JP7023493B2 - ピストン装置及びそれを備えた流路切換弁 - Google Patents

Description

本発明は、スライド式の流路切換弁に用いられるピストン装置に係り、例えば、パッキンを２枚のプレートで挟んでボルトで締め付け固定するとともに、ボルトの回り止めを施したピストン装置及びそれを備えた流路切換弁に関する。

従来より、シリンダ型のハウジングとスライド弁体とを備えたスライド式の流路切換弁はよく知られており、この流路切換弁に、パッキンを２枚のプレートで挟んでボルトで締め付け固定するとともに、ボルトの弛み止めを施したピストン装置を用いることも既知である（例えば、下記特許文献１参照）。

上記のようなピストン装置は、前記ハウジング内に摺動自在に配在され、前記スライド弁体を移動させるための連結体に連結されるようになっている。より詳細には、ピストン装置は、前記ハウジング内を気密的に仕切るパッキン（シール部材）と、該パッキンを挟む内側プレート及び外側プレートと、パッキンを内側プレート及び外側プレートで挟んで前記連結体に締め付け固定するための、頭部が平面視正多角形（正方形、正六角形等）のボルトと、前記外側プレートに取り付け固定された、前記ボルトの弛み止めプレートとを備える。

前記弛み止めプレートは、前記外側プレートに対接固定された基体板部と、該基体板部から前記ボルトの頭部を包囲するように立ち上がる、前記ボルトの最大外径より大径の円筒部とを有し、この円筒部を外側からボルトに向かってかしめ変形させて形成された当接部（例えば６箇所）をボルトの頭部の側面に当接させることにより、ボルトの弛み止めを行うようになっている。

特開２００９－１４４８８０号公報

上記特許文献１に所載のボルトの弛み止めによれば、十分な回転抑止力が得られるので、ボルトに弛みがほとんど生じないようにできるものの、万一、ボルトが弛むと、当接部（かしめ箇所）が基端から外側に開いてしまうおそれがある。

また、上記特許文献１に所載のものでは、大きな回転抑止力を得るため、円筒部を例えば６０°間隔で６箇所あるいは前後左右の４箇所かしめる必要がある。この場合、円筒部のかしめ加工は、狭いシリンダ型のハウジング内で行うことが要求されるが、ハウジング内にはかしめ用の治具を挿入するためのスペースが充分にはとれないので、ピストン装置の組立時（かしめ工程時）に比較的厳しい管理の治具立てが必要となり、コストアップを招くという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、シール性の低下、弁漏れ、作動不良等を生じ難くできるとともに、組立時にさほど厳しい管理は必要とせずに比較的容易に低コストでボルトの回り止めを行えるようにできるピストン装置及びそれを備えた流路切換弁を提供することにある。

前記の目的を達成すべく、本発明に係るピストン装置は、基本的に、シリンダ型のハウジングとスライド弁体とを備えたスライド式の流路切換弁において、前記ハウジング内に摺動自在に配在され、前記スライド弁体を移動させるための連結体に連結されるピストン装置であって、前記ハウジング内を気密的に仕切る仕切り部材と、該仕切り部材を前記連結体に締め付け固定するための、頭部が平面視多角形のボルトと、前記仕切り部材に取り付け固定された、前記ボルトの回り止めプレートとを備え、前記回り止めプレートは、前記仕切り部材に対接固定された基体板部と、該基体板部から立ち上がるとともに、前記ボルト側に傾けられてその一部が前記ボルトの頭部の側面における角部よりも中心寄りの部位に当接せしめられた一対の立ち曲げかしめ部とを有し、前記ボルトの頭部は、角錐台状とされていることを特徴としている。

好ましい態様では、前記仕切り部材は、前記ハウジング内を気密的に仕切るパッキンと、該パッキンを挟む内側プレート及び外側プレートとを有する。

他の好ましい態様では、前記基体板部は、前記ボルトの頭部で前記仕切り部材に押さえ付けられる。

別の好ましい態様では、前記立ち曲げかしめ部は、平面視円弧状を呈するようにかしめられる。

更に好ましい態様では、前記ボルトの頭部が平面視正六角形とされ、前記平面視円弧状にかしめられた立ち曲げかしめ部の中心角が６０°から１８０°の範囲内に設定される。

更に好ましい態様では、前記ボルトは、前記頭部と、該頭部の下側に設けられ、前記外側プレートに設けられた外側ボルト穴に内嵌される上部大径部と、該上部大径部の下側に段差部を介して設けられ、前記内側プレートに設けられた内側ボルト穴に緩く内挿される中間中径部と、該中間中径部の下側に設けられた雄ねじ部とを有し、前記ボルトが弛み方向に回転したとき、前記立ち曲げかしめ部が外側に開くとともに、前記外側プレートを押し下げ、これに伴い、前記パッキンの前記ボルトの周囲部分が前記段差部及び前記内側ボルト穴内に押し出されるようにされる。

また、本発明に係る流路切換弁は、上記構成のピストン装置を備えるものとされる。

本発明に係るピストン装置では、一対の立ち曲げかしめ部が、基体板部から立ち上がるとともに、ボルト側に傾けられてその一部が前記ボルトの頭部の側面における角部よりも中心寄りの部位に当接せしめられるので、ボルトが弛み方向に回転しようとすると、立ち曲げかしめ部にボルトの頭部の最大回転半径を持つ部分である角部が押し付けられ、回転抑止力が発生する。これにより、ボルトの回り止めがなされる。

この場合、上記特許文献１に所載のもののように、ボルトの頭部の側面に当接するかしめ箇所が４箇所以上ある場合に比べて、かしめ箇所が２箇所であるので、回転抑止力は小さくなる可能性があるが、回転抑止力が小さくても、例えば多少弛んだ状態のボルトをそれ以上回転させないようにすることができるので、回り止めとして十分な役目を果たす。

その結果、流路切換弁においてシール性の低下、弁漏れ、作動不良等を生じ難くできる。

また、本発明のピストン装置では、ボルトの頭部の側面に当接するかしめ箇所が２箇所とされるので、かしめ工程時にさほど厳しい管理は必要とせずに比較的容易に低コストでボルトの回り止めを行うことができる。

本発明に係るピストン装置の一実施形態が採用された流路切換弁を示す全体縦断面図。 （Ａ）は図１のＡ－Ａ矢視断面図、（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ－Ｂ矢視断面図。 本実施形態のピストン装置におけるかしめ前の立ち曲げかしめ部の説明に供される図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は図３（Ａ）のＣ－Ｃ矢視断面図。 本実施形態のピストン装置において、立ち曲げかしめ部にボルトの頭部の角部が一山分押し付けられる構成の説明に供される図であり、（Ａ）はボルトの頭部の平面図、（Ｂ）は立ち曲げかしめ部をかしめた状態を示す平面図。 本実施形態のピストン装置において、立ち曲げかしめ部にボルトの頭部の角部が二山分押し付けられる構成の説明に供される図であり、（Ａ）はボルトの頭部の平面図、（Ｂ）は立ち曲げかしめ部をかしめた状態を示す平面図。 本実施形態のピストン装置において、ボルトが弛み方向に回転したときの説明に供される断面図。 本実施形態のピストン装置において、ボルトの頭部が正六角柱である場合の説明に供される断面図。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係るピストン装置の一実施形態が採用された流路切換弁を示す全体縦断面図である。図２（Ａ）は図１のＡ－Ａ矢視断面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ－Ｂ矢視断面図である。

なお、各図において、部材間に形成される隙間や部材間の離隔距離等は、発明の理解を容易にするため、また、作図上の便宜を図るため、各構成部材の寸法に比べて大きくあるいは小さく描かれている場合がある。

図示実施形態の流路切換弁は、例えばヒートポンプ式冷暖房システムにおいて流路切換用として使用されるスライド式の四方切換弁７０であり、スライド弁体９０を内蔵する主弁７２と、四方パイロット弁８とを備える。

主弁７２は、シリンダ型のハウジング８０、該ハウジング８０内に設けられた弁座ブロック８１、該弁座ブロック８１の上面に形成された平坦で滑らかな弁シート面８２、該弁シート面８２に開口する、左右方向に横並びに設けられたポートｐＣ、ポートｐＳ（低圧ポート）、及びポートｐＥ、並びに、弁シート面８２上を左右方向に摺動可能に配在された断面逆立椀形状のスライド弁体９０を有する。

スライド弁体９０内には、前記３つのポートｐＣ、ｐＳ、ｐＥを選択的に連通させるべく、言い換えれば、ポートｐＳとポートｐＥとを連通させる第１の状態と、ポートｐＳとポートｐＣとを連通させる第２の状態とを作り出すべく、Ｕターン連通路９５が設けられている。

ハウジング８０内は、左右２つの同一構成のピストン装置（以下、単にピストンという）１０、１０により、弁室８３と、２つの作動室８６Ａ、８６Ｂとが画成されている。弁室８３には、圧縮機の吐出側に接続されるポートｐＤ（高圧ポート）が開口せしめられている。

２つのピストン１０、１０は、連結体８７により一体移動可能に連結されている。連結体８７には、スライド弁体９０が下側から摺動自在に嵌合せしめられる開口８７ａが形成されており、スライド弁体９０は、２つのピストン１０、１０の往復移動に伴って連結体８７の開口８７ａ部分に押動され、その内部に形成されたＵターン連通路９５を介してポートｐＥとポートｐＳ（低圧ポート）とを連通させる右端位置（第１の状態）と、ポートｐＣとポートｐＳ（低圧ポート）とを連通させる左端位置（第２の状態）との間を摺動するようにされている。なお、図１は、第１の状態を示している。

前記２つの作動室８６Ａ、８６Ｂは、四方パイロット弁８及び細管＃１～＃４を介して選択的に圧縮機吐出側と圧縮機吸入側とに接続され、２つの作動室８６Ａ、８６Ｂの圧力差を利用してピストン１０、１０を移動させ、それに伴ってスライド弁体９０を弁シート面８２上で摺動させて流路の切り換えを行うようにされている。

次に、上記四方切換弁（流路切換弁）７０に採用されている、本実施形態のピストン１０について説明する。

ピストン１０は、図２（Ａ）、（Ｂ）を参照すればよくわかるように、ハウジング８０内を気密的に仕切るパッキン（皿状シール部材）１５と、パッキン１５のハウジング８０の内周面への密着性を向上させるための補助ばね１６と、パッキン１５（及び補助ばね１６）を挟む円盤状の内側プレート１１及び外側プレート１２とからなる仕切り部材１９を有するとともに、パッキン１５（及び補助ばね１６）を前記内側プレート１１及び外側プレート１２で挟んで連結体８７に締め付け固定するための六角穴２３付きボルト２０と、前記仕切り部材１９（の外側プレート１２）に取り付け固定された、前記ボルト２０の回り止めプレート３０と、を備える。

ボルト２０は、図２（Ｂ）、図４（Ａ）、（Ｂ）、図５（Ａ）、（Ｂ）を参照すればよくわかるように、その頭部２１（外形）が平面視正六角形で側面がテーパ面の概略正六角錐台状とされている。より詳細には、頭部２１の側面は、若干丸みを帯びた角部２１ａと該角部２１ａ－２１ａ間の平坦面部２１ｂとからなり、角部２１ａは、ボルト２０の頭部２１の最大回転半径Ｒａを持つ部分であり、平坦面部２１ｂは、ボルト２０の頭部２１の最小回転半径Ｒｂを持つ部分とされる。

また、ボルト２０は、頭部２１の下側に、外側プレート１２に設けられた外側ボルト穴１２ａに内嵌される上部大径部２４が設けられ、この上部大径部２４の下側に逆円錐台状の段差部２６を介して中間中径部２７が設けられている。中間中径部２７は、前記内側プレート１１に設けられた内側ボルト穴１１ａに緩く内挿され、該中間中径部２７の下側には、連結体８７の端部に設けられた雌ねじ部２９に螺合せしめられる雄ねじ部２８が設けられている。

前記回り止めプレート３０は、図３（Ａ）～（Ｃ）にかしめ前の状態が示されているように、外側プレート１２に対接固定された基体板部３１と、基端側に切欠部３３ａが形成された矩形板状の立ち曲げかしめ部３３’とを有する。

基体板部３１は、図２（Ａ）に示される如くに、一方向に伸びる幅狭片部３１Ａと左右が切り欠かれた形状の幅狭部３１Ｃを介して他方向に伸びる幅広片部３１Ｂとからなる概略十字状を呈し、幅狭片部３１Ａ、３１Ａの各々が一対のリベット４４、４４により仕切り部材１９（の外側プレート１２）に固定され、幅広片部３１Ｂはボルト２０の頭部２１で仕切り部材１９（の外側プレート１２）に押さえ付けられている。

かしめ前の立ち曲げかしめ部３３’は、基体板部３１における各幅広片部３１Ｂ、３１Ｂの左右外周端部から折り曲げられて垂直に立ち上がっている。この合計４つの立ち曲げかしめ部３３’、３３’、３３’、３３’の左右（ボルト２０から見て外側）には、図２（Ａ）に二点鎖線で示されているように比較的大きなスペースＱが存在している。

このスペースＱにかしめ治具を挿入して、前記かしめ前の矩形板状の立ち曲げかしめ部３３’をかしめる。

この場合、立ち曲げかしめ部３３’は、かしめ治具により、ボルト２０（の頭部２１の側面）側に傾けられるとともに、平面視概略円弧状を呈するようにかしめられて、その一部がボルト２０の頭部２１の側面における角部２１ａよりも（当該ボルト２０の頭部２１の）中心Ｏ寄りの部位である平坦面部２１ｂに当接せしめられる。すなわち、かしめ後の立ち曲げかしめ部３３は、その一部（先端部分）がボルト２０の頭部２１の最大回転半径Ｒａより内側でボルト２０の頭部２１の最小回転半径Ｒｂより外側に位置せしめられる。

ここで、図４（Ａ）、（Ｂ）に、一つの立ち曲げかしめ部３３により一つの角部２１ａに対して回転抑止力を発生させる場合の、平面視円弧状にかしめられる立ち曲げかしめ部３３に必要とされる最小必要中心角Ｍａと、実際にかしめられた状態（かしめ角Ｋａ＝中心角）が例示されている。

また、図５（Ａ）、（Ｂ）に、一つの立ち曲げかしめ部３３により二つの角部２１ａ、２１ａに対して回転抑止力を発生させる場合の、平面視円弧状にかしめられる立ち曲げかしめ部３３に必要とされる最小必要中心角Ｍｂと、実際にかしめられた状態（かしめ角Ｋｂ＝中心角）が例示されている。

本実施形態のようにボルト２０の頭部２１が平面視正六角形である場合、角部２１ａが６０°間隔であることを勘案すれば、前記最小必要中心角Ｍａは６０°、好ましくは７０°前後、Ｍｂは１８０°、好ましくは１４０°前後となる。したがって、ボルト２０の頭部２１が平面視正六角形とされている場合は、平面視概略円弧状にかしめられる立ち曲げかしめ部３３のかしめ角（中心角）Ｋａ、Ｋｂは、６０°から１８０°、さらに好ましくは７０°から１４０°の範囲内に設定されることが望ましい。

なお、立ち曲げかしめ部３３の上端は、かしめられた状態において、図２（Ｂ）に示される如くに、ボルト２０の頭部２１の上面の位置よりも低く、ボルト２０の頭部２１の側面の中間部分（頭部２１の側面の下部と上部（Ｒ部分）を除いた部分）に当接するようにされている。

このような構成とされた本実施形態のピストン装置１０では、左右一対の立ち曲げかしめ部３３が、基体板部３１の外周端部から立ち上がるとともに、ボルト２０側に傾けられてその一部がボルト２０の頭部２１の側面における角部２１ａよりも中心Ｏ寄りの部位に当接せしめられるので、ボルト２０が弛み方向に回転しようとすると、立ち曲げかしめ部３３にボルト２０の頭部２１の最大回転半径を持つ部分である角部２１ａが押し付けられ、回転抑止力が発生する。これにより、ボルト２０の回り止めがなされる。

この場合、上記特許文献１に所載のもののように、ボルト２０の頭部２１の側面に当接するかしめ箇所が４箇所以上ある場合に比べて、かしめ箇所が左右の２箇所であるので、回転抑止力は小さくなる可能性があるが、回転抑止力が小さくても、例えば多少弛んだ状態のボルト２０をそれ以上回転させないようにすることができるので、回り止めとして十分な役目を果たす。

その結果、四方切換弁（流路切換弁）７０においてシール性の低下、弁漏れ、作動不良等を生じ難くできる。

また、本実施形態のピストン装置１０では、ボルト２０の頭部２１の側面に当接するかしめ箇所が左右の２箇所とされるので、かしめ工程時にさほど厳しい管理は必要とせずに比較的容易に低コストでボルト２０の回り止めを行うことができる。

また、ボルト２０が弛み方向に回転したとき、図６に示される如くに、仕切り部材１９（の外側プレート１２）に固定された基体板部３１から傾いて立ち上がる立ち曲げかしめ部３３が角部２１ａに押されて外側に開く。この場合、立ち曲げかしめ部３３はボルト２０側に傾斜しており、また、ボルト２０の回転量に対して上動量が極めて小さいので、立ち曲げかしめ部３３が外側に開くと同時に、立ち曲げかしめ部３３が外側プレート１２を押し下げる。これに伴い、パッキン１５（比較的柔らかいシール部材）のボルト２０の周囲部分が段差部２６及び内側ボルト穴１１ａ内に押し出されるようになる（図６のＳ部分）。

このようにされることにより、ボルト２０が弛み方向に回転したときでも、シール性を確保できる。

なお、上記実施形態においては、ボルト２０の頭部２１が概略六角錐台状とされているが、これに限られるわけではなく、図７に示される如くに、頭部４１が六角柱状の通常形状のボルト４０（つまり、頭部４１の側面（平坦面部４１ｂ）が基体板部３１に対して垂直の場合）でも、上記実施形態と略同様な作用効果が得られる。すなわち、立ち曲げかしめ部３３が、基体板部３１の外周端部から立ち上がるとともに、ボルト４０側に傾けられてその一部がボルト４０の頭部４１の側面における角部４１ａよりも中心寄りの部位に当接せしめられることにより、ボルト４０が弛み方向に回転しようとすると、立ち曲げかしめ部３３にボルト４０の頭部４１の最大回転半径を持つ部分である角部４１ａが押し付けられ、回転抑止力が発生する。これにより、ボルト４０の回り止めがなされる。

また、上記実施形態では、流路切換弁として四方切換弁を例示して説明したが、本発明は、スライド弁体により流路の切り換えを行う二方弁や、三方切換弁、五方以上の多方切換弁にも適用できることは勿論である。

１０ ピストン装置
１１ 内側プレート
１２ 外側プレート
１５ パッキン
１６ 補助ばね
１９ 仕切り部材
２０ ボルト
２１ 頭部
２１ａ 角部
２１ｂ 平坦面部
３０ 回り止めプレート
３１ 基体板部
３３ 立ち曲げかしめ部（かしめ後）
３３’ 立ち曲げかしめ部（かしめ前）
Ｍａ、Ｍｂ 最小必要中心角
７０ 四方切換弁（流路切換弁）
７２ 主弁
８０ ハウジング
８７ 連結体
９０ スライド弁体

Claims (8)

1. シリンダ型のハウジングとスライド弁体とを備えたスライド式の流路切換弁において、前記ハウジング内に摺動自在に配在され、前記スライド弁体を移動させるための連結体に連結されるピストン装置であって、
   前記ハウジング内を気密的に仕切る仕切り部材と、該仕切り部材を前記連結体に締め付け固定するための、頭部が平面視多角形のボルトと、前記仕切り部材に取り付け固定された、前記ボルトの回り止めプレートとを備え、
   前記回り止めプレートは、前記仕切り部材に対接固定された基体板部と、該基体板部から立ち上がるとともに、前記ボルト側に傾けられてその一部が前記ボルトの頭部の側面における角部よりも中心寄りの部位に当接せしめられた一対の立ち曲げかしめ部とを有し、
   前記ボルトの頭部は、角錐台状とされていることを特徴とするピストン装置。
2. 前記仕切り部材は、前記ハウジング内を気密的に仕切るパッキンと、該パッキンを挟む内側プレート及び外側プレートとを有していることを特徴とする請求項１に記載のピストン装置。
3. シリンダ型のハウジングとスライド弁体とを備えたスライド式の流路切換弁において、前記ハウジング内に摺動自在に配在され、前記スライド弁体を移動させるための連結体に連結されるピストン装置であって、
   前記ハウジング内を気密的に仕切る仕切り部材と、該仕切り部材を前記連結体に締め付け固定するための、頭部が平面視多角形のボルトと、前記仕切り部材に取り付け固定された、前記ボルトの回り止めプレートとを備え、
   前記回り止めプレートは、前記仕切り部材に対接固定された基体板部と、該基体板部から立ち上がるとともに、前記ボルト側に傾けられてその一部が前記ボルトの頭部の側面における角部よりも中心寄りの部位に当接せしめられた一対の立ち曲げかしめ部とを有し、
   前記仕切り部材は、前記ハウジング内を気密的に仕切るパッキンと、該パッキンを挟む内側プレート及び外側プレートとを有し、
   前記ボルトは、前記頭部と、該頭部の下側に設けられ、前記外側プレートに設けられた外側ボルト穴に内嵌される上部大径部と、該上部大径部の下側に段差部を介して設けられ、前記内側プレートに設けられた内側ボルト穴に緩く内挿される中間中径部と、該中間中径部の下側に設けられた雄ねじ部とを有し、
   前記ボルトが弛み方向に回転したとき、前記立ち曲げかしめ部が外側に開くとともに、前記外側プレートを押し下げ、これに伴い、前記パッキンの前記ボルトの周囲部分が前記段差部及び前記内側ボルト穴内に押し出されるようにされていることを特徴とするピストン装置。
4. 前記基体板部は、前記ボルトの頭部で前記仕切り部材に押さえ付けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のピストン装置。
5. 前記立ち曲げかしめ部は、平面視円弧状を呈するようにかしめられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のピストン装置。
6. 前記ボルトの頭部が平面視正六角形とされ、前記平面視円弧状にかしめられた立ち曲げかしめ部の中心角が６０°から１８０°の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項５に記載のピストン装置。
7. 前記ボルトは、前記頭部と、該頭部の下側に設けられ、前記外側プレートに設けられた外側ボルト穴に内嵌される上部大径部と、該上部大径部の下側に段差部を介して設けられ、前記内側プレートに設けられた内側ボルト穴に緩く内挿される中間中径部と、該中間中径部の下側に設けられた雄ねじ部とを有し、
   前記ボルトが弛み方向に回転したとき、前記立ち曲げかしめ部が外側に開くとともに、前記外側プレートを押し下げ、これに伴い、前記パッキンの前記ボルトの周囲部分が前記段差部及び前記内側ボルト穴内に押し出されるようにされていることを特徴とする請求項２に記載のピストン装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載のピストン装置を備えた流路切換弁。

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