JP6909080B2 - サーモバルブの製造方法、及び、サーモバルブ - Google Patents

サーモバルブの製造方法、及び、サーモバルブ Download PDF

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Description

本発明は、流体の温度によって流量を制御するサーモバルブに関する。
流体の流量を制御するために、流路中にバルブが配置される。このようなバルブに関する従来技術として特許文献1に開示される技術がある。
特許文献1に示されるような、バルブは、筒状のスプールと、このスプールに圧入されて、かしめられた弁座と、この弁座に当接可能に設けられた弁体と、を有している。
弁座は、外周に軸線に向かって形成された溝を有している。スプールに弁座を圧入した後に、溝に向かってスプールを押圧する。これにより、スプールの一部が溝の内部に押し込まれる。即ち、弁座がスプールにかしめられる。圧入後においてかしめることにより、部品同士をより強固に固定することができる。
特開平10−252913号公報
ところで、バルブの一つとして、流体の温度によって流量を制御するサーモバルブが知られている。サーモバルブは、例えば、流体の温度によって作動するサーモアクチュエータに、弁体が締結されてなる。このようなサーモバルブにおいて、弁体がサーモアクチュエータから分離することを抑制することが求められる。
本発明は、弁体をサーモアクチュエータに強固に固定することができる技術の提供を課題とする。
本発明によれば、流体の温度によってロッドが作動するサーモアクチュエータに弁体を連結し、この弁体によって前記流体の流量を制御するサーモバルブの製造方法において、 少なくともいずれか一方に周方向に沿って形成された溝部を有するサーモアクチュエータ、及び、弁体を準備する準備工程と、
前記溝部が覆われるように前記弁体を前記サーモアクチュエータに重ね合わせる重ね合わせ工程と、
前記弁体の前記サーモアクチュエータへの重ね合わせ部分をかしめるかしめ工程と、を有し、
前記かしめ工程は、治具を用いて前記弁体及び前記サーモアクチュエータを径方向の外側から軸心に向かって押圧することにより行い、
前記治具の押圧面は、短辺部と、この短辺部よりも長い長辺部と、を有し、
前記長辺部を前記サーモアクチュエータの軸心に略平行にすると共に前記溝部の縁に対してほぼ直交させ、前記短辺部を前記溝部に略平行にして押圧することを特徴とするサーモバルブの製造方法が提供される。
本発明では、かしめ工程は、治具の長辺部をサーモアクチュエータの軸心に略平行にし、短辺部を溝部に略平行にして押圧することにより行う。治具の短辺部をサーモアクチュエータの軸心に略平行にし、長辺部を溝部に重ねて押圧した場合に比べて、弁体をより強固にサーモアクチュエータに締結することができることが分かった。同じ押圧力で押圧した場合に、溝部に臨む押圧面の面積が小さいことで単位面積当たりの押圧力が高くなる。これにより、溝部への食い込み量が大きくなり、より強固に固定することができるようになったものと考えられる。溝縁と治具がほぼ直交するので溝縁部分での変形量を大きくできる。
本発明の実施例によるサーモバルブが用いられたオイル流路の模式図である。 図1に示されたサーモバルブの分解図である。 図2に示されたサーモバルブの作用を説明する図である。 図3に示されたサーモバルブの収納工程から重ね合わせ工程までを説明する図である。 図3に示されたサーモバルブのかしめ工程を説明する図である。 図3に示された締結部の拡大図である。
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、説明中、上下左右とは、図面を基準として上下左右を指す。また、図中Upは上、Dnは下を示している。
<実施例>
図1を参照する。オイルポンプ20は、オイル流路10において用いられる。例えば、オイル流路10は、オイルパンOpとオイルポンプ20、及び、オイルポンプ20とエンジンEnとを繋いでオイルを循環させる流路である。
オイル流路10は、メイン流路11と、このメイン流路11の一部を迂回させたバイパス流路12と、を備える。
オイルポンプ20は、いわゆる内接歯車ポンプである。オイルポンプ20は、ハウジング30に、エンジンEnが作動することにより回転される回転軸部22と、この回転軸部22によって回転されるインナーロータ23と、このインナーロータ23の周縁を囲いインナーロータ23によって回転されるアウターロータ24と、オイルの温度によって作動するサーモバルブ40が収納されてなる。
回転軸部22は、例えば、クランクシャフトに接続されている。回転軸部22は、クランクシャフトの他、カムシャフト等の任意の部材に接続することができる。即ち、外部駆動源は、クランクシャフトに限られない。
サーモバルブ40は、アウターロータ24の下端よりも下方において水平軸に沿って配置されている。サーモバルブ40は、正面視において端部が回転軸部22の下方に位置している。なお正面視とはオイルポンプ20を回転軸部22の軸方向から視るものとする。
図2、及び、図3(a)を参照する。図3(a)には、オイルの温度が高温である場合のサーモバルブ40が示されている。サーモバルブ40は、略筒状のケース41に、オイルの温度によって作動するサーモアクチュエータ50と、このサーモアクチュエータ50に締結された弁体43と、これらのサーモアクチュエータ50及び弁体43を戻し方向に付勢している戻しばね44と、が収納されてなる。ケース41の一端は、アクチュエータ蓋部45によって閉じられている。アクチュエータ蓋部45は、ケース41との間に挟まれたC型止め輪46によって、ケース41から外れることを抑制されている。
ケース41は、サーモアクチュエータ50の外周に4カ所又は2カ所形成された窓部41aと、弁体43によって開閉されるケース穴部41bと、C型止め輪46が収納される止め輪収納溝41cと、この止め輪収納溝41cより先端側に形成された先広がり状の雌テーパー部41dと、を有している。窓部41aは、オイルが循環している間は常にオイルが通過する。ケース41は、ケース穴部41bの形成された部位の周辺が他の部位に比べて周方向にわたって全周に外径が小さくなるように肉薄に形成されている。これによりケース穴部41bがどの位相であってもオイルはよどみなく排出できる。
サーモアクチュエータ50は、アクチュエータ本体51と、このアクチュエータ本体51の一端に空けられた穴に充填され温度が上昇することにより膨張するワックス52と、このワックスが膨張することによりアクチュエータ本体51から押し出されるロッド53と、アクチュエータ本体51から径方向外側に突出した大径部54と、からなる。大径部54は、戻しばね44の端部を受け、ばね受け座の役割を果たしている。
弁体43は、アクチュエータ本体51の他端に形成された穴51aに差し込まれ締結されているバルブ小径部43aと、このバルブ小径部43aの端部から外周に向かって広がっているバルブ段差部43bと、このバルブ段差部43bの外側の端部から延びバルブ小径部43aよりも径の大きいバルブ大径部43cと、からなる。なお、弁体43は、ロッド53に締結されていてもよい。
バルブ段差部43bは、オイルが通過可能なオイル通過穴部43dを有している。特に図2を参照して、バルブ小径部43aには、溝部43eが形成されている。またバルブ小径部43aには軸中心を貫通する穴が形成されている。これにより弁体43を穴51aに空気の抵抗なく容易に差し込める。
溝部43eには、かしめられたアクチュエータ本体51の先端部が入り込んでいる。溝部43eは、弁体43とサーモアクチュエータ50と締結された部位である締結部の一部ということもできる。以下、適宜「溝部43e」を「締結部43e」と言う。
なお、溝部43eは、アクチュエータ本体51の内周に形成されていてもよい。また、アクチュエータ本体51の先端がバルブ小径部43aの内周に差し込まれてもよい。この場合には、バルブ小径部43aの内周、または、アクチュエータ本体51の外周に溝部43eが形成される。
アクチュエータ蓋部45は、先端部(図では下端部)に、C型止め輪46が収納される止め輪収納溝45aと、この止め輪収納溝45aより先端側に先尖り状の雄テーパー部45bと、を有している。
バルブ大径部43cの外径は、ケース41の内径よりも僅かに小さい。ケース41の内径は、大径部54の周縁で大きく、弁体43の周縁で小さい。これらの径の大きさが変化する部位は段差状に形成され、戻しばね44の端部を受け、ばね受け座の役割を果たしている。
オイルポンプ20の作用について説明する。
図1を参照する。オイルポンプ20は、エンジンEnが作動することにより作動する。オイルポンプ20が作動すると、矢印(1)によって示されるようにオイルパンOpに溜まったオイルは、オイルポンプ20へ流れる。そして、インナーロータ23、及び、アウターロータ24を経由してオイルポンプ20の外へ吐出される。吐出されたオイルは、矢印(2)によって示されるように、エンジンEnに戻される。そして、エンジンEnを循環したオイルは、矢印(3)に示されるようにオイルパンOpに溜まる。
図3(a)を併せて参照する。オイルが高温の状態においては、ワックス52が膨張している。ワックス52が膨張することにより、ロッド53は、アクチュエータ本体51から抜け出す方向の力を受ける。しかし、ロッド53は、先端がアクチュエータ蓋部45に接触しているため、前進することを妨げられている。このため、相対的にアクチュエータ本体51が戻しばね44の付勢力に抗して図面左側に後退する。即ち、ロッド53の前進とは、アクチュエータ本体51に対しての相対的な関係をいう。ロッド53が前進(アクチュエータ本体51が後退)している状態において、弁体43は、ケース穴部41bを塞いでいる。このため、オイルは、窓部41aのみを通過する。これにより、オイルは、メイン流路11のみを流れ、バイパス流路12へは流れない。
図1及び図3(b)を参照する。図3(b)には、オイルの温度が低い際のサーモバルブ40が示されている。エンジンの始動直後等においては、オイルの温度が低い。オイルの温度が低い場合には、ワックス52は収縮している。戻しばね44の付勢力により、アクチュエータ本体51は、図面右向きの力を受ける。これにより、ロッド53のアクチュエータ本体51からの突出量は小さくなる。即ち、オイルの高温時に比べて低温時には、ロッド53は後退する。これにより、弁体43は、ケース穴部41bを開放する。
ケース穴部41bが解放されている場合には、オイルの一部は、戻しばね44とアクチュエータ本体51との間を通り、オイル通過穴部43dを通過する。オイル通過穴部43dを通過したオイルは、図1の矢印(4)で示されるように、バイパス流路12を介してオイルパンOpへ戻される。つまり、一部のオイルは、エンジンEnへ戻されない。このため、メイン流路11を通過するオイルの流量を減少させ、エンジンEnへの油圧上昇を抑制することができる。
サーモバルブ40の製造方法について説明する。
図2を参照する。ケース41と、サーモアクチュエータ50と、戻しばね44と、アクチュエータ蓋部45と、弁体43と、C型止め輪46を準備する(準備工程)。
次に、戻しばね44、及び、サーモアクチュエータ50をケース41内に収納する(収納工程)。なお収納工程以降は工程順が多少前後してもサーモバルブ40を製造することは可能である。
次に、戻しばね44、及び、サーモアクチュエータ50が収納されたケース41の一端にアクチュエータ蓋部45を取り付ける(蓋体取り付け工程)。
蓋体取り付け工程について、さらに詳細に説明する。C型止め輪46を雄テーパー部45bに沿って押し込む。雄テーパー部45bによりC型止め輪46は拡径する。更に押し込むと、止め輪収納溝45aにC型止め輪46が嵌る。次に、ケース41にアクチュエータ蓋部45を差し込もうとすると、C型止め輪46が雌テーパー部41dで縮径される。更に差し込むと、C型止め輪46が止め輪収納溝41cに嵌まる。これにより、アクチュエータ蓋部45がケース41の端部に固定される。
図4(a)を参照する。蓋体取り付け工程を行うことにより、半組立品40Hを得ることができる。
図4(b)を参照する。所定の温度(例えば80℃)のオイルによって満たされた油槽に、弁体43及び半組立品40Hをセットする。弁体43は、油槽の内部に設けられた弁体支持部81に支持させている。半組立品40Hは、油槽の蓋体に形成された雌ねじ穴82に固定されている。半組立品40Hの軸線、弁体43の軸線、弁体支持部81の軸線、雌ねじ穴82の軸線は、一致している(C2を参照)。
図4(c)を参照する。しばらくすると、オイルの温度によってワックス52が膨張し、戻しばね44の付勢力に抗してアクチュエータ本体51が押し下げられる。即ち、半組立品40Hを所定の温度雰囲気中に載置し、サーモアクチュエータ50を作動させる(サーモアクチュエータ作動工程)。
アクチュエータ本体51が押し下げられることにより、アクチュエータ本体51の下端に形成された穴51aに、弁体43が差し込まれる。即ち、作動したサーモアクチュエータ50にケース41の他端から弁体43を重ね合わせる(重ね合わせ工程)。
溝部43eを覆うようにサーモアクチュエータ50を弁体43に重ね合わせる。サーモアクチュエータ50と弁体43とは、相対的に変位する関係にある。サーモアクチュエータ50を基準とした場合には、溝部43eが覆われるように弁体43をサーモアクチュエータ50に重ね合わせる、ということもできる。換言すれば、溝部43eが重なる位置まで弁体43をアクチュエータ本体51に差し込む。
このとき、弁体43の先端は、穴51aの底面に接触しない。即ち、重ね合わせ工程において、弁体43の先端は、穴51aの底面に対して隙間を有している。穴51aは、弁体43の先端に対して隙間を有する程度の深さに形成されている。
弁体43を所定の温度で作動した状態のサーモアクチュエータ50に重ね合わせることが出来る。この際、弁体43は、弁体支持部81によって所定の位置に載置されている。所定の位置に載置された弁体43に対して、サーモアクチュエータ50を作動させることにより重ね合わせる。弁体43及びサーモアクチュエータ50に不可避的に発生する寸法の誤差を、吸収することが出来る。所定の温度において、弁体43を常に同じ位置に臨ませることが出来る。即ち、穴51aの底面と弁体43の先端との間の隙間は、寸法誤差を吸収するための調整代ということもできる。
図5(a)、及び、図5(b)を参照する。弁体43をサーモアクチュエータ50に締結するために、治具60を溝部43eの近傍に臨ませる。サーモアクチュエータ50が作動している状態のため、溝部43eは、治具挿通穴41eに臨んでいる。
治具60は、アクチュエータ61に弁体43又はサーモアクチュエータ50を押圧するための押圧部材70が支持されてなる。治具挿通穴41eは、押圧部材70が通過するのに十分な大きさとされている。
図5(d)及び図5(e)を参照する。図5(d)は、図5(b)の5d矢視図である。図5(e)は、図5(c)の5e矢視図である。押圧部材70の先端は、アクチュエータ本体51(図5(b)参照)を押圧するための押圧面71とされている。押圧面71は、略長方形を呈し、長さがL1である短辺部71aと、この短辺部71aよりも長い長さがL2である長辺部71bと、を有している。なお、押圧面71の形状は、長方形に限られず、それぞれ長さの異なる短辺部と長辺部とを有していればよい。
図5(b)を併せて参照する。長辺部71bをサーモアクチュエータ50の軸心C2に略平行にし、短辺部71aを溝部43eに重ねて又は略平行に治具60をアクチュエータ本体51の外周に臨ませる。
図5(c)を参照する。押圧部材70によって、アクチュエータ本体51を外周から軸心C2に向かって押圧する。即ち、弁体43及びサーモアクチュエータ50を径方向の外側から軸心C2に向かって押圧する。治具挿通穴41eから治具60を臨ませ、サーモアクチュエータ50、及び、弁体43の重ね合わされた部位をかしめる(かしめ工程)。アクチュエータ本体51が変形し、一部が溝部43eに入り込む。これにより、弁体43は、サーモアクチュエータ50に締結される。これにより、サーモバルブ40(図3(a)参照)が完成する。
図6を併せて参照する。アクチュエータ本体51、及び、弁体43は、押圧された部位P1が軸心C2に向かってわずかに窪む(変形する)。例えば、押圧された部位は、3カ所である。長辺部71bを軸心に沿う方向に向けているため、変形する部位(窪み)P1も軸心に沿った形状、即ち、縦長に変形する。仮に、長辺部71bを軸心に垂直に向けて押圧した場合には、周方向に長く変形することとなる。このため、押圧部材70をどのような方向に向けて締結を行ったかを把握することができる。
以上に説明した本発明は、以下の効果を奏する。
図5(b)、及び、図5(e)を参照する。かしめ工程は、治具60の長辺部71bをサーモアクチュエータ50の軸心C2に略平行にし、短辺部71aを溝部に重ねて又は略平行に押圧することにより行う。治具の短辺部71aをサーモアクチュエータ50の軸心C2に略平行にし、長辺部71bを溝部43eに重ねて押圧した場合に比べて、弁体43をより強固にサーモアクチュエータ50に締結することができることが分かった。同じ押圧力で押圧した場合に、溝部43eに臨む押圧面の面積が小さいことで単位面積当たりの押圧力が高くなる。これにより、溝部43eへの食い込み量が大きくなり、より強固に固定することができるようになったものと考えられる。溝部43eの縁と治具60の長辺部71bがほぼ直交するので、溝縁部分での変形量を大きくできる。
図5(a)を合わせて参照する。重ね合わせ工程において、弁体43をサーモアクチュエータ50のアクチュエータ本体51に重ねる。その後、弁体43は、アクチュエータ本体51にかしめられる。弁体43をロッド53に固定する場合には、かしめ時の負荷によってロッド53が倒れることが考えられる。ロッド53が倒れると、ロッド53の円滑な作動が妨げられる。一方、アクチュエータ本体51は、当然にロッド53よりも外径が大きい。このため、かしめ時における各部位に加わる負荷が小さい。このため、かしめ時の負荷によって変形する虞がロッド53に比べて小さい。加えて、アクチュエータ本体51の変形がロッド53の円滑な動作に与える影響は、ロッド53が倒れる場合に比べて小さい。より円滑に作動するサーモバルブ40を提供することができる。
さらに、アクチュエータ本体51は、端部に軸方向に沿って窪んで形成された穴51aを有している。溝部43eは、弁体43の外周に形成されている。弁体43は、穴51aに、先端が差し込まれている。アクチュエータ本体51に形成された穴51aに弁体43を差し込む構成とすることにより、サーモバルブ40全体の長さを短く保つことができる。さらに、弁体43の外周に溝部43eを形成するため、アクチュエータ本体51の穴51aの内周に溝部を形成する場合に比べて加工が容易である。
図5(a)を参照する。ケース41は、サーモアクチュエータ50のロッド53が前進した際に、サーモアクチュエータ50と弁体43との締結部43eに臨む治具挿通穴41eを有している。サーモバルブ40の組み立ての際に、予め所定の温度雰囲気下にすることにより、サーモアクチュエータ50を作動させることができる。この状態でサーモアクチュエータ50へ弁体43を取り付けることにより、サーモアクチュエータ50及び弁体43が個体毎に有する寸法誤差を吸収することができる。その上で、治具挿通穴41eから治具60を挿通させ、弁体43をサーモアクチュエータ50に締結することができる。これにより、所定の温度においてバルブの開き度合いを正確に制御することができる。即ち、サーモアクチュエータ50の正確な位置に弁体43の取り付けられたサーモバルブ40を提供することができる。
これは、以下のように言うこともできる。サーモアクチュエータ50を所定の温度雰囲気下で作動させてから、治具挿通穴41eから治具60を臨ませ、サーモアクチュエータ50、及び、弁体43の重ね合わされた部位をかしめる。予め所定の温度雰囲気下にすることにより、サーモアクチュエータ50を作動させた状態のまま弁体43を取り付けることができる。サーモアクチュエータ50への弁体43の取付位置を微調整することにより、サーモアクチュエータ50及び弁体43が個体毎に有する寸法誤差を吸収することができる。これにより、所定の温度においてバルブの開き度合いを正確に制御することができる。即ち、サーモアクチュエータ50の正確な位置に弁体43の取り付けられたサーモバルブ40を提供することができる。
尚、本発明によるサーモバルブは、オイルポンプに用いられる例を元に説明したが、サーモバルブは、他の装置に搭載されてもよく、これらの形式のものに限られるものではない。
さらに、サーモバルブは、高温の際にバイパス流路を塞ぐものを例に説明したが、低温の際にバイパス流路を塞ぐものとしてもよい。
加えて、サーモバルブはケース41を有するものを例に説明したが、ケース41を有しないサーモアクチュエータであっても正確な位置に弁体を取り付けることができる。この場合はオイルを排出するケース穴部は、ケース41ではなく、オイル流路10又はハウジング30に設けることができる。
即ち、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。
本発明のサーモバルブの製造方法は、車両のオイルポンプに用いられる流量制御弁に好適である。
40…サーモバルブ
40H…半組立品
41…ケース
41e…治具挿通孔
43…弁体
43e…溝部(締結部)
44…戻しばね
45…アクチュエータ蓋部
50…サーモアクチュエータ
51…アクチュエータ本体
53…ロッド

Claims (6)

  1. 流体の温度によってロッドが作動するサーモアクチュエータに弁体を連結し、この弁体によって前記流体の流量を制御するサーモバルブの製造方法において、
    少なくともいずれか一方に周方向に沿って形成された溝部を有するサーモアクチュエータ、及び、弁体を準備する準備工程と、
    前記溝部が覆われるように前記弁体を前記サーモアクチュエータに重ね合わせる重ね合わせ工程と、
    前記弁体の前記サーモアクチュエータへの重ね合わせ部分をかしめるかしめ工程と、を有し、
    前記かしめ工程は、治具を用いて前記弁体及び前記サーモアクチュエータを径方向の外側から軸心に向かって押圧することにより行い、
    前記治具の押圧面は、短辺部と、この短辺部よりも長い長辺部と、を有し、
    前記長辺部を前記サーモアクチュエータの軸心に略平行にすると共に前記溝部の縁に対してほぼ直交させ、前記短辺部を前記溝部に略平行にして重ねて押圧することを特徴とするサーモバルブの製造方法。
  2. 前記重ね合わせ工程において、前記弁体を前記サーモアクチュエータのアクチュエータ本体に重ねることを特徴とする請求項1に記載のサーモバルブの製造方法。
  3. 前記重ね合わせ工程に先立って、準備した前記サーモアクチュエータを所定の温度雰囲気中に載置し、作動させるサーモアクチュエータ作動工程を有し、
    前記重ね合わせ工程は、作動した前記サーモアクチュエータに前記弁体を重ね合わせることにより行うことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のサーモバルブの製造方法。
  4. 前記準備工程において、治具挿通穴が形成された筒状のケースをさらに準備し、
    前記かしめ工程は、前記治具挿通穴から前記治具を臨ませて行うことを特徴とする請求項1から請求項3いずれか1項記載のサーモバルブの製造方法。
  5. 流体の温度が変化することによりロッドが作動するサーモアクチュエータと、このサーモアクチュエータに締結部において締結され前記流体の流量を制御する弁体と、これらのサーモアクチュエータ及び弁体を戻す方向に付勢する戻しばねと、を有するサーモバルブにおいて、
    前記サーモアクチュエータ、又は、前記弁体の一方は、周方向に沿って形成された溝部を有し、
    この溝部を覆うようにして前記サーモアクチュエータ、及び、前記弁体は、軸心に沿って互いに重ね合わされており、
    前記締結部は、前記互いに重ね合わされた部位の少なくとも一部が前記軸心に向かって窪んでいると共に、前記サーモアクチュエータ、又は、前記弁体の他方の一部が前記溝部に入り込むことにより形成され、
    前記締結部の窪みは、前記溝部の縁に対してほぼ直交する、前記軸に沿った縦長形状であることを特徴とするサーモバルブ。
  6. 前記サーモアクチュエータは、前記ロッドを進退可能に支持するアクチュエータ本体を有し、
    前記弁体は、前記アクチュエータ本体に締結されていることを特徴とする請求項5に記載のサーモバルブ。
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