JPH08326915A - ベローズおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蛇腹部５ａとバルブ４およびフランジ部５ｂ
とが別部材で構成されたベローズ５において、低温時の
使用に際して蛇腹部５ａとバルブ４およびフランジ部５
ｂ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。 【構成】 ベローズ５は、バルブ４の後端側に設けられ
た蛇腹部５ａと、この蛇腹部５ａの後端に設けられたフ
ランジ部５ｂとを有する。このベローズ５は、蛇腹部５
ａを形成するための円筒形状の樹脂材５０から切削によ
って蛇腹母体５１を形成し、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を蛇腹母体５１と
一体成形してベローズ母体５２を形成する。その後、ベ
ローズ母体５２の内周面より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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、蛇腹部と端板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
端板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、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、この蛇腹部の両端に結
合された端板部とから成るベローズにおいて、前記蛇腹
部と前記端板部は、互いに線膨張係数の近似した樹脂
材、または同一種類の樹脂材より成り、両者が一体成形
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、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端板部との結
合部を有する蛇腹母体を形成する第１工程、前記蛇腹母
体と前記端板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
削によって前記端板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、蛇腹部と端板部とが
互いに線膨張係数の近似した樹脂材、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、蛇腹部と端板部とを一
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、端板部と結合するための結合部が設けら
れている。続いて、その蛇腹母体と端板部を構成する樹
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端板部
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端板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（例えばバインダを加えた樹脂粉末／適正
な表現に訂正して下さい）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１
３（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
張係数の近似した材質、例えばナイロン）を蛇腹母体５
１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１
５、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１
１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
いに線膨張係数の近似した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近
似した樹脂材を使用して形成したが、同一種類の樹脂材
（例えばナイロン）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（端板部） ５ ベローズ ５ａ 蛇腹部 ５ｂ フランジ部（端板部） 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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】伸縮自在に設けられた蛇腹部と、 この蛇腹部の両端に結合された端板部とから成るベロー
   ズにおいて、 前記蛇腹部と前記端板部は、互いに線膨張係数の近似し
   た樹脂材、または同一種類の樹脂材より成り、両者が一
   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。
2. 【請求項２】前記蛇腹部を構成する樹脂材から前記端板
   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端板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端板部および前
   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。
3. 【請求項３】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。
4. 【請求項４】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。