付勢して前記弁座に押し付ける弾性体が含まれている場合に、その弾性体の一端を前記囲い部材で支持したりするのも好ましい。
さらに、前記弾性体を、前記弁体と前記囲い部材の底壁との間に配設される圧縮コイルばねで構成し、この圧縮コイルばねの内側に対応する箇所において前記囲い部材に、当該囲い部材の内部の部屋を、前記底壁によって当該部屋から区画された流体通路に連通させるオリフィスを設けるのも好ましい。

この発明の逆流防止装置は、弁体の表面に沿った流体の流れが弁体の下流側（裏側）に設置した囲い部材によって阻止される。また、囲い部材がガイドとなって弁体のバルブ径方向への振れが抑制され、さらに、囲い部材の内部の部屋に流入した流体が緩衝材となって弁体のバルブ軸方向の振れが抑制される。囲い部材の内部の部屋の流体が緩衝材として機能するのは、弁体が開弁方向に動くときにその内部の部屋の流体が囲い部材の外側に押し出され、その押し出しが、囲い部材と弁体との間の隙間によるオリフィス効果で規制されるためである。
これ等の作用で流体の脈動が減衰されてチェック弁の下流側に伝達される脈動が小さくなる。

なお、囲い部材の底壁にオリフィスを設けたものは、囲い部材の内部の部屋の流体を緩衝材として働かせるためのオリフィス効果を、囲い部材と弁体外周との間の隙間に依存せずに生じさせることができるので、その囲い部材と弁体外周との間の隙間を弁体の移動に支障のない範囲で可及的に小さくして囲い部材による弁体のガイド効果を高めることができる。

また、前記チェック弁が開弁状態にあるときに前記囲い部材の入口が弁体の最大径部よりも上流側にあるようにしたものは、弁体の変位に関係なく囲い部材と弁体外周との間の隙間の大きさが一定し、チェック弁による脈動減衰の効果が安定する。

このほか、チェック弁に、前記弁体を一方向に付勢して弁座に押し付ける弾性体を含ませ、その弾性体の一端を前記囲い部材で支持したものは、囲い部材と弾性体を保持するリテーナがひとつに統合されて部品数が減少する。
また、弁体を圧縮コイルばねで付勢し、この圧縮コイルばねの内側に対応する箇所において前記囲い部材に前記オリフィスを設けたものは、弁体が囲い部材内で往復運動する際に、流体がそのコイルばねのコイル線材間の隙間を通過することなくオリフィスを介して囲い部材の内部の部屋から出入りすることができるため、流体がコイル線材間の隙間を通過することが原因となってコイルばねのコイル線材に生じる振動を抑制することができる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面の図１〜図５に基いて説明する。図１及び図２は、第１の形態の逆流防止装置を示している。この第１の形態の逆流防止装置は、組み付け穴２を有するハウジング１と、そのハウジング１の組み付け穴２の内部に設置されたプラグ３と、このプラグ３に取付けられたフィルタ４と、プラグ３の内部に組み込まれたチェック弁５と、この発明を特徴づける囲い部材６を組み合わせて構成されている。フィルタ４は、必要に応じて設ける要素であって、必須ではない。

ハウジング１が、例えば、ブレーキ液圧制御装置のハウジングの場合には、このハウジング１にポンプ（図示せず）が内蔵されており、そのポンプの吸入口や吐出口に繋がった流体通路７がハウジング１の内部に設けられ、その流体通路７にチェック弁５が設置される。

プラグ３は、組み付け穴２の内部に任意の方法で固定されている。固定の方法は、圧入、かしめ、スナップリングによる保持など周知の方法で行える。このプラグ３には、流体通路７の一部分を構成する穴３ａが軸心を貫通して設けられ、その穴３ａに、チェック弁５と囲い部材６が組み付けられている。

チェック弁５は、弁体５ａと、プラグ３の穴の長手途中に設けた弁座５ｂと、弁体５ａを一方向（図１において左方）に向けて付勢し、チェック弁を通過する流体の圧力が所定値以下のときに弁体５ａを弁座５ｂに押し当てる弾性体５ｃ（図のそれは圧縮コイルばね）を備えている。このチェック弁５は、重力やポンンプ室などに発生する負圧で弁体を閉弁位置に動かして弁座に接触させることも可能であり、弾性体５ｃはこの発明の装置の必須の要素とはならない。

このチェック弁５の弁体５ａは、直径Ｄを囲い部材６の円筒部６ａの入口側内径よりも僅かに小さくしており、弁体５ａの外周と囲い部材６の円筒部６ａの入口側内径との間にオリフィスとして機能する微小な隙間が形成されている。図示の弁体５ａは、球体であるが、ポペット弁などの非球形の弁であっても差し支えない。

囲い部材６は、開口した一端を入口にした有底筒状の部材であり、入口が上流側を向く姿勢にして定位置に固定されている。ここでは、周辺部材としてプラグ３が存在し、そのプラグ３に設けられた穴３ａに囲い部材６が挿入されている。プラグ３に対する囲い部材６の固定は、ハウジング１に対するプラグ３の固定と同様に、圧入、かしめ、スナップリングによる保持など周知の方法で行える。

この囲い部材６は、チェック弁が開弁状態にあるときにその部材の入口６ｃが弁体５ａの最大径部よりも上流側にあるようにしている。また、図示の囲い部材６は、スプリングリテーナとして併用されており、弾性体５ｃの一端の支持がこの囲い部材６によってなされている。

弁体５ａの下流側には、囲い部材６に囲われた部屋８が作り出され、その部屋８には流体が取り込まれる。

囲い部材６の外周には、流体通路７の囲い部材６を間にした上流側と下流側を連通させるバイパス通路９が周方向に間隔をあけて複数設けられている。チェック弁５の弁体５ａを開弁位置に押し動かして弁座５ｂとの間の通路を通過した流体はそのバイパス通路９を通って下流側に流れる。

このように構成した図１の逆流防止装置は、チェック弁５を通過する流体に脈動成分が含まれていると、弁体５ａがその脈動成分を受けて振動しようとする。また、弁体５ａ周辺を通過することで流体に渦などが生じてこれにより弁体５ａに振動が生じることもある。このときの弁体５ａのバルブ径方向への振動が囲い部材６によって抑制される。図３に示した模式図で、図中Ｘ方向への振動（バルブ径方向への振動）は、囲い部材６と弁体５ａの最大径部との間の隙間によって許容される範囲になる。

また、バルブ軸方向への振動も、部屋８に閉じ込められた流体が緩衝材となって抑制される。図３において弁体５ａが図中右方に動くときには部屋８内の流体が部屋８から押し出されるが、囲い部材６と弁体外周との間の隙間が小さく、その隙間によるオリフィス効果が生じるため、部屋８内の流体による緩衝効果が高まって弁体５ａの図中Ｙ方向への振動（バルブ軸方向への振動）も抑制され、流体中の脈動成分が効果的に吸収されるようになる。

上記の隙間によるオリフィス効果は、囲い部材６の入口６ｃが弁体５ａの最大径部よりも上流側にあり、囲い部材６と弁体５ａとの間の隙間の大きさが常時一定するため、そのオリフィス効果もほぼ一定し、脈動減衰の効果が安定して発揮される。

これに加えて、チェック弁５の弁部を通過した流体は、バイパス通路９を通り、部屋８の部分を迂回して下流側に流れるため、弁体５ａの囲い部材６に覆われた領域の表面に沿った液流が発生せず、カルマン渦などの影響で弁体５ａの挙動が不安定になることもなく、これによっても脈動減衰の効果が高められる。

図４は、第２の形態の逆流防止装置である。この第２の形態の逆流防止装置は、囲い部材６の底壁６ｂにオリフィス１０を設けている。この点を除いた他の構成は図１の第１の形態の逆流防止装置と同じであるので、図１と同一の要素については、同一符号を付して再説明を省く。

オリフィス１０は、弾性体（圧縮コイルばね）５ｃよりも内側にあり、囲い部材６の内部の部屋８を、底壁６ｂによってその部屋８から区画された囲い部材６の下流の流体通路７に連通させている。このオリフィス１０を設けると、部屋８内の流体を緩衝材として働かせるためのオリフィス効果を、囲い部材６と弁体５ａの外周との間の隙間に依存せずに生じさせることができる。図５に示すように、流体の部屋８への出入りがオリフィス１０を通ってなされるので上記の隙間に流体を通す必要がない。従って、囲い部材６と弁体５ａ外周との間の隙間を弁体５ａの移動に支障のない範囲で可及的に小さくすることが可能となり、その隙間を小さくすることで弁体５ａのバルブ径方向への動きを小さくして囲い部材６による弁体のガイド効果を高めることが可能になる。また、流体の部屋８への出入りが圧縮コイルばねのコイル線材間を通らずになされるので、流体の流れによって圧縮コイルばねのコイル線材に生じる振動も抑制される。

なお、オリフィス１０の孔径や、第１の形態での囲い部材６と弁体５ａ外周との間の隙間の大きさは、流体の脈動成分の大きさや装置の適用条件などを考慮して適切に設定する。

この発明の装置は、ポンプと液圧制御用の電磁弁などが組み付けられたブレーキ液圧制御装置を始めとした各種の液圧制御装置やパワステポンプ、フューエルポンプなどに好適に利用することができる。

この発明の逆流防止装置の第１の形態の要部を示す断面図 図１の逆流防止装置を下流側（図１の右側）から見た端面図 図１の逆流防止装置の作用説明図 この発明の逆流防止装置の第２の形態の要部を示す断面図 図４の逆流防止装置の作用説明図

符号の説明

１ ハウジング
２ 組み付け穴
３ プラグ
３ａ 穴
４ フィルタ
５ チェック弁
５ａ 弁体
５ｂ 弁座
５ｃ 弾性体
６ 囲い部材
６ａ 円筒部
６ｂ 底壁
６ｃ 入口
７ 流体通路
８ 部屋
９ バイパス通路
１０ オリフィス
Ｄ 弁体の直径
Ｘ バルブ径方向
Ｙ バルブ軸方向

Claims (5)

1. 弁体（５ａ）と、その弁体（５ａ）を接離させる弁座（５ｂ）を備えたチェック弁（５）を有し、そのチェック弁（５）を、流体を通す流体通路（７）に設置した逆流防止装置において、
   流体が前記チェック弁（５）に流入する側を上流、流入した流体がチェック弁（５）を通過して流出する側を下流として、前記弁体（５ａ）の下流側に、入口（６ｃ）が上流側を向く有底筒状の囲い部材（６）を周辺部材で保持して設置し、弁体外周をガイド可能な内径を付与したその囲い部材（６）に前記入口（６ｃ）から前記弁体（５ａ）を挿入し、
   さらに、前記チェック弁（５）の弁部を通過した流体を通すバイパス通路（９）を前記囲い部材（６）の外周に設けたことを特徴とする逆流防止装置。
2. 前記チェック弁（５）が開弁状態にあるときに前記囲い部材（６）の入口（６ｃ）が前記弁体（５ａ）の最大径部よりも上流側にあるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の逆流防止装置。
3. 前記囲い部材（６）の底壁（６ｂ）に、囲い部材（６）の内部の部屋（８）を、前記底壁（６ｂ）によって当該部屋（８）から区画された流体通路（７）に連通させるオリフィス（１０）を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の逆流防止装置。
4. 前記チェック弁（５）に、前記弁体（５ａ）を一方向に付勢して前記弁座（５ｂ）に押し付ける弾性体（５ｃ）が含まれており、その弾性体（５ｃ）の一端を前記囲い部材（６）で支持したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の逆流防止装置。
5. 前記弾性体（５ｃ）は、前記弁体（５ａ）と前記囲い部材（６）の底壁（６ｂ）との間に配設された圧縮コイルばねであり、この圧縮コイルばねの内側に対応する箇所において前記囲い部材（６）に、当該囲い部材（６）の内部の部屋（８）を、前記底壁（６ｂ）によって当該部屋（８）から区画された流体通路（７）に連通させるオリフィス（１０）を設けたことを特徴とする請求項４に記載の逆流防止装置。

Images