CN110753810A - 阀装置 - Google Patents

Abstract

作为阀装置的冷却水控制阀(10)具备外壳(32)以及阀芯(33)。外壳(32)具有将内部空间(75)与外部(即，相对于外壳(32)的外部)连接的输入端口(76)以及多个输出端口(77、78、79)。阀芯(33)在外壳(32)的内部空间(75)内设为能够旋转，根据旋转位置分别连通或者封堵输入端口(76)与多个输出端口(77、78、79)。输入端口(76)无论阀芯(33)的旋转位置如何都连通于外壳(32)的内部空间(75)。一个输出端口的至少一部分在从阀芯(33)的轴向观察时与其他输出端口中的某一个以上重叠。

Description

阀装置

相关申请的相互参照

本申请基于2017年6月14日申请的日本申请号2017－116601，此处引用其记载内容。

技术领域

本公开涉及一种具备外壳以及阀芯的阀装置。

背景技术

以往，已知有根据阀芯的旋转位置而连通或者封堵外壳的输入端口及输出端口的阀装置。例如在专利文献1中公开了一种应用于车辆用发动机的冷却装置并控制冷却水的循环路径的阀装置。该阀装置具有三个输入端口以及一个输出端口。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利申请公开第2016/0281585号说明书

发明内容

在专利文献1中，三个输入端口形成于外壳的不同的位置。由此，连接于输入端口的各配管向不同的方向延伸。因此，若考虑到这些配管与其他部件干扰，则难以将阀装置搭载于狭小空间。

本公开的目的是提供一种能够搭载于狭小空间的阀装置。

本公开的阀装置具备外壳以及阀芯。外壳具有将内部空间与外部连接的第一端口以及多个第二端口。阀芯在外壳的内部空间内设为能够旋转，根据旋转位置分别连通或者封堵第一端口及多个第二端口。第一端口无论阀芯的旋转位置如何都连通于外壳的内部空间。

一个第二端口的至少一部分在从阀芯的轴向上观察时与其他第二端口中的某一个以上的第二端口重叠。

通过如此构成，能够使多个第二端口集中于外壳中的阀芯的旋转方向上的一部分。因此，连接于第二端口的配管中的至少根部的部分能够尽量落入外壳的宽度内。因而，能够使阀装置薄形化并且能够搭载于狭小空间。

附图说明

关于本公开的上述目的及其他目的、特征及优点，参照附图并通过下述详细的叙述会变得更明确。该附图为：

图1是说明应用了第一实施方式的冷却水控制阀的冷却装置的示意图，

图2是图1的冷却水控制阀的外观图，

图3是将图2的冷却水控制阀用沿着阀芯的轴心的纵剖面表示的剖面图，并且是阀芯的开口部的开口程度为0％状态的图，

图4是从IV方向观察拆卸了图2的冷却水控制阀的罩的状态时的图，

图5是图3的V部分的放大图，

图6是将图2的冷却水控制阀用沿着阀芯的轴心的纵剖面表示的剖面图，并且是阀芯的开口部的开口程度为100％的状态的图，

图7是图3的外壳以及保持板的VII－VII线剖面图，

图8是从VIII方向观察拆卸了图3的冷却水控制阀中的管部件的状态时的图，

图9是表示图1的发动机以及周边设备的示意图，

图10是说明应用了二实施方式的冷却水控制阀的冷却装置的示意图，

图11是图10的冷却水控制阀的剖面图，并且是阀芯的开口部的开口程度为0％的状态的图，

图12是阀芯从图11的状态起旋转到开口部的开口程度成为100％为止的状态的剖面图，

图13是图11的外壳以及保持板的XIII－XIII线剖面图，

图14是表示图10的发动机以及周边设备的示意图，

图15是第三实施方式的冷却水控制阀的外壳的剖面图，并且是相当于第一实施方式中的图7的图，

图16是第四实施方式的冷却水控制阀的外壳的剖面图，并且是相当于第一实施方式中的图7的图。

具体实施方式

以下，基于附图对多个实施方式进行说明。对实施方式彼此之间实质上相同的构成标注相同的附图标记并省略说明。

[第一实施方式]

在图1中示出作为第一实施方式的阀装置的冷却水控制阀。冷却水控制阀10应用于车辆用的发动机11的冷却装置12。

＜冷却装置＞

首先，对冷却装置12进行说明。

如图1所示，冷却装置12具备水泵13、冷却水控制阀10、散热器14、水温传感器15以及电子控制装置16等。水泵13设于多个循环路径17、18、19所集合的场所，将冷却水朝向发动机11的水套21加压输送。冷却水控制阀10是循环路径17、18、19的分支点，例如设于水套21的出口，调整流经循环路径17、18、19的冷却水的流量。

散热器14是设于循环路径17的中途的换热器，在冷却水与空气之间进行换热并降低冷却水的温度。在循环路径18的中途设有发动机用油冷却器22以及变速机用油冷却器23。在循环路径19的中途设有加热器芯24、节流阀25、增压器26、EGR阀27以及EGR冷却器28。

水温传感器15设于冷却水控制阀10的跟前。电子控制装置16根据水温传感器15检测出的水温使冷却水控制阀10工作，控制循环路径17、18、19的冷却水的流量。

＜冷却水控制阀＞

接下来，对冷却水控制阀10进行说明。

如图2以及图3所示，冷却水控制阀10具备驱动部31、外壳32、阀芯33、密封单元34、35、36、保持板37、以及管部件38。

如图3以及图4所示，驱动部31具有壳体41、在与壳体41之间形成有收容空间的罩43、设于收容空间的马达44以及减速器45、和旋转角传感器46。

壳体41具有板状的基座部47和嵌合于外壳32的连接开口部74的连接嵌合部42。在连接嵌合部42的中央部设有轴插通孔48以及轴承49。在轴插通孔48中插通有阀芯33的轴部81的一端部，轴承49支承轴部81的一端部。

减速器45包括圆筒齿轮51、第一齿轮52、第二齿轮53以及第三齿轮54。圆筒齿轮51固定于马达44的输出轴55。第一齿轮52具有与圆筒齿轮51啮合的第一大径齿轮部56、以及比其小径的第一小径齿轮部57。第二齿轮53具有与第一小径齿轮部57啮合的第二大径齿轮部58、以及比其小径的第二小径齿轮部59。第三齿轮54与第二小径齿轮部59啮合，固定于阀芯33的轴部81的一端部。减速器45将马达44的动力的旋转速度减小而输出。

旋转角传感器46具有设于第三齿轮54的磁体61、62和在这些磁体61、62之间设置于阀芯33的轴心AX上的磁检测部63。磁检测部63例如由霍尔IC等构成，通过检测伴随着阀芯33的旋转而变化的磁场，检测阀芯33的旋转角度。

如图2以及图3所示，外壳32包括具有内部空间75的筒状的外壳主体部71、用于固定于发动机11的固定用凸缘73、以及用于安装驱动部31的安装用凸缘72。在外壳主体部71的一端部形成有连接开口部74。

外壳主体部71具有将内部空间75与外部(即，相对于外壳32的外部)连接的输入端口76以及多个输出端口77、78、79。在第一实施方式中，输入端口76以及输出端口77、78、79形成于外壳主体部71的侧部。

阀芯33被设为能够在内部空间75内绕轴心AX旋转，根据旋转位置分别连通或者封堵输入端口76及输出端口77、78、79。阀芯33具有轴部81和设于轴部81的外侧的筒部82。

轴部81被轴承49以及外壳主体部71支承为能够旋转。筒部82在轴向的一端连结于轴部81。轴部81以及筒部82由一个部件构成。在筒部82与轴部81之间形成有阀芯内流路83。

筒部82具有沿轴向依次排列的环状部84、85、86。环状部84设于与输出端口77相同的轴向位置。环状部85设于与输出端口78相同的轴向位置，利用未图示的连结部与环状部84连结。环状部86设于与输出端口79相同的轴向位置，并与环状部85连结。环状部84、85、86的外壁面呈球面状。

筒部82具有根据阀芯33的旋转位置将输出端口77、78、79中的某一个与阀芯内流路83连接的开口部87、88、89、以及无论阀芯33的旋转位置如何都经由内部空间75中的阀芯33的外侧(以下，阀芯外侧空间91)将输入端口76与阀芯内流路83连接的开口部92。开口部87形成于环状部84，能够将输出端口77与阀芯内流路83连接。开口部88形成于环状部85，能够将输出端口78与阀芯内流路83连接。开口部89形成于环状部86，能够将输出端口79与阀芯内流路83连接。开口部92形成于环状部84与环状部85之间。

保持板37是保持密封单元34、35、36的保持部件，具有板部95以及保持部96、97、98。板部95为板状，固定于外壳主体部71。保持部96、97、98是从板部95分别向输出端口77、78、79内突出的环状突起。

密封单元34、35、36分别与输出端口77、78、79对应地设置。

如图3以及图5所示，密封单元34具有阀密封件101、套筒102、弹簧103以及密封部件104。阀密封件101是抵接于阀芯33的环状部84的外壁面的环状密封部件。套筒102是从输出端口77设置到阀芯外侧空间91的筒状部件，保持着阀密封件101。弹簧103将套筒102向环状部84侧施力。密封部件104将保持板37的保持部96与套筒102之间密封。

密封单元34将输出端口77与阀芯外侧空间91之间密封。在阀芯33旋转时，环状部84相对于阀密封件101滑动，从而维持基于密封单元34实现的密封状态。

密封单元35具有与密封单元34相同的阀密封件、套筒、弹簧以及密封部件，将输出端口78与阀芯外侧空间91之间密封。

密封单元36具有与密封单元34相同的阀密封件、套筒、弹簧以及密封部件，将输出端口79与阀芯外侧空间91之间密封。

如图2以及图3所示，管部件38包括具有与输出端口77连接的流路105的管106、具有与输出端口78连接的流路107的管108、以及具有与输出端口79连接的流路109的管110。

在第一实施方式中，输入端口76连接于水套21(参照图1)的出口。管106连接于循环路径17(参照图1)。管108连接于循环路径18(参照图1)。管110连接于循环路径19(参照图1)。

在如此构成的冷却水控制阀10中，流经水套21而温度上升的冷却水通过输入端口76而流入阀芯外侧空间91。阀芯外侧空间91的冷却水通过阀芯33的开口部92而流入阀芯内流路83。阀芯内流路83的冷却水对应于阀芯33的开口部87、88、89相对于输出端口77、78、79的开口程度被分配到管106、108、110。

上述开口程度根据阀芯33的旋转位置而变化。例如，在图3中，开口部87、88、89都是开口程度为0％。另一方面，在图6中，开口部87、88、89都是开口程度为100％。冷却水控制阀10通过在从图3的状态到图6的状态之间改变阀芯33的旋转位置，使开口部87、88、89的开口程度在0％～100％之间变化，调整流向循环路径17、18、19(参照图1)的冷却水的流量。

＜各种端口以及其周边＞

接下来，更详细地说明各种端口以及其周边。

如图7所示，输入端口76形成为贯通外壳32中的安装于发动机11的一侧、即设有固定用凸缘73的一侧。而且，输入端口76通过外壳32安装于发动机11而连接于水套21的出口。因此，不特别需要用于将输入端口76连接于水套21的配管。

如图7所示，从轴向(与轴心AX平行的方向)观察时，输出端口77、78、79的至少一部分彼此在周向上重叠。即，“一个输出端口的至少一部分在从轴向观察时与其他全部输出端口重叠”。若以“一个输出端口”是输出端口77的情况为例，则输出端口77的至少一部分在从轴向观察时与输出端口78、79重叠。换言之，如图3所示，也可以说在包含轴心AX的剖面上呈现全部的输出端口77、78、79。

特别是，在第一实施方式中，如图7所示，从轴向观察时，输出端口77、78、79的中心轴C1、C2、C3的周向位置一致。另外，如图8所示，输出端口77、78、79设于外壳32的一侧面115。另外，输出端口77、78、79被设为在一条直线上排列。

如图3以及图7所示，输出端口77、78、79的开口方向D1、D2、D3(即，沿着中心轴C1、C2、C3的方向)相互平行。一侧面115为平面，开口方向D1、D2、D3为与一侧面115垂直的方向。

如图3所示，保持板37一并保持全部的密封单元34、35、36。保持板37由与管部件38不同的部件构成。管部件38是将全部的管106、108、110一体地成形而成的部件。

＜效果＞

如以上说明那样，在第一实施方式中，一个输出端口(例如输出端口77)的至少一部分在从轴向观察时与其他全部的输出端口(输出端口78、79)重叠。

通过如此构成，能够使输出端口77、78、79集中在外壳32中的阀芯33的旋转方向上的一部分。因此，连接于输出端口77、78、79的管106、108、110中的至少根部的部分能够尽量落入外壳32的宽度内。因而，能够使冷却水控制阀10薄形化并且能够搭载于狭小空间。

如图9所示，在发动机11组装有进气歧管121、交流发电机(Alternator)122、水泵13、压缩机124、起动器125以及变速器126等。在变速器126组装有逆变器(Inverter)127。第一实施方式的冷却水控制阀10能够搭载于发动机11与逆变器127之间的狭小空间A1。

另外，在第一实施方式中，输出端口77、78、79设于外壳32的一侧面115。

由此，能够使输出端口77、78、79集中于外壳32中的阀芯33的旋转方向上的一部分。

另外，在第一实施方式中，冷却水控制阀10具备将输出端口77、78、79中的某一个与阀芯外侧空间91之间密封的密封单元34、35、36、以及具有与输出端口77、78、79中的某一个连接的流路的多个管106、108、110。

这些密封单元34、35、36以及管106、108、110能够不使外壳32旋转地进行组装。因此，组装作业变得容易。

另外，在第一实施方式中，输出端口77、78、79的开口方向D1、D2、D3相互平行。

由此，组装密封单元34、35、36的方向成为一个方向，因此组装作业变得容易。另外，能够同时组装全部的密封单元34、35、36。特别是，在第一实施方式中，保持板37一并保持全部的密封单元34、35、36。因此，能够通过预先将密封单元34、35、36与保持板37组件(Subassembly)化并将其组装于外壳32来提高作业效率。

另外，保持板37保持密封单元34、35、36，由与管部件38不同的部件构成。

由此，即使拆卸管部件38，也可维持密封单元34、35、36组装于外壳32的状态。另外，对于具有与管部件38不同的管部件的其他冷却水控制阀，本实施方式的冷却水控制阀10能够统一取下管部件38的状态的形状。因此，检查密封单元34、35、36的泄漏的作业变得容易。例如容易实现检查泄漏的作业的自动化。

另外，在第一实施方式中，管106、108、110相互一体地成形。

因此，能够通过一次作业组装全部的管106、108、110，能够提高作业效率。

[第二实施方式]

在第二实施方式中，如图10所示，冷却水控制阀200是循环路径17、18、19的集合点，例如设于水泵13的跟前。

如图11以及图12所示，冷却水控制阀200具备与第一实施方式中的冷却水控制阀10同样的驱动部31、阀芯33、密封单元34、35、36以及保持板37。另外，冷却水控制阀200取代第一实施方式中的外壳32以及管部件38而具备外壳201以及管部件202。

外壳201具有三个输入端口203、204、205以及一个输出端口206。输入端口203、204、205是成为冷却水流入外壳201内时的入口的端口。输入端口203、204、205的位置以及形状与第一实施方式中的输出端口77、78、79相同。如图13所示，从轴向(与轴心AX平行的方向)观察时，输入端口203、204、205的至少一部分彼此在周向上重叠。即，一个输出端口(例如输入端口203)的至少一部分从轴向观察时与其他全部的输出端口(输入端口204、205)重叠。

因而，与第一实施方式相同，在第二实施方式中，能够使冷却水控制阀200薄形化并且能够搭载于狭小空间。

如图14所示，冷却水控制阀200在与水泵13邻接的空间搭载于交流发电机122与压缩机124之间的狭小空间A2。

外壳201具有在外壳主体部207中的轴向上形成于与驱动部31相反的一侧的端部208的输出端口206、以及固定于端部208的出口管209。输出端口206无论阀芯33的旋转位置如何都与内部空间75连通。阀芯33对应于旋转位置分别连通或者封堵输出端口206及输入端口203、204、205。

如此，一个端口与多个端口的关系也可以与第一实施方式相反。另外，输出端口206不需要必须设置在与阀芯33的轴向垂直的方向上。因此，能够适当选择连接于输出端口206的配管的布局，搭载自由度增加。

另外，输出端口206设于外壳201中的位于阀芯33的轴向上的部位。因此，从输入端口203、204、205至输出端口206的冷却水的路径的弯曲部位的数量减少，因此能够降低通水阻力。

管部件202具有管211、212、213。各管211、212、213如图11所示那样形成为位于包含轴心AX且通过输入端口203、204、205的剖面上。管部件202落入外壳201的宽度以内。因此，能够尽可能地使冷却水控制阀200薄形化。

[第三实施方式]

在第三实施方式中，如图15所示，外壳221的外壳主体部222具有输出端口223、224、225。输出端口223、224、225的开口方向D1、D2、D3相互平行。输出端口224从轴向观察时与输出端口223重叠，但不与输出端口225重叠。

如此，一个输出端口的至少一部分在从轴向观察时与其他输出端口中的某一个以上重叠即可。即使这样，也能够使输出端口223、224、225集中于外壳221中的旋转方向上的一部分，能够使冷却水控制阀薄形化。

[第四实施方式]

在第四实施方式中，如图16所示，外壳231的外壳主体部232具有第一侧面233以及第二侧面234。第一侧面233以及第二侧面234并非同一平面。

另外，外壳主体部232具有输出端口235、236、237。输出端口235在第一侧面233与第二侧面234开口。输出端口236在第一侧面233开口。输出端口237在第二侧面234开口。如此，输出端口还可以不设置在一个侧面。

输出端口236从轴向观察时与输出端口235重叠，但不与输出端口237重叠。如此，一个输出端口的至少一部分从轴向观察时与其他输出端口中的某一个以上重叠即可。即使这样，也能够使输出端口235、236、237集中于外壳231中的旋转方向上的一部分，能够使冷却水控制阀薄形化。

输出端口235、236、237的开口方向D1、D2、D3并非相互平行。如此，开口方向D1、D2、D3还可以不相互平行。即使这样，也能够不使外壳231旋转地组装密封单元。

[其他实施方式]

在其他实施方式中，适用冷却水控制阀的冷却装置并不限定于图1或者图10所示的装置。设于循环路径的设备能够适当地变更。循环路径也可以是两个或者四个以上。伴随于此，第二端口(即根据阀芯的旋转位置相对于外壳内封堵的端口)的数量也可以是两个或者四个以上。

在其他实施方式中，保持板与多个管也可以一体地成形。

在其他实施方式中，驱动部也可以是其他形式。总之，驱动部只要输出旋转动力，就也可以采用其他公知的方式。

在其他实施方式中，阀芯的轴部以及筒部也可以是不同的部件。另外，筒部也可以是多个环状部彼此不同的部件。

本公开并不限定于上述实施方式，在不脱离公开的主旨的范围内能够以各种方式实施。

本公开基于实施方式而记述。然而，本公开并不限定于该实施方式以及构造。本公开也包含各种变形例以及等效范围内的变形。另外，各种组合以及方式、进而是在它们之中包含仅一个要素、一个要素以上、或一个要素以下的其他组合及方式也落入本公开的范畴和思想范围内。

Claims (8)

1.一种阀装置，其特征在于，具备：

外壳(32、201、221、231)，具有将内部空间(75)与外部连接的第一端口(76、206)以及多个第二端口(77、78、79、203、204、205、223、224、225、235、236、237)；以及

阀芯(33)，在所述内部空间内设置成能够旋转，根据旋转位置分别连通或者封堵所述第一端口及多个所述第二端口，

所述第一端口无论所述阀芯的旋转位置如何都连通于所述内部空间，

一个所述第二端口的至少一部分在从所述阀芯的轴向上观察时与其他所述第二端口中的某一个以上的所述第二端口重叠。

2.根据权利要求1所述的阀装置，其中，

一个所述第二端口的至少一部分在从所述阀芯的轴向上观察时与其他所有的所述第二端口重叠。

3.根据权利要求1或2所述的阀装置，其中，

多个所述第二端口设置于所述外壳的一侧面(115)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的阀装置，其中，

若将所述内部空间中的所述阀芯的外侧设为阀芯外侧空间(91)，则所述阀装置还具备：

多个密封单元(34、35、36)，将多个所述第二端口中的某一个与所述阀芯外侧空间之间密封；以及

多个管(106、108、110)，具有与多个所述第二端口中的某一个连接的流路。

5.根据权利要求4所述的阀装置，其中，

多个所述第二端口的开口方向(D1、D2、D3)相互平行。

6.根据权利要求5所述的阀装置，其中，

所述阀装置还具备保持多个所述密封单元并由与所述管不同的部件构成的保持部件(37)。

7.根据权利要求5或6所述的阀装置，其中，

多个所述管相互一体地成形。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的阀装置，其中，

所述第一端口设置在所述外壳中的位于所述阀芯的轴向上的部位(208)。

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