WO2016035412A1

WO2016035412A1 - 駆動軸へのダイヤフラムの固定構造及び電磁式制御弁

Info

Publication number: WO2016035412A1
Application number: PCT/JP2015/067095
Authority: WO
Inventors: 大河原　一郎
Original assignee: 株式会社鷺宮製作所
Priority date: 2014-09-01
Filing date: 2015-06-12
Publication date: 2016-03-10
Also published as: JP2016050641A; JP6083711B2

Abstract

　ダイヤフラム（４）を用いて差圧により弁体（３１）に作用する力をキャンセルする電磁式制御弁において、ダイヤフラム（４）の耐圧性、耐久性を向上させる。ダイヤフラム（４）を基布（４Ａ）とゴム層（４Ｂ）で構成し、ダイヤフラム（４）の内ビード部（４２）内側に、駆動軸（ダイヤフラム嵌着部（３２４））を貫通する駆動軸接続孔（４２ａ）を設ける。駆動軸接続孔（４２ａ）の径φＡ'は取り付け対象である駆動軸（ダイヤフラム嵌着部（３２４））の径に整合する径とする。内ビード部（４２）の内側に肉薄の円盤部（４４）を設け、その中央に拡径予備孔（４４ａ）を形成する。拡径予備孔（４４ａ）と円盤部（４４）を押し拡げて伸張部分（４４Ａ）（図６（Ｃ），（Ｄ））とし、伸張部分（４４Ａ）を駆動軸（ダイヤフラム嵌着部（３２４））の収納溝（３２４ｂ）に収納する。駆動軸の径φＡ、拡径予備孔の径φＢ、基布（４Ａ）の伸び率Ｃの関係を０．７≦Ａ／（Ｂ×Ｃ）≦３．０とする。

Description

駆動軸へのダイヤフラムの固定構造及び電磁式制御弁

　本発明は、例えば圧力バランス方式の電磁式制御弁において基布が埋設された可撓性のダイヤフラムを駆動軸の端部に固定する駆動軸へのダイヤフラムの固定構造及び電磁式制御弁に関する。

　従来、電磁式制御弁として、例えば国際公開第２０１３／１５７２９２号（特許文献１）に開示されたものがある。この電磁式制御弁は、弁ハウジング内に弁体を有する弁棒を配設し、電磁コイルへの通電により発生する電磁力で弁棒を軸方向に変位させ、上記弁体により弁ポートの開度調節を行うものである。また、高圧側の一次室に連通された均圧室と低圧の二次室に連通された低圧室との差圧を、ダイヤフラムを介して弁棒に作用させることで一次室と二次室との差圧が弁棒の弁体に作用する力を相殺（キャンセル）するようにしたものである。これにより、この圧力バランス方式の電磁式制御弁では、一次室側圧力と二次室側圧力との差圧の影響を受けず、定電流時においては、一定の弁開度を維持した安定した流量制御を行うことが可能になる。

　また、特許文献１のものでは、弁体の下端のダイヤフラムは求心作用を有し、このダイヤフラムに弁体を接続する事により、本体等にガイド部を設ける事なく、弁体を本体の中心軸上に位置させている。さらに、このダイヤフラムの接続方法は、ダイヤフラムの中央部に穴を開けずに弁体の一端の針状突起にダイヤフラムを貫通させた後、フラムガイドを挿入し、弁体の下端をかしめて、弁体とダイヤフラムが接続されている。

国際公開第２０１３／１５７２９２号

　特許文献１のものでは、ダイヤフラムを接続する弁体の一端の針状突起が細いため、ダイヤフラムを容易に貫通させることができるが、このダイヤフラムを接続する駆動軸の径が太い場合、上述した固定構造では、以下のような問題が生じる。すなわち、このダイヤフラムを接続する駆動軸の径が太い場合、ダイヤフラムのゴムの中に埋設された基布を針状突起で太い駆動軸径まで押し広げるのが困難であり、広げる際に基布の糸が傷付き切れた形となる。また、押し広げられたゴム膜が駆動軸の弁との当接部にバリ状に残ると弁体のかしめ固定時に弁体が傾くという問題がある。

　また、一般に基布入りのゴム製ダイヤフラム等ではゴム部で気密性を持たせ、基布部で耐圧性を持たせている。ダイヤフラムの耐圧強度は基布の強度に依存するので、基布が切られた状態で高圧で使用すると、加圧された事によりゴムが伸び、基布も引っ張られ、切られた部位のゴム層から基布が抜けると、ダイヤフラムの耐圧性が著しく低下しダイヤフラムが破損してしまう。ダイヤフラムが破損すると制御弁は制御不能となる。また、弁体のかしめ時に弁体が傾くと、弁漏れの原因ともなる。

　本発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたものであり、駆動軸へのダイヤフラムの固定構造を改良し、例えばダイヤフラムを用いて差圧により弁体に作用する力をキャンセルするようにした電磁式制御弁において、ダイヤフラムの耐圧性、耐久性を向上させることを課題とする。

　請求項１の駆動軸へのダイヤフラムの固定構造は、ゴム層に基布が埋設されたダイヤフラムを駆動軸に固定する駆動軸へのダイヤフラムの固定構造であって、前記ダイヤフラムとして、中心に前記駆動軸の径より小さな径を有する拡径予備孔が形成されたダイヤフラムが用いられ、前記駆動軸に前記ダイヤフラムが挿通されるダイヤフラム嵌着部を備え、前記駆動軸に前記ダイヤフラムの前記拡径予備孔が挿通されて該駆動軸が該ダイヤフラムに貫通され、前記拡径予備孔の周囲のゴム層及び基布により円環状の伸張部分が形成され、前記駆動軸に固定部材が固着されて、前記ダイヤフラムが前記駆動軸の前記ダイヤフラム嵌着部に固定されていることを特徴とする。

　請求項２の駆動軸へのダイヤフラムの固定構造は、請求項１に記載の駆動軸へのダイヤフラムの固定構造であって、前記駆動軸は、該駆動軸の径より大きなボス部から突出して設けられるとともに、該ボス部に対する該駆動軸の前記ダイヤフラム嵌着部の付け根部分に収納溝を有し、前記ゴム層及び基布による円環状の伸張部分が前記収納溝に収納されて、前記ダイヤフラムが前記駆動軸の前記ダイヤフラム嵌着部に固定されていることを特徴とする。

　請求項３の駆動軸へのダイヤフラムの固定構造は、請求項１または２に記載の駆動軸へのダイヤフラムの固定構造であって、前記駆動軸が前記ダイヤフラムに貫通される前のダイヤフラムの部品の状態で、前記駆動軸の前記ダイヤフラム嵌着部の径φＡ、前記拡径予備孔の径φＢ、前記基布の伸び率Ｃとの関係が、
０．７≦Ａ／（Ｂ×Ｃ）≦３．０
であることを特徴とする。

　請求項４の駆動軸へのダイヤフラムの固定構造は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の駆動軸へのダイヤフラムの固定構造であって、前記固定部材が、前記駆動軸を嵌合する連結孔が形成された押え部材であり、該押え部材の前記連結孔に嵌合された前記駆動軸の端部がかしめられて該駆動軸に押え部材が固着されていることを特徴とする。

　請求項５の電磁式制御弁は、第１のポートと第２のポートとの間に弁室と弁ポートとが形成され、前記弁室内の弁体を電磁駆動部で駆動して前記弁ポートを開閉する電磁式制御弁であって、第１のポートと第２のポートとの差圧により弁体に作用する力を、感圧部に加わる弁室と均圧室との差圧により前記弁体に作用する力で相殺するとともに、前記電磁駆動部の電磁力と調整ばねのばね力とのつり合いにより、前記弁ポートの開度を比例的に変化させる電磁式制御弁において、前記電磁駆動部、前記調整ばね、前記均圧室及び前記感圧部が、前記弁ポートの軸線上で前記弁体に対して前記弁ポートとは反対側に設けられ、前記弁体が、前記電磁駆動部に連結される連結部の駆動軸に固定され、前記感圧部が、ゴム層に基布が埋設され前記弁室と前記均圧室との間に配設されたダイヤフラムであって、中心に前記駆動軸の径より小さな径を有する拡径予備孔が形成されたダイヤフラムであり、前記駆動軸に前記ダイヤフラムが挿通されるダイヤフラム嵌着部を備え、前記駆動軸に前記ダイヤフラムの前記拡径予備孔が挿通されて該駆動軸が該ダイヤフラムに貫通され、前記拡径予備孔の周囲のゴム層及び基布により円環状の伸張部分が形成され、前記駆動軸に前記弁体が固着されて、前記ダイヤフラムが前記駆動軸の前記ダイヤフラム嵌着部に固定されていることを特徴とする。

　請求項６の電磁式制御弁は、請求項５に記載の電磁式制御弁であって、前記駆動軸が前記ダイヤフラムに貫通される前のダイヤフラムの部品の状態で、前記駆動軸の前記ダイヤフラム嵌着部の径φＡ、前記拡径予備孔の径φＢ、前記基布の伸び率Ｃとの関係が、
０．７≦Ａ／（Ｂ×Ｃ）≦３．０
であることを特徴とする。

　請求項７の電磁式制御弁は、請求項５または６に記載の電磁式制御弁であって、前記弁体及び前記連結部に前記弁ポートと前記均圧室とを導通する均圧路が形成されていることを特徴とする。

　請求項１の駆動軸へのダイヤフラムの固定構造によれば、ダイヤフラムとして、中心に駆動軸の径より小さな径を有する拡径予備孔が形成されたダイヤフラムが用いられている。そして、駆動軸にダイヤフラムの拡径予備孔が挿通されて該駆動軸がダイヤフラムに貫通され、拡径予備孔の周囲のゴム層及び基布により円環状の伸張部分が形成されている。したがって、駆動軸を拡径予備孔に挿通するときに拡径予備孔の分だけゴムと基布が無く、この拡径予備孔の周囲の部分が、駆動軸のダイヤフラム嵌着部の径よりも拡径予備孔の径の小さな分だけが伸びるので、基布の繊維が容易に伸びることができ、円環状の伸張部分で基布の繊維の切れを防止することができる。また、円環状の伸張部分は、伸びたゴムと基布が駆動軸（ダイヤフラム嵌着部）の周囲で該駆動軸を締め付ける作用をしているので、この伸張部分のゴムと基布が駆動軸から抜けにくくなり、ダイヤフラムの耐圧性、耐久性を向上させることができる。

　請求項２の駆動軸へのダイヤフラムの固定構造によれば、請求項１の効果に加えて、駆動軸はダイヤフラム嵌着部の付け根部分に収納溝を有し、前記ゴム層及び基布による円環状の伸張部分が収納溝に収納されるので、この伸張部分が駆動軸の固定部材との当接部分にバリ状に残り、固定部材が駆動軸に対して傾いて固定されることがなくなる。したがって、固定部材によってダイヤフラムが均一に圧縮されることとなり、ダイヤフラムの耐圧性を向上させることができる。ダイヤフラムを駆動軸に対して、さらに堅牢に固定することができる。

　請求項３の駆動軸へのダイヤフラムの固定構造によれば、請求項１または２の効果に加え、駆動軸のダイヤフラム嵌着部の径φＡに応じて、基布の伸び率Ｃあるいは拡径予備孔の径φＢを設定でき、設計自由度を確保しながら、駆動軸を拡径予備孔に挿通するときに伸びる基布の繊維の切断を確実に防止することができ、ダイヤフラムを駆動軸に対して、さらに堅牢に固定することができる。

　請求項４の駆動軸へのダイヤフラムの固定構造によれば、請求項１乃至３の効果に加えて、駆動軸に対してダイヤフラムと共に、押え部材を堅牢に固定することができる。

　請求項５の電磁式制御弁によれば、ダイヤフラムの耐圧性、耐久性が高い電磁式制御弁が得られる。

　請求項６の電磁式制御弁によれば、請求項５の効果に加えて、駆動軸のダイヤフラム嵌着部の径に応じて、基布の伸び率Ｃあるいは拡径予備孔の径φＢを設定でき、設計自由度を確保しながら、駆動軸を拡径予備孔に挿通するときに伸びる基布の繊維の切断を確実に防止することができ、ダイヤフラムを駆動軸に対して、さらに堅牢に固定することができる。

　請求項７の電磁式制御弁によれば、請求項５または６の効果に加えて、弁体及び連結部に均圧路が形成されているので、別部分に均圧路を設ける必要がなく、電磁式制御弁の小型化が図れるとともに、均圧路により連結部の駆動軸の径が大きな電磁式制御弁となっても、ダイヤフラムの耐圧性、耐久性を確保できる。

本発明を適用した実施形態の電磁式制御弁の弁閉状態の縦断面図である。本発明を適用した実施形態におけるダイヤフラムの固定前の概略平面図及び断面図である。本発明を適用した実施形態におけるダイヤフラムの成形金型の縦断面図である。本発明を適用した実施形態におけるダイヤフラムの中間部材の平面図である。本発明を適用した実施形態の電磁式制御弁の結合軸のダイヤフラム嵌着部の詳細を示す一部破砕拡大図である。本発明を適用した実施形態の電磁式制御弁の要部の組立工程を説明する図である。

　次に、本発明の実施形態について説明する。図１は実施形態の電磁式制御弁の弁閉状態の縦断面図である。この実施形態の電磁式制御弁は下本体１と上本体２からなる弁ハウジングＨを有している。下本体１は上本体２の下部の嵌合孔２ａに嵌合され、嵌合孔２ａの開口端部をかしめることにより、下本体１と上本体２とが一体に固着されている。

　下本体１には、矢印のように流体が流入する高圧側の第１のポート１１と、矢印のように流体が流出する低圧側の第２のポート１２と、第１のポート１１に連通する弁室１３と、第２のポート１２と弁室１３とを連通する弁ポート１４が形成されている。弁ポート１４は軸線Ｌを中心とする水平断面形状が円形であり、その弁室１３側の開口周囲は弁座１４ａとなっている。また、上本体２には均圧室２１が形成され、この均圧室２１の上部に後述の電磁駆動部５のケースとしてのプランジャケース５１及びカバー６が嵌合固着されている。

　弁室１３及び均圧室２１内には軸線Ｌに沿った方向に変位可能な弁部材３が延在されている。弁部材３は、弁室１３内に位置して弁座１４ａに対して離接が可能な円筒状の「固定部材」としての弁体３１、弁体３１の上方に延設された連結部３２とで構成されている。連結部３２は、下端部に弁体３１を結合する結合軸３２１と、結合軸３２１より径が大きく均圧室２１内に位置するボス部３２２と、ボス部３２２の上方に延設された連結ロッド３２３と、結合軸３２１と共に駆動軸をなすダイヤフラム嵌着部３２４とを有している。

　弁体３１とボス部３２２との間には後述するゴム製のダイヤフラム４が配設されている。ダイヤフラム４はコンボリューション部４１と、その内側の内ビード部４２と、コンボリューション部４１の外側の外ビード部４３とを有している。また、弁体３１は、中心に円筒形状の開口孔３１ａと、開口孔３１ａに連なる連結孔３１ｂと、弁座１４ａに当接するシール部３１ｃを有している。そして、連結部３２の「駆動軸」としての後述のダイヤフラム嵌着部３２４が、ダイヤフラム４の内ビード部４２の開口を貫通して結合軸３２１が弁体３１の連結孔３１ｂ内に嵌合され、弁体３１の端面とボス部３２２の端面とで内ビード部４２を圧縮し、結合軸３２１の下端部をかしめることにより、弁体３１とダイヤフラム４及び連結部３２が一体に固定されている。なお、これらの弁体３１、ダイヤフラム４及び結合軸３２１の組み付け方については後述する。

　ダイヤフラム４の外ビード部４３は、下本体１の上端と上本体２の均圧室２１の下部開口端部との間に圧縮するようにして挟持されている。なお、弁体３１の上端（弁部材３の下方寄り）は、圧力が加わることで発生するダイヤフラム４の復元力による自動求心作用により、通常は軸線Ｌ上に保持される。

　連結部３２において、ボス部３２２には、弁体３１の開口孔３１ａ側から軸線Ｌ方向に伸びる第１の均圧路３２ａが形成されるとともに、第１の均圧路３２ａと交差して均圧室２１に開口する第２の均圧路３２ｂが形成されている。この第１の均圧路３２ａ、第２の均圧路３２ｂ及び弁体３１の開口孔３１ａは均圧路を構成しており、弁ポート１４と均圧室２１は、開口孔３１ａ、第１の均圧路３２ａ及び第２の均圧路３２ｂにより導通されている。

　ダイヤフラム４は可撓性を有し、ダイヤフラム４の弁室１３側に作用する第１のポート１１の圧力（Ｐ１）と、均圧室２１側に作用する第２のポート１２の圧力（Ｐ２）との差圧により発生した力を弁部材３（弁体３１）に伝達する感圧部を構成している。また、ダイヤフラム４は均圧室２１と弁室１３とを気密に区画している。

　弁ハウジングＨの上部には、電磁駆動部５が設けられている。電磁駆動部５は、円筒状のプランジャケース５１と、プランジャケース５１の上端に固定された磁性体からなる吸引子５２と、プランジャケース５１内に設けられた磁性体からなるプランジャ５３と、プランジャケース５１の外周に配置されボビン５４ａに巻線が巻回された電磁コイル５４とを備えている。なお、プランジャケース５１と吸引子５２は溶接等により固定されている。吸引子５２には軸線Ｌと同軸な挿通孔５２ａが形成されるとともに、挿通孔５２ａとは他方の側には、挿通孔５２ａより径の大きな調整部用孔５２ｂが形成されている。

　プランジャ５３には、軸線Ｌと同軸な円筒状のプランジャばね室５３ａと挿通孔５３ｂが形成されるとともに、挿通孔５３ｂの横にプランジャ均圧路５３ｃが形成されている。なお、吸引子５２とプランジャ５３は、プランジャ均圧路５３ｃ以外は、それぞれ軸線Ｌを軸にして回転対称な形状となっている。

　プランジャケース５１の下部には、均圧室２１に対して電磁駆動部５側に位置するカバー６が配設されている。カバー６はプランジャケース５１の下端と上本体２とに挟持されて固定されている。カバー６の中心には、軸線Ｌと同軸な挿通孔６ａが形成されている。なお、カバー６は弁ハウジングＨ（本体）に対して動くことがなければ固定方法はどのような構成でもよい。このように、弁部材３に対してカバー６が軸線Ｌ方向に相対的に固定されているので、プランジャ５３等の可動部品は流体の動圧の影響を受けることがない。

　弁部材３の連結ロッド３２３は、カバー６の挿通孔６ａ、プランジャ５３の挿通孔５３ｂに挿通されている。また、吸引子５２の挿通孔５２ａ内で、連結ロッド３２３の端部に非磁性体からなるボール受け７が嵌め込まれている。ボール受け７と連結ロッド３２３の端部とは溶接により固着されている。ボール受け７はプランジャ５３側の端部に鍔状部を有し、この鍔状部は、プランジャ５３の吸引子５２側の対向面５３ｄに接触した状態で、この対向面５３ｄと吸引子５２のプランジャ５３側の対向面５２ｄとの間に位置する。

　プランジャ５３と連結ロッド３２３の段部３２３ａとの間にはプランジャばね５３１が圧縮した状態で配設されている。これにより、プランジャ５３は対向面５３ｄをボール受け７に対して常時当接された状態となり、このプランジャ５３が吸引子５２方向に吸引されると、このプランジャ５３と共に弁部材３が弁開方向に変位する。弁部材３は、この弁部材３の一部である連結ロッド３２３によりプランジャ５３と連結されている。プランジャ５３の挿通孔５３ｂと弁部材３の連結ロッド３２３とのクリアランスは、プランジャ５３とプランジャケース５１とのクリアランスより大きく設定されており、プランジャ５３が軸線Ｌと直交する方向に変位しても、弁部材３とプランジャ５３は接触しない。

　吸引子５２の前記調整部用孔５２ｂ内には設定調整部８が配設されている。この設定調整部８は、調整ねじ８１、ばね受け８２、調整ばね８３、ボール８４を有している。調整ばね８３は調整ねじ８１とばね受け８２との間に圧縮状態で配設されており、ボール８４はばね受け８２に当接した状態で軸線Ｌ上の吸引子５２の挿通孔５２ａ内に配設されている。そして、調整ばね８３は、ばね受け８２を介してボール８４をボール受け７の上端に当接するように付勢している。また、調整ねじ８１は、その外周の雄ねじ部８１１を吸引子５２の上部内周面に形成された雌ねじ部５２ｅに螺合することにより、吸引子５２に取り付けられている。

　ボール８４と吸引子５２の挿通孔５２ａとの間には僅かにクリアランスが設けられており、ボール８４は軸線Ｌに沿って挿通孔５２ａ内で変位可能となっている。また、ボール受け７はボール８４に対して球面接触される。これにより、ボール受け７（及び弁部材３）の上端は、常に軸線Ｌ上に位置決めされる。

　電磁駆動部５の電磁コイル５４への通電により、磁気回路が形成されて吸引子５２とプランジャ５３との間に磁気による吸引力が発生する。この吸引力は電磁コイル５４へ通電する電流に応じたものとなる。

　以上の構成により、実施形態の電磁式制御弁は次のように作用する。設定調整部８は、調整ばね８３によりばね受け８２、ボール８４及びボール受け７を介して弁部材３を弁座１４ａ側に付勢している。電磁コイル５４を励磁することにより、プランジャ５３が吸引子５２に吸引され、弁部材３は調整ばね８３の付勢力に抗して弁座１４ａから離れる方向に変位し、弁閉から弁開となるとともに弁体３１（シール部３１ｃ）と弁座１４ａとの軸線Ｌに沿った方向の位置関係により、弁ポート１４の開度が制御される。なお、プランジャ５３が最上端位置で弁開度が全開となるのは、ボール受け７の鍔状部が吸引子５２の対向面５２ｄに当接した位置である。このように、ボール受け７により、プランジャ５３が吸引子５２に吸着（密着）されるのを防止する。

　また、電磁コイル５４の励磁を無くすことにより弁体３１が弁座１４ａに着座し、弁閉となる。なお、調整ねじ８１の追い込み量により、調整ばね８３が弁部材３に加える付勢力が調整され、弁開に必要な電磁力（吸引力）を調節できる。このように、電磁コイル５４が生じる電磁力と、調整ばね８３のばね力との平衡関係によって弁部材３が軸線Ｌに沿った方向に変位し、弁体３１で弁ポート１４の開度を変化させる。

　また、弁体３１には前述のように弁室１３の圧力と第２のポート１２の圧力の差圧が作用して弁閉方向に力が加わる。一方、均圧室２１は第１の均圧路３２ａ、第２の均圧路３２ｂ及び開口孔３１ａ（均圧路）によって弁ポート１４及び第２のポート１２と連通されているので、均圧室２１に作用する第２のポート１２の圧力と弁室１３の圧力との差圧がダイヤフラム４に作用し、弁部材３には弁開方向の力が加わる。そして、弁体３１の有効受圧径Ｄ１（この実施例の場合、弁ポート１４の内径）と、ダイヤフラム４の有効受圧径Ｄ２とは等しいので、弁部材３に対しては、差圧による力は互いにキャンセル（相殺）され、弁体３１の開閉に差圧の影響を受けない。

　このように、電磁駆動部５の印加電流に応じた電磁力と調整ばね８３のばね力とのつり合いをとるとともに、第１のポート１１と第２のポート１２との差圧により弁体３１に作用する力を、ダイヤフラム４（感圧部）に加わる弁室１３と均圧室２１との差圧により弁体３１に作用する力でキャンセル（相殺）することにより、差圧により弁体３１に作用する力の影響を無くし、少ない通電量で弁ポート１４の開度を比例的に変化させることができる。

　なお、この実施形態では、弁ポート１４の下部には第２のポート１２を設けるだけの構造となっているので、弁ハウジングＨの軸線Ｌ方向の長さを小さくすることができ、電磁式制御弁自体を小型化することができる。また、第２のポート１２を弁ポート１４に対して同軸で連通するようにしているので、第２のポート１２での圧力損失も低減し、流体がスムーズに流れる。

　図２はダイヤフラム４の弁部材３（連結部３２）への固定前の概略平面図（図２（Ａ））及び断面図（図２（Ｂ））である。ダイヤフラム４は、ゴム層４Ｂ内にトリコット編みで編み込まれた基布４Ａを埋設したものである。この固定前のダイヤフラム４は、コンボリューション部４１の部分が円錐台の側面の形状をしており、このコンボリューション部４１の内側に内ビード部４２が位置している。内ビード部４２は、その内側にダイヤフラム嵌着部３２４（駆動軸）を貫通する駆動軸接続孔４２ａを有している。この駆動軸接続孔４２ａの径φＡ′は取り付け対象であるダイヤフラム嵌着部３２４の径φＡ（図５参照）に整合する径となっている。また、ダイヤフラム４は、内ビード部４２の内側に肉薄の円盤部４４を有し、この円盤部４４の中央に拡径予備孔４４ａが形成されている。すなわち、内ビード部４２は、拡径予備孔４４ａの周囲の円盤部４４より厚みを持たせてある。なお、コンボリューション部４１の内側において円盤部４４の外周には、内ビード部４２に沿うように凸条部４５が形成されている。

　ダイヤフラム嵌着部３２４の径φＡと、拡径予備孔４４ａの径φＢと、基布４Ａの伸び率Ｃとの関係は、
０．７≦Ａ／（Ｂ×Ｃ）≦３．０…（１）
となっている。なお、基布４Ａの伸び率Ｃは、ＪＩＳ　Ｌ１０９６の８．１４に規定される布の伸び率である。

　図３はダイヤフラム４を成形するための成形金型の断面図であり、下金型１０と上金型２０とで構成されている。ダイヤフラム４の成形時には、図３のように下金型１０と上金型２０を合わせて形成されるキャビティ３０内に生ゴムが充填される。また、生ゴムが充填されたキャビティ３０内には基布４Ａが配設される。そして、加圧したゴムを加熱して硫化し、ダイヤフラム４が成形される。

　下金型１０の中央には結合軸３２１のダイヤフラム嵌着部３２４の径φＡに整合する径で薄型円柱状の台部１０Ａを有している。上金型２０の中央には台部１０Ａに対向する天井部２０Ａを有している。そして、下金型１０の台部１０Ａと上金型２０の天井部２０Ａとが基布４Ａを介して対向する。これによって、図４に示すように、駆動軸接続孔４２ａと、円盤部４４′を有するダイヤフラム４の中間部材４′を成形する。そして、円盤部４４′の中心のゴム層と基布を打ち抜いて除去し、前記図２に示すダイヤフラム４が製造される。

　図５は結合軸３２１のダイヤフラム嵌着部３２４の詳細を示す一部破砕拡大図である。「駆動軸」としてのダイヤフラム嵌着部３２４は、ダイヤフラム嵌着部３２４より径の大きなボス部３２２から突出して設けられている。また、ダイヤフラム嵌着部３２４は、結合軸３２１より径の大きな径φＡを有する大径部３２４ａと、ボス部３２２に対する付け根部分に大径部３２４ａよりも太さを絞った収納溝３２４ｂを有している。そして、後述のように、ダイヤフラム４を固定したとき、この収納溝３２４ｂ内に後述の円盤部４４による伸張部分４４Ａ（図６（Ｃ），（Ｄ）参照）が収納される。なお、ボス部３２２の底部には、ダイヤフラム４の前記凸条部４５に対応する位置に凸条部３２２ａが形成されている。

　図６は実施形態の電磁式制御弁の要部の組立工程を説明する図であり、「押え部材」としての弁体３１、ダイヤフラム４及び「駆動軸」としての結合軸３２１のダイヤフラム嵌着部３２４の固定は以下のように行う。図６（Ａ）に示すように、結合軸３２１にその外径がダイヤフラム嵌着部３２４の大径部３２４ａと略同径の針状キャップ４０を嵌め込む。図６（Ｂ）に示すように、この針状キャップ４０とダイヤフラム嵌着部３２４にダイヤフラム４の拡径予備孔４４ａを挿通し、針状キャップ４０及びダイヤフラム嵌着部３２４をダイヤフラム４に貫通させる。このとき、針状キャップ４０及びダイヤフラム嵌着部３２４により、円盤部４４が押し拡げられる。そして、ダイヤフラム４の内ビード部４２の駆動軸接続孔４２ａを結合軸３２１のダイヤフラム嵌着部３２４まで挿通する。

　次に、図６（Ｃ）に示すように、針状キャップ４０を取り外し、連結部３２の結合軸３２１に弁体３１の連結孔３１ｂを嵌合させる。そして、連結孔３１ｂのダイヤフラム嵌着部３２４側の開口周囲をダイヤフラム嵌着部３２４に当接させた状態で、図６（Ｄ）に示すように、結合軸３２１の下端部をかしめることにより、弁体３１とダイヤフラム４及び連結部３２を一体に固定する。なお、ダイヤフラム嵌着部３２４は連結部３２に対する弁体３１の位置決めをする部材でもある。

　ここで、拡径予備孔４４ａは、中心のゴム層４Ｂと基布４Ａとを打ち抜いて除去することにより形成されているが、この拡径予備孔４４ａ内に駆動軸を貫通した時に、拡径予備孔４４ａの周囲にある円盤部４４が外側に押し拡げられることにより、図６（Ｄ）の拡大図に示すように、円盤部４４のゴム層と基布による円環状の伸張部分４４Ａが形成される。このとき、伸張部分４４Ａでは、基布４Ａの繊維が切れていない状態で伸張され、同時に伸張されたゴム層と共に緊張した状態となっている。したがって、伸張部分４４Ａは、駆動軸を締め付ける作用をする。

　このように、ダイヤフラム４を連結部３２に固定した状態で、ダイヤフラム４のゴム層及び基布による円環状の伸張部分４４Ａがダイヤフラム嵌着部３２４の収納溝３２４ｂに均一に収納される。また、弁体３１とボス部３２２とで内ビード部４２が圧縮されて固定されている。円環状の伸張部分４４Ａは、伸びたゴム層と基布がダイヤフラム嵌着部３２４の周囲でこのダイヤフラム嵌着部３２４（収納溝３２４ｂ）を締め付ける作用をしている。したがって、この伸張部分４４Ａのゴムと基布がダイヤフラム嵌着部３２４から抜けにくくなり、ダイヤフラムの耐圧性、耐久性を向上させることができる。また、拡径予備孔４４ａが駆動軸（ダイヤフラム嵌着部３２４）の径よりも小さな分だけ基布４Ａの繊維が切られた数も少ない。このことも、ダイヤフラム４の耐圧性、耐久性の向上に寄与している。なお、円盤部４４の外周の凸条部４５に対して、ボス部３２２の底部の凸条部３２２ａが食い込まれるので、内ビード部４２が半径方向へ拡がることがさらに防止される。

　ダイヤフラム嵌着部３２４の径φＡ、拡径予備孔４４ａの径φＢ、基布４Ａの伸び率Ｃとは、前掲の条件（１）の関係にある。この条件範囲内の数値を一定にし、ダイヤフラム嵌着部３２４の径φＡを一定とした場合、基布の伸び率Ｃが大きい場合には、拡径予備孔４４ａの径φＢを小さくできることを示している。逆に、基布の伸び率Ｃが小さい場合には、拡径予備孔４４ａの径φＢをダイヤフラム嵌着部３２４の径φＡ以下で大きくすればよいことを示している。このように、条件（１）の関係は、駆動軸の径に応じて、基布の繊維が切れない範囲を規定している。これにより、駆動軸の径に応じて、基布の素材や織り方の種類、拡径予備孔４４ａの径φＢを、好適なものに選択することができる。

　実施形態では基布４Ａの織り方はトリコット織りであり、伸び性が高く針状キャップ４０を基布４Ａに刺し、押し広げやすい。基布４Ａの織り方の種類は、伸び性が高い丸編みでもよい。

　以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。駆動軸は電磁制御弁の弁部材３（弁棒）のものに限らず、軸線方向に移動される駆動軸にダイヤフラムを固定するものであれば、他の装置、他の構造物にも適用でき、ダイヤフラムの高い耐圧性、耐久性が得られる。

１　　　　下本体
２　　　　上本体
１１　　　第１のポート
１２　　　第２のポート
１３　　　弁室
１４　　　弁ポート
２１　　　均圧室
３　　　　弁部材
３１　　　弁体
３２　　　連結部
３２１　　結合軸（駆動軸）
３２４　　ダイヤフラム嵌着部（駆動軸）
４　　　　ダイヤフラム
４Ａ　　　基布
４Ｂ　　　ゴム層
４１　　　コンボリューション部
４２　　　内ビード部
４２ａ　　駆動軸接続孔
４３　　　外ビード部
４４　　　円盤部
４４ａ　　拡径予備孔
４４Ａ　　伸張部分
５　　　　電磁駆動部
Ｈ　　　　弁ハウジング
Ｌ　　　　軸線

Claims

　ゴム層に基布が埋設されたダイヤフラムを駆動軸に固定する駆動軸へのダイヤフラムの固定構造であって、
　前記ダイヤフラムとして、中心に前記駆動軸の径より小さな径を有する拡径予備孔が形成されたダイヤフラムが用いられ、
　前記駆動軸に前記ダイヤフラムが挿通されるダイヤフラム嵌着部を備え、
　前記駆動軸に前記ダイヤフラムの前記拡径予備孔が挿通されて該駆動軸が該ダイヤフラムに貫通され、前記拡径予備孔の周囲のゴム層及び基布により円環状の伸張部分が形成され、前記駆動軸に固定部材が固着されて、前記ダイヤフラムが前記駆動軸の前記ダイヤフラム嵌着部に固定されていることを特徴とする駆動軸へのダイヤフラムの固定構造。
　前記駆動軸は、該駆動軸の径より大きなボス部から突出して設けられるとともに、該ボス部に対する該駆動軸の前記ダイヤフラム嵌着部の付け根部分に収納溝を有し、
　前記ゴム層及び基布による円環状の伸張部分が前記収納溝に収納されて、前記ダイヤフラムが前記駆動軸の前記ダイヤフラム嵌着部に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動軸へのダイヤフラムの固定構造。
　前記駆動軸が前記ダイヤフラムに貫通される前のダイヤフラムの部品の状態で、前記駆動軸の前記ダイヤフラム嵌着部の径φＡ、前記拡径予備孔の径φＢ、前記基布の伸び率Ｃとの関係が、
０．７≦Ａ／（Ｂ×Ｃ）≦３．０
であることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動軸へのダイヤフラムの固定構造。
　前記固定部材が、前記駆動軸を嵌合する連結孔が形成された押え部材であり、該押え部材の前記連結孔に嵌合された前記駆動軸の端部がかしめられて該駆動軸に押え部材が固着されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の駆動軸へのダイヤフラムの固定構造。
　第１のポートと第２のポートとの間に弁室と弁ポートとが形成され、前記弁室内の弁体を電磁駆動部で駆動して前記弁ポートを開閉する電磁式制御弁であって、第１のポートと第２のポートとの差圧により弁体に作用する力を、感圧部に加わる弁室と均圧室との差圧により前記弁体に作用する力で相殺するとともに、前記電磁駆動部の電磁力と調整ばねのばね力とのつり合いにより、前記弁ポートの開度を比例的に変化させる電磁式制御弁において、
　前記電磁駆動部、前記調整ばね、前記均圧室及び前記感圧部が、前記弁ポートの軸線上で前記弁体に対して前記弁ポートとは反対側に設けられ、
　前記弁体が、前記電磁駆動部に連結される連結部の駆動軸に固定され、
　前記感圧部が、ゴム層に基布が埋設され前記弁室と前記均圧室との間に配設されたダイヤフラムであって、中心に前記駆動軸の径より小さな径を有する拡径予備孔が形成されたダイヤフラムであり、
　前記駆動軸に前記ダイヤフラムが挿通されるダイヤフラム嵌着部を備え、
　前記駆動軸に前記ダイヤフラムの前記拡径予備孔が挿通されて該駆動軸が該ダイヤフラムに貫通され、前記拡径予備孔の周囲のゴム層及び基布により円環状の伸張部分が形成され、前記駆動軸に前記弁体が固着されて、前記ダイヤフラムが前記駆動軸の前記ダイヤフラム嵌着部に固定されていることを特徴とする電磁式制御弁。
　前記駆動軸が前記ダイヤフラムに貫通される前のダイヤフラムの部品の状態で、前記駆動軸の前記ダイヤフラム嵌着部の径φＡ、前記拡径予備孔の径φＢ、前記基布の伸び率Ｃとの関係が、
０．７≦Ａ／（Ｂ×Ｃ）≦３．０
であることを特徴とする請求項５に記載の電磁式制御弁。
　前記弁体及び前記連結部に前記弁ポートと前記均圧室とを導通する均圧路が形成されていることを特徴とする請求項５または６に記載の電磁式制御弁。