(57)【要約】【課題】リードの閉弁タイミングを遅らせる。【解決手段】リードバルブ装置１０は、バルブシート２０とリード３０とストッパ４０とを備える。バルブシート２０は、ポート開口部２２と着座面２３を有する。リード３０は、着座面上に固定されたリード基端部３１と、リード基端部から先端側に延びてポート開口部を開閉するリード延在部３２とを有する。ストッパ４０は、リード延在部のリフト量を制限する。リード延在部は、その基本形状において、基端側から先端側に向かうにつれ着座面から離間されるよう湾曲されている。【選択図】図２
2017015161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポート開口部と、前記ポート開口部の周縁部に形成された着座面とを有するバルブシートと、
前記バルブシートの着座面上に固定されたリード基端部と、前記リード基端部から先端側に延びて前記ポート開口部を開閉するリード延在部とを有した弾性変形可能なリードと、
前記リード延在部のリフト量を制限するストッパと、
を備え、
前記リード延在部が、その基本形状において、基端側から先端側に向かうにつれ前記着座面から離間されるよう湾曲されている
ことを特徴とするリードバルブ装置。
【請求項２】
前記リード延在部が、その基本形状において、基端側から先端側に向かう長手方向において一定の曲率半径を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のリードバルブ装置。
【請求項３】
前記リード基端部が、その基本形状において平面形状を有すると共に、ボルト挿通穴を有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のリードバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリードバルブ装置に係り、特に内燃機関への適用に好適なリードバルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体が流れる流体ポートのポート開口部をその内外の圧力差に応じて開閉すべく、逆止弁もしくは一方弁の一種であるリードバルブ装置が用いられる。リードバルブ装置は、ポート開口部を開閉する弾性変形可能なリードを含み、ポート開口部内の圧力がポート開口部外の圧力より低下すると、リードがポート開口部の周縁部の着座面に密着してポート開口部を閉じる。またリードバルブ装置は、リードの開弁時におけるリフト量を制限するためのストッパをも備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６３−１６４６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、リードは単純な平板からなり、ストッパは、基端部から先端側に延在する延在部が基端部に対し単純に折曲された構造である。それ故、リードは、開弁時に、延在部が基端部に対し単純に折曲され、ポート開口部を開放する。
【０００５】
しかしこれだと、リードの閉弁時に、リードの延在部が閉弁状態に急激に復帰し、リードの閉弁タイミングを遅らせることができず、これによって種々の問題を生じることがある。
【０００６】
そこで本発明は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、リードの閉弁タイミングを遅らせることができるリードバルブ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一の態様によれば、
ポート開口部と、前記ポート開口部の周縁部に形成された着座面とを有するバルブシートと、
前記バルブシートの着座面上に固定されたリード基端部と、前記リード基端部から先端側に延びて前記ポート開口部を開閉するリード延在部とを有した弾性変形可能なリードと、
前記リード延在部のリフト量を制限するストッパと、
を備え、
前記リード延在部が、その基本形状において、基端側から先端側に向かうにつれ前記着座面から離間されるよう湾曲されている
ことを特徴とするリードバルブ装置が提供される。
【０００８】
好ましくは、前記リード延在部が、その基本形状において、基端側から先端側に向かう長手方向において一定の曲率半径を有する。
【０００９】
前記リード基端部が、その基本形状において平面形状を有すると共に、ボルト挿通穴を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、リードの閉弁タイミングを遅らせることができるという、優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るリードバルブ装置が適用されたエンジンを示す概略図である。
【図２】本実施形態に係るリードバルブ装置を示す図である。
【図３】基本形状にあるリードを示す正面断面図である。
【図４】閉弁状態にあるリードを示す正面断面図である。
【図５】第１比較例のリードバルブ装置を示す図である。
【図６】本実施形態におけるリード延在部の着座の様子を示す概略図である。
【図７】第１比較例におけるリード延在部の着座の様子を示す概略図である。
【図８】第２比較例のリードバルブ装置を示す平面図である。
【図９】基本形状にある第３比較例のリードを示す正面断面図である。
【図１０】第４比較例のリードバルブ装置を示す正面断面図である。
【図１１】閉弁状態にある第４比較例のリードバルブ装置を示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１３】
図１に、本発明の実施形態に係るリードバルブ装置が適用されたエンジン（内燃機関）１を概略的に示す。本実施形態のエンジン１は車両に搭載された圧縮着火式内燃機関、すなわちディーゼルエンジンであるが、エンジンの種類、用途等は任意である。またリードバルブ装置は、エンジンに限らず、様々な用途に適用可能である。
【００１４】
エンジン１の回転シャフト２（カムシャフト、クランクシャフト、またはこれらに連動する回転軸からなる）には、機械式カップリング等の連結器３を介してバキュームポンプ４が接続されている。バキュームポンプ４は回転シャフト２により回転駆動されて空気を吸引・吐出する。バキュームポンプ４は、配管５を通じて負圧タンク６から空気を吸引し、負圧タンク６内に負圧を生成する。生成された負圧は、これを駆動源とする各補機７に供給される。バキュームポンプ４には潤滑油としてのオイルが供給される。
【００１５】
バキュームポンプ４は、吸引した空気と、潤滑を終えたオイルとの混合流を、配管８を通じてあるいは直接、リードバルブ装置１０に送り、リードバルブ装置１０を通じて排出する。リードバルブ装置１０は、これに対するバキュームポンプ４側の圧力が、非バキュームポンプ４側（排出側）の圧力より低くなっているときに閉弁し、バキュームポンプ４および負圧タンク６からの負圧漏れを防止する。またこれら圧力の大小が逆転したとき、具体的には上記混合流がリードバルブ装置１０に送られたとき、開弁し、混合流の排出を可能にする。
【００１６】
図２に、本実施形態に係るリードバルブ装置１０を示す。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のｂ−ｂ線に沿った正面断面図である。
【００１７】
図示するように、リードバルブ装置１０は、バルブシート２０と、リード３０と、ストッパ４０とを備える。バルブシート２０は、前記配管８に連通された流体ポート２１と、流体ポート２１の出口端に形成されたポート開口部２２と、ポート開口部２２の周縁部に形成された着座面２３とを有する。流体である前記混合流は、リード３０の開弁時、流体ポート２１内を上向きに流れてポート開口部２２から排出される。ポート開口部２２の平面視形状は（Ａ）に示すように長円形であるが、かかる形状は任意である。
【００１８】
リード３０は、金属製あるいは合成樹脂製の弾性変形可能な薄板からなる。リード３０は、バルブシート２０の着座面２３上に固定されたリード基端部３１と、リード基端部３１から先端側（図の右側）に延びてポート開口部２２を開閉するリード延在部３２とを有する。リード基端部３１とリード延在部３２の境界位置を図中Ｘで示す。ポート開口部２２内の圧力（「ポート内圧」という）Ｐａがポート開口部２２外の圧力（「ポート外圧」という）Ｐｂと等しい基準状態であるとき、リード３０は図示の如き基本形状（変形されてないときの形状）を有している。
【００１９】
ストッパ４０は、リード３０の開弁時にリード３０（特にリード延在部３２）のリフト量（着座面２３から図の上方ないし開弁方向への移動量）を制限するためのものである。ストッパ４０は、金属製あるいは合成樹脂製の板からなるが、リード３０よりも厚肉であり、実質的に弾性変形しない。ストッパ４０は、リード基端部３１上に重ね合わされて固定されるストッパ基端部４１と、ストッパ基端部４１から先端側に且つ斜め上向きに延びるストッパ延在部４２とを備える。これらストッパ基端部４１とストッパ延在部４２の境界位置もＸで示される。
【００２０】
リード３０とストッパ４０は共通のボルト５０により共締めされて片持ち状に固定される。すなわち、ワッシャ５１が予め挿通されたボルト５０が、ストッパ基端部４１に設けられたボルト挿通穴４９と、リード基端部３１に設けられたボルト挿通穴３９とに順次挿通され、着座面２３に設けられた雌ネジ穴２９に締め付けられる。もっともリード３０とストッパ４０の固定方法は任意であり、両者を別々に固定してもよく、ボルト以外の手段で固定してもよい。
【００２１】
ストッパ４０は、ストッパ基端部４１とストッパ延在部４２の境界位置Ｘに設けられストッパ延在部４２がストッパ基端部４１に対しリフト方向（（Ｂ）の上方）に傾斜するよう折曲された折曲部４３を備える。（Ａ）に折曲部４３の折曲線４３Ｌを示す。折曲線４３Ｌは、ポート開口部２２より基端側の境界位置Ｘ上にあり、直線状である。ストッパ延在部４２が着座面２３の面方向に対し所定の上向き角度α１をなすよう、ストッパ延在部４２は折曲部４３においてストッパ基端部４１に対しリフト方向に角度α１だけ折曲されている。
【００２２】
特に本実施形態は、図２に示す基本形状において、リード３０のリード延在部３２が、基端側（図の左側）から先端側（図の右側）に向かうにつれ着座面２３から離間されるよう湾曲されている点に特徴がある。
【００２３】
図３は基本形状にあるリード３０を単独で示す。これら図２，３に示すように、リード延在部３２は湾曲（面）形状を有し、特に基端側から先端側に向かう長手方向、特に全長において、一定の曲率半径Ｒを有する。これに対し、リード基端部３１は、着座面２３の平面形状に倣う平面形状を有する。リード基端部３１は前述のボルト挿通穴３９も有する。
【００２４】
図２に示すように、本実施形態では、リード延在部３２の先端部３３がストッパ延在部４２に当接するかあるいは極接近する程に、リード延在部３２が湾曲されている。しかしながらこの湾曲の程度は任意である。こうしてリード延在部３２が湾曲された結果、リード延在部３２は図示の如き基準状態であるときにポート開口部２２を開いている。
【００２５】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００２６】
ポート内圧Ｐａが、ポート外圧Ｐｂより第１所定値だけ低い所定の閉弁圧以下であるとき、図４に示すように、リード延在部３２は着座面２３に密着してポート開口部２２を閉止し、閉弁状態となる。これによりポート開口部２２を通じた流体の流通が阻止される。このときリード延在部３２は基本の湾曲形状から平面形状に弾性変形される。
【００２７】
ここで上記第１所定値は、リード延在部３２の湾曲形状を平面形状に弾性変形させるのに必要な極小さい値である。リード３０およびリード延在部３２は厚さが薄く（例えば０．２ｍｍ程度）、容易に弾性変形可能であり、基準状態におけるリード延在部３２の先端部３３のリフト量Ｈ１も極僅か（約１．５ｍｍ程度）である。よって実用上は、そのような平面形状への弾性変形に要する圧力（上記第１所定値）を無視することができ、リード延在部３２は、ポート内圧Ｐａがポート外圧Ｐｂより低下したときにポート開口部２２を閉止する。
【００２８】
他方、ポート内圧Ｐａが上記閉弁圧より高いとき、リード延在部３２はポート開口部２２を開放し、開弁状態となり、ポート開口部２２を通じた流体の流通を許容する。そしてポート内圧Ｐａが、ポート外圧Ｐｂより第２所定値だけ高い所定の全開圧以上であるとき、リード延在部３２はストッパ延在部４２の下面４７に密着して（張り付いて）ポート開口部２２を全開にし、全開状態となる。このとき、リード延在部３２がリード基端部３１に対し折曲部４３の位置で斜め上方に折れ曲がり、リード延在部３２の基本湾曲形状がストッパ延在部４２の下面４７の形状に倣った平面形状に変更されるよう、リード３０が弾性変形される。これによりリード３０ないしリード延在部３２のリフト量が制限される。
【００２９】
ここで、リード延在部３２が全開状態から閉弁状態に移行するとき、リード延在部３２は平面形状から一旦湾曲形状に移行し、その後平面形状に移行する。こうした曲げモードが加わることにより、リード３０が全開状態から閉弁状態に移行するときの当該移行を比較的緩慢に行うことができ、リード３０の閉弁タイミングを遅らせることができる。
【００３０】
この点を、本発明の着想前の第１比較例と比較して説明する。図５には第１比較例に係るリードバルブ装置の基本状態を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のｂ−ｂ線に沿った正面断面図である。便宜上、本実施形態の要素と対応する要素には同一符号を付す。第１比較例は主に、リード延在部３２の基本形状が湾曲形状でなく、リード基端部３１から真っ直ぐ延びた平面形状である点で、本実施形態と相違する。
【００３１】
第１比較例において、全開状態でストッパ延在部４２の下面４７に密着したリード延在部３２（平面形状である）は、閉弁時に下降（弾性復帰）し着座面２３に当接してポート開口部２２を閉止する。このとき、リード延在部３２の基本形状が平面形状であるため、閉弁状態への復帰は、リード延在部３２がその平面形状を保ったまま、折曲部４３の位置を中心にヒンジ状に回転し、曲がりを単純に無くすことによって起こる。全開状態から閉弁状態に至るまでの間に、リード延在部３２の形状は殆ど変化しない。このため閉弁状態への復帰が急激に起こり、リード３０の閉弁タイミングを遅らせることが困難である。
【００３２】
これに対し、本実施形態では、全開状態から閉弁状態に至るまでの間にリード延在部３２の形状を変化させることができるので、その分、閉弁状態への移行を緩慢に行うことができ、リード３０の閉弁タイミングを遅らせることができる。本実施形態の場合、リード３０の閉弁時の挙動を第１比較例よりも変化させ、リード３０の閉弁タイミングを遅らせている。リード３０の閉弁タイミングが遅れる事実は、試験等を通じて本発明者によっても確認されている。
【００３３】
また本実施形態の場合、全開状態から閉弁状態に移行するとき、リード延在部３２は基端側から徐々に着座面２３に着座していき、基端側から徐々に湾曲形状を平面形状に移行させていく。また基本の湾曲形状から最終的な平面形状に移行するとき、僅かではあるが、上記第１所定値だけ、ポート内圧Ｐａとポート外圧Ｐｂの圧力差が必要となる。これらも、リード３０の閉弁タイミングが遅れる理由として考えられる。
【００３４】
また本実施形態の場合、閉弁状態のときのポート開口部２２のシールを第１比較例よりも確実にかつ安定して行えるという利点もある。
【００３５】
図６は、本実施形態におけるリード延在部３２の着座の様子を示す。リード延在部３２の長手方向における曲率半径Ｒが一定であるため、リード延在部３２が湾曲形状から平面形状に移行する際、等間隔隔てられた各長手方向位置Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３における単位時間当たりの変形量Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は同じである。従って閉弁状態において、着座面２３に均一なシール圧Ｐを付与することができ、ポート開口部２２のシールを確実にかつ安定して行うことができる。
【００３６】
これに対し、図７に示す第１比較例の場合だと、リード延在部３２が上記ヒンジ状の曲げしか行わない結果、リード延在部３２の基端部付近のシール圧Ｐがそれより先端側のシール圧Ｐより小さくなる傾向にある。このためシール圧Ｐがばらつき、第１比較例ではポート開口部２２のシール性が本実施形態よりも劣る結果となる。
【００３７】
なお、本実施形態のリード延在部３２は閉弁状態に移行するとき基端側から徐々に平面形状に移行し、着座面２３に密着していく。こうした変形の仕方によって、本実施形態は、たとえリード延在部３２の長手方向の曲率半径Ｒが一定でなくても、好ましい着座状態を得ることができ、シールを安定して行うことができる。
【００３８】
ところで本実施形態のリードバルブ装置１０の適用例では、リード３０の閉弁タイミングを遅らせることで次のような利点を得られる。
【００３９】
すなわち、第１比較例のリードバルブ装置を適用した場合、図１に示したエンジン１において、バキュームポンプ４を駆動する際の駆動トルクの変動が大きく、ポンプ駆動系から異音が発生する問題、例えば連結器３から機械的打音が発生する問題があった。第１比較例のように、リード３０が急速に閉弁すると、Ｐａ＜Ｐｂ且つリード３０が閉弁動作を行っている最中、ポート開口部２２内に逆流する空気（図７に矢印Ｊ１で示す）の量が減少する。このため、流体ポート２１ひいてはバキュームポンプ４の内部において、オイル量割合が空気量割合に比べて著しく多くなり、オイルが非圧縮性流体であるため、ポンプ内のオイルと空気の混合流体を圧縮するときの駆動トルク変動が大きくなって異音が発生する。
【００４０】
しかしながら、本実施形態では、リード３０の閉弁タイミングが遅れるため、Ｐａ＜Ｐｂ且つリード３０が閉弁動作を行っている最中、ポート開口部２２内に逆流する空気（図６に矢印Ｊ１で示す）の量を増大することができる。よってバキュームポンプ４内における空気量割合を増加することができる。空気が圧縮性流体であるため、ポンプ内のオイルと空気の混合流体を圧縮するときの駆動トルク変動を抑制し、異音の発生を抑制することができる。
【００４１】
なお図８に示すように、平面視において湾曲したポート開口部２２、リード（図示されず）およびストッパ４０を備えた別の第２比較例もある。断面図は図４（Ｂ）と同様である。この第２比較例も第１比較例と同様の作用効果なので、本実施形態はこの第２比較例よりも優れる。
【００４２】
本実施形態の平面視形状を、図８に示すような湾曲形状に変更することも可能である。
【００４３】
次に、本実施形態と類似するが本実施形態とは異なる別の比較例と比較しつつ、本実施形態の利点を説明する。
【００４４】
図９に、基本形状にある第３比較例のリード３０を単独で示す。リード延在部３２は湾曲（面）形状を有し、本実施形態と同様に構成されている。しかしながら、リード基端部３１は本実施形態と異なり、リード延在部３２に連続する湾曲（面）形状を有しており、そこにボルト挿通穴３９が形成されている。つまり第３比較例のリード３０は全体が湾曲形状を有し、長手方向全体の曲率半径Ｒが一定とされている。
【００４５】
これだと、取付時にリード基端部３１をボルト５０の締結力により強制的に平面形状に弾性変形させて取り付けることになる。よって取付状態においてボルト５０を緩ませる力が常時働き、ボルト５０が緩みやすくなる欠点がある。
【００４６】
しかし、本実施形態のリード３０はリード基端部３１の基本形状が平面形状なので、ボルト５０を緩ませる力は働かず、こうした欠点を解消することができる。
【００４７】
もっとも、第３比較例においても、湾曲形状のリード延在部３２を含み、リード延在部３２を湾曲形状としたことによる本実施形態の上記作用効果は得られる。よって第３比較例は本発明の実施形態に含まれる。
【００４８】
図１０には、第４比較例のリードバルブ装置１０を示し、特に基本形状にあるリード３０を示す。図示するように、リード延在部３２は湾曲形状ではなく、平面形状の基本形状を有する。但しリード延在部３２は、折曲部４３の位置ないし境界位置Ｘにおいて、ストッパ４０の角度α１より小さい角度α２で、リード基端部３１に対しリフト方向に折曲されている。つまりリード３０は当該位置で予め曲げられている。これによりリード延在部３２は図示の如き基準状態であるとき、ポート開口部２２を開いている。
【００４９】
こうした場合、図１１に示すように、リード３０が閉弁状態に弾性変形したとき、折曲部４３の位置付近でリード延在部３２が着座面２３から離れる（浮き上がる）傾向にあり（図は誇張されている）、当該位置付近で十分なシール圧を確保できず、シールが不安定となる虞がある。これは図７に示した第１比較例と大略同様である。
【００５０】
しかし本実施形態によれば、前述したように、当該位置でも十分なシール圧を得ることができ、シールを安定して行うことができる。
【００５１】
以上、本発明の実施形態を詳細に述べたが、本発明は他の実施形態も可能である。例えば、リード延在部３２の曲率半径Ｒは長手方向において一定でなくてもよく、長手方向の位置に応じて変化させてもよい。
【００５２】
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  リードバルブ装置
２０  バルブシート
２２  ポート開口部
２３  着座面
３０  リード
３１  リード基端部
３２  リード延在部
３９  ボルト挿通穴
４０  ストッパ
Ｒ  曲率半径
【図１】
2017015161.tif 000003
【図２】
2017015161.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2017015161.tif 000007
【図６】
2017015161.tif 000008
【図７】
2017015161.tif 000009
【図８】
2017015161.tif 000010
【図９】
2017015161.tif 000011
【図１０】
2017015161.tif 000012
【図１１】
2017015161.tif 000013