JP6023423B2 - 車両用バルブ装置 - Google Patents
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Description
このようなバルブは、通常流体が通過するバルブシートをバルブステムおよびハンドルで操作して流体の流れを統制したり、別途の温度調節装置を使用してバルブシートに流れる流体の温度を感知して遠隔統制する。
このような作動流体の温度に応じてバルブを開閉させる車両用バルブにはワックス膨張式バルブが使用されるが、このワックス膨張式バルブは、構造が複雑で、バルブ開閉作動の応答性が緩慢であり、流体に対し通水抵抗を生じやすく、流体排出量を一定に維持することが難しいという問題がある。さらに、重量が重いという欠点もある(特許文献1〜3参照)。
また、本発明の他の目的とするところは、従来のワックス膨張式バルブに比べて構成要素を簡素化して製作コストを節減すると同時に、重量を低減させることができ、作動流体の温度に応じてバルブ開閉の応答性の向上および通水抵抗を低減させて流体排出量を一定に維持し、流量調節の信頼性を向上させた車両用バルブ装置を提供することにある。
変形部材は、その材質が作動流体の温度に応じて弛緩および収縮変形される形状記憶合金素材であることが好ましい。
変形部材は、長さ方向に両端部の設定部分が温度に応じて変形しないように固定される固定部、および各固定部の間で作動流体の温度に応じて弛緩および収縮変形が行われる変形部を含むことが好ましい。
変形部材は、円形のコイルスプリング形状で互いに重なって接触された状態で形成されることが好ましい。
装着部は、メインボディーの内周面にねじ締結されるように外周面上にねじ山が形成されることが好ましい。
装着部は、他端にメインボディーの外側端部に掛かって固定される掛け部が一体に形成されることが好ましい。
掛け部は、他端面に工具溝が形成されることが好ましい。
装着部は、挿入部との間に作動流体がメインボディーから漏れ出ることを防止するためのシーリングが装着されることが好ましい。
エンドキャップは、流入ポートを通じて流入する作動流体の流量により変化される圧力対応および変形部材の温度応答性の向上のために、流入した作動流体を変形部材の内部にバイパス(Bypass)させる貫通ホールが形成されることが好ましい。
メインボディーは、長さ方向に一端は閉鎖され、他端は開口された円筒形パイプ形状で形成され、開口された一端には開閉ユニットが装着されることが好ましい。
バルブは、流入ポートを間におき、流入ポートの反対側でそれぞれ離隔した状態で形成され、開閉ユニットにより選択的に開閉される第1、第2排出ポートを含む3ウェイバルブであってもよい。
バルブは、メインボディー上で流入ポートと離隔した位置に形成される第1排出ポート、流入ポートを間におき、流入ポートの反対側でそれぞれ離隔した位置に形成され、供給部と連通されて作動流体を排出する第2排出ポート、およびリターンするリターンポートを含み、開閉ユニットにより第1、第2排出ポートおよびリターンポートが選択的に開閉される4ウェイバルブであってもよい。
また、作動流体の温度に応じたバルブ開閉作動の応答性を向上させると同時に、バルブ内部で作動流体の通水抵抗を低減させて流体排出量を一定に維持することによって、流量調節の信頼性を向上させ、作動流体が冷却水である場合に冷却水の流動を円滑に維持することができ、車両の冷却性能が向上し、ウォータポンプの所要動力を低減させることができる。
また、構成要素を縮小して内部構造を簡素化することによって、製作コストを節減すると同時に、重量の低減および簡単なメインテナンスを図ることができる。
図1は、本発明の第1実施例による車両用バルブの投影図であり、図2は、本発明の第1実施例による車両用バルブに適用される開閉ユニットの斜視図であり、図3はその分解斜視図である。図4は、本発明の第1実施例による開閉ユニットの作動状態図である。
ここで、メインボディー110は、長さ方向に一端は閉鎖され、他端は開口された円筒形パイプ形状で形成され、開口された一端には開閉ユニット120が装着される。
すなわち、本発明の第1実施例による車両用バルブ100は、開閉ユニット120により選択的に開閉され、流入ポート113の反対側でメインボディー110上に一つの排出ポート111が形成される2ウェイバルブで構成される。
そして、開閉ユニット120は、メインボディー110に装着され、流入した作動流体の温度に応じて排出ポート111を流入ポート113と連通させて作動流体をメインボディー110の外部に排出させる。
ここで、装着キャップ121は、一端部が変形部材131に挿入されて固定される挿入部123と、挿入部123の他端に一端が一体に連結され、メインボディー110の内周面に装着される装着部125とから構成される。
第1実施例において、装着部125は、メインボディー110の内周面にねじ締結されるように外周面にねじ山Nが形成され、ねじ山Nに対応してメインボディー110の開口された一端部の内周面はタップ加工される。
このような掛け部127は、他端面に専用工具が嵌合される工具溝128が形成され、工具溝128を通じて専用工具が嵌合されて装着キャップ121を回転させることによって、装着部125をメインボディー110にねじ締結させる。
すなわち、シーリング129は、作動流体がメインボディー110に締結された装着部125のねじ山Nに沿って外部に漏れ出ることを防止するようにメインボディー110の内周面と装着部125の外周面との間をシールする。
そして、変形部材131は、メインボディー110の内部に挿入された装着キャップ121に一端部が連結され、作動流体の温度に応じて弛緩と収縮の変形を行なう。
ここで、形状記憶合金(Shape Memory Alloy:SMA)は、一定の温度で記憶した形状がより高温または低温で変形しても、再び形状回復温度まで冷却または加熱すれば元の形状に復元される性質を有する合金である。
このような形状記憶合金素材で構成される変形部材131は、固定部133と変形部135で構成され、固定部133は、長さ方向に両端部の設定部分が温度に応じて変形しないように固定される。本実施例では溶接によって固定した。
固定部133には、メインボディー110の開口された端部に向かう一端部に装着キャップ121が連結される。ここで、装着キャップ121は、挿入部123が固定部133の内周面に挿入されて結合することによって、変形部材131に固定される。
この変形部材131は、円形のコイルスプリング形状で互いに重なって接触した状態で形成される。
すなわち、上記のように構成された開閉ユニット120は、図4に示したとおり、設定温度を有する作動流体が流入すると、変形部材131の変形部135が弛緩して変形する。
ここで、各固定部133は、溶接により固定されることによって、弛緩していない状態を維持する。
そして、設定温度以下の作動流体がメインボディー110に流入すると、変形部材131は、図3に示した初期状態に変形部135が収縮変形する。
図5は、本発明の第1実施例による車両用バルブの段階別作動状態図である。
装着キャップ121の挿入部123に変形部材131の両側固定部133のうちの一つの固定部133を挿入して固定させた状態で、専用工具を使用してメインボディー110の開放された端部に変形部材131を挿入して装着部125を通じて装着する。
この状態で、本発明の第1実施例による車両用バルブ100は、メインボディー110に形成された流入ポート113を通じて流入する作動流体の温度が設定温度以下である場合、図5(a)に示したとおり、変形部材131の変形部135は弛緩していない初期装着状態で排出ポート111を閉鎖した状態を維持する。
これによって、メインボディー110に流入した作動流体は、排出ポート111から排出されない。
この作動によって、排出ポート111は開放され、作動流体は弛緩変形された変形部135が形成する空間Sに流入して排出ポート111を通じて排出される。
すなわち、本発明の第1実施例による車両用バルブ100は、上記の作動を通じて、開閉ユニット120の変形部材131が流入した作動流体の温度に応じて排出ポート111を選択的に開閉することによって、バルブの開閉作動を行う。
また、本発明の第1実施例による車両用バルブ100は、形状記憶合金素材の変形部材131により作動流体の温度に応じたバルブ開閉作動の応答性を向上させると同時に、バルブ100内部で作動流体の通水抵抗を低減させて流体排出量を一定に維持することによって、流量調節の信頼性を向上させ、作動流体が冷却水である場合に冷却水の流動を円滑に維持することができ、さらに、車両の冷却性能が向上し、ウォータポンプの所要動力を低減させることができる。
さらに、本発明の第1実施例による車両用バルブ100は、構成要素を縮小して内部構造を簡素化することによって、製作コストを節減すると同時に、重量の低減および簡単なメインテナンスを図ることができる。
メインボディー210は、二つの排出ポートと一つの流入ポート213を有し、流入ポート213を通じて作動流体が内部に流入される。
ここで、メインボディー210は、長さ方向に一端は閉鎖され、他端は開口された円筒形パイプ形状で形成され、開口された一端には開閉ユニット220が装着される。
すなわち、車両用バルブ200は、流入ポート213を間におき、流入ポート213の反対側でそれぞれ離隔した状態で形成され、開閉ユニット220により選択的に開閉される第1、第2排出ポート211、215を含む3ウェイバルブで構成される。
開閉ユニット220は、図7、図8に示したとおり、装着キャップ221と変形部材231を含んで構成される。
装着キャップ221は、一端部が変形部材231に挿入されて固定される挿入部223と、挿入部223の他端に一端が一体に連結され、メインボディー210の内周面に装着される装着部225とから構成される。
第2実施例において、装着部225は、メインボディー210の内周面にねじ締結されるように外周面にねじ山Nが形成され、ねじ山Nに対応してメインボディー210の開口された一端部の内周面はタップ加工される。
また、装着部225は、他端にメインボディー210の外側端部に一端が掛かって固定されることによって、装着部225がメインボディー210の内部にそれ以上挿入されることを防止するための掛け部227が一体に形成される。
一方、第2実施例において、装着部225は、挿入部223との間にメインボディー210の内部に流入した作動流体がメインボディー210から漏れ出ることを防止するためのシーリング229が装着される。
すなわち、シーリング229は、作動流体がメインボディー210に締結された装着部225のねじ山Nに沿って外部に漏れ出ることを防止するようにメインボディー210の内周面と装着部225の外周面との間をシールする。
そして、変形部材231は、メインボディー210の内部に挿入された装着キャップ221に一端部が連結され、作動流体の温度に応じて弛緩と収縮の変形を行なう。
この形状記憶合金素材で構成される変形部材231は、固定部233と変形部235で構成され、固定部233は、長さ方向に両端部の設定部分が温度に応じて変形しないように固定される。本実施例では、溶接によって固定された。
このような固定部233は、メインボディー210の開口された端部に向かう一端部に装着キャップ221が連結される。ここで、装着キャップ221は、挿入部223が固定部233の内周面に挿入されて結合することによって、変形部材231に固定される。
そして、変形部235は、固定部233の間で作動流体の温度に応じて弛緩および収縮変形が行われる。
このような変形部材231は、円形のコイルスプリング形状で互いに重なって接触された状態で形成される。
エンドキャップ237は、第2排出ポート215を閉鎖させた状態で装着された開閉ユニット220の変形部材231が弛緩変形時、流入ポート213に流入した作動流体が第2排出ポート215を通じてのみ排出されるようにエンドキャップ237が装着された固定部233と一緒に、第1排出ポート211に作動流体が流入することを防止する機能を有する。
すなわち、貫通ホール239は、流入した作動流体の圧力により変形部材231が破損することを防止すると同時に、変形部材231が作動流体の温度変化に迅速に感応するように、メインボディー210の内部に流入するように作動流体をバイパスさせる。
変形部材231の変形部235は、互いに重なって接触された状態から互いに広がり、それぞれの空間(Space:以下、「S」という)を形成し、この空間Sの間に作動流体が流入する。
ここで、各固定部233は、溶接により固定され、弛緩していない状態を維持する。
そして、設定温度以下の作動流体がメインボディー210に流入すると、変形部材231は、再び図7に示した初期状態のように変形部235が収縮変形される。
図10は、本発明の第2実施例による車両用バルブの段階別作動状態図である。
まず、装着キャップ221の挿入部223に変形部材231の両側固定部233のうちの一つの固定部233を挿入して固定させ、他の一つの固定部233にはエンドキャップ237を挿入して固定させた状態で、専用工具を使用してメインボディー210の開放された端部に変形部材231を挿入して装着部225を通じて装着する。
この時、変形部材231は、メインボディー210の内部で第2排出ポート215を閉鎖した状態で装着される。ここで、挿入部223と装着部225との間に具備されたシーリング229は、メインボディー210と装着部225との間をシールすることによって、メインボディー210と装着部225との間に作動流体が漏れ出ることを防止する。
これによって、メインボディー210に流入した作動流体は、第1排出ポート211を通じて排出される。
この時、エンドキャップ237が装着された変形部材231の固定部233は、第1排出ポート211を閉鎖させることによって、第2排出ポート215は開放され、作動流体は弛緩変形された変形部235が形成する空間Sに流入されて第2排出ポート215を通じて排出される。
一方、上記の第2排出ポート215が開放されるように変形部235が弛緩変形された状態で、設定温度以下状態である作動流体が流入する場合、変形部235は、再び図10(a)のとおり収縮変形して第2排出ポート215を閉鎖し、第1排出ポート211を開放する。
それと同時に、貫通ホール239は、作動流体の温度変化を変形部材231に迅速に伝えるため、作動流体をバイパスさせて変形部材231の内部に流入することによって、作動流体の温度変化に応じた変形部材231の変形応答性をより向上させる。
したがって、本発明の第2実施例による車両用バルブ200は、簡単な構造を有し、装着キャップ221と形状記憶合金素材の変形部材231で構成された開閉ユニット220を用い、流入した作動流体の温度に応じて第1、第2排出ポート211、215を選択的に開閉させて作動流体を排出させることによって、従来のワックス膨張式バルブに比べて構成要素を簡素化して製作コストを節減すると同時に、重量を低減させることができる。
さらに、本発明の第2実施例による車両用バルブ200は、構成要素を縮小して内部構造を簡素化することによって、製作コストを節減すると同時に、重量の低減および簡単なメインテナンスを図ることができる。
本発明の第3実施例による車両用バルブ300は、簡単な構造で、流入した作動流体の温度に応じて排出ポートを選択的に開閉させて作動流体を排出する。
第3実施例は、従来のワックス膨張式バルブに比べて構成要素を簡素化して製作コストを節減すると同時に、重量を低減させることができ、作動流体の温度に応じてバルブ開閉の応答性の向上および通水抵抗を低減させて流体排出量を一定に維持し、流量調節の信頼性を向上させることができる。
メインボディー310は、少なくとも一つ以上の排出ポートと一つの流入ポート313を有し、流入ポート313を通じて作動流体が内部に流入する。
ここで、本発明の第3実施例によるバルブ300は、メインボディー310の長さ方向に流入ポート313と離隔した位置に形成される第1排出ポート311と、流入ポート313を間におき、流入ポート313の反対側でそれぞれ離隔した位置に形成され、別途の供給部340と連通されて作動流体を排出する第2排出ポート315と、リターンするリターンポート317とを含んで構成される。
第3実施例において、メインボディー310は、両端が開口された円筒形パイプ形状で形成され、第2排出ポート315とリターンポート317をそれぞれ選択的に開閉するように両側に開閉ユニット320がそれぞれ装着される。
すなわち、車両用バルブ300は、メインボディー310の両側にそれぞれ装着され、供給部340と連通される第2排出ポート315とリターンポート317を選択的に開閉する4ウェイバルブで構成され得る。
そして、開閉ユニット320は、メインボディー310に装着され、流入した作動流体の温度に応じて第1、第2排出ポート311、315とリターンポート317を選択的に連通させて作動流体をメインボディー310の外部に排出させる。
この開閉ユニット320は、装着キャップ321と変形部材331で構成され、変形部材331にはエンドキャップ337が装着され、これは前述した第2実施例と同一であるため、その構成および形状、作用についての詳細な説明は省略する。
図12は、本発明の第3実施例による車両用バルブの段階別作動状態図である。
まず、装着キャップ321の挿入部332に変形部材331の両側固定部333のうちの一つの固定部333を挿入して固定させ、他の一つの固定部333にはエンドキャップ337を挿入して固定させた状態で、専用工具を使用してメインボディー310の開放された両側にそれぞれ変形部材331を挿入して装着部325を通じて装着する。
この時、各変形部材331は、メインボディー310の内部で第2排出ポート315とリターンポート317を閉鎖した状態で装着される。ここで、挿入部332と装着部325との間に具備されたシーリング329は、メインボディー310と各装着部325との間をシールすることによって、メインボディー310と装着部325との間に作動流体が漏れ出ることを防止する。
これによって、メインボディー310に流入した作動流体は、第1排出ポート311を通じて直ちに排出される。
この時、エンドキャップ337が装着された変形部材331の各固定部333は、メインボディー310の中央で互いに近接または接触した状態になることによって、第2排出ポート315を通じて排出される作動流体が第1排出ポート311とリターンポート317に流入することが防止される。
この作動によって、第2排出ポート315は開放され、作動流体は弛緩変形された変形部335が形成する空間Sに流入されて供給部340に供給され、供給部340を通過した作動流体は、リターンポート317を通じて再びメインボディー310に流入する。
リターンポート317を通じて流入した作動流体は、変形部335が形成する空間Sを経て第1排出ポート311を通じてメインボディー310の外部に排出される。
ここで、各エンドキャップ337に形成された貫通ホール339は、流入ポート313に流入した作動流体の流量により変化される圧力に対応し、流入した作動流体を変形部材331の内部にバイパス(Bypass)させることによって、作動流体の圧力により変形部材331が破損することを防止する。
すなわち、本発明の第3実施例による車両用バルブ300は、上記の作動を通じて、開閉ユニット320の変形部材331が流入した作動流体の温度に応じて第1、第2排出ポート311、315とリターンポート317を選択的に開閉することによって、バルブの開閉作動を行う。
また、本発明の第3実施例による車両用バルブ300は、形状記憶合金素材の変形部材331により作動流体の温度に応じたバルブ開閉作動の応答性を向上させると同時に、バルブ300内部で作動流体の通水抵抗を低減させて流体排出量を一定に維持することによって、流量調節の信頼性を向上させ、作動流体が冷却水である場合に冷却水の流動を円滑に維持することができ、車両の冷却性能が向上し、ウォータポンプの所要動力を低減させることができる。
さらに、本発明の第3実施例による車両用バルブ300は、構成要素を縮小して内部構造を簡素化することによって、製作コストを節減すると同時に、重量の低減および簡単なメインテナンスを図ることができる。
また、本発明の実施例による車両用バルブに流入する作動流体は、車両に適用される各種オイル類と冷却水など、温度変化が発生するすべての流体への適用が可能である。
110、210、310…メインボディー
111…排出ポート
113、213、313…流入ポート
120、220、320…開閉ユニット
121、221、321…装着キャップ
123、223、332…挿入部
125、225、325…装着部
127、227、327…掛け部
128、228、328…工具溝
129、229、329…シーリング
131、231、331…変形部材
133、233、333…固定部
135、235、335…変形部
211、311…第1排出ポート
215、315…第2排出ポート
237、337…エンドキャップ
239、339…貫通ホール
317…リターンポート
340…供給部
N…ねじ山
S…空間
Claims (1)
- 車両に装着され、内部に流入した作動流体を外部に排出するための車両用バルブ装置であって、
前記車両用バルブ装置は、少なくとも一つの流入ポートを有し、前記流入ポートを通じて作動流体が内部に流入するメインボディー上で
前記流入ポートと離隔した位置に形成される第1排出ポート、
前記流入ポートを間におき、前記流入ポートの反対側でそれぞれ離隔した位置に形成され、供給部と連通されて作動流体を排出する第2排出ポート、および
リターンするリターンポートを有する4ウェイバルブであり、
前記メインボディーに装着され、流入した作動流体の温度に応じて複数の空間を形成し、該空間に作動流体を流入させることにより前記第1排出ポート、第2排出ポート、およびリターンポートを前記流入ポートと選択的に連通させて作動流体を前記メインボディーの外部に排出させる開閉ユニットを含み、
前記開閉ユニットにより前記第1、第2排出ポートおよびリターンポートが選択的に開閉され、
前記メインボディーは、
両端が開口された円筒形パイプ形状で形成され、前記第2排出ポートとリターンポートをそれぞれ選択的に開閉するように前記メインボディーの両側に前記開閉ユニットがそれぞれ装着されたことを特徴とする車両用バルブ。
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