JP2012177403A - 逆止弁 - Google Patents

Abstract

【課題】弾性体からなる環状シール部材を弁体とする、構造が簡単で、高圧下でも開弁圧力が安定する逆止弁を提供する。
【解決手段】第１シート面３と第２シート４面間に形成された奥（溝底）に向かって幅の狭くなった環状溝５に弾性体からなる環状シール部材８が装着され、環状シール部材８が環状溝５の奥側５ｉと反奥側５ｏとの間をシールし、奥端に通路７を開口させた奥側５ｉの圧力が反奥側５ｏの圧力よりも所定値を超えて高いときに第１シート面３と第２シート面４の少なくとも一方から離反して奥側の流体圧を反奥側に向けて通過させる逆止弁であって、第１シート面３と第２シート面４の少なくとも一方に、環状シール部材８の奥側への移動を阻止する段部９を設けた。
【選択図】図１

Description

この発明は、弾性体からなるシール部材をシート面に接離させて弁部を開閉するタイプの逆止弁、詳しくは、高圧用としての適正を高め、開弁圧も安定させた逆止弁に関する。

弾性体からなるシール部材を弁体として利用する逆止弁は、構造が簡素で安価である。その種の逆止弁の従来例として、例えば、下記特許文献１，２に記載されたものがある。

特許文献１に開示された逆止弁は、バルブ部材の外周にその部材の軸心部の中央通路に連通する環状溝を設け、Ｏリングをその環状溝の開口に締め付け力を働かせて当接させている。これは、自転車タイヤのチューブに多用されているウッズ弁の、虫ゴムと称されるゴムスリーブをＯリングに置き換えたものと考えることができる。

特許文献２に開示された逆止弁は、環状端板の外周にその環状端板の内部に設けられた入力ポートに対して開口を経由して連通する環状溝を設け、その環状溝を、バルブシート面と傾斜壁に挟まれる断面楔状の溝にし、その溝にＯリングや溝形状に対応した楔形状のシールリングを装着し、そのシールリングをバルブシート面と傾斜壁に締め付け圧をもって当接させている。

特表２００２−５２５５４１号公報 ＵＳ−Ｂ −３４５１４２２号公報

前記特許文献１の逆止弁は、耐圧性が考慮されていない。逆流を防止する側の流体圧が高くなる高圧用途では、Ｏリングが環状溝に押し込まれ、平行な溝側面間に挟み込まれて抜け難くなることが考えられる。その押し込みの状況が逆流を防止する側の流体圧の変動に伴って変化するため、高圧用として使用すると開弁圧も変動し易くなる。

また、シート部が環状溝の開口部のエッジであり、逆止機能が生じるときにそこにＯリングが強く押し当てられることからＯリングに亀裂が生じやすく、高圧用途では、実用に耐える耐久性が得られない。

これに対し、特許文献２の逆止弁は、Ｏリングやシールリングが、入力ポートに通じる開口が設けられている環状溝の奥端（溝底部）まで入り込むことは考えられないので、高圧用途でもＯリングやシールリングが傷付くことは少ないと思われる。ところが、Ｏリングを断面楔状の環状溝に装着したもの、Ｏリングに代えて楔状のシールリングを用いたもののどちらも、環状溝に対するＯリングやシールリングの押し込み量が変動し易く、その押し込み量の変動で開弁方向の圧力を受ける受圧面の面積が変動するため、開弁圧が安定しない。高圧用途ではその現象が顕著に現われる。

従って、特許文献１，２の逆止弁は、どちらも、高い信頼性と耐久性が要求されるブレーキ液圧制御装置などに組み込む逆止弁としては適正を欠く。

この発明は、弾性体からなる環状シール部材を弁体として用いる簡素で安価な逆止弁をブレーキ液圧制御装置などに採用することを可能となすために、開弁圧が安定し、また、高圧用途での耐久性も不足なく確保され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、第１シート面と第２シート面との間に形成された奥（溝底）に向かって幅の狭くなった環状溝に弾性体からなる環状シール部材が装着され、この環状シール部材が前記環状溝の溝幅の狭い奥側と溝幅の広い反奥側との間をシールし、奥端に通路を開口させた前記奥側の圧力が前記反奥側の圧力よりも所定値を超えて高いときに前記第１シート面と第２シート面の少なくとも一方から離反して（開弁して）奥側の流体圧を反奥側に向けて通過させる逆止弁において、
前記第１シート面と第２シート面の少なくとも一方に、前記環状シール部材の奥側への移動を阻止する段部を設けた。

この逆止弁の好ましい態様を以下に列挙する。
（１）前記段部が前記環状シール部材よりも前記環状溝の奥側に配置され、前記奥側と反奥側が圧力差の無い状態のときに前記環状シール部材が前記段部に当接するように構成されたもの。
（２）前記環状溝の前記奥側が、前記環状シール部材の一部分の進入を許容する逃げ部として構成され、前記環状シール部材が前記奥側と反奥側から想定上限の圧力差を閉弁方向に受けた状態で前記奥側に入り込んだ前記環状シール部材と前記通路との間に隙間が確保されるようにしたもの。
（３）前記段部の前記環状シール部材との接触面を、軸方向断面で凹曲線を画く環状面にしたもの。
（４）前記段部の前記軸方向断面で凹曲線を画く環状シール部材との接触面の形状を、前記環状シール部材の段部への当接面の自由状態での形状と合致させたもの。
（５）前記第１シート面と第２シート面を、形状の異なる面にしたもの。
（６）前記第１シート面と第２シート面を、前記通路の軸線を基準にして傾斜角の異なる面にしたもの。

この発明の逆止弁は、第１シート面と第２シート面との間に形成した奥に向かって幅の狭くなった環状溝に環状シール部材を装着し、第１シート面と第２シート面の少なくとも一方に、段部を設けてその段部で環状シール部材の奥側への移動を阻止するようにしたので、前記特許文献２の逆止弁と違って、環状シール部材の環状溝に対する押し込み量（奥側への移動量）の変動が小さくなる。これにより、開弁時の環状シール部材の奥側の受圧面積のばらつきが抑制され、各回の開弁条件がほぼ一定になって開弁圧が安定する。

また、環状シール部材の環状溝奥側への移動が段部によって阻止されるため、環状シール部材が環状溝の奥端に開口した通路の開口縁に押し付けられることが無くなり、環状シール部材の亀裂、損傷が防止されて高圧用途でも不足のない耐久性が発揮される。

この発明の逆止弁の一例の要部を示す断面図 図１の逆止弁の開弁状態の一例を示す断面図 図１の逆止弁の閉弁状態を示す断面図 この発明の逆止弁の他の例の要部を示す断面図 この発明の逆止弁の全体構成の一例を使用状態にして示す断面図 図５の逆止弁の開弁状態の一例を示す断面図 この発明の逆止弁の全体構成の他の例を使用状態にして示す断面図 図７の逆止弁の開弁状態の一例を示す断面図

以下、この発明の逆止弁の実施の形態を、添付図面の図１〜図８に基づいて説明する。図１に示した逆止弁１は、弁部材２に、第１シート面３及び第２シート面４と、両シート面間に作り出される環状溝５と、流入ポート６と、その流入ポート６を環状溝５に連通させる通路７を設け、前記環状溝５に、環状溝の奥側５ｉ（径方向内側）と反奥側５ｏ（径方向外側）との間をシールする環状シール部材８（図のそれはＯリングであるが、Ｏリングに限定されない）を装着してなる。

図１の逆止弁については、第１シート面３と第２シート面４を形状の異なる面にしている。この第１シート面３と第２シート面４との間に作り出された環状溝５は、中心線ＣＬを基準にして環状をなす。また、この環状溝５は、奥に向かって幅の狭くなった溝になっている。

環状シール部材８は、弾性体（ゴムや軟質樹脂など）で形成されており、この環状シール部材８が第１シート面３と第２シート面４に密着し、これにより、環状シール部材８を境にした環状溝５の奥側５ｉと反奥側５ｏとの間がシールされる。

第１シート面３の途中には、この発明を特徴づける段部９が設けられている。図示の段部９は、環状シール部材８よりも環状溝の奥側５ｉに配置されている。第１シート面３の径方向内側を盛り上がらせて形成したこの段部９の環状シール部材８との接触面９ａは、図示の軸方向断面（軸線ＣＬと平行な面に沿って切断した面）において、凹曲線を画く環状面となしている。また、その凹曲線を画く環状の接触面９ａは、ここでは環状シール部材８の段部９への当接面の自由状態での形状と合致させて環状シール部材８の自由状態での半径と同一半径の円弧面にしている。

そして、環状溝５の奥側５ｉと反奥側５ｏとの間に圧力差が無いときに、環状シール部材８が段部９に当接するようにしている。

また、環状溝５の奥側５ｉを、環状シール部材８の一部分の進入を許容する逃げ部として構成し、環状シール部材８がその奥側５ｉと反奥側５ｏから想定上限の圧力差を閉弁方向（反奥側５ｏの圧力が大）に受けて奥側（逃げ部）に入り込んだときにも、環状シール部材８と通路７との間に隙間が確保されるようにしている。
なお、この発明で言う想定上限の圧力差とは、本発明の逆止弁を、例えば、車両用液圧ブレーキシステムの液圧制御弁ユニットの還流用ポンプ（ＡＢＳ制御実行時に上記液圧制御弁ユニットの減圧弁を介してホイールシリンダから流出させたブレーキ液を吸入し、加圧してマスタシリンダ側に吐出するポンプ）の吐出弁として当該ポンプの吐出口に設けたとき、ＡＢＳ制御実行時に環状溝５の反奥側５ｏに作用するマスタシリンダ（又はホイールシリンダ）側の圧力と、奥側５ｉに作用する上記ポンプの吐出圧との差を想定している。

このように構成した図１の逆止弁１は、環状溝５の奥側５ｉの圧力が反奥側５ｏの圧力よりも所定値を超えて高くなったときに、図２に示すように、環状シール部材８が第１シート面３と第２シート面４の少なくとも一方から離反して奥側の流体圧を反奥側に向けて通過させる。

図２は、説明の便宜上、環状シール部材８が第２シート面４から離反した状態にしているが、環状シール部材８による締付け力や第１シート面３と第２シート面４の設置状況などによっては、環状シール部材８が第１シート面３から離反することや、第１シート面３と第２シート面４の双方から離反することも考えられる。いずれにしても、流体圧差によって環状シール部材８に作用する閉弁力が変動しても、環状シール部材８が図３に示すように段部９によって受け止められる位置（移動阻止を受ける位置）がほぼ一定するため、開弁方向に圧力を受ける受圧面の面積変動が小さく、これにより、環状シール部材８をシート面から離反させるときの圧力差、すなわち開弁圧がほぼ一定になって安定する。

また、環状溝５の奥側５ｉを逃げ部として構成して環状シール部材８が想定上限の閉弁圧を受けたときにも環状シール部材８と通路７との間に隙間が確保されるようにしているので、環状シール部材８が通路７のエッジに押し付けられて傷むことが無く、高圧用途でも不足の無い耐久性が確保される。

例示の逆止弁１は、環状溝５の奥側５ｉと反奥側５ｏとの間に圧力差が無い初期状態のときに環状シール部材８が段部９に当接するようにしているので、初期状態のときに環状シール部材８が段部９から離れ、閉弁圧を受けた後に移動して段部９に当接するものに比べると開弁圧を受ける受圧面の面積変動が小さく抑えられて開弁圧がより安定する。

また、段部９の環状シール部材８との接触面９ａを、軸方向断面において、凹曲線を画く環状面にしたので、環状シール部材８が段部９に押し付けられたときの環状シール部材８の変形が、角の生じた段部などに押し付けられる場合に比較して抑制され、環状シール部材８の耐久性向上の効果が高まる。

また、段部９の環状シール部材８との接触面を上記形状となしたことで、段部９に対する環状シール部材８の接触面積が広がって段部９による受け止めがより安定する。そのために、環状シール部材のさらなる変形抑制と位置の安定化が図られ、このことも開弁圧の安定化に寄与する。段部９の環状の接触面の軸方向断面形状を、段部９に当接する環状シール部材８の当接面の自由状態での形状と合致させたものでは、その効果がより顕著に現われる。

このほか、図１の逆止弁は、第１シート面３と第２シート面４の形状を異ならせているので、開弁初期の環状シール部材８の挙動が安定する。第１シート面３と第２シート面４の形状が異なると、両シート面に対する環状シール部材８の接触条件に差が生じ、開弁の初期に環状シール部材８が常に同一シート面に接触し、離反する側のシート面（他方のシート面）も同一面となる。これにより、開弁の条件がより安定し、開弁圧がさらに安定する。

なお、開弁初期の環状シール部材８の挙動の安定化は、図４に示すように、第１シート面３と第２シート面４を、通路７の軸線Ａｘを基準にして傾斜角α、βの異なる面にすることによっても図れる。図４の逆止弁１も、第１シート面３の途中に本願発明を特徴づける段部９を設けており、環状シール部材８がその段部９に受け止められる。そのために、想定上限の閉弁圧が加わっても、環状シール部材８が奥側５ｉの圧力を受ける受圧面の面積変動が小さく抑えられ、環状シール部材８が通路７のエッジに押し付けられることも回避される。

図５に、この発明の逆止弁１の全体構成の一例を示す。図示の逆止弁１は、弁部材２の外周に鍔２ａを、先端に径方向に膨出したヘッド部２ｂをそれぞれ設け、鍔２ａの片側の端面を第１シート面３、その第１シート面３と向き合うヘッド部２ｂの傾斜した外周面を第２シート面４にして両シート面３，４間に、奥（弁部材２の中心側）に向かって幅の狭くなった環状溝５を形成している。

そして、その環状溝５に環状シール部材（図のそれはＯリング）８を装着している。第１シート面３には、図１で述べた形状の段部９を設けており、環状シール部材８よりも環状溝５の奥側５ｉに設けたその段部９と第２シート面４に初期状態で環状シール部材８が当接し、その環状シール部材８によって環状溝５の奥側５ｉと反奥側５ｏとの間がシールされている。

弁部材２は、その部材の一端に開口した流入ポート６を軸心部に有する。また、環状溝５の奥端に開口して流入ポート６を環状溝５に連通させる通路７を有する。

このように構成された逆止弁１が、液圧機器（ブレーキ液圧制御装置の液圧ブロックなど）のハウジング１０に設けられた流路１１の途中に組み込まれている。

この図５の逆止弁１は、環状溝の奥側５ｉ の圧力が所定値を超えて反奥側５ｏの圧力よりも高まったときに、環状シール部材８が図６に示すように少なくとも一方のシート面から離反して奥側５ｉから反奥側５ｏに向う流体を通過させる。

また、環状溝の反奥側５ｏの圧力が奥側５ｉの圧力よりも高まったときには、環状シール部材８が第１、第２の両シート面に接して逆流を阻止する。

図７は、この発明の逆止弁１の全体構成の他の例を示している。この図７の逆止弁１は、弁部材２の一端側に、環状溝５を弁部材２の軸方向に掘り下げて設けている。そして、その環状溝５に環状シール部材（図のそれもＯリング）８を装着している。

弁部材２に、その部材の他端から環状溝５に至る通路７を設け、その通路７を介して流路１１が環状溝５の奥側５ｉと直接つながらせており、図６の流入ポート６は存在しない。従って、そのサイズを図６の逆止弁よりも小さくすることが可能である。

この図７の逆止弁１も、第１シート面３と第２シート面４間に奥（弁部材２の他端側）に向かって幅の狭くなった環状溝５を形成し、さらに、第１シート面３に、環状シール部材８の環状溝奥側への移動を阻止する段部９を設けており、段部９が環状シール部材８の閉弁時の位置を安定させる。そのために、開弁方向に圧力を受ける受圧面の面積変動が抑制されて開弁圧が安定する。図８に、図７の逆止弁１の開弁状態の一例を示す。

なお、図７の逆止弁１は、第１シート面３を径方向の内側に、第２シート面４を径方向の外側にそれぞれ配置したが、第１シート面３と第２シート面４の位置関係は、図とは逆になっていても構わない。

この図７の逆止弁１は、径方向内側に設けるシート面を環状溝の奥側に向って溝の中心に近づく方向に傾斜させ、そのシート面に環状シール部材８を抱きつかせており、初期位置において自己の弾性復元力で第１シート面３と第２シート面４に当接する。

なお、図６と図８の開弁状態は、環状シール部材８が第１シート面３に接触し、第２シート面４から離反した状態にしたが、環状シール部材８が第１シート面３から離反することや、第１シート面３と第２シート面４の双方から離反することもあり得る。

１ 逆止弁
２ 弁部材
３ 第１シート面
４ 第２シート面
５ 環状溝
５ｉ 奥側
５ｏ 反奥側
６ 流入ポート
７ 通路
８ 環状シール部材
９ 段部
９ａ 接触面
１０ ハウジング
１１ 流路
ＣＬ 環状溝の中心線
Ａｘ 通路の軸線
α 軸線Ａｘに対する第１シート面の傾斜角
β 軸線Ａｘに対する第２シート面の傾斜角

Claims (7)

1. 第１シート面（３）と第２シート面（４）との間に形成された奥に向かって幅の狭くなった環状溝（５）に弾性体からなる環状シール部材（８）が装着され、この環状シール部材（８）が前記環状溝の溝幅の狭い奥側（５ｉ）と溝幅の広い反奥側（５ｏ）との間をシールし、奥端に通路（７）を開口させた前記奥側（５ｉ）の圧力が前記反奥側（５ｏ）の圧力よりも所定値を超えて高くなったときに、前記第１シート面（３）と第２シート面（４）の少なくとも一方から離反して奥側（５ｉ）の流体圧を反奥側（５ｏ）に向けて通過させる逆止弁において、
   前記第１シート面（３）と第２シート面（４）の少なくとも一方に、前記環状シール部材（８）の奥側への移動を阻止する段部（９）を設けたことを特徴とする逆止弁。
2. 前記段部（９）が前記環状シール部材（８）よりも前記環状溝（５）の奥側（５ｉ）に配置され、前記奥側（５ｉ）と反奥側（５ｏ）が圧力差の無い状態のときに前記環状シール部材（８）が前記段部（９）に当接するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の逆止弁。
3. 前記環状溝の前記奥側（５ｉ）が、前記環状シール部材（８）の一部分の進入を許容する逃げ部として構成され、前記環状シール部材（８）が前記奥側（５ｉ）と反奥側（５ｏ）から想定上限の圧力差を閉弁方向に受けた状態で前記奥側（５ｉ）に入り込んだ前記環状シール部材（８）と前記通路（７）との間に隙間が確保されるようにした特徴とする請求項１又は２に記載の逆止弁。
4. 前記段部（９）の前記環状シール部材（８）との接触面（９ａ）を、軸方向断面で凹曲線を画く環状面にしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の逆止弁。
5. 前記段部（９）の前記軸方向断面で凹曲線を画く環状シール部材との接触面（９ａ）の形状を、前記環状シール部材（８）の段部への当接面の自由状態での形状と合致させたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の逆止弁。
6. 前記第１シート面（３）と第２シート面（４）を、形状の異なる面にしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の逆止弁。
7. 前記第１シート面（３）と第２シート面（４）を、前記通路（７）の軸線（Ａｘ）を基準にして傾斜角の異なる面にしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の逆止弁。

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