JP2022025332A - ロータリ式バルブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の削減、小型化、車両搭載性の向上が図れるロータリ式バルブ装置を提供する。【解決手段】内部通路Ｉｐ及び内部通路から径方向外側に向かって外周壁に開口する開口部４３ａ１，４３ｂ１を有すると共に所定の軸線Ｓ回りに回転する筒状のバルブ４０、バルブと一体的に回転するシャフト４１、バルブを収容してシャフトを回動自在に支持すると共に内部通路を外部に連通させる連通口２１を画定するハウジングＨ、バルブの外周壁に当接するようにハウジングに組み込まれて径方向通路Ｒｐを画定する通路部材５０を備え、バルブは、軸線方向の一端面から内側に凹むと共にシャフトの一端部４１ａを囲む凹部４５を含み、ハウジングは、凹部内に挿入されてシャフトの一端部を支持する筒部１２と連通口の近傍領域においてシャフトの他端部４１ｂを支持する支持孔２２を含む。【選択図】図６

Description

本発明は、バルブを軸線回りに回転させて流体の通路を開閉するロータリ式バルブ装置に関し、特に、車両等に搭載されるエンジンの冷却水の流れを制御する際に適用されるロータリ式バルブ装置に関する。

従来のロータリ式バルブ装置としては、内側を冷却水が流通可能な筒部を有するハウジングと、外壁に開口部を有すると共に軸線回りに回転する筒状のバルブ、バルブに嵌合固定されて軸線上に伸長する金属製のシャフト、バルブとハウジングの間に介在してバルブの外周面に当接する筒状のシール部材、バルブを回転駆動するモータ等を備えた、冷却水制御弁装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この装置において、シャフトは軸線方向においてバルブの両端から突出する長さに形成され、シャフトの両端部が軸受を介してハウジングに回動自在に支持されている。
このような構造では、シャフトの軸線方向におけるハウジングの寸法が大きくなり、装置の大型化を招く。したがって、この装置を車両搭載のエンジンに装着する場合は、車両搭載性の点で不利である。
また、バルブ、シャフト、シャフトの両端部を支持する軸受等がそれぞれ独立した部品として形成されているため、部品点数が多く、構造が複雑で、組付け性、管理コスト等の点で不利である。

特開２０１９－１３８３５４号公報

本発明は、上記従来技術の問題点を解消して、部品点数の削減、装置の小型化、車両搭載性の向上等を図れるロータリ式バルブ装置を提供することにある。

本発明のロータリ式バルブ装置は、内部通路及び内部通路から径方向外側に向かって外周壁に開口する開口部を有すると共に所定の軸線回りに回転する筒状のバルブと、バルブと一体的に回転するシャフトと、バルブを収容してシャフトを回動自在に支持すると共に内部通路を外部に連通させる連通口を画定するハウジングと、バルブの外周壁に当接するようにハウジングに組み込まれて径方向通路を画定する通路部材とを備え、バルブは、軸線方向の一端面から内側に凹むと共にシャフトの一端部を囲む凹部を含み、ハウジングは、凹部内に挿入されてシャフトの一端部を支持する筒部と、連通口の近傍領域においてシャフトの他端部を支持する支持孔を含む、構成となっている。

上記ロータリ式バルブ装置において、ハウジングは、筒部を有するハウジング本体と、連通口及び支持孔を有すると共にハウジング本体に軸線方向から結合される結合部材を含む、構成を採用してもよい。

上記ロータリ式バルブ装置において、シャフトは、樹脂材料を用いてバルブと一体成形されている、構成を採用してもよい。

上記ロータリ式バルブ装置において、凹部は、シャフトの一端部を露出させるべく有底円筒状に形成され、バルブは、外周壁と凹部の間に連続して形成され内部通路とシャフトの一端部とを遮断する端部壁を含む、構成を採用してもよい。

上記ロータリ式バルブ装置において、筒部は、軸受ブッシュを介してシャフトの一端部を支持している、構成を採用してもよい。

上記ロータリ式バルブ装置において、筒部とシャフトの間には、軸受ブッシュよりも軸線方向の内側において、シール部材が配置されている、構成を採用してもよい。

上記ロータリ式バルブ装置において、シャフトは、他端部よりも軸線方向の内側においてハウジングにより軸線方向に支持される環状端面を有し、環状端面は、軸線方向においてバルブの他端面よりも内側に配置されている、構成を採用してもよい。

上記ロータリ式バルブ装置において、シャフトは、一端部よりも軸線方向の外側において、回転力が伝達される歯車を有する、構成を採用してもよい。

上記ロータリ式バルブ装置において、バルブを回転駆動するべくハウジングの外側に配置された駆動ユニットを含み、駆動ユニットは、バルブの一端部側において駆動力を付与する、構成を採用してもよい。

上記ロータリ式バルブ装置において、バルブの外周壁は、軸線方向に連なる複数の球面をなす外周面含み、通路部材は、複数の外周面に対応して配置されている、構成を採用してもよい。

上記構成をなすロータリ式バルブ装置によれば、部品点数の削減、装置の小型化、車両搭載性の向上等を達成することができる。

本発明に係るロータリ式バルブ装置がエンジンの冷却水循環システムに適用された状態を示すブロック図である。 本発明に係るロータリ式バルブ装置の一実施形態を示す外観斜視図である。 図２に示すロータリ式バルブ装置をハウジングの連通口側から視た外観斜視図である。 一実施形態のロータリ式バルブ装置に含まれるハウジングを示す外観斜視図である。 図４に示すハウジングを構成するハウジング本体及び結合部材の軸線を含む面での分解断面図である。 一実施形態のロータリ式バルブ装置の軸線を含む面での断面図である。 一実施形態のロータリ式バルブ装置において、一つのコネクタ部材が連結される部分を切断した部分断面図である。 一実施形態のロータリ式バルブ装置において、二つの通路部材の中心線を含むと共に軸線に垂直な面での断面図である。 一実施形態のロータリ式バルブ装置において、一つの通路部材の中心線を含むと共に軸線に垂直な面での断面図である。 一実施形態のロータリ式バルブ装置に含まれる、バルブと三つの通路モジュール（通路部材、シール部材及び付勢バネ）の配置関係を示す分解斜視図である。 一実施形態のロータリ式バルブ装置に含まれるバルブを、シャフトの一端部側から視た外観斜視図である。 一実施形態のロータリ式バルブ装置に含まれるバルブを、シャフトの他端部側から視た外観斜視図である。 一実施形態のロータリ式バルブ装置に含まれるバルブを、軸線を含む面で切断した斜視断面図である。 一実施形態のロータリ式バルブ装置に含まれる通路モジュール（通路部材、シール部材、付勢バネ）を示す分解斜視図である。 一実施形態のロータリ式バルブ装置に含まれるバルブ、通路モジュール（通路部材、シール部材、付勢バネ）及びコネクタ部材の組み付け状態を示す部分断面図である。

以下、本発明に係るロータリ式バルブ装置の一実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
一実施形態に係るロータリ式バルブ装置Ｍは、図１に示すように、車両に搭載されるエンジンＥにおいてウォータポンプ１の下流側に取り付けられて、ラジエータ２、ヒータ３、オイルクーラ４、常時循環対象物５に冷却水を供給するように配置されている。
尚、常時循環対象物５としては、スロットルボディやＥＧＲバルブ等が対象となる。

ロータリ式バルブ装置Ｍは、図２、図３、図６、図８、図９に示すように、ハウジングＨとしてのハウジング本体１０及び結合部材２０、コネクタ部材３１，３２，３３，３４、軸線Ｓ回りに回動するバルブ４０、三つの通路モジュールｍ１，ｍ２，ｍ３、駆動ユニット８０を備えている。
三つの通路モジュールｍ１，ｍ２，ｍ３は、それぞれ、通路部材５０、シール部材６０、付勢バネ７０により構成されている。
尚、三つの通路モジュールｍ１，ｍ２，ｍ３を構成する通路部材５０、シール部材６０、及び付勢バネ７０は、寸法が異なるのみでその他は同一の構成をなすため、同一の符号を用いて示されている。

ハウジング本体１０は、樹脂材料又はアルミニウム材料等により形成され、図４ないし図６に示すように、収容室１１、収容室１１内に突出する筒部１２、四つの連結嵌合部１３，１４，１５，１６、フランジ部１７、嵌合凹部１８、外側において駆動ユニット８０が取り付けられる仕切り壁１９を備えている。

収容室１１は、軸線Ｓを中心とする円筒状に形成され、隙間をおいて、バルブ４０を軸線Ｓ回りに回動自在に収容する。
筒部１２は、軸線Ｓを中心とする円筒状に形成され、軸線Ｓ方向において仕切り壁１９から内側に突出するように形成されている。
そして、筒部１２は、図６に示すように、軸受ブッシュＢを介してバルブ４０のシャフト４１の一端部４１ａを回動自在に支持する。また、筒部１２とシャフト４１の間には、軸受ブッシュＢよりも軸線Ｓ方向の内側において、シール部材ＳＲが配置されている。

連結嵌合部１３は、図４及び図８に示すように、軸線Ｓに垂直な方向に伸長する挿入孔１３ａ、コネクタ部材３１を連結する連結部１３ｂを備えている。
挿入孔１３ａは、通路モジュールｍ１を挿入し得るように円筒状の内周面を画定するべく形成され、バルブ４０の第１外周面４３ａと径方向において対向する位置に設けられている。
連結部１３ｂは、コネクタ部材３１がＯリングＲｇを挟んで嵌合されると共にネジを用いて固定されるように形成されている。

連結嵌合部１４は、図４及び図８に示すように、軸線Ｓに垂直な方向に伸長する挿入孔１４ａ、コネクタ部材３２を連結する連結部１４ｂを備えている。
挿入孔１４ａは、通路モジュールｍ２を挿入し得るように円筒状の内周面を画定するべく形成され、バルブ４０の第１外周面４３ａと径方向において対向する位置に設けられている。
連結部１４ｂは、コネクタ部材３２がＯリングＲｇを挟んで嵌合されると共にネジを用いて固定されるように形成されている。

連結嵌合部１５は、図４及び図９に示すように、軸線Ｓに垂直な方向に伸長する挿入孔１５ａ、コネクタ部材３３を連結する連結部１５ｂを備えている。
挿入孔１５ａは、通路モジュールｍ３を挿入し得るように円筒状の内周面を画定するべく形成され、バルブ４０の第２外周面４３ｂと径方向において対向する位置に設けられている。
連結部１５ｂは、コネクタ部材３３がＯリングＲｇを挟んで嵌合されると共にネジを用いて固定されるように形成されている。
また、連結嵌合部１５の近傍には、図４、図７、図８に示すように、連結嵌合部１６の連通路１６ａの途中に連通するバイパス通路１５ｃが形成され、バイパス通路１５ｃに配置されたサーモスタットＴが所定温度以上で開弁したとき、通路モジュールｍ３を経由することなく、連通路１６ａ及びバイパス通路１５ｃを通して内部通路Ｉｐとコネクタ部材３３の通路とが直接連通するようになっている。

連結嵌合部１６は、図７に示すように、軸線Ｓに垂直な方向に伸長し途中から屈曲した経路を辿る連通路１６ａ、コネクタ部材３４を連結する連結部１６ｂを備えている。
連通路１６ａは、軸線Ｓに垂直な径方向に伸長してバルブ４０の第１外周面４３ａと対向する上流側通路、上流側通路から屈曲して連結部１６ｂまで延びる下流側通路を含むように形成されている。
連結部１６ｂは、コネクタ部材３４がＯリングＲｇを挟んで嵌合されると共にネジを用いて固定されるように形成されている。

フランジ部１７は、図３に示すように、エンジンＥの取付け面に接合される接合面１７ａ、軸線Ｓを中心とする円形孔１７ｂ、エンジンＥに締結するボルトを通す貫通孔１７ｃを備えている。
嵌合凹部１８は、図５に示すように、フランジ部１７の円形孔１７ｂの内側に形成されており、第１環状凹部１８ａ、第２環状凹部１８ｂを備えている。
第１環状凹部１８ａは、結合部材２０が嵌合されてハウジング本体１０に結合されるように形成されている。
第２環状凹部１８ｂは、結合部材２０の周りにおいてＯリングＲｇが嵌め込まれるように形成されている。

仕切り壁１９は、図４及び図５に示すように、筒部１２を通して収容室１１を外部に連通させる開口部１９ａ、ネジを用いて駆動ユニット８０を締結するべく外側に形成されたボス部１９ｂ、バルブ４０の突起４６を受け入れてバルブ４０の回動範囲を規制するべく内側に形成された円弧状の規制溝１９ｃを備えている。

結合部材２０は、樹脂材料又はアルミニウム材料等により形成され、図３、図５、図６に示すように、三つの連通口２１、支持孔２２、スラスト受け部２３を備えている。
連通口２１は、バルブ４０の内部通路Ｉｐ及び収容室１１を外部と連通させるものであり、流体の流入又は流出を可能にする。
支持孔２２は、シャフト４１の他端部４１ｂを回動自在に受け入れて支持する。
スラスト受け部２３は、図６に示すように、軸線Ｓ方向において、バルブ４０の他端面４３ｃよりも内側まで突出して形成され、シャフト４１の他端部４１ｂに隣接する環状端面４１ｃを軸線Ｓ方向において支持する。

結合部材２０は、シャフト４１の一端部４１ａがハウジング本体１０の筒部１２に軸受ブッシュＢ及びシール部材ＳＲを介して嵌め込まれた後に、シャフト４１の他端部４１ｂを支持孔２２に嵌め込みつつ、軸線Ｓ方向からハウジング本体１０の第１環状凹部１８ａに嵌め込まれて結合される。
このように、ハウジングＨが、筒部１２を有するハウジング本体１０と、連通口２１及び支持孔２２を有する結合部材２０により形成されているため、バルブ４０を挟み込むようにして容易に組み付けることができる。

コネクタ部材３１は、金属材料等により形成され、図２、図８、図１５に示すように、嵌合部３１ａ、フランジ部３１ｂ、パイプ部３１ｃを備えている。
嵌合部３１ａは、環状のバネ受け部３１ａ_１を有し、連結嵌合部１３の挿入孔１３ａに嵌合されて、付勢バネ７０の端部を受けると共に挿入孔１３ａとの間にＯリングＲｇを挟み込むように形成されている。
フランジ部３１ｂは、連結嵌合部１３の端面にネジを用いて締結固定される。
パイプ部３１ｃには、オイルクーラ４に向けて冷却水を供給する配管が接続される。

コネクタ部材３２は、金属材料等により形成され、図２、図８、図１５に示すように、嵌合部３２ａ、フランジ部３２ｂ、パイプ部３２ｃを備えている。
嵌合部３２ａは、環状のバネ受け部３２ａ_１を有し、連結嵌合部１４の挿入孔１４ａに嵌合されて、付勢バネ７０の端部を受けると共に、挿入孔１４ａとの間にＯリングＲｇを挟み込むように形成されている。
フランジ部３２ｂは、連結嵌合部１４の端面にネジを用いて締結固定される。
パイプ部３２ｃには、ヒータ３に向けて冷却水を供給する配管が接続される。

コネクタ部材３３は、金属材料等により形成され、図２、図９、図１５に示すように、嵌合部３３ａ、フランジ部３３ｂ、パイプ部３３ｃを備えている。
嵌合部３３ａは、環状のバネ受け部３３ａ_１を有し、連結嵌合部１５の挿入孔１５ａに嵌合されて、付勢バネ７０の端部を受けるように形成されている。
フランジ部３３ｂは、連結嵌合部１５の端面にＯリングＲｇを挟み込んでネジを用いて締結固定される。
パイプ部３３ｃには、ラジエータ２に向けて冷却水を供給する配管が接続される。

コネクタ部材３４は、金属材料等により形成され、図２及び図７に示すように、嵌合部３４ａ、フランジ部３４ｂ、パイプ部３４ｃを備えている。
嵌合部３４ａは、連結嵌合部１６の連通路１６ａに嵌合されて、連通路１６ａとの間にＯリングＲｇを挟み込むように形成されている。
フランジ部３４ｂは、連結嵌合部１６の端面にネジを用いて締結固定される。
パイプ部３４ｃには、常時循環対象物５に向けて冷却水を供給する配管が接続される。

バルブ４０は、耐摩耗性及び摺動性に優れた樹脂材料を用いて、内部通路Ｉｐを画定するべく形成され、図６、図１１ないし図１３に示すように、軸線Ｓを中心とするシャフト４１、端部壁４２、外周壁４３、外周壁４３をシャフト４１に連結する複数のスポーク部４４、有底円筒状の凹部４５、突起４６を備えている。

シャフト４１は、軸線Ｓを中心とする円柱状に形成され、一端部４１ａ、他端部４１ｂ、環状端面４１ｃ、歯車４１ｄを備えている。
一端部４１ａは、凹部４５で囲まれると共に外部に露出するように形成され、軸受ブッシュＢを介してハウジング本体１０の筒部１２に嵌合されて軸線Ｓ回りに回動自在に支持される。
他端部４１ｂは、結合部材２０の支持孔２２に嵌合されて軸線Ｓ回りに回動自在に支持される。
環状端面４１ｃは、軸線Ｓ方向において他端部４１ｂの内側に隣接すると共に、軸線Ｓ方向においてバルブ４０の他端面としての外周壁４３の端面４３ｃよりも内側に配置されるように形成されている。
そして、環状端面４１ｃは、ハウジングＨの一部をなす結合部材２０のスラスト受け部２３に当接して、軸線Ｓ方向において摺動自在に支持される。

端部壁４２は、軸線Ｓ方向におけるバルブ４０の一端面４２ａを画定すると共に、外周壁４３と凹部４５の間に連続して形成され内部通路Ｉｐとシャフト４１の一端部４１ａを遮断するように形成されている。
そして、組付け状態において、端部壁４２は、ハウジング本体１０の仕切り壁１９の内側面と隙間をおいて隣接するように配置される。

このように、端部壁４２が、一端部４１ａを内部通路Ｉｐから遮断すると共に仕切り壁１９と隣接して配置されるため、連通口２１から内部通路Ｉｐに流れ込む流体は、端部壁４２の内側面に衝突して開口部４３ｂ_１，４３ａ_１に向かうように方向付けされる。
これにより、流体が、一端部４１ａの支持領域へ直接的に流れ込むのを防止することができ、支持領域からの流体の漏れを抑制ないし防止することができる。

外周壁４３は、ハウジング本体１０の内周面と隙間をおいて配置され、軸線Ｓ方向に連なる第１外周面４３ａ及び第２外周面４３ｂ、第１外周面４３ａに開口する開口部４３ａ_１、第２外周面４３ｂに開口する開口部４３ｂ_１、軸線Ｓ方向におけるバルブ４０の他端面としての端面４３ｃを備えている。

第１外周面４３ａは、軸線Ｓ方向において所定幅をなすと共に軸線Ｓ上に中心をもつ球面に形成されている。
第２外周面４３ｂは、軸線Ｓ方向において第１外周面４３ａよりも大きい幅をなすと共に軸線Ｓ上に中心をもつ球面に形成されている。
開口部４３ａ_１は、内部通路Ｉｐから径方向外側に向かって外周壁４３の第１外周面４３ａの領域に開口すると共に、軸線Ｓ回りの周方向に長い長孔として形成されている。
開口部４３ｂ_１は、内部通路Ｉｐから径方向外側に向かって外周壁４３の第２外周面４３ｂの領域に開口すると共に、開口部４３ａ_１よりも短い寸法でかつ軸線Ｓ回りの周方向に長い長孔として形成されている。
端面４３ｃは、組付け状態において、結合部材２０の内側面と隙間をおいて対向するように配置される。

スポーク部４４は、内部通路Ｉｐが軸方向通路として軸線Ｓ方向において端面４３ｃから外部に連通するように、シャフト４１に対して外周壁４３を離散的に連結するように形成されている。
凹部４５は、軸線Ｓ方向におけるバルブ４０の一端面４２ａから軸線Ｓ方向の内側に凹み、かつ、シャフト４１の一端部４１ａを囲むと共に端部壁４２の外側に露出させる有底円筒状に形成されている。
すなわち、凹部４５は、その凹み空間においてシャフト４１の一端部４１ａを同軸（軸線Ｓ）上で位置付けて露出させると共に、ハウジング本体１０の筒部１２が隙間をおいて挿入されるように形成されている。
突起４６は、端部壁４２から軸線Ｓ方向に突出するように形成され、組付け状態において、ハウジング本体１０の規制溝１９ｃに挿入される。そして、突起４６は、規制溝１９ｃの両端に当接することで、バルブ４０の回動範囲を規制する役割をなす。

上記構成をなすバルブ４０によれば、シャフト４１がバルブ４０の一部として樹脂材料により一体成形されているため、部品点数の削減、組付け工数の削減、管理工数の削減等を達成することができる。
また、凹部４５が、軸線Ｓ方向において一端面４２ａよりも内側に凹むと共にシャフト４１の一端部４１ａを囲むように形成され、又、ハウジング本体１０の筒部１２が凹部４５内に挿入されて一端部４１ａを支持するように形成されているため、従来のようにバルブの端面から突出したシャフトを支持する形態に比べて、軸線Ｓ方向における寸法を短くすることができ、ハウジングＨの小型化、装置Ｍの小型化を達成することができる。

また、シャフト４１の環状端面４１ｃが、軸線Ｓ方向においてバルブ４０の他端面（端面４３ｃ）よりも内側に配置されているため、端面４３ｃからの他端部４１ｂの突出量を小さくすることができる。すなわち、バルブ４０全体としての軸線Ｓ方向における寸法を短くすることができ、又、ハウジングＨの軸線Ｓ方向における寸法を短く設定できる。これにより、装置の小型化、車両搭載性の向上を達成することができる。

また、凹部４５が、有底円筒状に形成され、端部壁４２は、外周壁４３と凹部４５の間に連続して形成され内部通路Ｉｐと一端部４１ａとを遮断するように形成されているため、連通口２１から内部通路Ｉｐに流れ込む流体が、一端部４１ａの支持領域へ直接的に流れ込むのを防止することができ、支持領域からの流体の漏れを抑制ないし防止することができる。
また、シャフト４１の一端部４１ａが軸受ブッシュＢを介して筒部１２に支持されると共に一端部４１ａの外側に形成された歯車４１ｄに対して、駆動ユニット８０の駆動力が付与される構成であるため、軸受ブッシュＢから歯車４１ｄまでのオーバハング量を小さくでき、シャフト４１を軸線Ｓ回りに円滑に回転させることができる。
さらに、シャフト４１と筒部１２の間は、軸受ブッシュＢよりも軸線Ｓ方向の内側においてシール部材ＳＲが配置されているため、ハウジングＨの収容室１１内の流体が筒部１２を通して外部に漏れ出るのを防止することができる。

通路部材５０は、バルブ４０の外周壁４３に当接するようにハウジング本体１０に組み込まれて径方向通路Ｒｐを画定するものであり、図１０、図１４、図１５に示すように、全体として円筒状に形成され、ホルダ部材５１と、ホルダ部材５１に保持されてバルブ４０の第１外周面４３ａ又は第２外周面４３ｂに当接する当接部材５２とにより形成されている。

ホルダ部材５１は、当接部材５２と付勢バネ７０の間に介在して当接部材５２を保持するものであり、高結晶性の熱可塑性樹脂材料、例えばポリフェニルサルファイド樹脂等を用いて円筒状に形成され、内周面５１ａ、外周面５１ｂ、嵌合内周面５１ｃ、環状段差部５１ｄ、バネ受け部５１ｅ、環状溝５１ｆ、環状押圧部５１ｇを備えている。

内周面５１ａは、バルブ４０の内部通路Ｉｐと連通し得る径方向通路Ｒｐを画定する。
外周面５１ｂは、ハウジング本体１０の挿入孔１３ａ，１４ａ，１５ａと隙間Ｃをおいて配置される。
嵌合内周面５１ｃは、当接部材５２の嵌合外周面５２ｃが圧入される寸法に形成されている。
環状段差部５１ｄは、内周面５１ａと嵌合内周面５１ｃの境界に形成され、当接部材５２の環状端面５２ｄと非接触にて対向する。
バネ受け部５１ｅは、付勢バネ７０の端部を受けるべく、環状端面をなす。
環状溝５１ｆは、シール部材６０が嵌め込まれるように形成されている。
環状押圧部５１ｇは、付勢バネ７０の付勢力を介して、当接部材５２の環状被押圧部５２ｅを押圧する。

上記構成をなすホルダ部材５１は、径方向通路Ｒｐを画定する役割と、シール機能をなす当接部材５２を保持して位置決めすると共に付勢バネ７０の付勢力を伝達する役割と、シール部材６０を保持して位置決めする役割をなす。
したがって、ホルダ部材５１は、当接部材５２よりも機械的強度及び剛性が高くて、低価な樹脂材料を用いて形成される。尚、ホルダ部材５１は金属材料を用いて形成されてもよい。

当接部材５２は、樹脂材料、例えばフッ素樹脂を用いて円筒状に形成され、内周面５２ａ、外周面５２ｂ、嵌合外周面５２ｃ、環状端面５２ｄ、環状被押圧部５２ｅ、環状円錐面５２ｆを備えている。

内周面５２ａは、バルブ４０の内部通路Ｉｐと連通し得る径方向通路Ｒｐを画定する。
外周面５２ｂは、ハウジング本体１０の挿入孔１３ａ，１４ａ，１５ａと隙間Ｃをおいて配置される。
嵌合外周面５２ｃは、ホルダ部材５１の嵌合内周面５１ｃに圧入される寸法に形成されている。
環状端面５２ｄは、付勢バネ７０の付勢方向Ｆｄにおいて、ホルダ部材５１の環状段差部５１ｄと非接触にて対向する。
環状被押圧部５２ｅは、ホルダ部材５１の環状押圧部５１ｇに押圧されて付勢バネ７０の付勢力を受ける。
環状円錐面５２ｆは、バルブ４０の第１外周面４３ａ又は第２外周面４３ｂと対向するように形成され、その外周縁寄りの領域において、第１外周面４３ａ又は第２外周面４３ｂと接触する環状シール面５２ｆ_１を有し、その内周側領域は非接触となるように形成されている。
ここで、環状シール面５２ｆ_１は、付勢バネ７０の付勢方向Ｆｄにおいて、環状押圧部５１ｇ及び環状被押圧部５２ｅと並ぶ直線ＦＬ上に位置付けられている。

上記構成をなす当接部材５２は、径方向通路Ｒｐを画定する役割と、ホルダ部材５１を介して及ぼされる付勢バネ７０の付勢力により、バルブ４０の外周壁４３に当接してシールする役割をなす。
したがって、当接部材５２は、耐摩耗性及び摺動性に優れ、弾性的復元性のある樹脂材料を用いて形成される。

ここで、ホルダ部材５１と当接部材５２との寸法関係は、径方向通路Ｒｐの伸長方向において、当接部材５２の長さ寸法が、ホルダ部材５１の長さ寸法よりも短く設定されている。
すなわち、剛性の高いホルダ部材５１を長めに設定し、シール性を高める剛性の低い当接部材５２を短めに設定することで、当接部材５２の荷重に対する座屈荷重を高めることができ、付勢バネ７０の付勢力が長時間に亘って付与されても、当接部材５２の塑性変形やヘタリを抑制ないし防止することができる。

上記構成をなす当接部材５２とホルダ部材５１との組付け関係においては、図１５に示すように、嵌合外周面５２ｃが嵌合内周面５１ｃに圧入されることにより、当接部材５２がホルダ部材５１に組み付けられるため、堅固な組み付け状態が得られる。
また、環状段差部５１ｄが環状端面５２ｄに非接触となるように、かつ、環状押圧部５１ｇが環状被押圧部５２ｅを押圧するように、当接部材５２がホルダ部材５１に組み付けられるため、付勢バネ７０の付勢力を環状シール面５２ｆ_１に局部的に集中させることができ、安定したシール面圧を確保することができる。
特に、付勢バネ７０の付勢力が作用する直線ＦＬ上に、環状押圧部５１ｇ、環状被押圧部５２ｅ、及び環状シール面５２ｆ_１が一列に並ぶように配置されることで、付勢バネ７０の付勢力を有効に作用させて、所望されるシール面圧を得ることができる。

シール部材６０は、ホルダ部材５１の環状溝５１ｆに嵌め込まれるものであり、ゴム材料により略Ｖ又はＵ字断面をなす円環状に形成され、内周面６１、外周面６２、端面６３、凹状の受圧面６４を備えている。
内周面６１は、ホルダ部材５１の環状溝５１ｆの内壁面に密接する。
外周面６２は、ハウジング本体１０の挿入孔１３ａ，１４ａ，１５ａの内周面に密接する。
端面６３は、ホルダ部材５１の環状溝５１ｆの一方の側壁面に当接するように形成されている。
受圧面６４は、ハウジング本体１０の挿入孔１３ａ，１４ａ，１５ａとホルダ部材５１の外周面５１ｂの間の隙間を通して流れ込んだ流体の圧力を受けて、その径方向において内周面６１と外周面６２が押し広げられるように形成されている。

すなわち、シール部材６０は、受圧面６４に対して、流体の圧力が作用するように組み付けられるものである。
したがって、この実施形態で示すように、流体が内部通路Ｉｐから径方向通路Ｒｐに向かって流れる使用形態においては、図１５に示すように、シール部材６０は、受圧面６４がハウジング本体１０の内側を向くように組み付けられる。
一方、流体が径方向通路Ｒｐから内部通路Ｉｐに向かって流れる使用形態においては、シール部材６０は、図１５に示す形態とは逆向きに、受圧面６４がハウジング本体１０の径方向外側を向くように組み付けられる。

付勢バネ７０は、圧縮型のコイルバネであり、ハウジング本体１０の挿入孔１３ａ，１４ａ，１５ａ内に配置されて、一端部がホルダ部材５１のバネ受け部５１ｅに当接し、他端部がコネクタ部材３１，３２，３３のバネ受け部３１ａ_１，３２ａ_１，３３ａ_１に当接するように圧縮状態で配置される。
そして、付勢バネ７０は、当接部材５２の環状シール面５２ｆ_１がバルブ４０の外周壁４３の第１外周面４３ａ又は第２外周面４３ｂに密接するように、通路部材５０をバルブ４０に向けて付勢する付勢力を及ぼす。

駆動ユニット８０は、図２及び図６に示すように、ハウジング本体１０の外側において仕切り壁１９に結合されてバルブ４０に回転駆動力を及ぼすものであり、ケース８１、外部との電気的に接続されるコネクタ８２、バルブ４０の歯車４１ｄと噛合する歯車８３、歯車８３と噛合する多段構成からなる減速歯車（不図示）、減速歯車に駆動力を及ぼすモータ（不図示）を備えている。

この実施形態においては、駆動ユニット８０により、バルブ４０の回転位置が適宜調整されることにより、連通口２１から内部通路Ｉｐを経て径方向通路Ｒｐに向けて流れる流体の流量が調整される。
尚、他の実施形態として、各々のコネクタ部材３１，３２，３３，３４から流れ込んだ流体が、径方向通路Ｒｐから内部通路Ｉｐを経て連通口２１から流れ出る形態において、駆動ユニット８０によりバルブ４０の回転位置が適宜調整されることで、流体の流量が調整されてもよい。

上記ロータリ式バルブ装置Ｍの動作について説明する。
先ず、エンジンＥの始動で、ウォータポンプ１が回転すると、冷却水循環システムに存在する冷却水は、エンジンＥ内の冷却水通路からロータリ式バルブ装置Ｍの連通口２１に供給され、内部通路Ｉｐ及び収容室１１内に流れ込む。

そして、駆動ユニット８０により、バルブ４０の回転位置が適宜駆動制御されて、開口部４３ａ_１を通して内部通路Ｉｐをコネクタ部材３１に通じる径方向通路Ｒｐと連通させるか否か、開口部４３ａ_１を通して内部通路Ｉｐをコネクタ部材３２に通じる径方向通路Ｒｐと連通させるか否か、又、開口部４３ｂ_１を通して内部通路Ｉｐをコネクタ部材３３に通じる径方向通路Ｒｐと連通させるか否かを選択する種々のモードが設定される。

上記駆動制御により、連通口２１から内部通路Ｉｐを経て径方向通路Ｒｐに向けて流れ込んだ冷却水は、コネクタ部材３１からオイルクーラ４に向けて適宜供給され、コネクタ部材３２からヒータ３に向けて適宜供給され、コネクタ部材３３からラジエータ２に向けて適宜供給される。
尚、常時循環対象物５は、バルブ４０の回転位置に関係なく常に冷却水が供給され得る状態にある。

以上述べたように、上記実施形態において、バルブ４０は、軸線Ｓ方向の一端面４２ａから内側に凹むと共にシャフト４１の一端部４１ａを囲む凹部４５を含み、ハウジングＨは、凹部４５内に挿入されてシャフト４１の一端部４１ａを支持する筒部１２と、連通口２１の近傍領域においてシャフト４１の他端部４１ｂを支持する支持孔２２を含むため、従来に比べてシャフト４１の長さを短くすることができ、又、ハウジングＨの軸線Ｓ方向における寸法を短く設定できる。これにより、装置の小型化、車両搭載性の向上を達成することができる。

上記実施形態において、ハウジングＨは、筒部１２を有するハウジング本体１０と、連通口２１及び支持孔２２を有する結合部材２０により形成されるため、ハウジング本体１０の収容室１１内にバルブ４０を挿入して、シャフト４１の一端部４１ａを筒部１２に嵌め込み、かつ、シャフト４１の他端部４１ｂを結合部材２０の支持孔２２に嵌め込むことで、バルブ４０を容易に組み込むことができる。

上記実施形態において、凹部４５が、有底円筒状に形成され、端部壁４２は、外周壁４３と凹部４５の間に連続して形成され内部通路Ｉｐと一端部４１ａとを遮断するように形成されているため、連通口２１から内部通路Ｉｐに流れ込む流体が、一端部４１ａの支持領域へ直接的に流れ込むのを防止することができ、支持領域からの流体の漏れを抑制ないし防止することができる。

上記実施形態において、シャフト４１は、樹脂材料を用いてバルブ４０に一体成形されているため、部品点数の削減、組付け工数の削減、管理工数の削減等を達成することができる。また、シャフト４１は、軸受ブッシュＢを介して筒部１２に支持されているため、その先端側において歯車４１ｄを介して駆動ユニット８０の駆動力が付与されても、軸線Ｓ回りに円滑に回転するように支持される。さらに、シャフト４１と筒部１２の間は、軸受ブッシュＢよりも軸線Ｓ方向の内側において、シール部材ＳＲが配置されているため、ハウジングＨの収容室１１内の流体が筒部１２を通して外部に漏れ出るのを防止することができる。

上記実施形態において、シャフト４１は、他端部４１ｂよりも軸線Ｓ方向の内側において、ハウジングＨを構成する結合部材２０のスラスト受け部２３により軸線Ｓ方向に支持される環状端面４１ｃを有し、環状端面４１ｃは、軸線Ｓ方向において、バルブ４０の他端面としての端面４３ｃよりも内側に配置されているため、端面４３ｃからの他端部４１ｂの突出量を小さくすることができる。
すなわち、バルブ４０全体としての軸線Ｓ方向における寸法を短くすることができ、又、ハウジングＨの軸線Ｓ方向における寸法を短く設定できる。これにより、装置の小型化、車両搭載性の向上を達成することができる。

上記実施形態において、シャフト４１には、一端部４１ａよりも軸線Ｓ方向の外側において、回転力が伝達される歯車４１ｄが一体的に形成されているため、部品点数の削減、組付け工数の削減、管理工数の削減等を達成することができる。
以上述べたように、上記実施形態のロータリ式バルブ装置Ｍによれば、部品点数の削減、小型化、車両搭載性の向上等を達成することができる。

上記実施形態においては、シャフト４１がバルブ４０に一体成形された構成を示したが、これに限定されるものではなく、別個に形成されたシャフトがバルブに組み付けられた構成を採用してもよい。

上記実施形態においては、バルブ４０に設けられる凹部４５は、有底円筒状に形成された場合を示したが、これに限定されるものではなく、バルブの一端面よりも内側に凹んでシャフトの一端部を囲むと共にその中にハウジングの筒部が挿入されるように形成されるものであれば、孔開きの格子状に形成された凹部、あるいは、シャフトの一端部が外周壁に結合されたスポークを介して保持される形態をなす凹部であってもよい。

上記実施形態においては、ハウジングＨがハウジング本体１０と結合部材２０により形成された構成を示したが、これに限定されるものではなく、その他の形態又は構成をなすハウジングを採用してもよい。

上記実施形態においては、バルブとして、球面をなす第１外周面４３ａ及び第２外周面４３ｂを有するバルブ４０を示したが、これに限定されるものではなく、一つの外周面を有するバルブ、三つ以上の外周面を有するバルブ、円筒状の外周面を有するバルブを採用してもよい。

以上述べたように、本発明のロータリ式バルブ装置は、部品点数の削減、小型化、車両搭載性の向上等を達成することができるため、車両等の冷却水制御システムに適用できるのは勿論のこと、その他の流体の流れを制御する流体制御系においても有用である。

Ｓ 軸線
Ｈ ハウジング
１０ ハウジング本体（ハウジング）
１２ 筒部
Ｂ 軸受ブッシュ
ＳＲ シール部材
２０ 結合部材（ハウジング）
２１ 連通口
２２ 支持孔
４０ バルブ
Ｉｐ 内部通路
４１ シャフト
４１ａ 一端部
４１ｂ 他端部
４１ｃ 環状端面
４１ｄ 歯車
４２ 端部壁
４２ａ バルブの一端面
４３ 外周壁
４３ａ 第１外周面
４３ａ_１ 開口部
４３ｂ 第２外周面
４３ｂ_１ 開口部
４３ｃ 端面（バルブの他端面）
４５ 凹部
ｍ１，ｍ２，ｍ３ 通路モジュール
５０ 通路部材
５１ ホルダ部材
５２ 当接部材
Ｒｐ 径方向通路
６０ シール部材
７０ 付勢バネ
８０ 駆動ユニット

Claims (10)

1. 内部通路及び前記内部通路から径方向外側に向かって外周壁に開口する開口部を有すると共に所定の軸線回りに回転する筒状のバルブと、
   前記バルブと一体的に回転するシャフトと、
   前記バルブを収容して前記シャフトを回動自在に支持すると共に前記内部通路を外部に連通させる連通口を画定するハウジングと、
   前記バルブの外周壁に当接するように前記ハウジングに組み込まれて径方向通路を画定する通路部材と、を備え、
   前記バルブは、前記軸線方向の一端面から内側に凹むと共に前記シャフトの一端部を囲む凹部を含み、
   前記ハウジングは、前記凹部内に挿入されて前記シャフトの一端部を支持する筒部と、前記連通口の近傍領域において前記シャフトの他端部を支持する支持孔を含む、
   ことを特徴とするロータリ式バルブ装置。
2. 前記ハウジングは、前記筒部を有するハウジング本体と、前記連通口及び前記支持孔を有すると共に前記ハウジング本体に前記軸線方向から結合される結合部材と、を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のロータリ式バルブ装置。
3. 前記シャフトは、樹脂材料を用いて前記バルブと一体成形されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のロータリ式バルブ装置。
4. 前記凹部は、前記シャフトの一端部を露出させるべく有底円筒状に形成され、
   前記バルブは、前記外周壁と前記凹部の間に連続して形成され前記内部通路と前記シャフトの一端部とを遮断する端部壁を含む、
   ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一つに記載のロータリ式バルブ装置。
5. 前記筒部は、軸受ブッシュを介して前記シャフトの一端部を支持している、
   ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか一つに記載のロータリ式バルブ装置。
6. 前記筒部と前記シャフトの間には、前記軸受ブッシュよりも前記軸線方向の内側において、シール部材が配置されている、
   ことを特徴とする請求項５に記載のロータリ式バルブ装置。
7. 前記シャフトは、前記他端部よりも前記軸線方向の内側において、前記ハウジングにより前記軸線方向に支持される環状端面を有し、
   前記環状端面は、前記軸線方向において、前記バルブの他端面よりも内側に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１ないし６いずれか一つに記載のロータリ式バルブ装置。
8. 前記シャフトは、前記一端部よりも前記軸線方向の外側において回転力が伝達される歯車を有する、
   ことを特徴とする請求項１ないし７いずれか一つに記載のロータリ式バルブ装置。
9. 前記バルブを回転駆動するべく前記ハウジングの外側に配置された駆動ユニットを含み、
   前記駆動ユニットは、前記バルブの一端部側において駆動力を付与する、
   ことを特徴とする請求項１ないし８いずれか一つに記載のロータリ式バルブ装置。
10. 前記バルブの外周壁は、前記軸線方向に連なる複数の球面をなす外周面を含み、
    前記通路部材は、前記複数の外周面に対応して配置されている、
    ことを特徴とする請求項１ないし９いずれか一つに記載のロータリ式バルブ装置。
    

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