JP2020008173A - 弁 - Google Patents

Abstract

【課題】減速機構の減速比の増大化に伴うハウジングの大型化を抑制し得る弁を提供する。【解決手段】本発明に係る弁は、電動モータ４により弁体３が回転駆動されることで、弁体３の回動位相に基づいて流体の流量制御に供する弁ＣＶである。この弁ＣＶは、電動モータ４と弁体３を繋ぐ駆動機構としての減速機構５が、少なくとも２つ以上のウォームギヤ（第１ウォームギヤＧ１及び第２ウォームギヤＧ２）によって構成されている。【選択図】図１２

Description

本発明は、弁に関する。

従来の弁としては、例えば以下の特許文献１に記載されたようなものが知られている。

この弁は、ほぼ筒状の弁体たるロータの回転位置（位相）に応じて流量制御を行ういわゆるロータリ式のバルブであって、電動モータの出力軸に接続される１対の平歯車により構成される第１ギヤと、ロータの回転軸に接続され、ねじ歯車と斜歯歯車とで構成される１組のウォームギヤと、該ウォームギヤと第１ギヤとの間に介装される１対の平歯車により構成される第２ギヤと、で構成された減速機構をハウジング内部に収容してなり、該減速機構を介して電動モータの出力を減速してロータに伝達するようになっている。

特開２０１３−２４９８１０号公報

しかしながら、前記従来の弁によれば、例えばシール性能の向上、すなわちロータに摺接するシール部材の押圧力向上などによってロータの駆動トルクが増大するなど、より大きな減速比が必要となった場合に、前記ウォームギヤの斜歯歯車を大径化する必要がある。すると、この大径化により前記第１、第２ギヤの位置変更が余儀なくされ、その結果、前記ハウジングにおける前記減速機構の投影面積が増大し、当該ハウジングの大型化を招来してしまうおそれがあった。

本発明は、かかる技術的課題に鑑みて案出されたものであって、減速機構の減速比の増大化に伴うハウジングの大型化を抑制し得る弁を提供することを目的としている。

本発明は、弁体と、該弁体を収容するハウジングと、前記弁体を駆動制御するアクチュエータと、少なくとも２つ以上のウォームギヤを有し、前記アクチュエータの駆動力を前記弁体に伝える駆動機構と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、減速比の増大に伴うハウジングの大型化を抑制することができる。

本発明に係る弁の自動車用冷却水の循環系への適用説明に供する冷却水回路図である。 本発明に係る弁の他の適用例を示す冷却水回路図である。 本発明に係る弁の分解斜視図である。 図３に示す弁の平面図である。 図４のＡ−Ａ線断面図である。 図５に示すシール部材と弁体との摺接点近傍の拡大図である。 図４に示す弁の側面図である。 図７のＢ−Ｂ線断面図である。 図３に示すフェールセーフバルブの縦断面図であって、（ａ）は閉弁状態、（ｂ）は開弁状態を示す図である。 図３に示す弁体の斜視図であって、（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ別の視点から見た状態を示す図である。 （ａ）は図１０（ａ）のＣ方向から見た矢視図、（ｂ）は図１０（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。 図３に示す減速機構の斜視図である。 図１２に示す減速機構の平面図である。 図１３のＥ−Ｅ線断面図である。 本発明に係る弁の作動状態の説明する図であって、（ａ）は全ての排出口が非連通となる状態、（ｂ）は第１排出口のみが連通した状態、（ｃ）は第１、第２排出口が連通した状態、（ｄ）は全ての排出口が連通した状態を示す弁体収容部の展開図である。 従来の弁における減速機構の斜視図である。

以下、本発明に係る弁の実施形態を図面に基づき説明する。なお、下記実施形態では、本発明に係る弁を従来と同様の自動車用冷却水（以下、単に「冷却水」と略称する。）の循環系に適用したものを例に説明する。

まず、この弁ＣＶが適用される冷却水の循環回路について説明すると、図１に示すように、当該弁ＣＶは、エンジンＥＧ（具体的には、図示外のシリンダヘッド）の側部に配置され、該エンジンＥＧと暖房熱交換器ＨＴ（ＥＧＲクーラＥＣ）、オイルクーラＯＣ及びラジエータＲＤとの間に配置されている。そして、ウォータポンプＷＰによって加圧され導入通路Ｌ０を通じて当該弁ＣＶに導かれた冷却水が、第１〜第３配管Ｌ１〜Ｌ３を介して暖房熱交換器ＨＴ、オイルクーラＯＣ及びラジエータＲＤ側へとそれぞれ分配されると共に、その各流量が制御されるようになっている。なお、この際、前記暖房熱交換器ＨＴへと導かれた冷却水については、ＥＧＲクーラＥＣへと導かれた後、エンジンＥＧ側へと還流されるようになっている。

また、前記弁ＣＶには、前記導入通路Ｌ０をバイパスして冷却水をスロットルチャンバーＴＣへと直接導くバイパス通路ＢＬが設けられ、該バイパス通路ＢＬをもって、エンジンＥＧ側から導かれた冷却水を常時スロットルチャンバーＴＣへと供給可能となっている。そして、該スロットルチャンバーＴＣに供給された冷却水は、前記暖房熱交換器ＨＴと同様、ＥＧＲクーラＥＣへと導かれて、該ＥＧＲクーラＥＣを通じてエンジンＥＧ側へと還流される。図１中における符号ＷＴは水温センサを示している。

なお、前記弁ＣＶの配置については、上記エンジンＥＧ直後の配置に限定されるものではなく、例えば図２に示すようなエンジンＥＧ直前に配置してもよく、搭載対象の仕様に応じて適宜変更することができる。また、前記スロットルチャンバーＴＣへの分配については、後述するように冷却水の流量制御対象に該当しないことから、同図にも示すように、前記バイパス通路ＢＬの有無についても、搭載対象の仕様に応じて適宜変更することができる。

続いて、前記弁ＣＶの具体的な構成について説明すると、この弁ＣＶは、図３、図１４に示すように、後述の弁体３及び電動モータ４を収容する第１ハウジング１１と後述する減速機構５を収容する第２ハウジング１２とからなるハウジング１と、第１ハウジング１１と第２ハウジング１２とを隔成する第１ハウジング１１の端壁１１ｂに挿通配置され、該端壁１１ｂに保持される軸受Ｂ１によって回転自在に支持された回転軸２と、該回転軸２の一端部に固定され、第１ハウジング１１内にて回転自在に収容されたほぼ円筒状の弁体３と、第１ハウジング１１内にて弁体３と並列に配置され、弁体３の駆動制御に供する電動モータ４と、該電動モータ４のモータ出力軸４ｃと回転軸２との間に介装され、電動モータ４の回転速度を減速して伝達する減速機構５と、から主として構成されている。

前記第１ハウジング１１は、アルミニウム合金材料によって鋳造されてなるもので、幅方向一端側に偏倚して弁体３を収容するほぼ筒状の弁体収容部１３が軸方向一端側に向けて開口形成されると共に、該弁体収容部１３に隣接するかたちで、幅方向他端側に偏倚して電動モータ４を収容するほぼ筒状のモータ収容部１４が軸方向他端側に向けて開口形成され、前記弁体収容部１３の一端側開口の外周域に延設される第１フランジ部１１ａを介して図示外のエンジンの側部に図示外のボルトによって取付固定されている。なお、かかる取付の際、第１ハウジング１１の第１フランジ部１１ａと前記エンジン側部との間には環状のシール部材ＳＬ１が介装され、該シール部材ＳＬ１によって弁体収容部１３内が液密に保持される構成となっている。

前記弁体収容部１３は、前記一端側開口が図示外のエンジン内部と連通して該エンジン内部からの冷却水を導入する主連通口である導入口１０として構成され、該導入口１０を通じて弁体３の内周側及び外周側にそれぞれ形成される内周側通路１７及び外周側通路１８に前記冷却水をそれぞれ導くようになっている。また、前記弁体収容部１３の周壁には、所定の周方向位置に、前記第１〜第３配管Ｌ１〜Ｌ３との接続に供するほぼ円筒状の複数の連通口である第１〜第３排出口Ｅ１〜Ｅ３が、径方向に貫通形成されている。そして、この第１〜第３排出口Ｅ１〜Ｅ３のうち、暖房熱交換器ＨＴと連通する中径状の第１排出口Ｅ１と、オイルクーラＯＣと連通する小径状の第２排出口Ｅ２とが弁体収容部１３の軸方向において重合（径方向にほぼ対向）して配置されると共に、オイルクーラＯＣと連通する小径状の第２排出口Ｅ２と、ラジエータＲＤと連通する大径状の第３排出口Ｅ３とが弁体収容部１３の軸方向に並列に隣接して配置され、第１、第２排出口Ｅ１，Ｅ２が導入口１０側に、第３排出口Ｅ３が端壁１１ｂ側に、それぞれ偏倚して設けられている。

そして、前記第１〜第３排出口Ｅ１〜Ｅ３の内周側には、これら第１〜第３排出口Ｅ１〜Ｅ３を閉じる際に該各排出口Ｅ１〜Ｅ３と弁体３との間を液密にシールするシール手段が設けられている。このシール手段は、各排出口Ｅ１〜Ｅ３の内端側において進退移動可能に収容され、弁体３の外周面に摺接することにより各排出口Ｅ１〜Ｅ３と弁体３との間をシールするほぼ円筒状の第１〜第３シール部材Ｓ１〜Ｓ３と、各排出口Ｅ１〜Ｅ３の外端側において各配管Ｌ１〜Ｌ３の開口縁（第１配管Ｌ１についてはリテーナ部材１６）に着座させるかたちで該各配管Ｌ１〜Ｌ３の開口縁と各シール部材Ｓ１〜Ｓ３の内側端面との間に所定の予圧をもって弾装され、該各シール部材Ｓ１〜Ｓ３を弁体３側へと付勢する第１〜第３コイルスプリングＳＰ１〜ＳＰ３と、各排出口Ｅ１〜Ｅ３の内周面に切欠形成された凹部に収容されるかたちで各排出口Ｅ１〜Ｅ３の内周面と各シール部材Ｓ１〜Ｓ３の外周面との間に介装され、該各シール部材Ｓ１〜Ｓ３の外周面と摺接することによって各排出口Ｅ１〜Ｅ３と各シール部材Ｓ１〜Ｓ３との間をシールする周知のＯリングＳＬ２と、から構成されている。

前記各シール部材Ｓ１〜Ｓ３は、弁体３側となる一端側の内周縁に、後述の第１〜第３シール摺接部Ｄ１〜Ｄ３と摺接するほぼ円錐テーパ状に形成された第１〜第３弁体摺接部Ｓ１ａ〜Ｓ３ａが設けられている一方、他端側には、各コイルスプリングＳＰ１〜ＳＰ３の一端側の着座に供する平坦状の第１〜第３着座面Ｓ１ｂ〜Ｓ３ｂが形成されている。かかる構成から、前記各弁体摺接部Ｓ１ａ〜Ｓ３ａについては、前記各シール摺接面Ｄ１〜Ｄ３に対して、厚さ幅方向（径方向）の中間部（具体的には図６中の点Ｆ参照）のみが摺接する、いわゆる線接触をもって摺接するようになっている。

また、前記弁体収容部１３の他端側には、図７、図８に示すように、内端側が外周側通路１８に臨み、かつ外端側に第４配管Ｌ４が接続されることで冷却水をスロットルチャンバーＴＣへと導く第４排出口Ｅ４が貫通形成され、これによって、前記バイパス通路ＢＬ（図１参照）が構成されている。すなわち、かかる構成より、外周側通路１８に導かれた冷却水を、後述する弁体３の回動位相にかかわらず常に第４配管Ｌ４を介してスロットルチャンバーＴＣへ分配することが可能となっている。

さらに、前記第３排出口Ｅ３の側部には、図３、図８、図９に示すように、例えば電気系失陥時など弁体３を駆動することができない非常時に弁体収容部１３（外周側通路１８）と第３排出口Ｅ３とを連通可能にするフェールセーフバルブ２０が設けられていて、弁体３の不動状態であっても、ラジエータＲＤに対する冷却水の供給を確保することにより、エンジンＥＧのオーバーヒートを防ぐことが可能となっている。

前記フェールセーフバルブ２０は、外周側通路１８と第３配管Ｌ３とを連通するバルブ収容孔１１ｃに収容され、内端側（外周側通路１８側）からの冷却水の流入を許容するほぼ筒状の流路構成部材２１と、該流路構成部材２１の内周側に収容されるかたちで設けられ、冷却水温が所定温度を超えると内部に充填されたワックス（図示外）が膨張することによってロッド２２ａが流路構成部材２１の外端側へと進出するように構成されたサーモエレメント２２と、該サーモエレメント２２のロッド２２ａの先端側に固定され、前記流路構成部材２１の外端側に開口形成された流出孔２１ａの開閉に供する弁部材２３と、該弁部材２３と流路構成部材２１との間に所定の予圧をもって弾装され、弁部材２３を閉弁方向へと付勢するコイルスプリング２４と、から主として構成されている。

かかる構成により、通常状態（冷却水温が所定温度未満）では、コイルスプリング２４の付勢力をもって弁部材２３のほぼ円錐テーパ状に形成された弁部２３ａが流出孔２１ａの外側孔縁に圧接することにより閉弁状態が維持される。一方、高温状態（冷却水温が所定温度以上）になると、前記サーモエレメント２２内のワックスが膨張し前記コイルスプリング２４の付勢力に抗してロッド２２ａと共に弁部材２３が外端側へと進出移動することにより開弁され、図示外の流入孔と前記流出孔２１ａとが連通することとなって、外周側通路１８に導かれた冷却水が第３配管Ｌ３を通じてラジエータＲＤへと供給されることとなる。

なお、かかる温度上昇のほか、冷却水の圧力が所定圧力を超えた場合にも、弁部材２３がコイルスプリング２４の付勢力に抗して押し退けられることで、前記図示外の流入孔と流出孔２１ａとが連通し、これによって弁ＣＶの内部圧力が減少する結果、該弁ＣＶの故障を回避することが可能となっている。

前記第２ハウジング１２は、図３、図１４に示すように、第１ハウジング１１と対向する一端側が弁体収容部１３とモータ収容部１４とに跨って該両収容部１３，１４を覆うように開口する凹状に形成され、該一端側開口の外周域に延設される第２フランジ部１２ａを介して第１ハウジング１１の他端側に複数のボルトＢＴ１によって固定されることで、該第１ハウジング１１の他端側との間に、減速機構５を収容する減速機構収容部１５が形成されている。なお、前記第１、第２ハウジング１１，１２の接合に際しては、該接合面間に環状のシール部材ＳＬ３が介装されることによって、減速機構収容部１５内が液密に保持されている。

前記回転軸２は、弁体収容部１３の他端壁に相当する前記端壁１１ｂに貫通形成された軸挿通孔１１ｄ内に収容配置される前記軸受Ｂ１によって回転自在に支持され、軸方向の一端部には弁体３が、他端部には後述する第２斜歯歯車ＨＧ２がそれぞれ一体回転可能に固定される。なお、この回転軸２の外周面と軸挿通孔１１ｄの内端側開口縁との間には環状のシール部材ＳＬ４が介装されていて、該シール部材ＳＬ４によって、前記軸挿通孔１１ｄと回転軸２との間の径方向隙間を通じた弁体収容部１３側から減速機構収容部１５への冷却水の流入が抑止されている。

前記弁体３は、所定の合成樹脂材料により一体に型成形され、図５、図１０、図１１に示すように、軸方向一端側が、第１ハウジング１１の導入口１０より導かれる冷却水の内周側通路１７への流入に供する流入口３ａとして開口形成される。一方、他端側は端壁３ｂによって閉塞されると共に、該端壁３ｂには、内周側通路１７と外周側通路１８とを連通可能にするほぼ円弧状の複数の連通口３ｃが周方向に沿って切欠形成されている。そして、この弁体３の軸心に相当する前記端壁３ｂの中央部には、前記回転軸２への取付に供するほぼ筒状の軸固定部３ｄが軸方向に沿って延設され、該軸固定部３ｄの内周側には、金属製のインサート部材３ｅが一体に成形されることで、該インサート部材３ｅを介して回転軸２に圧入固定されるようになっている。

また、前記弁体３は、各シール部材Ｓ１〜Ｓ３と摺接することにより閉弁時のシール作用に供するほぼ球面状のシール摺接部（後述する第１〜第３シール摺接部Ｄ１〜Ｄ３）が軸方向に直列に連接されてなる団子形状に構成され、周方向約１８０°の所定の角度範囲内で回動することにより前記各排出口Ｅ１〜Ｅ３の開閉が行われるようになっている。なお、当該回動に際し、この弁体３は、一端部に大径状に拡径形成された軸受部３ｇを介して、導入口１０の内周側に嵌着保持される軸受Ｂ２により回転支持されている。

ここで、前記弁体３は、前記各シール摺接部Ｄ１〜Ｄ３の形成にあたって、一端側の第１軸方向領域Ｘ１と、他端側の第２軸方向領域Ｘ２、２つの軸方向領域に大別される。なお、この第１、第２軸方向領域Ｘ１，Ｘ２は、弁体３の軸方向ほぼ中間位置を境にほぼ均等に形成されている。そして、このいずれの軸方向領域Ｘ１，Ｘ２においても、少なくとも後述する第１〜第３開口部Ｍ１〜Ｍ３の孔縁が縦断面ほぼ球面状、すなわちほぼ同一の曲率を有する曲面状に形成されると共に、該曲率が弁体３の回転半径と同一となるように構成されている。

前記第１軸方向領域Ｘ１は、図１１（ｂ）に示すように、ほぼ半周に亘って設けられ、第１シール部材Ｓ１と摺接する第１シール摺接部Ｄ１と、残余のほぼ半周に亘って設けられ、第２シール部材Ｓ２と摺接する第２シール摺接部Ｄ２と、で構成される。そして、前記第１シール摺接部Ｄ１には、第１排出口Ｅ１とほぼ過不足なく重合する軸方向幅に設定された長孔形状の第１開口部Ｍ１が、周方向に沿って設けられている。同様に、前記第２シール摺接部Ｄ２には、第２排出口Ｅ２とほぼ過不足なく重合する軸方向幅に設定された長孔形状の第２開口部Ｍ２が、周方向に沿って設けられている。

ここで、本実施形態では、上述のように前記第１開口部Ｍ１と前記第２開口部Ｍ２とが前記第１軸方向領域Ｘ１における異なる周方向位置に弁体３の回転軸方向において重合するように設けられていることで、弁体３の軸方向の小型化が図られている。

前記第２軸方向領域Ｘ２は、図１１（ａ）に示すように、半周以上に亘って設けられ、第３シール部材Ｓ３と摺接する第３シール摺接部Ｄ３と、残余の周方向領域に亘って設けられ、第３排出口Ｅ３とは対向せず前記第３シール部材Ｓ３によるシール作用に供しない非シール摺接部Ｄ４と、で構成される。そして、前記第３シール摺接部Ｄ３には、第３排出口Ｅ３とほぼ過不足なく重合する軸方向幅に設定された長孔形状の第３開口部Ｍ３が、周方向に沿って設けられている。

また、前記非シール摺接部Ｄ４には、平面視ほぼ矩形状の補助吸入口Ｍ４が、周方向に沿って設けられている。なお、この補助吸入口Ｍ４は、外周側通路１８を流れる冷却水の内周側通路１７への導入に供するもので、前記流入口３ａに加えて当該補助吸入口Ｍ４によっても冷却水の内周側通路１７への導入を可能とし、より多くの冷却水を内周側通路１７内へと取り込んで各排出口Ｅ１〜Ｅ３から排出させることにより、冷却水の導入抵抗の低減化が図られている。加えて、この非シール摺接部Ｄ４はいわゆる不使用領域であることから、ほぼ球面状に形成される前記第１〜第３シール摺接部Ｄ１〜Ｄ３とは異なり、非球面状となる平坦状に形成され、これによって、弁体３の軽量化及び該弁体３を構成する材料の歩留まりの低減が図られている。

以上のようにして設けられる前記第１〜第３開口部Ｍ１〜Ｍ３の各形状及び周方向位置については、弁体３の回動に伴って図１５に示した後述する第１〜第４状態の順に前１〜第３排出口Ｅ１〜Ｅ３との連通状態が切り替わるように設定されている。

また、前記弁体３の他端部における第３シール摺接部Ｄ３には、該弁体３の回動規制に供する１対の当接部３ｆ，３ｆが設けられている。この当接部３ｆ，３ｆは、図１０、図１１に示すように、前記弁体収容部１３の他端側周壁に突設される回転規制部１１ｅと当接可能に設けられ、該回転規制部１１ｅと当接することで弁体３の回動範囲が前記所定角度範囲内に規制されるようになっている。なお、この当接部３ｆ，３ｆは、前記弁体３の構成に伴い必然的に設けられるものであるから、該当接部３ｆ，３ｆを利用することによって、前記回動規制用のストッパを別途設ける必要がなく、弁ＣＶのコスト低減等に供される。

前記電動モータ４は、図１３、図１４に示すように、モータ本体４ａが第１ハウジング１１のモータ収容部１４内に収容された状態でモータ本体４ａの基端部に設けられたフランジ部４ｂを介して当該モータ収容部１４の開口縁部に複数のボルトＢＴ２によって取付固定され、モータ出力軸４ｃがモータ収容部１４の一端側開口を通じて第２ハウジング１２の減速機構収容部１５内へと臨んでいる。なお、この電動モータ４は、車載の電子コントローラ（図示外）により駆動制御され、車両運転状態に応じて弁体３を回動制御することにより、前記ラジエータＲＤ等に対する冷却水の適切な分配が実現される。

前記減速機構５は、２つのウォームギヤにより構成された駆動機構であって、図１２〜図１４に示すように、モータ出力軸４ｃと連係し、電動モータ４の回転を減速する第１ウォームギヤＧ１と、該第１ウォームギヤＧ１に接続され、この第１ウォームギヤＧ１を介して伝達される電動モータ４の回転をさらに減速して回転軸２に伝達する第２ウォームギヤＧ２と、から構成され、前記第２ウォームギヤＧ２は、前記第１ウォームギヤＧ１に対しほぼ直交するかたちで配置されている。

なお、本実施形態の駆動機構としては、前記２つのウォームギヤＧ１，Ｇ２により構成される減速機構５を例示して説明するが、本発明における駆動機構は少なくとも２つ以上のウォームギヤにより構成されていればよく、必要な減速比など装置の仕様等に応じて３つ以上のウォームギヤを設けることも可能である。また、当該駆動機構は、前記減速機構５のみならず、増速機構として構成してもよい。

前記第１ウォームギヤＧ１は、モータ出力軸４ｃの外周に一体的に設けられ、該モータ出力軸４ｃと一体回転する第１ねじ歯車ＷＧ１と、モータ回転軸４ｃとほぼ平行に前記第１ねじ歯車ＷＧ１と直交するかたちで設けられる回転軸１９の一端側外周に一体的に設けられ、前記第１ねじ歯車ＷＧ１と噛合することにより該第１ねじ歯車ＷＧ１の回転を減速して出力する第１斜歯歯車ＨＧ１と、で構成されている。そして、この第１ウォームギヤＧ１は、前記第１ねじ歯車ＷＧ１が１条ねじによって構成されると共に、前記第１斜歯歯車ＨＧ１が１４歯でもって構成されていて、減速比が１／１４に設定されている。

前記第２ウォームギヤＧ２は、前記回転軸１９の他端側外周に一体的に設けられ、前記第１斜歯歯車ＨＧ１と一体回転する第２ねじ歯車ＷＧ２と、該第２ねじ歯車ＷＧ２と直交するかたちで配置される回転軸２の他端側外周に一体回転可能に固定され、前記第２ねじ歯車ＷＧ２と噛合することで該第２ねじ歯車ＷＧ２の回転を減速して出力する第２斜歯歯車ＨＧ２と、で構成されている。そして、この第２ウォームギヤＧ２も、前記第１ウォームギヤＧ１と同様に、前記第２ねじ歯車ＷＧ２が１条ねじによって構成されると共に、前記第２斜歯歯車ＨＧ２が１４歯でもって構成されていて、減速比が１／１４に設定されている。

以下、前記弁ＣＶの具体的な作動状態について、図１５に基づいて説明する。なお、当該説明にあたって、図１５では、弁体３の第１〜第３開口部Ｍ１〜Ｍ３については破線で示す一方、第１ハウジング１１の第１〜第３排出口Ｅ１〜Ｅ３についてはハッチングを施して表示し、これら両者Ｅ１〜Ｅ３，Ｍ１〜Ｍ３が重合し連通した状態を塗り潰して表示することによって、便宜上、前記各排出口Ｅ１〜Ｅ３と前記各開口部Ｍ１〜Ｍ３の相対的な識別を図るものとする。

すなわち、前記弁ＣＶは、車両の運転状態に基づいて演算及び出力される前記図示外の電子コントローラからの制御電流によって電動モータ４が駆動制御されることにより、前記車両運転状態に応じて前記排出口Ｅ１〜Ｅ３と前記各開口部Ｍ１〜Ｍ３との相対関係が以下の状態となるように、弁体３の回転位置（位相）が制御されることとなる。

図１５（ａ）に示す第１状態では、第１〜第３開口部Ｍ１〜Ｍ３のいずれもが前記各排出口Ｅ１〜Ｅ３に対して非連通状態となる。これにより、当該第１状態では、暖房熱交換器ＨＴ、オイルクーラＯＣ及びラジエータＲＤのいずれに対しても冷却水が供給されないこととなる。

前記第１状態の後、図１５（ｂ）に示す第２状態では、第１開口部Ｍ１のみが連通状態となり、第２、第３開口部Ｍ２，Ｍ３については非連通状態となる。これにより、当該第２状態では、かかる連通状態に基づいて、第１排出口Ｅ１から第１配管Ｌ１を通じて暖房熱交換器ＨＴに対してのみ冷却水が供給され、第１排出口Ｅ１と第１開口部Ｍ１との重合量に基づいてその供給量が変化することとなる。

前記第２状態の後、図１５（ｃ）に示す第３状態では、第３開口部Ｍ３のみが非連通状態となり、第１、第２開口部Ｍ１，Ｍ２については連通状態となる。これにより、当該第３状態では、かかる連通状態に基づいて、第１、第２排出口Ｅ１，Ｅ２から第１、第２配管Ｌ１，Ｌ２を通じてそれぞれ暖房熱交換器ＨＴ及びオイルクーラＯＣに対して冷却水が供給され、第１、第２排出口Ｅ１〜Ｅ２と第１、第２開口部Ｍ１〜Ｍ２との重合量に基づいてその供給量が変化することとなる。

前記第３状態の後、図１５（ｄ）に示す第４状態では、第１〜第３開口部Ｍ１〜Ｍ３のいずれもが前記各排出口Ｅ１〜Ｅ３に対して連通状態となる。これにより、かかる第４状態では、暖房熱交換器ＨＴ、オイルクーラＯＣ及びラジエータＲＤのいずれに対しても冷却水が供給され、第１〜第３排出口Ｅ１〜Ｅ３と第１〜第３開口部Ｍ１〜Ｍ３との重合量に基づいてその供給量が変化することとなる。

以下、本実施形態に係る前記弁ＣＶの特徴的な作用効果について、図１２〜図１４、図１６に基づいて説明する。なお、図１２〜図１４は本実施形態に係る弁ＣＶの減速機構５を示し、図１６は前記従来の弁１００の減速機構１０５を示している。

すなわち、前記従来の弁１００の減速機構１０５は、図１６に示すように、電動モータ１０４の駆動軸に一体的に設けられた第１平歯車ＳＧ１と、該第１平歯車ＳＧ１と並列に設けられ、該第１平歯車ＳＧ１に噛合する第２平歯車ＳＧ２と、該第２平歯車ＳＧ２と直列に接続され、該第２平歯車ＳＧ２と一体回転する第３平歯車ＳＧ３と、該第３平歯車ＳＧ３と並列に設けられ、該第３平歯車ＳＧ３に噛合する第４平歯車ＳＧ４と、該第４平歯車ＳＧ４と直列に接続され、該第４平歯車ＳＧ４と一体回転する第５ねじ歯車ＷＧ５と、図示外の弁体の回転軸に一体的に設けられ、前記第５ねじ歯車ＷＧ５と直交するかたちで噛合する第６斜歯歯車ＨＧ６と、から構成されている。

かかる構成より、前記減速機構１０５の減速比としては、（第２平歯車ＳＧ２の歯数／第１平歯車ＳＧ１の歯数）×（第４平歯車ＳＧ４の歯数／第３平歯車ＳＧ３の歯数）×（第６斜歯歯車ＨＧ６の歯数／第５ねじ歯車ＷＧ５の歯数）により求められる。

かかる算出より、前記減速機構１０５の減速比を増大させる場合には、第１、第３平歯車ＳＧ１，ＳＧ３の歯数もしくは第５ねじ歯車ＷＧ５の歯数を減らす、又は第２、第４平歯車ＳＧ２，ＳＧ４の歯数もしくは第６斜歯歯車ＨＧ６の歯数を増やすことが考えられる。ここで、前記各歯車ＳＧ１，ＳＧ３，ＷＧ５の歯数を減らす方策については、平歯車の最少歯数は３歯程度が限界であること、さらに、ねじ歯車ＷＧ５は１条ねじで構成されていることが多く条数を減らす手段は採り難いため、減速比の増大に有効な方策としては、前記各歯車ＳＧ２，ＳＧ４，ＨＧ６の歯数を増やすこととなる。

そうすると、例えば出力歯車である第６斜歯歯車ＨＧ６の歯数を増やす場合、該第６斜歯歯車ＨＧ６の大径化によって第４平歯車ＳＧ４の位置変更の必要性が生じ、該第４平歯車ＳＧ４の移動は第１〜第３平歯車ＳＧ１〜ＳＧ３の移動を招来してしまう結果、前記各歯車ＳＧ１〜ＳＧ４の投影面積が比較的大きく拡大してしまう問題があった。なお、前記各歯車ＳＧ２，ＳＧ４，ＨＧ６の歯数の増大にあたって、該各歯車ＳＧ２，ＳＧ４，ＨＧ６の外径を変更しないで行うことも考えられるが、この場合、各歯の大きさが小さくなり、歯元に作用する応力が増大してしまうことが懸念される。

これに対して、本実施形態に係る弁ＣＶの減速機構５は、図１２〜図１４に示すように、前記第１、第２ウォームギヤＧ１，Ｇ２からなる２つのウォームギヤで構成されており、該減速機構５の減速比は、（第１斜歯歯車ＨＧ１の歯数／第１ねじ歯車ＷＧ１の歯数）×（第２斜歯歯車ＨＧ２の歯数／第２ねじ歯車ＷＧ２の歯数）により求められる。すると、前記第１、第２ねじ歯車ＷＧ１，ＷＧ２はいずれも１条ねじで構成されたものであるから、減速比を増大させるには、第１、第２斜歯歯車ＨＧ１，ＨＧ２の歯数を増大させることとなる。

しかし、前記減速機構５では、２つのウォームギヤを使用することで、第１斜歯歯車ＨＧ１と第２斜歯歯車ＨＧ２とは直交するかたちで配置されることになる。すなわち一方（第２斜歯歯車ＨＧ２）は投影面たる第１ハウジング１１の端壁１１ｂに対して平行に配置され、他方（第１斜歯歯車ＨＧ１）は前記端壁１１ｂに対してほぼ直角に交差するかたちで配置される。このため、例えば出力歯車である第２斜歯歯車ＨＧ２の歯数増大に伴う大径化を招来した場合、第１斜歯歯車ＨＧ１の位置変更は必要になるものの、該位置変更が投影面積に与える影響は比較的少ないものとなる。

このように、本実施形態に係る弁ＣＶによれば、前記減速機構５を、２つのウォームギヤである第１、第２ウォームギヤＧ１，Ｇ２により構成したことで、当該減速機構５の投影面積の増大を抑制しつつ、減速比を増大させることが可能となって、該減速比増大に伴う弁ＣＶの大型化を抑制することができる。

しかも、前記減速機構５を、上述のような複数のウォームギヤＧ１，Ｇ２でもって構成することで、前記減速比算出式において分母となる第１、第２ねじ歯車ＷＧ１，ＷＧ２の歯数を「１」に設定することが可能となり、より大きな減速比を得ることができるメリットがある。

また、本実施形態に係る弁ＣＶでは、前記第１、第２ウォームギヤＧ１，Ｇ２の直交配置に基づき弁体３と電動モータ４とをほぼ平行に配置したことから、該両者３，４が非平行に配置される場合に比べて、弁ＣＶの径方向（弁体３の径方向）の小型化を図ることができる。

加えて、上述の平行配置にあたって、弁体３と電動モータ４とを回転軸２の軸方向における減速機構５の設置位置に対して同じ側（第１ハウジング１１側）に配置したことから、該両者３，４を相互に異なる側に配置する場合に比べて、弁ＣＶの軸方向の小型化を図ることができる。

本発明は、前記実施形態に係る構成に限定されるものではなく、例えば第１〜第３排出口Ｅ１〜Ｅ３の大きさや第１〜第３開口部Ｍ１〜Ｍ３の形状、数量及び配置（周方向位置）、冷却水の通流方向（導入口１０から第１〜第３排出口Ｅ１〜Ｅ３）等は勿論、前記第１、第２ウォームギヤＧ１，Ｇ２の数量や歯数、位置（配置）など、前記本発明の作用効果を奏し得る形態であれば、仕様等に応じて自由に変更することができる。

また、前記実施形態では、前記弁ＣＶの適用の一例として、冷却水の循環系への適用を例示して説明したが、当該弁ＣＶは、冷却水のみならず、例えば潤滑油など様々な流体について適用可能であることは言うまでもない。

１…ハウジング
２…回転軸（駆動軸）
３…弁体
４…電動モータ（モータ）
４ｃ…モータ出力軸（出力軸）
５…減速機構（駆動機構）
１０…導入口（主連通口）
１９…回転軸
Ｅ１〜Ｅ３…第１〜第３排出口（連通口）
ＷＧ１…第１ねじ歯車
ＨＧ１…第１斜歯歯車
ＷＧ２…第２ねじ歯車
ＨＧ２…第２斜歯歯車
ＣＶ…弁

Claims (4)

1. 弁体収容部と、前記弁体収容部に開口し、流体の導入又は排出に供する主連通口と、前記弁体収容部に開口し、前記弁体収容部内の流体の排出、又は前記弁体収容部への流体の導入に供する連通口と、前記弁体収容部の反対側に形成された駆動機構収容部と、前記駆動機構収容部の内壁から突出するように一体に形成された一対の支持部と、を有するハウジングと、
   前記弁体収容部に設けられ、駆動軸の回動位置に応じて前記主連通口と前記連通口との連通状態を変更する弁体と、
   出力軸を有し、前記出力軸を回転駆動するモータと、
   前記駆動機構収容部に設けられた駆動機構であって、前記駆動軸に固定された第２斜歯歯車と、前記出力軸に固定された第１ねじ歯車と、前記第２斜歯歯車と噛み合う第２ねじ歯車と、前記第１ねじ歯車と噛み合う第１斜歯歯車と、前記一対の支持部に支持された回転軸と、を有し、前記回転軸に前記第２ねじ歯車と前記第１斜歯歯車が設けられた駆動機構と、
   を備えたことを特徴とする弁。
2. 請求項１に記載の弁において、
   前記内壁は、前記弁体収容部とは反対側に突出し、前記一対の支持部と一体に形成され、前記一対の支持部の周囲を囲う外周部を備えたことを特徴とする弁。
3. 請求項２に記載の弁において、
   前記外周部は、前記弁体とは反対側に、前記一対の支持部よりも小さく突出したことを特徴とする弁。
4. 請求項１に記載の弁において、
   前記一対の支持部は、前記駆動機構収容部の内壁から前記弁体収容部の反対側に突出したことを特徴とする弁。

Images