JP2006219699A - チェックバルブ用バルブシートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 この種のチェックバルブ用バルブシートの当接面に対するシート面の軸方向位置を高精度に設定し、チェックバルブの油圧調整機能を確保したバルブシートの製造方法を提供する。
【解決手段】 弁体およびリテーナと共に油圧式チェーンテンショナのチェックバルブを構成し、給油孔に連通する弁孔と、弁体が着座するシート面と、リテーナの基端部が当接する当接面とを有するバルブシートを成形するに際し、シート面を成形する成形部３ａと弁孔を成形する成形部３ｂとを設けたコアロッド３と、当接面を成形する成形部２ｂを設けたダイ２と、上下パンチ４、５とで、金属粉末Ｍを圧縮成形する。
【選択図】図２

Description

本発明は、チェックバルブを構成するバルブシートの製造方法に関するものであり、この製造方法で製造されたチェックバルブ用シート、およびこれを備えたチェックバルブは、例えば自動車や自動二輪車の油圧式チェーンテンショナに組込まれて使用される。

図７は、チェックバルブを組込んだ油圧式チェーンテンショナの構成を例示している。この図において、２１はハウジングを、２２はハウジング２１に形成される有底のガイド孔を、２３はガイド孔２２の底部で開口する給油孔を、２４はガイド孔２２に摺動自在に組込まれるプランジャを、２５はガイド孔２２の底部とプランジャ２４との間に形成される油圧ダンパ室を、２６は油圧ダンパ室２５内に設けられ、プランジャ２４を外方向（ガイド孔２２底部と反対の方向）に押圧するリターンスプリングを、２７は油圧ダンパ室２５内に設けられ、油圧ダンパ室２５内の作動油が給油孔２３側に逆流するのを防止するチェックバルブをそれぞれ示している。

また、図７において、チェックバルブ２７は、給油孔２３に連通する弁孔２８を有するバルブシート２９と、バルブシート２９のシート面３０に対して着座、離反可能に設けられた弁体３１と、基端部３３ｂがバルブシート２９の当接面３２に当接し、弁体３１のシート面３０からの離反量を制限するリテーナ３３とで構成されている（例えば、特許文献１を参照）。

上記構成の油圧式チェーンテンショナによれば、リターンスプリング２６の復元力で外方向に押し出されたプランジャ２４によって、図示しないチェーンが押圧され緊張する。その一方で、チェーンからプランジャ２４に付与される押し込み力が油圧ダンパ室２５内の油圧によって緩衝されることで、チェーンの張力が一定に保たれる。

油圧ダンパ室２５内の油圧は、油圧ダンパ室２５内に設けられたチェックバルブ２７によって調整される。すなわち、チェックバルブ２７は、給油孔２３側が油圧ダンパ室２５側より高圧になると、その差圧力により弁体３１をシート面３０から離して弁孔２８を開放し、給油孔２３側から作動油を油圧ダンパ室２５内に流入させる。また、油圧ダンパ室２５側が給油孔２３側より高圧になると、その差圧力により弁体３１をシート面３０に着座（接触）させて弁孔２８を閉じ、油圧ダンパ室２５内の作動油が給油孔２３側に逆流するのを防止する。
特開２００２−３９２９３号公報

このように、油圧ダンパ室２５内の油圧調整は弁体３１の移動によって行われるものであるから、弁体３１の移動量を適切に管理することが、油圧ダンパ室２５内の油圧調整を良好に行う上で重要となる。弁体３１の移動量は、通常バルブシート２９のシート面３０と、リテーナ３３の弁体３１との接触面３３ａとの間の軸方向間隔によって決定される。この接触面３３ａに対するバルブシート２９の当接面３２の軸方向位置は、リテーナ３３の軸方向寸法（接触面３３ａから基端部３３ｂ当接面までの軸方向距離）を高精度に仕上げることで容易に対処できる。そのため、弁体３１の移動量を適切に管理するためには、バルブシート２９の当接面３２に対するシート面３０の軸方向位置を精度良く設定すればよい。

その一方で、チェックバルブ２７の製造コストの低減を目的として、バルブシート２９を焼結金属で形成することが検討されている。

しかしながら、バルブシート２９を焼結金属で形成する場合、具体的には金属粉末を成形型で圧縮成形する際、可動側の成形型がプレス時に位置ずれを生じることがある。この位置ずれは、駆動機構の問題上避けることは難しく、例えば弁体３１の移動量を決定付けるシート面３０、あるいは当接面３２の少なくとも何れか一方が可動側の成形型によって成形される場合には、軸方向位置精度の低下が避けられない。これでは、弁体３１の可動幅を高精度に制御することは困難であり、チェックバルブ２７の油圧調整機能が不十分となる可能性がある。

本発明の課題は、当接面に対するシート面の軸方向位置が高精度に設定されたチェックバルブ用のバルブシートを、低コストに製造することである。

前記課題を解決するため、本発明に係るチェックバルブ用バルブシートの製造方法は、 弁体およびリテーナと共に油圧式チェーンテンショナのチェックバルブを構成し、給油孔に連通する弁孔と、弁体が着座するシート面と、リテーナの基端部が当接する当接面とを有するチェックバルブ用バルブシートの製造方法において、シート面を成形する成形部と当接面を成形する成形部とを設けた固定側の成形型と、可動側の成形型とで、金属粉末を圧縮成形する成形工程を含むことを特徴とする。

このように、バルブシートを焼結金属で形成することにより、鋼材等を機械加工で成型するのに比べて、製造工程を簡略化することができ、かかる製造コストを低減することができる。また、シート面を成形する成形部と当接面を成形する成形部とを共に固定側の成形型に設けることで、当接面に対するシート面の軸方向位置を、固定側の成形型の対応する各成形部の位置精度でもって設定することができる。これにより、プレス時における可動側成形型の位置ずれの影響を受けることなく、正確に両面間の軸方向間隔を設定することができ、チェックバルブにおける弁体の移動量を高精度に管理することが可能になる。

また、固定側の成形型と可動型の成形型とのつなぎ部には、成形品の面取り部形状や、金型のクリアランス等に起因するバリが生じやすい。シート面は、チェックバルブの開閉を行う弁体が着座（接触）する面であるから、その端部等にバリが生じると、このバリが弁体とシート面との接触を阻害して、弁体のシール性に悪影響を及ぼす可能性がある。そこで、シート面の成形部と当接面の成形部に加えて、弁孔を成形する成形部をさらに固定側の成形型に設けることによって、シート面の弁孔側の端部に生じるバリの発生を防ぐことができる。

また、シート面の反弁孔側の端部と連続する円筒面を成形する成形部を、さらに固定側の成形型に設けることで、可動側成形型の位置ずれに起因してシート面の端面側端部にバリが発生するのを確実に防ぐことができる。これにより、バリによる、あるいはバリの欠落によるシート面への悪影響を回避して、弁体の移動を円滑なものとし、チェックバルブの油圧調整機能を良好に保つことができる。

上記固定側の成形型は、例えばバルブシートの外周を成形するダイや、バルブシートの内周を成形するコアロッドで構成される。その場合、当接面の成形部は例えばダイの内周に設けられ、シート面の成形部や弁孔の成形部はコアロッドの外周に形成される。また、上述のように、シート面とその反弁孔側で連続する円筒面を成形する場合には、シート面の成形部、弁孔の成形部、および円筒面の成形部をコアロッドの外周面に設ければよい。何れの場合においても、シート面は、例えば円環テーパ状とすることができ、あるいは断面円弧状とすることもできる。

このように、本発明によれば、この種のチェックバルブ用バルブシートの当接面に対するシート面の軸方向位置決めが正確に行われるので、弁体の移動量を高精度に管理することができ、チェックバルブの油圧調整機能を良好に保つことが可能になる。また、この種のバルブシートを金属粉末の圧縮成形で製造することにより、かかる製造コストを低く抑えることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において、図７に示す構成とその作用が同一のものについては、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係るチェックバルブ用バルブシート９の断面図を示している。このバルブシート９は略円筒状をなすもので、給油孔２３（図７を参照）に連通する弁孔８と、弁体３１（図７を参照）が着座するシート面１０と、リテーナ３３（図７を参照）の基端部３３ｂが当接する当接面１２とを備えている。

同図において、シート面１０はテーパ状をなし、軸方向の一端内周側に形成される。シート面１０の他端側には、シート面１０と連続してつながる弁孔８が形成され、他端に開口している。バルブシート９の一端外径側には、環状の軸方向端面が形成され、この端面の一部又は全面がリテーナ基端部３３ｂの当接面１２となる。

このバルブシート９は、例えば弁体３１をシート面１０に接触させた状態（図１中一点鎖線の位置）では、弁体３１の下端から当接面１２までの軸方向間隔ｗが、例えば誤差が±０．０５ｍｍ未満（より好ましくは±０．０２５ｍｍ以下）となるように設計されている。

上記構成のバルブシート９は、例えば以下の工程を経て製造される。

図２に、バルブシート９の成形工程に用いる成形装置の概略図を示す。この図における成形装置１においては、ダイ２およびコアロッド３が固定側の成形型となり、下パンチ４および上パンチ５が可動側の成形型となる。

ダイ２の内周面２ａは段差を介して大径部と小径部とに区画され、段差によって区画形成された軸方向端面の一部又は全面に、バルブシート９の当接面１２を成形する成形部２ｂが設けられる。コアロッド３の外周には、上方に向けてテーパ状に縮径する縮径面３ａが設けられ、この縮径面３ａが、バルブシート９のシート面１０を成形する成形部となる（以下、成形部３ａという。）。この成形部３ａを介して、コアロッド３の外周面は小径部と大径部とに区画され、小径側となる成形部３ａ上方の外周面に、バルブシート９の弁孔８を成形する成形部３ｂが、成形部３ａに隣接して設けられる。これにより、金属粉末Ｍを充填する型領域（キャビティー）が、前記ダイ２の内周面２ａおよび成形部２ｂと、コアロッド３の成形部３ａ、３ｂと、下パンチ４の上端面４ａとで画成され、画成された型領域内に所定量の金属粉末Ｍが充填される。

金属粉末Ｍの充填時、コアロッド３はダイ２の内周に挿入され、その先端はダイ２の上端面２ｃと軸方向同位置に位置している。また、下パンチ４の上端部はダイ２の内周とコアロッド３の外周との間に挿入され、下パンチ４の上端面４ａは、コアロッド３の外周に形成されたシート面１０の成形部３ａよりも下方に位置している。

充填される金属粉末Ｍは、例えば、Ｆｅ、Ｃｕ等の金属粉であり、これらを２種以上混合したもの、あるいは２種以上の合金粉末を使用することもできる。

図２に示す状態から、まず上パンチ５を下降させ、その下端面５ａを充填中の金属粉末Ｍに押し当てる。そして、下端面５ａを押し当てた位置から、さらに図３に示す位置まで上パンチ５を下降させ、金属粉末Ｍを軸方向上側から所定量だけ圧縮する。また、上パンチ５の下方圧縮と同時に、下パンチ４の上端面４ａがコアロッド３の成形部３ａ下端に一致する位置まで下パンチ４を上昇させ（図３を参照）、金属粉末Ｍを軸方向下側から所定量だけ圧縮する。これにより、キャビティーに充填された金属粉末Ｍは、径方向を拘束された状態で軸方向上下から圧縮され、図１に示すような形状のバルブシート９に成形される。これと同時に、各成形部２ｂ、３ａ、３ｂの形状が圧縮状態の金属粉末Ｍに転写され、これら成形部に対応する当接面１２、シート面１０、弁孔８がそれぞれ形成される。

このように、シート面１０を成形する成形部３ａと、当接面１２を成形する成形部２ｂとを、共に固定側の成形型となるダイ２およびコアロッド３に設けたので、当接面１２に対するシート面１０の軸方向位置は、成形前のダイ２に対するコアロッド３の軸方向の位置決めをもって容易に設定することができる。そのため、プレス時における下パンチ４や上パンチ５の位置ずれの影響を受けることなく、正確に両面１０、１２間の軸方向間隔を設定することができ、弁体３１の下端から当接面１２までの軸方向間隔ｗを上記誤差範囲内に抑えることができる。また、成形部３ａを下パンチ４の上端面４ａに設けた場合には、この成形部３ａが円環テーパ状に突出した形状となるので、その先端は非常に破損しやすいが、この成形部３ａをコアロッド３側に設けることで、この種の問題も解決することができる。

また、コアロッド３外周の、シート面１０の成形部３ａ上方に隣接して弁孔８の成形部３ｂを設けたので、シート面１０の上端が固定側成形型と可動側成形型とのつなぎ部にならずに済み、この部分にバリが発生するのを防ぐことができる。従って、バリの干渉により弁体３１（図１中一点鎖線）とシート面１０との接触が阻害されることはなく、上記軸方向間隔ｗを上記誤差範囲内に抑えることができる。

成形後、上パンチ５を上昇させ、次に下パンチ４を、その上端面４ａがダイ２の上端面２ｃと同じ高さ、あるいは上端面２ｃより若干高くなる位置まで上昇させ、バルブシート９をダイ２とコアロッド３から押出すことで成形体を型から取り出す。そして、取り出した成形体を焼成し、必要に応じてサイジング加工（寸法矯正加工）や、防錆処理を適宜施すことで、バルブシート９が完成する。上述の処理以外に、バルブシート９の耐摩耗性を向上させる目的で、浸炭焼入れ処理などの熱処理を別途施すこともできる。

完成品としてのバルブシート９は、主に内部空孔率を調整する目的で、例えば密度６.６ｇ／ｃｍ³以上となるように管理されることが好ましい。また、油の染み出しを調整する目的で、上記寸法サイジング加工時に表面開孔を目潰しすることも可能である。

このバルブシート９は、上述した弁体３１やリテーナ３３とでチェックバルブ７を構成し、例えば先に図示したチェーンテンショナ（図７を参照）に組込まれて使用される。図６は、図７に示すチェーンテンショナに組込まれたチェックバルブ７周辺の拡大断面図である。同図は、弁体３１がバルブシート９のシート面１０に接触して弁孔８を閉じた状態を示している。この場合、弁体３１の反シート面１０側の端部からリテーナ３３の接触面３３ａまでの距離δは、リテーナ３３の接触面３３ａから当接面１２までの軸方向距離から上記軸方向間隔ｗを減じたものに等しい。この実施形態では、軸方向間隔ｗが上述の誤差範囲内に抑えられるので、リテーナ３３の接触面３３ａから基端部３３ｂ当接面までの軸方向距離を所定の軸方向寸法に仕上げることにより、距離δを高精度に設定することができる。距離δは、弁体３１の移動量であるから、これにより、弁体３１の移動量を適切に管理することができ、油圧ダンパ室２５内の油圧調整を良好に行うことができる。また、弁体３１が鋼球のように質量（慣性）の大きい材料で形成される場合であっても、上述のように弁体３１の移動量δを適切に管理することで、チェーンからの変動荷重に対する良好な応答性（弁体３１の追従性）を得ることができる。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。

以上の実施形態では、成形工程において、シート面１０を成形する成形部３ａの小径側端部に隣接して、弁孔８を成形する成形部３ｂを設けた場合を説明したが、例えば図５に示すように、さらに成形部３ａの大径側端部に隣接する円筒状の成形部３ｃを設けることも可能である。これにより、シート面１０の両端部、特にシート面１０の軸方向端面側端部にバリが発生するのを防ぐことができ、弁体３１とシート面１０との接触にバリが干渉するのを避けることができる。この場合、成形体としてのバルブシート９’には、図４に示すように、一端内周に形成されるシート面１０と、シート面１０の拡径側端部と連続する円筒面１４が形成される。この他にも、例えばテーパ面状の成形部３ａを下方に延長して、バリが発生する可能性のある箇所（コアロッド３と下パンチ４のつなぎ部）を弁体３１とシート面１０との接触箇所から遠ざけることで、両者１０、３１間へのバリの干渉を避けることができる。

また、この実施形態では、バルブシート９の内径部分を外径部分に比べて一端側（反弁孔８側）に突出させた場合を説明したが、本発明は、この形態に限ることなく他の形態に適用することもできる。例えば図示は省略するが、バルブシート９の内径部分を外径部分とフラットにすることもでき、あるいは内径部分を外径部分に比べて後退（凹状）させた形状とすることもできる。前者の形状をなすバルブシートは、プレス時のダイ２の成形部２ｂと、コアロッド３の成形部３ａの下端、および下パンチ４の上端面４ａの軸方向位置を一致させることで成形することができる。また、後者の形状をなすバルブシートは、下パンチ４の上端面４ａと成形部３ａ下端の軸方向位置を一致させ、かつ上端面４ａおよび成形部３ａ下端を、内径部分の後退分だけダイ２の成形部２ｂより上方に配することで成形することができる。

また、以上の実施形態では、上パンチ５と下パンチ４とを同時に移動させて、金属粉末Ｍを軸方向上下から圧縮した場合を説明したが、本発明は、この例示した順序に限定されるものではない。例えば、金属粉末Ｍが型領域から外部に溢れ出ない限り、先に下パンチ４により金属粉末Ｍを圧縮してから、上パンチ５で圧縮することもできる。あるいは上パンチ５を先に下降させて、金属粉末Ｍを軸方向上側から圧縮し、その後下パンチ４により軸方向下側から圧縮することもできる。

本発明の一実施形態に係るチェックバルブ用バルブシートの断面図である。 バルブシートの成形工程を概念的に示す断面図である。 バルブシートの成形工程を概念的に示す断面図である。 他の実施形態に係るバルブシートの断面図である。 他の実施形態に係るバルブシートの成形工程を概念的に示す断面図である。 一実施形態に係るバルブシートを組込んだチェーンテンショナの部分拡大図である。 従来のバルブシートを組込んだチェーンテンショナの断面図である。

符号の説明

１ 成形装置
２ ダイ
２ｂ 当接面の成形部
３ コアロッド
３ａ シート面の成形部
３ｂ 弁孔の成形部
３ｃ 円筒面の成形部
４ 下パンチ
５ 上パンチ
７ チェックバルブ
９ バルブシート
１０ シート面
１２ 当接面
１４ 円筒面
２１ ハウジング
２２ ゲート孔
２３ 給油孔
２４ プランジャ
２５ 油圧ダンパ室
２６ リターンスプリング
３１ 弁体
３３ リテーナ
３３ａ 接触面
３３ｂ 当接面
ｗ 軸方向間隔
δ 弁体の移動量

Claims (5)

1. 弁体およびリテーナと共に油圧式チェーンテンショナのチェックバルブを構成し、給油孔に連通する弁孔と、前記弁体が着座するシート面と、前記リテーナの基端部が当接する当接面とを有するチェックバルブ用バルブシートの製造方法において、
   前記シート面を成形する成形部と前記当接面を成形する成形部とを設けた固定側の成形型と、可動側の成形型とで、金属粉末を圧縮成形する成形工程を含むことを特徴とするチェックバルブ用バルブシートの製造方法。
2. 前記弁孔を成形する成形部を、さらに前記固定側の成形型に設けることを特徴とする請求項１記載のチェックバルブ用バルブシートの製造方法。
3. 前記シート面とその反弁孔側で連続する円筒面を成形する成形部を、さらに前記固定側の成形型に設けることを特徴とする請求項２記載のチェックバルブ用バルブシートの製造方法。
4. 前記固定側の成形型は、コアロッドとダイとで構成され、前記当接面の成形部は前記ダイの内周に設けられ、前記シート面の成形部および前記弁孔の成形部は共に前記コアロッドの外周に設けられることを特徴とする請求項２記載のチェックバルブ用バルブシートの製造方法。
5. 前記固定側の成形型は、コアロッドとダイとで構成され、前記当接面の成形部は前記ダイの内周に設けられ、前記シート面の成形部、前記弁孔の成形部、および前記円筒面の成形部は前記コアロッドの外周に設けられることを特徴とする請求項３記載のチェックバルブ用バルブシートの製造方法。

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