JP2003314370A - 開閉弁の弁体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 開閉弁の弁体に設けた弾性高分子材料製弁部
片が取扱う流体により膨潤して開閉特性を狂わせること
を最小限にとどめ、所定の開閉動作が維持できるように
する。 【解決手段】 弁体の弁基体１の取付孔６に孔底に小径
孔部７による空間を残して弾性高分子材料製弁部片１２
の基端部１３を嵌め込み、取付孔６の先端開口部分に形
成した縮径部１０を食い込ませて固定した。弁部片１２
の膨潤による軸方向の伸びは縮径部１０による固定個所
を挟んで前方への伸びと後方への伸びとに分散され、当
り面１５を有する先端部１４の軸方向伸びが小さいもの
となって開閉のタイミングの設定値からのずれを小さく
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は弁体が閉鎖面に対し
て直角の方向に動作することにより弁座と協働して流体
通路を開閉する開閉弁における弁体、殊にエンジンに供
給する液体燃料のように当り面を形成する弾性弁部片を
膨潤させる流体の流れを制御するのに適した弁体に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】弁体を閉鎖面に対して直角の方向に動作
させることにより弁座と協働して流体通路を開閉する開
閉弁の内で、自動車用エンジンや汎用エンジンに供給す
る液体燃料を制御する開閉弁の弁体は、耐久性に加えて
エンジン性能維持のため高い密閉性と寸法精度とが要求
されている。

【０００３】エンジンに供給する液体燃料を制御する開
閉弁の代表的なものは、気化器の浮子式またはダイヤフ
ラム式の定燃料室に燃料ポンプから送られてくる液体燃
料を定燃料室の入口部分で制御する入口弁であって、そ
の弁体は浮子の昇降またはダイヤフラムの変位に応じて
回動するレバーに追従して直線動し、燃料通路に設けた
弁座と協働して液体燃料の流れを制御する。

【０００４】前記の気化器の内で、殊に小排気量の汎用
エンジン向け気化器は微少流量の液体燃料を取扱うもの
であり、燃料流量の僅かな狂いがエンジン性能に大きな
影響を与えるので、入口弁は閉弁時に燃料通路を完全に
閉鎖すること、浮子やダイヤフラムの動き、即ち定燃料
室の燃料減少に忠実に反応して開弁することが必要であ
る。そのために、弁体の弁座への当り面を形成する部分
を耐油性にすぐれた弾性高分子材料、例えばフッ素ゴム
で作り膨潤が小さいように考慮したうえで耐久性と密閉
性とを両立させるようにしている。

【０００５】図４（Ａ），（Ｂ）はダイヤフラム式定燃
料室の入口弁に現在使用されている弁体を示す図であっ
て、（Ａ）は金属製の縦溝付き丸軸状弁基体５１の先端
部に注入孔５２を設け、この注入孔５２にフッ素ゴム製
の弁部片５３の基端部５４を充填するとともに前方へ突
出している先端部５５を円錐形としたものである。ま
た、（Ｂ）は前記同様の金属製の縦溝付き丸軸状弁基体
５７の先端に短軸５８および截頭円錐形の頭体５９を一
体に突出形成し、フッ素ゴム製の円錐形弁部片６０を頭
体５９に嵌装密着させたものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記の弁体はいずれも
円錐形の当り面を形成する金型を用いて射出成形法によ
り弁部片５３，６０を成形し、次に当り面となる部分を
研磨仕上げによって所定頂角の円錐形とするため、大が
かりな製造設備を必要としている。

【０００７】加えて、液体燃料として周知のガソリン、
エタノール混合ガソリンのほかに排ガス規制対応のため
に調整された燃料や、気化器製造時に検査調整のために
使用する燃料が弁体の周囲を流れ、従って弁部片５３，
６０は多様な液体燃料に長時間接触して膨潤することを
避けられない。

【０００８】図５（Ａ），（Ｂ）はダイヤフラム式定燃
料室の入口弁に図４（Ａ）の弁体を用いた場合の膨潤前
と膨潤後の状況を説明する図であって、ピン６５に回動
自由に支持させたレバー６６の先端に丸軸状本体５１の
基端部を取り付け、レバー６６に作用させた閉弁ばね６
７のばね力によって弁部片５３を弁座６８に密着させて
燃料通路６９を閉鎖している。レバー６６の基端部とダ
イヤフラム７０の中心部とは（Ａ）に示すように僅かな
間隙ａを有するように調整されている。

【０００９】定燃料室７１の燃料が減少するとダイヤフ
ラム７０が定燃料室７１の方へ変位してレバー６６を図
示時計方向へ回動させることにより弁部片５３が弁座６
８から離間し、燃料が定燃料室７１に導入される。定燃
料室７１の燃料が増加するとダイヤフラム７０が前記と
反対方向へ変位し、レバー６６が反時計方向へ回動して
弁部片５３を弁座６８に着座させる。従って、定燃料室
７１に正確に所定量の燃料を保有させてエンジンに適正
流量の燃料を供給するには、前記の間隙ａと閉弁ばね６
７の荷重特性とを適切に設定することが必要であり、間
隙ａは高精度の調整が必要である。

【００１０】ところが、弁部片５３の膨潤は軸方向の伸
びとなって現われ、膨潤前の（Ａ）に比べて（Ｂ）に示
す膨潤後の弁部片５３が軸方向にｃだけ伸びたとき、こ
の伸びｃはレバー６６の基端部をレバー比Ｌ２／Ｌ１に
応じてダイヤフラム７０から引き離し、間隙ａをｂに拡
げるとともに閉弁ばね６７を圧縮して荷重特性を変化さ
せる。このため、定燃料室７１の燃料が膨潤前よりも大
量に減少するまで燃料通路６９を閉鎖し、また膨潤前よ
りも少量の燃料が導入された時点で燃料通路６９を閉鎖
することとなって、エンジンに供給される燃料流量が減
少しエンジン性能更に排気状態に悪影響を与える。

【００１１】前記の現象は図４（Ｂ）に示した弁体にお
いても発生するが、弁部片５３の軸方向長さが（Ｂ）の
弁部片６０よりも長い（Ａ）の方が膨潤によって受ける
影響が大きい。

【００１２】本発明は弁基体の先端にフッ素ゴムなどの
弾性高分子材料製の弁部片を設けてなる従来の弁体がも
っている、弁部片の形成を金型を用いた射出成形によっ
て行なっているため大がかりな製造設備を必要とし製造
が面倒であり、従ってまた高価格となるのを避けられな
い、という前記課題、および弁部片の膨潤による軸方向
の伸びがそのまま流体流量に影響を与える、という前記
課題を解決するためになされたものであって、金型を用
いることなく簡単容易に製造できるとともに、膨潤によ
る流体流量の制御性能低下という悪影響を大幅に低減で
きる弁体を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は弁座への当り面
を形成する高分子材料製の弁部片を弁基体の先端に具え
ている開閉弁の弁体がもっている、殊に膨潤が制御性能
に与える悪影響が大きいという前記の課題を解決するた
めに、弁部片は基端部が弁基体の先端部に設けた取付孔
に孔底に空間を残して嵌め込み固定されているととも
に、取付孔の前方へ突出した先端部に当り面が形成され
ているものとした。

【００１４】弁部片が膨潤したとき、膨潤による軸方向
の伸びは基端部の孔底空間に向かう伸びと先端部の前方
に向かう伸びとに分けられ、その結果先端部の伸びは全
体の伸びよりも小さくなって開閉のタイミングの設定値
からのずれを小さくし、膨潤による悪影響を低減すると
いう目的を達成させることができる。

【００１５】また、本発明は弁座への当り面を形成する
弾性高分子材料製の弁部片を金属製または硬質合成樹脂
製の弁基体の先端に具えている開閉弁の弁体がもってい
る、殊に製造設備面での前記の課題を解決するために、
先端面に開口した取付孔を先端部に設けた弁基体と、取
付孔にほぼ隙間なく嵌め込まれる高分子材料製の弾性部
片とを準備すること；弾性部片を取付孔に孔底に空間を
残し且つ前方へ突出させて嵌め込むこと；取付孔の少な
くとも先端開口部分を縮径させることにより、弾性部片
を弁基体に固定すること；弾性部片の取付孔から前方へ
突出している部分に所要の当り面を切削加工により形成
すること；を包含してなる工程によって製造するものと
した。

【００１６】即ち、弁部片となる弾性部片を取付孔に嵌
め込んで圧縮固定し突出部分を切削加工する、という金
型を用いない簡単な製造設備で膨潤による悪影響が低減
される弁体を製造するという目的を達成させることがで
きる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施の形
態を説明する。図１はダイヤフラム式定燃料室の入口弁
に使用される弁体に本発明を適用した形態を示す図であ
って、弁基体１は金属、一般にはアルミニウムで作られ
表面に無電解ニッケルメッキが施されている。この弁基
体１は燃料通路の定燃料室への開口部分にほぼ隙間なく
差し込まれる丸軸状であってその外側周面に弁座を通過
した液体燃料を定燃料室に導入させる複数の縦溝３を有
する案内部２と、その基端に一体に設けられダイヤフラ
ムの変位に追従して回動するレバーの先端に取り付ける
ための頸部と頭体とからなる係合部４と、先端から突出
させた円筒部５とを有しており、円筒部５は縦溝３の底
とほぼ等しい外径とされている。

【００１８】円筒部５の内部は先端に開口した取付孔６
を形成しており、その奥端には段部８を経て小径孔部７
が延長形成されている。

【００１９】取付孔６にはフッ素樹脂、ナイロン、ポリ
プロピレン、ＮＢＲ、フッ素ゴムなどの弾性ある高分子
材料、一般にはフッ素ゴムで作られた弁部片１２の短円
柱状の基端部１３が基端面を段部８に重ねてほぼ密に嵌
め込まれ、円筒部５の先端部分、即ち取付孔６の先端開
口部分の周壁を絞り加工により圧縮して形成した縮径部
１０を食い込ませることによって固定されている。弁部
片１２の取付孔６から前方へ突出した先端部１４は所定
頂角の円錐形に形成され、その外側周面は弁座への当り
面１５を形成している。

【００２０】この弁体が燃料通路の開閉を行なうと、液
体燃料によって弁部片１２が経時的に膨潤することを避
けられない。殊に、本実施の形態における弁部片１２は
直径に比べて軸方向長さが大きく、膨潤による軸方向の
伸びを無視することができない。しかし、本実施の形態
では図１に見られるように弁部片１２を中間よりも先端
に近い個所で縮径部１０によって固定しており、この固
定個所を挟んで先端側である円錐形の先端部１４は前方
へ伸び、基端側である円柱形の基端部１３は後方へ伸び
て空間である小径孔部７に進入する。

【００２１】このように、膨潤による軸方向の伸びは縮
径部１０を挟んで前方への伸びおよび後方への伸びとな
り、且つ縮径部１０の前方は後方よりも軸方向長さが短
いことによって、先端部１４の伸びはきわめて小さいも
のとなり、図５（Ａ），（Ｂ）で説明したような開閉特
性への悪影響を大幅に低減することができる。

【００２２】図２は弁体の異なる実施の形態を示すもの
であって、弁基体１および弁部片１２の基本構成は図１
に示したものと同じであるが、本実施の形態では取付孔
６の周面に雌ねじまたは環凹凸条からなる凹凸９が設け
られており、円筒部５の先端部分の圧縮により形成され
た縮径部１１に設けられている凹凸９が基端部１３に深
く食い込むことによって、弁部片１２はより強固に固定
されることとなる。

【００２３】尚、縮径部１０，１１は図１および図２の
実施の形態におけるように円筒部５の先端の狭い領域に
形成することなく、円筒部５の先端から基端に向かって
広い領域に形成して弁部片１２を更に強固に固定するよ
うにしてもよいが、狭い領域で固定した本実施の形態に
よると後方への伸びの比率を大きくして開閉弁としての
機能に直接影響を与える先端部１４の伸びをきわめて小
さいものとすることができる。

【００２４】また、本実施の形態は接着剤の使用を禁止
するものではなく、基端部１３の縮径部１０，１１が食
い込む部分の外側周面に接着剤を塗布して固定力を高め
させることができる。この場合、接着剤の塗布はきわめ
て容易であるので、面倒な工程を経ることなく弁体を製
造することができる。更に、縮径部１０，１１と接着剤
との併用によることなく、接着剤のみの使用で固定する
ことができる。この場合は、基端部１３の取付孔６先端
開口部分に位置する外側周面に接着剤を塗布して固定す
るものである。

【００２５】図３は図１に示した弁体を製造する形態を
示す図であって、（Ａ）に示す弁基体１と弾性部片１７
とが準備される。弁基体１は金属製であって、図１で説
明したように複数の縦溝３を外側周面に有する丸軸状の
案内部２と、その基端に一体に設けられた係合部４およ
び先端から突出させた円筒部５と、円筒部５の内部であ
る取付孔６およびその奥端の小径孔部７とを有してい
る。弾性部片１７はフッ素ゴム製であって、取付孔６の
径と等しいかまたはこれよりも僅かに小さい径であって
取付孔６の深さよりも長い円柱体である。

【００２６】そして、まず弾性部片１７を取付孔６に挿
入して（Ｂ）に示すように基端面が取付孔６の奥端であ
る段部８に重なった状態に嵌め込む。この場合、取付孔
６が奥端から更に小径孔部７を有しないものとした弁基
体１を用い、取付孔６の奥端部分を残して或る深さに弾
性部片１７を嵌め込むことができるが、本実施の形態に
よると弾性部片１７を常に一定深さ嵌め込み、従って常
に一定長さの先端部分を前方に突出させることができて
後述する当り面１５の形成を適確に行なわせる、という
利点がある。

【００２７】次に、（Ｃ）に示すように締付け工具２１
を用いて円筒部５の先端部分、即ち取付孔６の先端部分
の周壁を絞り加工により圧縮し、縮径部１０を形成して
弾性部片１７に食い込ませる。この工程によって弾性部
片１７は基端側が取付孔６に嵌め込まれ先端側が弁基体
１の前方に突出した状態に固定されることとなる。

【００２８】そして、（Ｄ）に示すように研削砥石を用
いる研削と研磨布紙を用いる研磨との併用またはそのい
ずれかを使用する切削工具２２によって、弾性部片１７
の弁基体１前方へ突出している部分を所定頂角の円錐形
に成形する。

【００２９】以上の工程により、フッ素ゴム製の弾性部
片１７から取付孔６に嵌め込まれた基端部１３と、外側
周面が弁座への当り面１５を形成する円錐形の先端部１
４とからなる弁部片１２が形成される。

【００３０】前述の製造工程は弁基体１が金属製のもの
についての実施の形態であるが、金属製に限らず硬質合
成樹脂製のものについても本発明を適用することができ
る。弁基体１が硬質合成樹脂製である弁体は、例えば弁
基体１を図３（Ａ）に示したものと同じ形状、構造と
し、その取付孔６に弾性部片１７を挿入して図３（Ｂ）
に示す状態としてから、円筒部５の先端部分に電気抵抗
熱による加熱または高周波振動による加熱を加えて熱収
縮させることによって縮径部１０を形成して弾性部片１
７に食い込ませ、そして図３（Ｄ）に示す切削工具２２
を用いて所定の当り面１５を形成することによって製造
される。

【００３１】尚、弾性部片１７は接着剤を用いて弁基体
１に固定することができる。接着剤は弾性部片１７の取
付孔６先端開口部分に位置する外側周面に塗布し、縮径
部１０と協働して或いは円筒部５を縮径することなくそ
れのみで弁基体１に固定する。

【００３２】弾性部片１７は長尺のものを準備してお
き、取付孔６に嵌め込んでから或る長さ突出させた個所
で切断することを順次繰り返すことにより本体１に取り
付けることもできるが、予め所定長さに切断して準備し
ておくことにより、多数個の本体１に能率よく嵌め込む
ことができ、或いは手作業による嵌め込みと専用の組付
機による自動嵌め込みのいずれを利用しても嵌め込みが
できることから、製造手段の選択肢が多くなるという利
点がある。

【００３３】また、弾性部片１７は円柱状のものに限ら
れるものではなく、弁座のシート面に対応して形成され
る截頭円錐形、球形などの表面からなる当り面、弁体動
作方向に直角の平面からなる当り面、その他多様な形状
の当り面を少ない研削、研磨作業で形成するのに適した
形状、例えば取付孔６に嵌め込まれて基端部１３となる
部分を円柱形とし前方に突出する部分を截頭円錐形、球
形、台形などとした弾性部片１７を準備して使用するこ
とができる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、弾性高分子材料製弁部片
の膨潤による軸方向の伸びが前方および後方の両方に分
散されるようにした本発明によると、弁座への当り面を
形成する部分の伸びが小さいものとなり、膨潤による開
閉特性の変化が最小限に押さえられて開閉のタイミング
の設定値からのずれをきわめて小さいものとし、許容範
囲内で開閉動作を行なって流体流量を安定して制御する
ことを可能とするものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る弁体の実施の形態を示す一部切截
した正面図。

【図２】本発明に係る弁体の異なる実施の形態を示す一
部切截した正面図。

【図３】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は本発明に係
る弁体の製造方法の実施の形態を示す工程図。

【図４】（Ａ），（Ｂ）は異なる従来例を示す一部切截
した正面図。

【図５】（Ａ），（Ｂ）は膨潤前と膨潤後の開閉特性の
差異を説明する図。

【符号の説明】

１ 弁基体，５ 円筒部，６ 取付孔，７ 小径孔部，
９ 凹凸，１０，１１縮径部，１２ 弁部片，１３ 基
端部，１４ 先端部，１５ 当り面，１７弾性部片，

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁座への当り面を形成する弾性高分子材
   料で作られた弁部片を弁基体の先端に具えている開閉弁
   の弁体において、 前記弁部片は基端部が前記弁基体の先端部に設けた取付
   孔に孔底に空間を残して嵌め込み固定されているととも
   に、前記取付孔の前方へ突出した先端部に前記当り面が
   形成されている、 ことを特徴とする開閉弁の弁体。
2. 【請求項２】 前記取付孔の先端開口部分を縮径させる
   ことにより前記基端部が固定されている請求項１に記載
   した開閉弁の弁体。
3. 【請求項３】 前記取付孔の周面に凹凸が設けられてお
   り、前記基端部が前記取付孔の先端開口部分で前記凹凸
   に食い込むことによって固定されている請求項１に記載
   した開閉弁の弁体。
4. 【請求項４】 前記弁部片が前記取付孔の先端開口部分
   に接着剤により固定されている請求項１に記載した開閉
   弁の弁体。
5. 【請求項５】 弁体への当り面を形成する弾性高分子材
   料で作られた弁部片を弁基体の先端に具えている開閉弁
   の弁体を製造する方法であって、 先端面に開口した取付孔を先端部に設けた弁基体と、前
   記取付孔にほぼ隙間なく嵌め込まれる高分子材料製の弾
   性部片とを準備すること、 前記弾性部片を前記取付孔に孔底に空間を残し且つ前方
   へ突出させて嵌め込むこと、 前記取付孔の少なくとも先端開口部分を縮径させること
   により、前記弾性部片を前記弁基体に固定すること、 前記弾性部片の前記取付孔から前方へ突出している部分
   に所要の当り面を切削加工により形成すること、 を包含してなることを特徴とする製造方法。
6. 【請求項６】 前記取付孔の奥端に前記弾性部片を嵌め
   込ませない小径孔部を有する弁基体を用い、前記弾性部
   片を前記取付孔に嵌め込んだとき前記小径孔部によって
   前記空間を形成させる請求項５に記載した開閉弁の弁体
   の製造方法。
7. 【請求項７】 前記弁基体を金属製とし、前記取付孔の
   先端開口部分をその周壁に絞り加工を施して縮径させる
   ことにより前記弾性部片を固定する請求項５に記載した
   開閉弁の弁体の製造方法。
8. 【請求項８】 前記弁基体を硬質合成樹脂製とし、前記
   取付孔の先端開口部分をその周壁を加熱して縮径させる
   ことにより前記弾性部片を固定する請求項５に記載した
   開閉弁の弁体の製造方法。
9. 【請求項９】 請求項５に記載した製造方法において、
   前記弾性部片をその前記取付孔先端開口部分に位置する
   外側周面に接着剤を塗布して前記取付孔に嵌め込み、前
   記の縮径と接着剤とによって固定する、 ことを特徴とする開閉弁の弁体の製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項５に記載した製造方法におい
    て、前記弾性部片の前記取付孔先端開口部分に位置する
    外側周面に接着剤を塗布してこの弾性部片を前記取付孔
    に嵌め込み、前記縮径に代えて前記接着剤によって固定
    する、 ことを特徴とする開閉弁の弁体の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記切削加工が固定砥粒による研削お
    よび／または研磨である請求項５，９または１０に記載
    した開閉弁の弁体の製造方法。