CN110366654B - 控制阀 - Google Patents

Abstract

将密封筒部件的阀滑动接触面的密封性能持续长期维持得较高。控制阀（8）具有阀壳（21）、接头部件（43）、阀体（22）和密封筒部件（111）。接头部件（43）及密封筒部件（111）具有在密封筒部件（111）的轴向上对置的第1对置部（接合凸缘（51）的根部侧的背面、端面（111f））、相对于第1对置部（接合凸缘（51）的根部侧的背面、端面（111f））在密封筒部件（111）的径向内侧在轴向上对置的第2对置部（第2连接面（111e）、端面（30d））；在第2对置部（第2连接面（111e）、端面（30d）），设置有施力弹簧（113），所述施力弹簧（113）夹设在接头部件（43）及密封筒部件（111）之间而将密封筒部件（111）朝向阀体（22）施力。

Description

控制阀

技术领域

本发明涉及在车辆用冷却水的流路切换等中使用的控制阀。

本申请基于2017年3月17日提出申请的日本专利申请第2017－053684号主张优先权，将这些内容引用到这里。

背景技术

在使用冷却水将发动机冷却的冷却系统中，有和在散热器与发动机之间循环的散热器流路另外地并设旁通流路及暖机流路等的情况。旁通流路是将散热器旁通的流路。暖机流路是经过油加温器的流路。在这种冷却系统中，在流路的分支部夹装着控制阀。在冷却系统中，通过控制阀适当地切换流路。作为控制阀，已知有在阀壳内能够旋转地配置有具有圆筒壁的阀体的结构（例如，参照专利文献1）。专利文献1所记载的控制阀根据阀体的旋转位置而将任意的流路开闭。

在专利文献1所记载的控制阀中，在阀壳，设置有冷却水等液体流入的流入端口、和用来将流入到阀壳内的液体向外部喷出的设定数的喷出端口。在阀体的圆筒壁，与各喷出端口对应而形成有将圆筒壁的内外连通的多个阀孔。在阀壳的各喷出端口的周缘，接合着用来连接喷出侧的配管的接头部件。在接头部件的阀壳内侧，滑动自如地保持着密封筒部件的第1侧端部。在各密封筒部件的第2侧，设置有阀滑动接触面。各密封筒部件的阀滑动接触面在至少一部分与阀体的对应的阀孔的旋转路径重叠的位置，与圆筒壁的外表面滑动接触。

当阀体处于密封筒部件与对应的阀孔连通的旋转位置时，容许从圆筒壁的内侧区域向对应的喷出端口的液体的流出。当阀体处于密封筒部件不与对应的阀孔连通的旋转位置时，将从圆筒壁的内侧区域向对应的喷出端口的液体的流出遮断。另外，阀体的旋转位置由致动器（电动马达等）操作。

在专利文献1所记载的控制阀中，密封筒部件被施力弹簧朝向阀体施力。因此，阀壳内的液体的压力及弹簧的作用力作用于密封筒部件。

具体而言，密封筒部件滑动自如地装接在突设于接头部件的内端的筒部的外周面。筒部的外周面与密封筒部件的内周面之间被密封圈密闭。施力弹簧夹装在密封筒部件的背离阀体的一侧的端面与接头部件之间。密封筒部件的背离阀体的一侧的区域（弹簧支承区域和密封圈的保持区域）被作为阀壳内的液压将密封筒部件向向阀体推压的方向作用的第1作用面。在密封筒部件的阀滑动接触面的外周缘部，设置有阀壳内的液压将密封筒部件向背离阀体的方向作用的圆环状的第2作用面。第1作用面的面积设定为比第2作用面的面积大。在密封筒部件，对应于第1作用面与第2作用面的面积差和液压的力作为向阀体的推压力作用。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015－218763号公报。

发明内容

发明要解决的课题

专利文献1所记载的控制阀在密封筒部件的内周部设置有密封圈的保持区域。在比密封圈的保持区域靠外方位置（偏向密封筒部件的端面的径向外方侧的位置）配置有弹簧支承区域。因此，施力弹簧的推压载荷容易作用于密封筒部件的阀滑动接触面中的偏向径向外方侧的位置。

另一方面，在密封筒部件的阀滑动接触面与阀体的圆筒壁的外表面抵接的控制阀中，需要容许圆筒壁相对于阀滑动接触面的滑动。在阀滑动接触面与圆筒壁的外表面之间形成微小的间隙。因此，施力弹簧的推压载荷在将密封筒部件的端部的密封性能持续长期维持的方面变得重要。

但是，在专利文献1所记载的控制阀中，被做成施力弹簧的推压载荷偏向密封筒部件的阀滑动接触面的径向外方侧而作用的构造。因此，当密封筒部件的阀滑动接触面的磨损从径向外方侧发展时，有可能难以维持阀滑动接触部处的密封状态。

本发明提供一种能够持续长期将密封筒部件的阀滑动接触面的密封性能维持得较高的控制阀。

用来解决课题的手段

有关本发明的第一技术方案的控制阀，具备：阀壳，具有液体从外部流入的流入端口及将流入到内部的液体向外部喷出的喷出端口；接头部件，与前述喷出端口连接；阀体，能够旋转地配置在前述阀壳的内部，且具有形成有将内外连通的阀孔的中空旋转体；以及密封筒部件，具有阀滑动接触面，且在前述喷出端口内将前述接头部件与前述阀体之间连接，所述阀滑动接触面在至少一部分与前述阀体的前述阀孔的旋转路径重叠的位置，与前述中空旋转体的外表面滑动自如地抵接；当前述阀体处于使前述阀孔与前述密封筒部件连通的旋转位置时，容许从前述中空旋转体的内侧区域向前述喷出端口的液体的流出，当前述阀体处于不使前述阀孔与前述密封筒部件连通的旋转位置时，控制或遮断从前述中空旋转体的内侧区域向前述喷出端口的液体的流出；在上述控制阀中，前述接头部件具备筒部，所述筒部配置在前述密封筒部件的内侧并且经由密封圈将前述密封筒部件的内周面滑动自如地保持；前述接头部件及前述密封筒部件具有：第1对置部，在前述密封筒部件的轴向上对置；以及第2对置部，相对于前述第1对置部在前述密封筒部件的径向内侧在前述轴向上对置；在前述第2对置部，设置有施力弹簧，所述施力弹簧夹设在前述接头部件及前述密封筒部件之间而将前述密封筒部件朝向前述阀体施力。

借助上述的结构，在密封筒部件上，施力弹簧的载荷向位于比第1对置部靠径向的内侧的第2对置部作用。由此，密封筒部件的阀滑动接触面在偏向密封筒部件的径向内方侧的位置被施力弹簧向阀体的中空旋转体的外表面推压。因而，即使在因随着时间经过的使用而阀滑动接触面的磨损从径向外方侧发展的情况下，阀滑动接触面的径向内侧区域也受到施力弹簧的载荷而被可靠地压接在中空旋转体的外表面。

根据有关本发明的第二技术方案的控制阀，也可以是，前述第1对置部中的前述密封筒部件的与前述接头部件对置的面构成受到前述阀壳内的液压而产生阀体方向的推压力的施力用受压面；前述阀滑动接触面的面积被设定为比前述施力用受压面的面积大。

在此情况下，在总是维持密封筒部件的密封性能的同时，即使在阀壳内的液压变高的情况下，也能够抑制阀滑动接触面被过大的力推压在阀体的中空旋转体的外表面的情况。

根据有关本发明的第三技术方案的控制阀，也可以是，前述筒部具有小径外周面、从前述小径外周面的背离前述阀体的一侧的端部以阶差状扩径而形成的大径外周面、以及将前述小径外周面与前述大径外周面连接的阶差面；前述密封筒部件具备：中径内周面，与前述接头部件的前述小径外周面滑动自如地嵌合；大径内周面，从前述中径内周面的与前述阀体背离的一侧的端部以阶差状扩径而形成；第1连接面，将前述中径内周面与前述大径内周面连接；小径内周面，从前述中径内周面的与前述阀体接近的一侧的端部以阶差状缩径而形成；以及第2连接面，将前述中径内周面与前述小径内周面连接；在前述接头部件的前述阶差面与前述密封筒部件的前述第1连接面之间，设置有被前述小径外周面和前述大径内周面包围的环状的密封收容空间；前述密封圈在前述密封收容空间，与前述小径外周面和前述大径内周面密接；前述施力弹簧在前述第2对置部夹装在前述第2连接面与前述筒部之间。

在此情况下，液压经由小径外周面与大径外周面之间的间隙向密封圈作用。由此，密封圈经由第1连接面将密封筒部件朝向阀体推压。即，在密封圈及密封筒部件中，在轴向上朝向与阀体相反侧的面分别构成施力用受压面。由此，在确保筒部与密封筒部件之间的密封性的基础上，容易确保施力用受压面的面积。

根据有关本发明的第四技术方案的控制阀，也可以是，在前述接头部件的前述阶差面与前述密封圈之间，形成有前述阀壳内的液压被导入的液压室；在前述接头部件的前述阶差面，形成有将前述液压室与前述液压室的外部导通的密闭防止槽。

在此情况下，即使密封圈被较大的力推压在阶差面，也能够由密闭防止槽阻止密封圈成为固接在阶差面的原状。即，在密封圈被较大的力推压在阶差面的情况下，由于液压室的内部经过密闭防止槽与外部导通，所以液压室的内部也不会成为阀壳内的液体不能导入的状态。因而，能够防止密封圈被固接在阶差面而密封筒部件侧的阀体推压方向的受压面积实质上减少的情况。由此，通过采用该结构，能够维持密封筒部件的密封性能。

根据有关本发明的第五技术方案的控制阀，也可以是，在前述筒部的外周面，形成有收容前述密封圈的圆环状的收容槽。

在此情况下，能够在使密封圈保持在收容槽内的状态下将接头部件与喷出端口连接。由此，能够实现结构的简单化及组装性的提高。

密封圈在第1对置部与第2对置部之间，相对于密封筒部件仅在径向上接触（在轴向上不接触）。但是，液压经由筒部与密封筒部件之间的间隙作用于密封圈。由此，通过密封圈在轴向上被压扁，能够使密封筒部件与密封圈之间的摩擦阻力增加。

根据有关本发明的第六技术方案的控制阀，也可以是，在前述第2对置部，在位于比前述施力弹簧靠前述径向内侧的部分，形成有限制部，所述限制部从前述接头部件及前述密封筒部件的至少某个向前述轴向突出而在前述径向上保持前述施力弹簧。

在此情况下，能够由限制部限制施力弹簧相对于接头部件及密封筒部件的至少某个的径向的位置偏差，并且能够由限制部抑制在密封筒部件的内侧流动的液体中发生紊流的情况。

发明效果

根据上述的控制阀，由于密封筒部件的阀滑动接触面在偏向密封筒部件的径向内方侧的位置被施力弹簧向阀体的中空旋转体的外表面推压，所以即使在因随着时间经过的使用而阀滑动接触面的磨损从径向外方侧发展的情况下，也能够由施力弹簧阀使滑动接触面的径向内侧区域可靠地压接在中空旋转体的外表面。因而，在采用了本发明的情况下，能够将密封筒部件的阀滑动接触面的密封性能持续长期维持得较高。

附图说明

图1是有关第1实施方式的冷却系统的方框图。

图2是有关第1实施方式的控制阀的立体图。

图3是有关第1实施方式的控制阀的分解立体图。

图4是沿着图2的IV－IV线的剖视图。

图5是图4的V部的放大图。

图6是有关第1实施方式的控制阀的接头部件的一部分的立体图。

图7是表示对于有关实施方式的控制阀和比较例的控制阀的试验结果的曲线图。

图8是有关第1实施方式的控制阀的变形例的与图4同样的剖视图。

图9是有关第1实施方式的控制阀的别的变形例的与图4同样的剖视图。

图10是在有关第2实施方式的控制阀中与图4对应的剖视图。

图11是在有关第3实施方式的控制阀中与图4对应的剖视图。

图12是在有关实施方式的变形例的控制阀中与图4对应的剖视图。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的实施方式。以下，对在使用冷却水将发动机冷却的车辆的冷却系统中采用有关本实施方式的控制阀的情况进行说明。

（第1实施方式）

图1是冷却系统1的方框图。

如图1所示，冷却系统1搭载于在车辆驱动源中至少具备发动机2的车辆。另外，作为车辆，除了仅具有发动机2的车辆以外，也可以是混合动力车辆或插电式混合动力车辆等。

将发动机2（ENG）、水泵3（W/P）、散热器4（RAD）、油加温器5（O/W）、加热器芯6（HTR）、EGR（Exhaust Gas Recirculation；排气再循环）冷却器7（EGR）及控制阀8（EWV）通过各种流路10～15连接而构成冷却系统1。

在水泵3的喷出侧连接着发动机2内的冷却通路的入口侧。在发动机2内的冷却通路的出口侧连接着控制阀8。将水泵3、发动机2、控制阀8从上游到下游依次连接的冷却流路构成冷却系统1中的主流路10。

主流路10在控制阀8分支为散热器流路11、旁通流路12、暖机流路13、空调流路14及EGR流路15。散热器流路11、旁通流路12、暖机流路13、空调流路14及EGR流路15的各下游部分连接在水泵3的吸入侧。

在散热器流路11夹装着散热器4。散热器4在在散热器流路11流动的冷却水与外界气体之间进行热交换。经过散热器4而被冷却后的冷却水被向水泵3的吸入侧（主流路10）送回。

旁通流路12是当冷却水的温度较低时等绕过散热器4的流路。在旁通流路12，冷却水原样被向泵3的吸入侧（主流路10）送回。

在暖机流路13，夹装着油加温器5（发动机油用的热交换器）。在油加温器5连接着油通路18。在油流路18流动着在发动机2内循环的发动机油。在油加温器5，在在暖机流路13流动的冷却水与发动机油之间进行热交换。另外，在本实施方式中，以燃耗改善及较快暖机的观点，使用热交换器作为“油加温器5”。但是，根据运转条件，有发动机油的油温比冷却水的水温高的情况。此时，当然使用热交换器作为“油冷却器”。

在空调流路14夹装着加热器芯6。加热器芯6例如设置在空调装置的管道（未图示）内。在加热器芯6，在冷却水与流通于管道内的空调空气之间进行热交换。

在EGR流路15夹装着EGR冷却器7。在EGR冷却器7，在在EGR流路15流动的冷却水与EGR气体之间进行热交换。

在上述的冷却系统1中，在主流路10经过发动机2后的冷却水在流入到控制阀8内之后，借助控制阀8的动作被有选择地向各种流路11～15分配。由此，能够实现较快升温及高水温（最优温度）控制等，实现车辆的燃耗改善。

图2是有关实施方式的控制阀8的立体图。图3是该控制阀8的分解立体图。

如图2、图3所示，控制阀8具备阀壳21、能够转动地配置在阀壳21内的阀体22和将阀体22旋转驱动的驱动单元23。

阀壳21具有有底筒状的壳主体25和将壳主体25的开口部封闭的盖体26。另外，在以下的说明中，将沿着阀壳21的轴线O的方向单称作轴向。阀壳21形成为在轴向上较长的筒状。在壳主体25的周壁，设置有流入端口37和多个喷出端口41A、41B、41C、41D、41E。冷却水（液体）从外部（发动机2）向流入端口37流入。喷出端口41A例如连接在散热器流路11。喷出端口41B例如连接在EGR流路15。喷出端口41C例如连接在旁通流路12。喷出端口41D例如连接在暖机流路13。喷出端口41E例如连接在空调流路14。喷出端口41A、41B、41C、41D、41E将流入到阀壳21内的冷却水（液体）向各流路喷出。

流入端口37设置在壳主体25的轴向的第1侧附近的外周。喷出端口41A、41B、41C、41D、41E设置在壳主体25的外周的轴向和周向上相互离开的适当部位。

各喷出端口41A、41B、41C、41D、41E如图3所示，形成在壳主体25的外周壁。在各喷出端口41A、41B、41C、41D、41E的周缘，分别接合着接头部件43。接头部件43是用来将喷出用的配管连接在各喷出端口41A、41B、41C、41D、41E的部件。

在除了与EGR流路15连接的喷出端口41B以外的其他的喷出端口41A、41C、41D、41E的各内侧设置有密封机构110。密封机构110包括后述的密封筒部件111、密封圈112和施力弹簧113。

另外，在阀壳21内的与流入端口37对置的部分，形成有失效保护开口70。失效保护开口70能够由恒温器45开闭而构成。连接在EGR流路15的喷出端口41B在与失效保护开口70的开口方向正交的方向上开口。通过该结构，从流入端口37流入到阀壳21内的冷却水在碰到恒温器45后，从喷出端口41B向EGR流路15流入。因此，在控制阀8中，能够在阀壳21内的恒温器45周边形成朝向喷出端口41B的流动。由此，抑制在恒温器45的周边形成停滞点。

喷出端口41A、41C、41D、41E和设置在喷出端口41A、41C、41D、41E的各内部的密封机构110虽然尺寸及形状稍稍不同，但都被做成同样的基本构造。因此，以下以连接在暖机流路13的喷出端口41D及设置在喷出端口41D的内部的密封机构110为代表，参照图3、图4对喷出端口41D、密封机构110及阀体22详细叙述。

图4是控制阀8的沿着图2的IV－IV线的剖视图。

如图3所示，阀体22能够旋转地收容在阀壳21的内部。阀体22具备与阀壳21的轴线O同轴地配置的圆筒壁（中空旋转体）27。在圆筒壁27的适当部位，形成有将圆筒壁27的内外连通的多个阀孔28A、28C、28D、28E。阀孔28A、28C、28D、28E与喷出端口41A、41C、41D、41E对应而设置。阀孔28A、28C、28D、28E在圆筒壁27的轴向上离开而设置。喷出端口41A形成在至少一部分在轴向上与筒壁27的各阀孔28A的旋转路径重叠的位置。喷出端口41C形成在至少一部分在轴向上与筒壁27的各阀孔28C的旋转路径重叠的位置。喷出端口41D形成在至少一部分在轴向上与筒壁27的各阀孔28D的旋转路径重叠的位置。喷出端口41E形成在至少一部分在轴向上与筒壁27的各阀孔28E的旋转路径重叠的位置。

图5是将图4的V部放大表示的图。

密封机构110的密封筒部件111如图4、图5所示，整体被形成为大致圆筒状。密封筒部件111的外周面被对应的喷出端口41D的接头部件43滑动自如地保持。密封筒部件111与接头部件43的通路孔38连通。在密封筒部件111的朝向阀体22的端面，设置有圆弧状的阀滑动接触面29，所述阀滑动接触面29在至少一部分与阀体22的对应的阀孔28D的旋转路径重叠的位置，与圆筒壁27的外表面滑动自如地抵接。另外，密封筒部件111和阀体22的圆筒壁27都由树脂材料形成。

当阀体22处于阀孔28D与对应于阀孔28D的密封筒部件111相互连通的旋转位置时，容许经由密封筒部件111从圆筒壁27的内侧区域向喷出端口41D的冷却水的流出。当阀体22处于阀孔28D与对应于阀孔28D的密封筒部件111不相互连通的旋转位置时，将经由密封筒部件111的从圆筒壁27的内侧区域向喷出端口41D的冷却水的流出遮断。

阀体22由设置在壳主体25的底壁部的驱动单元23（参照图2、图3）适当调整旋转位置。驱动单元23在壳体23a内收纳未图示的马达及减速机构、控制基盘等而构成。

接头部件43如图4、图5所示，具备从通路孔38的内端部（喷出端口41D部分）朝向阀体22方向突出的圆筒状的筒部30。筒部30具有小径外周面30a和大径外周面30b。小径外周面30a将密封筒部件111滑动自如地保持。大径外周面30b从小径外周面30a的背离阀体22的一侧的端部以阶差状扩径而形成。小径外周面30a和大径外周面30b被圆环状的阶差面30c连接。在筒部30的与阀体22接近的一侧的端面30d的径向内侧区域，延伸设置有向阀体22方向伸出的圆筒状的限制筒（限制部）55。

接头部件43具备从筒部30的根部向径向外侧伸出的接合凸缘51。接合凸缘51通过振动熔敷等与阀壳21的喷出端口41D的外周缘部接合。

密封筒部件111具备中径内周面111a、大径内周面111b和小径内周面111c。中径内周面111a与接头部件43的小径外周面30a滑动自如地嵌合。大径内周面111b从中径内周面111a的与阀体22背离的一侧的端部以阶差状扩径而形成。小径内周面111c从中径内周面111a的与阀体22接近的一侧的端部以阶差状缩径而形成。中径内周面111a和大径内周面111b被第1连接面111d连接。中径内周面111a和小径内周面111c被第2连接面111e连接。第1连接面111d和第2连接面111e都由圆环状的平坦的面构成。

在接头部件43的阶差面30c与密封筒部件111的第1连接面111d之间，设置有被大径内周面111b和小径外周面30a包围的圆环状的密封收容空间46。密封圈112被收容在密封收容空间46。

密封圈112是Y字状截面的环状的弹性部件。将Y字形状的开口侧朝向阶差面30c而将密封圈112收容在密封收容空间46。密封圈112的Y字形状的两股部的各侧端部与大径内周面111b和小径外周面30a密接。密封圈112与筒部30的阶差面30c之间被作为阀壳21内的冷却水的液压被导入的液压室47。在筒部30的大径外周面30b与密封筒部件111的大径内周面111b之间、以及接头部件43的接合凸缘51的根部侧的背面与密封筒部件111的与阀体22背离的一侧的端面111f之间，设置有连续的导入通路48。导入通路48将阀壳21内的冷却水的液压向液压室47导入。接头部件43的接合凸缘51的根部侧的背面及密封筒部件111的与阀体22背离的一侧的端面111f构成本实施方式的第1对置部。

在本实施方式的控制阀8中，密封圈112的面向液压室47的面112a和邻接于液压室47的密封筒部件111的端面111f构成施力用受压面。施力用受压面受到阀壳21内的冷却水的液压，使密封筒部件111产生阀体22方向的推压力。

图6是将接头部件43从筒部30突出的一侧观察的立体图。

如图5、图6所示，在筒部30的阶差面30c，在径向的内侧区域形成有环状槽56。在相对于环状槽56隆起的外侧区域形成有密闭防止槽57。密闭防止槽57使环状槽56的内侧部分（液压室47）与筒部30的外侧区域（导入通路48）导通。密封圈112如图5所示，能够与筒部30的阶差面30c的外侧区域抵接。因此，在没有密闭防止槽57的情况下，当密封圈112被强力地推压在阶差面30c的外侧区域时，可以考虑有可能液压室47内紧贴而成为不发生推压力的状态。但是，在本实施方式中，由于设置有密闭防止槽57，所以能够将液压室47内成为密闭状态的情况防止于未然。

在密封筒部件111的第2连接面111e与筒部30（接头部件43）的端面30d之间夹装着施力弹簧113。施力弹簧113是将密封筒部件111向阀体22方向施力的螺旋状。施力弹簧113在将第1侧端部载置到第2连接面111e的状态下被预先组装在密封筒部件111的中径内周面111a内，在此状态下与密封筒部件111一起被组装到接头部件43。此时，接头部件43的筒部30被嵌合到密封筒部件111。施力弹簧113与密封筒部件111的第2连接面111e及筒部30的端面30d抵接。施力弹簧113的筒部30侧的内周缘部被配置在突设于筒部30的限制筒55的外侧。由此，施力弹簧113相对于筒部30的筒部30的径向的位置偏差被限制。密封筒部件111的第2连接面111e和筒部30（接头部件43）的端面30d构成本实施方式的第2对置部。

在有关本实施方式的控制阀8中，在密封筒部件111的中径内周面111a的阀体22侧的端部，以向径向内侧伸出的方式设置有小径内周面111c和第2连接面111e。因此，能够将施力弹簧113的第1侧端部用密封筒部件111的更靠径向内侧部分支承，并且能够将密封筒部件111的阀滑动接触面29的滑动接触面积向径向内侧扩大。

密封筒部件111的阀滑动接触面29遍及从密封筒部件111的径向的外侧端到内侧端的全域被形成为和与阀体22的圆筒壁27的外表面中的与密封筒部件111的抵接区域相同的曲率半径。因而，阀滑动接触面29基本上以从密封筒部件111的径向的外侧端到内侧端的全域与圆筒壁27的外表面抵接。但是，根据密封筒部件111的制造误差、组装误差等，有阀滑动接触面29的径向外侧区域与圆筒壁27之间的间隙稍稍增大的情况。

这里，密封筒部件111的施力用受压面（密封圈112的面向液压室47的面112a及密封筒部件111的端面111f）的面积S1和阀滑动接触面29的面积S2被设定为，满足以下的式（1）、（2）。

S1＜S2≤S1/k …（1）

α≤k＜1 …（2）

k：在阀滑动接触面29与阀体22之间的微少间隙流动的液体的压力减少常数。

α：由液体的物性决定的压力减少常数的下限值。

施力用受压面的面积S1和阀滑动接触面29的面积S2是指投影到与密封筒部件111的轴线方向正交的面时的面积。

式（2）中的α是由液体的种类、使用环境（例如温度）等决定的压力减少常数的标准值，在通常使用条件下的水的情况下成为α=1/2。在使用的液体的物性变化的情况下，变化为α=1/3等。

当阀滑动接触面29从径向的外侧端到内侧端均匀地与圆筒壁27接触时，式（2）中的压力减少常数k成为作为压力减少常数的标准值的α（例如1/2）。

根据密封筒部件111的制造误差、组装误差、异物等，有阀滑动接触面29与圆筒壁27之间的对置间隙从阀滑动接触面29的径向的外侧端到内侧端变得不均匀、外侧端的对置间隙变大的情况。在此情况下，式（2）中的压力减少常数k逐渐接近于k=1。

在本实施方式的控制阀8中，以在密封筒部件111的阀滑动接触面29与圆筒壁27（阀体22）之间为了容许两者之间的滑动而有微小的间隙为前提，将密封圈112的面向液压室47的面112a和密封筒部件111的端面111f加在一起后的面积S1（施力用受压面的面积S1）与阀滑动接触面29的面积S2的关系由式（1）、（2）决定。

阀壳21内的冷却水的压力原样作用于密封筒部件111的施力用受压面。阀壳21内的冷却水的压力不原样作用于阀滑动接触面29。即，当冷却水在阀滑动接触面29与圆筒壁27之间的微小的间隙从径向的外侧端朝向内侧端流动时，作用于阀滑动接触面29的冷却水的压力伴随着压力减少。此时，在微小的间隙流动的阀壳21内的冷却水的压力一边朝向低压的喷出端口41D内渐减，一边要将密封筒部件111向背离阀体22的方向推起。

施力用受压面的面积S1乘以阀壳21内的压力P后的力原样作用于密封筒部件111的施力用受压面。阀滑动接触面29的面积S2乘以阀壳21内的压力P和压力减少常数k后的力作用于密封筒部件111的阀滑动接触面29。

本实施方式的控制阀8如根据式（1）也可知的那样，设定面积S1、S2以使k×S2≤S1成立。因此，P×k×S2≤P×S1的关系也成立。

因而，作用于密封筒部件111的施力用受压面的推压方向的力F1（F1=P×S1）变大为作用于密封筒部件111的阀滑动接触面29的浮起方向的力F2（F2=P×k×S2）以上。由此，在本实施方式的控制阀8中，仅根据阀壳21内的冷却水的压力的关系，也能够将密封筒部件111的端部用阀体22的圆筒壁27关闭。实际上，在密封筒部件111还作用有由施力弹簧113带来的阀体22方向的作用力。

另一方面，本实施方式的控制阀8如式（1）所示，施力用受压面的面积S1比阀滑动接触面29的面积S2小。因此，在控制阀8中，即使阀壳21内的冷却水的压力变大，也能够抑制密封筒部件111的阀滑动接触面29被过大的力推压在阀体22的圆筒壁27的情况。因而，在采用了该控制阀8的情况下，能够避免将阀体22旋转驱动的驱动单元23的大型、高输出化，而且能够抑制密封筒部件111及阀体22的轴承部71（参照图3）的较快磨损。

由此，在采用了有关本实施方式的控制阀8的情况下，能够在抑制密封筒部件111相对于阀体22的圆筒壁27的以过大的力的推压的同时，将密封筒部件111的端部用阀体22的圆筒壁27适当地开闭。

这里，使用冷却水（式（2）中的k为k=0.5），对于施力用受压面的面积S1和阀滑动接触面29的面积S2满足式（1）的实施方式的控制阀8和面积S1、S2不满足式（1）的两个比较例的控制阀，进行了冷却液的泄漏试验和阀滑动接触面29的磨损试验。磨损试验的结果成为以下的表1和图7的曲线图所示那样。

在表1和图7中，No.2是满足式（1）的实施方式的控制阀8。No.1是面积S1、S2为S1＞S2且S2＜S1/k的比较例的控制阀。No.3是面积S1、S2为S1＜S2且S2＞S1/k的比较例的控制阀。

在冷却液的泄漏试验中，将控制阀8的阀体22的旋转位置设为阀体22的阀孔28D与对应于该阀孔28D的密封筒部件111不相互连通的位置。计测在该状态下使流入端口的压力逐渐增加时的从喷出端口的冷却液的泄漏量。此外，在阀滑动接触面29的磨损试验中，判定将流入端口的压力设为一定而使阀体22的圆筒壁27旋转了规定时间时的阀滑动接触面29的磨损状态。

如根据表1和图7可知的那样，在阀滑动接触面29的面积S2比接头侧端面（施力用受压面）66的面积S1小（S1＞S2）的No.1的比较例中，冷却水的泄漏量较少。但是，在No.1的比较例中，阀滑动接触面29的磨损成为比No.1及No.3的控制阀大。此外，在阀滑动接触面29的面积S2比S1/k大的No.3的比较例中，阀滑动接触面29的磨损较少。但是，在No.3的比较例中，冷却水的泄漏量比规定值增大。

相对于此，面积S1、S2满足式（1）的No.2的实施方式的控制阀8其阀滑动接触面29的磨损较少，并且冷却水的泄漏很少，为规定值内。

如以上这样，本实施方式的控制阀8由密封圈112将接头部件43的小径外周面30a与密封筒部件111的大径内周面111b之间密闭，密封圈112的面向液压室47的面和密封筒部件111的端面111f被作为朝向与阀滑动接触面29相反方向的施力用受压面。在密封筒部件111的比密封圈设置部靠径向内侧部分，设置有承受施力弹簧113的推压载荷的第2连接面111e。

因此，在本实施方式的控制阀8中，密封筒部件111的阀滑动接触面29总是在偏向密封筒部件111的径向内方侧的位置从施力弹簧113受到阀体22的圆筒壁27方向的推压载荷。因而，即使在因随着时间经过的使用而阀滑动接触面29的磨损从径向外方侧进展的情况下，也能够借助施力弹簧113的推压载荷可靠地使阀滑动接触面29的径向内侧区域压接在圆筒壁27的外表面。由此，在采用了本实施方式的控制阀8的情况下，能够持续长期将密封筒部件111的阀滑动接触面29的密封性能维持得较高。

本实施方式的控制阀8被设定为，密封筒部件111的施力用受压面的面积S1和阀滑动接触面29的面积S2满足上述的（1）、（2）。因此，在总是维持由液压带来的密封筒部件111的密封性能的同时，即使在阀壳21内的液压变高的情况下，也能够抑制阀滑动接触面29被过大的力推压在阀体22的圆筒壁27的外表面的情况。因而，在采用了本实施方式的控制阀8的情况下，能够避免将阀体22旋转驱动的驱动单元23的大型、高输出化，而且能够抑制密封筒部件111及阀体22的轴承部71等的磨损增大。

在本实施方式中，液压经由小径外周面30a与大径外周面111b之间的间隙作用于密封圈112。由此，密封圈112经由阶差面111d将密封筒部件111朝向阀体22推压。即，在密封圈112及密封筒部件111中，在密封筒部件111的轴向上朝向与阀体22相反侧的面分别构成施力用受压面。由此，在确保筒部30与密封筒部件111之间的密封性的基础上，容易确保施力用受压面的面积。

在本实施方式的控制阀8中，在形成于接头部件43的筒部30上的阶差面30c，形成有将液压室47与其外部连通的密闭防止槽57。因此，即使有密封圈112被较大的力推压在阶差面30c的情况，也能够防止液压室47被密闭而不能将阀壳21内的冷却水导入到液压室47内的情况。因而，能够防止密封圈112被固接在接头部件43侧的阶差面30c、密封筒部件111侧的阀体推压方向的受压面积实质上减小的情况。结果，能够维持密封筒部件111的密封性能。

在本实施方式的控制阀8中，在接头部件43的筒部30的端面的径向内侧区域，延伸设置有向阀体方向伸出而限制施力弹簧113向径向内方的变位的限制筒55。因此，能够由限制筒55限制施力弹簧113相对于接头部件43的径向的位置偏差，并且能够抑制在密封筒部件111的内侧流动的冷却水向密封筒部件111的中径内周面111a方向进入而发生紊流的情况。

图8、图9是表示上述实施方式的变形例的与图4同样的剖视图。另外，以下对于与上述基本形态共同部分赋予相同的附图标记，省略重复的说明。

图8所示的变形例，在密封筒部件111的外周面61中，在与阀体22接近的一侧的端缘，设置有以阶差状缩径的缩小外周面61A。缩小外周面61A的阀体22侧的端部与阀滑动接触面29相连。将外周面61与缩小外周面61A连接的阶差面被作为朝向与阀滑动接触面29相同方向的辅助受压面59。在该变形例的情况下，由于阀壳21内的冷却水的液压作用于辅助受压面59，所以能够抑制密封筒部件111对于阀体22的推压力。

在本变形例中，从密封圈112的面向液压室47的面112a与密封筒部件111的端面111f的面积相加后的部分去掉辅助受压面59的面积量后的部分被作为施力用受压面。

图9所示的变形例在密封筒部件111的外周面61，设置有从与阀体22接近的一侧的端部以阶差状扩径的扩大外周面61B。扩大外周面61B的阀体22侧的端部与阀滑动接触面29相连。将外周面61与扩大外周面61B连接的阶差面被作为朝向与阀滑动接触面29相反的方向的辅助受压面60。在该变形例的情况下，由于阀壳21内的冷却水的液压作用于辅助受压面60，所以密封筒部件111相对于阀体22的密封性进一步变高。

在本变形例中，密封圈112的面向液压室47的面112a、密封筒部件111的端面111f和辅助受压面60构成施力用受压面。

（第2实施方式）

图10是在有关第2实施方式的控制阀8中对应于图4的剖视图。

如图10所示，密封筒部件111在密封筒部件111的轴向上随着从阀体22离开而内径阶段性地扩径。具体而言，密封筒部件111具有小径部201和大径部202。在以下的说明中，有将密封筒部件111的轴向单称作密封轴向、将密封筒部件111的径向称作密封径向的情况。

在小径部201中，在密封轴向上朝向阀体22的面构成阀滑动接触面29。在小径部201中，在密封轴向上位于与阀体22相反侧的端部，形成有向密封径向的内侧突出的内凸缘部203。在小径部201及内凸缘部203中，在密封轴向上朝向与阀体22相反侧的面构成与大径部202的内周面相连的阶差面204。

在大径部202中，在密封轴向上朝向与阀体22相反侧的面构成与接合凸缘部51在密封轴向上对置的施力用受压面202a。大径部202的施力用受压面202a及接合凸缘部51的与施力用受压面202a的对置面51a构成本实施方式的第1对置部。在图10的例子中，密封筒部件111的外径遍及密封轴向的整体一样地形成。

接头部43的筒部30配置在大径部202的内侧。筒部30的外周面相对于大径部202的内周面在密封径向上接近或抵接。在筒部30中，在密封轴向上朝向阀体22的端面211与上述的阶差面204在密封轴向上对置。端面211及阶差面204构成相对于上述的第1对置部位于密封径向的内侧的第2对置部。在端面211及阶差面204之间夹设有施力弹簧113。施力弹簧113经由阶差面204将密封筒部件111朝向阀体22施力。

在筒部30的外周面，形成有收容槽220。收容槽220形成为遍及筒部30的整周延伸的圆环状。在收容槽220内收容有密封圈112。密封圈112的两股部与大径部202的内周面及收容槽220的内表面在密封径向上密接。由此，筒部30与大径部202之间被密封。

在本实施方式中，除了与第1实施方式同样的作用效果以外，例如还起到以下的作用效果。

由于施力用受压面202a由密封筒部件111一零件构成，所以与由多个零件构成施力用受压面的情况相比，施力用受压面的尺寸管理变得容易。

在本实施方式中，做成了密封圈112被收容在筒部30的收容槽220内的结构。

根据该结构，能够在使密封圈112保持在收容槽220内的状态下将接头部件43组装到喷出端口41D。由此，能够实现结构的简单化及组装性的提高。

在本实施方式中，密封圈112相对于密封筒部件111仅在密封径向上接触（在密封轴向上不接触）。因此，密封圈112虽然不作为施力用受压面发挥功能，但液压经由筒部30与大径部202之间的间隙而作用。在此情况下，通过密封圈121在密封轴向上被压扁，能够使大径部202与密封圈112之间的摩擦阻力增加。由此，能够抑制密封筒部件111的晃动等，使密封筒部件111与圆筒壁27之间的密封性提高。

（第3实施方式）

图11是在有关第2实施方式的控制阀8中与图4对应的剖视图。

如图11所示，密封筒部件111具备密封部300和保持部301。密封部300及保持部301形成为沿着密封轴向以同轴配置的筒状。

密封部300相对于保持部301配置在密封轴向的靠阀体22侧。在密封部300中，在密封轴向上朝向阀体22的面构成阀滑动接触面29。

保持部301随着从阀体22离开而内径阶段性地扩径。具体而言，保持部301具有小径部310和大径部311。

小径部310配置在密封部300内。小径部310既可以插入到密封部300内，也可以嵌合（压入）到密封部300内。在小径部310中，在密封轴向上朝向与阀体22相反侧的面构成与大径部311的内周面相连的阶差面314。阶差面314和筒部30的端面211构成在密封轴向上对置的第2对置部。在端面211及阶差面314之间夹设有施力弹簧113。

在大径部311中，在密封轴向上朝向与阀体22相反侧的面构成与接合凸缘部51在密封轴向上对置的施力用受压面311a。大径部311的施力用受压面311a及接合凸缘部51的与施力用受压面311a的对置面51a构成本实施方式的第1对置部。

在本实施方式中，除了与上述第2实施方式同样的作用效果以外，例如还起到以下的作用效果。

在本实施方式中，密封筒部件111被分割为密封部300和保持部301而构成。因此，能够选定对于密封部300和保持部301分别最优的材料等，能够使材料选择的自由度提高。例如在密封部300，考虑耐磨损性及热膨胀系数等，可以考虑选择能够确保与圆筒壁27的密封性的材料。在保持部301，可以选择相对于密封部300比较便宜的材料。由此，能够在确保圆筒壁27与密封部300的密封性的基础上，提供低成本的密封筒部件111。

以上，说明了本发明的优选的实施例，但本发明并不限定于这些实施例。在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行结构的附加、省略、替换及其他的变更。本发明不由前述的说明限定，而仅由附加的权利要求书限定。

本说明书中的“施力用受压面”，在密封筒部件包括向相反方向作用同压的同面积部分的情况下，是指与阀滑动接触面相反的受压面中的将前述同面积部分的区域去掉后的部分。

在上述的实施方式中，对将阀体22（圆筒壁27）及阀壳21（壳主体25的周壁）分别形成为圆筒状（遍及轴向的整体为一样的直径）的情况进行了说明，但并不限于该结构。即，只要是圆筒壁27能够在壳主体25的周壁内旋转的结构，也可以使圆筒壁27的外径及壳主体25的周壁的内径在轴向上变化。在此情况下，圆筒壁27及壳主体25的周壁可以采用例如球状（随着从轴向的中央部朝向两端部而直径缩小的形状）、鞍型（随着从轴向的中央部朝向两端部而直径扩大的形状）、球状或鞍型在轴向上多个相连的形状等具有三次曲面的形状、锥状（从轴向的第1侧朝向第2侧而直径逐渐变化的形状）、台阶状（从轴向的第1侧朝向第2侧而直径阶段性地变化的形状）等各种形状。

在上述的实施方式中，作为有关本发明的中空旋转体，以在轴向的两侧具有开口部的圆筒壁27为例进行了说明，但并不仅限于该结构。中空旋转体只要是能够在壳主体25内旋转、并且形成有使内外连通的阀孔的结构，也可以轴向的至少一方被封闭。在此情况下，中空旋转体可以采用球状或半球状等。

在上述的实施方式中，将用来限制施力弹簧113相对于筒部30的位置偏差的限制部设为筒状的限制筒55而进行了说明，但并不仅限于该结构。例如，限制部也可以在筒部30的周向上隔开间隔而形成。

在上述的实施方式中，对在筒部30形成限制部（限制筒55）的情况进行了说明，但并不仅限于该结构。例如也可以如图12所示那样密封筒部件111具备限制部350。具体而言，限制部350从第2连接面111e朝向与阀体22相反侧突出。限制部350既可以是遍及密封筒部件111的周向的整周延伸的筒状，也可以在周向上间隔性地形成。

由此，能够抑制施力弹簧113相对于密封筒部件111的径向上的位置偏差。限制部也可以形成在接头部件43及密封筒部件111的两者。

在上述的实施方式中，对密封圈112由Y字状截面的环状的弹性部件构成的情况进行了说明，但并不限于该结构。密封圈112可以采用O字状截面或X字状截面的环状的弹性部件等各种形状。

附图标记说明

8…控制阀

21…阀壳

22…阀体

27…圆筒壁（中空旋转体）

28A、28C、28D、28E…阀孔

29…阀滑动接触面

30…筒部

30a…小径外周面

30b…大径外周面

30c…阶差面

30d…端面（第2对置部）

37…流入端口

41A、41C、41D、41E…喷出端口

46…密封收容空间

47…液压室

55…限制筒（限制部）

57…密闭防止槽

111…密封筒部件

111a…中径内周面

111b…大径内周面

111c…小径内周面

111d…第1连接面（第1对置部）

111e…第2连接面（第2对置部）

112…密封圈

113…施力弹簧

202a…施力用受压面

220…收容槽

300…限制部

311a…施力用受压面。

Claims (6)

1.一种控制阀，具备：

阀壳，具有液体从外部流入的流入端口及将流入到内部的液体向外部喷出的喷出端口；

接头部件，与前述喷出端口连接；

阀体，能够旋转地配置在前述阀壳的内部，且具有形成有将内外连通的阀孔的中空旋转体；以及

密封筒部件，具有阀滑动接触面，且在前述喷出端口内将前述接头部件与前述阀体之间连接，所述阀滑动接触面在至少一部分与前述阀体的前述阀孔的旋转路径重叠的位置，与前述中空旋转体的外表面滑动自如地抵接；

当前述阀体处于使前述阀孔与前述密封筒部件连通的旋转位置时，容许从前述中空旋转体的内侧区域向前述喷出端口的液体的流出，当前述阀体处于不使前述阀孔与前述密封筒部件连通的旋转位置时，遮断从前述中空旋转体的内侧区域向前述喷出端口的液体的流出；

其特征在于，

前述接头部件具备筒部，所述筒部配置在前述密封筒部件的内侧并且经由密封圈将前述密封筒部件的内周面滑动自如地保持；

前述接头部件及前述密封筒部件具有：

第1对置部，在前述密封筒部件的轴向上对置；以及

第2对置部，相对于前述第1对置部在前述密封筒部件的径向内侧在前述轴向上对置；

在前述第2对置部，设置有施力弹簧，所述施力弹簧夹设在前述接头部件及前述密封筒部件之间而将前述密封筒部件朝向前述阀体施力，

前述接头部件具有筒部、从前述筒部的根部向径向外侧伸出的接合凸缘，

前述密封筒部件具有小径部和大径部，

前述接合凸缘的根部侧的背面以及前述密封筒部件的前述大径部的与前述接合凸缘对置而与前述阀体背离的一侧的端面构成前述第1对置部，

前述接头部件的前述筒部的密封轴向中朝向前述阀体的端面以及前述密封筒部件的前述小径部的与前述筒部对置而与前述阀体背离的一侧的端面构成第2对置部。

2.如权利要求1所述的控制阀，其特征在于，

前述第1对置部中的前述密封筒部件的与前述接头部件对置的面构成受到前述阀壳内的液压而产生阀体方向的推压力的施力用受压面；

前述阀滑动接触面的面积被设定为比前述施力用受压面的面积大。

3.如权利要求1或2所述的控制阀，其特征在于，

前述筒部具有小径外周面、从前述小径外周面的背离前述阀体的一侧的端部以阶差状扩径而形成的大径外周面、以及将前述小径外周面与前述大径外周面连接的阶差面；

前述密封筒部件具备：

中径内周面，与前述接头部件的前述小径外周面滑动自如地嵌合；

大径内周面，从前述中径内周面的与前述阀体背离的一侧的端部以阶差状扩径而形成；

第1连接面，将前述中径内周面与前述大径内周面连接；

小径内周面，从前述中径内周面的与前述阀体接近的一侧的端部以阶差状缩径而形成；以及

第2连接面，将前述中径内周面与前述小径内周面连接；

在前述接头部件的前述阶差面与前述密封筒部件的前述第1连接面之间，设置有被前述小径外周面和前述大径内周面包围的环状的密封收容空间；

前述密封圈在前述密封收容空间，与前述小径外周面和前述大径内周面密接；

前述施力弹簧在前述第2对置部夹装在前述第2连接面与前述筒部之间。

4.如权利要求3所述的控制阀，其特征在于，

在前述接头部件的前述阶差面与前述密封圈之间，形成有前述阀壳内的液压被导入的液压室；

在前述接头部件的前述阶差面，形成有将前述液压室与前述液压室的外部导通的密闭防止槽。

5.如权利要求1或2所述的控制阀，其特征在于，

在前述筒部的外周面，形成有收容前述密封圈的圆环状的收容槽。

6.如权利要求1或2所述的控制阀，其特征在于，

在前述第2对置部，在位于比前述施力弹簧靠前述径向内侧的部分，形成有限制部，所述限制部从前述接头部件及前述密封筒部件的至少某个向前述轴向突出而在前述径向上保持前述施力弹簧。

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