JPH01116306A - ベローズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （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。

（従来の技術） この種の内外の圧力差に応じた伸縮作動をする機械要素
としてのベローズは、例えば流体通路を開閉する流量制
御用電磁弁における圧力キャンセル機構に利用されてお
り、この場合第６図に示すような構成を有している。即
ち第６図において。

ベローズＡは、胴部に軸方向に伸縮自在な蛇腹部６１が
形成された円筒形状を有し、上端部には閉塞用の端板部
６２．下端部には前記電磁弁のハウジングに気密的に嵌
合される蛇腹部６１より大径のフランジ部６３がそれぞ
れ一体に形成されており、端板部６２には蛇腹部６１内
部に圧力を導入するための導通孔６４が設けられている
。なお端板部６２中夫の貫通孔６５は前記電磁弁の弁体
駆動用のシャフトに嵌合する孔である。

（発明が解決しようとする問題点） 上記の如きベローズは、蛇腹部に要求される機能から適
切な材料と高度な工作精度が要求され。

従来より４フッ化エチレン樹脂等の高価な材料を用いて
削り出しにより形成されている。

しかしながら上記のベローズＡでは、切削加工時の母材
として、最も怪の大きいフランジ部６３と等しい径の丸
材が必要となるため、高価な材料を使用しているにもか
かわらず材料の歩留りが悪く、かつ切削加工に要する時
間も長いことから、製造コストの高いものであった。

そこで本発明では、製造コストの低減が可能なベローズ
を提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記問題点を解決し、切削加工の工数を低減
し、庫価なベローズを提供するもので、このため本発明
は以下の構成を有する。

即ち、伸縮自在な筒状の蛇腹部と、前記蛇腹部の両端を
それぞれ閉塞するための端板部または閉塞部材への取付
部と、前記蛇腹部内部に圧力を導入する導圧手段とを備
え、前記蛇腹部の内圧と外圧との差に応じて作動するベ
ローズにおいて、前記蛇腹部とその両端の少なくとも一
方の前記端板部声たは取付部とを別体に形成し、それら
を互いに気密的に結合したものである。また、前記蛇腹
部は例えば４フッ化エチレン樹脂からなり、削り出しに
より形成され、前記端板部または取付部は例えば金属材
料からなり、前記蛇腹部とかしめ結合され、さらに前記
蛇腹部は、例えばその端部の内周または外周に前記端板
部または取付部の脱落防止用の溝を有している。

（作用および効果） 上記の構成によれば、少なくとも伸縮機能が要求される
蛇腹部は４フッ化エチレン樹脂等を用いて切削加工によ
り形成されるとともに、各部材はかしめおよび脱落防止
構造等により互いに気密的かつ強固に結合されるので、
ベローズ本来の機能は損われることがなく、一方、切削
加工に用いられる母材には、蛇腹部の外径と等しい丸材
または蛇腹部の外径および内径と等しい筒材を使用する
ことができるため、高価な蛇腹部用の材料の歩留りを向
上させかつ切削加工に要する時間を短縮することができ
、さらに端板部および取付部が別体となることからこれ
らを安価な金属材料等で形成することができるので、ベ
ローズの製造コストを大幅に低減することが可能となる
。

（実施例） 以下図面により１本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は１本発明の第１実施例のベローズＢ構成を示す
断面図で、１はその胴部が軸方向に伸縮自在な蛇腹状に
形成された円筒状の蛇腹部で、蛇腹部１の上端部には該
上端部を閉塞するための端板部２が一体に形成されてい
る。また端板部２には、蛇腹部１内部に圧力を導入する
ための導通孔３およびベローズＢの機械的動作を他の機
械要素に連結するシャフトが嵌合するための孔４が蛇腹
部１の軸方向に貫通して形成されている。これらの蛇腹
部１および端板部２は、４フッ化エチレン樹脂からなり
、削り出しにより形成されている。

蛇腹部１の下端部には、ベローズＢを機器のハウジング
内に固定しかつ該ハウジングとともに蛇腹部１の下端部
を閉塞するためのフランジ部５が気密的に結合されてい
る。このフランジ部５はアルミまたはステンレス等の金
属材料を用いてプレス成形されており、上方に蛇腹部１
の下端部と結合するための環状の凹部６が形成され、下
方に蛇腹部１の直径より大なる外径を有するフランジ部
５が形成されている。そして蛇腹部１とフランジ部５と
は、蛇腹部１の下端部をフランジ部５の内周縁部に形成
した凹部６に嵌入した後に、この凹部６を全周に亘って
かしめることにより、互いに気密的に結合されている。

この時、蛇腹部１の下端部には第２図に示すようにその
下端部近傍の内周面に環状の矩形溝７が形成されており
、フランジ部５の凹部６を形成する内周壁８を矩形溝７
上において該溝７側にかしめ力を加えて屈曲することに
より、蛇腹部１とフランジ部５との充分な結合力を確保
するとともに、かしめ時に蛇腹部１（４フッ化エチレン
樹脂）の圧縮率を５〜３０％とすることにより、結合部
分の充分な気密性を確保している。

このように本実施例では、大径のフランジ部５を安価な
金属材料で別体に構成したことにより、蛇腹部１および
端板部２の切削加工時の母材に蛇腹部１の外径と等しい
丸材を用いることができるので、高価な材料の歩留りが
向上しかつ切削時間が短縮される。

次に、上記実施例のベローズＢを使用した機器の例とし
て流量制御用電磁弁を第３図により説明する。第３図に
おいて、アルミ製のハウジング９は、流入口１０と吐出
口１１およびこれらを連通ずる連通口１２をハウジング
９内に形成し、連通口１２には環状のシート１３が圧入
固定されている。またハウジング９は吐出口１１の下方
にソレノイド室１５を有している。第１図に示した構成
を有するベローズＢは、端板部２の径がシート１３の内
径よりもやや大なるような寸法に構成されており、フラ
ンジ部５の外周縁がハウジング９内部のソレノイド室１
５の上部に形成された段部１６と第１のサイドプレート
１７とに後述するように気密的に挟持されて、吐出口１
１内の連通口１２直下に配置されている。またベローズ
Ｂはその中央をソレノイド室１５、吐出口１１および連
通口１２を貫通するシャフト１８が軸方向に貫通してい
る。シャフト１８の先端部近傍には座部１９が形成され
ており、ベローズＢの端板部２の中央の孔４に嵌挿され
、端板部２の上面に突出されたシャフト１８の先端部に
はスプリング２１が装着され、ベローズＢの端板部２が
スプリング２１により座部１９側に付勢されてシャフト
１８に係止された状態で、ベローズＢが軸方向に縮小さ
れる方向にスプリング２１の弾力が付勢されている。こ
のシャフト１８は、その中央部と下端部がソレノイド室
１５の上下においてそれぞれ弾性を有するリード２２お
よび２３の中心部において保持されて、軸方向に他の部
分に摺動することなく往復移動可能に設置されている。

なお、ベローズＢの内部は端板部２に形成された導通孔
３により連通口１２と連通ずる。ソレノイド室１５内に
設置されるソレノイド２４は、ソレノイドコイル２５（
以下、単にコイルと呼ぶ）と、コイル２５の固定磁路を
構成するためのヨーク２６、固定コア２７．第１のサイ
ドプレート１７および第２のサイドプレート２８と、軸
方向に往復移動可能な可動プランジャ２９とから構成さ
れている。コイル２５は円筒状のボビン３０に巻線され
ている。

ヨーク２６はその外周面がソレノイド室１５の内周面に
当接するようにソレノイド室１５に嵌挿された円筒形状
の磁性部材であり、コイル２５の外周面を囲覆している
。固定コア２７は、ボビン３０の中心孔に嵌挿された上
端部にテーパ一部を有する略円筒形状の磁性部材であり
、その中央をシャフト１８が移動自在に貫通している。

第１のサイドプレート１７は、外周面をソレノイド室１
５の内周面に当接させてコイル２５の上端面を被覆する
輪状の磁性部材であり、前記段部１６との間にベローズ
Ｂのフランジ部５とリード２２の外周縁を気密に挟持し
て固定するとともに、その中央開口部内を可動プランジ
ャ２９が往復移動する。第２のサイドプレート２８は、
外周面をツレ・ノイド室１５の内周面に当接させてコイ
ル２５の下端面を被覆する輪状の磁性部材であり、その
中央開口部に固定コア２７の下端部が嵌挿されて、固定
コア２７の下端部を保持している。可動プランジャ２９
は、下端に固定コア２７のテーパ一部と嵌合する形状を
有する略円筒形状の磁性部材であり、その中央を軸方向
に貫通するシャフト１８に固着されている。ハウジング
９の下端部に嵌合固定される副ハウジング３１は、ソレ
ノイド２４、第２のサイドプレート２８およびリード２
３を下方より支持するとともに、リード２３の周縁部を
第２のサイドプレート２８と副ハウジング３１との間で
把持固定する。該副ハウジング３１とシャフト１８の末
端との間にスブリ゛ング３３が配設されており、シャフ
ト１８はこのスプリング３３の弾力により前記スプリン
グ２１の弾力に抗する方向に上方に付勢される。

上記の構成において、流量制御用電磁弁は以下のように
動作する。コイル２５に電流が供給されていない時には
、スプリング２１．３３およびリード２２．２３の弾力
の合成力はシャフト１８を第３図の上方に押し上げ、シ
ャフト１８の先端に係止されたベローズＢの頭部（端板
部２の上面）をシート１３に押し付ける。このため連通
口１２が閉塞さ九て流入口１０と吐出口１１とが遮断さ
れる。第３図はこの状態を示している。そしてコイル２
５に電流が供給されると、固定コア２７がら第２のサイ
ドプレート２８、ヨーク２６、第１のサイドプレート１
７および可動プランジャ２９を通って固定コア２７へ戻
るループを形成する磁界が発生し、固定コア２７と可動
プランジャ２９との間に吸引力が生じる。この吸引力に
より、スプリング２１．３３およびリード２２．２３の
弾力と釣り舎う位置まで、シャフト１８およびベローズ
Ｂの頭部が可動プランジャ２９とともに引き下げられ、
シート１３とベローズＢの頭部との間に間隙が生じ、流
入口１０から吐出口１１へ流体が流れる。さらに大きな
電流をコイル２５に供給すると、それに伴ってベローズ
Ｂの頭部がさらに引き下げられ、シート１３とベローズ
Ｂの頭部との間隙が増大して吐出口１１への流量が増す
。

ここで、第３図の状態では流入口１０側の圧力は導通孔
３を介してベローズＢ内部に導かれてベローズＢの頭部
を図の上方に押し上げる方向に作用し、また流入口１０
側の圧力がベローズＢの頭部に作用して図の下方に押し
下げる方向に作用する。この流入口１０側の圧力がベロ
ーズＢの内部および外部に作用する力は互いに方向が逆
になるモしてベローズＢの頭部を図の下方に押し下げる
力はシート１３の開口部の有効内径に比例し、ベローズ
Ｂの頭部を図の上方に押し上げる力はベローズＢの蛇腹
部１の有効内径に比例する。また吐出口１１側の圧力は
外部よりベローズＢの頭部に図の下方に押し下げる方向
に作用する力と、ベローズＢの蛇腹部１に作用してベロ
ーズＢの頭部を図の上方に押し上げる方向に作用する力
になり、これらの力はそれぞれシート１３の開口部の有
効内径とベローズＢの蛇腹部１の有効内径に比例する。

従って流入口１０側の圧力と吐出口１１側の圧力により
、ベローズＢの頭部を図の下方に押し下げる合成力と図
の上方に押し上げる合成力とが対抗する。そこでこの対
抗する力が一致するようにベローズＢの蛇腹部１の有効
内径とシート１３の開口部の有効内径の寸法を設定する
ことにより、流入口１０側の圧力と吐出口１１側の圧力
との差圧がシャフト１８によりシート１３の開口部を開
閉する弁体であるベローズＢの頭部に作用する力がキャ
ンセルされる。従って、弁体として機能するベローズＢ
の頭部を作動させる際に流入口１０側の圧力と吐出口１
１側の圧力との差圧の影響を全く受けることがなく、ベ
ローズＢの頭部を駆動させる際の力はソレノイド２４に
よる力のみとなるので、ソレノイド２４のコイル２５へ
の通電量に対応して流体の流量を正確に制御することが
できる。

第４図は１本発明の第２実施例の構成を示す図で、前記
第１実施例がベローズのフランジ部を別体で構成したの
に対して、本実施例はフランジ部に加えてさらに端板部
を別体としたものである。

即ち本実施例では、第４図に示すように、蛇腹部１′の
みを４７フ化エチレン樹脂を用いて削り出しにより作成
し、端板部２′およびフランジ部５をアルミまたはステ
ンレス等の安価な金属材料を用いてプレス成形により作
成して、蛇腹部１′の両端に端板部２′およびフランジ
部５をかしめにより結合しており、蛇腹部１′とフラン
ジ部５との結合部分の機構は第１実施例と同一であり、
また蛇腹部１′と端板部２′との結合部分も同様に、蛇
腹部１′の上端部近傍の外周面に脱落防止用の矩形溝７
′を形成し、端板部２′の周縁部に形成した凹部６′に
蛇腹部１′の上端部を嵌入した後に該凹部６′を形成す
る外周壁８′を所定の力で全周に亘って矩形溝７′側に
かしめることにより、充分な結合力と気密性を確保して
いる。なお、第４図中の３′および４′は前記第１実施
例と同様な圧力導入用の導通孔およびシャフトが嵌挿さ
れる孔である。

このように本実施例では、端板部２′とフランジ部５を
蛇腹部１′と別体で構成したことにより、切削加工で作
成する部材は蛇腹部１′のみとなり。

切削加工時の母材として蛇腹部１′の内径および外径と
等しい寸法を有する円筒状の材料を利用することができ
るので、高価な材料の歩留りおよび切削加工の工程を著
しく低減することができ、ベローズの製造コストを大幅
に削減することが可能となる。

なお、前述の実施例では、蛇腹部の端板部またはフラン
ジ部との結合部分に結合力を確保するために矩形溝を設
けたが、第５図に示すように、蛇腹部１′の端部に向か
って溝の深さが浅くなるようなテーパー溝７１を設け、
凹部６′の内周壁８１を前記溝７′側にかしめてもよい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例の断面図、第２図は、第
１図の要部拡大図、第３図は１本発明の第１実施例の使
用例の断面図、第４図は、本発明の第２実施例の断面図
、第５図は、他の実施例の要部断面図、第６図は、従来
のベローズの断面図である。 １　・・・・・・　蛇腹部、　　２　・・・・・・　端
板部。 ３　・・・・・・　導通孔、　　５　・・・・・・　フ
ランジ部。 ７　・・・・・・　矩形溝。 特許出願人　　　日本電装株式会社 第１図 第　　２１１１

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）伸縮自在な筒状の蛇腹部と、前記蛇腹部の両端を
   それぞれ閉塞するための端板部または閉塞部材への取付
   部と、前記蛇腹部内部に圧力を導入する導圧手段とを備
   え、前記蛇腹部の内圧と外圧との差に応じて作動するベ
   ローズにおいて、前記蛇腹部とその両端の少なくとも一
   方の前記端板部または取付部とを別体に形成し、それら
   を互いに気密的に結合したことを特徴とするベローズ。
2. （２）前記蛇腹部は、４フッ化エチレン樹脂からなり、
   削り出しにより形成されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のベローズ。
3. （３）前記端板部または取付部は、金属材料からなり、
   前記蛇腹部とかしめ結合されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項記載のベローズ。
4. （４）前記蛇腹部は、その端部の内周または外周に前記
   端板部または取付部の脱落防止用の溝を有することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項、第２項または第３項記
   載のベローズ。