JP2019157932A - Fluid control valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体の流通する流路上に設けられ該流体の流量を制御するための流体制御バルブに関する。 The present invention relates to a fluid control valve that is provided on a flow path through which fluid flows and controls the flow rate of the fluid.
従来から、例えば、車両用の内燃機関を冷却するための冷却水回路に用いられ、冷却水等の流体の流量を制御する流体制御バルブが知られている。この流体制御バルブは、例えば、特許文献1に開示されるように、弁箱における弁収納室の内部に略円柱状の弁体が回転自在に設けられ、前記弁体には、その径方向に貫通する流量制御穴が形成されている。また、弁箱の両端部には入口側パイプ及び出口側パイプがそれぞれ接続され、この出口側パイプに隣接するように弁収納室の内部には、弁体に摺接するシール用のパッキンが設けられている。 Conventionally, for example, a fluid control valve that is used in a cooling water circuit for cooling an internal combustion engine for a vehicle and controls the flow rate of a fluid such as cooling water is known. In this fluid control valve, for example, as disclosed in Patent Document 1, a substantially cylindrical valve body is rotatably provided inside a valve storage chamber in a valve box, and the valve body has a radial direction. A flow rate control hole is formed therethrough. In addition, an inlet side pipe and an outlet side pipe are respectively connected to both ends of the valve box, and a seal packing that slides on the valve body is provided inside the valve storage chamber so as to be adjacent to the outlet side pipe. ing.
そして、弁体がパッキンに摺接しながら回転し、その流量制御穴が入口側パイプ及び出口側パイプと一直線状となることで互いに連通し、前記入口側パイプからの流体が流量制御穴を通じて出口側パイプへと流れる。 The valve body rotates while being in sliding contact with the packing, and its flow rate control hole communicates with the inlet side pipe and the outlet side pipe so that the fluid from the inlet side pipe communicates with the outlet side through the flow rate control hole. It flows into the pipe.
上述した特許文献1の流体制御バルブでは、弁体を回動させて入口側パイプと出口側パイプとの連通状態を切り替える際、前記弁体が常にパッキンに摺接した状態で動作する。そのため、例えば、弁体やパッキンの製造誤差や組付誤差等によって前記弁体とパッキンとが所定位置に対して若干だけ位置ずれしている場合、弁体の開閉動作の途中において、弁体の外周面と流量制御穴の端部との境界部である角部が前記パッキンのシート面へと当たり始める際、前記角部によってパッキンのシール面が削られてしまい摩耗が進行してしまうと同時にシール性の低下を招くという問題がある。 In the fluid control valve of Patent Document 1 described above, when the valve body is rotated to switch the communication state between the inlet side pipe and the outlet side pipe, the valve body always operates in a state of sliding contact with the packing. Therefore, for example, when the valve body and the packing are slightly displaced with respect to a predetermined position due to a manufacturing error or assembly error of the valve body or packing, during the opening and closing operation of the valve body, When the corner, which is the boundary between the outer peripheral surface and the end of the flow rate control hole, starts to hit the seat surface of the packing, the corner seals the seal surface of the packing and wear progresses at the same time. There is a problem that the sealing performance is lowered.
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、シール部材によるシール性を確保しつつ耐久性の向上を図ることが可能な流体制御バルブを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a fluid control valve capable of improving durability while ensuring sealing performance by a sealing member.
前記の目的を達成するために、本発明は、流体の導入される導入口と流体の導出される導出口とを有したボディと、ボディの弁室に回転自在に設けられる弁体と、弁室内に設けられ弁体の外周面に当接するシール部材とを備え、弁体には、その回転中心に対して直交方向に貫通した弁孔を有し、弁体の回転作用下に弁孔による導入口と導出口との連通状態を切り替える流体制御バルブにおいて、
シール部材は弾性材料からなり、弁体に臨む内壁面に断面円弧状で環状に形成され弁体の外周面が摺接するシール面と、
シール面の外側に形成され、弁体の回転方向に沿って延在するランド部と、
を備え、
ランド部がシール面と同一断面形状で形成され、且つ、シール面及びランド部が内壁面に対して弁体側に向かって突出することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a body having an inlet for introducing fluid and an outlet for discharging fluid, a valve body rotatably provided in a valve chamber of the body, and a valve And a seal member that contacts the outer peripheral surface of the valve body. The valve body has a valve hole penetrating in a direction orthogonal to the center of rotation of the valve body. In the fluid control valve that switches the communication state between the inlet and outlet,
The seal member is made of an elastic material, and is formed in an annular shape with an arc shape in cross section on the inner wall surface facing the valve body, and the seal surface in which the outer peripheral surface of the valve body is in sliding contact;
A land portion formed outside the sealing surface and extending along the rotation direction of the valve body;
With
The land portion is formed in the same cross-sectional shape as the seal surface, and the seal surface and the land portion protrude toward the valve body side with respect to the inner wall surface.
本発明によれば、ボディの弁室内において弁体の当接可能なシール部材が設けられ、このシール部材は弾性材料から形成され、断面円弧状で環状に形成されたシール面に対して弁体の外周面が摺接可能であり、シール面の外側には、弁体の回転方向に沿って延在したランド部を有し、ランド部がシール面と同一断面形状で形成されると共に、弁体に臨むシール部材の内壁面に対してシール面及びランド部が弁体側へと突出して形成される。 According to the present invention, a seal member capable of abutting the valve body is provided in the valve chamber of the body. The seal member is formed of an elastic material, and the valve body is formed in an annular shape with a circular arc shape in cross section. The outer peripheral surface of the seal member can be slidably contacted, and has a land portion extending along the rotation direction of the valve body on the outside of the seal surface, and the land portion is formed in the same cross-sectional shape as the seal surface. A seal surface and a land portion are formed to protrude toward the valve body with respect to the inner wall surface of the seal member facing the body.
従って、弁体を回転させ弁閉状態と弁開状態とを切り替える回転途中において、弁孔の端部がシール部材に対して接触し始める際、シール面より先にランド部へと端部を接触させることができるため、例えば、弁体とシール部材との位置関係が製造誤差等によってばらついた場合でも、エッジ状の端部によるシール面に対するかじりを防止できると共に、内壁面全体に弁体が摺接する場合と比較して摺動抵抗を低減させることができる。 Therefore, when the end of the valve hole starts to contact the seal member during the rotation that rotates the valve body and switches between the valve closed state and the valve open state, the end contacts the land before the seal surface. Therefore, for example, even when the positional relationship between the valve body and the seal member varies due to a manufacturing error or the like, it is possible to prevent the edge from being squeezed against the seal surface and to slide the valve body over the entire inner wall surface. The sliding resistance can be reduced as compared with the case of contact.
その結果、弁体がシール部材のシール面に摺接しながら回転する場合でも、従来技術に係る流体制御バルブと比較し、弁孔の端部との接触によるシール面の摩耗を抑制できるため耐久性を向上させることができることから、シール面によって弁体との間のシール性を長期間にわたって確保することが可能となる。 As a result, even when the valve body rotates while sliding on the seal surface of the seal member, the wear of the seal surface due to contact with the end of the valve hole can be suppressed as compared with the fluid control valve according to the prior art. Therefore, the sealing performance between the valve element and the valve body can be ensured over a long period of time.
また、ランド部を、弁体の回転軸方向において弁孔の直径よりも大きく形成するとよい。 Moreover, it is good to form a land part larger than the diameter of a valve hole in the rotating shaft direction of a valve body.
さらに、ランド部を、弁体の回転方向においてシール面の両側に一対設けるとよい。 Furthermore, a pair of land portions may be provided on both sides of the seal surface in the rotation direction of the valve body.
本発明によれば、以下の効果が得られる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.
すなわち、ボディの弁室には弁体の当接可能なシール部材が設けられ、弾性材料からなるシール部材は、断面円弧状で環状に形成されたシール面に対して弁体の外周面が摺接可能であり、シール面の外側には、弁体の回転方向に沿って延在したランド部がシール面と同一断面形状となるように形成されている。そのため、弁閉状態と弁開状態との間となる弁体の回転途中において、弁孔の端部がシール部材に対して接触し始める際、シール面より先にランド部に対して接触させることができる。 That is, the valve chamber of the body is provided with a seal member that can contact the valve body, and the seal member made of an elastic material slides on the outer peripheral surface of the valve body with respect to the seal surface formed in an annular shape with an arc cross section. The land portion that extends along the rotation direction of the valve body has the same cross-sectional shape as the seal surface. Therefore, when the end of the valve hole starts to contact the seal member during the rotation of the valve body between the valve closed state and the valve open state, the end of the valve hole is brought into contact with the land portion before the seal surface. Can do.
その結果、弁体がシール部材のシール面に摺接しながら回転する場合でも、従来技術に係る流体制御バルブと比較し、エッジ状の端部によるシール面に対するかじりが防止され、且つ、摺動抵抗も低減されるため、シール面の摩耗を抑制することで耐久性を向上できることから、シール部材によるシール性を長期間にわたって確保することが可能となる。 As a result, even when the valve body rotates while being in sliding contact with the seal surface of the seal member, it is possible to prevent galling of the seal surface by the edge-shaped end and to prevent sliding resistance compared to the fluid control valve according to the prior art. Therefore, the durability can be improved by suppressing the wear of the sealing surface, and thus the sealing performance by the sealing member can be ensured for a long period of time.
本発明に係る流体制御バルブについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図1において、参照符号10は、本発明の実施の形態に係る流体制御バルブを示す。なお、以下の説明では、この流体制御バルブ10が、内燃機関等の冷却水回路に適用される場合について説明する。
A preferred embodiment of a fluid control valve according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In FIG. 1,
この流体制御バルブ10は、図1及び図2に示されるように、ボディ12と、該ボディ12に対して回転自在に設けられる弁体14と、前記ボディ12に設けられ前記弁体14を回転駆動させる駆動部16とを含み、このボディ12は、例えば、樹脂製材料から形成され、前記弁体14の収納される本体部18と、該本体部18から突出して流体の供給される導入部(導入口)20と、前記本体部18に対して前記導入部20とは反対方向に突出し前記流体の排出される導出部(導出口)22とを含む。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
本体部18は、例えば、断面矩形状に形成され、その中央部には弁体14の収納される収納室(弁室)24が形成されると共に、該収納室24の下方(図1中、矢印A方向)に開口した開口部にはカバー部材28が装着され閉塞されている。また、本体部18には、収納室24の上部に軸方向(矢印B方向)に沿って延在したシャフト孔30が形成され、該シャフト孔30の内部には環状溝を介してパッキン32及びダストシール34が設けられる。
The
一方、本体部18の内壁面には、上流側(矢印C方向)に開口して後述する導入部20と連通する第1開口(導入口)36と、下流側(矢印D方向)に開口して後述する導出部22と連通する第2開口(導出口)38とが形成され、この第1及び第2開口36、38は、本体部18の軸方向と直交方向(矢印C、D方向)に断面円形状に開口し、収納室24を挟んで水平方向に一直線状となるように形成される。
On the other hand, on the inner wall surface of the
この収納室24の内部には、第1開口36の開口した上流側となる内壁面にシール部材40が設けられる。
Inside the
シール部材40は、図1〜図3に示されるように、例えば、ゴム等の弾性材料から断面矩形状に形成されたシール本体42と、該シール本体42の中央部に形成され厚さ方向(矢印C、D方向)に沿って断面円形状に貫通した貫通孔44と、前記貫通孔44の外周側となり収納室24側に臨む端面に形成された環状のシール面46とを有している。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
シール本体42は、収納室24に臨む内壁面が該収納室24から離間する方向に向かって窪んだ断面円弧状に形成され、その内壁面から一定高さで突出するように環状のシール面46が形成される。シール面46は、ボディ12の軸方向から見て断面円弧状に形成され、貫通孔44の径方向において略一定幅となるように形成され、弁体14の外周面が当接可能に形成される。
The
また、シール面46は、シール本体42の内壁面に対して弁体14側(矢印D方向)へと所定高さだけ突出するように形成される。
The
また、シール本体42には、シール面46の径方向外側に設けられ弁体14の回転方向に沿って延在した一対のランド部48a、48bを有している。
Further, the
このランド部48a、48bは、シール面46と同様に断面円弧状で該シール面46から周方向外側に延在するように形成されると共に、シール本体42の内壁面に対してシール面46と同一高さだけ弁体14側(矢印D方向)へと突出するように形成される。すなわち、ランド部48a、48bは、シール面46と略同一曲面となるように一体的に形成され、一方のランド部48aと他方のランド部48bとが、弁体14の回転方向に沿って貫通孔44を挟むように設けられている。換言すれば、シール面46の一部が、弁体14の回転方向に沿って延長するように形成されることでランド部48a、48bを構成している。
The
また、ランド部48a、48bの幅寸法Hは、図4Aに示されるように、少なくとも弁体14における弁孔62の直径Eよりも大きくなるように設定されると共に(H>E)、シール本体42の高さ中心に対して対称となるように所定幅で形成される。
Further, as shown in FIG. 4A, the width dimension H of the
そして、シール部材40は、図2に示されるように、ボディ12に対して第1開口36の開口した内壁面に当接すると共に、その両側壁に形成された凸部50が該内壁面と直交する両側壁の溝部52に対して挿通されることで、前記第1開口36と貫通孔44とが同軸上となるように装着されている。
As shown in FIG. 2, the
導入部20は、図1及び図2に示されるように、例えば、管状に形成され、本体部18の一側部から水平方向(矢印C方向)に沿って所定長さだけ突出し、その内部には導入流路54が形成され、本体部18の第1開口36と連通することで導入部20と収納室24とが連通する。そして、導入部20の端部には図示しないチューブが接続され、図示しない流体供給源から導入流路54へと流体が供給される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
導出部22は、導入部20と同様に管状に形成され、本体部18の他側部から導入部20とは反対方向となるように水平方向(矢印D方向)に沿って所定長さだけ突出している。すなわち、導入部20と導出部22とは本体部18を挟んで一直線状となるように設けられる。
The lead-out
また、導出部22の内部には、その端部から収納室24まで一直線状に延在する導出流路56が形成され、本体部18の第2開口38と連通することで導出部22と収納室24とが連通している。そして、導出部22の端部には図示しないチューブが接続され、導入部20から収納室24へと流れた流体が導出部22の導出流路56を通じて図示しない内燃機関の冷却水回路へと排出される。
In addition, a lead-
弁体14は、例えば、収納室24に収納される弁部58と、該弁部58の上端部中央から軸方向(図1中、矢印B方向)に沿って延在した軸部(回転軸)60とを有する。
The
弁部58は、例えば、軸部60の軸方向から見て断面円形状に形成された円柱体からなり、前記軸部60の軸方向と直交方向に貫通した弁孔62を有し、この弁孔62は断面円形状で弁部58の外周面を貫通するように形成される。そして、弁部58の外周面は、ボディ12に設けられたシール部材40のシール面46に当接して摺接しながら回転動作する。
The
また、弁部58が収納室24内で回転する際、弁孔62の開口62aがシール部材40のランド部48a(48b)に臨むように回転方向へと移動する。
Further, when the
軸部60は、ボディ12のシャフト孔30へと挿通され、その外周面にパッキン32及びダストシール34が摺接することで、前記シャフト孔30に対して回転自在に支持されると共に、前記シャフト孔30と前記軸部60との間を通じて収納室24から流体が漏出することが防止され、且つ、外部から収納室24側への塵埃等の進入が防止される。そして、軸部60の上端部はシャフト孔30を通じて本体部18の外側へと突出している。
The
駆動部16は、例えば、DCモータやステッピングモータ等の回転駆動源からなり、図示しないコントローラからの制御信号に基づき、所定方向に所定角度だけ回転する。そして、駆動部16は、ボディ12における本体部18の上部に設けられ、軸部60の上端部が連結されることで、その通電作用下に軸部60を介して弁体14が収納室24内において所定方向且つ所定角度だけ回転する。
The
本発明の実施の形態に係る流体制御バルブ10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
The
先ず、流体制御バルブ10において、弁体14の弁孔62が導入流路54及び導出流路56と直交した位置となることで、前記弁体14によって前記導入流路54と前記導出流路56との連通が遮断された弁閉状態となる。そのため、図示しない流体供給源から導入部20の導入流路54へと供給された流体は、ボディ12の収納室24を通じて導出部22の導出流路56へと流れることがない(図4A参照)。
First, in the
次に、図示しないコントローラからの制御信号に基づき駆動部16が駆動することで、弁体14は、軸部60と共に弁部58が反時計回り(図2中、矢印F方向)に回転し始め、図4Bに示されるように、弁孔62の開口62aがシール部材40のランド部48aに臨む位置まで回転することで、該ランド部48aの周方向に沿った端部とが接触し始める。
Next, when the driving
この際、弁部58の外周面と弁孔62の開口62aとの境界部となるエッジ部64がランド部48aへと接触する際、弁体14、ボディ12及びシール部材40の製造ばらつきや組付ばらつき等の原因によって、前記弁体14、前記ボディ12及び前記シール部材40が所定位置に対して若干だけずれた位置である場合、前記ランド部48aへの当たり始めとなる端部近傍に該エッジ部64によるかじりが生じることがある。この場合でも、弁体14のエッジ部64が、シール面46よりも周方向外側に設けられたランド部48aに対して先行して接触することで、前記シール面46に対するかじりが回避される。
At this time, when the
詳細には、ランド部48aに対して弁体14のエッジ部64が接触してかじりが生じた場合でも、前記弁体14がさらに回転することで外周面が前記ランド部48aに当接することで所定位置となり回転方向に沿って案内されることになるため、前記エッジ部64によるシール面46へのかじりを防止できる。
Specifically, even when the
そして、弁体14がさらに回転して弁閉状態に対して約90°となることで、図1に示されるように、前記弁体14における弁孔62の両端部がそれぞれ収納室24の第1及び第2開口36、38に臨み、導入流路54及び導出流路56と一直線状となった弁開状態となる。これにより、導入流路54に供給されていた流体が弁体14の弁孔62を通じて下流側(矢印D方向)の導出流路56へと流通して図示しない内燃機関の冷却水回路へと導出される。
Then, when the
なお、上述した一方のランド部48aと反対側に設けられた他方のランド部48bは、例えば、弁体14がボディ12において、弁閉状態から上記とは反対方向(時計回り)に回転するように用いられる際、エッジ部64がシール面46に対してランド部48bへと先行して当接することで前記シール面46に対するかじりを防止する。
The
以上のように、本実施の形態では、ボディ12の収納室24において弁体14の摺接するシール部材40を備え、このシール部材40は、弾性材料から形成され弁体14の摺接する環状のシール面46と、該シール面46に対して弁体14の回転方向に沿った外側に形成され、且つ、前記シール面46と断面同一曲面となるように形成されたランド部48a、48bとを有している。これにより、弁閉状態又は弁開状態から弁体14を回転させる際、その回転途中において弁孔62の端部に形成されたエッジ部64がシール部材40へと接触してかじりが生じた場合でも、このエッジ部64が、シール面46より先にランド部48a、48bへと接触することになるため、該エッジ部64による前記シール面46に対するかじりが防止される。
As described above, in the present embodiment, the
その結果、弁体14がシール部材40のシール面46に摺接した状態で回転した場合でも、従来技術に係る流体制御バルブと比較し、シール部材40による弁体14との間のシール性を確保しつつ、シール面46の摩耗が抑制されることで耐久性を向上させることが可能となる。
As a result, even when the
また、シール部材40において、弁体14の回転方向となる周方向に延在するランド部48a、48bを設けることで、前記弁体14が接触し始める部位の剛性を高めることができるため、前記シール面46の摩耗をより一層抑制することができ、耐久性のさらなる向上を図ることが可能となる。
Further, in the
さらに、ランド部48a、48bの幅寸法Hを、弁体14における弁孔62の直径Eよりも大きく形成することで、前記弁孔62のエッジ部64を確実に前記ランド部48a、48bに対して先行して接触させることが可能となり、それによってシール面46の損傷を確実に回避することができる。
Furthermore, by forming the width dimension H of the
さらにまた、シール部材40において、シール本体42の内壁面から弁体14側へ突出するようにシール面46及びランド部48a、48bを設ける構成とすることで、例えば、前記シール部材40における内壁面全体に摺接しながら回転する場合と比較し、前記弁体14が回転する際の摺動抵抗を低減させることができる。そのため、弁体14を回転駆動させるための駆動部16を小型化することができると共に、消費電力の削減も可能となる。
Furthermore, in the
またさらに、この流体制御バルブ10は内燃機関等の冷却水回路に適用される場合に限定されるものではなく、例えば、モータを冷却するための冷却水回路やバッテリーを冷却するための冷却水回路に用いてもよいし、冷却水等の液体の代わりにガス等の気体の流れを制御する目的で用いるようにしてもよい。
Still further, the
なお、本発明に係る流体制御バルブは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 In addition, the fluid control valve according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
10…流体制御バルブ 12…ボディ
14…弁体 16…駆動部
18…本体部 24…収納室
40…シール部材 46…シール面
48a、48b…ランド部 58…弁部
60…軸部 62…弁孔
64…エッジ部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記シール部材は弾性材料からなり、前記弁体に臨む内壁面に断面円弧状で環状に形成され前記弁体の外周面が摺接するシール面と、
前記シール面の外側に形成され、前記弁体の回転方向に沿って延在するランド部と、
を備え、
前記ランド部が前記シール面と同一断面形状で形成され、且つ、前記シール面及び前記ランド部が前記内壁面に対して前記弁体側に向かって突出することを特徴とする流体制御バルブ。 A body having an inlet for introducing fluid and an outlet for extracting fluid, a valve body provided rotatably in a valve chamber of the body, and an outer peripheral surface of the valve body provided in the valve chamber The valve body has a valve hole penetrating in a direction orthogonal to the center of rotation of the valve body, and the introduction port and the guide through the valve hole under the rotational action of the valve body. In the fluid control valve that switches the communication state with the outlet,
The seal member is made of an elastic material, and is formed in an annular shape in a circular arc shape on an inner wall surface facing the valve body, and a seal surface on which an outer peripheral surface of the valve body is in sliding contact,
A land portion formed outside the sealing surface and extending along a rotation direction of the valve body;
With
The fluid control valve, wherein the land portion is formed in the same cross-sectional shape as the seal surface, and the seal surface and the land portion protrude toward the valve body side with respect to the inner wall surface.
前記ランド部は、前記弁体の回転軸方向において前記弁孔の直径よりも大きく形成されることを特徴とする流体制御バルブ。 The fluid control valve according to claim 1.
The fluid control valve according to claim 1, wherein the land portion is formed larger than a diameter of the valve hole in a rotation axis direction of the valve body.
前記ランド部は、前記弁体の回転方向において前記シール面の両側に一対設けられることを特徴とする流体制御バルブ。 The fluid control valve according to claim 1 or 2,
A pair of the land portions are provided on both sides of the seal surface in the rotation direction of the valve body.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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