JP2012524874A

JP2012524874A - 流量を制御するための弁

Info

Publication number: JP2012524874A
Application number: JP2012506436A
Authority: JP
Inventors: レープゲオアク; ムシェルクナウツクラウディウス
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-04-22
Filing date: 2010-04-09
Publication date: 2012-10-18
Also published as: WO2010121911A1; US20120037828A1; DE102009002551A1; CN102414491A; EP2422118A1

Abstract

自動車の暖房及び／又は冷房システム内で媒体の流量を制御するための弁（１００）であって、少なくとも１つの第１の通路（１４０）を備えた弁ハウジング（１１０）と、前記第１の通路（１４０）を開閉するための調整ディスク（１７０）とを有している。この場合、調整ディスク（１７０）は、回転可能に支承された駆動軸（１８０）の第１の端部に配置されており、前記駆動軸（１８０）が、前記調整ディスク（１７０）から、前記弁ハウジング（１１０）の軸方向開口（１６０）を通って、前記弁ハウジング（１１０）内に配置されたばね室（２３０）内に延在している。前記ばね室（２３０）内に配置された、駆動軸（１８０）の第２の端部が平歯車（１９０）を有している。さらに、前記ばね室（２３０）内にばね（２４０）が配置されていて、該ばね（２４０）の第１の端部が前記弁ハウジング（１１０）に支えられ、前記ばね（２４０）の第２の端部が前記平歯車（１９０）に支えられている。

Description

本発明は、請求項１に記載された、自動車の暖房及び／又は冷房システム内で媒体の流量を制御するための弁に関する。

従来の技術
自動車の冷房若しくは暖房システムは、一般的に冷却しようとする熱源例えば自動車エンジンを含んでおり、該自動車エンジンは、冷却媒体を用いて自由対流又は強制対流によって冷却される。この場合、暖房若しくは冷房システムは、冷却媒体流の流量の大きさに基づいている。

冷却媒体によって熱源から導出された熱は、同時に車室を暖房するために用いられる。このために、最近の自動車の暖房回路及び冷房回路は、一般的に様々な部分回路例えばクーラ分岐部、バイパス分岐部及び／又はヒータユニット分岐部を有している。この場合、冷房回路及び暖房回路の様々な分岐部への冷却媒体流の分割は、少なくとも１つの弁を介して制御される。このような弁は、例えばドイツ連邦共和国特許公開第１０２００６０５３３０７号明細書により公知である。この公知の弁においては、一方側の圧力負荷によって、液圧力が弁体を伝動装置カバーに向かって軸方向で摺動させ、それによって摩擦力が高まり、ひいては、弁体の運動が困難になる。

発明の開示
本発明の課題は、自動車の暖房及び／又は冷房システム内で媒体の流量を制御するための改善された弁を提供することである。この課題は、請求項１の特徴部に記載した弁によって解決された。有利な実施態様は、従属請求項に記載されている。

自動車暖房及び／又は冷房システム内で媒体の流量を制御するための、本発明による弁は、少なくとも１つの第１の通路を備えた弁ハウジングと、前記第１の通路を開閉するための調整ディスクとを有している。この場合、調整ディスクは、回転可能に支承された駆動軸の第１の端部に配置されており、前記駆動軸が、前記調整ディスクから、前記弁ハウジングの軸方向開口を通って、前記弁ハウジング内に配置されたばね室内に延在している。前記ばね室内に配置された、駆動軸の第２の端部が平歯車を有している。さらに、前記ばね室内にばねが配置されていて、該ばねの第１の端部が前記弁ハウジングに支えられ、前記ばねの第２の端部が前記平歯車に支えられている。

この場合、有利な形式で、比較的なだらかなばね特性曲線を有するばねが使用される。これによって、組み込まれた構成部材の公差が比較的大きくても、弁のシール機能が保証される。しかも、調整ディスクと通路との間の比較的一定な摩擦モーメントは、調整ディスクの両側の圧力負荷及び弁の貫流方向に依存することなく、得られる。

有利な形式で、ばねはコイルばねとして構成されており、このコイルばねのコイルの中を通って駆動軸が同軸的に延在している。これによって駆動軸は、ばね力によって左右対称に負荷される。

有利には、ばねは、５Ｎ／ｍｍ〜２５Ｎ／ｍｍのばね定数を有している。有利な形式で、このような比較的低いばね定数によって、調整ディスクと第１の通路のシールとの間の比較的一定な摩擦モーメントが得られる。

弁の有利な実施態様によれば、平歯車の端面側が環状の溝を有しており、該環状の溝内に環状のスラストワッシャが配置されている。この場合、ばねの第２の端部が前記スラストワッシャに支えられている。これによって、ばねと平歯車との間で発生する摩擦力が減少される。

弁の追加的な実施態様によれば、第１の通路の、前記調整ディスクに向いた端部に第１のシールブシュが配置されており、該第１のシールブシュが第１のシールリングを介して前記弁ハウジングに支えられている。この場合、調整ディスクがばねによって第１のシールブシュに押し付けられる。これによって、第１の通路の安価で確実なシールが得られる。

また有利には、第１のシールリングは十字形横断面を有している。これによって、シールリングは、弁が調整ディスク側から圧力負荷される場合も、また通路側から圧力負荷される場合も、シールを行う。それによって、弁は両流れ方向のために適している。

有利な形式で、ばねは、調整ディスクと第１のシールブシュとの間で、０．１Ｎ／ｍｍ^２〜０．５Ｎ／ｍｍ^２の面圧を生ぜしめる。これによって本発明によれば、第１の通路の確実なシールが得られると共に、調整ディスクの容易な回転性も得られる。

弁の実施態様によれば、軸方向開口内に軸受ブシュが配置されており、該軸受ブシュを通って駆動軸がガイドされている。

有利には、弁ハウジングは、前記調整ディスクによって閉鎖可能な、前記第１の通路と外部のハウジングとの間の媒体のための搬送経路が得られるように、前記外部のハウジングに接続可能である。これによって、弁は、別の通路を有する外部のハウジングに接続されるか、又は冷却しようとする熱源例えば自動車エンジンのハウジングに直接接続される。

弁の有利な実施態様によれば、弁ハウジングは第２の通路を有しており、調整ディスクは、第１の通路及び／又は第２の通路を開閉するために設けられている。この場合、弁は、暖房及び／又は冷蔵システムの様々な分岐部に媒体を分配するために使用される。

有利な形式で、第２の通路の、前記調整ディスクに向いた端部に第２のシールブシュが配置されており、該シールブシュが、第２のシールリングを介して前記弁ハウジングに支えられている。この場合、前記調整ディスクは、ばねによって前記第２のシールブシュに押し付けられる。前記第１のシールリングと第２のシールリングとが、同じ材料より成っていて、ほぼ同じ高さを有している。

以下に本発明を図面に示した実施例を用いて具体的に説明する。

弁１００の概略図である。調整ディスクの概略図である。

実施例
図１は、弁１００の概略的な断面図である。弁１００は、自動車の冷房及び／又は暖房システムにおける媒体の貫流を制御するために用いられる。媒体は、有利な形式で、高い熱容量を有する液体例えば水である。暖房及び／又は冷房システムは、自動車の熱源例えば自動車エンジンを冷却し、かつ／または自動車の車室を暖めるために用いられる。

弁１００は弁ハウジング１１０を有しており、該弁ハウジング１１０は、第１の通路１４０と第２の通路１５０とを有している。第１の通路１４０と第２の通路１５０とは、暖房及び／又は冷房システムの、媒体が循環する管路を接続するために用いられる。２つの通路１４０，１５０のうちの一方は省いてもよい。

また、弁ハウジング１１０は連結接続部１３０を有しており、この連結接続部１３０は、図示の実施例では、環状のフランジとして形成されている。連結接続部１３０を介して、弁１１０は外部のハウジングに例えば接着又はねじ結合によって、気密に接続することができる。外部のハウジングは、弁ハウジング１１０に適合する、別の冷却通路を有するハウジングカバーであってよい。外部のハウジングは、冷却しようとする熱源のハウジング例えば自動車エンジンのハウジングであってもよい。媒体は、外部のハウジングから第１の通路１４０及び／又は第２の通路１５０に、又は第１の通路１４０及び／又は第２の通路１５０から外部のハウジングに流入する。

連結接続部１３０内に調整ディスク１７０が配置されており、該調整ディスク１７０は、有利には円形横断面を有していて、外部のハウジングと第１の通路１４０及び第２の通路１５０との接続を開閉する。図２は調整ディスク１７０の概略的な平面図を示す。調整ディスク１７０は複数の調整開口１７１を有している。調整ディスク１７０の軸回りの回転角度に応じて、調整開口１７１のうちのいずれか一方が、外部のハウジングと第１の通路１４０との間、若しくは外部のハウジングと第２の通路１５０との間に配置されている。つまり、調整ディスク１７１を回転させることによって、外部のハウジングと第１の通路１４０及び／又は第２の通路１５０との間の接続が開閉される。また、調整ディスク１７０を回転させることによって、開放横断面をその都度変化させることができる。開放横断面を変えることによって、媒体の貫流量を制御することができる。

また弁ハウジング１１０は、軸方向開口１６０を有しており、該軸方向開口１６０は、調整ディスク１７０から、第１の通路１４０と第２の通路１５０との間に位置する、弁ハウジング１１０の外側面まで、弁ハウジング１１０を通って延在している。調整ディスク１７０に向いた、軸方向開口１６０の部分内に、シリンダジャケット形の軸受ブシュ２１０が配置されている。軸方向開口１６０の、調整ディスク１７０とは反対側の部分は、ばね室２３０に向かって広がっている。第１の通路１４０と第２の通路１５０との間に配置された、弁ハウジング１１０の外側において、ばね室２３０を形成する軸方向開口１６０は、伝動装置カバー２２０によって閉鎖されている。ほぼ円筒形の駆動軸１８０は、調整ディスク１７０から軸受ブシュ２１０を通って、ばね室２３０内に延在している。調整ディスク１７０に向いた、駆動軸１８０の端部は、調整ディスク１７０の中央を垂直に貫通して、調整ディスク１７０に堅固に結合されている。駆動軸１８０を該駆動軸１８０の長手方向軸線を中心として回転させることによって、調整ディスク１７０が、該調整ディスク１７０の中心軸線を中心として回転運動せしめられる。

ばね室２３０内に配置された、駆動軸１８０の端部に平歯車１９０が設けられている。平歯車１９０は、弁ハウジング１１０に配置されたウォーム２００に噛み合い、該ウォーム２００は、駆動機構例えばモータに接続されている。ウォーム２００及び平歯車１９０を介して、駆動軸１８０はその長手方向軸線を中心にして回転せしめられる。

軸受ブシュ２１０に向いた側の、平歯車１９０の端面側に、駆動軸１８０を取り囲む環状の溝２６０が設けられている。この溝２６０内に環状のスラストワッシャ２７０が配置されている。さらにばね室２３０内に、有利にはコイルばねとして構成されたばね２４０が配置されている。駆動軸１８０は、ばね２４０を貫通して軸方向に延在している。ばね２４０の第１の端部は、軸受ブシュ２１０を包囲する、弁ハウジング１１０の区分で支えられている。ばね２４０の第２の端部は、スラストワッシャ２７０を介して平歯車１９０で支えられている。ばね２４０は、伝動装置カバー２２０に向かって作用する力を駆動軸１８０に加え、該駆動軸１８０によって、調整ディスク１７０が第１の通路１４０及び第２の通路１５０に向かって押し付けられる。スラストワッシャ２７０は、駆動軸１８０がその長手方向軸線を中心にして回転する際に発生する、ばね２４０と平歯車１９０との間の摩擦を減少させるために働く。スラストワッシャ２７０及び溝２６０は省くことができる。この場合、ばね２４０の第２の端部は平歯車１９０に直接支えられている。

調整ディスク１７０に向いた側の、第２の通路１５０の端部は、シリンダジャケット形のシールブシュ２８０を有しており、該シールブシュ２８０は、環状のシールリング２９０を介して、第２の通路１５０を形成する、弁ハウジング１１０の区分で支えられている。ばね２４０によって駆動軸１８０に加えられる力によって、調整ディスク１７０はシールブシュ２８０に押し付けられ、該シールブシュ２８０はシールリング２９０を介して、弁ハウジング１１０で支えられている。シールブシュ２８０及びシールリング２９０は、第２の通路１５０と調整ディスク１７０との間の移行領域のシールを行う。第１の通路１４０の、調整ディスク１７０に向いた側の端部は、シールリング２９０を介して支持されたシールブシュ２８０を有しており、該シールブシュ２８０によって、第１の通路１４０と調整ディスク１７０との間の移行領域がシールされる。調整ディスク１７０と第１の通路１４０若しくは第２の通路１５０との間の移行領域を均一にシールするために、第１の通路１４０及び第２の通路１５０のシールリング２９０及びシールブシュ２８０は、軸方向でそれぞれ同じ高さを有している。有利な形式で、２つのシールブシュ２８０と２つのシールリング２９０とは、それぞれ同じ材料より製造されていて、同じ硬さを有している。特に有利には、２つのシールブシュ２８０と２つのシールリング２９０とは、それぞれ同じ工具で製造される。

ばね２４０は、有利には、５Ｎ／ｍｍ〜２５Ｎ／ｍｍのばね定数を有する比較的なだらかなばね特性曲線を有している。これによって、調整ディスク１７０をシールブシュ２８０に押し付ける力の変動が、ばね２４０の軸方向の構造スペースを規定する構成部分の公差に基づいて、できるだけ小さいという利点が得られる。またこれによって、シールブシュ２８０に対して必要とされる、調整ディスク１７０の比較的一定なトルクが得られ、ひいては、モータの比較的一定な駆動モーメントが得られる。

有利には、ばねは、調整ディスク１７０とシールブシュ２８０との間で、０．１Ｎ／ｍｍ^２〜０．５Ｎ／ｍｍ^２の面圧を生ぜしめる。

有利な形式で、シールリング２９０は、弁を２つの貫流方向で使用できるようにするために、内圧によっても外圧によっても支持されるように、構成されている。このようにして、シールリング２９０は、第１の通路１４０と調整ディスク１７０との間の移行領域、若しくは第２の通路１５０と調整ディスク１７０との間の移行領域の確実なシールを、第１の通路１４０及び第２の通路１５０が、調整ディスク１７０の、外部のハウジングに向いた側よりも高い圧力で負荷された場合のためにも、また第１の通路１４０及び第２の通路１５０が、調整ディスク１７０の、外部のハウジングに向いた側よりも低い圧力で負荷された場合のためにも、行うことができる。これは例えば、十字形横断面を有するシールリング２９０を使用することによって、得られる。

１００弁、１１０弁ハウジング、１３０連結接続部、１４０第１の通路、１５０第２の通路、１６０軸方向開口、１７０調整ディスク、１８０駆動軸、１９０平歯車、２１０軸受ブシュ、２２０伝動装置カバー、２３０ばね室、２４０コイルばね、２６０溝、２７０スラストワッシャ、２８０シールブシュ、２９０シールリング、２８０シールブシュ、２９０シールリング

Claims

自動車の暖房及び／又は冷房システム内で媒体の流量を制御するための弁（１００）であって、
少なくとも１つの第１の通路（１４０）を備えた弁ハウジング（１１０）と、前記第１の通路（１４０）を開閉するための調整ディスク（１７０）とを有しており、
前記調整ディスク（１７０）が、回転可能に支承された駆動軸（１８０）の第１の端部に配置されており、
前記駆動軸（１８０）が、前記調整ディスク（１７０）から、前記弁ハウジング（１１０）の軸方向開口（１６０）を通って、前記弁ハウジング（１１０）内に配置されたばね室（２３０）内に延在しており、
前記ばね室（２３０）内に配置された、駆動軸（１８０）の第２の端部が平歯車（１９０）を有している形式のものにおいて、
前記ばね室（２３０）内にばね（２４０）が配置されていて、該ばね（２４０）の第１の端部が前記弁ハウジング（１１０）に支えられ、前記ばね（２４０）の第２の端部が前記平歯車（１９０）に支えられていることを特徴とする、自動車の暖房及び／又は冷房システム内の媒体の流量を制御するための弁（１００）。
前記ばね（２４０）がコイルばねとして構成されており、該コイルばねのコイルの中を通って前記駆動軸（１８０）が延在している、請求項１記載の弁（１００）。
前記ばね（２４０）が、５Ｎ／ｍｍ〜２５Ｎ／ｍｍのばね定数を有している、請求項１又は２記載の弁（１００）。
平歯車（１９０）の端面側が環状の溝（２６０）を有しており、該環状の溝（２６０）内に環状のスラストワッシャ（２７０）が配置されており、該スラストワッシャ（２７０）に前記ばね（２４０）の第２の端部が支えられている、請求項１から３までのいずれか１項記載の弁（１００）。
前記第１の通路（１４０）の、前記調整ディスク（１７０）に向いた端部に第１のシールブシュ（２８０）が配置されており、該第１のシールブシュ（２８０）が第１のシールリング（２９０）を介して前記弁ハウジング（１１０）に支えられており、前記調整ディスク（１７０）がばね（２４０）によって第１のシールブシュ（２８０）に押し付けられる、請求項１から４までのいずれか１項記載の弁（１００）。
前記第１のシールリング（２９０）が十字形横断面を有している、請求項５記載の弁（１００）。
前記ばね（２４０）が、前記調整ディスク（１７０）と前記第１のシールブシュ（２８０）との間で、０．１Ｎ／ｍｍ^２〜０．５Ｎ／ｍｍ^２の面圧を生ぜしめる、請求項５又は６記載の弁（１００）。
前記軸方向開口（１６０）内に軸受ブシュ（２１０）が配置されており、該軸受ブシュ（２１０）を通って前記駆動軸（１８０）がガイドされている、請求項１から７までのいずれか１項記載の弁（１００）。
前記弁ハウジング（１１０）は、前記調整ディスク（１７０）によって閉鎖可能な、前記第１の通路（１４０）と外部のハウジングとの間の媒体のための搬送経路が得られるように、外部のハウジングに接続可能である、請求項１から８までのいずれか１項記載の弁（１００）。
前記弁ハウジング（１１０）が第２の通路（１５０）を有しており、前記調整ディスク（１７０）が、前記第１及び／又は第２の通路（１４０，１５０）を開閉するために設けられている、請求項１から９までのいずれか１項記載の弁（１００）。
前記第２の通路（１５０）の、前記調整ディスク（１７０）に向いた端部に第２のシールブシュが配置されており、該第２のシールブシュが、第２のシールリングを介して前記弁ハウジング（１１０）に支えられており、前記調整ディスク（１７０）が、前記ばね（２４０）によって前記第２のシールブシュ（２８０）に押し付けられ、前記第１のシールリング（２９０）と前記第２のシールリングとが、同じ材料より成っていて、ほぼ同じ高さを有している、請求項１０記載の弁（１００）。