JP2009534614A - 共通の駆動モータによって駆動される二重バタフライバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】簡単で安価なバタフライバルブを制御する手段を提供する。
【解決手段】第１バタフライバルブ（５）を有する第１排出導管（３）および第２バタフライバルブ（１５）を有する第２排出導管（４）への出口を有する給気導管（２）の本体（１）を備えるバルブであって、前記第１バタフライバルブは、開位置の両側の２つの閉位置に移動自在になるよう、駆動モータ（１０）にリンクされた第１ギアホイール（７）と接続されており、前記第１ギアは、第２ギアホイール（１７）にリンクされており、前記第１バタフライバルブが第２バタフライバルブを閉位置から開位置まで移動させるよう、開位置から前記閉位置のうちの１つに移動されるとき、確動一方向駆動装置（１８、１９、２０、２１、２２、２３）により、前記第２ギアホイールには第２バタフライバルブがリンクされている。この効果を奏するために、第１バタフライバルブが他方の閉位置に移動されるとき、バルブは、第２バタフライバルブを閉位置に戻すように移動させるためのスプリング機構（２１）を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば熱機関の給気システム内に設置されるバルブに関する。

前記のような給気システムは、冷却されるラインと、冷却されないラインとを備え、これらのラインは、バルブにより熱機関の給気パイプに接続されている。そのため、エンジンの重量およびスペースは相当に大となり、設置が困難となる。また、エンジンが比較的複雑となるので、そのメンテナンスが困難になり、かつ部品数が比較的多数となり、故障の危険性が増す。

本発明は、第１ダクトおよび第２ダクト構成する本体を備え、第１ダクトおよび第２ダクトが、それぞれ冷却されないラインと冷却されるライトに接続され、給気パイプに接続された第３ダクトに開口するようになっている単一バルブとなるようにする技術的思想は存在している。

これら第１ダクトおよび第２ダクトには、それぞれ、第１バタフライバルブおよび第２バタフライバルブが設けられ、各バルブは、開位置と閉位置とを有する。第１バタフライバルブは、このバルブが発生するチョーキングを調節できるよう、開位置と閉位置との間のある位置に保持されるようになっていなければならない。他方、第２バタフライバルブは、必要な中間位置をとることなく、開位置または閉位置のいずれかに移動できなければならない。

従って、このバルブは、第１バタフライバルブが開位置と閉位置との間のある位置に位置し、他方、第２バタフライバルブが閉じられるような正常な作動状態と、第１バタフライバルブと第２バタフライバルブとが閉位置に位置する閉状態と、第１バタフライバルブが閉位置に位置し、第２バタフライバルブが開位置に位置する冷却状態とを有している。

それぞれが、バタフライバルブのうちの１つに連動するようになっている結合された２つのモータにより、２つのバタフライバルブを駆動することを想到することは可能であった。しかし、結合された２つのモータを使用すると、バルブ全体は複雑となり、扱いにくくなり、比較的コストがかかるようになる。

従って、本発明の目的は、簡単で安価なバタフライバルブを制御する手段を提供することにある。

この目的のために、本発明は、第１ダクトおよび第２ダクトを有する本体を備え、前記第１ダクトおよび第２ダクトは、第３ダクトに開口しており、前記第１ダクトには、第１バタフライバルブが設けられており、前記第２ダクトには、第２バタフライバルブが設けられているバルブに関し、前記第１バタフライバルブは、駆動モータの出力シャフトに接続された第１伝達ギアホイールに装着され、前記第１ダクトの開位置のいずれかの側に位置する第１閉位置と第２閉位置との間で移動自在となっており、前記第２バタフライバルブは、前記駆動モータに接続された第２伝達ギアホイール上で枢動するように装着され、前記第１バタフライバルブがその開位置からその第２閉位置へ移動させられ、前記第２バタフライバルブを前記第２ダクトの閉位置から開位置へ駆動させるとき、前記第２バタフライバルブは、確動一方向駆動要素によって、前記第２伝達ギアホイールに接続されるようになっており、かつ、前記第１バタフライバルブがその第１閉位置に移動されるときに、前記第２バタフライバルブを、その閉位置まで復帰させるための部材を備えている。

従って、第１バタフライバルブは、第２バタフライバルブが復帰部材によって保持される閉位置から離間することなく、開位置と第１閉位置との間のある位置に位置することができる。第１バタフライバルブがその第２閉位置に移動すると、一方向駆動要素により、第２バタフライバルブは開位置に移動させられる。従って、駆動モータは第１伝達ギアホイールを駆動して、第１バタフライバルブおよび第２伝達ギアホイールを駆動し、第２バタフライバルブは、駆動要素により、第２伝達ギアホイールに一方向だけに共に回転するように結合されている。

前記駆動モータは、好ましくは直流モータである。

直流モータのトルクは、トルクモータが発生するトルクよりも大きい。

第１実施例によれば、前記第２バタフライバルブは、本体から突出する一端部を有するスピンドルに装着されており、前記スピンドルには、前記第２伝達ギアホイールに装着されたストッパーと相互作用するように、ラジアル支持体が設けられている。

前記ラジアル支持体には、好ましくは前記スピンドルと平行なピンが取り付けられており、前記ピンは、前記第２伝達ギアホイール内に形成された円弧状の溝内に、スライド可能に嵌合されており、前記ピンの一端部は、駆動ストッパーを形成している。従って、駆動部材は、簡単な構造となっている。

前記第２伝達ギアホイールは、前記第１伝達ギアホイールにより、駆動モータに接続されていることが好ましい。

第１伝達ギアホイールは、駆動モータの出力シャフトの運動を、第２伝達ギアホイールに伝達するための簡単な手段を形成している。

第２実施例によれば、前記第２バタフライバルブは、前記本体から突出する一端部を有し、この第２バタフライバルブには、前記スピンドルと共に回転するよう、このスピンドルに結合された支持体が設けられており、前記第２伝達ギアホイールは、このスピンドルで自由に回転するように装着され、前記復帰部材を形成するねじりスプリングにより、前記支持体に接続され、前記スプリングは、前記支持体を前記第２バタフライバルブの閉位置まで復帰させるように位置している。

従って、単一のスプリングにより、２つのフラップが閉位置に、確実に復帰させられる。

本発明の非限定的な特定の実施例の次の説明を読めば、本発明の上記以外の特徴および利点が明らかとなると思う。

図１〜図７に示すように、本発明のバルブは本体１を備え、この本体１は、第３ダクト２に開口する第１ダクト３および第２ダクト４を有している。図５〜図７では、本体１ダクト３および第２ダクト４の一部のみを示している。

第１ダクト３には、スピンドル６に装着された第１バタフライバルブ５が取り付けられており、スピンドル６は、本体１に枢動しうるように装着されている。スピンドル６は本体１から突出し、第１伝達ギアホイール７に共に回転するように結合された一端部を備えている。第1伝達ギアホイール７の歯は、中間ギア８と噛合し、中間ギア８自体は、本体１に取り付けられたモータ１０の出力シャフトに装着されたピニオン９と噛合している。モータ１０は、公知の直流モータであり、このモータは、図には示されていない電源および制御モジュール（それ自体公知である）に接続されている。

第１伝達ギアホイール７に接続された一端部、および本体１に接続された他端部を有するスピンドル６の端部のまわりには、ねじりスプリング１１が螺旋状に設けられている。このスプリング１１は、第１バタフライバルブ５を（図２〜図４に示す）開位置に復帰させるようになっている。

伝達ギアホイール７には、ラグ１２、１３が設けられており、このラグは、本体１に装着されたストッパー１４と相互作用するようになっている。ラグ１２がストッパー１４に当接すると、第１バタフライバルブ５は、第１閉位置（図６に示されている）となり、ラグ１３がストッパー１４を押すと、第１バタフライバルブ５は（図７に示される）第２閉位置となる。

第１バタフライバルブ５が第１閉位置および第２閉位置（これらの位置は、互いに約１８０度の位置にある）にあるとき、この第１バタフライバルブ５は、ダクト３に対して実質的に直角となる。第１バタフライバルブ５の下流側でダクト３内には、２９で示す抵抗器が存在し、この抵抗器は、バルブ本体１に取り付けられている。この抵抗器２９により、流体が通過することが可能となり、この抵抗器２９は、アルミ製のフィンとして形成されるか、または薄い抵抗ストリップとして形成されており、これらストリップの厚さおよび形状は、流体の流れを妨害または乱さないように定められている。抵抗器２９は、電源に接続するための公知の図示しない手段を備えている。

第２ダクト４には、スピンドル１６に装着された第２バタフライバルブ１５が取り付けられている。スピンドル１６は、バルブ本体１上で枢動するように取り付けられており、その一端は本体１から突出している。このスピンドル１６には、第２伝達ギアホイール７が装着され、枢動するようになっている。スピンドル１６のこの端部には、支持体が取り付けられている。

この支持体は、スピンドル６の突出する端部から径方向に延びる２本のアーム１８、１９を構成しており、これらのアームは、互いに対向している。各アーム１８、１９には、第２伝達ギアホイール１７内に形成された円弧状の溝２２、２３内に嵌合されたピン２０、２１が設けられている。アーム１９は、本体１に装着され、第２バタフライバルブ１５の閉位置（図２〜図６に示す）を定めるストッパー２４に当接するようになっている自由端を備える。

スピンドル１６の前記端部のまわりには、ねじりスプリング２５が螺旋状に延び、ピン２１に接続された一端部と、本体１に接続された他端部を有し、第２バタフライバルブ１５を閉位置に復帰させるようになっている。開位置では、第２バタフライバルブ１５は、実質的にダクト４の軸線に沿って延びている。

本体１に対して位置調節できる支持体には、ストッパー１４、２５が取り付けられている。

従って、このように構成されているバルブは、
−第２バタフライバルブ１５が閉位置にあり、第１バタフライバルブ５の位置が開位置と第１閉位置（図５に示されている中間位置）との間で調節可能となっている通常のモード、すなわち主要作動モードと、
−第２バタフライバルブ１５が閉位置にあり、第１バタフライバルブ５が第１閉位置（図６）にある停止モードと、
−第２バタフライバルブ１５が開位置にあり、第１バタフライバルブ５が第２閉位置（図７）にある第２作動モードとを有する。

通常の作動モードでは、モータ１０は、開位置と第１閉位置（図５に示された中間位置参照）との間にある任意の位置へバタフライバルブ５を移動させることができる。バタフライバルブ５が開位置（図３）にあるとき、ピン２０、２１は溝２２、２３の一端部２２.１、２３.１内に嵌合される。

第１伝達ギアホイール７が第１バタフライバルブ５の開位置と第１閉位置の間で枢動すると、第１伝達ギアホイール７は、（図３における回転方向４０に）第２伝達ギアホイール１７を駆動し、これら溝の他端部２２.２、２３.２の方向に、溝２２、２３に沿ってピンをスライドさせる。従って、第２バタフライバルブ１５は、移動できない状態となり、アーム１８の突出部をストッパー２４に対して押圧するスプリングによって、閉位置に保持される。

第１バタフライバルブ５が第１閉位置にあるとき、溝２２、２３の端部２２.２、２３.２内にピン２０、２１が嵌合され、第２バタフライバルブ１５は、ストップモード（図６）となるように閉位置となる。

第１バタフライバルブ５が第１閉位置から開位置へ戻されると、第１伝達ギアホイール７は第２伝達ギアホイール１７を駆動し、ピンは、第２バタフライバルブ１５を移動させることなく、溝２２、２３の端部２２.２、２２.３から端部２２.１、２３.１へ走行する。

第１バタフライバルブ５を第２閉位置にするように第１伝達ギアホイール７が移動されると、第１伝達ギアホイール７は、図３において３０で示す方向の第２伝達ギアホイール１７の回転を生じさせる。ピン１９、２０は、溝２２、２３の端部２２.１、２３.１に当接しているので、第２伝達ギアホイール１７が枢動すると、支持体の枢動、従ってスピンドル１６および第２バタフライバルブ１５の枢動が生じる。第１バタフライバルブ５がその第１閉位置に達すると、第２バタフライバルブ１５は、開位置に位置し、このバルブは、第２作動モード（図７）となる。

第１バタフライバルブ５が、（再びスプリング１１の作用により）その第２閉位置から開位置へ復帰すると、第２伝達ギアホイール１７は、第１伝達ギアホイール７により、逆方向（４０で示す方向）に駆動され、ねじりスプリング２５は、第２バタフライバルブ１５を、そのシャットオフ位置に復帰させる力をピン２１に加える。

従って、ピン２０、２１および溝２２、２３は、第２バタフライバルブ１５に対する一方向（方向３０）駆動装置を形成し、第１バタフライバルブ５が、その開位置から第２閉位置へ駆動されると、この駆動装置は、作動可能（またはアクティブ）となる。

両バタフライバルブ５、１５のスピンドル６、１６は、第３ダクト２の近くに設置されていること、並びに、
−開位置において、バタフライバルブ５、１５は、好ましくはダクト２の軸線まで、ダクト２内に突出する部分を有し、よってガス流をガイドし、デフレクタを形成すること、
−閉位置ではバタフライバルブ５、１５は、ダクト２の壁の近くに位置し、好ましくはダクト２の壁と実質的に同一面上にあり、かつこのダクトの壁と平行であり、よって、ガスの再循環ゾーンの形成、および流れのその他の乱れを抑制し、圧力損失を低減することが理解できると思う。

図８〜図１１に示す第２実施例の説明では、第１実施例の各要素と類似または同一の要素には、同じ符号を使用する。

図８〜図１１に示す第２実施例のバルブは、次の点を除けば、第１実施例のバルブとおおむね同一である。
−第２実施例では、スプリング１１は存在しないこと。
−第２バタフライバルブ１５のスピンドル１６を伝達ギアホイール１７に接続する手段が設けられていること。

この第２実施例では、枢動するように第２伝達ギアホイール１７が装着されているスピンドル１６の端部には、支持体５０が取り付けられている。この支持体５０は、アーム５１を備え、このアーム５１は、バルブ本体１に装着され、かつ第２バタフライバルブ１５の閉位置（図８および図９）を定めるストッパー２４に当接するようになっている。第２伝達ギアホイール１７は、アーム１５に当接している部分を備えている。

スピンドル１６の前記端部のまわりには、ねじりスプリング２５が螺旋状に延びている。このスプリングの一端部は、支持体５０に接続され、同じく他端部は、伝達ギアホイール１７に接続され、アーム５１を伝達ギアホイール１７に押圧すると共に、アーム５１をストッパー２４まで復帰させられる。

開位置にある第１バタフライバルブ５を、第２閉位置にするように伝達ギアホイール７が移動され、これに従って、ギアホイール７が伝達ギアホイール１７を駆動すると、支持体５６のアーム５１に伝達ギアホイール１７が当接する。次に、伝達ギアホイール１７は、支持体５０により、フラップ１５をその閉位置から開位置に移動させられる（図１０）。

第１バタフライバルブ５をその開位置に復帰させるよう、伝達ギアホイール７を逆方向に枢動させると、伝達ギアホイール１７は、アーム５１に当接した状態になり、ねじりスプリング２５は、ストッパー２４に当接するように支持体５０を後方に移動させる（図１１）。

第１バタフライバルブ５が開位置にあるとき、アーム５１、はストッパー２４に当接し、伝達ギアホイール１７は、アーム５１に当接する。

第１バタフライバルブ５を、その開位置からその第１閉位置（図８）に移すように伝達ギアホイール７が移動されるとき、第２伝達ギアホイール１７は、ねじりスプリング２５によって生じる力に抗して、アーム５１から離間する。支持体５０は、第２バタフライバルブ１６が閉位置に留まるよう、ストッパー２４に当接したままである。ラグ１２が当接部１４に当接しているとき、第１バタフライバルブ５は、その第１閉位置に位置する（図９）。

第１伝達ギアホイール７が逆方向に移動させられると、第１バタフライバルブ５は開位置に移る（図１１）。モータ１０の電源が切られた場合、ねじりスプリング２５は、ストッパー２４に対してアーム５１を押圧し、第２伝達ギアホイール１７がアーム５１に当接するように、第２伝達ギアホイール１７を枢動させ、よって第１バタフライバルブ５は開位置となり、第２バタフライバルブ１６は閉位置となる（図１１）ことは理解できると思う。

当然ながら、本発明は、上に説明した実施例だけに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨から逸脱することなく、種々の変形を行うことが可能である。

より詳細に述べると、バルブは、特にダクトの配置、バタフライバルブの幾何学的形状、第２伝達ギアホイールの駆動などに関して上に説明した構造と異なる構造とすることができる。伝達ギアホイールは、ベルトによって駆動してもよく、またモータは、第１伝達ギアホイールおよび第２伝達ギアホイールと噛み合ってもよい。この場合、第１伝達ギアホイールは、モータと第２伝達ギアホイールとの間のリンクとしては使用されない。バルブ本体は、１つまたは複数の部品からなるものとすることができる。

第２バタフライバルブの復帰部材は、機械的部材でもよいし、また電動モータ部材でもよい。

一方向駆動部材は、上に説明した構造と異なる構造でもよく、例えば、１本のピンと１つの溝から構成してもよい。アーム１９に当接するように、伝達ギアホイール１７に１本のピンを装着してもよい。

開位置にあるバタフライバルブ５、１５のうちの少なくとも１つが、第３ダクト２内に突出する部分を有し、閉位置にあるバタフライバルブ５、１５のうちの少なくとも１つが、実質的に第３ダクト２の近くまで延びるか、または第３ダクト２と同一面となるまで延びるような配置を、例えば１つの入口および２つの出口を有し、２つのバタフライバルブが１つまたは２つのモータによって制御されるようになっている任意のタイプの三方向バルブにも適用できることは言うまでもない。

同様に、特に１つの入口および２つの出口を有する任意のタイプの三方向バルブ内で、抵抗器２９を使用することもできる。ダクトのいずれかに加熱手段を設けてもよく、この加熱手段は、上に説明した構造と異なる構造となっていてもよい。

更に、スプリングの復帰方向およびバタフライバルブの復帰位置は、上に説明したものと異なっていてもよい。

このバルブは、特に自動車の分野で、より詳細には、熱機関の給気システムに多くの用途を有するが、この分野だけに限定されるものではない。

本発明のバルブの第１実施例の側面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。 第１バタフライバルブが開位置にあり、第２バタフライバルブが閉位置にある、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線における断面図である。 第１バタフライバルブが閉位置と開位置の間の中間位置にあり、第２バタフライバルブが閉位置にある部分斜視図である。 第１バタフライバルブが第２閉位置にあり、第２バタフライバルブが閉位置にある、図５と類似する図である。 第１バタフライバルブが第２閉位置にあり、第２バタフライバルブが開位置にある、図５と類似する図である。 第２実施例におけるバルブの図５と類似する図である。 第２実施例におけるバルブの図６と類似する図である。 第２実施例におけるバルブの図７と類似する図である。 第１バタフライバルブが開位置にあるときの、図８と類似する図である。

符号の説明

１ バルブ本体
２ 第３ダクト
３ 第１ダクト
４ 第２ダクト
５ 第１バタフライバルブ
６ スピンドル
７ 第１伝達ギアホイール
８ 中間ギア
９ ピニオン
１０ 駆動モータ
１１ スプリング
１２、１３ ラグ
１４、２４ ストッパー
１５ 第２バタフライバルブ
１６ スピンドル
１７ 第２伝達ギアホイール
１８、１９ アーム
２０、２１ ピン
２２、２３ 溝
２２．１ ストッパー
２３．１ ストッパー
２４ ストッパー
２５ ねじりスプリング
２９ 抵抗器
５０ 支持体
５１ アーム

Claims (11)

1. 第１ダクト（３）および第２ダクト（４）を有する本体（１）を備え、前記第１ダクト（３）および第２ダクト（４）は、第３ダクト（２）に開口しており、前記第１ダクト（３）には、第１バタフライバルブ（５）が設けられており、前記第２ダクト（４）には第２バタフライバルブ（１５）が設けられているバルブにおいて、
   前記第１バタフライバルブ（５）は、駆動モータ（１０）の出力シャフトに接続された第１伝達ギアホイール（７）に装着され、前記第１ダクトの開位置のいずれかの側に位置する第１閉位置と第２閉位置との間で移動自在となっており、前記第２バタフライバルブ（１５）は、前記駆動モータに接続された第２伝達ギアホイール（１７）上で枢動するように装着され、前記第１バタフライバルブ（５）がその開位置からその第２閉位置へ移動させられ、前記第２バタフライバルブ（１５）を前記第２ダクトの閉位置から開位置へ駆動させるとき、前記第２バタフライバルブ（１５）は、確動一方向駆動要素（１８、１９、２０、２１、２２、２３）によって、前記第２伝達ギアホイール（１７）に接続されるようになっており、かつ、前記第１バタフライバルブ（５）がその第１閉位置に移動されるときに、前記第２バタフライバルブ（１５）をその閉位置まで復帰させるための部材（２５）を備えていることを特徴とするバルブ。
2. 前記駆動モータ（１０）は、直流モータである、請求項１に記載のバルブ。
3. 前記第２バタフライバルブ（１５）は、前記本体（１）から突出する一端部を有するスピンドル（１６）に装着されており、前記スピンドル（１６）には、前記第２伝達ギアホイール（１７）に装着されたストッパー（２２.１、２３.１）と相互作用しうる、ラジアル支持体（１８、１９）が設けられている、請求項１に記載のバルブ。
4. 前記ラジアル支持体（１８、１９）には、前記スピンドルと平行なピン（２０、２１）が取り付けられており、前記ピンは、前記第２伝達ギアホイール内に形成された円弧状の溝（２２、２３）内に、スライド可能に嵌合されており、前記溝の一端一部（２２.１）（２３.１）は、前記ストッパーを形成している、請求項３に記載のバルブ。
5. 前記第２伝達ギアホイール（１７）は、前記第１伝達ギアホイール（７）により、駆動モータ（１０）に接続されている、請求項１に記載のバルブ。
6. 前記復帰部材は、前記第２バタフライバルブ（１５）とバルブ本体（１）との間に装着されたねじりスプリング（２５）である、請求項１に記載のバルブ。
7. 第２バタフライバルブ（１５）は、前記本体（１）から突出する一端部を有し、この第２バタフライバルブ（１５）には、前記スピンドル（１６）と共に回転するよう、このスピンドル（１６）に結合された支持体（５０）が設けられており、前記第２伝達ギアホイール（１７）は、このスピンドルの端部で自由に回転するように装着され、かつ前記復帰部材を形成するねじりスプリング（２５）により、前記支持体に接続され、前記スプリングは、前記支持体（５０）を第２バタフライバルブ（１５）の閉位置まで復帰させるように位置している、請求項１に記載のバルブ。
8. 開位置にある前記バタフライバルブ（５、１５）のうちの少なくとも１つは、前記第３ダクト（２）内に突出する部分を有する、請求項１に記載のバルブ。
9. 閉位置にある前記バタフライバルブ（５、１５）のうちの少なくとも１つは、前記第３ダクト（２）と実質的に同一面となるようになっている、請求項１に記載のバルブ。
10. 前記バタフライバルブは、前記第３ダクト（２）の近くに、枢動スピンドル（６、１６）を有する、請求項８または請求項９に記載のバルブ。
11. 前記第１ダクト（３）および第２ダクト（４）の一方または双方は、加熱手段（２９）を内蔵している、請求項１に記載のバルブ。

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