JP3966914B2

JP3966914B2 - ベローズおよびその製造方法

Info

Publication number: JP3966914B2
Application number: JP12859995A
Authority: JP
Inventors: 秀俊内山; 茂長谷川; 康義山田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-05-26
Filing date: 1995-05-26
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2022-08-29
Also published as: JPH08326915A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、その内圧と外圧との差に応じて伸縮作動するベローズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、流体制御用電磁弁に利用されるベローズは、蛇腹部の一端に弁体が設けられて、蛇腹部の他端に蛇腹部より大径のフランジ部が設けられている。このベローズを切削によって形成した場合、最も径の大きいフランジ部と等しい径の丸材が必要となるため、材料の歩留りが悪く、且つ切削加工に要する時間も長いことから、製造コストが高くなってしまう。
【０００３】
そこで、特開平１−１１６３０６号公報では、弁体とフランジ部の少なくとも一方を蛇腹部と別材で構成したベローズが提案されている。このベローズは、例えば弁体を蛇腹部と別材で構成すれば、蛇腹部の内径と等しい筒材を使用することができ、フランジ部を蛇腹部と別材で構成すれば、蛇腹部の外径と等しい丸材を使用することができる。これにより、材料の歩留りが向上するとともに、切削加工に要する時間を短縮することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記公報に開示されたベローズは、製造コストの低減を図るために蛇腹部と別材の弁体またはフランジ部を金属材料で形成している。このため、樹脂製の蛇腹部と金属製の弁体またはフランジ部とでは線膨張係数が大きく異なるため、ベローズの使用温度が低くなって熱収縮を生じた時に、両者の結合力が弱まって気密性が低下する虞がある。
また、蛇腹部に対して弁体あるいはフランジ部を機械的に結合する（例えばかしめ結合）構造であることから、両者の組付けに工数がかかり、コストアップを招くという問題が生じる。
【０００５】
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、蛇腹部と弁体部およびフランジ部とが別部材で構成されたベローズにおいて、低温時の使用に際して蛇腹部と弁体部およびフランジ部との結合力が低下することなく、十分な気密性を確保できるとともに、組付け工数の低減によるコストダウンを図ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するるために、以下の構成を採用した。
請求項１では、伸縮自在に設けられた蛇腹部と、この蛇腹部の一端に結合された弁体部と、前記蛇腹部の他端に結合されたフランジ部とから成り、前記フランジ部の外径が前記蛇腹部の外径より大きく設けられているベローズにおいて、
前記弁体部と前記フランジ部は、それぞれ前記蛇腹部と別部材によって構成され、且つ前記蛇腹部は４フッ化エチレン樹脂より成り、前記弁体部および前記フランジ部は互いに前記蛇腹部と線膨張係数が等しい樹脂材、または同一種類の樹脂材より成り、前記蛇腹部と前記フランジ部との材料の境界面が前記蛇腹部の外径より外径側と成らないように前記蛇腹部と前記フランジ部と、および前記蛇腹部と前記弁体部とが一体成形によって気密に結合されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２では、請求項１に記載したベローズの製造方法において、前記蛇腹部を構成する樹脂材から前記弁体部および前記フランジ部との結合部を有する蛇腹母体を形成する第１工程、前記蛇腹母体と前記弁体部および前記フランジ部を構成する樹脂材とを一体成形してベローズ母体を形成する第２工程、前記ベローズ母体から切削によって前記弁体部、前記フランジ部、および前記蛇腹部を形成する第３工程から成ることを特徴とする。
【０００８】
請求項３では、請求項２に記載したベローズの製造方法において、
前記第１工程における前記蛇腹母体は、円筒形状に設けられた樹脂材を切削して形成されることを特徴とする。
【０００９】
請求項４では、請求項２に記載したベローズの製造方法において、
前記第１工程における前記蛇腹母体は、前記蛇腹部を構成するための樹脂材を金型成形して得られることを特徴とする。
【００１０】
【作用および発明の効果】
（請求項１）
本発明のベローズは、蛇腹部と弁体部およびフランジ部とが互いに線膨張係数の等しい樹脂材、または同一種類の樹脂材によって形成されている。従って、ベローズの使用温度が低くなって熱収縮を生じても、両者（蛇腹部と弁体部およびフランジ部）が略同様に熱収縮するため、両者の結合力が弱まることはなく、十分な気密性を確保できる。また、蛇腹部と弁体部およびフランジ部とを一体成形することから、両者の結合が容易であるとともに、両者の組付けにかかる工数を削減できるため、コストダウンを図ることも可能である。
【００１１】
（請求項２）
本発明のベローズは、先ず、蛇腹部を構成する樹脂材から蛇腹母体を形成する。この蛇腹母体には、弁体部およびフランジ部と結合するための結合部が設けられている。続いて、その蛇腹母体と、弁体部およびフランジ部を構成する樹脂材とを一体成形してベローズ母体を形成する。このベローズ母体では、蛇腹母体に設けられた結合部に弁体部およびフランジ部を構成する樹脂材が気密に結合されている。続いて、ベローズ母体を切削して弁体部、フランジ部、および蛇腹部を形成することによりベローズが得られる。
【００１２】
（請求項３および請求項４）
蛇腹部を構成する樹脂材から蛇腹母体を形成する方法としては、請求項３に記載した様に、円筒形状に設けられた樹脂材（例えば４フッ化エチレン樹脂）を切削して形成することもできるが、請求項４に記載した様に、蛇腹部を構成するための樹脂材を金型成形して形成しても良い。
【００１３】
【実施例】
次に、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
図１はベローズの製造工程図、図２はベローズを利用した流体制御用電磁弁の全体断面図である。
流体制御用電磁弁１は、エンジンのアイドル回転速度制御に用いられるもので、アイドリング時にスロットルバルブ（図示しない）をバイパスする空気流量を制御する。この流体制御用電磁弁１は、空気通路２が形成されたハウジング３を有し、このハウジング３に空気通路２を開閉するためのバルブ４、このバルブ４と一体に設けられたベローズ５、およびバルブ４を駆動する電磁式アクチュエータ６（後述する）等が収容されている。
【００１４】
ハウジング３は、アルミダイカスト製で、側面に空気通路２の流入口２ａと流出口２ｂとが開口している。空気通路２は、流入口２ａと流出口２ｂとの間を略コの字形状に設けられて、通路途中にバルブ４が着座するシート面２ｃが設けられている。
バルブ４は、空気通路２のシート面２ｃより下流側に配されて、外周縁部がシート面２ｃ側に隆起してシート面２ｃに対するシール部４ａを形成している。このバルブ４は、中央部を貫通するシャフト７に支持され、そのシャフト７と一体に軸方向へ移動可能に設けられている。
【００１５】
シャフト７は、その先端部がハウジング３に螺着されたアジャストスクリュ８に摺動自在に支持されて、後端側がシャフト７の芯出しを行なう板ばね９に支持されている。なお、図２に示す流体制御用電磁弁１の左側を先端側、右側を後端側として説明する。
アジャストスクリュ８は、バルブ４との間に介在されたスプリング１０のセット荷重を調節する荷重調節手段である。
【００１６】
ベローズ５は、バルブ４の後端側に連なって軸方向に伸縮自在に設けられた蛇腹部５ａと、この蛇腹部５ａの後端に設けられて蛇腹部５ａより大径のフランジ部５ｂとを有し、このフランジ部５ｂの外周で板ばね９とともに電磁式アクチュエータ６の第１プレート１３（下述する）とハウジング３の内周面に形成された段差部３ａとの間に挟持されている。このベローズ５は、バルブ４の上下流の圧力差によってバルブ４の位置が影響されないように、バルブ４に加わる圧力をキャンセルする目的で設けられている。ベローズ５の内部は、バルブ４を板厚方向に貫通して設けられた連通孔４ｂを通じて空気通路２と連通しており、バルブ４が空気通路２を閉じている時には、バルブ４より上流側の空気圧力が連通孔４ｂを通じてベローズ５内部へ導入されている。
【００１７】
ここで、ベローズ５の製造方法について説明する。
先ず、図１（ａ）に示す様な円筒形状の樹脂材５０（例えば４フッ化エチレン樹脂）から切削によって蛇腹母体５１を形成する（図１（ｂ）参照）。この蛇腹母体５１には、両端面にそれぞれバルブ４およびフランジ部５ｂとの結合部５１ａ、５１ｂが形成される。続いて、バルブ４およびフランジ部５ｂを形成するための樹脂材（但し、蛇腹母体５１を形成する樹脂材５０と線膨張係数の等しい材質、例えばナイロン）を蛇腹母体５１と金型にて一体成形して、図１（ｃ）に示すベローズ母体５２を形成する。この時、バルブ４側に連通孔４ｂとシャフト７を通す貫通孔４ｃとが形成される。
【００１８】
続いて、ベローズ母体５２の内周面から余分な樹脂材を削り落としてバルブ４とフランジ部５ｂとを分離した後、蛇腹母体５１の内周側と外周側とに交互に切り込みを入れて蛇腹部５ａを形成する。
以上の各工程を経て図１（ｄ）に示すベローズ５が製造される。
【００１９】
電磁式アクチュエータ６は、ハウジング３内部の後端側（板ばね９の後端側）に収容されて、通電を受けて磁力を発生するソレノイドコイル１１（以下コイル１１と略す）、コイル１１の外周に配された円筒形状のヨーク１２、コイル１１の先端側に配された第１プレート１３、コイル１１の後端側に配された第２プレート１４、コイル１１の内周に配されたステータコア１５、およびステータコア１５と軸方向に対向して配されたムービングコア１６等より構成されている。
【００２０】
なお、コイル１１は、ボビン１７（例えばナイロン製）の円筒外周に巻装されて、コネクタ１８にモールドされたターミナル１９を通じて通電される。コネクタ１８は、電磁式アクチュエータ６が収容されたハウジング３の後端開口部を閉塞するカバー２０（例えばナイロン製）と一体に設けられている。
ヨーク１２、第１プレート１３、第２プレート１４、およびステータコア１５は、コイル１１の固定磁路を形成するもので、それぞれ鉄等の磁性部材により設けられている。
【００２１】
ムービングコア１６は、シャフト７の後端部に圧入固定されて、第１プレート１３の中空部に挿入され、ステータコア１５との間に介在されたスプリング２１により軸方向の先端側（バルブ４が空気通路２を閉じる方向）へ付勢されている。このムービングコア１６は、鉄等の磁性部材により設けられており、コイル１１が通電された時に、スプリング２１の付勢力に抗して、コイル１１の磁力により磁化されたステータコア１５側へ吸引される。なお、スプリング２１は、コイル１１への通電が停止されている時に、バルブ４が空気通路２を閉塞できるように、前記のスプリング１０よりセット荷重が大きくなっている。
【００２２】
次に、本実施例の作動を説明する。
図示しない電子制御ユニットを通じてコイル１１が通電されると、ステータコア１５から、第２プレート１４、ヨーク１２、第１プレート１３、およびムービングコア１６を通ってステータコア１５へ戻る磁路が形成されて、ステータコア１５とムービングコア１６との間に吸引力が発生する。この吸引力により、スプリング１０、スプリング２１、および板ばね９の各弾力が釣り合う位置までムービングコア１６がステータコア１５側へ吸引されて、ムービングコア１６と一体にシャフト７およびバルブ４が軸方向の後端側へ移動する。その結果、バルブ４（シール部４ａ）が空気通路２のシート面２ｃからリフトして空気通路２を開くことにより、流入口２ａから流出口２ｂへ向かって空気通路２内を空気が流れる。
【００２３】
空気通路２を流れる空気流量は、コイル１１への印加電流を制御することにより可変する。即ち、ステータコア１５とムービングコア１６との間に発生する吸引力は、コイル１１への印加電流に応じて増減するため、コイル１１への印加電流を制御してバルブ４のリフト量を調節することにより空気通路２を流れる空気流量を制御することができる。
【００２４】
（本実施例の効果）
本実施例のベローズ５は、蛇腹部５ａとバルブ４およびフランジ部５ｂとが互いに線膨張係数の等しい樹脂材を使用しているため、ベローズ５の使用温度が低温（例えば−４０℃）になって熱収縮を生じても、蛇腹部５ａとバルブ４およびフランジ部５ｂとが略同様に熱収縮するため、両者（蛇腹部５ａとバルブ４および蛇腹部５ａとフランジ部５ｂ）の結合力が弱まることはなく、十分な気密性を確保できる。
【００２５】
また、蛇腹部５ａとバルブ４およびフランジ部５ｂとを一体成形することから、蛇腹母体５１に形成した結合部５１ａ、５１ｂの形状を複雑にしても両者の結合を容易に行うことができる。言い換えれば、結合部５１ａ、５１ｂを複雑な形状とすることで両者の気密性を高めることができる。
さらに、蛇腹部５ａとバルブ４およびフランジ部５ｂとを一体成形によって結合することから、従来の機械的に結合する場合と比較して両者の組付けにかかる工数を低減できるため、コストダウンを図ることが可能である。
【００２６】
（変形例）本実施例では、蛇腹部５ａとバルブ４およびフランジ部５ｂとを互いに線膨張係数の等しい樹脂材を使用して形成したが、同一種類の樹脂材を使用して形成することも可能である。また、円筒形状の樹脂材５０から削り出しによって蛇腹母体５１を形成する方法以外に、金型成形によって蛇腹母体５１を形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ベローズの製造工程図である。
【図２】流体制御用電磁弁の断面図である。
【符号の説明】
４バルブ（弁体部）
５ベローズ
５ａ蛇腹部
５ｂフランジ部
５０蛇腹部を構成する樹脂材
５１ａ、５１ｂ結合部
５１蛇腹母体
５２ベローズ母体

Claims

伸縮自在に設けられた蛇腹部と、
この蛇腹部の一端に結合された弁体部と、
前記蛇腹部の他端に結合されたフランジ部とから成り、前記フランジ部の外径が前記蛇腹部の外径より大きく設けられているベローズにおいて、
前記弁体部と前記フランジ部は、それぞれ前記蛇腹部と別部材によって構成され、且つ前記蛇腹部は４フッ化エチレン樹脂より成り、前記弁体部および前記フランジ部は互いに前記蛇腹部と線膨張係数が等しい樹脂材、または同一種類の樹脂材より成り、前記蛇腹部と前記フランジ部との材料の境界面が前記蛇腹部の外径より外径側と成らないように前記蛇腹部と前記フランジ部と、および前記蛇腹部と前記弁体部とが一体成形によって気密に結合されていることを特徴とするベローズ。
請求項１に記載したベローズの製造方法において、
前記蛇腹部を構成する樹脂材から前記弁体部および前記フランジ部との結合部を有する蛇腹母体を形成する第１工程、
前記蛇腹母体と前記弁体部および前記フランジ部を構成する樹脂材とを一体成形してベローズ母体を形成する第２工程、
前記ベローズ母体から切削によって前記弁体部、前記フランジ部、および前記蛇腹部を形成する第３工程から成るベローズの製造方法。
請求項２に記載したベローズの製造方法において、
前記第１工程における前記蛇腹母体は、円筒形状に設けられた樹脂材を切削して形成されることを特徴とするベローズの製造方法。
請求項２に記載したベローズの製造方法において、
前記第１工程における前記蛇腹母体は、前記蛇腹部を構成するための樹脂材を金型成形して得られることを特徴とするベローズの製造方法。