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JP2011112135A - Ball valve - Google Patents

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JP2011112135A
JP2011112135A JP2009268474A JP2009268474A JP2011112135A JP 2011112135 A JP2011112135 A JP 2011112135A JP 2009268474 A JP2009268474 A JP 2009268474A JP 2009268474 A JP2009268474 A JP 2009268474A JP 2011112135 A JP2011112135 A JP 2011112135A
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JP
Japan
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wave washer
valve body
washer
wave
ball valve
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Pending
Application number
JP2009268474A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Taichi Yoshikawa
太一 吉川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
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Abstract

【課題】弁体に固定シートを密着させるためにウェーブワッシャを設けた場合に、ウェーブワッシャに大きな撓みが発生して弁体を回動させる際の摺動抵抗が増大することがないようにする。
【解決手段】シャフト3回りに回動する弁体2と、この弁体が着座する固定シート4と、この固定シートに弁体を密着させる向きに付勢するウェーブワッシャ5とを備えたボールバルブにおいて、ウェーブワッシャを、山部21と谷部22とで略S字形状に湾曲する部分を2つのみ有するように形成し、弁体側に凸となる2つの山部の各頂点部分を結ぶ直径方向がシャフトの軸線方向と略平行となる角度位置にウェーブワッシャを保持するため、固定部材7に位置決めピン24を取り付けると共に、その位置決めピン24に嵌合する切り欠き25をウェーブワッシャ5に設ける。
【選択図】図3
When a wave washer is provided to bring a fixed sheet into close contact with a valve body, a large deflection is generated in the wave washer so that a sliding resistance when the valve body is rotated is not increased. .
A ball valve including a valve body 2 that rotates around a shaft 3, a fixed seat 4 on which the valve body is seated, and a wave washer 5 that biases the valve body in a direction in close contact with the fixed seat. , The wave washer is formed so as to have only two portions curved in a substantially S shape at the peak portion 21 and the valley portion 22, and the diameter connecting the apex portions of the two peak portions protruding to the valve body side In order to hold the wave washer at an angular position whose direction is substantially parallel to the axial direction of the shaft, a positioning pin 24 is attached to the fixing member 7 and a notch 25 fitted to the positioning pin 24 is provided in the wave washer 5.
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、ウェーブワッシャのばね付勢力で弁体と固定シートを密着させるようにしたボールバルブに関するものである。   The present invention relates to a ball valve in which a valve body and a fixed seat are brought into close contact with a spring urging force of a wave washer.

ボールバルブでは、ばね付勢力で弁体と固定シートとを密着させるシール構造が採用されており、ばね付勢力を得るばねに、ウェーブワッシャ(波形座金)を用いた構成(特許文献1参照)や、スプリングワッシャ(ばね座金)を用いた構成(特許文献2参照)が知られている。   The ball valve employs a seal structure in which the valve body and the fixed seat are brought into close contact with each other with a spring urging force, and a structure using a wave washer (wave washer) as a spring for obtaining the spring urging force (see Patent Document 1) A configuration using a spring washer is known (see Patent Document 2).

特表2005−521006号公報JP 2005-521006 A 特開2005−061506号公報JP 2005-061506 A

しかるに、前記のスプリングワッシャを用いた構成では、弁体に当接する可動シートを、スプリングワッシャにおける弁体側の一方の端部の1点で付勢するため、弁体に対する可動シートの面圧が周方向に不均一となり、片当たりによるシール不良などの不具合を招くという問題があった。   However, in the configuration using the spring washer, the movable seat that contacts the valve body is urged at one point on one end of the spring washer on the valve body side, so that the surface pressure of the movable seat against the valve body is increased. There is a problem that the direction becomes non-uniform and causes a defect such as a seal failure due to one piece.

これに対して、ウェーブワッシャを用いた構成では、弁体側に凸となる複数の山部の頂点部分が可動シートに当接し、その山部が周方向に等間隔で配置されていることから、弁体に対する可動シートの面圧が周方向に均一となり、片当たりを防止することができる利点を有している。   On the other hand, in the configuration using the wave washer, the apex portions of the plurality of crests that are convex on the valve body side abut on the movable sheet, and the crests are arranged at equal intervals in the circumferential direction. The surface pressure of the movable sheet with respect to the valve body is uniform in the circumferential direction, and there is an advantage that it is possible to prevent one-side contact.

ところが、前記の従来の構成のように、ウェーブワッシャに、山部と谷部とでS字形状に湾曲する部分が多数(従来例では4つ)設けられたものを用いると、弁体の回動に伴って弁体側に凸となる山部が押されてその山部に大きな撓みが発生する可能性が高くなる。このようなウェーブワッシャに生じる大きな撓みは、シートの面圧を過度に上昇させて、弁体を回動させる際の摺動抵抗を増大させることから、弁体を駆動するアクチュエータに大きなトルクを必要とし、装置の大型化及び製造コストの上昇を招くという問題があった。   However, if the wave washer is provided with a number of portions (four in the conventional example) that are curved in an S shape at the crest and trough, as in the conventional configuration, the rotation of the valve body is used. With the movement, there is a high possibility that a peak that protrudes toward the valve body is pushed and a large deflection occurs in the peak. The large deflection generated in such a wave washer excessively increases the surface pressure of the seat and increases the sliding resistance when the valve body is rotated. Therefore, a large torque is required for the actuator that drives the valve body. In addition, there is a problem that the apparatus is increased in size and the manufacturing cost is increased.

本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、弁体と固定シートを密着させるためにウェーブワッシャを設けた場合に、ウェーブワッシャに大きな撓みが発生して弁体を回動させる際の摺動抵抗が増大することがないように構成されたボールバルブを提供することにある。   The present invention has been devised to solve such problems of the prior art, and the main object of the present invention is to provide a wave washer when a wave washer is provided to bring the valve body and the fixed seat into close contact with each other. It is an object of the present invention to provide a ball valve that is configured so that the sliding resistance does not increase when the valve element is rotated due to the occurrence of large deflection.

前記課題を解決するためになされた第1の発明は、シャフト(3)回りに回動する弁体(2)と、該弁体が着座する固定シート(4)と、該固定シートに前記弁体を密着させる向きに付勢するウェーブワッシャ(5)とを備えたボールバルブ(1)であって、前記ウェーブワッシャは、山部(21)と谷部(22)とで略S字形状に湾曲する部分を2つのみ有するように形成され、前記弁体側に凸となる2つの前記山部の各頂点部分を結ぶ直径方向が前記シャフトの軸線方向と略平行となる角度位置に前記ウェーブワッシャを保持するワッシャ角度保持手段が設けられた構成とする。   A first invention made to solve the above-mentioned problems is that a valve body (2) that rotates around a shaft (3), a fixed seat (4) on which the valve body is seated, and the valve on the fixed seat A ball valve (1) provided with a wave washer (5) for urging the body in a close-contact direction, wherein the wave washer is substantially S-shaped with a peak (21) and a valley (22). The wave washer is formed so as to have only two curved parts, and the wave washer is positioned at an angular position where the diameter direction connecting the apex parts of the two peak portions projecting toward the valve body is substantially parallel to the axial direction of the shaft. It is set as the structure provided with the washer angle holding means which hold | maintains.

これによると、ウェーブワッシャにおいて弁体側に凸となる2つの山部の各頂点部分が、シャフトの軸線、すなわち弁体の回動中心線と略平行となる方向に位置し、この位置では、弁体の回動に伴ってウェーブワッシャに大きな変位が生じない、すなわちウェーブワッシャに大きな撓みが生じないため、弁体を回動させる際の摺動抵抗が増大することを回避することができる。   According to this, in the wave washer, each apex portion of the two peaks protruding toward the valve body is located in a direction substantially parallel to the axis of the shaft, that is, the rotation center line of the valve body. Since the wave washer is not greatly displaced as the body rotates, that is, the wave washer is not greatly bent, it is possible to avoid an increase in sliding resistance when the valve body is rotated.

前記課題を解決するためになされた第2の発明は、前記第1の発明において、前記弁体に当接する円形状の座面(12)を有する可動シート(6)と、該可動シートを前記ウェーブワッシャを介して支持する固定部材(7)とを備え、該固定部材の受け面(8)と前記可動シートの受け面(9)との間に前記ウェーブワッシャが挟み込まれた構成とする。   A second invention made to solve the above-mentioned problems is that, in the first invention, the movable sheet (6) having a circular seating surface (12) contacting the valve body, and the movable sheet A fixing member (7) supported via a wave washer, and the wave washer is sandwiched between a receiving surface (8) of the fixing member and a receiving surface (9) of the movable sheet.

これによると、可動シートの円形状の座面に弁体が当接するため、弁体を安定させることができる。この場合、ウェーブワッシャは、2つの山部の頂点部分で可動シートに当接し、2つの谷部の底点部分で固定部材に当接する。なお、可動シートは、弁体を挟んで固定シートと相反する側に設けられる。   According to this, since the valve body comes into contact with the circular seat surface of the movable seat, the valve body can be stabilized. In this case, the wave washer abuts against the movable sheet at the apex portions of the two peak portions, and abuts against the fixed member at the bottom point portions of the two valley portions. The movable sheet is provided on the side opposite to the fixed sheet with the valve body interposed therebetween.

前記課題を解決するためになされた第3の発明は、前記第2の発明において、前記ワッシャ角度保持手段は、前記ウェーブワッシャを前記固定部材に位置決めするワッシャ位置決め手段である構成とする。   According to a third aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems, in the second aspect of the present invention, the washer angle holding means is a washer positioning means for positioning the wave washer on the fixing member.

これによると、ワッシャ位置決め手段によりウェーブワッシャが所要の角度位置に位置決めされるため、ウェーブワッシャの組み付けが容易になる。   According to this, since the wave washer is positioned at a required angular position by the washer positioning means, the wave washer can be easily assembled.

前記課題を解決するためになされた第4の発明は、前記第3の発明において、前記ワッシャ位置決め手段は、互いに係合可能な凸部(位置決めピン24)と凹部(切り欠き25)とで構成され、前記ウェーブワッシャの谷部の底点部分の近傍において、前記ウェーブワッシャ及び前記固定部材の一方に凸部が設けられると共に他方に凹部が設けられた構成とする。   According to a fourth aspect of the present invention for solving the above-mentioned problems, in the third aspect of the present invention, the washer positioning means includes a convex portion (positioning pin 24) and a concave portion (notch 25) that can be engaged with each other. In the vicinity of the bottom point of the trough of the wave washer, one of the wave washer and the fixing member is provided with a convex portion and the other is provided with a concave portion.

これによると、ウェーブワッシャの谷部の底点部分の近傍で、ウェーブワッシャと固定部材とが最も近接するため、ここにワッシャ位置決め手段として凸部及び凹部を設けることで、ウェーブワッシャを固定部材に確実に位置決めすることができる。しかも、ウェーブワッシャの谷部の底点部分の近傍で、ウェーブワッシャと可動シートとが最も離間するため、ワッシャ位置決め手段、特に凸部が可動シートに接触することを回避することができる。なお、ウェーブワッシャの2つの谷部の各底点部分は、シャフトの軸線方向と直交する直径方向に位置する。   According to this, since the wave washer and the fixing member are closest to each other in the vicinity of the bottom part of the valley portion of the wave washer, by providing the convex portion and the concave portion as the washer positioning means, the wave washer becomes the fixing member. Positioning can be ensured. In addition, since the wave washer and the movable sheet are most separated from each other in the vicinity of the bottom portion of the valley portion of the wave washer, it is possible to avoid the washer positioning means, in particular, the convex portion from contacting the movable sheet. In addition, each bottom point part of two trough parts of a wave washer is located in the diameter direction orthogonal to the axial direction of a shaft.

前記課題を解決するためになされた第5の発明は、前記第4の発明において、前記ワッシャ位置決め手段(位置決めピン24及び切り欠き25)は、前記ウェーブワッシャの内周部に対応する位置に設けられた構成とする。   According to a fifth aspect of the present invention for solving the above-described problems, in the fourth aspect, the washer positioning means (the positioning pin 24 and the notch 25) is provided at a position corresponding to the inner peripheral portion of the wave washer. The configuration is as follows.

これによると、ワッシャ位置決め手段がウェーブワッシャの中心寄りの位置に配置され、この位置では可動シートの変位が小さいため、ワッシャ位置決め手段、特に凸部が可動シートに接触することを確実に回避することができる。   According to this, the washer positioning means is disposed at a position near the center of the wave washer, and since the displacement of the movable sheet is small at this position, it is ensured that the washer positioning means, in particular, the convex portion contacts the movable sheet. Can do.

このように本発明によれば、ウェーブワッシャにおいて弁体側に凸となる2つの山部の各頂点部分が、シャフトの軸線、すなわち弁体の回動中心線と略平行となる方向に位置し、この位置では、弁体の回動に伴ってウェーブワッシャに大きな変位が生じない、すなわちウェーブワッシャに大きな撓みが生じないため、弁体を回動させる際の摺動抵抗が増大することを回避することができる。このため、弁体を開閉駆動するアクチュエータに大きなトルクは必要されず、小型化及び低コスト化を図ることができる。   Thus, according to the present invention, each apex portion of the two crests that protrude toward the valve body in the wave washer is positioned in a direction substantially parallel to the axis of the shaft, that is, the rotation center line of the valve body, In this position, the wave washer is not greatly displaced with the rotation of the valve body, i.e., the wave washer is not greatly deflected, so that an increase in sliding resistance when the valve body is rotated is avoided. be able to. For this reason, a large torque is not required for the actuator for opening and closing the valve body, and the size and cost can be reduced.

本発明によるボールバルブを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the ball valve by this invention. 図1に示したウェーブワッシャなどを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the wave washer etc. which were shown in FIG. 図1に示したボールバルブにおけるウェーブワッシャの変形状況を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the deformation | transformation condition of the wave washer in the ball valve shown in FIG. ボールバルブの比較例におけるウェーブワッシャの変形状況を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the deformation | transformation condition of the wave washer in the comparative example of a ball valve. ウェーブワッシャの特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of a wave washer.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1に示すように、本発明によるボールバルブ1は、球状の弁体2と、この弁体2に開閉動作を行わせるシャフト(弁軸)3と、弁体2が着座する固定シート4と、この固定シート4に弁体2を密着させる向きに付勢するウェーブワッシャ5とを備えている。このボールバルブ1は、内燃機関から排出される排気ガスの一部を吸気側に戻す還流路の途中に設けられてEGRガスの流量を制御するEGRバルブであり、弁体2の開度で流量が制御される。なお、シャフト3には図示しないアクチュエータが連結され、このアクチュエータのトルクにより弁体2が開閉駆動される。   As shown in FIG. 1, a ball valve 1 according to the present invention includes a spherical valve body 2, a shaft (valve shaft) 3 that causes the valve body 2 to open and close, and a fixed seat 4 on which the valve body 2 is seated. And a wave washer 5 for urging the fixed body 4 in a direction in which the valve body 2 is brought into close contact therewith. The ball valve 1 is an EGR valve that is provided in the middle of a recirculation path for returning a part of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine to the intake side, and controls the flow rate of the EGR gas. Is controlled. An actuator (not shown) is connected to the shaft 3 and the valve body 2 is driven to open and close by the torque of the actuator.

このボールバルブ1はさらに、弁体2を挟んで固定シート4と相反する側に設けられた可動シート6と、この可動シート6をウェーブワッシャ5を介して支持する固定部材7とを備え、この固定部材7の受け面8と可動シート6の受け面9との間にウェーブワッシャ5が挟み込まれてウェーブワッシャ5が圧縮変形する。なお、固定部材7及び固定シート4は図示しないケーシングに一体的に保持され、弁体2は所要の角度範囲で回動可能となっており、また可動シート6は所要の角度範囲で傾動可能となっている。   The ball valve 1 further includes a movable seat 6 provided on the side opposite to the stationary seat 4 with the valve body 2 interposed therebetween, and a stationary member 7 that supports the movable seat 6 via a wave washer 5. The wave washer 5 is sandwiched between the receiving surface 8 of the fixed member 7 and the receiving surface 9 of the movable sheet 6, and the wave washer 5 is compressed and deformed. The fixed member 7 and the fixed sheet 4 are integrally held in a casing (not shown), the valve body 2 can be rotated within a required angle range, and the movable sheet 6 can be tilted within a required angle range. It has become.

固定シート4及び可動シート6はそれぞれ、弁体2に接触する円形状、より具体的には球帯状あるいは円錐台状の座面11・12を有している。固定シート4は弁体2の下流側に位置し、可動シート6は弁体2の上流側に位置しており、ウェーブワッシャ5が圧縮変形することで得られる付勢力が可動シート6を介して弁体2に作用することで、弁体2が固定シート4に押し付けられて、固定シート4からの流体(EGRガス)の漏出を阻止する所要のシール性を得るための面圧が確保される。また、外部からの振動により弁体2が固定シート4から離れることを阻止する所要の付勢力がウェーブワッシャ5によって確保される。   Each of the fixed sheet 4 and the movable sheet 6 has a circular shape that contacts the valve body 2, more specifically, a spherical or frustoconical seat surface 11, 12. The fixed sheet 4 is located on the downstream side of the valve body 2, the movable sheet 6 is located on the upstream side of the valve body 2, and the urging force obtained by compressing and deforming the wave washer 5 is transmitted via the movable sheet 6. By acting on the valve body 2, the valve body 2 is pressed against the fixed sheet 4, and a surface pressure is obtained to obtain a required sealing property that prevents leakage of fluid (EGR gas) from the fixed sheet 4. . Further, the wave washer 5 ensures a required urging force that prevents the valve body 2 from being separated from the fixed seat 4 due to vibrations from the outside.

EGRバルブでは、上流の圧力(排気圧)が下流の圧力(吸気圧)よりも高く、固定シート4が弁体2の上流側に配置されていると、ウェーブワッシャ5に吸排気の圧力差に抗する付勢力が必要になるが、ここでは固定シート4が弁体2の下流側に配置されているため、ウェーブワッシャ5に大きな付勢力は必要でない。   In the EGR valve, if the upstream pressure (exhaust pressure) is higher than the downstream pressure (intake pressure), and the fixed seat 4 is arranged on the upstream side of the valve body 2, the wave washer 5 has a pressure difference between the intake and exhaust. Although the urging | biasing force to resist is required, since the fixed seat | sheet 4 is arrange | positioned downstream of the valve body 2 here, the big urging | biasing force is not required for the wave washer 5. FIG.

シャフト3は、その先端に形成された連結部13を、弁体2に凹設された連結孔14に嵌入させることで、弁体2と連結され、連結孔14は連結部13より1方向に長く形成され、連結部13に対して弁体2が1方向に移動可能となっている。この弁体2の移動方向は、図1(A)に示す全閉状態で固定シート4の中心線方向と一致し、この全閉状態で固定シート4に対して弁体2が接離可能となっており、これにより固定シート4に対する弁体2の自動調芯が行われ、高いシール性を得ることができる。   The shaft 3 is connected to the valve body 2 by fitting the connecting portion 13 formed at the tip of the connecting portion 13 into the connecting hole 14 formed in the valve body 2, and the connecting hole 14 extends in one direction from the connecting portion 13. It is formed long and the valve body 2 is movable in one direction with respect to the connecting portion 13. The moving direction of the valve body 2 coincides with the center line direction of the fixed seat 4 in the fully closed state shown in FIG. 1A, and the valve body 2 can be brought into and out of contact with the fixed seat 4 in the fully closed state. Thus, automatic alignment of the valve body 2 with respect to the fixed seat 4 is performed, and high sealing performance can be obtained.

図1(B)に示す全開状態では、弁体2の中心部に開設された弁孔15が、固定シート4の中心孔16及び可動シート6の中心孔17と連通され、流体(EGRガス)が上流側の固定部材7の中心孔19、ウェーブワッシャ5の内部、及び可動シート6の中心孔17を順次通って弁孔15に流入し、固定シート4の中心孔16を通って下流側に流れる。   In the fully open state shown in FIG. 1 (B), the valve hole 15 opened in the center of the valve body 2 is communicated with the center hole 16 of the fixed seat 4 and the center hole 17 of the movable seat 6, and fluid (EGR gas) Sequentially flows through the center hole 19 of the upstream fixing member 7, the inside of the wave washer 5, and the center hole 17 of the movable seat 6 into the valve hole 15, and then flows downstream through the center hole 16 of the fixed seat 4. Flowing.

ウェーブワッシャ5は、図2に併せて示すように、弁体2側に凸となる山部21と弁体2と相反する側に凸となる谷部22とが交互に形成され、この山部21と谷部22とで略S字形状に湾曲する部分の数(以下、波数と呼称する)が2に設定されている。また、このウェーブワッシャ5は、2つの山部21の各頂点部分を結ぶ直径方向がシャフト3の軸線方向と略平行となる角度位置に配置されており、2つの谷部22の底点部分を結ぶ直径方向は、シャフト3の軸線方向に略直交する方向となる。   As shown in FIG. 2, the wave washer 5 is alternately formed with peak portions 21 that protrude toward the valve body 2 and valley portions 22 that protrude toward the opposite side of the valve body 2. The number of portions (hereinafter referred to as wave numbers) that are curved in an approximately S shape between 21 and the valley portion 22 is set to 2. The wave washer 5 is disposed at an angular position where the diameter direction connecting the apex portions of the two peak portions 21 is substantially parallel to the axial direction of the shaft 3, and the bottom portions of the two valley portions 22 are arranged. The connecting diameter direction is a direction substantially orthogonal to the axial direction of the shaft 3.

図3(A)に示すように、ウェーブワッシャ5は、2つの山部21の頂点部分で可動シート6の受け面9に当接し、2つの谷部22の底点部分で固定部材7の受け面8に当接する。   As shown in FIG. 3A, the wave washer 5 is in contact with the receiving surface 9 of the movable sheet 6 at the apex portion of the two peak portions 21, and is received by the fixing member 7 at the bottom portion of the two valley portions 22. Abuts against the surface 8.

ここで、弁体2を全閉位置から開方向に回動させると、図3(B)に示すように、弁体2と可動シート6の座面12との間の摩擦力により、弁体2の回動に伴って可動シート6が傾く。このとき、ウェーブワッシャ5において可動シート6の受け面9に当接する2つの山部21の各頂点部分は、シャフト3の軸線、すなわち弁体2の回動中心線と略平行となり、可動シート6の傾動の中心の近傍に位置し、この位置では可動シート6に大きな変位が生じないため、山部21に大きな撓みは生じない。   Here, when the valve body 2 is rotated in the opening direction from the fully closed position, as shown in FIG. 3B, the valve body is caused by the frictional force between the valve body 2 and the seating surface 12 of the movable seat 6. The movable sheet 6 tilts with the rotation of 2. At this time, each apex portion of the two peak portions 21 in contact with the receiving surface 9 of the movable sheet 6 in the wave washer 5 is substantially parallel to the axis of the shaft 3, that is, the rotation center line of the valve body 2. Since the movable sheet 6 is not greatly displaced at this position, the peak portion 21 is not greatly bent.

また、可動シート6の傾動に伴って可動シート6と固定部材との間隔が狭くなる側にはウェーブワッシャ5の谷部22が位置するが、この谷部22は、可動シート6の受け面9から離間しているため、可動シート6に押されることがなく、この谷部22にも大きな撓みは生じない。   Further, a trough 22 of the wave washer 5 is located on the side where the distance between the movable sheet 6 and the fixed member becomes narrower as the movable sheet 6 tilts. The trough 22 is a receiving surface 9 of the movable sheet 6. Therefore, it is not pushed by the movable sheet 6 and the valley portion 22 is not greatly bent.

ところで、図2に示したように、固定部材7の受け面8は、その周辺部分より1段低く形成されており、受け面8の周囲の段差面23により、ウェーブワッシャ5が受け面8に沿った方向にずれることが規制される。一方、可動シート6側でも、受け面9の周囲の段差面によりウェーブワッシャ5のずれが規制される(図1参照)。   By the way, as shown in FIG. 2, the receiving surface 8 of the fixing member 7 is formed one step lower than the peripheral portion thereof, and the wave washer 5 is formed on the receiving surface 8 by the step surface 23 around the receiving surface 8. Deviation in the direction along is regulated. On the other hand, also on the movable sheet 6 side, the shift of the wave washer 5 is regulated by the step surface around the receiving surface 9 (see FIG. 1).

また、ウェーブワッシャ5は、弁体2の回動に伴ってウェーブワッシャ5の中心線周りに回動して角度位置が変化する可能性がある。そこで、ウェーブワッシャ5を所定の角度位置に保持するため、固定部材7に位置決めピン(凸部)24が取り付けられると共に、この位置決めピン24に嵌合する切り欠き(凹部)25がウェーブワッシャ5に設けられている。   Further, the wave washer 5 may rotate around the center line of the wave washer 5 as the valve body 2 rotates, and the angular position may change. Therefore, in order to hold the wave washer 5 at a predetermined angular position, a positioning pin (convex portion) 24 is attached to the fixing member 7, and a notch (concave portion) 25 fitted to the positioning pin 24 is provided in the wave washer 5. Is provided.

位置決めピン24は、固定部材7の受け面8上におけるシャフト3の軸線方向に略直交する径方向の位置に、固定部材7の中心線方向に突出した状態で設けられている。一方、切り欠き25は、ウェーブワッシャ5の谷部22の底点部分の近傍に設けられている。したがって、位置決めピン24に切り欠き25に嵌合させるようにウェーブワッシャ5を取り付けることで、ウェーブワッシャ5が、2つの山部21の各頂点部分を結ぶ直径方向がシャフト3の軸線方向と略平行となる角度位置に位置決めされる。   The positioning pin 24 is provided on the receiving surface 8 of the fixing member 7 at a radial position substantially orthogonal to the axial direction of the shaft 3 so as to protrude in the center line direction of the fixing member 7. On the other hand, the notch 25 is provided in the vicinity of the bottom portion of the valley portion 22 of the wave washer 5. Therefore, by attaching the wave washer 5 so that the notch 25 is fitted to the positioning pin 24, the diameter direction of the wave washer 5 connecting the apex portions of the two peak portions 21 is substantially parallel to the axial direction of the shaft 3. Is positioned at the angular position.

ウェーブワッシャ5の谷部22の底点部分の近傍では、ウェーブワッシャ5と固定部材7とが最も近接し、ここに位置決めピン24を配置することで、ウェーブワッシャ5を固定部材7に確実に位置決めすることができる。また、ウェーブワッシャ5の谷部22の底点部分の近傍では、ウェーブワッシャ5と可動シート6とが最も離間するため、位置決めピン24が可動シート6に接触することを回避することができる。   In the vicinity of the bottom portion of the valley portion 22 of the wave washer 5, the wave washer 5 and the fixing member 7 are closest to each other, and the wave washer 5 is reliably positioned on the fixing member 7 by arranging the positioning pin 24 here. can do. Further, in the vicinity of the bottom portion of the valley portion 22 of the wave washer 5, the wave washer 5 and the movable sheet 6 are most separated from each other, so that the positioning pin 24 can be prevented from contacting the movable sheet 6.

特にここでは、切り欠き25が、ウェーブワッシャ5の内周部に設けられ、位置決めピン24が、固定部材7の受け面8の中心寄りの位置に配置されており、この位置では可動シート6の変位が小さいため、図3(B)に示した向きと逆向きに可動シート6が傾動した場合や、受け面8の中心線を挟んで図3(B)に示した位置とは逆側に位置決めピン24を配置した場合に、位置決めピン24が可動シート6に接触することを確実に回避することができる。   In particular, here, the notch 25 is provided in the inner peripheral portion of the wave washer 5, and the positioning pin 24 is disposed at a position near the center of the receiving surface 8 of the fixed member 7, and at this position, the movable sheet 6 Since the displacement is small, when the movable sheet 6 tilts in the direction opposite to that shown in FIG. 3B, or on the opposite side to the position shown in FIG. 3B across the center line of the receiving surface 8 When the positioning pin 24 is disposed, it can be reliably avoided that the positioning pin 24 contacts the movable sheet 6.

ここで、比較のため、波数を多く設定したウェーブワッシャの一例について説明する。図4に示すボールバルブ41では、波数を3に設定したウェーブワッシャ42が用いられている。この場合、図4(A)に示すように、3つの山部43の頂点部分が可動シート6の受け面9に当接し、3つの谷部44の底点部分が固定部材7の受け面8に当接する。   Here, for comparison, an example of a wave washer with many wave numbers set will be described. In the ball valve 41 shown in FIG. 4, a wave washer 42 having a wave number set to 3 is used. In this case, as shown in FIG. 4A, the apex portions of the three peak portions 43 abut on the receiving surface 9 of the movable sheet 6, and the bottom points of the three valley portions 44 are the receiving surfaces 8 of the fixing member 7. Abut.

そして、図4(B)に示すように、弁体2の回動に伴って可動シート6が傾くと、可動シート6と固定部材7との間隔が狭くなる側に位置する1つの山部43では、可動シート6に押されて大きな撓みが生じる。このため、ウェーブワッシャ42に過大な応力が発生してウェーブワッシャ42の破損を招く。また、ウェーブワッシャ42が大きく撓むことで、固定シート4及び可動シート6と弁体2との面圧が高くなり、これに伴って弁体2を回動させる際の摺動抵抗が大きくなるため、アクチュエータに大きなトルクを必要とし、装置の大型化及び製造コストの上昇を招く。   Then, as shown in FIG. 4B, when the movable sheet 6 is tilted with the rotation of the valve body 2, one peak portion 43 located on the side where the distance between the movable sheet 6 and the fixed member 7 becomes narrower. Then, it is pushed by the movable sheet 6 to cause a large deflection. For this reason, an excessive stress is generated in the wave washer 42 and the wave washer 42 is damaged. Further, since the wave washer 42 is greatly bent, the surface pressure of the fixed sheet 4 and the movable sheet 6 and the valve body 2 is increased, and accordingly, the sliding resistance when the valve body 2 is rotated is increased. Therefore, a large torque is required for the actuator, resulting in an increase in the size of the device and an increase in manufacturing cost.

ところで、ウェーブワッシャにおいて波数を多く設定して変位を分散させるようにすると、過大な応力が発生することを抑制することができるが、式1のようにウェーブワッシャのばね定数kは波数Nの4乗に比例するため、図5(A)に示すように、波数Nを多くするとばね定数kが急激に増大する。
P=Ebhδ/(1.94Dm) (式1)
ここで、Pは押さえ荷重、Eはヤング率、bは幅、hは厚さ、Nは波数、δは変位、Dmは平均径をそれぞれ示す。
By the way, if the wave number is set to a large value in the wave washer to disperse the displacement, it is possible to suppress the occurrence of excessive stress. However, the spring constant k of the wave washer is 4 of the wave number N as shown in Equation 1. Since it is proportional to the power, as shown in FIG. 5A, when the wave number N is increased, the spring constant k rapidly increases.
P = Ebh 3 N 4 δ / (1.94 Dm 3 ) (Formula 1)
Here, P is the pressing load, E is the Young's modulus, b is the width, h is the thickness, N is the wave number, δ is the displacement, and Dm is the average diameter.

ここで、ウェーブワッシャの平均径Dmを大きくすることでばね定数を下げることができるが、ウェーブワッシャの寸法が極端に大きくなるため現実的でない。また、ウェーブワッシャの厚さhを小さくする手法も考えられるが、式2に示すように、応力σへの寄与は比例関係にあるため、応力σを十分に低減させることはできない。
σ=12EhNδ/(πDm) (式2)
Here, the spring constant can be lowered by increasing the average diameter Dm of the wave washer, but it is not practical because the dimension of the wave washer becomes extremely large. Although a method for reducing the thickness h of the wave washer is also conceivable, as shown in Equation 2, since the contribution to the stress σ is in a proportional relationship, the stress σ cannot be sufficiently reduced.
σ = 12EhN 2 δ / (π 2 Dm 2 ) (Formula 2)

また、波数Nを多くすることでばね定数が増大すると、図5(B)に示すように、ウェーブワッシャのセット長さ、すなわち固定部材7及び可動シート6の両受け面8・9の離間寸法のバラツキに対して、押さえ荷重のバラツキが大きくなる。そして、押さえ荷重の増大に伴って弁体2を回動させる際の摺動抵抗が大きくなるため、押さえ荷重のバラツキが大きいと、摺動抵抗の上限値でアクチュエータのトルクを設定する必要があり、アクチュエータが必要以上に大きくなってしまう。   Further, when the spring constant is increased by increasing the wave number N, as shown in FIG. 5B, the set length of the wave washer, that is, the distance between the receiving surfaces 8 and 9 of the fixed member 7 and the movable sheet 6 is increased. The variation in holding load is larger than the variation in. Since the sliding resistance when the valve body 2 is rotated increases as the pressing load increases, if the variation in the pressing load is large, it is necessary to set the torque of the actuator with the upper limit value of the sliding resistance. The actuator becomes larger than necessary.

以上のように、ウェーブワッシャ5の波数を小さく設定する、具体的には波数を2に設定することで、ウェーブワッシャ5の寸法を大きくすることなく、ばね定数を下げることができるため、セット長のバラツキによる押さえ荷重のバラツキを低減することができ、その結果、弁体2を回動させる際の摺動抵抗を低減することができる。   As described above, by setting the wave number of the wave washer 5 to be small, specifically, by setting the wave number to 2, the spring constant can be lowered without increasing the size of the wave washer 5. The variation in the pressing load due to the variation in the pressure can be reduced, and as a result, the sliding resistance when the valve body 2 is rotated can be reduced.

また、ウェーブワッシャ5における弁体2側に凸となる2つの山部21の各頂点部分を結ぶ直径方向がシャフト3の軸線と略平行となるようにウェーブワッシャ5を配置することで、ウェーブワッシャ5に大きな撓みが発生することを避けることができるため、ウェーブワッシャ5に過大な応力が発生してウェーブワッシャ5が破損することを防止することができ、さらに弁体2を回動させる際の摺動抵抗が増大することを回避することができる。このため、アクチュエータに大きなトルクは必要されず、小型化及び低コスト化を図ることができる。   Further, by arranging the wave washer 5 so that the diameter direction connecting the apexes of the two peak portions 21 protruding toward the valve body 2 in the wave washer 5 is substantially parallel to the axis of the shaft 3, the wave washer 5 is arranged. Therefore, it is possible to prevent the wave washer 5 from being damaged due to excessive stress, and further to prevent the wave washer 5 from being damaged. An increase in sliding resistance can be avoided. For this reason, a large torque is not required for the actuator, and the size and cost can be reduced.

なお、前記の例では、ウェーブワッシャを固定部材に位置決めするワッシャ位置決め手段として、固定部材に凸部(位置決ピン)を、ウェーブワッシャに凹部(切り欠き)をそれぞれ設けたが、これとは逆に、ウェーブワッシャに凸部を、固定部材に凹部をそれぞれ設ける構成も可能である。   In the above example, as the washer positioning means for positioning the wave washer to the fixed member, the fixed member is provided with a convex portion (positioning pin) and the wave washer is provided with a concave portion (notch). In addition, a configuration in which a convex portion is provided on the wave washer and a concave portion is provided on the fixing member is possible.

さらに、ウェーブワッシャを固定部材に位置決めするワッシャ位置決め手段は、前記のように、凸部と凹部とによる構成に限定されない。例えば、ウェーブワッシャを楕円状に形成すると共に、このウェーブワッシャが配置される固定部材の凹所をウェーブワッシャの外形に対応した楕円状の内形に形成することで、ウェーブワッシャを位置決めするようにしても良い。   Furthermore, the washer positioning means for positioning the wave washer on the fixed member is not limited to the configuration of the convex portion and the concave portion as described above. For example, the wave washer is formed in an elliptical shape, and the recess of the fixing member in which the wave washer is disposed is formed in an elliptical inner shape corresponding to the outer shape of the wave washer so that the wave washer is positioned. May be.

また、前記の例のように、ウェーブワッシャを所定の角度位置に保持するワッシャ角度保持手段として、ウェーブワッシャを固定部材に位置決めするワッシャ位置決め手段を設けると、ウェーブワッシャの組み付けが容易になる利点が得られるが、本発明はこれに限定されない。例えば、ワッシャ角度保持手段として接着剤を用い、ウェーブワッシャを固定部材に接着固定するようにしても良い。   Further, as in the above-described example, if a washer positioning means for positioning the wave washer to the fixed member is provided as the washer angle holding means for holding the wave washer at a predetermined angular position, there is an advantage that the wave washer can be easily assembled. However, the present invention is not limited to this. For example, an adhesive may be used as the washer angle holding means, and the wave washer may be bonded and fixed to the fixing member.

また、前記の例では、ウェーブワッシャの付勢力を可動シートを介して弁体に作用させるようにしたが、可動シートを省略してウェーブワッシャを弁体に直接当接させる構成も可能である。この場合、弁体が点接触で支持されるため、弁体を安定させる観点からは、前記の例のように、可動シートの円形の座面による線接触あるいは面接触で弁体を支持する構成とすると良い。   In the above example, the urging force of the wave washer is applied to the valve body via the movable sheet. However, a configuration in which the movable sheet is omitted and the wave washer is directly brought into contact with the valve element is also possible. In this case, since the valve body is supported by point contact, from the viewpoint of stabilizing the valve body, the valve body is supported by line contact or surface contact by the circular seating surface of the movable seat as in the above example. And good.

1 ボールバルブ
2 弁体
3 シャフト
4 固定シート
5 ウェーブワッシャ
6 可動シート
7 固定部材
8 受け面
9 受け面
11 座面
12 座面
13 連結部
14 連結孔
21 山部
22 谷部
24 位置決めピン(凸部)
25 切り欠き(凹部)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ball valve 2 Valve body 3 Shaft 4 Fixed sheet | seat 5 Wave washer 6 Movable sheet | seat 7 Fixed member 8 Receiving surface 9 Receiving surface 11 Seating surface 12 Seating surface 13 Connection part 14 Connection hole 21 Mountain part 22 Valley part 24 Positioning pin (convex part) )
25 Notch (recess)

Claims (5)

シャフト回りに回動する弁体と、該弁体が着座する固定シートと、該固定シートに前記弁体を密着させる向きに付勢するウェーブワッシャとを備えたボールバルブであって、
前記ウェーブワッシャは、山部と谷部とで略S字形状に湾曲する部分を2つのみ有するように形成され、前記弁体側に凸となる2つの前記山部の各頂点部分を結ぶ直径方向が前記シャフトの軸線方向と略平行となる角度位置に前記ウェーブワッシャを保持するワッシャ角度保持手段が設けられたことを特徴とするボールバルブ。
A ball valve comprising: a valve body that rotates about a shaft; a fixed seat on which the valve body is seated; and a wave washer that biases the valve body in a direction in close contact with the fixed sheet;
The wave washer is formed so as to have only two portions that are curved in a substantially S shape at a peak portion and a valley portion, and a diametrical direction that connects the apex portions of the two peak portions that protrude toward the valve body side. A ball valve comprising: a washer angle holding means for holding the wave washer at an angular position substantially parallel to the axial direction of the shaft.
前記弁体に当接する円形状の座面を有する可動シートと、該可動シートを前記ウェーブワッシャを介して支持する固定部材とを備え、該固定部材の受け面と前記可動シートの受け面との間に前記ウェーブワッシャが挟み込まれたことを特徴とする請求項1に記載のボールバルブ。   A movable sheet having a circular seating surface in contact with the valve body; and a fixed member that supports the movable sheet via the wave washer, and a receiving surface of the fixed member and a receiving surface of the movable sheet The ball valve according to claim 1, wherein the wave washer is sandwiched therebetween. 前記ワッシャ角度保持手段は、前記ウェーブワッシャを前記固定部材に位置決めするワッシャ位置決め手段であることを特徴とする請求項2に記載のボールバルブ。   The ball valve according to claim 2, wherein the washer angle holding unit is a washer positioning unit that positions the wave washer on the fixing member. 前記ワッシャ位置決め手段は、互いに係合可能な凸部と凹部とで構成され、前記ウェーブワッシャの谷部の底点部分の近傍において、前記ウェーブワッシャ及び前記固定部材の一方に凸部が設けられると共に他方に凹部が設けられたことを特徴とする請求項3に記載のボールバルブ。   The washer positioning means includes a convex portion and a concave portion that can be engaged with each other, and a convex portion is provided on one of the wave washer and the fixing member in the vicinity of the bottom portion of the valley portion of the wave washer. The ball valve according to claim 3, wherein a recess is provided on the other side. 前記ワッシャ位置決め手段は、前記ウェーブワッシャの内周部に対応する位置に設けられたことを特徴とする請求項4に記載のボールバルブ。   The ball valve according to claim 4, wherein the washer positioning means is provided at a position corresponding to an inner peripheral portion of the wave washer.
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