(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路および前記流体通路内に延出するシール面を有するボディーと、
前記流体通路内で開位置と閉位置との間を回動操作される弁体と、
前記弁体の周縁に配置された弾性シール部材とを備え、
前記弾性シール部材から、前記弁体の中心部分寄りに指向したリップ部が延出され、
前記リップ部が、前記弾性シール部材から延出されて前記弁体の中心部分寄りに指向する基端部と、前記基端部と接続されると共に前記弁体の閉位置において前記シール面に向かって指向する先端部とで構成され、
前記リップ部のうち少なくとも前記先端部が、前記弁体の閉位置において前記シール面と当接し、
前記弁体の閉位置において、前記基端部を構成する面のうち前記シール面と対向する面は、前記流体通路内の流体と接し、
前記リップ部が、前記基端部と前記先端部との間に、前記先端部が前記シール面に当接した後の過程で前記弾性シール部材または前記弁体と当接する当接部を備えている流体制御弁。
【請求項２】
前記当接部が前記弾性シール部材と当接し、
前記弾性シール部材の一部が、前記当接部と当接する被当接部として厚肉に形成してある請求項１に記載の流体制御弁。
【請求項３】
前記基端部には、前記先端部が前記シール面から受ける反力によって、前記リップ部を前記弁体の中心部分に近接するように屈曲させる屈曲部が設けられている請求項１または２に記載の流体制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体通路および同流体通路内に延出するシール面を持つボディーと、前記流体通路内で開位置と閉位置の間を回動操作される弁体と、前記弁体の周縁に配置された弾性シール部材とを備えた流体制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の流体制御弁に関連する先行技術文献情報として下記に示す特許文献１がある。この特許文献１に記された流体制御弁はＶ型多気筒エンジンの吸気系に装着されるサージタンクに取り付けられる。サージタンクは隔壁によって２つのサージ空間に分割され、その一方には奇数番シリンダが延設され、他方には偶数番シリンダが延設され、同隔壁の一部が流体通路として開口されている。アクチュエータによって弁体を開位置と閉位置の間で適宜回動操作することで、吸気系の共振周波数を変更し、広いエンジン運転領域で過給効果が得られる。尚、弁体が閉位置の状態でエンジンを運転すると、各シリンダが所定順序で吸気するので、隔壁を挟んだ２つのサージ空間に交互に圧力が発生するが、もしもバルブの閉位置で流体洩れが生じると、吸気系に期待通りの共振周波数が得られず、過給効果が損なわれる。
【０００３】
特許文献１に記された流体制御弁の弾性シール部材１１７は、図８に示すように、シール面１１３に向かって開くＶ字状断面のリップ部１１９を備えている。すなわち、このＶ字状断面のリップ部１１９は、弁体の周縁から径方向外向きに突設された外向きリップ部１１９ｓと、周縁から弁体の中心部向きに突設された内向きリップ部１１９ｔとを備える。そこで、一方のサージ空間１０７ａに圧力が発生している状態では、Ｖ字状を構成する外向きリップ部１１９ｓの先端がシール面１１３に押付けられてシールし、他方のサージ空間１０７ｂに圧力が発生している状態では、内向きリップ部１１９ｔの先端がシール面１１３に押付けられてシールする。その結果、隔壁を挟んだ２つのサージ空間のいずれに圧力が作用しても確実なシール状態が得られるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１８４５８２号公報（００１４、００１５段落、図１、図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記された流体制御弁では、弁体が閉位置の際に、リップ部１１９のＶ字状の部位がシール面１１３に同時に押付けられるため、閉位置においてＶ字の間の領域とシール面１１３とで囲まれた空間Ｓに負圧が生じて、リップ部１１９がシール面１１３に吸着される虞があった。その結果、アクチュエータによる開位置への切替えが安定的に行われない虞が生じる、或いは、より回動トルクの大きなアクチュエータが必要となる等の課題が残されていた。
【０００６】
また、特許文献１に記された流体制御弁では、弁体が閉位置のときには隔壁の一方側または他方側に発生する圧力によってリップ部１１９のＶ字状の部位がシール面１１３に押付けられ、Ｖ字がさらに開く方向の変形を強いられる傾向がある。したがって、同圧力に基づく押付け力によってリップ部１１９のＶ字状を構成する股部に応力が集中し、同箇所に亀裂が生じる虞があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上に例示した従来技術による流体制御弁が与える課題に鑑み、シール面との吸着現象や過度の応力集中の問題を回避しながら、隔壁を挟んだ２つの流体通路のいずれに圧力が作用しても確実なシールが可能な流体制御弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による流体制御弁の第１の特徴構成は、
流体通路および前記流体通路内に延出するシール面を有するボディーと、
前記流体通路内で開位置と閉位置との間を回動操作される弁体と、
前記弁体の周縁に配置された弾性シール部材とを備え、
前記弾性シール部材から、前記弁体の中心部分寄りに指向したリップ部が延出され、
前記リップ部が、前記弾性シール部材から延出されて前記弁体の中心部分寄りに指向する基端部と、前記基端部と接続されると共に前記弁体の閉位置において前記シール面に向かって指向する先端部とで構成され、
前記リップ部のうち少なくとも前記先端部が、前記弁体の閉位置において前記シール面と当接し、
前記弁体の閉位置において、前記基端部を構成する面のうち前記シール面と対向する面は、前記流体通路内の流体と接し、
前記リップ部が、前記基端部と前記先端部との間に、前記先端部が前記シール面に当接した後の過程で前記弾性シール部材または前記弁体と当接する当接部を備えている点にある。
【０００９】
本発明の第１の特徴構成による流体制御弁では、弁体が閉位置にあるとき、弁体の周縁から弁体の中心部分寄りに指向したリップ部がシール面と当接する。一方の流体通路に圧力が発生している状態では、前記一方の流体通路の流体圧力をリップ部の外側面で受け止めることでシール機能を果たし、他方の流体通路に圧力が発生している状態では、前記他方の流体通路の流体圧力をリップ部の内側面で受け止めることでシール機能を果たす。このため、隔壁の一方側と他方側のいずれに圧力が作用しても確実なシールが可能となる。また、リップ部の先端が弁体の周縁よりも弁体の中心部分寄りに位置するので、シールの周長さが小さくなり、弁体を閉位置に保持する操作力が比較的小さくても空気の流れを効果的に遮断できる。さらに、弁体の閉位置において、リップ部を構成する面のうちシール面と対向する面は流体通路と接することから明らかなように、外向きリップ部を有さず、弁体の周縁から弁体の中心部分寄りに指向した内向きのリップ部のみで構成されている。そのため、リップ部がシール面に吸着される現象などが生じ難いため、閉位置から開位置への切替えも比較的小さな操作力によって円滑に実行できる。また、リップ部は弁体の中心部分寄りに指向して延出されているため、仮にいずれかの流体通路に発生する圧力によってリップ部がシール面に強く押付けられても、リップ部はシール面と弁体との間に挟まれた状態に保持されるため、リップ部の局部の過剰な変形に基づく破損が生じ難い。
【００１０】
【００１１】
また、本構成であれば、基端部から先端部まで直線状に延びた構成に比して、閉位置において先端部のシール面に対する角度が確保される。このため、両部材どうしの接触が面接触的でなく線接触となり、シール面からリップ部に対して働く単位面積当たりの圧力が大きくなるので、シール面とリップ部の間からの流体漏れが生じ難く、シール効果が高くなる。また、面接触の場合よりも、弁体の姿勢変更に際してのリップ部先端のシール面に対する滑り易さが増すため、閉位置への切替えや閉位置から開位置への切替えがスムースに行われる。
【００１２】
【００１３】
また、本構成であれば、弁体の閉位置において、基端部を構成する面のうちシール面と対向する面は流体通路内の流体と接しているので、基端部と先端部が同時にシール面と当接してこれら三者で囲まれた空間に負圧が生じて、リップ部がシール面に吸着される虞などが生じ難い。
【００１４】
【００１５】
また、本構成であれば、流体通路の流体から弁体の周縁部に加えられる圧力が或る値を超えると、基端部と先端部との間にある当接部が弾性シール部材または弁体の一部と当接した状態に達する。その結果、実質的に弾性部材として作用する部位が当接箇所から先端部までのみとなり、シール面との間のシール性が高められる。
【００１６】
本発明の他の特徴構成は、前記当接部が前記弾性シール部材と当接し、前記弾性シール部材の一部が、前記当接部と当接する被当接部として厚肉に形成してある点にある。
【００１７】
本構成であれば、閉位置において、リップ部に備えられた当接部が厚肉に形成された被当接部によって支持されることで、基端部と被当接部とが一体化され、そのように一体化された箇所を介して、先端部がシール面に確実に押付けられるため、高いシール性が得られる。
【００１８】
本発明の他の特徴構成は、前記基端部には、前記先端部が前記シール面から受ける反力によって、前記リップ部を前記弁体の中心部に近接するように屈曲させる屈曲部が設けられている点にある。
【００１９】
閉位置へ切替え操作される際に、もしもシール面から受ける反力によってリップ部の周方向に関する一部が先行して屈曲されたり、基端部と先端部との中間部位が座屈したりすると、一時的にリップ部とシール面との間から流体漏れが生じる虞がある。しかし、本構成であれば、シール面から受ける反力によって、リップ部が全周に亘って同時に屈曲されるので、そのような流体漏れが生じ難い。
【００２０】
【００２１】
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】流体制御弁を備えたエンジンのサージタンクを示す概略平面図である。
【図２】本発明による流体制御弁（開姿勢）を示す概略平面図である。
【図３】閉姿勢に操作途中の流体制御弁を示す概略平面図である。
【図４】本発明による流体制御弁（閉姿勢）を示す概略平面図である。
【図５】第１状態における流体制御弁（閉姿勢）を示す概略平面図である。
【図６】第２状態における流体制御弁（閉姿勢）を示す概略平面図である。
【図７】別実施形態による流体制御弁の要部を示す概略平面図である。
【図８】従来技術による流体制御弁の要部を示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、或るＶ型６気筒エンジンの吸気系１と６つのシリンダＣ１〜Ｃ６との関係を示す。吸気系１は、エアーフィルタ（不図示）を介して吸気３０が供給される吸気路３と、吸気路３とシリンダＣ１〜Ｃ６との間に介装されたサージタンク５とを備える。吸気路３にはスロットル弁２が設けられている。サージタンク５は隔壁６によって２つのサージ室７ａ，７ｂに分割され、図で上方に示す第１サージ室７ａには奇数番シリンダＣ１，Ｃ３，Ｃ５が延設され、下方の第２サージ室７ｂには偶数番シリンダＣ２，Ｃ４，Ｃ６が延設されている。
【００２４】
隔壁６の一部は流体通路６Ｐとして開口されており、この流体通路６Ｐに設けられた流体制御弁１０を、アクチュエータ２０によって開位置と閉位置の間で適宜回動操作することで、吸気系の共振周波数が変更され、広いエンジン運転領域で過給効果が得られ、エンジン出力を増大させることができる。アクチュエータ２０はＥＣＵから送られる電気信号によって駆動される電気制御式のものを適用できる。流体制御弁１０が閉位置の状態でエンジンが運転されると、シリンダＣ１〜Ｃ６シリンダの各々によって順次吸気が行われるので、隔壁６を挟んだ２つのサージ室７ａ，７ｂに交互に圧力が発生する。もしも流体制御弁１０の閉位置で流体洩れが生じると、吸気系１に期待通りの共振周波数が得られず、過給効果が損なわれる。
【００２５】
（流体制御弁の構成）
図２に示すように、流体制御弁１０は、隔壁６の流体通路６Ｐに配置されたボディー１２と、シャフト１５に支持された弁体１４とを有する。シャフト１５は両端でボディー１２の一部によって枢支されている。ボディー１２は隔壁６の切り欠きに沿って全周に延びた窓枠状を呈し、その内面には流体通路６Ｐ内に延出するシール部１３が形成されている。シール部１３はボディー１２のほぼ全周に亘って延設されている。図２では弁体１４の開位置を実線で図示しており、閉位置を二点鎖線で示している。
【００２６】
弁体１４は、シャフト１５に取り付けられた樹脂製板状のバルブ本体１６と、バルブ本体１６の周縁に配置されたゴム製などの弾性シール部材１７とを備える。弾性シール部材１７は、第１サージ室７ａ側に位置する第１弾性シール部材１７Ａと、第２サージ室７ｂ側に位置する第２弾性シール部材１７Ｂとからなる。
【００２７】
各弾性シール部材１７Ａ，１７Ｂは、いずれもバルブ本体１６の外周に外嵌される取付け部１８と、取付け部１８の周縁の一部から弁体１４の中心部分寄りに傾斜して突設されたリップ部１９を備えている。リップ部１９は、断面がコの字状の取付け部１８を径方向に沿った断面における取付け部１８の１つのコーナー部１８ｘ（外周面の一例）から弁体１４の中心部分寄りに傾斜して突設されている。弁体１４の閉位置では、これらのリップ部１９が各シール部１３と当接される。
【００２８】
尚、各リップ部１９を受けるべくシール部１３に形成されたシール面１３ａ，１３ｂは、隔壁６の中心を通る仮想平面に対して、角度θをなしている。その結果、シール面１３ａ，１３ｂは、外周から内側すなわち流体通路６Ｐに向かって、次第にそれぞれのシール面１３ａ，１３ｂが面していない側のサージ室７ａ，７ｂに近接する傾斜面となっている。
【００２９】
リップ部１９は、取付け部１８のコーナー部１８ｘから弁体１４の内側向きに立設された基端部１９ａと、基端部１９ａの先端から弁体１４の中心部に対して離れる方向に傾斜した先端部１９ｂとを備えるため、全体として「く」の字状を呈している。基端部１９ａと先端部１９ｂとの中間にある前記「く」の字の中間の突出部は、アクチュエータ２０の操作力によって先端部１９ａがシール面１３ａ，１３ｂに当接した後で、弾性シール部材１７Ａ，１７Ｂの一部と当接可能な当接部１９ｃを構成している。基端部１９ａと取付け部１８との境界付近には、肉厚が薄く、基端部１９ａよりも屈曲容易な屈曲部１９ｄが設けられている。
また、取付け部１８のリップ部１９と対向する箇所には、取付け部１８の他の箇所に比して厚肉状の被当接部１８ｐが形成されている。以下に記載する流体制御弁１０の閉位置において、流体制御弁１０がいずれかのサージ室７ａ，７ｂからの気体圧力によってシール面１３ａ，１３ｂに押付けられた場合に、シール面１３ａ，１３ｂからの反力によってリップ部１９の当接部１９ｃが被当接部１８ｐに当接される。
【００３０】
（閉位置への切替え過程）
流体通路６Ｐを閉鎖する際には、アクチュエータ２０によって弁体１４を図２の二点鎖線で示す閉位置まで反時計方向に回動させる。
開位置から同上の閉位置に至る過程では、図３に示すように、リップ部１９の先端が各シール面１３ａ，１３ｂと当接開始した直後の状態（当接開始位置）を通過する。この当接開始位置では、基端部１９ａと先端部１９ｂとはいずれも、シール面１３ａ，１３ｂに対して垂直よりも外向きに倒れた姿勢を取っている。また、この状態で最終的な閉位置に向かう操作力をリップ部１９が受けた場合、基端部１９ａに隣接した屈曲部１９ｄが最も屈曲し易い。したがって、弁体１４が更に反時計方向に回動されると、先端部１９ｂは、シール部１３の基端側に向かって外向きに変位することなく、必ず、シール面１３ａ，１３ｂの斜面を下がるように弁体１４の中心部に向かって内向きに移動する。その結果、リップ部１９は先端部１９ｂがシール面１３ａ，１３ｂから受ける反力によって、屈曲部１９ｄを中心に反時計方向に揺動するように、弁体１４の中心部に近接するように屈曲する。
【００３１】
また、図３に示すように、バルブが閉位置の方向に回動（反時計方向）し、先端部１９ｂがシール面１３ａ、１３ｂに接触した瞬間は、屈曲部１９ｄに流体圧が作用する。よって、屈曲部１９ｄに作用する流体圧により、リップ部１９が弁体１４の中心部に向かって内向きに移動するための補助的な役割を果たす。従って屈曲部１９ｄに作用する流体圧によって、リップ部１９の先端部１９ｂがシール面１３ａ、１３ｂと当接してから弁体１４が閉位置（図４に例示）に移動完了するまでの間において、シール性を向上できる。
【００３２】
更に、図３に示すリップ部１９の先端部１９ｂがシール面１３ａ、１３ｂと当接してから当接部１９ｃと被当接部１８ｐとが接触するまでの間において、例えば第１サージ室７ａの流体圧が高く第２サージ室７ｂの流体圧が低い場合、図３の左側におけるリップ部１９は、流体圧からの作用によって当接部１９ｃと被当接部１８ｐとが近接する方向に押圧される。しかしながら、流体圧によって押圧された先端部１９ｂは、同時に、弾性変形戻りによる反力により、シール面１３ａにさらに押付けられる。従ってこの弾性変形戻りによる反力によって、リップ部１９の先端部１９ｂがシール面１３ａと当接してから当接部１９ｃと被当接部１８ｐとが当接するまでの間において、シール性を向上できる。
【００３３】
したがって、最終的な閉位置では、図４に示すように、アクチュエータ２０の操作力によってリップ部１９の当接部１９ｃが取付け部１８の被当接部１８ｐに押付けられて一体化したような安定状態が得られ、その一体化部位から突出した状態の先端部１９ｂによって２つのサージ室７ａ，７ｂの間の気体（流体の一例）の流通が十分に遮断されたシール状態が得られる。この最終的な閉位置でも、これらのリップ部１９が各シール部１３と当接される。
前述したように、本発明による流体制御弁１０では、リップ部１９はコーナー部１８ｘから弁体１４の中心部分寄りに傾斜して突設されており、弁体１４の中心部分から離間するように延出されたリップ部はない。したがって、最終的な閉位置を含めて全ての閉位置において、リップ部１９を構成する２つの面のうちシール面１３ａ，１３ｂと対向する面は、流体通路６Ｐと接していることになる。
【００３４】
流体制御弁１０が流体通路６Ｐを密閉している状態でエンジンを運転すると、シリンダＣ１〜Ｃ６が所定順序で順次吸気を行うので、流体制御弁１０に対して２つのサージ室７ａ，７ｂから交互に圧力が作用する。
図５は、流体制御弁１０に対して上方の第１サージ室７ａから気体の圧力が加わっている状態（第１状態）を示し、図６は、流体制御弁１０に対して下方の第２サージ室７ｂから圧力が加わった状態（第２状態）を示す。
【００３５】
図５の第１状態では、流体制御弁１０を構成する樹脂製板状のバルブ本体１６が、気体の圧力によって上方に膨らんだ湾曲状に弾性変形している。すなわち、左側に位置する第１弾性シール部材１７Ａは、第１サージ室７ａからの気体圧力によって、図４の状態よりもシール面１３ａに近接配置されている。これとは対照的に、図の右側に位置する第２弾性シール部材１７Ｂは、バルブ本体１６の弾性変形によって、図４の状態よりもシール面１３ｂから第２サージ室７ｂ寄りに離間している。
【００３６】
図５に示すように、第１弾性シール部材１７Ａのリップ部１９では、図４の状態よりも更に強くシール面１３ａに押付けられる結果、被当接部１８ｐと当接部１９ｃの一体化部位から突出した先端部１９ｂが、よりシール面１３ａに沿う方向に弾性変形されることで、面接触的ながらも図４よりも更に確実なシール状態が得られている。
【００３７】
他方、第２弾性シール部材１７Ｂのリップ部１９では、バルブ本体１６の弾性変形によって第２弾性シール部材１７Ｂがシール面１３ｂから離間しているために、リップ部１９の基端部１９ａは外力の作用しない場合に類似した姿勢まで起き上がっている。しかし、先端部１９ｂはシール面１３ｂと十分に係止可能であるため、第１サージ室７ａからの気体圧力がリップ部１９の内面側で受け止められ、同気体圧力によって先端部１９ｂの最先端付近がシール面１３ｂに押付けられることで、十分なシール状態が得られている。
【００３８】
図６に示すように、流体制御弁１０に対して下方の第２サージ室７ｂから気体圧力が加わった場合（第２状態）も、第１弾性シール部材１７Ａと第２弾性シール部材１７Ｂのリップ部１９が示す作用は、左右の関係が異なるだけで、図５の場合と実質的に同様である。
このように、第１サージ室７ａと第２サージ室７ｂのどちらの側から流体制御弁１０に圧力が作用しても、２つのサージ室７ａ，７ｂの間の気体の流通が十分に遮断された良いシール状態が得られる。
【００３９】
図５または図６の状態から、サージ室７ａ，７ｂからの気体圧力やアクチュエータ２０の操作力が減じられた場合には、先端部１９ｂが図４の状態に弾性的に戻ろうとする復元力が有効に働くため、流体制御弁１０の開位置への変位が円滑に行われる。
【００４０】
〔別実施形態〕
〈１〉リップ部１９は、必ずしも、コーナー部１８ｘから弁体１４の内側向きに立設された基端部１９ａと、基端部１９ａの先端から弁体１４の中心部に対して離れる方向に傾斜した先端部１９ｂとを備える「く」の字状である必要はない。例えば、図７に例示するリップ部２９のように、取付け部１８のコーナー部１８ｘから弁体１４の中心部向きに突出し、同中心部に向かって膨らんだ円弧状の形態で実施してもよい。
【００４１】
〈２〉気体圧力によって基端部１９ａの最基端箇所と先端部１９ｂとがシール面１３ａ，１３ｂに同時に強く押付けられた場合に、これら３つの部位で囲まれた空間に生じる負圧によってシール面１３ａ，１３ｂに吸着される現象が生じ難いように、図７に示すように、リップ部２９の背面に通気溝２９ｖを設けてもよい。
【００４２】
〈３〉取付け部１８の形状や寸法次第では、基端部１９ａと先端部１９ｂとの中間にある当接部１９ｃは、弾性シール部材１７Ａ，１７Ｂの一部ではなく、樹脂製板状のバルブ本体１６の一部と当接可能となっている形態で実施することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
自動車の吸気系などに位置する流体通路および同流体通路内に突出するシール面を持つボディーと、前記流体通路内で開位置と閉位置の間を回動操作される弁体と、同弁体の周縁に配置された弾性シール部材とを備えた流体制御弁の技術として利用できる。
【符号の説明】
【００４４】
６      隔壁
６Ｐ    流体通路
１０    流体制御弁
１２    ボディー
１３ａ  シール面
１３ｂ  シール面
１４    弁体
１６    バルブ本体
１７    弾性シール部材（１７Ａ，１７Ｂ）
１８    取付け部
１８ｐ  被当接部
１９    リップ部
１９ａ  基端部
１９ｂ  先端部
１９ｃ  当接部
１９ｄ  屈曲部
【図１】
0005610201.tif 000002
【図２】
0005610201.tif 000003
【図３】
0005610201.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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