JP6459865B2 - バルブ装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、弁体に陽極酸化皮膜が形成されるバルブ装置の製造方法に関する。

弁体に陽極酸化皮膜が形成されるバルブ装置の製造方法として、例えば特許文献１に開示される技術が知られている。
特許文献１には、弁体に陽極酸化皮膜を形成する技術が開示されている。

特開平１１−５１２０１号公報

弁体に陽極酸化皮膜を形成する技術として、弁体は陽極酸化処理が施される。
陽極酸化処理は、弁体を電解質溶液に浸すとともに、弁体に陽極を接触させるものであり、この陽極酸化処理によって弁体の表面に陽極酸化皮膜が形成される。

（問題点）
特許文献１の技術には、陽極の接触箇所が記載されていない。このため、陽極を弁体の外周面に接触させる場合が想定される。
しかし、陽極の接触付近には、陽極の接触による段差等の特異形状が生成される。

この特異形状が、ハウジングに形成された流体通路の内壁に干渉する懸念がある。
特異形状が流体通路に干渉することによって、バルブ装置の作動不良が発生する懸念がある。
また、特異形状が流体通路に強く摺接することで、流体通路の内壁が損傷あるいは摩耗する懸念がある。この場合は、傷ついた箇所から腐食が進展する可能性もある。

（発明の目的）
本発明の目的は、弁体の外周面に陽極酸化皮膜を均一に形成できるバルブ装置の製造方法の提供にある。

請求項１を採用するバルブ装置の製造方法は、弁体に陽極酸化処理を行う際に、陽極を弁体の外周面とは異なる面に接触させる。これにより、弁体の外周面に陽極酸化皮膜を均一に形成できるため、上記問題点を解決できる。
即ち、弁体の外周面に陽極酸化皮膜を均一に形成できるため、弁体の外周面に特異形状が生成されない。このため、特異形状がハウジングに干渉する不具合を回避でき、弁体がハウジングの内壁に干渉することで生じる作動不良や摩耗等を防止できる。

電子スロットルの断面図である。 弁体の斜視図である。 弁体の平面図である。 弁体の平面図である。

以下では、図面に基づいて発明を実施するための形態を説明する。なお、以下で開示する実施形態は、一例を開示するものであって、本発明が実施形態に限定されないことは言うまでもない。

［実施形態１］
図１〜図３に基づいて実施形態１を説明する。
自動車に搭載されるエンジンの吸気通路２は、スロットルバルブ１によって開度調整される。このスロットルバルブ１は、バルブ装置の一例である。

スロットルバルブ１は、内部に吸気通路２が形成されるハウジング３を備える。なお、吸気通路２は流体通路の一例である。
スロットルバルブ１は、ハウジング３に対して回転自在に支持されるシャフト４を備える。
スロットルバルブ１は、吸気通路２内においてシャフト４に固定されて、吸気通路２の開度調整を行う弁体５を備える。
スロットルバルブ１は、シャフト４を回動操作する電動アクチュエータ６を備える。

次に、上記の各構成部品を説明する。
ハウジング３は、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって設けられる。このハウジング３は、円筒状の吸気通路２を形成するボアと、電動アクチュエータ６の組付部とを一体に設けたものである。

ハウジング３には、シャフト４が挿入されるシャフト挿通穴が設けられる。シャフト４は、吸気通路２を貫通し、吸気通路２の流線方向に対して直交する方向に組付けられる。なお、流線方向は、所謂ボア軸が延びる方向であり、換言すると吸気の流れ方向に沿う吸気通路２の中心軸が延びる方向である。

シャフト挿通穴の内部には、シャフト４の先端側を回転自在に支持するベアリング７が配置される。具体的な一例として、この実施形態では滑りベアリングが配置される。
同様に、シャフト挿通穴の内部には、シャフト４の根元側を回転自在に支持するベアリング８が配置される。具体的な一例として、この実施形態では転がりベアリングが配置される。

シャフト４は、鉄やステンレス等によって設けられる。シャフト４は、円柱状の棒であり、弁体５と一体に回動する。
弁体５は、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって設けられる。

弁体５は、円板形状に形成されたバタフライ型の回動弁であり、吸気通路２内においてシャフト４に固定される。
弁体５の具体的な一例は、一定厚のアルミ板を円形に切断した形状を呈する。即ち、弁体５の両面は円形の平面を呈するものであり、弁体５の外周縁には円筒状の外周面５ａが存在する。

吸気通路２内のシャフト４に弁体５を固定する手段として結合具９が用いられる。結合具９は、限定するものではなく、ネジであっても良いし、リベットであっても良い。なお、図１中では結合具９の一例として２つのネジを用いている。
弁体５には、結合具９を挿通する貫通穴１０が２つ設けられる。
なお、弁体５においてシャフト４と接する面を固定接触面Ｘと称する。

電動アクチュエータ６は、周知なものであり、通電により回転力を発生する電動モータ１１と、この電動モータ１１の回転出力を増幅してシャフト４を駆動する減速装置１２と、シャフト４および弁体５を所定の開度へ戻すスプリング１３とを備える。
また、電動アクチュエータ６は、シャフト４の回転角度を検出する回転角センサ１４を備える。この回転角センサ１４は、所謂スロットルポジションセンサであり、シャフト４の回転角度に応じた開度信号をＥＣＵに出力する。なお、ＥＣＵは、周知のエンジン制御ユニットであり、回転角センサ１４によって検出される実際の弁体５の開度が目標開度となるように電動モータ１１をフィードバック制御する。

（実施形態１の特徴技術１）
ハウジング３および弁体５は、同種の金属材料よりなる共金（ともがね）である。具体的にハウジング３および弁体５は、共にアルミニウムまたはアルミニウム合金によって設けられる。共金は、凝着し易いことが知られている。
弁体５がハウジング３に摺接するなどにより外周面５ａが摩耗するのを防ぐとともに、凝着により弁体５がハウジング３に固着する不具合を回避する手段として、弁体５には陽極酸化処理が施される。
陽極酸化処理は周知なものであり、弁体５を電解質溶液に浸すとともに、弁体５に陽極Ａを接触させることで、弁体５の表面に陽極酸化皮膜αを形成する技術である。なお、図２、図３中では、陽極酸化皮膜αをハッチングで示す。

弁体５は、上述したように、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって設けられる。このため、この実施形態における陽極酸化処理は、アルマイト処理である。そして、陽極酸化処理によって弁体５に形成される陽極酸化皮膜αは所謂アルマイト皮膜である。
この陽極酸化処理を行う際に、陽極Ａは外周面５ａとは異なる面に接触するものである。
即ち、弁体５に形成される陽極酸化皮膜αは、外周面５ａとは異なる面に陽極Ａを接触させて設けたものである。

このように、陽極酸化処理を行う際に、陽極Ａを外周面５ａとは異なる面に接触させることにより、外周面５ａに陽極酸化皮膜αを均一に形成できる。
このため、外周面５ａに特異形状が生成されない。これにより、陽極Ａの接触箇所に生じる特異形状が、吸気通路２の内壁に干渉する不具合がなく、干渉によるスロットルバルブ１の作動不良を回避できる。
また、外周面５ａに均一に形成された陽極酸化皮膜αによって、共金による凝着を回避できる。即ち、共金による凝着により弁体５がハウジング３に固着する不具合を回避できる。

（実施形態１の特徴技術２）
陽極酸化処理を行う際に、陽極Ａは固定接触面Ｘとは異なる面に接触するものである。
即ち、弁体５に形成される陽極酸化皮膜αは、固定接触面Ｘとは異なる面に陽極Ａを接触させて設けたものである。

このように、陽極酸化処理を行う際に、陽極Ａを固定接触面Ｘとは異なる面に接触させることにより、固定接触面Ｘに陽極酸化皮膜αを均一に形成できる。
このため、固定接触面Ｘに特異形状が生成されない。これにより、特異形状によって弁体５とシャフト４の摩擦力が低下する不具合がなく、シャフト４に対して弁体５がずれる不具合がない。その結果、弁体５のずれによるスロットルバルブ１の作動不良を回避できる。

また、弁体５をシャフト４に固定した際に、陽極酸化皮膜αが割れる不具合を回避できる。このため、割れた陽極酸化皮膜αによって、弁体５とシャフト４の摩擦力が低下する不具合がない。
さらに、陽極酸化皮膜αが割れないため、割れた陽極酸化皮膜αの破片がシャフト４とハウジング３の隙間に入って詰まりを起こす不具合がない。もちろん、割れた陽極酸化皮膜αの破片が通路の内壁を傷付ける不具合や、局所的な異常摩耗を引き起こす不具合もない。

（実施形態１の特徴技術３）
この実施形態１では、陽極酸化処理を行う際に、陽極Ａを貫通穴１０の内周面に接触させるものである。
即ち、弁体５に形成される陽極酸化皮膜αは、貫通穴１０の内周面に陽極Ａを接触させて設けたものである。

このように、陽極酸化処理を行う際に、陽極Ａを貫通穴１０の内周面に接触させることにより、外周面５ａと固定接触面Ｘの両方に陽極酸化皮膜αを均一に形成できる。
このため、上述した特徴技術１と特徴技術２の両方を達成できる。

また、陽極Ａの接触付近には、陽極Ａの接触跡等による特異形状が生成される可能性がある。しかし、特異形状は貫通穴１０の内周面に形成されるため、特異形状は何ら不具合を招かない。

（実施形態１の特徴技術４）
この実施形態１では、陽極酸化処理によって形成される陽極酸化皮膜αの膜厚を５μｍ以上に設けている。
これにより、弁体５の表面硬度を、吸気通路２の内壁の硬度より確実に高くできる。
このため、弁体５が吸気通路２の内壁に接触して弁体５に負荷が加えられても、弁体５の変形を防ぐことができる。また、弁体５の変形が防がれることで、陽極酸化皮膜αの割れや変形を回避できる。

（実施形態１の特徴技術５）
この実施形態１では、より好ましい形態として、陽極酸化処理によって形成される陽極酸化皮膜αの膜厚を２０μｍ以上に設けている。即ち、この実施形態１では、弁体５の表面に硬質アルマイト皮膜を設けている。

このように、陽極酸化皮膜αの膜厚を２０μｍ以上に設けることにより、スロットルバルブ１が長期に使用された場合であっても、外周面５ａの陽極酸化皮膜αが摩耗等で無くなる不具合を回避できる。即ち、スロットルバルブ１の生涯作動において外周面５ａの陽極酸化皮膜αが摩耗等で無くなる不具合が生じない。なお、生涯作動は、搭載される自動車の設計上における使用上限の作動回数である。
このように設けることにより、弁体５が吸気通路２に凝着する不具合を長期に亘って回避できるため、スロットルバルブ１の長期信頼性を高めることができる。

この実施形態１では、上述したように、陽極酸化皮膜αの膜厚を５μｍ以上、好ましくは２０μｍ以上に設ける例を示すが、膜厚の上限は限定しない。
具体的に膜厚の上限は、スロットルバルブ１の作動に影響を与えない範囲で、且つ陽極酸化皮膜αに製造上の乱れが生じない範囲で、さらに陽極酸化処理工程において大幅な遅延を招かない範囲に設定される。

［実施形態２］
図４に基づいて実施形態２を説明する。
なお、以下の実施形態において上記実施形態１と同一符合は同一機能物を示すものである。また、以下の実施形態では、先に説明した実施形態に対する変更箇所のみを開示するものであり、説明していない箇所については先行して説明した形態を採用するものである。

上記の実施形態１では、固定接触面Ｘに陽極酸化皮膜αを均一に形成する例を示した。 これに対しこの実施形態２は、固定接触面Ｘに陽極酸化皮膜αを一切形成しない例を示す。即ち、この実施形態２は、陽極酸化処理を行う際に、固定接触面Ｘに陽極酸化皮膜αが生成されないようにしたものである。

具体的には、陽極酸化処理を行う際に、固定接触面Ｘには陽極酸化皮膜αの生成を阻止するマスキングが施される。
マスキング技術は周知なものであり、例えば、固定接触面Ｘにマスキングテープを貼付して陽極酸化処理を行い、処理後にマスキングテープを剥がずものであっても良い。あるいは、固定接触面Ｘに皮膜の形成を阻止する塗料を塗布して陽極酸化処理を行い、処理後に塗料を剥離するものであっても良い。

弁体５の陽極酸化処理を行う際、陽極Ａは外周面５ａとは異なる面に接触するものである。これにより、この実施形態２においても少なくとも外周面５ａには、陽極酸化皮膜αが均一に形成される。
なお、図４中では、陽極Ａの接触箇所の具体的な一例として、弁体５の平面で、且つ固定接触面Ｘとは異なる箇所に陽極Ａを接触させる例を示すが、接触箇所を限定するものではない。あるいは、実施形態１で示したように、陽極Ａを貫通穴１０の内周面に接触させても良い。

この実施形態２のスロットルバルブ１は、陽極酸化処理を行う際、固定接触面Ｘに陽極酸化皮膜αの生成を阻止するマスキングが施される。これにより、固定接触面Ｘには陽極酸化皮膜αが形成されないため、上述した実施形態１の特徴技術２と同様の効果を得ることができる。

また、陽極酸化皮膜αが形成される箇所と、陽極酸化皮膜αが存在しない固定接触面Ｘとの境界部に、陽極酸化皮膜αの有無による段差が形成される。このため、シャフト４に弁体５を固定すると、シャフト４が段差にひっかかり、シャフト４に対して弁体５のずれが抑制される。このため、弁体５のずれをより確実に防ぐことができる。

［他の実施形態］
上記の実施形態では、本発明をスロットルバルブ１に適用する例を示したが、限定するものではない。具体的な一例として、低圧ＥＧＲバルブにおける吸気絞り弁に適用しても良い。

上記の実施形態では、弁体５の一例として平な円板を例に示したが、限定するものではない。具体的な一例として、断面が略Ｚ字形を呈する弁体５であっても良い。

上記の実施形態では、弁体５の一例としてバタフライバルブを例に示したが、限定するものではない。具体的には、開閉時に弁体５の一部が流体通路の内壁に摺接するボールバルブ等に適用しても良い。

１ スロットルバルブ（バルブ装置）
２ 吸気通路（流体通路）
３ ハウジング
４ シャフト
５ 弁体
５ａ 外周面
α 陽極酸化皮膜
Ａ 陽極
Ｘ 固定接触面

Claims (6)

1. 内部に流体通路（２）が形成されるハウジング（３）と、
   このハウジングに対して回動操作されるシャフト（４）と、
   前記流体通路内において前記シャフトに固定される弁体（５）とを備え、
   前記弁体には、陽極酸化処理が施されるものであり、
   この陽極酸化処理を行う際に前記弁体と電気的に接続される陽極（Ａ）は、前記弁体の外周面（５ａ）とは異なる面に接触することを特徴とするバルブ装置の製造方法。
2. 請求項１に記載のバルブ装置の製造方法において、
   前記陽極は、前記弁体に設けられた貫通穴（１０）の内周面に接触することを特徴とするバルブ装置の製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載のバルブ装置の製造方法において、
   前記弁体は、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって設けられ、
   前記陽極酸化処理は、アルマイト処理であり、
   前記陽極酸化処理によって形成される陽極酸化皮膜はアルマイト皮膜であることを特徴とするバルブ装置の製造方法。
4. 請求項３に記載のバルブ装置の製造方向において、
   前記ハウジングは、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって設けられることを特徴とするバルブ装置の製造方法。
5. 請求項１ないし請求項４の内のいずれか１つに記載のバルブ装置の製造方向において、
   前記陽極酸化処理によって形成される陽極酸化皮膜の膜厚は、５μｍ以上であることを特徴とするバルブ装置の製造方法。
6. 請求項１ないし請求項５の内のいずれか１つに記載のバルブ装置の製造方向において、
   前記陽極酸化処理によって形成される陽極酸化皮膜の膜厚は、２０μｍ以上であることを特徴とするバルブ装置の製造方法。

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