JP2018054122A - 弁装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】流体制御弁は、弁部材収容空間を有する第一ハウジング、弁部材収容空間に連通する開口を有するラジエータ配管、弁部材収容空間に連通する開口を有するオイルクーラ用配管、弁部材収容空間に連通する開口を有する空調用配管、及び、弁部材収容空間に回転可能に収容されている弁部材20を備える。弁部材20は、弁部材20内の空間200に冷却水を流入可能な流入口、ならびに、ラジエータ配管、オイルクーラ用配管及び空調用配管が有する開口に連通可能な弁部材側開口222,232,233を有している。弁部材20の弁部材底部21に形成されている窪み210には当接部24が設けられている。当接部24が第一ハウジングに設けられている規制部に当接すると弁部材20の回転角度が規制される。
【選択図】図9
Description
弁ハウジングは、内部空間(100)を有し、内部空間と外部とを連通する複数のハウジング側開口(101,1601,1701,1801)を有する。
弁部材は、弁ハウジングに回転可能に収容され、複数のハウジング側開口に連通可能な複数の弁部材側開口(230,222,232,233,720,721,722,723)、及び、複数の弁部材側開口を連通する連通路(200,700)を有する。
規制部は、弁部材の回転を規制可能である。
当接部は、弁部材が有する空間(200,210)に設けられ、規制部に当接可能である。
シャフトは、弁部材を回転可能に支持する。
第一実施形態による「弁装置」としての流体制御弁1は、エンジンを冷却する冷却システムに適用される。
最初に、流体制御弁1が適用される冷却システム4について、図3に基づいて説明する。流体制御弁1は、エンジン5が有するシリンダヘッド501に設けられている。流体制御弁1には、エンジン5が有するシリンダブロック502及びシリンダヘッド501内を流れる冷却水が流入する。流体制御弁1に流入する冷却水は、ラジエータ6、オイルクーラ7、及び、空調用熱交換器8に供給される。ラジエータ6、オイルクーラ7、及び、空調用熱交換器8に供給された冷却水は、ウォーターポンプ9に戻され加圧された後、再びエンジン5の冷却に利用される。
第一ハウジング10は、弁部材収容空間100に連通する「一のハウジング側開口」としての挿入孔101を有する。挿入孔101の内径は、弁部材20を弁部材収容空間100に挿入可能な大きさとなっている。また、挿入孔101は、エンジン5から弁部材収容空間100に冷却水が流入するときの流入口となる。挿入孔101を形成する第一ハウジング10の縁部には、流体制御弁1をシリンダヘッド501に組み付けるとき流体制御弁1とシリンダヘッド501との間の液密を維持可能なOリング110を設けることが可能な溝102が形成されている。
挿入孔11は、三つの挿入孔11、12、13のうち弁部材収容空間100の挿入孔101とは反対側に設けられるハウジング底部104に最も近い位置に形成されている。挿入孔11は、ラジエータ配管16を挿入可能である。
貫通孔105の内壁において軸受部106と弁部材収容空間100との間には、軸受部106が設けられている側の貫通孔105と弁部材収容空間100との間の液密を維持可能なシール部材107が設けられている。
軸受14を第一ハウジング10に組み付けるとき傾斜面144に当接する第一ハウジング10の端部は、当接面103を有する。当接面103は、図5に示すように、回転軸RA25に略平行な方向において空間200側から外部に向かうに従って回転軸RA25から離れるよう形成されている。
モータ157が駆動力を出力すると、当該駆動力は、モータギア153、第一中間ギア154、第二中間ギア155、及び、バルブギア156を介してシャフト25に伝達される。当該伝達された駆動力によってシャフト25及びシャフト25と一体に回転する弁部材20が回転する。
また、図7に示すように、第一中間ギア154の第一大ギア1541は、第二中間ギア155の第二ギアシャフト1553の一部に重なるよう形成されている。すなわち、図6に示すように、第二ギアシャフト1553の回転軸をシャフト25の回転軸RA25に略平行な方向であって第二大ギア1551から第二小ギア1552に向かう方向に延ばすと、第一大ギア1541に重なっている。
一方の端部251は、軸受14に挿入され、軸受部140に回転可能に支持されている。
他方の端部252は、ハウジング底部104に挿入され、軸受部106に回転可能に支持されている。
インサート部253は、一方の端部251と他方の端部252との間に設けられ、図1,2,11に示すように、弁部材20にインサートされている部位である。インサート部253は、回転軸RA25に略垂直な断面形状が、図13に示すように、多角形状となるよう形成されている。インサート部253の一方の端部251側及び他方の端部252側には、外径がインサート部253の外径に比べ小さい溝254,255が形成されている。
ラジエータ用パイプ161は、略筒状に形成されている。ラジエータ用パイプ161は、第一ハウジング10の開口部111に固定されている。ラジエータ用パイプ161は、ラジエータ用通路160を形成する。
シート162は、ラジエータ用パイプ161とは別体に設けられている、例えば、PTFEから形成されている略環状の部材である。シート162は、「他のハウジング側開口」としての一方の開口1601を有する。シート162は、弁部材20の外壁に当接可能に設けられる。
パッキン164は、ラジエータ用通路160に挿入されているスリーブ163の径方向外側に設けられている。パッキン164は、ラジエータ用通路160と挿入孔11との液密を維持する。
オイルクーラ用パイプ171は、略筒状に形成されている。オイルクーラ用パイプ171は、第一ハウジング10の開口部121に固定されている。オイルクーラ用パイプ171は、オイルクーラ用通路170を形成する。
シート172は、オイルクーラ用パイプ171とは別体に設けられている、例えば、PTFEから形成されている略環状の部材である。シート172は、「他のハウジング側開口」としての一方の開口1701を有する。シート172は、弁部材20の外壁に当接可能に設けられる。
パッキン174は、オイルクーラ用通路170に挿入されているスリーブ173の径方向外側に設けられている。パッキン174は、オイルクーラ用通路170と挿入孔12との液密を維持する。
空調用パイプ181は、略筒状に形成されている。空調用パイプ181は、第一ハウジング10の開口部131に固定されている。空調用パイプ181は、空調用通路180を形成する。
シート182は、空調用パイプ181とは別体に設けられている、例えば、PTFEから形成されている略環状の部材である。シート182は、「他のハウジング側開口」としての一方の開口1801を有する。シート182は、弁部材20の外壁に当接可能に設けられる。
パッキン184は、空調用通路180に挿入されているスリーブ183の径方向外側に設けられている。パッキン184は、空調用通路180と挿入孔13との液密を維持する。
なお、図面の都合上、空調用配管18の構成について詳細に説明したが、ラジエータ配管16及びオイルクーラ用配管17についても同様の構成を備えている。
弁部材側開口232は、弁部材20の回転角度に応じてオイルクーラ用通路170に連通可能なよう形成されている。すなわち、オイルクーラ用配管17のシート172は、弁部材側開口232を形成する外壁面231に押し付けられている。
弁部材側開口233は、弁部材20の回転に合わせて空調用通路180に連通可能なよう形成されている。すなわち、空調用配管18のシート182は、弁部材側開口233を形成する外壁面231に押し付けられている。
図12に示すように、流体制御弁1では、第一筒部22の外壁面221に沿う仮想形状線SL22と第二筒部23の外壁面231に沿う仮想形状SL23との交点Cp20がシート162と弁部材20とが当接する面上にある。流体制御弁1では、弁部材20の第一筒部22と第二筒部23との間の第二筒部23側に窪み201を有している。
側壁241,242は、回転軸RA25からみて異なる二つの径外方向に放射状に延びるよう形成されている。
リブ243は、側壁241と側壁242との間に設けられる。リブ243は、側壁241,242を支持する。
当接部24は、ハウジング底部104に設けられる規制部19に当接可能に形成されている。
一方、図15に示す状態から、弁部材20が反時計周りに回転すると、当接部24が有する側壁242の側面245が規制部19の側面192に当接する。これにより、弁部材20は、反時計周りの回転が記載される。
すなわち、弁部材20は、弁部材20の周方向における当接部24と規制部19との係合によって、図15の二点鎖線α1で示す角度範囲における回転が許容されることとなる。
また、図7に示すように、第一中間ギア154の第一大ギア1541は、第二中間ギア155の第二ギアシャフト1553の一部に重なるよう形成されている。これにより、流体制御弁1の回転軸RA25に略垂直な方向の体格をさらに小さくすることができるとともに、第二中間ギア155が第一ハウジング10から抜けることを第一中間ギア154によって防止することができる。
流体制御弁1では、シャフト25のインサート部253は回転軸RA25に略垂直な断面形状が多角形状となるよう形成されている。また、シャフト25は、インサート部253の両側には、外径がインサート部253の外径に比べ小さい溝254,255を有している。これにより、弁部材20の回転トルクによる応力はインサート部253に作用する一方、各配管16,17,18が有するばね165,175,185によるシャフト25の回転軸RA25に対して略垂直な方向の力を受けたときの応力は、溝254,255に作用し分散する。したがって、弁部材20の破損を防止することができる。
第二実施形態による弁装置を図16〜19に基づき説明する。第二実施形態では、当接部及び規制部が設けられる位置が第一実施形態と異なる。
連結部302は、中央部301から第二筒部23の縁部234に向かって径外方向に放射状に形成されている。隣り合う連結部302の間には冷却水が流れることが可能な隙間が形成されている。連結部302は、図19に示すように、回転軸RA25に対して傾斜するよう形成されている。具体的には、連結部302は、第二筒部23の縁部234から中央部301に向かうにしたがって弁部材底部21に近づくよう形成されている。
第三実施形態による弁装置を図20,21に基づき説明する。第三実施形態では、当接部及び規制部が設けられる位置が第一実施形態と異なる。
規制部494は、図20に示すように、複数の連結部143のうちの一つの連結部143から回転軸RA25に沿う方向であって弁部材底部21の方向に突出するよう形成されている。規制部494は、図21に示すように、弁部材収容空間100に位置し、弁部材20側の端部が空間200に位置している。規制部494は、環状部142と連結部143とが接続される近傍、すなわち、軸受49の外周端近傍に設けられている。なお、図21には、連結部143と規制部494との境界を示す点線L31を示す。
第四実施形態による弁装置を図22,23に基づき説明する。第四実施形態では、当接部の形状が第一実施形態と異なる。
また、当接部54は、回転軸RA25に沿う方向の長さが第一実施形態の当接部24に比べ長いため、規制部19との接触面積を広くすることができる。これにより、規制部19との係合で作用する応力による当接部54の破損を確実に防止することができる。
第五実施形態による弁装置を図24,25に基づき説明する。第五実施形態では、当接部が設けられる位置が第一実施形態と異なる。
側壁641,642は、図24,25に示すように、回転軸RA25からみて異なる二つの径外方向に放射状に延びるよう形成されている。
リブ643は、側壁641と側壁642との間に設けられる。リブ643は、側壁641,642を支持する。
当接部64は、側壁641の側面644及び側壁642の側面645が規制部19に当接可能に形成されている。側面644,645は、回転軸RA25からみて径外方向に放射状に形成されている。
図25は、回転軸RA25に垂直な仮想平面上に弁部材20及び当接部64を投影した模式図である。図25に示すように、回転軸RA25に垂直な仮想平面上の当接部64の投影図は、「近接弁部材側開口」としての弁部材側開口222の投影図とは異なる位置に形成される。具体的には、当接部64の投影図は、弁部材側開口222の投影図が示されている角度範囲α5(回転軸RA25を通る実線L51と実線L52との間の範囲のうち狭い側の範囲)を除く角度範囲β5(実線L51と実線L52との間の範囲のうち広い側の範囲)に示される。
第六実施形態による弁装置を図26に基づき説明する。第六実施形態では、弁部材の形状が第一実施形態と異なる。
弁部材側開口721は、弁部材底部21の近傍に形成されている。弁部材側開口721は、弁部材70の回転角度に応じて空調用通路180に連通可能なよう形成されている。
弁部材側開口722は、弁部材側開口721に比べ弁部材底部21から離れた位置に形成されている。弁部材側開口722は、弁部材70の回転角度に応じてオイルクーラ用通路170に連通可能なよう形成されている。
弁部材側開口723は、弁部材側開口721の周方向及び弁部材側開口722の周方向のいずれにも重なるよう形成されている。弁部材側開口723は、弁部材70の回転角度に応じてラジエータ用通路160に連通可能なよう形成されている。
また、筒部72は、シャフト25が延びる方向の弁部材底部21とは反対側に「一の弁部材側開口」としての流入口720を有する。
上述の実施形態では、「弁装置」としての流体制御弁は、エンジンを冷却する冷却システムに適用されるとした。しかしながら、流体制御弁が適用される分野はこれに限定されない。弁ハウジングに対する弁部材の回転角度によって流体の流通を制御する場面に適用されればよい。
図27に示す変形例では、二つのプレートが設けられている。二つのプレートのうちプレート187は、断面がL字状に形成され、スリーブ183の端面1833に当接しつつスリーブ183の外壁面1834に当接するよう設けられる。
また、図28に示す変形例では、スリーブの形状が第一実施形態と異なる。具体的には、スリーブ183の端部1832の近傍の部位1835が径外方向に広がっている。
図27、28に示す変形例でも、上述の実施形態と同様に、ばね185の内径を維持しつつ、ばね185の径方向の移動を規制することができる。
図29に示す変形例では、シャフト25は、一方の端部251の他方の端部252側および他方の端部252の一方の端部251側のそれぞれに回転軸RA25に略垂直な断面形状が多角形状のインサート部253を有する。このとき、溝254は、二つのインサート部253の間に設けられている。
図30に示す変形例では、シャフト25は、一方の端部251の他方の端部252側に回転軸RA25に略垂直な断面形状が多角形状のインサート部253を有する。このとき、溝254は、インサート部253と他方の端部252との間に一つ設けられている。また、図30に示すシャフト25の変形例として、インサート部253を他方の端部252の一方の端部251側に設け、溝254をインサート部253と一方の端部251との間に設けてもよい。
図29,30に示す変形例でも、上述の実施形態と同様に、弁部材20の破損を防止することができる。
図31に示すように、弁部材20は、弁部材底部21の空間200側の面に回転軸RA25から弁部材側開口222に向かって複数のリブ812が設けられている。この複数のリブ812は、互いに略平行となるよう形成されている。これにより、第一実施形態のリブ212と同じように、空間200を流れる冷却水を弁部材底部21の中心から径外方向に向かってスムーズに導くことができるとともに、弁部材底部21の強度を向上することができる。
10・・・第一ハウジング(弁ハウジング)
101・・・挿入孔(ハウジング側開口)
1601,1701,1801・・・ハウジング側開口
20・・・弁部材
200,700・・・空間(連通路)
230,720・・・流入口(弁部材側開口)
222,232,233,721,722,723・・・弁部材側開口
19,394、494・・・規制部
24,34,44,54、64・・・当接部
Claims (11)
- 内部空間(100)を有し、前記内部空間と外部とを連通する複数のハウジング側開口(101,1601,1701,1801)を有する弁ハウジング(10,15,16,17,18)と、
前記弁ハウジングに回転可能に収容され、複数の前記ハウジング側開口に連通可能な複数の弁部材側開口(230,222,232,233,720,721,722,723)、及び、複数の前記弁部材側開口を連通する連通路(200,700)を有する弁部材(20,70)と、
前記弁部材の回転を規制可能な規制部(19,394、494)と、
前記弁部材が有する空間(200,210)に設けられ、前記規制部に当接可能な当接部(24,34,44,54、64)と、
前記弁部材を回転可能に支持するシャフト(25)と、
を備える弁装置。 - 前記弁部材は、有底筒状に形成され、
前記シャフトは、前記弁部材の中心軸上に回転軸(RA25)が位置するよう設けられ、
複数の前記ハウジング側開口の一のハウジング側開口(101)に連通する複数の前記弁部材側開口の一の弁部材側開口(230,720)は、前記弁部材の前記回転軸に沿う方向の一方の端部(234)に形成され、
複数の前記ハウジング側開口の他のハウジング側開口(1601,1701,1801)に連通可能な複数の前記弁部材側開口の他の弁部材側開口(222,232,233,721,722,723)は、前記弁部材の径方向外側の外壁(22,23,72)に形成され、
前記当接部が設けられる前記弁部材が有する空間は、前記弁部材の前記回転軸に沿う方向の他方の端部である弁部材底部(21)に凹状に形成される窪み(210)であって、
前記規制部は、前記弁部材底部に対向する前記弁ハウジングに設けられる請求項1に記載の弁装置。 - 前記窪みは、前記弁部材底部の前記シャフトが位置する中心から径外方向に向かって深さが浅くなる請求項2に記載の弁装置。
- 複数の前記他の弁部材側開口を有し、
複数の前記他の弁部材側開口のうち前記当接部に最も近い近接弁部材側開口(222)及び前記当接部を前記シャフトに垂直な仮想平面上に投影したとき、前記仮想平面上の前記当接部の投影図は、前記仮想平面上の前記近接弁部材側開口の投影図とは異なる位置に形成される請求項2または3に記載の弁装置。 - 前記弁部材は、前記弁部材底部の前記当接部が設けられている側とは反対側に、前記弁部材底部の前記シャフトが位置する中心から径外方向に向かって放射状に延びるよう形成されるリブ(212,812)を有する請求項2〜4のいずれか一項に記載の弁装置。
- 前記弁部材は、前記弁部材底部の前記当接部が設けられている側とは反対側に、前記一の弁部材側開口を有する請求項5に記載の弁装置。
- 前記規制部は、前記弁ハウジングと一体に形成される請求項2〜6のいずれか一項に記載の弁装置。
- 前記弁部材は、有底筒状に形成され、
前記シャフトは、前記弁部材の中心軸上に回転軸(RA25)が位置するよう設けられ、
複数の前記ハウジング側開口の一のハウジング側開口(101)に連通する複数の前記弁部材側開口の一の弁部材側開口(230)は、前記弁部材の前記回転軸に沿う方向の一方の端部(234)に形成され、
複数の前記ハウジング側開口の他のハウジング側開口(1601,1701,1801)に連通可能な複数の前記弁部材側開口の他の弁部材側開口(222,232,233)は、前記弁部材の径方向外側の外壁(22,23)に形成され、
前記当接部が設けられる前記弁部材が有する空間は、前記連通路であって、
前記規制部は、前記一の弁部材側開口に位置し前記シャフトの一方の端部(251)を回転可能に支持する軸受(39,49)に設けられる請求項1に記載の弁装置。 - 前記当接部は、前記弁部材の一方の端部と前記シャフトとを連結する連結部材(30)に設けられる請求項8に記載の弁装置。
- 前記当接部は、前記弁部材の一方の端部に設けられ径内方向に突出する請求項8に記載の弁装置。
- 前記当接部の前記規制部に当接可能な面(244,245,541,542,644,645)及び前記規制部の前記当接部に当接可能な面(191,192)は、回転軸からみて径外方向に延びるよう形成されている請求項1〜10のいずれか一項に記載の弁装置。
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