JP2020125768A

JP2020125768A - 逆止弁

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Publication number: JP2020125768A
Application number: JP2019016799A
Authority: JP
Inventors: 顕岩井; Akira Iwai; 健人阿部; Taketo Abe
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-02-01
Filing date: 2019-02-01
Publication date: 2020-08-20
Anticipated expiration: 2039-02-01
Also published as: JP7163802B2

Abstract

【課題】逆止弁の部品点数を低減しつつも、径方向にがたつくことなく軸線方向に弁体を移動させる。【解決手段】逆止弁５０は、有底筒形状のホルダ６０を備えている。ホルダ６０の開口には、キャップ９０が固定されている。ホルダ６０の内部には、球形状の弁体７０、及び弁体７０をホルダ６０の開口側に付勢するコイルバネ８０が配置されている。ホルダ６０は、有底筒形状の小径部６１を備えている。小径部６１の開口側には、円筒形状の中径部６２が位置している。中径部６２の開口側には、筒形状の大径部６３が位置している。小径部６１と中径部６２との境界部分は、開口側ほど内径が大きい第１テーパ部６６になっている。中径部６２と大径部６３との境界部分は、開口側ほど内径が大きい第２テーパ部６７になっている。弁体７０の直径は、キャップ９０の貫通孔９３の内径よりも大きく、小径部６１の内径よりも大きく、中径部６２の内径よりも小さくなっている。【選択図】図１

Description

本発明は、逆止弁に関する。

特許文献１の逆止弁は、有底筒形状のホルダを備えている。このホルダは、底面側に位置する小径部と、開口側に位置する大径部とで構成されている。大径部の内径は、小径部の内径よりも大きくなっている。小径部の内部には、コイルバネが配置されている。コイルバネの一端はホルダの底面に当接している。コイルバネの他端には、ガイド部材が載置されている。このガイド部材は、コイルバネの他端に載置された円盤状のベース部と、ベース部の中央部からホルダの底面側に延びてコイルバネの内部に挿入されたリテーナ部とを備えている。ガイド部材のベース部の外径は、ホルダの小径部の内径よりも大きく、ホルダの大径部の内径よりも僅かに小さくなっている。ガイド部材は、ベース部の外周面がホルダの大径部の内周面に沿って摺動することで、ホルダの内部を当該ホルダの軸線方向に沿って移動可能になっている。ホルダ上には、球形状の弁体が支持されている。ホルダの開口には、キャップが嵌め込まれている。キャップには軸線方向に貫通孔が貫通しており、この貫通孔の内径は弁体の直径よりも小さくなっている。

特許文献１の逆止弁では、コイルバネがガイド部材を介して弁体をホルダの開口側へと付勢している。そして、弁体がキャップにおける貫通孔の開口縁に当接すると、逆止弁が閉弁状態になる。一方、弁体がキャップにおける貫通孔の開口縁から離間すると、逆止弁が開弁状態になる。

特開２０１８−１３６００１号公報

特許文献１の逆止弁においては、弁体がガイド部材によって支持されており、弁体とは別部材のガイド部材が必須である。仮に、特許文献１の逆止弁において、単にガイド部材を省略するのみであると、弁体が、ホルダの内部で当該ホルダの径方向にがたついてしまって、キャップにおける貫通孔の開口縁を適切に塞ぐことができないおそれがある。したがって、特許文献１の逆止弁では、当該逆止弁の部品点数を低減しつつも、弁体がホルダの径方向にがたつくことなくホルダの軸線方向に移動できる構造が求められる。

上記課題を解決するための逆止弁は、有底筒形状のホルダと、前記ホルダの開口に固定され、前記ホルダの内外を連通する貫通孔が設けられたキャップと、前記ホルダの内部に配置された球形状の弁体と、前記弁体を前記ホルダの開口側へ付勢するコイルバネとを備えている逆止弁であって、前記ホルダは、前記コイルバネが収容される有底筒形状の小径部と、前記小径部に対して前記ホルダの開口側に位置しているとともに前記小径部の内部の最小幅よりも内径が大きい円筒形状の中径部と、前記中径部に対して前記ホルダの開口側に位置しているとともに前記中径部の内径よりも内部の最小幅が大きい筒形状の大径部とを備え、前記小径部と前記中径部との境界部分は、前記ホルダの開口側ほど内径が大きくなる第１テーパ部になっているとともに、前記中径部と前記大径部との境界部分は、前記ホルダの開口側ほど内径が大きくなる第２テーパ部になっており、前記弁体の直径は、前記貫通孔の内径よりも大きく、前記小径部の内部の最小幅よりも大きく、前記中径部の内径よりも小さくなっている。

上記構成によれば、弁体がホルダの径方向に移動しようとしても、ホルダにおける中径部の内周面に当接する。すなわち、弁体の径方向の移動がホルダの中径部によって規制されている。したがって、弁体は、径方向に過度にがたつくことなく軸方向に移動可能である。また、上記構成では、弁体の径方向の移動を規制する中径部が、ホルダの一部分として構成されている。そのため、中径部を含むホルダ全体を一体物として製造することも可能で、逆止弁の部品点数の低減に寄与できる。

なお、上記構成においては、逆止弁が閉弁状態から開弁状態へと切り替わるときに、弁体が小径部と中径部との境界部分に衝突することがある。この点、上記構成によれば、小径部と中径部との境界部分が第１テーパ部になっているため、弁体が上記境界部分に衝突しても、小径部と中径部との境界部分の角に弁体が当たりにくく、当該弁体に傷等が付くことは抑制できる。また、上記構成において、弁体の直径がホルダにおける中径部の内径に近いので、逆止弁の製造過程において弁体を中径部の内部に収容するときに手間取る可能性も捨てきれない。この点についても、上記構成によれば、中径部と大径部との境界部分が第２テーパ部になっているため、このテーパ形状で弁体を案内しつつ中径部の内部へと導き入れることができる。

閉弁状態の逆止弁を示す断面図。開弁状態の逆止弁を示す断面図。

以下、車両の燃料供給装置に適用された逆止弁５０の実施形態を図１及び図２にしたがって説明する。この逆止弁５０は、燃料配管に取り付けられており、燃料を噴射するインジェクタ側から燃料を貯留する燃料タンク側に燃料が流れることを抑制する。

図１に示すように、逆止弁５０は、有底筒形状のホルダ６０を備えている。ホルダ６０は、軸線方向において段階的に径が変化する段付き形状になっている。具体的には、ホルダ６０における最も底側（図１における下側）の部分は、有底円筒形状の小径部６１になっている。小径部６１に対して軸線方向の開口側（図１における上側）には、円筒形状の中径部６２が位置している。中径部６２の内径及び外径は、小径部６１の内径及び外径よりも大きくなっている。中径部６２に対して軸線方向の開口側には、円筒形状の大径部６３が位置している。大径部６３の内径及び外径は、中径部６２の内径及び外径よりも大きくなっている。本実施形態においてホルダ６０は、金型等を用いて成形される一体成形物である。

ホルダ６０における中径部６２には、ホルダ６０の径方向に流通口６２ａが貫通している。流通口６２ａは、ホルダ６０の周方向において互いに離間しつつ複数配置されている。

小径部６１と中径部６２との境界部分は、ホルダ６０の軸線方向の開口側ほど内径が大きい第１テーパ部６６になっている。ホルダ６０の中心軸線に対する第１テーパ部６６の傾斜は、一定になっている。また、ホルダ６０の中心軸線に対する第１テーパ部６６の鋭角側の傾斜角度は、およそ４５度になっている。

中径部６２と大径部６３との境界部分は、ホルダ６０の軸線方向の開口側ほど内径が大きい第２テーパ部６７になっている。ホルダ６０の中心軸線に対する第２テーパ部６７の傾斜は、一定になっている。また、ホルダ６０の中心軸線に対する第２テーパ部６７の鋭角側の傾斜角度は、およそ６０度になっており、ホルダ６０の中心軸線に対する第１テーパ部６６の鋭角側の傾斜角度よりも大きくなっている。

ホルダ６０の開口には、キャップ９０が固定されている。キャップ９０は、円柱形状の本体部９１の外周面から径方向外側にフランジ部９２が突出した形状になっている。キャップ９０における本体部９１の外径は、ホルダ６０における大径部６３の内径と略同じになっている。また、キャップ９０における本体部９１の軸線方向の寸法は、ホルダ６０における大径部６３の軸線方向の寸法よりも大きくなっている。本体部９１の中央には、当該本体部９１の軸線方向に貫通孔９３が貫通している。貫通孔９３における本体部９１の軸線方向の底面側（図１における下側）の一部分は、本体部９１の軸線方向の底面側ほど内径が大きいテーパ孔９３ａになっている。テーパ孔９３ａの内周面においては、当該内周面の内周縁から外周縁へと延びる図示しない溝部が窪んでいる。この溝部の存在により、逆止弁５０が閉弁状態になっているときでも、ある程度の量の燃料が流通できるようになっている。

フランジ部９２は、本体部９１の外周面のうち、本体部９１における軸線方向の端部から突出している。フランジ部９２は、本体部９１の端部における縁の全域に亘って延びており、円環形状になっている。

キャップ９０における本体部９１の一部、具体的には本体部９１におけるフランジ部９２とは反対側の一部は、ホルダ６０における大径部６３に挿入されている。フランジ部９２における軸線方向の底面側の面は、ホルダ６０における大径部６３の端部に当接している。このようにキャップ９０における本体部９１がホルダ６０における大径部６３の内部に挿入されているため、上記の貫通孔９３によってホルダ６０の内外が連通されている。

ホルダ６０における小径部６１の内部には、螺旋状のコイルバネ８０が収容されている。コイルバネ８０がホルダ６０の内部に収容される前にあっては、コイルバネ８０における軸線方向の寸法は、ホルダ６０における小径部６１の軸線方向の寸法よりも大きくなっている。また、コイルバネ８０がホルダ６０の内部に収容された状態にあっては、コイルバネ８０における軸線方向の寸法が小さくなるようにコイルバネ８０が軸線方向に圧縮されている。コイルバネ８０の一端は、小径部６１の底面に当接している。

ホルダ６０における中径部６２の内部には、球形状の弁体７０が配置されている。弁体７０は、コイルバネ８０の他端に当接しており、コイルバネ８０によってホルダ６０の軸線方向の開口側に向かって付勢されている。弁体７０の直径は、キャップ９０における貫通孔９３の内径よりも大きくなっている。また、弁体７０の直径は、ホルダ６０における小径部６１の内径よりも大きく、ホルダ６０における中径部６２の内径よりも小さくなっている。本実施形態において、弁体７０の直径は、当該弁体７０の外面と中径部６２の内周面の間を燃料が流通できる程度に、ホルダ６０における中径部６２の内径に比べて僅かに小さくなっている。

本実施形態の作用及び効果について説明する。
逆止弁５０では、図２に示すように、弁体７０がキャップ９０におけるテーパ孔９３ａの内周面から離間すると、逆止弁５０が開弁状態になる。すると、燃料タンク側（図２における上側）から導入された燃料は、キャップ９０における貫通孔９３を介してホルダ６０の内部に至る。そして、ホルダ６０の内部の燃料は、流通口６２ａを介してインジェクタ側（図２における下側）に排出される。

また、逆止弁５０では、図１に示すように、コイルバネ８０によってホルダ６０の軸線方向の開口側に向かって付勢されている弁体７０が、キャップ９０におけるテーパ孔９３ａの内周面に当接すると、逆止弁５０が閉弁状態になる。すると、インジェクタ側（図１における下側）から燃料タンク側（図１における上側）へ燃料が流れることが抑制される。

ここで、仮に、弁体７０の直径がホルダ６０の中径部６２の内径よりも相応に小さい場合、例えばホルダ６０の小径部６１の内径と同じである場合には、弁体７０が、ホルダ６０における中径部６２の内部でホルダ６０の径方向にがたついてしまうことがある。例えば、逆止弁５０が開弁状態から閉弁状態に切り替わる際において弁体７０がホルダ６０の径方向にがたつくと、弁体７０が、キャップ９０におけるテーパ孔９３ａの内周面に適切に当接せず、キャップ９０における貫通孔９３を適切に塞ぐことができないおそれがある。

本実施形態では、弁体７０の直径がホルダ６０における小径部６１の内径よりも大きく、ホルダ６０における中径部６２の内径よりも小さくなっている。そのため、本実施形態では、弁体７０が、ホルダ６０の径方向に移動しようとしても、ホルダ６０における中径部６２の内周面に当接するため、ホルダ６０の径方向への弁体７０の移動が規制される。そして、弁体７０は、ホルダ６０の径方向に過度にがたつくことがなく、ホルダ６０の軸線方向に移動する。これにより、逆止弁５０の閉弁状態では、弁体７０が、キャップ９０におけるテーパ孔９３ａの内周面に適切に当接し、キャップ９０における貫通孔９３が適切に塞がれる。また、本実施形態では、弁体７０の径方向への移動を規制する中径部６２が、ホルダ６０の一部分として構成されている。そのため、中径部６２を含むホルダ６０全体を一体物として製造することも可能で、逆止弁５０の部品点数の低減に寄与できる。

さらに、逆止弁５０が閉弁状態から開弁状態に切り替わるときには、弁体７０が小径部６１と中径部６２との境界部分である第１テーパ部６６に衝突することがある。この点、本実施形態では、第１テーパ部６６が、ホルダ６０の中心軸線に対して傾斜している。そのため、弁体７０が第１テーパ部６６に衝突したとしても、当該弁体７０は、第１テーパ部６６の内周面で受け止められることになる。すなわち、小径部６１と中径部６２との境界部分に生じている角に弁体７０が当たりにくい。そのため、第１テーパ部６６に対する弁体７０の衝突に伴って、当該弁体７０に傷等が付くことは抑制できる。

なお、弁体７０の直径、及びホルダ６０の中心軸線に対する第１テーパ部６６の鋭角側の傾斜角度によっては、逆止弁５０が閉弁状態から開弁状態に切り替わるときに、小径部６１と中径部６２との境界部分に生じている角に弁体７０が当たり得る。本実施形態では、ホルダ６０の中心軸線に対する第１テーパ部６６の鋭角側の傾斜角度は、４５度であり、比較的に小さくなっている。そのため、本実施形態では、ホルダ６０の中心軸線に対する第１テーパ部６６の鋭角側の傾斜角度が、相応に大きい角度になっている場合、例えばホルダ６０の中心軸線に対する第２テーパ部６７の鋭角側の傾斜角度と同じ６０度になっている場合に比べて、小径部６１と中径部６２との境界部分の角に弁体７０が当たる可能性を低減できる。

ところで、本実施形態の逆止弁５０を製造するにあたっては、ホルダ６０の小径部６１内にコイルバネ８０を収容した後、ホルダ６０の中径部６２内に弁体７０を挿入することになる。上述のとおり、本実施形態では、弁体７０の直径がホルダ６０における中径部６２の内径よりも僅かに小さく、両者の差が小さい。そのため、逆止弁５０の製造過程において、弁体７０をホルダ６０の開口側から挿入して弁体７０を中径部６２の内部に収容するときに、ホルダ６０に対する弁体７０の位置決め精度が低くて弁体７０を速やかに挿入することができず、弁体７０を収容する作業で手間取る可能性も捨てきれない。この点についても、本実施形態では、中径部６２と大径部６３との境界部分が第２テーパ部６７になっている。そのため、例えば、ホルダ６０の小径部６１側を鉛直方向下側に位置させつつ、比較的に内径の大きい大径部６３内に弁体７０を挿入することで、第２テーパ部６７のテーパ形状によって弁体７０を案内しつつ中径部６２の内部へと導き入れることができる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態において、ホルダ６０の形状は変更できる。例えば、小径部６１は、有底の楕円筒形状や有底の多角形筒状であってもよい。この場合、小径部６１の内部の最小幅は、中径部６２の内径よりも小さく、弁体７０の直径よりも小さくなっていればよい。また、同様に、大径部６３は、楕円筒形状や多角形筒状であってもよい。この場合、大径部６３の内部の最小幅は、中径部６２の内径よりも大きくなっていればよい。なお、大径部６３の形状に合わせて、キャップ９０の本体部９１の形状は変更すればよい。さらに、小径部６１の軸線方向の寸法、中径部６２の軸線方向の寸法、大径部６３の軸線方向の寸法は変更できる。なお、ここでいう「内部の最小幅」とは、筒形状の中心軸を通り、且つ向かい合う内周面同士を結ぶ直線の長さのうち最も短いものをいい、例えば円筒形状の場合は内径、楕円筒形状の場合は短内径である。

・上記実施形態において、ホルダ６０の中心軸線に対する第１テーパ部６６の鋭角側の傾斜角度は変更できる。例えば、ホルダ６０の中心軸線に対する第１テーパ部６６の鋭角側の傾斜角度は、４５度よりも大きくしたり、４５度よりも小さくしたりしてもよい。なお、逆止弁５０が閉弁状態から開弁状態に切り替わるときの第１テーパ部６６に対する弁体７０の衝突を考慮するのであれば、ホルダ６０の中心軸線に対する第１テーパ部６６の鋭角側の傾斜角度は、小さい方が好ましい。その一方で、ホルダ６０の中心軸線に対する第１テーパ部６６の鋭角側の傾斜角度が過度に小さいと、逆止弁５０が開弁状態にあるときに弁体７０が第１テーパ部６６内に嵌まり込んで抜け出せなくなるおそれがある。これらの点を総合すると、ホルダ６０の中心軸線に対する第１テーパ部６６の鋭角側の傾斜角度は、３５度から５５度までの範囲内であることが好ましい。

・同様に、ホルダ６０の中心軸線に対する第２テーパ部６７の鋭角側の傾斜角度は変更できる。例えば、ホルダ６０の中心軸線に対する第２テーパ部６７の鋭角側の傾斜角度は、６０度よりも大きくしたり、６０度よりも小さくしたりしてもよい。

なお、上記のように傾斜角度を変更することで、結果として、ホルダ６０の中心軸線に対する第１テーパ部６６の鋭角側の傾斜角度と、ホルダ６０の中心軸線に対する第２テーパ部６７の鋭角側の傾斜角度との大小関係が変化しても構わない。

・上記実施形態において、ホルダ６０の中心軸線に対する第１テーパ部６６の鋭角側の傾斜角度は、一定になっていなくてもよく、徐々に変化していてもよい。例えば、ホルダ６０の中心軸線に対する第１テーパ部６６の鋭角側の傾斜角度は、ホルダ６０の軸線方向の開口側ほど大きくなるように徐々に変化していたり、ホルダ６０の軸線方向の開口側ほど小さくなるように徐々に変化していたりしてもよい。

・同様に、ホルダ６０の中心軸線に対する第２テーパ部６７の鋭角側の傾斜角度は、一定になっていなくてもよく、徐々に変化していてもよい。例えば、ホルダ６０の中心軸線に対する第２テーパ部６７の鋭角側の傾斜角度は、ホルダ６０の軸線方向の開口側ほど大きくなるように徐々に変化していたり、ホルダ６０の軸線方向の開口側ほど小さくなるように徐々に変化していたりしてもよい。

・上記実施形態において、キャップ９０の形状は変更できる。例えば、ホルダ６０に対してキャップ９０が十分な強度で固定されるのであれば、フランジ部９２を省略してもよい。

５０…逆止弁、６０…ホルダ、６１…小径部、６２…中径部、６２ａ…流通口、６３…大径部、６６…第１テーパ部、６７…第２テーパ部、７０…弁体、８０…コイルバネ、９０…キャップ、９１…本体部、９２…フランジ部、９３…貫通孔、９３ａ…テーパ孔。

Claims

有底筒形状のホルダと、前記ホルダの開口に固定され、前記ホルダの内外を連通する貫通孔が設けられたキャップと、前記ホルダの内部に配置された球形状の弁体と、前記弁体を前記ホルダの開口側へ付勢するコイルバネとを備えている逆止弁であって、
前記ホルダは、
前記コイルバネが収容される有底筒形状の小径部と、
前記小径部に対して前記ホルダの開口側に位置しているとともに前記小径部の内部の最小幅よりも内径が大きい円筒形状の中径部と、
前記中径部に対して前記ホルダの開口側に位置しているとともに前記中径部の内径よりも内部の最小幅が大きい筒形状の大径部とを備え、
前記小径部と前記中径部との境界部分は、前記ホルダの開口側ほど内径が大きくなる第１テーパ部になっているとともに、前記中径部と前記大径部との境界部分は、前記ホルダの開口側ほど内径が大きくなる第２テーパ部になっており、
前記弁体の直径は、前記貫通孔の内径よりも大きく、前記小径部の内部の最小幅よりも大きく、前記中径部の内径よりも小さくなっている
逆止弁。