JP2001200941A - サーボモータ駆動式回転弁 - Google Patents

サーボモータ駆動式回転弁

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JP2001200941A
JP2001200941A JP2000388883A JP2000388883A JP2001200941A JP 2001200941 A JP2001200941 A JP 2001200941A JP 2000388883 A JP2000388883 A JP 2000388883A JP 2000388883 A JP2000388883 A JP 2000388883A JP 2001200941 A JP2001200941 A JP 2001200941A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】車室内の暖房システム用のサーボモータ駆動式
回転弁を提供する。 【解決手段】モータ駆動バイパス弁10であり、単一の入
口と第1及び第2出口を備える円筒形状の弁室14を有す
る弁胴12を構成する。各々の出口に略凸凹形状の面シー
ル50,52を配置する。部分的に円筒形状の弁表面を有す
る回転弁部材42を弁室14内に配置し、かつ弁表面を面シ
ール50,52と接触させる。モータハウジングを弁胴12に
対して回転溶接することで、弁部材42のハーフシャフト
46を備えた弁室をシールリング66により密封する。ハー
フシャフト46を駆動するために、モータ76とギアトレイ
ンをハウジング72内で組み立てる。モータハウジング72
はカバー74を上方から溶接して閉ざされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、サーボモータ駆動
式弁に関するものである。より特徴的には、単一の入口
と複数の出口を備える電動駆動式弁に関するものであ
る。ここで、回転弁部材は複数の出口の内1つへの流れ
を塞ぐ最初の位置から順次移動し、そして連続的に位置
を変化させて残りの出口に流れを送る。このことによ
り、全流が1つの出口に注がれるまで、1つの出口に注
がれる流れを増大させ、そして残りの出口に注がれる流
れを減少させる。
【0002】この種類の弁は、典型的に流体回路内で使
用される。好ましくは、作動流体回路制御用に流体の一
部を進路変更させまたは迂回させる操作、及びサンプや
ポンプリターン回路のような作動負荷回路から流れる流
体の残りを進路変更させる所定の操作で使用される。
【0003】好ましくは、前述の種類の迂回流または切
換流は典型的に車室を暖房する、車室内の温度制御シス
テム用に熱交換器またはヒータコア部に送られる温水ま
たはエンジン冷却液の制御流である。このような形態の
車室用ヒータでは、ヒータに向う流れの一部を方向変化
させまたは迂回させ、そして残りの流れをエンジン冷却
回路またはエンジンウォータポンプ入口まで戻すことに
よりヒータコア部に向う温水流を制御するのが好まし
い。このような装置により温水流をヒータコア部にまで
送る正確な制御を提供し、従って好適な車室内の温度制
御を行うことが可能になる。
【0004】
【従来の技術】従来、自動車室内のヒータコア部用のバ
イパスウォータ弁として典型的にバタフライ形式または
回転ベーン形式の弁が使用されてきた。これは装置の構
造が簡単で製造コストが低いためである。しかし、この
装置はバタフライ形式弁の停止位置と全開の約4分の1
の位置との間で全流を流出するという欠点を有する。こ
の回転弁移動による流体の高流出変化のため、弁内部の
バタフライ形式弁部材は回転位置を高精度で制御されな
ければならない。
【0005】好適には、自動車室内用に電気制御式自動
温度制御システムを備えるが、バイパスウォータ弁の駆
動式作動装置ではモータ作動装置出力の分解能を高精度
にする必要がある。従って、この装置は弁及び暖房シス
テム全体のコストを考慮した場合、困難であると共にコ
ストも高くなる。
【0006】従って、自動車室内の暖房システム用にバ
イパスウォータ弁を備え、この弁が正確な流体制御と弁
部材の移動に対応する流体の良好な変換を提供すること
が望まれている。さらに好ましくは、弁部材の回転移動
と、弁を通り作動負荷回路への切換流の変化が線形関係
になることが望まれている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来のサーボモータ駆
動式回転ウォータ弁では、モータ駆動装置を弁胴に固定
するために複数の固定具を必要とし、このため防水ガス
ケットを使用していたが漏出源になりかつ大量生産では
非経済的であるという欠点があった。このため、線形制
御で、設計が簡単でかつ組み立てし易く、完全な防水強
度と、そして製造コスト削減を実現するような、ヒータ
ーバイパス流制御用サーボモータ駆動式回転弁を備える
ことが好ましい。本発明の目的は、構造を簡単にするこ
とでサーボモータ装置と弁胴の組み立て用固定具を削減
し、流体に対して線形反応しかつ製造コストを抑えると
共に防水上信頼性があり即ち、使用上堅実な、サーボモ
ータ駆動式バイパス型回転弁を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係るサーボモー
タ駆動式弁は、部分弁部材と共に円筒形状弁室を使用す
る。この部分弁部材は、各々の弁出口に備えられる面シ
ール材上を回転される。このサーボモータは、弁部材を
1つの出口を塞ぐ位置から少なくとも部分的に出口を塞
ぐ位置にまで回転し、次に継続して1つの出口を完全に
開口しそして残りの出口を塞ぐ位置にまで回転するよう
に操作する。弁胴は、弁室内にサブアセンブリとして組
付けられる、弁部材と各々の出口ポート用の面シール材
を備え、そして弁部材とハウジングの間に環状シールリ
ングを備える。そしてサーボモータハウジングは弁胴ア
センブリに対して、ハウジングを弁部材に対して弁胴上
に回転溶接することで取付けられる。続いて、モータ及
びギアトレインがハウジング内に取付けられるが、カバ
ーをハウジングに対して溶接することにより、モータと
ギア駆動器を上方から密封する。
【0009】本発明に係る弁は、従って簡単な組立体か
らなる変換弁に対して線形関係を備え、弁胴に対して防
水を完備すると共に低コストでありかつサーボモータを
弁胴に対して固定するための回転溶接用の弁室を備え
る。
【0010】
【発明の実施の形態】図1〜図5を参照して、本発明に
係る弁組立体を符号10で示して説明する。この弁10
は円筒状弁室14を構成する弁胴12を備え、弁室14
と連通する入口通路18を備える入口取付部16を形成
し、そして弁胴12は、弁室14と連通する出口通路2
2を備える第1出口取付部20を有し、取付部20は例
えば自動車のヒータコア部24入口のような作動流体負
荷回路と連通し、入口取付部16は、例えば、エンジン
26のウォータジャケット内のタップのような流体源と
連通する。
【0011】弁胴12はコネクタ取付部34の一部をな
す通路32と、コネクタ38の一部をなす通路36を備
えた、取付部30と連通するバイパス又は第2出口通路
28を有している。コネクタ34は、例えばヒータコア
部24出口のような作動流体回路からの戻り流と連通
し、また取付部38は流体源へ戻り流を戻すために連通
されるが、例えばエンジン冷却水ポンプ入口のような、
供給源への戻り流入口に向う。
【0012】本発明に係る好適な実施の形態では、弁胴
12は取付部16、20、34、38を構成し、そして
取付部30は弁室14と一体の部品として形成される。
通路28は閉鎖具、即ちキャップ40により塞がれる
が、例えば粘着性密閉剤や溶接物のような適切な方法に
よりこの上を覆われる。本発明に係る実施の形態では、
弁胴、キャップ及び取付部は適切な樹脂材料、例えばガ
ラスパーティクルを約3分の1まで充填したポリアミド
材樹脂から形成される。
【0013】回転弁部材42は、部分的に円筒状の弁表
面44と駆動面48を備えたハーフシャフト46を有し
ている。環状の弾性シールリング66はハーフシャフト
46上に密封配置される。回転部材42は、弁室14か
ら外側に延在するハーフシャフト46と共に回転するよ
うに弁室14内に収納されている。
【0014】第1及び第2凸凹状、即ち部分的に円筒形
状の面シール材50、52は、平行な側部または端部を
有し、エラストマーなどの弾性シール材から形成されて
おり、側部または端部は、参照番号54、56で示す、
弁室内に備えられる一対の溝部の中に収められる。各シ
ール材50、52は流体連通用の開口部58、60をそ
れぞれ備え、これらの開口部58、60はそれぞれ参照
番号62、64で示されるように、内側、即ち凹曲面に
環状リップ、即ちリブを有している。
【0015】弁胴12、シール材50、52、弁部材4
2及びシールリング66から成る組立体は、符号68で
示されるようにサブアセンブリを構成する。
【0016】符号70として示されるサーボモータ駆動
装置は、ハウジングシェル72と、シェル72内に装着
したモータ76と共にカバー74を備える。
【0017】モータ装置70は、ハウジングシェル72
内でアセンブリとして組み立てられる。ハウジングシェ
ル72は底面に開口部108を形成し、この開口部を所
定のクリアランスを有すようにハーフシャフト46上に
支持させる。ハウジングシェル72は弁室14上に固定
され、そして弁室14を固定しかつハウジング72を弁
胴12に固定するように回転溶接によってサブアセンブ
リ68と固定する。ハウジング72の回転溶接操作中、
シールリング66は弁部材42に対して回転し、またシ
ールリング66はハーフシャフト46と開口部108と
の間を密封することを理解されたい。
【0018】ハウジングシェル72をサブアセンブリ6
8に回転溶接した後、モータ76をハウジングシェル7
2内に配置し、そして取付台77、79の間に固定す
る。モータ76はシャフト上に出力ウォーム歯車78を
備え、このウォーム歯車78はハウジングシェル72内
に固定される駆動軸ピン82上に取付けられた第1ステ
ージ駆動歯車80と噛合する。この歯車80は真上に第
1ステージピニオン84を備え、ハウジング72内に固
定される駆動軸88上に取付けられた第2ステージ大歯
車86と噛合する。大歯車86はこの上に第2ステージ
ピニオン90を備え、このピニオン90はハーフシャフ
ト46上に備えられかつ表面48と駆動係合するハブ9
4を有する出力歯車92と噛合する。出力歯車のハブ9
4はデッキプレート98内に形成された開口部96内で
軸支され、デッキプレート98はハウジングシェル72
に対して配置用突出部100上に配置されかつ適切な方
法によってこの上に固定される。例を挙げると、デッキ
プレート98内に形成される開口部102に挿通した突
出部をヒートステーキ処理することで行われる。もしも
必要ならば、抵抗器(図示略)をデッキプレート98下
面に備え、そして出力歯車92上に備えられる電気ワイ
パーコンタクト104に擦り付ける。即ち、このように
電位差計を形成することにより出力歯車92とシャフト
46用のポジションフィードバック信号を備えてもよ
い。
【0019】ハウジング内のモータ76と対応する歯車
の組立てが完成すると、これらの上にカバー74を配置
しかつハウジング72上に備えられるペグと係合させ
て、音波溶接のような適切な方法により固定する。
【0020】従って、本発明は低コストでかつ防水上信
頼性のあるバイパス式回転弁を提供する。この回転弁
は、円筒形状弁室内の放射状開口上に配置された面シー
ル部とスライド自在に接触する。この構造は、弁部材の
回転位置に対応する流体の実質的な線形制御を提供す
る。サーボモータハウジングシェルは、弁部材の組立の
後、弁室に隣接して弁胴に対して回転溶接され、そして
サブアセンブリとして弁胴内で密閉される。次に、サー
ボモータとギアトレインはハウジングシェル内で組み立
てられる。本発明は、従って構成が簡単で、比較的低コ
ストで、信頼性のあるシールされた、サーボモータ用に
電気入力信号に対してほぼ線形に応答するバイパス弁を
提供する。また本発明は、車室の温度制御システムにお
けるヒータコア部用ウォータバイパス弁の使用に特に最
適である。
【0021】以上、本発明を図解された形態に従って説
明したが、しかし本発明に修正並びに変更を加えること
は可能であることを理解されたい。なお、本発明は添付
の請求項によってのみ制限される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、本発明に係る弁組立体の平面図であ
る。
【図2】 図2は、図1の2−2線に沿った断面図であ
る。
【図3】 図3は、図2の3−3線に沿った断面図であ
る。
【図4】 図4は、図1の4−4線に沿った断面図であ
る。
【図5】 図5は、図1のアセンブリの分解図である。
【符号の説明】
10 弁 12 弁胴 14 弁室 42 回転弁部材 50、52 シール材 68 サブアセンブリ 70 モータ装置 76 モータ 78 ウォーム歯車
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390033020 Eaton Center,Clevel and,Ohio 44114,U.S.A.

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)入口と第1出口及び第2出口と連通
    する弁室を備える弁胴と; (b)前記弁室内で前記第1及び第2出口の各々に対し
    て配置される弾性シール材と; (c)前記弁室内に回転自在に配置され、前記シール材
    に対してスライド係合して連続的に接触する面シールを
    備え、そして前記第1出口を少なくとも部分的に塞ぐ位
    置と前記第2出口を少なくとも部分的に塞ぐ位置との間
    で回動操作自在の弁部材と; (d)回転溶接により前記弁胴に対して固定されるハウ
    ジングを備え、前記弁部材と係合して、該弁部材を回転
    駆動する出力部材を備える電動駆動式サーボモータとか
    ら構成されるサーボモータ駆動式回転弁組立体。
  2. 【請求項2】 前記サーボモータは、音波溶接により前
    記ハウジングに対して固定されるカバー部材を含むこと
    を特徴とする請求項1に記載の弁組立体。
  3. 【請求項3】 前記回転溶接に先立ち、前記弁胴と、前
    記弁部材と、及び前記シール材はサブアセンブリを構成
    することを特徴とする請求項1に記載の弁組立体。
  4. 【請求項4】 前記弁胴は、前記入口と共に入口取付部
    を備え、前記第1出口と共に第1出口取付部を備え、か
    つ前記第2出口と共に第2出口取付部を備えることを特
    徴とする請求項1に記載の弁組立体。
  5. 【請求項5】 前記第2出口取付部は二叉に分かれるこ
    とを特徴とする請求項4に記載の弁組立体。
  6. 【請求項6】 前記弁部材は、前記弁部材と前記ハウジ
    ングの間の回動をシールする環状シール材を備えること
    を特徴とする請求項1に記載の弁組立体。
  7. 【請求項7】 前記面シール材の各々は、開口部に合せ
    た略凹凸状の輪郭を有することを特徴とする請求項1に
    記載の弁組立体。
  8. 【請求項8】 前記面シール材の各々は、前記弁部材の
    シール面と係合するために前記開口部に形成された環状
    リブを備えることを特徴とする請求項7に記載の弁組立
    体。
  9. 【請求項9】(a)入口と第1出口及び第2出口を備え
    る弁室を有する弁胴を形成し; (b)前記出口の各々に弾性シール材を配置し; (c)前記弁室内に弁部材を配置しかつ前記弁部材を前
    記シール材と係合させて、サブアセンブリを構成し; (d)サーボモータハウジングを前記弁胴に対して回転
    溶接して、サーボモータハウジングを前記サブアセンブ
    リに対して取付け;そして、 (e)前記溶接の後、前記ハウジング内にモータを挿入
    し、そして前記モータを前記弁部材と駆動自在に連結す
    ることを特徴とする、サーボモータ駆動式回転弁組立体
    の製造方法。
  10. 【請求項10】 サーボモータハウジングを取付けるス
    テップは、サーボモータを前記ハウジング内に配置する
    前記ステップの後で、カバーを前記ハウジングに対して
    溶接することを含むことを特徴とする請求項9に記載の
    方法。
  11. 【請求項11】(a)入口と第1出口及び第2出口を有
    す弁室を備えた弁胴を準備し; (b)弁室内に回転自在な弁部材を配置し; (c)前記入口をエンジン冷却回路出口に対して連通
    し、前記第1及び第2出口の内の一方を前記ヒータコア
    部入口に対して連通し、前記第1及び第2出口の内の他
    方を前記ヒータコア部出口及び前記エンジン冷却回路戻
    り口に対して連通し; (d)シール材を前記第1及び第2出口に対して配置
    し、かつ前記弁部材をこれらの間で回動自在に密閉し;
    そして、 (e)モータを始動させることにより前記弁部材を前記
    第1及び第2出口に対して回転させ、そして前記弁部材
    の回転位置に対応して前記ヒータコア部及び前記エンジ
    ン出口への流れを比例制御することを特徴とする、入口
    と出口を備える車室のヒータコア部への温水流の制御方
    法。
  12. 【請求項12】 弁を備えた弁胴を準備する前記ステッ
    プは、略円筒形状の弁室を形成することを含み;また、
    回転自在の弁部材を配置する前記ステップは、前記弁部
    材上に円筒状表面の一部を形成することを含むことを特
    徴とする請求項11に記載の方法。
  13. 【請求項13】 弁胴を準備して、弁部材を配置する前
    記ステップは、前記弁胴内に前記弁部材を備えた弁胴サ
    ブアセンブリを形成し、また回転溶接によりモータ駆動
    装置のハウジングを弁胴に取付けることを含むことを特
    徴とする請求項11に記載の方法。
  14. 【請求項14】 回転自在の弁部材を配置する前記ステ
    ップは、前記弁部材と前記ハウジング間に弾性環状面シ
    ール材を配置することを含むことを特徴とする請求項1
    3に記載の方法。
JP2000388883A 1999-12-22 2000-12-21 サーボモータ駆動式回転弁 Withdrawn JP2001200941A (ja)

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US469396 1999-12-22
US09/469,396 US6289913B1 (en) 1999-12-22 1999-12-22 Servo motor operated rotary bypass valve

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