JPH0289872A

JPH0289872A - ベローズおよび制御弁並びにベローズの製造方法

Info

Publication number: JPH0289872A
Application number: JP23819688A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Nagashima; 長嶋　嘉明
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1988-09-22
Filing date: 1988-09-22
Publication date: 1990-03-29

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）この発明は、樹脂製のベローズおよびベローズな用いた
制御弁、並びにベローズの製造方法に関する。

（従来の技術）従来、この種の樹脂製ベローズは、たとえば第１１図に
示されるような制御弁に用いられている。すなわち、内
部中空の弁本体１００の中空内部が樹脂製のベローズ１
０１によって区分されており、このベローズ先端部１０
２が弁座１０３に対して接離自在になっている。そして
、ベローズ先端部１０２に固定されているロッド１０４
の往復動によってベローズ１０１を伸縮させ、ベロズ先
端部１０２と弁座１０３間の間隔を調整することによっ
て制御流体の通過口を制御している。

樹脂製ベローズ１０１はゴム製のダイアフラム等に比べ
て耐熱性、　ｉｉ薬品性、耐油性に優れているので、内
燃機関における燃料系の制御弁等に使用されている。

（発明が解決しようとする課題）し１かしながら上記従来技術の場合には、閉弁時にベロ
ーズ先端部１０２が弁座１０３に当接しており、制御弁
が使用される各種装置（たとえばエンジン）の高周波の
微振動によって、金属製あるいは合成ゴム製の弁座１０
３との当接部が滑ってｔｔイれ、摩耗が生じやすいとい
う問題があった。このようにベローズ１０１の摩耗が生
じると、閉弁時のシール漏れの原因ともなり、制御特性
も悪くなってしまう。

そこで、ベローズ１０１の材料として、耐摩耗性に優れ
た材料を用いることが考えられるが、そうなると、材料
的に耐屈曲性が低下して脆くなり、伸縮時の強度、耐久
性等が低下してベローズ１０１の亀裂等の破損を招くお
それがある。

本発明は上記した従来技術の課題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、ベローズ自体の
強度を損なうこと無く耐摩耗性を向上させ得るベローズ
を提供することにある。

また、他の目的とするところは、閉弁時のシール性を確
実にし得る制御弁を提供することにある。

さらに、他の目的とするところは、上記ベローズの製造
方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明に係るベローズは、
樹脂製のベローズ本体の一部に、耐摩耗性部材を設けて
なることを特徴とする。

また、本発明に係る制御弁は、内部中空の弁本体内を樹
脂製のベローズにて区画し、ベローズ先端部を弁座に対
して接離自在に構成したもので、前記ベローズ先端部の
弁座当接部に耐摩耗性部材を設けたことを特徴としてい
る。

さらに、ベローズの製造方法としては、ベローズ本体用
樹脂素材と耐摩耗性素材とを一体化して中間成形体を成
形し、その後、当該中間成形体を切削加工により蛇腹状
に成形するようにすればよい。

さらにまた、上記ベローズの製造方法としては、ベロー
ズ本体用樹脂素材と耐摩耗性素材とを一体化する中間成
形体の成形工程を押し出し成形とし、型に設けた貫通孔
内にベローズ本体用樹脂素材と耐摩耗性素材とを交互に
連続的に複数充填し、中間成形体を連続しで成形するよ
うにしてもよい。

（作用）しかして、上記構成のベローズは、ベローズ本体の柔軟
性と、耐摩耗性を兼ね備える。

また、弁座に当接する制御弁のベローズ先端部に耐１１
耗性部材を設けておけば、閉弁時にベローズ先端部が弁
座との間で擦れても、接触面の摩耗が防止され、閉弁時
のシール性能が長期に亙って維持される。一方、耐摩耗
性部材はベローズ先端部に設けられるだけなので、ベロ
ーズ本体の強度は維持される。

さらに、ベローズ本体用樹脂素材と耐摩耗性素材とを一
体化して中間成形体を成形するようにすれば、耐摩耗性
部材をベローズ本体に紐み付ける工程が不要となって、
製造が容易になる。

さらにまた、複数のベローズ本体用樹脂素材と耐摩耗性
素材とを交互に連続的に型内に入れて連続的に押し出し
成形するようにすれば、中間成形体の成形工程がより簡
略化される。

（実施例）以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明する。本発
明の一実施例に係るベローズを示す第１図乃至第６図に
おいて、１はベローズ全体を示しており、従来例と同様
の流量を制御する制御弁２に用いる場合を例にとって説
明するものとする。

制御弁２は、内部中空に構成された弁本体２０の中空内
部がベローズ１によって２室に区分されている。ベロー
ズ１の先端部１１には、図示しないソレノイド等に連結
されるロッド２２先端がナツト２３によって固定されて
いて、ロット２２の往復作動によってベローズ先端部１
１が弁座２１に対して接離するようになっている。

すなわち、図示しないソレノイドのＯＮ、ＯＦ副制御に
よってロッド２２は往復駆動され、ロツド２２と固定さ
れたベローズ１は伸縮して、ベローズ先端部１１と弁座
２１間の開閉がなされる。

しかして、流体（たとえば燃料混合気体等）は流入口２
４から流入し、所定流量に制御されて流出口２５から流
出するようになっている。

弁座２１は、平面座でベローズ先端部１１が当接する部
位には、環状の突起２１ａが突設されている。この突起
２１ａは断面円弧形状で、その頂部に平面構成のベロー
ズ先端部１１が全周にわたって密接するようになってい
る。

ベローズ１は、樹脂製のベローズ本体１０と、ベローズ
本体１０の先端部１１に設けられる耐摩耗性部材３とか
ら構成されている。ベローズ本体１０は、周壁が蛇腹状
に成形された概略有底円筒形状で、その一端が上記先端
部１１により閉塞されており、他端側の開口端縁には、
半径方向外方に延びるフランジ１２が形成されている。

このフランジ１２が、弁本体２０に設けられたフランジ
押え２６によって固定されている。一方、ベローズ１の
先端部１１の端面ば平坦面で、閉弁時に上記弁座２１の
環状突起２１ａに当接するようになっている。この、環
状突起２１ａの当接部に耐摩耗性部材３が設けられてい
る。

この例では、先端部工１の中央にロンド固定用の貫通孔
１３が設けられていて、その周囲には通気孔１４が複数
穿設されている。この通気孔１４は、ベローズ１内外の
圧力を常に一致させる機能を果たすものである。

耐摩耗性部材３はワッシャ状部材で、その外径がベロー
ズ本体１０の外径と同一で、内径は上記通気孔１４を回
避するように、その内端が通気孔１４形成位置よりも外
側に位置するように設定しである。

耐摩耗性部材３としては、たとえば、炭素繊維等の充填
剤を添加して耐摩耗性を高めた樹脂材料（たとえばエヌ
オーケー（株）規格１９ＹＦの四フッ化エチレン樹脂）
が用いられる。その他、耐摩耗性樹脂を表面にコーティ
ングした金属やセラミックス、あるいは樹脂を含浸させ
た金網やパンチメタル、セラミックス繊維、ガラス繊維
等が用いられる。このようなものは、樹脂単体の場合よ
りも耐摩耗性に優れたものであるが、含浸させる樹脂材
料として耐摩耗性の樹脂を用いれば、より一層耐摩耗性
を向上することができる。

一方、ベローズ本体１０は、その伸縮ストロークや制御
流体のガス圧力等を考慮して、充分に強度が保てるよう
な材料が選択される。したがって、耐摩耗性については
考慮されず、生として強度を中心に選択されるものであ
る。

ちなみに、この実施例では、ベローズ本体１０の材料と
しては、耐屈曲性に優れた純粋の四フッ化エヂレン樹脂
（たとえばエヌオーケー（株）規格１ＯＦＦ）を用い、
耐摩耗性部材としては、エヌオーケー（株）規格１９Ｙ
Ｆの四フッ化エチレン樹脂を用いた０両者の耐摩耗性の
相違は、乾燥２５℃の条件下で、単位面積当りの荷重Ｐ
＝５ｋｇ／ｃｍ”、速度Ｖ　＝　０　、５　ｍｍ／ｓｅ
ａの時の摩耗係数が、ｌ０ＦＦでは１２０００ｘｌＯ−
’で、１９ＹＦでは６ＸＩＯ−’であり、ｌ　９ＹＦの
方がはるかに摩耗の度合いが小さい。

もっとも、材料としては四フッ化エチレン樹脂に限られ
るものでは無く、耐摩耗性、強度等を考慮して最適な材
料を選択すればよい。

耐摩耗性部材３としては、第２図から第６図に示すよう
な種々の態様が考えられる。

第２図のものは、ベローズ本体１０の先端部１１に上記
ワッシャ状の耐摩耗性部材３の内径よりも僅かに小さい
外径を有する突起１５を軸方向に突出形成し、この突起
１５の外周に耐摩耗性部材３を強制的に嵌込んで一体化
したものである。

第３図に示すものは、プレス加工あるいは切削加工によ
り略コ字状に成形した耐摩耗性部材３゜を、ベローズ本
体１０の先端部１１に嵌合固定したものである。

第４図に示すものは、ベローズ本体１０の先端部１１に
ワッシャ状の耐摩耗性部材３を収納する凹部１６を設け
、接着剤によっであるいは強制的に圧入嵌合することに
より固定したものである。

第５図に示すものは、円板状に成形した耐摩耗性部材３
を、バルブロッド２２固定用のナツト２３を利用してね
じ締め固定したものである。但し、耐摩耗性部材３には
、通気孔１４と同位置に孔１４ａが穿設されており、さ
らにこの孔１４ａと通気孔１４の位置決めをするための
位置決め用突起１７が設けられている。

第６図は、弁座２１接触面を含むベローズ先端部１１全
体を耐摩耗性部材３にて成形し、ベローズ本体１０の蛇
腹部を屈曲性に優れた材料にて成形したものである０両
者には互いに嵌合固定できるように引っ掛は部１８が設
けられていて、強制的に嵌合固定するようになっている
。

つぎに、このようなベローズの製造方法を第７図乃至第
９図に基づいて説明する。

製造工程としては、異種の素材を一体的に接合して中間
成形体を成形する素材成形工程と、この中間成形体を蛇
腹状に切削する切削工程と、からなっている。

第７図は、本発明による樹脂材料の素材成形工程を示す
もので、この実施例では押し出し成形により成形される
。

押し出し成形用型４０は、任意の温度に設定制御できる
ヒータ４４を内蔵する加熱盤４１と、冷却水路４５を内
設した冷却盤４２と、前記加熱盤４１と冷却盤４２の盤
間の断熱を図る断熱盤４３とで構成されている。そして
、前記加熱盤４１冷却盤４２および断熱盤４３のほぼ中
央には素材の外径寸法と同等の内径寸法を有する貫通孔
４６が設けられている。

素材の成形は、まず、ベローズ本体用樹脂素材５０（た
とえば四フッ化エチレン樹脂等のフッ素樹脂）を任意の
量だけ貫通孔４６内に充填し、加圧ラム４７にて加圧す
る。

次に、耐摩耗性素材５１　（たとえば充填剤を添加した
四フッ化エチレン樹脂）を規定厚みをもつシート状ある
いはドーナッツ状に加工し、貫通孔４６内に入れて加圧
ラム４７で加圧する。

この耐摩耗性素材５１としては、その他、型４０内周面
を傷つけない形状に成形したパンチメタルや金網を用い
てもよい、パンチメタルや金網を用いた場合には、押出
し段階で樹脂材料がパンチ穴や編目に含浸させることが
でき、耐摩耗性部材の成形工程を単純化することができ
る。

その他、炭素繊維、ガラス繊維、セラミックス繊維の織
物に四フッ化エチレン樹脂を含浸させてプレート状に焼
成しただもの、また、ポリアミド樹脂等の耐熱性を有す
るプレートをパンチメタルのように穴を開けたもの、さ
らにセラミックスや焼結全屈に四フッ化エチレン樹脂を
含浸させたもの等種々の素材を用いることができる。

さらに、ベローズ素材長さ分に計量されたベローズ本体
用樹脂素材５０（丸棒状あるいは粉状）を貫通孔４６内
に入れて加圧する。その後、上記第１のベローズ本体用
樹脂素材５０と、第２の耐摩耗性素材５１を交互に入れ
て加圧する工程を繰り返す。

貫通孔４６内に入れられた材料は、加熱盤４１付近では
溶融され、冷却盤４２付近では凝固し、強固な溶着力で
固着される。

以上の工程により成形された中間成形体６０は、第８図
に示すように、旋盤によって所定の蛇腹形状に切削加工
される。

すなわち、素材成形工程にて成形された中間成形体６０
が、チャック７ｏによってベローズ−個分だけ突出する
ように保持される。そして、図示しないバイト、ドリル
等によって内外周が旋削加工され、最終的に突っ切りバ
イトによって切り落とされて、第９図に示すような先端
部１１のみに耐摩耗性部材３が設けられたベローズｌを
得る。

以上の工程を繰り返すことにより、連続的にベローズｌ
を製造することができる。

前記実施例においては、ベローズの素材成形工程をラム
押し出し成形により行なう例を示したが、第１０図に示
すように、圧縮成形機８０を用い、圧縮成形後に焼成す
ることによっても同様にベローズ本体用樹脂素材５０と
耐摩耗性素材５１を一体化した中間成形体６０が得られ
る。

この場合、成形される素材の中間成形体６０はベローズ
−個分となり、上記押し出し成形のように、複数個のベ
ローズを連続成形することができないが、ベローズの形
状を旋削加工する際、余分な旋削式が不要となるので、
材料の歩留まりがよい。

尚、この実施例では、制御弁として流量を制御するもの
について説明したが、ベローズ先端部が弁座に対して接
離する構成のものであればよく、圧力制御弁や方向制御
弁等の各種弁装置について広く適用できることはもちろ
んである。

また、上記実施例ではベローズ先端部１１に固定したロ
ッド２２によってベローズ１を伸縮作動させるようにな
っているが、ロット２２を設けずにベローズ内外の圧力
差によって作動するようなものについても適用可能であ
り、またベローズ先端部を弁座に対してバネによって押
し付けるような構成の弁についても同様に適用できるこ
とはもちろんである。

さらに、上記実施例では、本発明のベローズを制御弁に
使用した場合についてのみ説明したが、制御弁に限るも
のでは無く、ベローズに耐屈曲性と耐摩耗性の両特性が
要求される各種制御機器、ジヨイント部、測定器、真空
機器等に広く適用することができる。

（発明の効果）本発明は以上の構成および作用を有するもので、ベロー
ズ本体の一部に耐摩耗性部材を設けたので、ベローズ本
体の強度を損なうこと無く耐摩耗性を高めることができ
る。

また、弁座に当接する制御弁のベローズ先端部に耐摩耗
性部材を設けておけば、ベローズ本体の強度を損なうこ
と無くベローズ先端部の接触面の摩耗が防止することが
でき、閉弁時のシール不良等が防止されて、弁特性の安
定化を図ることができる。

さらに、ベローズ本体用樹脂素材と耐摩耗性素材とを一
体化して中間成形体を成形するようにすれば、耐摩耗性
部材をベローズ本体に組み付ける工程が不要となって、
製造が容易になる。

さらにまた、ベローズ本体用樹脂素材と耐摩耗性素材と
を一体化する成形工程を押し出し成形とすれば、中間成
形体を連続的に成形することができ、大量生産が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る制御弁の要部縦断面図
、第２図は第１図の制御弁に用いられるベローズの縦断
面図、第３図乃至第６図は第１図の装置のベローズの耐
摩耗性部材の各種態様を示す部分断面図、第７図乃至第
９図は本発明のベローズの製造方法を示しており、第７
図は素材の成形工程を示す押し出し型の概略縦断面図、
第８図は中間成形体の旋削加工工程を示す概略断面図、
第９図は製造されたベローズの半縦断面図、第１０図は
中間成形体を圧縮成形により成形する場合の概略縦断面
図、第１１図は従来のベローズが用いられた制御弁の要
部縦断面図である。符号の説明・・・ベローズＯ・・・ベローズ本体２・・・フランジ５・・・突起７・・・位置決め用突起ｌ・・・先端部４・・・通気孔６・・・凹部８・・・引っ掛は部２・・・　制御弁２０・・・弁本体　　　　２１・・・弁座２２・・・ロ
ッド　　　　２３・・・ナツト３・・・耐摩耗性部材４０・・・型　　　　　　４１・・・加熱盤４２・・・
冷却盤　　　　４３・・・断熱盤４４・・・ヒータ　　
　　４５・・・冷却水路４６・・・貫通孔　　　　４７
・・・加圧ラム５０・・・ベローズ本体用樹脂素材５１・・・耐摩耗性素材６０・・・中間成形体７０・・・チャック

Claims

【特許請求の範囲】

（１）樹脂製のベローズ本体の一部に、耐摩耗性部材を
設けたことを特徴とするベローズ。
（２）内部中空の弁本体内を樹脂製のベローズにて区画
し、ベローズ先端部を弁座に対して接離自在に構成した
制御弁において、前記ベローズ先端部の弁座当接部に耐摩耗性部材を設け
たことを特徴とする制御弁。
（３）ベローズ本体用樹脂素材と耐摩耗性素材とを一体
化して中間成形体を成形し、その後当該中間成形体を切
削加工により蛇腹状に成形することを特徴とするベロー
ズの製造方法。
（４）ベローズ本体用樹脂素材と耐摩耗性素材とを一体
化する中間成形体の成形工程は押し出し成形であり、型
に設けた貫通孔内にベローズ本体用樹脂素材と耐摩耗性
素材とを交互に連続して充填し、中間成形体を連続的に
押し出し成形することを特徴するベローズの製造方法。