JP6076235B2

JP6076235B2 - 流量制御弁

Info

Publication number: JP6076235B2
Application number: JP2013236381A
Authority: JP
Inventors: 信吾村上; 猛吉村
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2013-11-15
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2033-11-15
Also published as: JP2015096736A

Description

本発明は、例えば自動車用冷却水の流量制御に供する流量制御弁に関する。

例えば自動車用冷却水の流量制御に適用される従来の流量制御弁としては、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。

すなわち、この流量制御弁は、ラジエータに接続される第１排出口と暖房熱交換器に接続される第２排出口とオイルクーラに接続される第３排出口とが軸方向に沿って並列に設けられた円筒状のハウジングと、該ハウジング内に回転自在に支持され、その回転位置（位相）に応じて前記各排出口との重合状態が変化する第１〜第３開口部を有する筒状の弁体と、から構成され、電動モータにより車両運転状態に応じて前記弁体の回転位置が制御されることで、冷却水の分配先及び流量を制御する。

特表２０１０−５０７７６２号公報

しかしながら、前記従来の流量制御弁では、前記弁体の外周面の全体が同一の回転半径となるように構成されているため、ハウジングと弁体の径方向間をシールするシール部材が、その回転位置におけるシール性の要否にかかわらず、弁体に対して均等に弾接する結果、シールが不要な範囲において、弁体の駆動トルクの損失を招来してしまうという問題があった。

本発明は、かかる技術的課題に鑑みて案出されたもので、弁体の駆動トルクの損失を低減し得る流量制御弁を提供することを目的としている。

本発明は、横断面ほぼ円形の弁体収容部に設けられ、流体の導入又は排出に供する主連通口と、前記弁体収容部と径方向から連通して当該弁体収容部内の流体の導入又は排出に供する複数の連通口とを有するハウジングと、前記ハウジング内に回転自在に支持され、その回転位置に応じて前記各連通口との重合状態が変化する複数の開口部を有するほぼ筒状の弁体と、前記各連通口に径方向から嵌挿され、それぞれ前記弁体の外周面に摺接することで前記ハウジングと前記弁体との径方向間をシールするほぼ筒状のシール部材と、前記弁体を駆動制御するアクチュエータと、を備え、前記弁体の回転軸から前記シール部材の摺接面までの回転半径が、前記弁体のうち前記各開口部が形成されていない周方向領域よりも前記各開口部が形成された周方向領域において小さくなるように構成されていることを特徴としている。

本発明によれば、シール性を要する非開口領域と比べてシール性を要しない開口領域の回転半径を小さく設定したことによって、当該シール性を要しない開口領域におけるシール部材の弾接力を低減できる結果、かかるシール部材の弾接力に基づく弁体の駆動トルクの損失を最小限に抑えることができる。

本発明に係る流量制御弁を適用した自動車用冷却水の循環系のシステム構成図である。本発明に係る流量制御弁の正面図である。図２のＡ−Ａ線断面図である。図２のＢ−Ｂ線断面図である。図２に示すフェールセーフ装置の縦断面図である。図２に示す弁体を単体で表示した斜視図であって、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ別の視点から見た状態を示す図である。図３のＣ−Ｃ線断面図である。本発明に係る流量制御弁の作動状態の説明する図であって、（ａ）は第２排出口のみが連通した状態、（ｂ）は全ての排出口が非連通となる状態、（ｃ）は第１排出口のみが連通した状態、（ｄ）は第１、第２排出口が連通した状態、（ｅ）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。弁体とシール部材との摺接状態を表した図であって、（ａ）はシール部材と非開口領域との摺接状態、（ｂ）はシール部材と開口領域との摺接状態を示す図４の要部拡大相当図である。本発明に係る流量制御弁の第２実施形態を表した図５に相当する縦断面図である。

以下、本発明に係る流量制御弁の各実施形態を図面に基づき説明する。なお、下記各実施形態では、本発明に係る流量制御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。
〔第１実施形態〕
図１〜図９は本発明に係る流量制御弁の第１実施形態を示し、この流量制御弁ＣＶは、図１に示すように、エンジンＥＧのシリンダヘッドＣＨの側部に配設され、ウォータポンプＷＰによって加圧され前記シリンダヘッドＣＨ内を通流した冷却水を、第１〜第３配管Ｌ１１〜Ｌ１３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すると共に、その各流量を制御するものであって、図２、図３に示すように、前記シリンダヘッドＣＨへの反取付側となる一端側に幅方向へと延出する横断面長円状の減速機構収容部１４が形成され、該減速機構収容部１４の幅方向一端側に偏倚するかたちでその内側面にほぼ円筒状の弁体収容部１３が接続されてなるハウジング１と、前記弁体収容部１３と前記減速機構収容部１４の間に挿通配置され、前記両部１３，１４間に配設された軸受６によって回転自在に支持された回転軸２と、該回転軸２の一端部に一体回転可能に取付固定され、前記弁体収容部１３内において回転自在に収容されたほぼ円筒状の弁体３と、前記弁体収容部１３に対し並列に、かつ、その出力軸４ｂが前記減速機構収容部１４の幅方向他端側の内部へと臨むようなかたちで当該減速機構収容部１４の内側面に取付固定され、前記弁体３を駆動する電動モータ４と、該電動モータ４の出力軸４ｂと前記回転軸２との間に介装され、電動モータ４の出力軸４ｂの回転速度を減速して回転軸２へと伝達する減速機構５と、から主として構成されている。

前記ハウジング１は、アルミニウム合金材料により鋳造されてなるもので、主として前記弁体収容部１３を構成する第１ハウジング１１と、主として前記減速機構収容部１４を構成する第２ハウジング１２と、から構成され、当該両ハウジング１１，１２がその外周縁部に嵌着されるコ字形状の複数のクリップ７によって挟持固定されている。

前記第１ハウジング１１は、その一端側に、前記シリンダヘッドＣＨ内と連通して当該シリンダヘッドＣＨ内から冷却水を導入する主連通口である導入口１０が開口形成され、その外周域に設けられる第１フランジ部１１ａを介して前記シリンダヘッドＣＨに取付固定される。また、この第１ハウジング１１の他端側は、前記減速機構収容部１４を隔成する端壁１１ｂによって閉塞されると共に、当該端壁１１ｂと一体に構成される第２フランジ部１１ｃを介して前記第２ハウジング１２と接合される。なお、前記端壁１１ｂのうち幅方向一端側の領域には、前記回転軸２を挿通支持する軸挿通孔１１ｄが貫通形成され、他端側の領域には、前記電動モータ４の内端部（出力軸４ｂ側の端部）が嵌挿保持されるモータ嵌挿孔１１ｅが貫通形成されている。

前記弁体収容部１３は、図１〜図４に示すように、その外周部に、それぞれ異なった所定の内径に設定され、前記第１〜第３配管Ｌ１１〜Ｌ１３との接続に供するほぼ円筒状の第１〜第３連通口である第１〜第３排出口Ｅ１〜Ｅ３が径方向に沿って突出形成されている。すなわち、前記暖房熱交換器ＨＴと連通する中径状の第１排出口（第１吐出口）Ｅ１と、前記オイルクーラＯＣと連通する小径状の第２排出口（第２吐出口）Ｅ２と、が弁体収容部１３の軸方向に沿って並列に隣設され、前記第１排出口Ｅ１が端壁１１ｂ側、前記第２排出口Ｅ２が導入口１０側に、それぞれ偏倚して設けられている。一方で、前記ラジエータＲＤと連通する大径状の第３排出口（第３吐出口）Ｅ３は、前記第１、第２排出口Ｅ１，Ｅ２とは異なる周方向位置であって、軸方向において当該第１、第２排出口Ｅ１，Ｅ２と重合するように設けられている。

前記第１〜第３排出口Ｅ１〜Ｅ３には、各基端側（弁体収容部１３側）に、それぞれほぼ円筒状の第１〜第３シール部材Ｓ１〜Ｓ３が摺接可能に弾装されていて、これら各シール部材Ｓ１〜Ｓ３が弁体３の外周面（後述の第１〜第３軸方向領域Ｘ１〜Ｘ３）と弾接（摺接）することによって、当該各排出口Ｅ１〜Ｅ３と弁体３の外周面との間を液密にシールすることが可能となっている。

具体的には、前記第１〜第３排出口Ｅ１〜Ｅ３の各基端側が、それぞれ段差状に拡径されることにより、第１〜第３シール部材Ｓ１〜Ｓ３を収容保持する第１〜第３シール保持部Ｅ１ａ〜Ｅ３ａとして構成され、これら第１〜第３シール保持部Ｅ１ａ〜Ｅ３ａと第１〜第３シール部材Ｓ１〜Ｓ３との軸方向間に付勢部材たる第１〜第３コイルスプリングＳＰ１〜ＳＰ３が介装されることによって、これら第１〜第３コイルスプリングＳＰ１〜ＳＰ３のばね力に基づいて第１〜第３シール部材Ｓ１〜Ｓ３が弁体３側へと常時付勢される構成となっている。

なお、前記第１〜第３シール部材Ｓ１〜Ｓ３は、前記弁体３との摺接面たる先端面に、いわゆるフッ素系樹脂加工など、弁体３との摩擦抵抗を低減しうる低摩擦被膜が形成されていて、かかる低摩擦被膜により弁体３との摺動抵抗が低減され、電動モータ４の消費電力の低減化に供されている。

また、前記第１〜第３排出口Ｅ１〜Ｅ３の先端側には、前記図示外の各配管との接続に供するほぼ円筒状の第１〜第３アダプタＡ１〜Ａ３を収容保持する第１〜第３アダプタ保持部Ｅ１ｂ〜Ｅ３ｂが設けられ、これら各アダプタ保持部Ｅ１ｂ〜Ｅ３ｂの段部にそれぞれ突き当てるかたちで前記各アダプタＡ１〜Ａ３が嵌挿されることで、これら各アダプタＡ１〜Ａ３が前記各アダプタ保持部Ｅ１ｂ〜Ｅ３ｂの内周面に圧入固定されている。

なお、前記第１〜第３アダプタＡ１〜Ａ３は、いずれも同形状に形成されてなるもので、前記各アダプタ保持部Ｅ１ｂ〜Ｅ３ｂ内に圧入固定される第１〜第３被保持部Ａ１ａ〜Ａ３ａと、第１〜第３配管Ｌ１１〜Ｌ１３の取付固定に供する第１〜第３配管取付部Ａ１ｂ〜Ａ３ｂと、から構成されている。かかる構成から、前記各配管Ｌ１１〜Ｌ１３は、ゴム材料等からなる可撓性を有するものであって、いずれも前記各配管取付部Ａ１ａ〜Ａ３ａに外嵌された状態で各外周面に巻回される図示外のバンド部材によって締結される。

また、前記第１ハウジング１１における第３排出口Ｅ３の側部には、電気系の失陥時など弁体３を駆動できない非常時に弁体収容部１３と第３排出口Ｅ３とを連通可能にするフェールセーフ装置２０が設けられ（図２参照）、当該弁体３の不動状態であっても、ラジエータＲＤに対しては冷却水の供給を確保することで、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。このフェールセーフ装置２０は、図２、図５に示すように、主としてサーモエレメント２１、弁プレート部材２２、コイルスプリング２３及びプラグ２４により構成されてなるもので、周知のワックス・ペレット型などのサーモスタットと同様の原理で作動するものである。

具体的には、第１ハウジング１１における第３排出口Ｅ３の側部に、外端側となる一端側が外部に開口し、他端側に弁体収容部１３と連通する流入孔１５ａが貫通形成された円筒状のバルブ収容部１５が隣設されると共に、該バルブ収容部１５の側部に、前記第３排出口Ｅ３と連通する流出孔１５ｂが貫通形成されている。前記バルブ収容部１５の一端側開口部は前記プラグ２４によって閉塞され、当該バルブ収容部１５の他端側には、前記流出孔１５ｂよりも内端側の軸方向位置に、段差状に縮径形成されたサーモ収容部１５ｃが設けられていて、該サーモ収容部１５ｃ内に、前記サーモエレメント２１が収容配置されている。

そして、前記サーモ収容部１５ｃの流出孔１５ｂ側の開口を閉塞するように前記弁プレート部材２２が配置されると共に、この弁プレート部材２２とプラグ２４との間にコイルスプリング２３が弾装され、所定温度を超えると前記サーモエレメント２１内部に充填されたワックスが膨張することによってロッド２１ａが突出作動し、これによって弁プレート部材２２がコイルスプリング２３の付勢力に抗して押し退けられることで、前記流入孔１５ａと流出孔１５ｂとが連通するようになっている。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、弁プレート部材２２がコイルスプリング２３の付勢力に抗して押し退けられることにより、前記流入孔１５ａと流出孔１５ｂとが連通するようになっている。

前記第２ハウジング１２は、図２、図３に示すように、前記第１ハウジング１１と対向する一端側が開口する横断面コ字状に形成されてなるもので、この開口部が前記第２フランジ部１１ｃの外周縁に立設された凸部と嵌合することによって第１ハウジング１１と接続され、前記減速機構収容部１４が構成されるようになっている。なお、前記両ハウジング１１，１２の接合に際しては、前記第１ハウジング１１の凸部と前記第２ハウジング１２の開口部との間に環状のシール部材ＳＬが介装されることによって、減速機構収容部１４内が液密に保持される構成となっている。

前記回転軸２は、その軸方向中間部に設けられる軸受部２ａを介して前記軸挿通孔１１ｄ内に収容配置される前記軸受６によって回転自在に支持される。また、この回転軸２の一端部は、前記軸受部２ａとほぼ同径に設定されて前記弁体３の取付固定に供する弁体取付部２ｂとして構成されると共に、他端部が、前記軸受部２ａに対し比較的小径に形成されて前記減速機構５のうち後述する第３ギヤＧ３の取付固定に供するギヤ取付部２ｃとして構成されている。

さらに、前記軸受部２ａと前記弁体取付部２ｂの間は、段差状に拡径した大径状のシール部２ｄとして構成され、このシール部２ｄの外周には１対の第１、第２シールリングＲ１，Ｒ２が直列に配設され、これら両シールリングＲ１，Ｒ２によって、弁体収容部１３内の冷却水の減速機構収容部１４内への流入が抑止されている。なお、この際、前記各シールリングＲ１，Ｒ２についても、それぞれの外周面に、前記フッ素系樹脂加工、すなわちハウジング１との摩擦抵抗を低減しうる低摩擦被膜が形成されることで、ハウジング１との摺動抵抗が低減され、電動モータ４の消費電力の低減化に供されている。

また、前記シール部２ｄにおける第１、第２シールリングＲ１，Ｒ２間は、第１ハウジング１１の軸挿通孔１１ｄに対して径方向に貫通形成されたドレン孔１１ｆに臨むように構成されていて、該ドレン孔１１ｆによって、弁体収容部１３側から第１シールリングＲ１によるシール部を超えて第１、第２シールリングＲ１，Ｒ２間に漏出してしまった冷却水を、外部へと排出させることが可能となっている。

前記弁体３は、図３、図４、図６及び図７に示すように、その軸方向一端が、前記第１ハウジング１１の導入口１０からの冷却水をその内周側空間内に取り込む流入口３ａとして開口形成され、他端が端壁３ｂによって閉塞されている。そして、この弁体３の軸心に相当する端壁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３ｃが軸方向に沿って貫通形成され、この軸固定部３ｃに一体に設けられる金属製のインサート部材３ｄを介して回転軸２の弁体取付部２ｂ外周に圧入固定されるようになっている。

また、前記弁体３は、約１８０°の角度範囲内で回動することによって機能するもので、その軸方向及び周方向の各領域に応じて異形に形成されている。すなわち、この弁体３の前記第１、第２排出口Ｅ１，Ｅ２に臨む第１半周領域Ｄ１では、その軸方向一端側（端壁３ｂ側）の領域（第１軸方向領域Ｘ１）の前記第１排出口Ｅ１の軸線と交差する軸方向位置（第１軸方向位置Ｐ１）に、軸方向において第１排出口Ｅ１と完全に重合するような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、その軸方向他端側（導入口１０側）の領域（第２軸方向領域Ｘ２）の前記第２排出口Ｅ２の軸線と交差する軸方向位置（第２軸方向位置Ｐ２）に、軸方向において第２排出口Ｅ２と完全に重合するような軸方向幅に設定された円形状の第２真円開口部Ｍ２ａ及び長孔形状の第２長円開口部Ｍ２ｂによって構成される、第２開口部Ｍ２が設けられている。一方、前記弁体３の前記第３排出口Ｅ３に臨む第２半周領域Ｄ２では、その軸方向中間部の領域（第３軸方向領域Ｘ３）の第３排出口Ｅ３の軸線と交差する軸方向位置（第３軸方向位置Ｐ３）に、第３排出口Ｅ３と完全に重合する円形状の第３開口部Ｍ３が設けられている。

ここで、前記弁体３では、前記第１〜第３開口部Ｍ１〜Ｍ３のうち、第１、第２開口部Ｍ１，Ｍ２と第３開口部Ｍ３とが軸方向に重合するように構成されている。かかる重合構造により、弁体３を軸方向に小型化でき、これによって弁全体のコンパクト化を実現している。特に、本実施形態の場合には、比較的軸方向幅の小さい第１開口部Ｍ１と第２開口部Ｍ２が軸方向に並列に配置され、相対的に軸方向幅の最も大きい第３開口部Ｍ３が第１、第２開口部Ｍ１，Ｍ２に対し軸方向において重合する構成となっていることで、前記コンパクト化がより効率的に実現されている。

また、前記弁体３では、その外周面たる第１〜第３軸方向領域Ｘ１〜Ｘ３が縦断面ほぼ球面状となる第１〜第３曲面として構成されている。かかる球面状構造により、当該各曲面に対する前記円筒状の各シール部材Ｓ１〜Ｓ３の接触線圧の均一化が図られ、これら両者間の良好な密着性が確保される結果、当該各曲面（後述する第１〜第３シール凸面ＧＳ１〜ＧＳ３）上における冷却水のリークを最小限に抑えることが可能となっている。

さらに、前記弁体３においては、第１〜第３曲面のうち、第１〜第３開口部Ｍ１〜Ｍ３が形成された周方向領域（以下、「開口領域」と略称する。）ＯＡが、前記各開口部Ｍ１〜Ｍ３が形成されていない周方向領域（以下、「非開口領域」と略称する。）ＣＡに対し、弁体３の回転軸線Ｚから第１〜第３シール部材Ｓ１〜Ｓ３との摺接面までの距離（以下、「回転半径」と呼称する。）が相対的に小さくなるように構成されている。

すなわち、前記弁体３において、前記開口領域ＯＡにおける第１〜第３曲面には、それぞれ第１〜第３シール部材Ｓ１〜Ｓ３の摺接する部分を凹状に形成してなる第１〜第３シール凹面ＥＳ１〜ＥＳ３が切欠形成されていて、これら各シール凹面ＥＳ１〜ＥＳ３における回転半径ＣＥ（図３中の破線に相当）が、前記非開口領域ＣＡにおける第１〜第３シール凸面ＧＳ１〜ＧＳ３の回転半径ＣＧ（図３中の実線に相当）よりも小さくなるように構成されている。

換言すれば、前記弁体３では、前記各シール凹面ＥＳ１〜ＥＳ３の回転半径ＣＥがそれぞれ前記各シール凸面ＧＳ１〜ＧＳ３の回転半径ＣＧよりも小さくなるように構成されることによって、前記各シール凹面ＥＳ１〜ＥＳ３では、前記両回転半径ＣＥ，ＣＧの差分だけ前記各コイルスプリングＳＰ１〜ＳＰ３の伸張量が大きくなる結果、前記各シール凸面ＧＳ１〜ＧＳ３と比べて前記各コイルスプリングＳＰ１〜ＳＰ３のばね力が小さくなるように構成されている。

そして、かかる回転半径ＣＥ，ＣＧの相違により前記両領域ＯＡ，ＣＡ間に形成される段差部では、前記各シール面ＥＳ１〜ＥＳ３，ＧＳ１〜ＧＳ３同士が、それぞれ滑らかな曲面、例えば断面がほぼ円弧状の曲面やインボリュート曲線状の曲面をもって接続されている。このように、前記両領域ＯＡ，ＣＡ間の段差部が上述のような滑らかな曲面でもって接続されることにより、当該段差部における前記各シール部材Ｓ１〜Ｓ３の円滑な摺接による弁体３の円滑な摺動が確保されている。

また、前記弁体３は、前記第１〜第３軸方向領域Ｘ１〜Ｘ３がそれぞれ球面形状となるように構成されていることで、前記各半周領域Ｄ１，Ｄ２の境界部には、それぞれ被規制部としての段差部３ｅ，３ｅが形成されている。そして、この段差部３ｅ，３ｅは、弁体３の回動に伴って弁体収容部１３の内周に突設された規制部１３ａと当接することにより当該弁体３の回転角度又は回転範囲を規制し、電動モータ４の回転位置制御に係る当該回転位置の基準設定に供している。このように、弁体３の回転角度範囲の規制に際し、前記各軸方向領域Ｘ１〜Ｘ３を球面状に構成することによって必然的に形成される段差部３ｅ，３ｅを利用することで、弁体３について別途追加工をすることなく当該弁体３の回転角度範囲を規制することが可能となり、弁体３の良好な生産性の確保や、当該規制部を別途設けることによる弁体３の大型化の抑制にも供される。

前記電動モータ４は、図３に示すように、その外装たるモータハウジング４ａの内端部（出力軸４ｂ側の端部）が前記モータ嵌挿孔１１ｅへと嵌挿されることで、第１ハウジング１１に取付固定されている。そして、この電動モータ４は、車載の電子コントローラ（ＥＣＵ）８により駆動制御され、車両運転状態に応じて前記弁体３を回動制御することにより、前記ラジエータＲＤ等に対しての冷却水の適切な分配を実現する。

前記減速機構５は、電動モータ４の出力軸４ｂの外周に一体回転可能に固定され、その外周に所定の第１歯部Ｇ１ａが形成された円形状の駆動ギヤである第１ギヤＧ１と、第１ハウジング１１の幅方向中間位置に回転自在に支持される支持軸９の外周に一体回転可能に固定され、その外周に前記第１歯部Ｇ１ａと噛合可能な所定の第２歯部Ｇ２ａが形成された円形状の中間ギヤである第２ギヤＧ２と、前記回転軸２のギヤ取付部２ｃの外周に一体回転可能に固定され、その外周に前記第２歯部Ｇ２ａと噛合可能な所定の第３歯部Ｇ３ａが形成されたほぼ半円形状の従動ギヤである第３ギヤＧ３と、によって構成されている。かかる構成から、前記第１ギヤＧ１により伝達される電動モータ４の駆動力に基づいて第２ギヤＧ２が回転駆動され、該第２ギヤＧ１により伝達される駆動力でもって第３ギヤＧ３が所定角度範囲で回動することとなる。

以下、本実施形態に係る流量制御弁の具体的な作動状態を、図８に基づいて説明する。なお、当該説明にあたって、図８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、当該両者Ｅ１〜Ｅ３，Ｍ１〜Ｍ３が連通した状態を塗り潰して表示することにより、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っている。

すなわち、前記流量制御弁においては、車両運転状態に基づいて演算され、出力される前記電子コントローラ８からの制御電流により電動モータ４が駆動制御されることで、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８（ａ）に示す第１状態では、第２開口部Ｍ２（Ｍ２ａ）のみが連通状態となって、第１、第３開口部Ｍ１，Ｍ３については非連通状態となる。よって、当該第１状態では、かかる連通状態に基づいて、第２排出口Ｅ２から第２配管Ｌ１２を通じてオイルクーラＯＣに対してのみ冷却水が供給され、前記両者Ｅ２，Ｍ２をずらしてそれぞれの重合量を変化させることにより、その供給量を変化させることができる。

前記第１状態の後、図８（ｂ）に示す第２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。これによって、当該第２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２状態の後、図８（ｃ）に示す第３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。よって、当該第３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Ｌ１１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、前記両者Ｅ１，Ｍ１をずらしてそれぞれの重合量を変化させることにより、その供給量を変化させることができる。

前記第３状態の後、図８（ｄ）に示す第４状態では、第３開口部Ｍ３のみが非連通状態となって、第１、第２開口部Ｍ１，Ｍ２（Ｍ２ｂ）については連通状態となる。よって、当該第４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Ｌ１１，Ｌ１２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、当該両者Ｅ１〜Ｅ２，Ｍ１〜Ｍ２をずらしてそれぞれの重合量を変化させることにより、その供給量を変化させることができる。

前記第４状態の後、図８（ｅ）に示す第５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。よって、当該第５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、これら両者Ｅ１〜Ｅ３，Ｍ１〜Ｍ３をずらしてそれぞれの重合量を変化させることにより、その供給量を変化させることができる。

ここで、以上のような流量制御に際して、本実施形態に係る流量制御弁ＣＶでは、前記各軸方向領域Ｘ１〜Ｘ３における弁体３の外周面につき、開口領域ＯＡの回転半径ＣＥが非開口領域ＣＡの回転半径ＣＧよりも小さく設定されていることによって、これら両回転半径ＣＥ，ＣＧの差分だけ開口領域ＯＡでの前記各コイルスプリングＳＰ１〜ＳＰ３の伸張量が大きくなるため、当該開口領域ＯＡにおける前記各コイルスプリングＳＰ１〜ＳＰ３の付勢力、すなわち弁体３に対する前記各シール部材Ｓ１〜Ｓ３の弾接力（押圧力）が非開口領域ＣＡよりも小さくなる。これにより、当該開口領域ＯＡにおける弁体３の摺動抵抗を低減することが可能となって、弁体３の全周において前記各シール部材Ｓ１〜Ｓ３をほぼ均等に押圧していた従来の場合と比べて、弁体３の摺動抵抗に基づく当該弁体３の駆動トルクの損失の低減化に供される。

換言すれば、前記非開口領域ＣＡでは、対応する機器ＨＴ，ＯＣ，ＲＤへの冷却水の供給を遮断するため、前記各シール部材Ｓ１〜Ｓ３による高いシール性が要求される一方、前記開口領域ＯＡでは、前記各シール部材Ｓ１〜Ｓ３によるシール範囲に関係なく前記各開口部Ｍ１〜Ｍ３を通じた冷却水供給が可能であるため、前記各シール部材Ｓ１〜Ｓ３による高いシール性は不要であるといえる。このように、高いシール性が要求されない開口領域ＯＡでは、弁体３に対する前記各シール部材Ｓ１〜Ｓ３の弾接力（押圧力）を低減させることで、弁体３の全周において前記各シール部材Ｓ１〜Ｓ３をほぼ均等に押圧していた従来の場合と比べて、かかるシール部材Ｓ１〜Ｓ３の弾接力に基づく弁体３の駆動トルクの損失を最小限に抑えることができる。

加えて、上記回転半径ＣＥ，ＣＧの相異構成により、弁体３の外周面のうち開口領域ＯＡの前記各シール凹面ＥＳ１〜ＥＳ３の曲率については非開口領域ＣＡの前記各シール凸面ＧＳ１〜ＧＳ３の曲率よりも小さくなるため、図９に示すように、非開口領域ＣＡでは径方向外側位置Ｙ１にあった前記各シール部材Ｓ１〜Ｓ３の摺接点を開口領域ＯＡでは径方向内側位置Ｙ２へと移動させることができる。このように、前記各領域ＯＡ，ＣＡにおいて弁体３の外周面に対する前記各シール部材Ｓ１〜Ｓ３の摺接位置を変化させることで、これら各シール部材Ｓ１〜Ｓ３の摺接面の偏摩耗を抑制することが可能となり、当該各シール部材Ｓ１〜Ｓ３の耐久性の向上にも供される。

なお、上記実施形態では、前記各シール部材Ｓ１〜Ｓ３の付勢手段として、前記各コイルスプリングＳＰ１〜ＳＰ３を用いたものを例に示したが、かかる構成に限定されるものではない。換言すれば、当該付勢手段としては、前記各コイルスプリングＳＰ１〜ＳＰ３のほか、具体的な図示は省略するが、例えば板ばねなど、流量制御弁ＣＶの仕様等に応じて、前記各シール部材Ｓ１〜Ｓ３を付勢可能なあらゆる付勢部材を適宜用いることができる。
〔第２実施形態〕
図１０は、本発明に係る流量制御弁の第２実施形態を示したものであって、前記第１実施形態に係る前記各シール部材Ｓ１〜Ｓ３の付勢手段の構成を変更したものである。なお、本実施形態においても、流量制御弁ＣＶの基本構成は前記第１実施形態と同様であるため、前記第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付すことにより、具体的な説明については省略する。

すなわち、本実施形態では、前記第１〜第３排出口Ｅ１〜Ｅ３の各基端側に、それぞれほぼ円筒状に形成された第１〜第３シール保持部材Ｈ１〜Ｈ３が圧入固定されると共に、これら第１〜第３シール保持部材Ｈ１〜Ｈ３の弁体３との対向端部内周縁に切欠形成された第１〜第３シール保持部Ｈ１ａ〜Ｈ３ａ内に、ほぼ円環状に形成されたゴム材料からなる第１〜第３シール部材Ｓ１〜Ｓ３が弁体３の外周面と摺接可能に弾装され、これら第1〜第３シール部材Ｓ１〜Ｓ３自体が付勢手段を兼ねた構成となっている。

このように、前記各シール部材Ｓ１〜Ｓ３を付勢する付勢手段については、当該各シール部材Ｓ１〜Ｓ３と一体に構成することも可能であり、かかる構成によっても前記第１実施形態と同様の作用効果が奏せられることは勿論、特に本実施形態の場合には、上述の一体化構造により、流量制御弁ＣＶの構成部品を削減することができ、当該流量制御弁ＣＶの組立作業性の向上にも供される。

本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば本発明の特徴とは直接関係しない電動モータ４から弁体３への駆動力の伝達手段（伝達経路）やハウジング１の形状などの細部の具体的構成は勿論、本発明の特徴に関係する、第１〜第３開口部Ｍ１〜Ｍ３の形状、数量及び配置（周方向位置）や、前記各領域ＯＡ，ＣＡの回転半径ＣＥ，ＣＧなどの具体的構成についても、前記作用効果を奏し得る形態であれば、例えば搭載する車両などの適用対象の仕様等に応じて自由に変更可能である。

また、本実施形態では、前記流量制御弁の適用の一例として、冷却水の循環系への適用例について説明したが、前記流量制御弁は、当該冷却水のみならず、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。

以下、前記実施形態から把握される特許請求の範囲に記載した以外の技術的思想について説明する。

（ａ）請求項２に記載の流量制御弁において、
前記弁体における前記各開口部が形成されていない周方向領域と前記各開口部が形成された周方向領域とは、断面円弧状の曲面により接続されていることを特徴とする流量制御弁。

これにより、弁体に対するシール部材の滑らかな摺接を実現することができ、良好なシール性の確保に供される。

（ｂ）前記（ａ）に記載の流量制御弁において、
前記シール部材の摺接面は、フッ素系樹脂材料によって形成されていることを特徴とする流量制御弁。

これにより、弁体に対するシール部材の摺接をより滑らかなものとすることができる。

（ｃ）請求項２に記載の流量制御弁において、
前記滑らかな曲面は、インボリュート曲線に基づいて構成されることを特徴とする流量制御弁。

（ｄ）請求項１に記載の流量制御弁において、
前記各開口部のうち少なくとも２つ以上の開口部が前記弁体の外周面において軸方向に並列配置され、
残余の開口部が前記２つ以上の開口部に対し前記弁体の外周上において異なる周方向位置であって少なくとも一部が軸方向に重合するように設けられたことを特徴とする流量制御弁。

これにより、弁体の全長を短縮化でき、弁全体の小型化に供される。

（ｅ）前記（ｄ）に記載の流量制御弁において、
前記主連通口は導入口であり、前記複数の連通口は排出口として構成されたことを特徴とする流量制御弁。

（ｆ）前記（ｅ）に記載の流量制御弁において、
前記複数の開口部は、第１〜第３開口部によって構成され、
前記第１〜第３開口部の開口面積は、前記第１開口部が最も大きく前記第１開口部が最も小さく設定されたことを特徴とする流量制御弁。

（ｇ）前記（ｆ）に記載の流量制御弁において、
前記第１開口部は暖房熱交換器と連通し、
前記第２開口部はオイルクーラと連通し、
前記第３開口部はラジエータと連通することを特徴とする流量制御弁。

（ｈ）前記（ｇ）に記載の流量制御弁において、
前記第１開口部は、長孔によって構成され、
前記第２開口部は、長孔及び円形孔によって構成され、
前記第３開口部は、円形孔によって構成されていることを特徴とする流量制御弁。

（ｉ）請求項５に記載の流量制御弁において、
前記シール部材は、スプリングの弾性力に基づいて前記弁体と弾接することを特徴とする流量制御弁。

（ｊ）前記（ｉ）に記載の流量制御弁において、
前記スプリングは、板ばねによって構成されていることを特徴とする流量制御弁。

（ｋ）請求項５に記載の流量制御弁において、
前記シール部材は、ゴム材料により形成され、該ゴム材料の弾性に基づいて前記弁体と弾接することを特徴とする流量制御弁。

１…ハウジング
３…弁体
４…電動モータ（アクチュエータ）
１０…導入口（主連通口）
１３…弁体収容部
Ｅ１〜Ｅ３…第１〜第３排出口（複数の連通口）
Ｍ１〜Ｍ３…第１〜第３開口部
Ｓ１〜Ｓ３…第１〜第３シール部材
ＯＡ…開口領域（開口部が形成された周方向領域）
ＣＡ…非開口領域（開口部が形成されていない周方向領域）
ＣＥ…開口領域におけるシール摺接部の回転半径
ＣＧ…非開口領域におけるシール摺接部の回転半径

Claims

横断面ほぼ円形の弁体収容部に設けられる流体の導入又は排出に供する主連通口と、前記弁体収容部と径方向から連通して当該弁体収容部内の流体の導入又は排出に供する複数の連通口とを有するハウジングと、
前記ハウジング内に回転自在に支持され、その回転位置に応じて前記各連通口との重合状態が変化する複数の開口部を有するほぼ筒状の弁体と、
前記各連通口に径方向から嵌挿され、それぞれ前記弁体の外周面に摺接することで前記ハウジングと前記弁体との径方向間をシールするほぼ筒状のシール部材と、
前記弁体を駆動制御するアクチュエータと、
を備え、
前記弁体の回転軸から前記シール部材の摺接面までの回転半径が、前記弁体のうち前記各開口部が形成されていない周方向領域よりも前記各開口部が形成された周方向領域において小さくなるように構成されていることを特徴とする流量制御弁。
請求項１に記載の流量制御弁において、
前記弁体の前記シール部材との摺接面は、前記各開口部が形成された周方向領域と前記各開口部が形成されていない周方向領域とが滑らかな曲面でもって接続されていることを特徴とする流量制御弁。
請求項２に記載の流量制御弁において、
前記弁体の前記シール部材との摺接面は、ほぼ球面状に形成されていることを特徴とする流量制御弁。
請求項３に記載の流量制御弁において、
前記弁体の前記シール部材との摺接面の曲率が、前記各開口部が形成されていない周方向領域よりも前記各開口部が形成された周方向領域において小さくなるように構成されていることを特徴とする流量制御弁。
横断面ほぼ円形の弁体収容部に設けられる流体の導入又は排出に供する主連通口と、前記弁体収容部と径方向から連通して当該弁体収容部内の流体の導入又は排出に供する複数の連通口とを有するハウジングと、
前記ハウジング内に回転自在に支持され、その回転位置に応じて前記各連通口との重合状態が変化する複数の開口部を有するほぼ筒状の弁体と、
前記各連通口に径方向から嵌挿され、それぞれ前記弁体の外周面に摺接することで前記ハウジングと前記弁体との径方向間をシールするほぼ筒状のシール部材と、
前記弁体を駆動制御するアクチュエータと、
を備え、
前記弁体の前記シール部材との摺接面において前記シール部材が前記弁体に付与する弾接力が、前記各開口部が形成されていない周方向領域よりも前記各開口部が形成された周方向領域において小さくなるように構成されていることを特徴とする流量制御弁。