JP5080559B2 - ２シャッターバルブ - Google Patents

Description

本発明は、例えばエンジンの給気回路内に設置されるバルブに関する。

かかる給気回路は、冷却されるラインと、冷却されないラインとを備え、これらラインは、バルブにより、熱機関の給気パイプに接続されている。そのため、エンジンの重量およびスペース上の条件が相当にきびしくなり、設置が困難となるとともに、エンジンが比較的複雑となるので、そのメンテナンスが困難になり、かつ部品数が比較的多数となり、故障の危険性が増す。

本発明によるバルブは、第１ダクトおよび第２ダクトを有するボディを備え、第１ダクトは、非冷却ラインに接続され、第２ダクトは、冷却ラインに接続され、両ダクトは、給気回路に接続された第３ダクトに開口している。第１ダクトには、第１シャッターが設けられ、第２ダクトには、第２シャッターが設けられ、各シャッターは、開位置と閉位置とを有する。

本発明の目的は、簡単で、安価なバルブ制御手段を提供することにある。

この目的のため、本発明は、第３ダクトに開口する第１ダクトおよび第２ダクトを有するボディを備え、第１ダクトおよび第２ダクトには、それぞれ、第１シャッターおよび第２シャッターが設けられ、これらのシャッターは、
・ 第２シャッターが閉位置に位置し、第１シャッターが開位置と第１閉位置との間の所定位置に調節できる通常の作動モードと、
・ 第２シャッターが閉位置に位置し、第１シャッターが第１閉位置に位置する停止モードと、
・ 第２シャッターが開位置に位置し、第１シャッターが第２閉位置に位置する第２作動モードとなるように、シャッターを移動させるようになっている駆動手段に接続されているバルブを提供するものである。

第１シャッターは、このシャッターによるスロットリングを調節するよう、開位置と閉位置との間の所定位置に保持することができ、他方、第２シャッターは、中間位置を必要とすることなく、その開位置または閉位置のいずれかに移動できる。従って、このバルブは、第２シャッターが閉じられている間、第１シャッターがその開位置と閉位置との間の所定位置に調節される通常の作動状態と、第１シャッターおよび第２シャッターの双方が閉位置に位置されるブロック状態と、第１シャッターが閉位置に位置し、第２シャッターが開位置に位置する冷却状態となり得る。従って、このバルブは、数個のバルブの代わりとなることができる。

前記駆動手段は、前記第１シャッターおよび第２シャッターにそれぞれ連動する第１ギアホイールおよび第２ギアホイールを備え、これらホイールは、ダクトに対する閉位置と開位置との間で移動できるように、モータの出口シャフトに接続されていることが好ましい。

本発明によるバルブは、特に簡単である。

前記モータは、ＤＣモータであることが好ましい。

このモータのトルクは、トルクモータが発生するトルクよりも大きい。

本発明の非限定的な特定の実施例の次の説明を読めば、本発明の上記以外の特徴および利点が明らかとなると思う。

以下添付図面を参照する。

図１〜図７に示すように、本発明のバルブは、ボディ１を備え、このボディは、第３ダクト２に開口する第１ダクト３および第２ダクト４を備えている。図５〜図７では、ボディ１、第１ダクト３、および第２ダクト４は、一部分のみを示してある。

第１ダクト３には、回転軸６に装着された第１のダブルシャッター、すなわちバタフライ弁５が取り付けられている。回転軸６は、ボディ１に回転しうるように装着されている。回転軸６は、ボディ１から突出し、その一端は、ギアホイール７に、共に回転するように結合されている。ギアホイール７の歯は中間ギア８と噛合し、中間ギア８自体は、ボディ１に取り付けられたモータ１０の出力シャフトに装着されたピニオン９と噛合している。

モータ１０は、公知の直流モータであり、このモータは、図には示されていない電源、および制御モジュール（それ自体公知である）に接続されている。一端がギアホイール７に接続され、他端がボディ１に接続されている回転軸６の前記端部のまわりには、コイルスプリング１１が設けられている。このコイルスプリング１１は、バタフライ弁５を（図２〜図４に示されている）開位置に復帰させるようになっている。

ギアホイール７には、ラグ１２、１３が設けられており、これらのラグは、ボディ１に設けた当接部１４と協動するようになっている。ラグ１２が当接部１４に当接すると、第１バタフライ弁５は、第１閉位置（図６に示す）に位置し、ラグ１３が当接部１４を押すと、バタフライ弁５は（図７に示す）第２閉位置に位置する。第１バタフライ弁５が、第１閉位置および第２閉位置（これらの位置は、互いに約１８０度の位置にある）にあるとき、この第１バタフライ弁５は、第１ダクト３に対して実質的に直角となる。

第１バタフライ弁５の下流側において、第１ダクト３内には２９で略示する抵抗板が存在し、この抵抗板２９は、ボディ１に取り付けられている。この抵抗板２９は、流体が通過することを可能としている。この抵抗板は、アルミ製のフィンとされているか、または薄い帯状片とされ、その暑さおよび形状は、流体の流れを妨害または乱さないように定められている。抵抗板２９は、電源に接続するためのそれ自体公知である図示されていない手段を備えている。

第２ダクト４には、回転軸１６に装着された第２バタフライ弁１５が取り付けられている。回転軸１６は、ボディ１に枢動しうるように取り付けられ、その一端はボディ１から突出している。この回転軸１６には、ギアホイール７が装着され、ともに枢動するようになっている。

回転軸１６のこの端部には、支持体が取り付けられている。この支持体は、回転軸６の突出する端部から、径方向に延びる２本のアーム１８、１９となっており、これらのアームは、互いに対向している。各アーム１８、１９には、ギアホイール１７に形成された円弧状の溝２２、２３内に嵌合されたフィンガー２０、２１が設けられている。

アーム１９は、ボディ１に装着され、その自由端は、第２バタフライ弁１５の閉位置（図２〜図６に示す）を定める当接部２４に当接するようになっている。回転軸１６の前記端部のまわりには、ねじりスプリング２５が螺旋状に延び、その一端はフィンガー２１に接続され、他端はボディ１に接続されており、第２バタフライ弁１５を閉位置に復帰させるようになっている。開位置では、第２バタフライ弁１５は、第２ダクト４の軸線に沿って延びている。

ボディ１に対して位置調節できる支持体には、当接部１４、２４が取り付けられている。

従って、このように製造されたバルブは、
・ 第２バタフライ弁１５が閉位置にあり、第１バタフライ弁５の位置が、開位置と第１閉位置（図５に示されている中間位置）との間で調節可能となっている通常の、すなわち主要作動モードと、
・ 第２バタフライ弁１５が閉位置にあり、第１バタフライ弁５が第１閉位置（図６）にある停止モードと、
・ 第２バタフライ弁１５が開位置にあり、第１バタフライ弁５が第２閉位置（図７）にある第２作動モードとを有する。

通常の作動モードでは、モータ１０は、第１バタフライ弁５を、開位置と第１閉位置（図５に示された中間位置参照）との間にある任意の位置へ移動させることができる。第１バタフライ弁５が開位置（図３）にあるとき、フィンガー２０、２１は、溝２２、２３の一端部２２.１、２３.１内に嵌合される。

ギアホイール７が、第１バタフライ弁５の開位置と第１閉位置の間で枢動すると、ギアホイール７は、（図３における回転方向４０に）ギアホイール１７を駆動し、溝２２、２３の他端部２２.２、２３.２の方向に、溝２２、２３に沿ってフィンガー２０、２１をスライドさせる。従って、第２バタフライ弁１５は、移動できない状態にあり、アーム１８の突出部を当接部２４に対して押圧するスプリングによって、閉位置に保持される。

第１バタフライ弁５が第１閉位置にあるとき、溝２２、２３の端部２２.２、２３.２内にフィンガー２０、２１が嵌合され、第２バタフライ弁１５は、ストップモード（図６）となり、閉位置となる。

第１バタフライ弁５が、第１閉位置から開位置へ戻されると、ギアホイール７はギアホイール１７を駆動し、フィンガーは、第２バタフライ弁１５を移動させることなく、溝２２、２３の端部２２.２、２２.３から、端部２２.１、２３.１へ移動する。

第１バタフライ弁５を第２閉位置とするように、ギアホイール７が駆動されると、ギアホイール７は、図３において３０で示される方向へギアホイール１７を回転させる。フィンガー２０、２１は、溝２２、２３の端部２２.１、２３.１に当接しているので、ギアホイール１７が回動すると、支持体の回動、従って回転軸１６および第２バタフライ弁１５の枢動が生じる。第１バタフライ弁５が、その第１閉位置に達すると、第２バタフライ弁１５は、開位置となり、このバルブは、第２作動モード（図７）となる。

第１バタフライ弁５が、（再びコイルスプリング１１の作用により）その第２閉位置から開位置へ復帰すると、ギアホイール１７は、ギアホイール７により逆方向（４０で示す方向）へ駆動され、ねじりスプリング２５は、第２バタフライ弁１５を、そのシャットオフ位置に復帰させる力をフィンガー２１に加える。

従って、フィンガー２０、２１および溝２２、２３は、第２バタフライ弁１５に対する一方向（方向３０）駆動装置を形成し、第１バタフライ弁５がその開位置から第２閉位置へ駆動されると、この駆動装置は、作動可能（すなわちアクティブ）となる。

・ バタフライ弁５、１５の回転軸６、１６は、第３ダクト２の近くに設置されていること、
・ 開位置において、バタフライバルブ５、１５は、好ましくは第３ダクト２の軸線まで、第３ダクト２内に突出する部分を有し、もって、ガス流をガイドし、デフレクタを形成していること、
・ 閉位置では、第１バタフライバルブ５、１５は、第３ダクト２の壁の近くに位置し、第３ダクト２の壁と実質的に同一面にあり、かつこのダクトの壁と平行であり、ガスの再循環ゾーンの形成、および流れのその他の乱れを制限し、圧力損失を低減することが理解できると思う。

当然ながら、本発明は、上に説明した実施例だけに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨から逸脱することなく、種々の変形を行うことが可能である。

詳細に述べると、バルブを、特にダクトの配置、バタフライバルブの幾何学的形状、ギアホイールの駆動などに関して、上に説明した構造と異なる構造となることができる。ギアホイールは、ベルトによって駆動してもよく、モータは、第１ギアホイールおよび第２ギアホイールと噛み合ってもよく、この場合、第１ギアホイールは、モータと第２ギアホイールとの間のリンクとしては使用されない。ボディは、１つ以上の部品からなるものとすることができる。

第２バタフライ弁の復帰部材は、機械的部材でもよいし、または電動モータでもよい。

一方向駆動部材は、上に説明した構造と異なる構造でもよく、例えば、１本のフィンガーと１つの溝から構成してもよい。アーム１９に当接するように、ギアホイール１７に１本のフィンガーを設けてもよい。

開位置にあるバタフライ弁５、１５のうちの少なくとも１つが、第３ダクト２内に突出する部分を有し、閉位置にあるバタフライ弁５、１５のうちの少なくとも１つが、実質的に第３ダクト２の近くまで延びるか、または第３ダクト２と同一面となるまで延びるような構成を、例えば、１つの入口および２つの出口を有し、２つのバタフライ弁が、１つまたは２つのモータによって制御されるようになっている任意のタイプの三方向バルブにも適用できることは、言うまでもないことである。

同様に、１つの入口および２つの出口を有する任意のタイプの三方向バルブ内で、抵抗板２９を使用することもできる。ダクトのいずれかに加熱手段を設けてもよく、この加熱手段は、これまで説明した構造と異なる構造であってもよい。

更に、スプリングの復帰方向、およびバタフライ弁の復帰位置は、上に説明したものと異なっていてもよい。

このバルブは、特に自動車業界に多くの用途を有し、特にエンジンの給気回路に多くの用途を有するが、用途はこれだけに限定されるわけではない。

変形例として、バタフライ弁を、２つのトルクモータによって作動させるようにし、各モータを、バタフライ弁のうちの１つと連動させてもよい。

本発明の第１実施例に係わるバルブの側面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。 第１バタフライ弁が開位置にあり、第２バタフライ弁が閉位置にある、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線における断面図である。 第１バタフライ弁が閉位置と開位置の間の中間位置にあり、第２バタフライ弁が閉位置にある部分斜視図である。 第１バタフライ弁が第２閉位置にあり、第２バタフライ弁が閉位置にある、図５と類似する図である。 第１バタフライ弁が第２閉位置にあり、第２バタフライ弁が開位置にある、図５と類似する図である。

符号の説明

１ ボディ
２ 第３ダクト
３ 第１ダクト
４ 第２ダクト
５ 第１バタフライ弁
６ 回転軸
７ ギアホイール
８ 中間ギア
９ ピニオン
１０ モータ
１１ コイルスプリング
１２、１３ ラグ
１４ 当接部
１５ 第２バタフライ弁
１６ 回転軸
１７ ギアホイール
１８、１９ アーム
２０、２１ フィンガー
２２、２３ 溝
２４ 当接部
２５ ねじりスプリング
２９ 抵抗板

Claims (6)

1. 第３ダクト（２）に開口する第１ダクト（３）および第２ダクト（４）を有するボディ（１）を備え、これら第１ダクト（３）および第２ダクト（４）には、それぞれ、第１シャッター（５）および第２シャッター（１５）が設けられ、第１バタフライ弁５が第１閉位置及び第２閉位置にあるとき、前記第１バタフライ弁５は第１ダクト３に対して直角となり、前記第１閉位置及び前記第２閉位置は互いに約１８０度の位置にあり、前記第１シャッター及び前記第２シャッターは、
   − 前記第２シャッターが前記第２シャッターの閉位置に位置し、前記第１シャッターが前記第１シャッターの開位置と前記第１閉位置との間の所定位置に調節できる通常の作動モードと、
   − 前記第２シャッターが前記第２シャッターの閉位置に位置し、前記第１シャッターが前記第１閉位置に位置する停止モードと、
   − 前記第２シャッターが前記第２シャッターの開位置に位置し、前記第１シャッターが前記第２閉位置に位置する第２作動モードとなるように、前記第１シャッター及び前記第２シャッターを移動させる前記駆動手段に接続されているバルブ。
2. 前記駆動手段は、前記第１シャッターおよび第２シャッターにそれぞれ連動する第１ギアホイール（７）および第２ギアホイール（１７）を備え、これらギアホイールは、ダクトに対する閉位置と開位置との間で移動できるように、モータ（１０）の出口軸に接続されている、請求項１に記載のバルブ。
3. 前記モータ（１０）は、ＤＣモータである、請求項２に記載のバルブ。
4. 前記開位置にあるシャッター（５、１５）のうちの少なくとも１つは、前記第３ダクト（２）の軸線まで、前記第３ダクト（２）内に突出する部分を有し、ガス流をガイドし、デフレクタを形成する、請求項１に記載のバルブ。
5. 前記シャッター（５、１５）のうちの少なくとも１つは、閉位置において、前記第３ダクト（２）の壁と、概ね同一平面上にあり、かつ前記壁と平行であり、ガスの再循環ゾーンの形成、及び流れのその他の乱れを制限し、圧力損失を低減する、請求項１に記載のバルブ。
6. 前記シャッターは、第３ダクト（２）の近くに回転軸（６、１６）を有する、請求項４または５に記載のバルブ。

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