JP2020085057A - 開閉弁 - Google Patents

Abstract

【課題】弁体が作動限界に達しても衝撃の発生を抑制することができる開閉弁を構成する。【解決手段】内部空間Ｓを介して互いに連通する流入ポートＰａおよび流出ポートＰｂを有するハウジング１０と、内部空間Ｓにおいて軸芯Ｘに沿って作動することで閉塞位置および開放位置に切り換え自在な弁体２０と、弁体２０を軸芯Ｘに沿う方向に作動させる直流モータＭとを備えると共に、直流モータＭの駆動力により弁体２０が開放位置と、閉塞位置との少なくとも一方に達する直前に弁体２０の移動速度を減ずるダンパ部Ｄを備えた。【選択図】図１

Description

本発明は、弁体の開閉により流体の流れを制御する開閉弁に関する。

特許文献１には、開閉弁（文献では冷却水量制御弁）として、エンジンとラジエータとの間で循環する冷却水の流れを制御するため、駆動モータによりハウジング内部の弁体（文献では第１スプール弁）の位置を制御する技術が記載されている。

この特許文献１の開閉弁は、筒状の部材でハウジングが構成され、このハウジングに複数のポート（ラジエータ側通路、ポンプ側通路等）が形成されている。また、ハウジングの内部空間に移動自在に弁体を収容し、駆動モータで回転駆動されるロータリシャフトのねじ部を弁体に螺合させている。

これにより、駆動モータの駆動力で弁体を作動させ複数のポートの間での冷却水の流れの制御を実現している。

特開２００６−２９１１３号公報

特許文献１に記載された開閉弁においては、冷却水の流量を制御するため、駆動モータとして回転制御が可能なステッピングモータを用いている。ステッピングモータを用いると、開閉弁の弁体の開度を自在に変化させることができると共に、流路を完全に開放する開放位置と、流路を完全に閉塞する閉塞位置とにおいても、ストッパー等を用いることなく、確実に弁体を停止させることができる。

ここで、開閉弁としてシリンダ状のハウジングの内部に、ピストン状の弁体を配置した構成を考えると、弁体の作動速度を上昇させるため、ピストンの内部と外部とを連通させる連通孔を必要とする。

ただし、ステッピングモータではなく、ブラシレスＤＣモータのような安価な直流モータを用いた場合には回転制御ができないため、開閉弁として、弁体の開放位置と閉塞位置との二位置に切換自在な構成を想定すると、開放位置と閉塞位置とで弁体を停止させるために機械的な限界を決めるストッパー等の当接構造等を備えたものが考えられる。しかし、例えば、開閉弁が高速で作動し開放位置と閉塞位置との何れかの作動限界に達した場合には、開閉弁が当接する際の衝撃を発生させることも考えられた。

このような理由から、弁体が作動限界に達しても衝撃の発生を抑制することができる開閉弁が求められる。

本発明に係る開閉弁の特徴構成は、軸芯に沿う姿勢の内部空間が形成され、前記内部空間を介して互いに連通する流入ポートおよび流出ポートを有するハウジングと、前記ハウジングの前記内部空間を前記軸芯に沿って作動することにより、前記流入ポートと前記流出ポートとの間での流体の流れを遮断する閉塞位置および前記流入ポートと前記流出ポートとの間での流体の流れを可能にする開放位置に切り換え自在な弁体と、前記弁体を前記軸芯に沿う方向に作動させる直流モータとを備えると共に、前記直流モータの駆動力により前記弁体が前記開放位置と、前記閉塞位置との少なくとも一方に達する直前に前記弁体の移動速度を減ずるダンパ部を有している点にある。

この特徴構成によると、直流モータの駆動力によって弁体が閉塞位置に設定されることにより、流入ポートと流出ポートとの間での流体の流れが遮断される。また、弁体が開放位置に設定されることにより、流入ポートと流出ポートとの間での流体の流れが許される。この構成では、弁体が開放位置と閉塞位置との何れかに達する直前にダンパ部が弁体の移動速度を減ずるため、閉塞位置と開放位置との少なくとも一方が弁体の作動限界に設定されていても、弁体が作動限界に達した際の衝撃の抑制が可能となる。
従って、弁体が作動限界に達しても衝撃の発生を抑制することができる開閉弁が構成された。

他の構成として、前記弁体が、前記ハウジングの前記内部空間にある流体が流入可能な弁内空間を有し、前記弁体が、前記開放位置に設定された際には、前記流入ポートからの流体が前記内部空間のうち前記弁体の外部となる弁外空間を通過して前記流出ポートに流れるように構成され、前記弁体が、前記軸芯に沿って作動する際に前記弁外空間にある流体と前記弁内空間にある流体との圧力差を低減する連通構造を有しており、前記ダンパ部は、前記弁体が前記閉塞位置または前記開放位置に達する直前に前記圧力差を増大させても良い。

これによると、弁体が作動する際には連通構造が、弁内空間と弁外空間との間の圧力差を低減することにより弁体の円滑な作動を実現する。そして、弁体が閉塞位置または開放位置に達する直前に、ダンパ部が弁内空間と弁外空間との間での圧力差を増大させるため、弁体が閉塞位置または開放位置に達する直前に弁体の作動速度を低減させることが可能となる。これにより、ダンパ部としてゴム等の緩衝部材を用いずとも、弁体が閉塞位置または開放位置に達した際の衝撃を抑制できる。

他の構成として、前記連通構造は、前記弁体が前記軸芯に沿って作動する際に前記弁外空間と前記弁内空間との前記圧力差を低減するため前記弁外空間と前記弁内空間との間での流体の流動を可能にする貫通孔であり、前記ダンパ部は、前記弁体が前記閉塞位置または前記開放位置に達する直前に前記貫通孔に接近する位置に達することにより前記貫通孔を流通する流体の流量を低減させる突起で構成されても良い。

これによると、弁体が作動する際には連通孔が、弁内空間と弁外空間との間での流体の流れを可能にするため圧力差を低減し、弁体の円滑な作動を可能にする。そして、弁体が閉塞位置または開放位置に達する直前に貫通孔に突起が接近することにより貫通孔での流体の流量を制限する結果、弁体が閉塞位置または開放位置に達する直前に弁体の作動速度を低減することが可能となる。

他の構成として、前記貫通孔が前記突起に近接する位置ほど小径に成形される部分を有する、又は、前記突起が前記貫通孔に近接する位置ほど小径に成形される部分を有しても良い。

これによると、貫通孔に突起が入り込む量が増大するほど貫通孔に流れる流体の流量を減じ、オリフィスとして機能させることが可能となる。これにより、弁体が閉塞位置または開放位置に近づくほど弁体の移動速度を低減し、弁体の急激な減速を抑制できる。

他の構成として、前記弁体が前記開放位置に達した時点で、前記貫通孔が完全に閉塞されても良い。

これによると、弁体を開放位置まで作動させた場合には、弁体の弁内空間と、弁外空間との間での流体の流れが完全に遮断され、衝撃を極めて小さくできる。

他の構成として、前記ハウジングは、前記軸芯と同軸芯でネジ軸を備え、前記弁体は、前記ネジ軸に螺合する雌ネジ部を備え、前記直流モータが前記ネジ軸を回転駆動し、前記突起が、前記ハウジングに対して相対回転不能に支持したブラケットに備えられても良い。

これによると、直流モータによってネジ軸を回転駆動することにより、弁体を移動させることが可能となる。また、弁体の作動に伴い、ハウジングに対して相対回転不能に支持したブラケットに備えられた突起を貫通孔に接近させることができる。

他の構成として、前記ハウジングは、前記軸芯と同軸芯でネジ軸を備え、前記弁体は、前記ネジ軸に螺合する雌ネジ部を備え、前記直流モータが前記ネジ軸を回転駆動し、前記突起が、前記ネジ軸のうち前記弁体を貫通する外端位置に対して前記ネジ軸と一体回転可能に支持したブラケットに備えられも良い。

これによると、直流モータによってネジ軸を回転駆動することにより、弁体を移動させることが可能となる。また、弁体の作動に伴い、ネジ軸の外端位置に支持したブラケットに備えられた突起を貫通孔に接近させることができる。

他の構成として、前記貫通孔が、前記突起に近接する位置ほど大径に成形される部分を有する、又は、前記突起が前記貫通孔に近接する位置ほど小径に形成される部分を有しても良い。

これによると、弁体を、例えば、閉塞位置まで作動させた場合には、貫通孔の大径の部分に対し突起の小径の部分が挿入され、弁外空間との間での流体の僅かな流れが許容される。

他の構成として、前記弁体が、前記閉塞位置に達した時点で前記貫通孔での流体の僅かな流れを許すように構成されても良い。

これによると、弁体が閉塞位置に達した時点で貫通孔で流体が僅かに流れるため、弁外空間と弁内空間との間で僅かな量の流体の流れが可能となる。このため、この閉塞位置から開放位置に弁体を作動させる際には、弁内空間と弁外空間との間で流体の流れを容易に作り出し、弁体の迅速な作動を可能にする。

弁体が開放位置にある開閉弁の縦断側面図である。 ハウジングと弁体との部位の横断平面図である。 弁体が開放直前にある時点での第１ダンパ部を示す拡大断面図である。 弁体が開放位置にある時点での第１ダンパ部を示す拡大断面図である。 弁体が閉塞位置にある開閉弁の縦断側面図である。 エンドブラケットと第２突起との部位の横断平面図である。 弁体が閉塞直前にある時点での第２ダンパ部を示す拡大断面図である。 別実施形態（ａ）の第２ダンパ部の構成を示す縦断側面図である。 別実施形態（ａ）で弁体が閉塞位置にある時点での第２ダンパ部を示す拡大断面図である。 別実施形態（ａ）の円盤状部と中間プレートとの斜視図である。 別実施形態（ｂ）で弁体が閉塞直前にある時点での第１ダンパ部を示す拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

〔基本構成〕
図１、図５に示すように、ハウジング１０と、弁体２０と、直流モータＭを有する駆動機構３０とを備えて開閉弁Ｖが構成されている。この開閉弁Ｖでは、ハウジング１０と弁体２０とが、樹脂材料と金属材料との何れの材料で形成されても良い。

この開閉弁Ｖは、内燃機関の駆動力により走行する車両においてエンジン（図示せず）とラジエータ（図示せず）との間で、流体としての冷却水の循環を許容するように弁体２０を図１に示す開放位置と、図５に示す閉塞位置とに切り換え自在に構成されている。

弁体２０は開放位置と閉塞位置との何れか一方の位置に切り換え設定されるものであり、この二位置の間で移動させる際には、直流モータＭを予め設定された時間だけ正転駆動あるいは逆転駆動するように制御形態が設定されている。尚、弁体２０を開閉する制御は、エンジンに備えた水温センサの検知に基づいて行われる。

ハウジング１０には、流入ポートＰａと流出ポートＰｂとを備えており、駆動機構３０が弁体２０を軸芯Ｘに沿って直線的に作動させるように開閉弁Ｖが構成されている。尚、開閉弁Ｖは、３つ以上のポートを備えたものであっても良い。

尚、弁体２０が閉塞位置に設定された場合には流入ポートＰａと流出ポートＰｂを閉塞状態に維持し、弁体２０が開放位置に設定された場合には、流入ポートＰａから流入する冷却水を流出ポートＰｂから送り出すように機能する。

この開閉弁Ｖでは、開放位置と閉塞位置とが弁体２０の作動限界に配置されているため、弁体２０が作動限界（閉塞位置と開放位置）に達した際の衝撃を抑制するダンパ部Ｄを備えている。尚、作動限界とは機械的に作動可能な領域の端部位置であり、この実施形態では、弁体２０が開放位置に達した場合には、弁体２０が開放位置に固定されるが、弁体２０が閉塞位置に達した際には、環状のシール体１６の弾性変形により弁体２０の軸芯Ｘに沿う方向での多少の移動が許容される。

このダンパ部Ｄの構成を含む開閉弁Ｖの各部の詳細を以下に説明する。

〔ハウジング〕
図１、図２、図５、図６に示すように、ハウジング１０は、軸芯Ｘを中心とする筒状の内部空間Ｓを有するハウジング本体１１と、ハウジング本体１１の一方の端部（図１、図５では上側の端部）に配置された端部壁１２とが一体形成されている。また、ハウジング本体１１から外方に分岐筒１３を突出することにより内部空間Ｓに連通する流入ポートＰａが形成され、ハウジング本体１１のうち端部壁１２と反対側には内部空間Ｓに連通する流出ポートＰｂが形成されている。

このハウジング１０では、内部空間Ｓにおいて軸芯Ｘを中心とする筒状のスリーブ１４が端部壁１２の内面側から流出ポートＰｂに向けて突出形成されている。このハウジング１０では、ハウジング本体１１のうち流出ポートＰｂが形成された端部の外周部から外方（軸芯Ｘに直交する方向に）にフランジ状に突出する複数の連結部１５が、ハウジング本体１１に一体形成されている。

〔弁体〕
図１、図２、図５、図６に示すように、弁体２０は、軸芯Ｘを中心に形成された円筒状部２１のうち、流出ポートＰｂに対向する端部に円盤状部２２を一体形成して有底筒状に構成されている。内部空間Ｓのうち、この円筒状部２１と円盤状部２２とで取り囲まれる空間を弁内空間Ｔと称し、円盤状部２２より外部を弁外空間Ｕと称している。尚、弁内空間Ｔと弁外空間Ｕとは、概念的にハウジング本体１１の内部空間Ｓに含まれることになる。

この弁体２０では、円盤状部２２の中央位置に駆動機構３０のシャフト３２と一体回転するネジ軸３５に螺合する雌ネジ部２３が一体形成されている。

また、弁体２０は、軸芯Ｘに沿う方向での両端部の外周に形成された嵌合溝にゴム等の弾性材料で成るシールリング２４が嵌め込み状態で支持され、このシールリング２４の外周がハウジング本体１１の内周面に接触する。

図２に示すように、ネジ軸３５の回転時に、弁体２０の回転を規制するため円筒状部２１の内周に軸芯Ｘに平行する姿勢で溝部２１ａが形成され、この溝部２１ａに係合可能な係合部１４ａがスリーブ１４の外周に突出形成されている。

尚、弁体２０の回転を規制する構成として、例えば、弁体２０の内周に突出片を形成し、この突出片が係合可能な溝状部をスリーブ１４の外周において軸芯Ｘに沿って形成しても良い。また、弁体２０の回転を規制する構成として、弁体２０に対して軸芯Ｘと平行姿勢となる孔状部を形成し、この孔状部に挿入されるロッドをハウジング１０の内部に形成することも可能である。

〔駆動機構〕
図１、図５に示すように、直流モータＭは、モータケース３１の内部に、シャフト３２と、ロータ３３と、ステータ３４とを収容したブラシレスＤＣモータとして構成されている。

つまり、この直流モータＭは、モータケース３１に対し回転自在にシャフト３２を支持しており、このシャフト３２と一体回転するように永久磁石を有するロータ３３を備え、このロータ３３を取り囲む領域に界磁コイルを有するステータ３４を配置している。尚、直流モータＭはブラシレスＤＣモータに限るものではなく、ブラシを用いるＤＣモータでも良い。

このように、直流モータＭと、この直流モータＭのシャフト３２と同軸芯に配置され弁体２０の雌ネジ部２３に螺合するネジ軸３５を備えて駆動機構３０が構成されている。

〔ダンパ部〕
この開閉弁Ｖは、直流モータＭを予め設定された時間だけ駆動することにより弁体２０を図１に示す開放位置と、図５に示す閉塞位置との二位置で停止するように設定される。このように時間制御される理由は直流モータＭでは正確な回転制御ができないからである。このような駆動形態から、弁体が２０開放位置に達する直前と、閉塞位置に達する直前とにおいて弁体２０の移動速度を減じ、弁体２０が開放位置と閉塞位置とに達した際には、弁体２０を完全に停止させるためのダンパ部Ｄを備えている。

弁体２０が開放位置に達する直前に移動速度を減ずるダンパ部Ｄを第１ダンパ部Ｄ１と称し、弁体２０が閉塞位置に達する直前に移動速度を減ずるダンパ部Ｄを第２ダンパ部Ｄ２と称する。尚、この実施形態では、開閉弁Ｖに第１ダンパ部Ｄ１と第２ダンパ部Ｄ２との夫々を備えた構成を示しているが、第１ダンパ部Ｄ１と第２ダンパ部Ｄ２との一方だけを開閉弁Ｖに備えるように構成しても良い。

〔ダンパ部：第１ダンパ部〕
第１ダンパ部Ｄ１は、図１〜図４に示すように、弁体２０の円盤状部２２に形成された一対の貫通孔１と、貫通孔１に挿入可能となるようにスリーブ１４の延出端（図１で下端）に形成された一対の第１突起２とを備えている。

尚、この第１ダンパ部Ｄ１に限らず後述する第２ダンパ部Ｄ２においても、貫通孔１が、弁体２０の作動時に弁体２０の弁内空間Ｔと弁外空間Ｕとの間での圧力差を低減する連通構造として機能する。また、ダンパ部Ｄでは、貫通孔１をオリフィスとして機能させることで弁内空間Ｔと弁外空間Ｕとの間の圧力差を増大させ弁体２０の移動速度を減ずるように機能する。

具体的な構成として、貫通孔１は、軸芯Ｘに沿う方向視でスリーブ１４と重複する円環状の領域において、軸芯Ｘを挟んで対向する２箇所に形成されている。この貫通孔１は軸芯Ｘに沿う方向視で円形であり、弁内空間Ｔから円盤状部２２の厚み方向での中間部までの弁内側径より、中間部から円盤状部２２の外面までの位置までの弁外側径が拡大する形状で形成されている。

また、第１突起２はスリーブ１４の延出側（図１で下側）ほど小径化するように先端がテーパ状であり、最も大径の部位でも貫通孔１の弁内空間Ｔの側の内径より小径に形成されている。

第１ダンパ部Ｄ１では、図３、図４に示すように円盤状部２２のうち弁内空間Ｔに露出する部位で貫通孔１を取り囲む部位を、軸芯Ｘに対して直交する平滑面となる内部シール面２２Ｓとしており、スリーブ１４の延出端のうち第１突起２を取り囲む部位を、軸芯Ｘに対して直交する平滑面となる第１シール面１４Ｓとしている。

この構成から、弁体２０が閉塞位置から開放位置に向けて作動する場合には、弁内空間Ｔの冷却水が貫通孔１を介して弁外空間Ｕに流れることにより弁内空間Ｔと弁外空間Ｕとにある夫々の冷却水の圧力差はほとんど生じず、弁体２０の円滑な作動を可能にする。この作動により、図３に示すように弁体２０が開放位置に近づいた場合には、貫通孔１に第１突起２の突出端部が接近しつつ入り込み、この貫通孔１をオリフィスとして機能させるため、弁内空間Ｔの冷却水の圧力が弁外空間Ｕの冷却水の圧力よりも大きくなり、貫通孔１に流れる冷却水の流量が低減され、弁体２０の移動速度も減じられる。

この作動の後、弁体２０が開放位置に達する直前には直前に第１シール面１４Ｓと内部シール面２２Ｓとの間隔が極めて小さくなり、この部位での冷却水の流れが制限される結果、弁体２０の移動速度が大きく減じられ、図４に示すように最終的に第１シール面１４Ｓと内部シール面２２Ｓとが当接することにより弁体２０の位置が決まり、この弁体２０が開放位置に維持される。

〔ダンパ部：第２ダンパ部〕
第２ダンパ部Ｄ２は、図５〜図７に示すように、弁体２０の円盤状部２２に形成された一対の貫通孔１と、ハウジング本体１１に対して相対回転不能に支持されたエンドブラケット４と、一対の貫通孔１に挿入可能となる位置関係でエンドブラケット４に突出形成された一対の第２突起５とを備えている。

具体的な構成として、貫通孔１は、第１ダンパ部Ｄ１に用いられるものと共通のものが使用される。エンドブラケット４は、弁体２０が閉塞位置に達した際に、弁体２０の円盤状部２２の外面（図５で下側の面）が、このエンドブラケット４の内面側（図５で上側）に当接する位置に配置されている。

つまり、図６、図７に示すように、ハウジング本体１１の流出ポートＰｂの開口縁に一対の嵌合凹部１１ａが形成され、これらの嵌合凹部１１ａに対してエンドブラケット４の両端部が係合状態で支持されている。このエンドブラケット４には、ネジ軸３５の外端で円柱状となる小径部３５ａが挿通する孔部が形成されている。尚、小径部３５ａが孔部に挿通することによりネジ軸３５の軸芯精度を高めている。

エンドブラケット４は、ハウジング本体１１の開口縁の内周で、ハウジング本体１１の開口縁より軸芯Ｘに沿う方向で弁体２０の方向に僅かに偏位する位置に配置されている。また、図５、図７に示すように、ハウジング本体１１の開口縁に嵌め込まれるシール体１６の一部がエンドブラケット４の外面側（図５で下側）に重複して配置される。

尚、シール体１６はゴム等の弾性材料で成るものであり、ハウジング本体１１の流出ポートＰｂに連通する位置関係で流路構成物８が配置された状態では、図７に示すように、嵌合凹部１１ａの近傍において、シール体１６の一部がエンドブラケット４を押圧する位置関係となる。

一対の第２突起５は、エンドブラケット４の内面側において弁体２０の方向に突出する姿勢で、対応する貫通孔１に挿入可能な位置に配置されている。また、エンドブラケット４のうち第２突起５に隣接する位置には内面側から外面側に亘って複数の連通孔４ａが形成されている。

特に、第２突起５は先端ほど小径化するテーパ状であり、図５に示すように、弁体２０の円盤状部２２がエンドブラケット４に当接した状態において、第２突起５の外周と貫通孔１との間には冷却水の流動が可能な空間が形成され、この空間が連通孔４ａと連通するように構成されている。

この構成から、弁体２０が閉塞位置に向けて作動する場合には、弁外空間Ｕからの冷却水が連通孔４ａから貫通孔１を介して弁内空間Ｔに流れ、弁体２０の円滑な作動を可能にする。この作動により図７に示すように、弁体２０が閉塞位置に近づいた場合には、貫通孔１に第２突起５の突出端部が接近しつつ入り込み、この貫通孔１をオリフィスとして機能させるため、弁外空間Ｕの冷却水の圧力が弁内空間Ｔの冷却水の圧力よりも大きくなり、貫通孔１に流れる冷却水の流量が低減され、弁体２０の移動速度も減じられる。

この第２ダンパ部Ｄ２では弁体２０が、図５に示すように閉塞位置に達した状態では、流量は制限されるものの、貫通孔１での冷却水での流動が許容されるため、第１ダンパ部Ｄ１と比較して弁体２０の移動速度の低減の程度は大きくない。

また、この第２ダンパ部Ｄ２では、弁体２０が閉塞位置に達した後に弁体２０からの圧力がエンドブラケット４からシール体１６に作用し、このシール体１６を圧縮することが可能である。このため、弁体２０が閉塞位置に達して停止する際にはシール体１６をダンパ部Ｄの一部として機能させ、このシール体１６の弾性変形により弁体２０がエンドブラケット４に接触する際の衝撃を吸収することができる。

特に、この開閉弁Ｖでは、弁体２０が図５に示す閉塞位置にある状態であっても、第２ダンパ部Ｄ２において、貫通孔１での冷却水の流動を許されるため、この閉塞位置から開放位置に向けて弁体２０を作動させる際には、貫通孔１での冷却水の流れが可能であるため、移動速度の高速化を短時間で行える。

〔実施形態の作用効果〕
このようにダンパ部Ｄとして第１ダンパ部Ｄ１と第２ダンパ部Ｄ２とを備えることにより、弁体２０を開放位置に作動させた場合と、閉塞位置に作動させた場合との何れの場合でも、弁体２０が開放位置に達する直前と、弁体２０が閉塞位置に達する直前とにおいて移動速度を減じ、衝撃を抑制することができる弁体２０の停止を可能にしている。

特に、第１ダンパ部Ｄ１と第２ダンパ部Ｄ２との何れでも、弁体２０の弁内空間Ｔと弁外空間Ｕとの間に流れる冷却水の流量を低減することで弁体２０の作動速度を減ずることが可能であるため、直流モータＭの駆動速度を制御するものと比較して制御形態が単純化できる。

また、第２ダンパ部Ｄ２は、流体の流量の制御による弁体２０の移動速度の制御だけでなく、本来、シールに用いるシール体１６にエンドブラケット４を当接させて衝撃を吸収するため、緩衝用の弾性材料を特別に用いることなく弁体２０が閉塞位置に達した際の衝撃吸収を可能にしている。

〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い（実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している）。

（ａ）図８〜図１０に示すように、ネジ軸３５の外端位置に中間ブラケット６を、軸芯Ｘを中心にネジ軸３５と一体回転可能（相対回転可能でも良い）、かつ、軸芯Ｘに沿う方向に移動不能に支持し、この中間ブラケット６に規制部材を備えることにより第２ダンパ部Ｄ２を構成する。

この別実施形態（ａ）では、弁体２０の円盤状部２２に一対の貫通孔１を形成すると共に、円盤状部２２の外面（図８で下側に）において一対の貫通孔１に連なるように軸芯Ｘを中心とする環状凹部１ａを形成している。また、中間ブラケット６を、環状凹部１ａと対向する位置に配置し、環状凹部１ａに接近しつつ入り込むように、軸芯Ｘを中心とする環状突起７を中間ブラケット６に形成している。

環状凹部１ａは、底部ほど幅狭となるように断面形状が形成され、環状突起７は、突出端ほど幅狭となるように断面形状が形成されている。また、図９に示すように弁体２０が閉塞位置に達した場合に弁体２０の円盤状部２２の外面に、中間ブラケット６の内面が当接し、この当接状態においても環状凹部１ａと環状突起７との間に冷却水の流動を可能にする空間が形成されるように各々の関係が設定されている。

別実施形態（ａ）の第２ダンパ部Ｄ２では、中間ブラケット６に対し環状突起７に隣接する位置に複数の内面側から外面側に亘る連通部６ａが穿設されている。特に、弁体２０が閉塞位置に達した場合に弁体２０の円盤状部２２の外周部分に当接するように、環状のシール体１６をハウジング本体１１の内周に露出させている。

この構成から、弁体２０が閉塞位置に向けて作動する場合には、弁外空間Ｕから連通部６ａに流れる冷却水が貫通孔１を介して弁内空間Ｔに流れ、弁体２０の円滑な作動を可能にする。この作動により弁体が閉塞位置に近づいた場合には、環状凹部１ａに貫通孔１に環状突起７が接近しつつ入り込み、この貫通孔１に流れる冷却水の水量を減ずるため、弁体２０の移動速度も減じられる。

この後、弁体２０が閉塞位置に達し、中間ブラケット６に弁体２０の円盤状部２２が当接した状態では、流量は制限されるものの貫通孔１での冷却水での流動が許容されるため、第１ダンパ部Ｄ１と比較して弁体２０の移動速度の低減の程度は大きくない。また、この別実施形態（ａ）では、弁体２０が閉塞位置に達した場合には、弁体２０の円盤状部２２の外周がシール体１６に接触して圧縮することから、弁体２０の移動速度が減じられる。この別実施形態（ａ）では、シール体１６が第２ダンパ部Ｄ２としても機能する。

（ｂ）図１１に示すように、弁体２０の円盤状部２２のうち、貫通孔１を取り囲む部位にゴムシート等の緩衝材２５を備え、この緩衝材２５のうち、スリーブ１４の第１シール面１４Ｓに対向する面を内部シール面２２Ｓとするように第１ダンパ部Ｄ１を構成する。

この別実施形態（ｂ）では、弁体２０が開放位置に近づいた場合には、貫通孔１に第１突起２の突出端部が接近しつつ入り込み、この貫通孔１をオリフィスとして機能させるため、貫通孔１に流れる冷却水の流量が低減され、弁体２０の移動速度も減じられる。

この後に、弁体２０が開放位置に達する直前には直前に第１シール面１４Ｓと内部シール面２２Ｓとの間隔が極めて小さくなり、この部位での冷却水の流れが制限される結果、弁体２０の移動速度が大きく減じられ、最終的に第１シール面１４Ｓと内部シール面２２Ｓとが当接することにより弁体２０が開放位置に維持される。特に、弁体２０が開放位置に達した時点で、スリーブ１４の第１シール面１４Ｓが、緩衝材２５の内部シール面２２Ｓに当接することにより衝撃が抑制される。そして、このように第１シール面１４Ｓが、緩衝材２５の内部シール面２２Ｓに当接することにより、貫通孔１での冷却水の流れを完全に遮断することが可能となる。

（ｃ）弁体２０が閉塞位置に達した際に、弁体２０に当接するゴム等の緩衝部材を用いることや、弁体２０が閉塞位置に達した際に、弁体２０と一体的に作動する部材に当接するゴムなどの緩衝部材を用いることによりダンパ部Ｄを構成する。

この別実施形態（ｃ）の具体的な形態としては、実施形態で説明したように、弁体２０が閉塞位置に達した後に、弁体２０と一体的に作動するエンドブラケット４をシール体１６に当接する構造や、別実施形態（ａ）で説明したように弁体２０が閉塞位置に達した際に弁体２０にシール体１６を当接させる構造を採用できる。特に、緩衝部材としてシール体１６を用いる構成に代えて、緩衝のための専用のゴムやスプリングを用いるように構成しても良い。

この別実施形態（ｃ）では緩衝部材の形状や、配置は、実施形態や別実施形態（ａ）に示されるものに限るものではないが、弁体２０の弁内空間Ｔと弁外空間Ｕとの間に流れる冷却水の水量を制御する構成を用いずに済むため、構成が簡素化できる。

（ｄ）第２ダンパ部Ｄ２として、実施形態にはエンドブラケット４に対し、第２突起５の近傍にエンドブラケット４を貫通する連通孔４ａを形成していたが、これに代えて第２突起５を貫通（図５では上下方向に貫通）する連通孔４ａを形成する構成を採用しても良い。また、連通孔４ａに代えてエンドブラケット４の内面側（図５で上側）において第２突起５の近傍を幅方向に向かう溝を形成することにより、この溝に冷却水が流れるように構成することも可能である。

（ｅ）貫通孔１を、軸芯Ｘで沿う方向での中央位置を最も小径化、このように小径化した位置を基準に弁内空間Ｔに近い位置ほど大径化すると共に、小径化した位置を基準に弁外空間Ｕに近い位置ほど大径化するように構成する。

このように貫通孔１の形状を設定することにより、貫通孔１をオリフィスとして機能させる際の冷却水の流れの抑制を効率的に行うことが可能となる。また、この別実施形態（ｅ）の構成では、例えば、第１ダンパ部Ｄ１の第１突起２と、第２ダンパ部Ｄ２の第２突起５との何れもストレートの棒状に形成することも可能となる。

本発明は、直流モータで弁体を作動させる開閉弁に利用できる。

１ 貫通孔（ダンパ部、連通構造）
２ 第１突起（突起、ダンパ部）
４ エンドブラケット（ブラケット）
６ 中間ブラケット（ブラケット）
５ 第２突起（突起、ダンパ部）
１０ ハウジング
２０ 弁体
２３ 雌ネジ部
３５ ネジ軸
Ｄ ダンパ部
Ｄ１ 第１ダンパ部（ダンパ部）
Ｄ２ 第２ダンパ部（ダンパ部）
Ｍ 直流モータ
Ｐａ 流入ポート
Ｐｂ 流出ポート
Ｓ 内部空間
Ｔ 弁内空間
Ｕ 弁外空間
Ｘ 軸芯

Claims (9)

1. 軸芯に沿う姿勢の内部空間が形成され、前記内部空間を介して互いに連通する流入ポートおよび流出ポートを有するハウジングと、
   前記ハウジングの前記内部空間を前記軸芯に沿って作動することにより、前記流入ポートと前記流出ポートとの間での流体の流れを遮断する閉塞位置および前記流入ポートと前記流出ポートとの間での流体の流れを可能にする開放位置に切り換え自在な弁体と、
   前記弁体を前記軸芯に沿う方向に作動させる直流モータとを備えると共に、
   前記直流モータの駆動力により前記弁体が前記開放位置と、前記閉塞位置との少なくとも一方に達する直前に前記弁体の移動速度を減ずるダンパ部を有している開閉弁。
2. 前記弁体が、前記ハウジングの前記内部空間にある流体が流入可能な弁内空間を有し、
   前記弁体が、前記開放位置に設定された際には、前記流入ポートからの流体が前記内部空間のうち前記弁体の外部となる弁外空間を通過して前記流出ポートに流れるように構成され、
   前記弁体が、前記軸芯に沿って作動する際に前記弁外空間にある流体と前記弁内空間にある流体との圧力差を低減する連通構造を有しており、
   前記ダンパ部は、前記弁体が前記閉塞位置または前記開放位置に達する直前に前記圧力差を増大させる請求項１に記載の開閉弁。
3. 前記連通構造は、前記弁体が前記軸芯に沿って作動する際に前記弁外空間と前記弁内空間との前記圧力差を低減するため前記弁外空間と前記弁内空間との間での流体の流動を可能にする貫通孔であり、
   前記ダンパ部は、前記弁体が前記閉塞位置または前記開放位置に達する直前に前記貫通孔に接近する位置に達することにより前記貫通孔を流通する流体の流量を低減させる突起で構成されている請求項２に記載の開閉弁。
4. 前記貫通孔が前記突起に近接する位置ほど小径に成形される部分を有する、又は、前記突起が前記貫通孔に近接する位置ほど小径に成形される部分を有している請求項３に記載の開閉弁。
5. 前記弁体が前記開放位置に達した時点で、前記貫通孔が完全に閉塞される請求項３又は４に記載の開閉弁。
6. 前記ハウジングは、前記軸芯と同軸芯でネジ軸を備え、
   前記弁体は、前記ネジ軸に螺合する雌ネジ部を備え、
   前記直流モータが前記ネジ軸を回転駆動し、
   前記突起が、前記ハウジングに対して相対回転不能に支持したブラケットに備えられている請求項３に記載の開閉弁。
7. 前記ハウジングは、前記軸芯と同軸芯でネジ軸を備え、
   前記弁体は、前記ネジ軸に螺合する雌ネジ部を備え、
   前記直流モータが前記ネジ軸を回転駆動し、
   前記突起が、前記ネジ軸のうち前記弁体を貫通する外端位置に対して前記ネジ軸と一体回転可能に支持したブラケットに備えられている請求項３に記載の開閉弁。
8. 前記貫通孔が、前記突起に近接する位置ほど大径に成形される部分を有する、又は、前記突起が前記貫通孔に近接する位置ほど小径に形成される部分を有している請求項６に記載の開閉弁。
9. 前記弁体が、前記閉塞位置に達した時点で前記貫通孔での流体の僅かな流れを許すように構成されている請求項６又は８に記載の開閉弁。

Images