JP2018194167A - 制御バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】負荷トルクの増加や部品点数の増加、大型化を抑制した上で、所望の流量特性を得ることができる制御バルブを提供する。
【解決手段】ケーシング２１と、ブッシュ７８，８４を介してケーシング２１に回転可能に支持された回転軸８５を有するロータ２２と、ブッシュ７８，８４に対して軸方向の内側に配置されたシールリング８７，８８と、を備え、回転軸８５の両端部は、軸方向の内側からブッシュ７８，８４にそれぞれ当接する段付き形状に形成され、回転軸８５の両端部を軸方向に投影した面積は、互いに等しく設定され、ケーシング２１の底壁部３２及び蓋体２６には、シールリング８７，８８よりも軸方向の外側に位置する部分を大気に開放する貫通孔３２ａ，１１０がそれぞれ形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、制御バルブに関するものである。

従来から、冷却水を用いてエンジンを冷却する冷却システムが知られている。この種の冷却システムでは、ラジエータとエンジンとの間を循環するラジエータ流路とは別に、各種熱交換器との間で冷却水を循環させる複数の熱交換流路が設けられている場合がある。このような冷却システムでは、各流路（ラジエータ流路や熱交換流路等）への分岐部に、各流路への冷却水の流通を制御する制御バルブが設けられている。

上述した制御バルブとしては、冷却水の流出口を有するケーシングと、ケーシング内で回転可能に構成され、冷却水が流通する流通路を有するロータと、を備えている。ロータには、ロータの回転に応じて流通路と上述した各流出口とを連通させる連通口が形成されている。
この構成によれば、ロータを回転させることで、流出口と連通口との連通及び遮断が切り替えられる。そして、制御バルブ内に流入した冷却水は、流通路を流通する過程で、連通口と連通状態にある流出口を通じて制御バルブから流出する。これにより、制御バルブに流入した冷却水が、ロータの回転に応じて１つ又は複数の流路に分配される。

ここで、下記特許文献１の構成において、ロータは、開口部（上述した連通口に相当）が形成されたロータ本体と、ロータ本体の内側に配置されてケーシングに軸受部を介して支持された回転軸と、を有している。ロータ本体の外周面とケーシングの内周面との間や、ロータ本体における軸方向を向く端面とケーシングにおける軸方向を向く端面との間には、それぞれ隙間が設けられている（例えば、特許文献１における（００３３）段落〜（００３８）段落参照）。
この構成によれば、ロータ本体とケーシングとの間で異物（コンタミ）を噛み込んで、ロータの回転が阻害されるのを抑制できるとされている。但し、上述したロータ本体とケーシングとの間に隙間を設ける構成は、例えば下記特許文献２〜５に記載されるように、特許文献１の出願前から周知の技術である。

具体的に、下記特許文献２には、（００７６）段落や（図１２）等において、断面調節部材と基本部材との間に固形体が挟まらないようにするための間隔が設けられている構成が開示されている。
下記特許文献３には、（Ｆｉｇ．４）等において、ロータとボディとの間に隙間が設けられた構成が開示されている。
下記特許文献４には、（Ｆｉｇ．５）等において、ハウジングの周壁と、制御要素の壁と、の間に隙間が設けられた構成が開示されている。
下記特許文献５には、（Ｆｉｇ．１）等において、ハウジングと断面調整部材との間に隙間が設けられた構成が開示されている。

特許第６０５０９５２号公報 特許第５２４６６７０号公報 米国特許第６９９４３１６号明細書 欧州特許出願公開第２２９５７５７号明細書 独国特許出願公開第１０２０１００２６３６８号明細書

ところで、上述した各特許文献１〜５の構成において、ロータは、回転軸における軸方向の両端部がケーシングの軸支持壁に、回転可能に支持されている。具体的に、回転軸の第１側端部は、第１軸支持壁を貫通して、ケーシングの外部に突出している。回転軸の第１側端部は、ケーシングの外部でロータを回転駆動するアクチュエータに連結されている。
一方、回転軸の第２側端部を支持する第２軸支持壁は、冷却水の流路上に配置されていることが一般的である。そのため、回転軸の第２側端部は、ケーシング内で冷却水に浸漬されている。

しかしながら、上述した各特許文献の構成では、回転軸において、大気圧に起因して第１側端面に作用する荷重が、ケーシング内の液圧に起因して第２側端面に作用する荷重に比べて小さくなる。回転軸における軸方向に作用する荷重が両端面間で異なる場合には、ロータが低圧側（アクチュエータ側）に押し付けられるおそれがある。

上述した場合には、例えば以下の課題が発生するおそれがある。
（１）ロータがアクチュエータに向けて押さえ付けられることで、アクチュエータの負荷トルクが増加するので、アクチュエータを高出力化及び大型化する必要がある。
（２）回転軸を回転可能に支持するラジアル軸受とは別に、回転軸を軸方向で常に支持するスラスト軸受を設ける必要があるため、部品点数の増加や軸方向の大型化に繋がる。
（３）ロータに形成された連通口と、ケーシングに形成された流出口と、が軸方向で位置ずれするため、所望の流量特性が得られない。

そこで、本発明は、上述した事情に考慮してなされたもので、負荷トルクの増加や部品点数の増加、大型化を抑制した上で、所望の流量特性を得ることができる制御バルブを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の態様を採用した。
本発明の一態様に係る制御バルブは、流体の流出口が形成された筒部と、前記筒部における軸方向の両端開口部を閉塞する第１軸支持壁及び第２軸支持壁と、を有するケーシングと、前記第１軸支持壁に第１軸受を介して回転可能に支持された第１側端部、及び前記第２軸支持壁に第２軸受を介して回転可能に支持された第２側端部を有する回転軸と、前記回転軸を取り囲み、前記回転軸の回転に応じて前記流出口に連通する連通口が形成された弁筒部と、を有するロータと、前記第１軸支持壁における前記第１軸受に対して前記軸方向の内側に位置する部分、及び前記回転軸の間に配置された第１シールリングと、前記第２軸支持壁における前記第２軸受に対して前記軸方向の内側に位置する部分、及び前記回転軸の間に配置された第２シールリングと、を備え、前記回転軸の前記第１側端部は、前記第１軸受に対して前記軸方向の内側から当接可能な第１段差面を有する段付き形状に形成され、前記回転軸の前記第２側端部は、前記第２軸受に対して前記軸方向の内側から当接可能な第２段差面を有する段付き形状に形成され、前記第１側端部及び前記第２側端部を前記軸方向に投影した面積は、互いに等しく設定され、前記第１軸支持壁及び前記第２軸支持壁には、前記第１シールリング及び前記第２シールリングよりも前記軸方向の外側に位置する部分を大気に開放する大気開放部がそれぞれ形成されている。

本態様によれば、回転軸における軸方向の両端部には、何れも大気開放部を通じて大気圧が作用するため、回転軸の両端部に作用する圧力に差圧が生じない。そのため、例えば回転軸の一方の端部が冷却水中に配置される構成のように、回転軸の両端部に作用する圧力が異なる場合に比べて、回転軸に作用する軸方向の荷重を均等に設定し易くなる。
しかも、本態様では、回転軸における軸方向の両端面（回転軸の軸方向での受圧面）を軸方向に投影した面積が互いに等しくなっているので、大気圧に起因して各回転軸の受圧面に作用する荷重が互いに等しくなる。これにより、回転軸が低圧側に軸方向で押し付けられるのを抑制できる。

そのため、本態様では、例えば以下の効果を奏する。
（１）ロータがアクチュエータに向けて押さえ付けられるのを抑制し、アクチュエータの負荷トルクの増加を抑制できる。そのため、アクチュエータの高出力化及び大型化を抑制できる。
（２）回転軸からケーシングやアクチュエータに伝達される軸方向の荷重を低減できるので、ラジアル軸受とは別に新たにスラスト軸受を設ける必要がない。これにより、部品点数の削減や制御バルブの軸方向での大型化を抑制できる。また、仮にラジアル軸受とは別にスラスト軸受を設ける場合であっても、低コスト、かつ簡素なスラスト軸受を選択することができ、制御バルブの低コスト化を図ることができる。
（３）ケーシングに対するロータの軸方向の位置ずれを抑制できるので、ケーシングに形成された流出口と、ロータの連通口と、を軸方向で所望の位置に設定できる。これにより、所望の流量特性を得ることができる。

上記態様の制御バルブにおいて、前記回転軸は、前記弁筒部に一体に形成されるとともに、前記第１シールリング及び前記第２シールリングが密接する外側軸部と、前記外側軸部の径方向の内側にインサート成形されるとともに、前記第１軸受及び前記第２軸受に回転可能に支持され、前記外側軸部よりも剛性が高い内側軸部と、を有し、前記外側軸部における前記軸方向の外側を向く面が、前記第１段差面及び前記第２段差面を構成していることが好ましい。
本態様によれば、回転軸が外側軸部の径方向の内側に内側軸部をインサート成形して形成されているため、ロータの耐久性を確保できるとともに、ロータを高精度に成形できる。
特に、本態様では、内側軸部よりも剛性の低い外側軸部が軸受やシールリングに当接する構成であるため、軸受やシールリングの摩耗等を抑制し、軸受やシールリングの耐久性を向上させることができる。

上記態様の制御バルブにおいて、前記第１軸支持壁及び前記第２軸支持壁のうち、少なくとも一方の軸支持壁には、前記大気開放部の周囲を取り囲む規制壁が形成されていることが好ましい。
本態様によれば、一方の軸支持壁の外面上において、大気開放部に向かうコンタミの移動が規制壁によって妨げられる。そのため、大気開放部を通じてケーシング内にコンタミが進入するのを抑制できる。

本発明の一態様によれば、負荷トルクの増加や部品点数の増加、大型化を抑制した上で、所望の流量特性を得ることができる。

実施形態に係る冷却システムのブロック図である。 実施形態に係る制御バルブの斜視図である。 実施形態に係る制御バルブの分解斜視図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 図４のＶ部拡大図である。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の説明では、冷却水を用いてエンジンを冷却する冷却システムに、本実施形態の制御バルブを採用した場合について説明する。

［冷却システム］
図１は、冷却システム１のブロック図である。
図１に示すように、冷却システム１は、車両駆動源に少なくともエンジンを具備する車両に搭載される。なお、車両としては、エンジンのみを有する車両の他に、ハイブリッド車両やプラグインハイブリッド車両等であっても構わない。

冷却システム１は、エンジン２（ＥＮＧ）、ウォータポンプ３（Ｗ／Ｐ）、ラジエータ４（ＲＡＤ）、ヒートエクスチェンジャ５（Ｈ／ＥＸ）、ヒータコア６（ＨＴＲ）、ＥＧＲクーラ７（ＥＧＲ）及び制御バルブ８（ＥＷＶ）が各種流路１０〜１４により接続されて構成されている。
ウォータポンプ３、エンジン２及び制御バルブ８は、メイン流路１０上で上流から下流にかけて順に接続されている。メイン流路１０では、ウォータポンプ３の動作により冷却水がエンジン２及び制御バルブ８を順に通過する。

メイン流路１０には、ラジエータ流路１１、暖機流路１２、空調流路１３及びＥＧＲ流路１４がそれぞれ接続されている。これらラジエータ流路１１、暖機流路１２、空調流路１３及びＥＧＲ流路１４は、メイン流路１０のうちウォータポンプ３の上流部分と制御バルブ８とを接続している。

ラジエータ流路１１には、ラジエータ４が接続されている。ラジエータ流路１１では、ラジエータ４において、冷却水と外気との熱交換が行われる。
暖機流路１２には、ヒートエクスチェンジャ５が接続されている。ヒートエクスチェンジャ５とエンジン２との間には、オイル流路１８を通してエンジンオイルが循環している。暖機流路１２では、ヒートエクスチェンジャ５において、冷却水とエンジンオイルとの熱交換が行われる。すなわち、ヒートエクスチェンジャ５は、水温が油温よりも高い場合にオイルウォーマとして機能し、エンジンオイルを加熱する。一方、ヒートエクスチェンジャ５は、水温が油温よりも低い場合にオイルクーラとして機能し、エンジンオイルを冷却する。

空調流路１３には、ヒータコア６が接続されている。ヒータコア６は、例えば空調装置のダクト（不図示）内に設けられている。空調流路１３では、ヒータコア６において、冷却水とダクト内を流通する空調空気との熱交換が行われる。
ＥＧＲ流路１４には、ＥＧＲクーラ７が接続されている。ＥＧＲ流路１４では、ＥＧＲクーラ７において、冷却水とＥＧＲガスとの熱交換が行われる。

上述した冷却システム１では、メイン流路１０においてエンジン２を通過した冷却水が、制御バルブ８内に流入した後、制御バルブ８の動作によって各種流路１１〜１４に選択的に分配される。これにより、早期昇温や高水温（最適温）制御等を実現でき、車両の燃費向上が図られている。

＜制御バルブ＞
図２は、制御バルブ８の斜視図である。図３は、制御バルブ８の分解斜視図である。
図２、図３に示すように、制御バルブ８は、ケーシング２１と、ロータ２２（図３参照）と、駆動ユニット２３と、を主に備えている。

（ケーシング）
ケーシング２１は、有底筒状のケーシング本体２５と、ケーシング本体２５の開口部を閉塞する蓋体２６と、を有している。なお、以下の説明では、ケーシング２１の軸線Ｏに沿う方向を単に軸方向という。軸方向において、ケーシング本体２５の周壁部（筒部）３１に対してケーシング本体２５の底壁部（第１軸支持壁）３２に向かう方向を第１側といい、ケーシング本体２５の周壁部３１に対して蓋体（第２軸支持壁）２６に向かう方向を第２側という。さらに、軸線Ｏに直交する方向を径方向といい、軸線Ｏ回りの方向を周方向という。

ケーシング本体２５の周壁部３１には、複数の取付片３３が形成されている。各取付片３３は、周壁部３１から径方向の外側に突設されている。制御バルブ８は、例えば各取付片３３を介してエンジンルーム内に固定される。なお、各取付片３３の位置や数等は、適宜変更が可能である。

図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
図３、図４に示すように、周壁部３１における第２側に位置する部分には、径方向の外側に膨出する流入ポート３７が形成されている。流入ポート３７には、流入ポート３７を径方向に貫通する流入口３７ａ（図４参照）が形成されている。流入口３７ａは、ケーシング２１内外を連通している。流入ポート３７の開口端面（径方向の外側端面）には、上述したメイン流路１０（図１参照）が接続される。

図４に示すように、周壁部３１において、軸線Ｏを間に挟んで流入ポート３７に径方向で対向する位置には、径方向の外側に膨出するラジエータポート４１が形成されている。ラジエータポート４１には、フェール開口４１ａ及びラジエータ流出口４１ｂが軸方向に並んで形成されている。フェール開口４１ａ及びラジエータ流出口４１ｂは、ラジエータポート４１をそれぞれ径方向に貫通している。本実施形態において、フェール開口４１ａは、上述した流入口３７ａに径方向で対向している。また、ラジエータ流出口４１ｂは、フェール開口４１ａに対して軸方向の第１側に位置している。

ラジエータポート４１の開口端面（径方向の外側端面）には、ラジエータジョイント４２が接続されている。ラジエータジョイント４２は、ラジエータポート４１とラジエータ流路１１（図１参照）の上流端部との間を接続している。なお、ラジエータジョイント４２は、ラジエータポート４１の開口端面に溶着（例えば、振動溶着等）されている。

フェール開口４１ａには、サーモスタット４５が設けられている。すなわち、サーモスタット４５は、上述した流入口３７ａに径方向で対向している。サーモスタット４５は、ケーシング２１内を流れる冷却水の温度に応じてフェール開口４１ａを開閉する。

蓋体２６のうち、軸線Ｏに対して径方向でラジエータポート４１寄りに位置する部分には、ＥＧＲ流出口５１が形成されている。ＥＧＲ流出口５１は、蓋体２６を軸方向に貫通している。本実施形態において、ＥＧＲ流出口５１は、フェール開口４１ａの開口方向（径方向）に交差（直交）している。また、ＥＧＲ流出口５１は、軸方向から見た正面視において、サーモスタット４５に少なくとも一部が重なり合っている。

蓋体２６において、ＥＧＲ流出口５１の開口縁には、ＥＧＲジョイント５２が形成されている。ＥＧＲジョイント５２は、軸方向の第２側に向かうに従い径方向の外側に延びる管状に形成されている。ＥＧＲジョイント５２は、ＥＧＲ流出口５１と上述したＥＧＲ流路１４（図１参照）の上流端部との間を接続している。本実施形態において、ＥＧＲジョイント５２は、蓋体２６に一体に形成されている。但し、ＥＧＲジョイント５２は、蓋体２６と別に形成されていてもよい。また、ＥＧＲ流出口５１やＥＧＲジョイント５２は、周壁部３１等に設けても構わない。

図３に示すように、周壁部３１において、ラジエータポート４１よりも軸方向の第１側に位置する部分には、径方向の外側に膨出する暖機ポート５６が形成されている。暖機ポート５６には、暖機ポート５６を径方向に貫通する暖機流出口５６ａが形成されている。暖機ポート５６の開口端面には、暖機ジョイント６２が接続されている。暖機ジョイント６２は、暖機ポート５６と上述した暖機流路１２（図１参照）の上流端部とを接続している。

図２に示すように、周壁部３１のうち、軸方向におけるラジエータポート４１と暖機ポート５６との間であって、かつ暖機ポート５６に対して周方向で１８０°程度ずれた位置には、空調ポート６６が形成されている。空調ポート６６には、空調ポート６６を径方向に貫通する空調流出口６６ａが形成されている。空調ポート６６の開口端面には、空調ジョイント６８が接続されている。空調ジョイント６８は、空調ポート６６と上述した空調流路１３（図１参照）の上流端部とを接続している。

（駆動ユニット）
図２に示すように、駆動ユニット２３は、ケーシング本体２５の底壁部３２に取り付けられている。駆動ユニット２３は、図示しないモータや減速機構、制御基板等が収納されて構成されている。なお、図４に示すように、駆動ユニット２３と底壁部３２との間において、駆動ユニット２３と底壁部３２との締結部分以外の部分には隙間Ｓ１が設けられている。

（ロータ）
図３、図４に示すように、ロータ２２は、ケーシング２１内に収容されている。ロータ２２は、ケーシング２１の軸線Ｏと同軸に配置された円筒状に形成されている。ロータ２２は、軸線Ｏ回りに回転することで、上述した各流出口（ラジエータ流出口４１ｂ、暖機流出口５６ａ及び空調流出口６６ａ）を開閉する。

図４に示すように、ロータ２２は、ロータ本体７２の内側に内側軸部７３がインサート成形されて構成されている。
内側軸部７３は、ロータ本体７２（例えば、樹脂材料）よりも剛性が高い材料（例えば、金属材料）により形成されている。内側軸部７３は、軸線Ｏと同軸で延在している。なお、ロータ２２は、例えば樹脂材料等により一体で形成しても構わない。

内側軸部７３の第１側端部は、底壁部３２に形成された貫通孔（大気開放部）３２ａを通して底壁部３２を軸方向に貫通している。内側軸部７３の第１側端部は、上述した底壁部３２に設けられた第１ブッシュ（第１軸受）７８に回転可能に支持されている。具体的に、底壁部３２には、軸方向の第２側に向けて第１軸収容壁７９が形成されている。第１軸収容壁７９は、上述した貫通孔３２ａを取り囲んでいる。第１軸収容壁７９の内側には、上述した第１ブッシュ７８が嵌合されている。

内側軸部７３のうち、第１ブッシュ７８よりも軸方向の第１側に位置する部分（底壁部３２よりも外側に位置する部分）には、連結部７３ａが形成されている。連結部７３ａは、内側軸部７３における連結部７３ａ以外の部分（大径部７３ｂ）よりも小径に形成されるとともに、外周面にスプラインが形成されている。連結部７３ａは、ケーシング２１の外部において、上述した駆動ユニット２３に連結されている。これにより、駆動ユニット２３の動力が内側軸部７３に伝達される。

図５は、図４のＶ部拡大図である。
図５に示すように、内側軸部７３の第２側端部は、上述した蓋体２６に設けられた第２ブッシュ（第２軸受）８４に回転可能に支持されている。具体的に、蓋体２６には、軸方向の第１側に向けて第２軸収容壁８６が形成されている。第２軸収容壁８６は、上述したＥＧＲ流出口５１よりも径方向の内側で、軸線Ｏを取り囲んでいる。第２軸収容壁８６の内側には、上述した第２ブッシュ８４が嵌合されている。

図４に示すように、ロータ本体７２は、上述した内側軸部７３の周囲を取り囲んでいる。ロータ本体７２は、内側軸部７３を覆う外側軸部８１と、外側軸部８１を囲繞する弁筒部８２と、外側軸部８１及び弁筒部８２同士を連結するスポーク部８３と、を主に有している。

外側軸部８１は、内側軸部７３における軸方向の両端部を露出させた状態で、内側軸部７３の周囲を全周に亘って取り囲んでいる。本実施形態では、外側軸部８１及び内側軸部７３によってロータ２２の回転軸８５を構成している。

回転軸８５における軸方向の両端部（後述するシールリング８７，８８よりも軸方向に外側に位置する部分）は、軸方向の内側から外側に向かうに従い外径が段々と縮径する段付き形状に形成されている。具体的に、回転軸８５の第１側端部は、外側軸部８１、内側軸部７３の大径部７３ｂ及び連結部７３ａの順に外径が縮小している。外側軸部８１における軸方向の第１側端面（第１段差面）８１ａは、上述した第１ブッシュ７８に軸方向の第２側から当接可能に構成されている。
一方、回転軸８５の第２側端部は、外側軸部８１及び内側軸部７３の大径部７３ｂの順に外径が縮小している。外側軸部８１における軸方向の第２側端面（第２段差面）８１ｂは、上述した第２ブッシュ８４に軸方向の第１側から当接可能に構成されている。すなわち、本実施形態のブッシュ７８，８４は、回転軸８５を径方向及び軸方向に支持している。

上述した第１軸収容壁７９内において、第１ブッシュ７８に対して軸方向の第２側に位置する部分には、第１シールリング８７が設けられている。第１シールリング８７は、第１軸収容壁７９の内周面と回転軸８５（外側軸部８１）の外周面との間をシールする。
一方、上述した第２軸収容壁８６内において、第２ブッシュ８４に対して軸方向の第１側に位置する部分には、第２シールリング８８が設けられている。第２シールリング８８は、第２軸収容壁８６の内周面と回転軸８５（外側軸部８１）の外周面との間をシールする。

弁筒部８２は、軸線Ｏと同軸に配置されている。弁筒部８２は、ケーシング２１内において、流入口３７ａよりも軸方向の第１側に位置する部分に配置されている。具体的に、弁筒部８２は、軸方向において、フェール開口４１ａを回避し、かつラジエータ流出口４１ｂ、暖機流出口５６ａ及び空調流出口６６ａに跨る位置に配置されている。弁筒部８２の内側は、流入口３７ａを通してケーシング２１内に流入した冷却水が軸方向に流通する流通路９１を構成している。一方、ケーシング２１内において、弁筒部８２よりも軸方向の第２側に位置する部分は、流通路９１に連通する接続流路９２を構成している。なお、弁筒部８２の外周面と、周壁部３１の内周面と、の間には、径方向に隙間Ｓ２が設けられている。また、弁筒部８２における軸方向の第１側端面と、底壁部３２における軸方向の第２側端面と、の間には、軸方向に隙間Ｓ３が設けられている。

弁筒部８２において、上述したラジエータ流出口４１ｂと軸方向の同位置には、弁筒部８２を径方向に貫通するラジエータ連通口９５が形成されている。ラジエータ連通口９５は、径方向から見てラジエータ流出口４１ｂと少なくとも一部が重なり合う場合に、ラジエータ連通口９５を通じてラジエータ流出口４１ｂと流通路９１内とを連通させる。

弁筒部８２において、上述した暖機流出口５６ａと軸方向の同位置には、弁筒部８２を径方向に貫通する暖機連通口９６が形成されている。暖機連通口９６は、径方向から見て暖機流出口５６ａと少なくとも一部が重なり合う場合に、暖機連通口９６を通じて暖機流出口５６ａと流通路９１内とを連通させる。

弁筒部８２において、上述した空調流出口６６ａと軸方向の同位置には、弁筒部８２を径方向に貫通する空調連通口９７が形成されている。空調連通口９７は、径方向から見て空調流出口６６ａと少なくとも一部が重なり合う場合に、空調連通口９７を通じて空調流出口６６ａと流通路９１内とを連通させる。

ロータ２２は、軸線Ｏ回りの回転に伴い、流通路９１内と各流出口４１ｂ，５６ａ，６６ａとの連通及び遮断を切り替える。なお、流出口と連通口との連通パターンは、適宜設定が可能である。そして、流出口と連通口とのレイアウトは、設定した連通パターンに応じて切り替えることができる。なお、対応する流出口及び連通口同士は、少なくとも一部が軸方向でラップする位置に配置されていれば構わない。

図３に示すように、上述したラジエータポート４１（ラジエータ流出口４１ｂ）内には、シール機構１００が設けられている。シール機構１００は、摺動リング１０１と、シールリング１０２と、付勢部材１０３と、を有している。
図４に示すように、摺動リング１０１は、ラジエータ流出口４１ｂ内に挿入されている。摺動リング１０１における径方向の内側端面は、弁筒部８２の外周面に摺動可能に接触している。なお、本実施形態において、摺動リング１０１における径方向の内側端面は、弁筒部８２の曲率半径に倣って形成された湾曲面とされている。

シールリング１０２は、摺動リング１０１に外嵌されている。シールリング１０２の外周面は、ラジエータ流出口４１ｂの内周面に摺動可能に密接している。
付勢部材１０３は、摺動リング１０１における径方向の外側端面と、ラジエータジョイント４２と、の間に介在している。付勢部材１０３は、摺動リング１０１を径方向の内側に向けて（弁筒部８２に向けて）付勢している。

なお、図３に示すように、上述した暖機流出口５６ａ及び空調流出口６６ａ内にも、ラジエータ流出口４１ｂ内に設けられたシール機構１００と同様の構成からなるシール機構１００が設けられている。本実施形態では、暖機流出口５６ａ及び空調流出口６６ａ内に設けられたシール機構１００は、ラジエータ流出口４１ｂ内に設けられたシール機構１００と同様の符号を付して説明を省略する。

ここで、図４に示すように、第１軸収容壁７９内において、第１シールリング８７よりも軸方向の第１側に位置する部分は、貫通孔３２ａを通じて大気に開放されている。したがって、回転軸８５の第１側端部（回転軸８５のうち、第１シールリング８７のシール部分（外側軸部８１）よりも軸方向の第１側に位置する部分）には、駆動ユニット２３と底壁部３２との隙間Ｓ１や、貫通孔３２ａ、第１軸収容壁７９と第１ブッシュ７８との隙間等を通じて大気圧が作用している。この際、回転軸８５の第１側端部において、軸方向での受圧面（以下、「第１受圧面」という。）は、連結部７３ａの第１側端面、大径部７３ｂの第１側端面及び外側軸部８１の第１側端面８１ａの３箇所である。

一方、図５に示すように、蓋体２６には、蓋体２６を軸方向に貫通する貫通孔（大気開放部）１１０が形成されている。具体的に、貫通孔１１０は、蓋体２６において軸線Ｏと同軸に位置している。なお、蓋体２６において、貫通孔１１０に対して径方向の外側に位置する部分には、樹脂成形時のピンゲートの跡である外側貫通孔１１１が形成されている。本実施形態において、外側貫通孔１１１は、軸線Ｏ回りの周方向で間隔をあけて複数形成されている。上述した貫通孔１１０，１１１の内径は、ケーシング２１と弁筒部８２との間の隙間Ｓ２，Ｓ３よりも小さいことが好ましい。これにより、仮に貫通孔１１０，１１１を通じてケーシング２１内にコンタミが進入したとしても、ケーシング２１と弁筒部８２との間にコンタミを噛み込んでロータ２２の回転が阻害されるのを抑制できる。但し、貫通孔１１０，１１１の数や形状、位置等は、適宜設計変更が可能である。

第２軸収容壁８６内において、回転軸８５と第２シールリング８８とのシール部分よりも軸方向の第２側に画成された空間は、貫通孔１１０を通じて大気に開放されている。したがって、回転軸８５の第２側端部（回転軸８５のうち、第２シールリング８８のシール部分（外側軸部８１）よりも軸方向の第２側に位置する部分）には、貫通孔１１０を通じて大気圧が作用している。すなわち、本実施形態では、回転軸８５の両端部に作用する圧力に差圧が生じないようになっている。なお、貫通孔１１０は、軸線Ｏと同軸に限らず、蓋体２６のうち内側軸部７３（大径部７３ｂ）に少なくとも一部が軸方向で対向する位置に形成され、蓋体２６、第２ブッシュ８４、及び大径部７３ｂにおける第２側端面で画成された部分に連通していれば構わない。

回転軸８５の第２側端部において、軸方向の受圧面（以下、「第２受圧面」という。）は、大径部７３ｂの第２側端面及び外側軸部８１の第２側端面８１ｂである。本実施形態において、第１受圧面及び第２受圧面を軸方向に投影した面積は、互いに等しくなっている。なお、回転軸８５の軸方向の両端部の形状は、互いに段付き形状で、かつ各受圧面の面積が互いに等しければ、適宜変更が可能である。

本実施形態において、蓋体２６のうち、第２軸収容壁８６よりも径方向の内側に位置する部分には、軸方向の第２側に突出する規制壁１１２が形成されている。規制壁１１２は、上述した貫通孔１１０の周囲を取り囲んでいる。

［制御バルブの動作方法］
次に、上述した制御バルブ８の動作方法を説明する。
図１に示すように、メイン流路１０において、ウォータポンプ３により送出される冷却水は、エンジン２で熱交換された後、制御バルブ８に向けて流通する。図４に示すように、メイン流路１０においてエンジン２を通過した冷却水は、流入口３７ａを通してケーシング２１内の接続流路９２内に流入する。

接続流路９２内に流入した冷却水のうち、一部の冷却水は、ＥＧＲ流出口５１内に流入する。ＥＧＲ流出口５１内に流入した冷却水は、ＥＧＲジョイント５２を通ってＥＧＲ流路１４内に供給される。ＥＧＲ流路１４内に供給された冷却水は、ＥＧＲクーラ７において、冷却水とＥＧＲガスとの熱交換が行われた後、メイン流路１０に戻される。

一方、接続流路９２内に流入した冷却水のうち、ＥＧＲ流出口５１内に流入しなかった冷却水は、軸方向の第２側から流通路９１内に流入する。流通路９１内に流入した冷却水は、流通路９１内を軸方向に流通する過程で各流出口に分配される。すなわち、流通路９１内に流入する冷却水は、各流出口のうち連通口に連通している流出口を通して各流路１１〜１４に分配される。

制御バルブ８において、流出口と連通口との連通パターンを切り替えるには、ロータ２２を軸線Ｏ回りに回転させる。そして、設定したい連通パターンに対応する位置でロータ２２の回転を停止させることで、ロータ２２の停止位置に応じた連通パターンで流出口と連通口とが連通する。

このように、本実施形態では、回転軸８５のうち、第１側端部が貫通孔３２ａを通じて大気に開放され、第２端部が貫通孔１１０を通じて大気に開放されている構成とした。
この構成によれば、回転軸８５の両端部に作用する圧力に差圧が生じない。そのため、例えば回転軸８５の一方の端部が冷却水中に配置される構成のように、各受圧面に作用する圧力が異なる場合に比べて、回転軸８５の各受圧面に作用する荷重を均等に設定し易くなる。
特に、本実施形態では、回転軸８５における軸方向の両端部での受圧面の面積が互いに等しくなっている構成とした。
この構成によれば、大気圧に起因して回転軸８５の各受圧面に作用する荷重が互いに等しくなるので、回転軸８５が低圧側に軸方向で押し付けられるのを抑制できる。

そのため、本実施形態では、例えば以下の効果を奏する。
（１）ロータ２２が駆動ユニット２３に向けて押さえ付けられるのを抑制し、駆動ユニット２３の負荷トルクの増加を抑制できる。そのため、駆動ユニット２３の高出力化及び大型化を抑制できる。
（２）回転軸８５からケーシング２１や駆動ユニット２３に伝達される軸方向の荷重を低減できるので、ラジアル軸受とは別に新たにスラスト軸受を設ける必要がない。これにより、部品点数の削減や制御バルブの軸方向での大型化を抑制できる。また、仮にラジアル軸受とは別にスラスト軸受を設ける場合であっても、低コスト、かつ簡素なスラスト軸受を選択することができ、制御バルブ８の低コスト化を図ることができる。
（３）ケーシング２１に対するロータ２２の軸方向の位置ずれを抑制できるので、ケーシング２１に形成された流出口と、ロータ２２の連通口と、を軸方向で所望の位置に設定できる。これにより、所望の流量特性を得ることができる。

本実施形態では、回転軸８５が外側軸部８１の内側に内側軸部７３をインサート成形して形成されているため、ロータ２２の耐久性を確保できるとともに、ロータ２２を高精度に成形できる。
特に、本実施形態では、内側軸部７３よりも剛性の低い外側軸部８１がブッシュ７８，８４やシールリング８７，８８に当接する構成である。そのため、ブッシュ７８，８４やシールリング８７，８８の摩耗等を抑制し、ブッシュ７８，８４やシールリング８７，８８の耐久性を向上させることができる。

本実施形態では、貫通孔１１０を取り囲む規制壁１１２が蓋体２６に設けられた構成とした。
この構成によれば、蓋体２６の外面（第２側端面）上において、貫通孔１１０に向かうコンタミの移動が規制壁１１２によって妨げられる。そのため、貫通孔１１０を通じてケーシング２１内にコンタミが進入するのを抑制できる。

なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述した実施形態では、制御バルブ８がエンジン２の冷却システム１に搭載された構成について説明したが、この構成のみに限らず、その他のシステムに搭載しても構わない。
上述した実施形態では、制御バルブ８に流入した冷却水を、ラジエータ流路１１、暖機流路１２、空調流路１３及びＥＧＲ流路１４に分配する構成について説明したが、この構成のみに限られない。制御バルブ８は、制御バルブ８内に流入する冷却水を少なくとも２つの流路に分配する構成であれば構わない。
また、各連通口や流出口のレイアウトや種類、形状等についても適宜変更が可能である。

上述した実施形態では、各ジョイントを各流通口の開口端面に溶着する構成について説明したが、この構成のみに限らず、その他の方法（例えば、接着や締結等）で各ジョイントを各流通口の開口端面に固定しても構わない。
上述した実施形態では、例えば流入口、各連通口及び各流出口が弁筒部８２及びケーシング２１をそれぞれ径方向に貫通している構成について説明したが、この構成のみに限られない。例えば各連通口及び各流出口は、弁筒部８２及びケーシング２１をそれぞれ軸方向に貫通していても構わない。

上述した実施形態では、フェール開口４１ａがラジエータ流路１１に連通する構成について説明したが、この構成のみに限られない。
上述した実施形態では、貫通孔１１０の周囲に規制壁１１２を設ける構成について説明したが、この構成のみに限られない。例えば貫通孔内にフィルタを設置しても構わない。フィルタとしては、外気の進入を許容し、水やコンタミ等の進入を規制する浸透膜等が挙げられる。これにより、貫通孔を通じてコンタミ等が進入するのを確実に抑制できる。
なお、各受圧面は、厳密に一致している必要はなく、上述した本実施形態の作用効果を奏する範囲で多少の製造誤差があっても構わない。

上述した実施形態では、ロータ２２（弁筒部８２）及びケーシング２１（周壁部３１）をそれぞれ円筒状（軸方向の全体に亘って一様な径）に形成した場合について説明したが、この構成に限られない。すなわち、弁筒部８２が周壁部３１内を回転可能な構成であれば、弁筒部８２の外径及び周壁部３１の内径を軸方向で変化させてもよい。この場合、弁筒部８２及び周壁部３１は、例えば球状（軸方向の中央部から両端部に向かうに従い径が縮小する形状）や、球状が軸方向に複数連なった形状、テーパ状（軸方向の第１側から第２側にかけて漸次径が変化する形状）、階段状（軸方向の第１側から第２側にかけて段々と径が変化する形状）等、種々の形状を採用することが可能である。

上述した実施形態では、ロータ２２の弁筒部８２が軸方向の両側に開口している構成について説明したが、この構成のみに限られない。ロータ２２は、弁筒部８２内に冷却水が進入可能であれば適宜設計変更が可能である。例えばロータ２２が、弁筒部８２における軸方向の両端開口部を閉塞する閉塞部を有する構成でもよい。この場合には、閉塞部にロータ２２の内外を連通させる連通孔等を形成してもよい。また、閉塞部は、弁筒部８２のうち、軸方向における少なくとも一方の開口部を閉塞する構成でもよい。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した変形例を適宜組み合わせてもよい。

８…制御バルブ
２１…ケーシング
２２…ロータ
２６…蓋体（第２軸支持壁）
３１…周壁部（筒部）
３２…底壁部（第１軸支持壁）
３２ａ…貫通孔（大気開放部）
４１ｂ…ラジエータ流出口（流出口）
５１…ＥＧＲ流出口（流出口）
５６ａ…暖機流出口（流出口）
６６ａ…空調流出口（流出口）
７３…内側軸部
７８…第１ブッシュ（第１軸受）
８１…外側軸部
８１ａ…第１側端面（第１段差面）
８１ｂ…第２側端面（第２段差面）
８２…弁筒部
８４…第２ブッシュ（第２軸受）
８５…回転軸
８７…第１シールリング
８８…第２シールリング
１１０…貫通孔（大気開放部）

Claims (3)

1. 流体の流出口が形成された筒部と、前記筒部における軸方向の両端開口部を閉塞する第１軸支持壁及び第２軸支持壁と、を有するケーシングと、
   前記第１軸支持壁に第１軸受を介して回転可能に支持された第１側端部、及び前記第２軸支持壁に第２軸受を介して回転可能に支持された第２側端部を有する回転軸と、前記回転軸を取り囲み、前記回転軸の回転に応じて前記流出口に連通する連通口が形成された弁筒部と、を有するロータと、
   前記第１軸支持壁における前記第１軸受に対して前記軸方向の内側に位置する部分、及び前記回転軸の間に配置された第１シールリングと、
   前記第２軸支持壁における前記第２軸受に対して前記軸方向の内側に位置する部分、及び前記回転軸の間に配置された第２シールリングと、を備え、
   前記回転軸の前記第１側端部は、前記第１軸受に対して前記軸方向の内側から当接可能な第１段差面を有する段付き形状に形成され、
   前記回転軸の前記第２側端部は、前記第２軸受に対して前記軸方向の内側から当接可能な第２段差面を有する段付き形状に形成され、
   前記第１側端部及び前記第２側端部を前記軸方向に投影した面積は、互いに等しく設定され、
   前記第１軸支持壁及び前記第２軸支持壁には、前記第１シールリング及び前記第２シールリングよりも前記軸方向の外側に位置する部分を大気に開放する大気開放部がそれぞれ形成されていることを特徴とする制御バルブ。
2. 前記回転軸は、
   前記弁筒部に一体に形成されるとともに、前記第１シールリング及び前記第２シールリングが密接する外側軸部と、
   前記外側軸部の径方向の内側にインサート成形されるとともに、前記第１軸受及び前記第２軸受に回転可能に支持され、前記外側軸部よりも剛性が高い内側軸部と、を有し、
   前記外側軸部における前記軸方向の外側を向く面が、前記第１段差面及び前記第２段差面を構成していることを特徴とする請求項１に記載の制御バルブ。
3. 前記第１軸支持壁及び前記第２軸支持壁のうち、少なくとも一方の軸支持壁には、前記大気開放部の周囲を取り囲む規制壁が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の制御バルブ。

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