JP6411642B2 - バルブ - Google Patents

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Description

HVAC(暖房・換気・空調)システムが、例えば自動車の室内空間領域の環境制御用に使用されている。HVACシステムは、ハウジングに設けられた熱交換器を有するHVACユニットを備えるように構成されてもよい。HVACユニットには、HVAC分配システムが作動的に接続されてもよい。HVACシステムは、HVACユニット及びHVAC分配システムとの間で、例えば空気の流入、流出及び/又はそれらの内部における空気の流れを可能にする1つ以上の空気流路を有してもよい。HVACユニット及び/又はHVAC分配システムに対する空気の流入量、貫流量及び/又は流出量を制御するためのドアが空気流路に対応付けて設けられてもよい。
一例によれば、バルブが、3つのポートを有する流路を規定するハウジングを含む。流路にあるドアは、レバーの回転に応答して流路の流れを選択可能に制御する。3つのシールフランジは、3つのポートの1つをそれぞれ規定する。ドアは、第1ポート閉位置、第2ポート閉位置及び第3ポート閉位置を含む3つの選択可能な閉位置を有する。ドアが閉位置の各々にあるとき、弾性シールがドアのシール面と3つのシールフランジの各々との間で交替に圧縮される。ドアは、第1ピボット軸と、第1ピボット軸に平行に間隔を空けて設けられた第2ピボット軸とを有する。ドアは、3つのポートをそれぞれ個別別且つ別々に交替に選択可能に閉じるように、第1ピボット軸及び第2ピボット軸回りに択一的に回転可能である。
好適には、上記例において、非滑りタイプの圧縮シールを有する単一ドアを用いて、3つのポートを通る流れが制御される。既存のバルブでは、3つのポートを通る流れを制御するために、滑りシール又は少なくとも2つのドアのいずれかが用いられる。好適には、本開示の例の非滑りタイプのいわゆる圧縮シールは、滑りシールを有する既存のバルブよりも摩擦力及びせん断力が小さいことから耐久性が高くなる。また、好適には、本開示の例では、比較的対処が困難な静止摩擦と滑り摩擦の差や荷重の不確かさを解消する必要がないことで、自動アクチュエータによる制御をより高精度なものとすることができる。さらに、圧縮シールは、滑りシールより製造コストの面で利点を有し得る。
別の例において、ドアは、第1ポートと第2ポートとの間の第1開口率を選択可能に調節するように第1ピボット軸回りに回転可能であり、第3ポートと第1ポートとの間の第2開口率を選択可能に調節するように第2ピボット軸回りに回転可能である。第1ピボット軸及び第2ピボット軸回りの択一的な回転は、滑りシールより圧縮シールの好適な使用に寄与する。
さらなる例において、第1ピボット軸は、ドアの第2ピボット軸回りの回転における第1円弧を通り、第2ピボット軸は、ドアの第1ピボット軸回りの回転における第2円弧を通る。択一的な軸による円弧の横断は、滑りシールより圧縮シールの好適な使用に寄与する。
さらなる例において、3つのシールフランジは、中心軸を有するドア動作ポケットを規定し、第1ピボット軸は、中心軸に平行であり、シール面は、第1面と、第1面と対向する第2面とを有し、シール面の第1面は、第1ポートシールフランジと相補的な第1シール縁を有し、第1シール縁は、第1ピボット軸に平行な中心軸を有する直円柱の一部分の周囲を規定し、シール面の第2面は、第1ピボット軸及び第2ピボット軸によって規定された平面を挟んで第1シール縁と鏡像関係にある第2シール縁を有し、第2シール縁は、第2ポートシールフランジと相補的であり且つ第3ポートシールフランジと相補的であり、ドアは、第1シール縁及び第2シール縁によって境界が定められた空間を流体が貫流しないようにするコアを有し、前記ドアは、コアから延伸するクランクアームを有し、クランクアームは、クランクアームの表面から延伸する円筒状のポストを有し、円筒状のポストは、第1ピボット軸に平行であり、レバーのカム部分を案内するようにクランクアームによってカムトラックが規定され、弾性シールの第1部分が、第1シール縁に沿って連続してシール面の第1面に設けられ、弾性シールの第2部分が、第2シール縁に沿って連続してシール面の第2面に設けられる。
さらなる別の例において、弾性シールは、ドアが第3ポートシール位置にあるとき、第3ポートを通る流体の流れを遮断するように、ドアのシール面と第3ポートシールフランジとの間で圧縮され、弾性シールは、ドアが第1ポートシール位置にあるとき、第1ポートを通る流体の流れを遮断するように、ドアのシール面と第1ポートシールフランジとの間で圧縮され、弾性シールは、ドアが第2ポートシール位置にあるとき、第2ポートを通る流体の流れを遮断するように、ドアのシール面と第2ポートシールフランジとの間で圧縮される。好適には、第1ポート、第2ポート及び第3ポートを通る流体の流れを遮断する弾性シールが圧縮されることで、滑りシールを有するバレルドアバルブよりも耐久性が高くなる。
一例において、中心軸に垂直な平面で切断されたドア動作ポケットの断面が、ルーローの三角形を規定する。ルーローの三角形は、好適には、ドアを第1ピボット軸及び第2ピボット軸回りで効率的に回転させることができ、滑りシールより圧縮シールの好適な使用に寄与する。
さらなる別の例において、ドアは、第1ポート閉位置と第2ポート閉位置との間をドアが移動するとき、第1ピボット軸回りに回転してドアを案内するように、第3ポートシールフランジと対向するドア動作ポケットの第1頂点にてドアとハウジングとの第1接触部に規定された第1軸受表面を含み、ドアは、第1ポート閉位置と第3ポート閉位置との間をドアが移動するとき、第2ピボット軸回りに回転してドアを案内するように、第2ポートシールフランジと対向するドア動作ポケットの第2頂点にてドアとハウジングとの第2接触部に規定された第2軸受表面を含む。好適には、軸受表面は、耐久性があり繰り返し可能なドア動作を可能にし、詰まりを防ぎ、滑りシールより圧縮シールの好適な使用に寄与する。
さらなる例において、ドアは、第1ピボット軸と同軸に設けられた第1スタブシャフトを含み、第1スタブシャフトは、ドアから離れる方向に突出し、ハウジングは、第1スタブシャフトを受ける第1溝を含み、第1溝は、第2ポートシールフランジの第2ポートシール弧状部に平行な第1円弧に沿った経路において第1スタブシャフトを案内するためのものであり、ドアは、第2ピボット軸と同軸に設けられた第2スタブシャフトを含み、第2スタブシャフトは、ドアから離れる方向に突出し、ハウジングは、第2スタブシャフトを受ける第2溝を含み、第2溝は、第3ポートシールフランジの第3ポートシール弧状部に平行な第2円弧に沿った経路において第2スタブシャフトを案内するためのものである。好適には、スタブシャフトと溝との間の相互作用は、ドアの動きをより正確に案内し、詰まりを防止し、滑りシールより圧縮シールの好適な使用に寄与する。
別の例において、レバーは、円筒状のポストと係合するようにU字形のトラックを規定する。好適には、U字形のトラックによる円筒状のポストの係合は、単一のアクチュエータによって回転される単一のレバーを用いた第1ピボット軸及び第2ピボット軸回りのドアの回転を制御する。
別の例において、ドアが第3ポートシール位置を取りレバーが第3ポートシール角度に回転したとき、レバーは、U字形のトラックを介して円筒状のポストに張力をかけてクランクアームを引っ張り、円筒状のポストと第3ポートシールフランジの重心との間の線に沿った力でドアを第3ポートシール位置に押しやり、ドアが第1ポートシール位置を取りレバーが第1ポートシール角度に回転したとき、レバーは、カム部分を介してカムトラックに圧縮力をかけてクランクアームを押し、円筒状のポストと第1ポートシールフランジの重心との間の線に沿った力でドアを第1ポートシール位置に押しやり、ドアが第2ポートシール位置を取りレバーが第2ポートシール角度に回転したとき、レバーは、U字形のトラックを介して円筒状のポストに張力をかけてクランクアームを引っ張り、円筒状のポストと第2ポートシールフランジの重心との間の線に沿った力で前記ドアを第2ポートシール位置に押しやる。張力及び圧縮力をかける線は、滑りシールより圧縮シールの好適な使用に寄与する。
別の例において、ドアは、レバーが第1ポートシール角度のドエル角(dwell angle)内にあるとき、第1ポートシール位置にあり、U字形のトラックは、レバーが第1ポートシール角度のドエル角内にあるとき、円筒状のポストに対して隙間を有する。U字形のトラックと円筒状のポストとの間にドエル角の隙間があることにより、好適には、カムトラック及びカムは、U字形のトラックに円筒状のポストが拘束されることなくシールが圧縮されることで、滑りシールより圧縮シールの好適な使用に寄与する。
一例において、ドエル角は約2度から約6度である。ドエル角が約2度から約6度であることにより、好適には、圧縮シールは、自動アクチュエータの製造公差や制御公差に対して堅牢なものとなる。
さらなる例において、レバーは、中心軸及び第1ポートシールフランジと対向するドア動作ポケットの第2頂点を通る線に沿ってドア動作ポケットの半径方向外側に位置するアクスル(axle)の周りを回転し、レバーは、ドアが第3ポートシール位置にあるとき、第3ポートシールフランジの第1ノッチを実質的にふさぎ、第3ポートシールフランジとともに第1表面を弾性シールに向け、流体がドアを迂回することを防止し、レバーは、ドアが第2ポートシール位置にあるとき、第2ポートシールフランジの第2ノッチを実質的にふさぎ、第2ポートシールフランジと実質的に連続した第2表面を弾性シールに向け、流体がドアを迂回することを防止する。好適には、このような例により、流路内へのレバーの侵入が低減し、レバーが揺動して通るノッチにて流体がドアを迂回しなくなる。
さらなる例において、レバーは、クランクアームを受ける中央スロットを含み、中央スロットは、レバーの第1脚部と第2脚部との間に規定され、第1脚部は、第2脚部と対称的に反対の幾何学的形状を有し、クランクアームは、アクスルに直交する中間平面を中心に対称を有し、クランクアームにレバーによってかかる力の合成ベクトルは、前記中間平面にある。中間平面にあるクランクアームにレバーによってかかる力の合成ベクトルにより、好適に、中間平面からトルクが低減することで、ドア動作ポケットにあるドアのねじれや拘束を低減させる補償(例えば、剛性や軸受で)が不要となる。
別の例において、第1ポートシール角度と、第1ポートシール角度及び第2ポートシール角度の間の第1カム解除角度と、の間でレバーが回転すると、カムトラックとのカム係合によりトルクが生じて第1ピボット軸回りにドアが回転する。第1ポートシール角度と、第1ポートシール角度及び第3ポートシール角度の間の第2カム解除角度と、の間でレバーが回転すると、カムトラックとのカム係合によりトルクが生じて第2ピボット軸回りにドアが回転する。U字形のトラック及び円筒状のポストからのトルクが比較的低い場合、ドアを回転させるトルクは、ドア回転角度でカムトラックとのカム係合によりかかることが好適である。したがって、自動アクチュエータのストールが好適に防止されてもよく、又は低トルクの自動アクチュエータが適用されてもよい。
別の例において、バルブは、出力シャフト回転軸を有する出力シャフトを有する回転アクチュエータをさらに含み、出力シャフトは、出力シャフトとともに回転するためのアクスルに接続され、出力シャフト回転軸はアクスルと同軸である。同軸出力シャフト回転軸及びアクスルにより、出力シャフト及びアクスルの一体化や連結に必要な部品点数の削減が可能になることが好適である。また、同軸出力シャフト回転軸及びアクスルにより、回転アクチュエータにかかる潜在的な偏心荷重が低減されることが好適である。
本開示の実施形態の特徴及び利点は、以下の詳細な説明及び図面を参照することで明らかになり、同図面において、同様の参照番号は、同じ構成部品又は同一ではない場合もあるが類似した構成部品に相当する。簡潔に示すために、前述した機能を有する参照番号又は特徴は、再度示された他の図面に関連して記載される場合又は記載されない場合がある。
HVAC(暖房・換気・空調)システムにおける既存のバレルドアバルブの半概略断面図を示す。 HVAC(暖房・換気・空調)システムにおける既存のバレルドアバルブの半概略断面図を示す。 HVAC(暖房・換気・空調)システムにおける既存のバレルドアバルブの半概略断面図を示す。 HVACシステムにおける2つのポートを通る流れを制御するための既存の2−ポジションドアバルブの半概略断面図を示す。 HVACシステムにおける2つのポートを通る流れを制御するための2つのバタフライバルブを備えた、既存のHVACシステムの半概略断面図を示す。 HVACシステムにおける本開示のバルブの一例の半概略断面図を示す。 本開示に係るバルブの一例が作動的に配置されたHVACハウジングの部分の一例の斜視図である。 本開示に係るドアの例の詳細を明らかにするためにHVACハウジングの一部分が取り外された状態の図4Aに示すHVACハウジング及びバルブの一部の例の斜視図である。 本開示に係るハウジングの第2部分の一例の部品斜視図である。 本開示に係るハウジングの第1部分の一例の部品斜視図である。 本開示に係るバルブ状態の例のうち、第3ポートシール状態を示す半概略断面図である。 本開示に係るバルブ状態の例のうち、第1ポートシール状態を示す半概略断面図である。 本開示に係るバルブ状態の例のうち、第2ポートシール状態を示す半概略断面図である。 本開示に係るドアの一例の部品斜視図である。 本開示に係るレバーの一例の部品斜視図である。 図5Aに示すハウジングの第2部分の例、図7に示すドアの例及び図8に示すレバーの例を含む部分バルブアセンブリの後方斜視図である。 本開示に係るバルブにより制御される1つの入口及び2つの出口を有するHVACシステムにおける流れ状態の例であって、第1出口への流れが開かれ、第2出口への流れが遮断された状態を示す半概略断面図である。 本開示に係るバルブにより制御される1つの入口及び2つの出口を有するHVACシステムにおける流れ状態の例であって、第2出口への流れが開かれ、第1出口への流れが遮断された状態を示す半概略断面図である。 本開示に係るバルブにより制御される1つの入口及び2つの出口を有するHVACシステムにおける流れ状態の例であって、入口からの流れが遮断された状態を示す半概略断面図である。 本開示に係るバルブにより制御される1つの入口及び2つの出口を有するHVACシステムにおける流れ状態の例であって、第1出口と第2出口との間で入口からの流れが分流された状態を示す半概略断面図である。 別々の除霜及びフロアバタフライドアを備えた既存のHVACシステムを示す半概略断面図である。 図10Eに示す別々の除霜及びフロアバタフライドアを本開示のバルブに置き換えた本開示の一例を示す半概略断面図である。 本開示に係るバルブにより制御される2つの入口及び1つの出口を有するHVACシステムにおける流れ状態の例であって、第1入口からの流れが開かれ、第2入口からの流れが開かれ、出口への流れが開かれた状態を示す半概略断面図である。 本開示に係るバルブにより制御される2つの入口及び1つの出口を有するHVACシステムにおける流れ状態の例であって、第1入口からの流れが遮断され、第2入口から出口への流れが開かれた状態を示す半概略断面図である。 本開示に係るバルブにより制御される2つの入口及び1つの出口を有するHVACシステムにおける流れ状態の例であって、第1入口及び第2入口から出口への流れが開かれた状態を示す半概略断面図である。 本開示に係るバルブにより制御される2つの入口及び1つの出口を有するHVACシステムにおける流れ状態の例であって、第2入口からの流れが遮断され、第1入口から出口への流れが開かれた状態を示す半概略断面図である。 本開示に係るバルブにより制御される2つの入口及び1つの出口を有するHVACシステムにおける流れ状態の例であって、第1入口から出口への流れが開かれ、第2入口からの流れが制限された状態を示す半概略断面図である。 本開示に係るバルブにより制御される2つの入口及び1つの出口を有するHVACシステムにおける流れ状態の例であって、出口からの流れが遮断され、第1入口及び第2入口からの流れが滞っている状態を示す半概略断面図である。 第3ポートシール状態にある本開示のバルブの一例の運動を示す一連の半概略断面図の一図である。 第3ポートシール状態と第1ポートシール状態との間の約20%の位置にある本開示のバルブの一例の運動を示す一連の半概略断面図の一図である。 第3ポートシール状態と第1ポートシール状態との間の約50%の位置にある本開示のバルブの一例の運動を示す一連の半概略断面図の一図である。 第3ポートシール状態と第1ポートシール状態との間の約75%の位置にある本開示のバルブの一例の運動を示す一連の半概略断面図の一図である。 第3ポートシール状態と第1ポートシール状態との間の約90%の位置にある本開示のバルブの一例の運動を示す一連の半概略断面図の一図である。 レバーが第1ポートシール角度から反時計回りのドエル角にある本開示のバルブの一例の運動を示す一連の図12Aから図12Eに続く図である。 レバーが第1ポートシール角度にある本開示のバルブの一連の図12Aから図12Eに続く図である。 レバーが第1ポートシール角度から時計回りのドエル角にある本開示のバルブの一例の運動を示す一連の図12Aから図12Eに続く図である。 第1ポートシール状態と第2ポートシール状態との間の約25%の位置にある本開示のバルブの一連の図12Aから図12Eに続く図である。 第1ポートシール状態と第2ポートシール状態との間の約80%の位置にある本開示のバルブの一連の図12Aから図12Eに続く図である。 第2ポートシール状態にある本開示のバルブの一連の図12Aから図12Eに続く図である。 本開示に係る、レバーが第1ポートシール角度にあるバルブの一例を示す切取斜視図である。 本開示に係るレバーの一例の側面図である。 図15Aに示すレバーの一例の端面図である。 図15Aに示すレバーの一例の斜視図である。 レバーを受けるノッチを示す、本開示に係るバルブのハウジングの一部分の切取斜視図である。 本開示においてはレバーによって遮断されるため回避された潜在的な漏れ経路が示されている、本開示のハウジングの半概略側面図である。 本開示に係る第2ポートシールフランジとともにシール表面を形成するレバーが図示された、図16Aに示す本開示のハウジングの半概略側面図である。 本開示に係る漏れ経路を遮断するレバーを示した、図16Bの図の一部分の側面図である。 車両の後部乗員ゾーンに冷気を向ける本開示のバルブを備えたHVACシステムの一部分の半概略断面図である。 車両の後部乗員ゾーンに暖気を向ける本開示のバルブを示す点を除けば、図17Aに示すHVACシステムの一部分の半概略断面図である。 車両の後部乗員ゾーンへの空気の流れを遮断し、バルブを通して加熱部に空気を送る本開示のバルブを示す点を除けば、図17Aに示すHVACシステムの一部分の半概略断面図である。 乗用車の後方通気口又は後方フロアに流れを選択的に向けるように本開示のバルブを備えたHVACシステムの一部分の半概略断面図である。 図18Aに示すバルブであって、後方フロアダクトを遮断し、後方通気ダクトへ空気を流すバルブの半概略詳細図である。 後方通気ダクトを遮断し、後方フロアダクトに空気を通す図18Aに示すバルブの半概略詳細図である。 例えば、HVACのフロントガラス除霜機能において空気入口を遮断するバルブを備えた、図18Aに示すバルブの半概略詳細図である。 乗用車の後方通気口又は後方フロアに流れを選択的に向ける本開示のバルブを備えたHVACシステムの一部分の半概略断面図である。
ダクトにおける流体の流れは、バルブによって制御されてもよい。一例において、流体は空気であってもよく、ダクトは、HVACシステムの一部であってもよい。自動車に動作可能に設けられたHVACシステムは、小型及び軽量なものであってもよい。バルブは、HVACシステムを通る空気の流れを制御してもよい。HVACシステムにおけるバルブは、ドアであってもよい。
図1Aから図1Cは、HVACシステム26における既存のバレルドアバルブ25の断面を半概略的に示す。図1Aから図1Cのバレルドア27は、3つの位置にわたって回転する。図1Aは、入口ダクト28を閉じる位置にあるバレルドア27を示す。図1Bは、通気口に続くダクト30への流路を遮断する位置にあるバレルドア27を示す。通気口とは、本明細書において使用される場合、車両の座席に通常の着座位置で着座した乗員の頭部に向けて空気を放出する出口を有するダクトを意味する。図1Bでは、入口空気流を案内するダクト28及びフロアへの空気流を案内するダクト33が開いている。図1Cにおいて、バレルドア27は、フロアに続くダクト33への流路を遮断する位置にある。図1Cでは、入口空気流を案内するダクト28及び通気口への空気流を案内するダクト30が開かれている。バレルドア27の周りの空気流の漏れを低減するシールがバレルドア27にあれば、シールにより生じる摩擦がトルクを増大しバレルドア27を回転させる。図1Aから図1Cに示す滑りシールに摩擦及びせん断力がかかると、非滑りタイプのいわゆる圧縮シールと比べてシールシステムの耐久性が低下することがある。さらに、静止摩擦と滑り摩擦との差及び荷重の不確かさにより、自動アクチュエータによるバレルドアの動きを高精度に制御することが比較的困難になる。さらに、滑りシールは、圧縮シールよりも高価な場合がある。
図2Aは、HVACシステム26’における2つのポートを通る流れを制御する既存の2−ポジションドアバルブ31の断面を半概略的に示す。図1Aから図1Cに示すバレルドア27とは異なり、図2Aのバレルドア27’は、圧縮シールを形成するように相補的なシール座68と係合するフランジ67を有する。図2Aにおいて、シール位置間にはシールドラグがない。図2Aに示すバレルドア27’は、2つのシール位置に限定される。例えば、バレルドア27’は、時計回り位置又は反時計回り位置においてシールするものであってもよい。3−ポジションでの流れ制御を達成するために、第2の2−ポジションドア(例えば、バタフライドア、フラグドア又は別の2−ポジションドアバルブ31)が必要となることもある。
図2Bは、既存のHVACシステム26”における2つのポート69を通る流れを制御する2つのバタフライバルブ34を備えたHVACシステム26”の断面を半概略的に示す。バタフライバルブ34は、バタフライバルブ34の回転範囲のほとんどを通るシールドラグなしに圧縮シールと係合する。さらに、図示したバタフライバルブ34が空気流の空間を占めることで、望ましくない問題、圧力降下及び雑音を潜在的に生じさせることになる。2つのバタフライバルブ26”を備えたHVACシステム26”は、図2Aに示すHVACシステム26’における1つのバレルドアよりもより複雑なものとなる。これは、HVACシステム26’がさらなるドア(バタフライバルブ34)を含むことになるだけでなく、さらなるバタフライバルブ34の動きを制御するために少なくとも1つの機械リンク(図示せず)を含むためである。
図3は、HVACシステム11における本開示のバルブ10の一例の断面を半概略的に示す。図3に示す例において、バルブ10は、第1ポート14、第2ポート15及び第3ポート13を有する流体流路を規定するハウジング12を含む。なお、本開示の例において、ポート13〜15は、入口であっても出口であってもよいことを理解すべきである。第1ポート14、第2ポート15及び第3ポート13は、図面の差別化及びより正確な理解を例示的に提供するために本明細書において用いている。このように、本開示のバルブ10の例は、流れ方向の任意の組み合わせにおいて任意の3つの同様に位置付けられたポートを通る流れを制御してもよい。図3に示す例において、レバー40の回転に応答して流路を通る流体の流れを選択可能に制御するように流体流路にドア20が設けられる。
図4Aは、本開示に係るバルブ10の一例が作動的に内部に設けられたHVACハウジングの一部分の一例の斜視図である。図4Aに示す例に示すように、バルブは、出力シャフト回転軸62を有する出力シャフト61を有する回転アクチュエータ50を含んでもよい。出力シャフト61は、出力シャフト61とともに回転するためのアクスル44に接続される。出力シャフト回転軸62は、アクスル44と同軸である。回転アクチュエータ50は、例えば、電気モータ、真空モータ、クランクを駆動する電気ソレノイド又は任意の適切な回転アクチュエータ50であってもよい。
ハウジングは、ハウジングの第2部分97とともに適合するハウジングの第1部分96を含む。図4Bは、本開示に係るドア20の例の詳細を明らかにするためにHVACハウジングの第2部分97が取り外された状態の図4Aに示すHVACハウジング及びバルブ10の一部の例の斜視図である。図5Aは、図4Aに示すハウジングの第2部分97の部品斜視図である。図5Bは、図4Aに示すハウジングの第1部分96の部品斜視図である。
図4A、図4B及び図5Aに示すように、3つのシールフランジ36、37、38は、第3ポート13、第1ポート14及び第2ポート15の周囲部をそれぞれ規定する。ドア20は、第3ポート閉位置(図6Aを参照)、第1ポート閉位置(図6Bを参照)及び第2ポート閉位置(図6Cを参照)を含む3つの閉位置を有する。ドア20が閉位置のそれぞれにあるとき、ドア20のシール面22と3つのシールフランジ36、37、38のそれぞれとの間で弾性シール21が圧縮される。
図6Aから図6Cは、本開示に係るバルブ状態の例を示す半概略断面図である。図6Aは、第3ポートシール状態を示す。図6Aにおいて、大きな流れ方向矢印は、第2ポート15から第1ポート14を通る流路を示す。図6Bは、第1ポートシール状態を示す。図6Bにおいて、大きな流れ方向矢印は、第3ポート13から第2ポート15を通る流れを示す。図6Cは、第2ポートシール状態を示す。図6Cにおいて、大きな流れ方向矢印は、第3ポート13から第1ポート14を通る流れを示す。
図6Aから図6Cを参照すると、ドア20は、第1ピボット軸42と、第1ピボット軸42に平行に間隔を空けて設けられた第2ピボット軸43とを有する。ドア20は、第1ポート、第2ポート及び第3ポートをそれぞれ個別且つ別々に交替に選択可能に閉じるように、第1ピボット軸42及び第2ピボット軸43回りに択一的に回転可能である。択一的に回転可能とは、本明細書において使用される場合、ドアが第1ピボット軸42及び第2ピボット軸43回りに回転可能であるが、それらは同時には起こらないという意味である。
第1ピボット軸42は、ドア20の第2ピボット軸43回りの回転における第1円弧190を通る。第2ピボット軸42は、ドア20の第1ピボット軸42回りの回転における第2円弧191を通る。「回転における」とは、本明細書において使用される場合、ドア20が回転中であることを意味する。「通る」とは、本明細書において使用される場合、対象に沿って移動することを意味する。
図6Aから図6Cに示すバルブ10の例において、3つのシールフランジ36、37、38は、中心軸35を有するドア動作ポケット23を規定する。この例において、中心軸35に垂直な平面によって切断されたドア動作ポケット23の断面が、ルーローの三角形71を規定している。なお、ドア動作ポケット23の弧72、73、74は、完全なルーローの三角形より大きいか又は小さい半径75、76、77をそれぞれ有してもよいことを理解すべきである。ドア20は、中心軸35に平行な第1ピボット軸42を有する。ドア20は、第1ピボット軸42に平行な第2ピボット軸43を有する。シール面22は、第1面63と、第1面63と対向する第2面64とを有する。シール面22の第1面63は、第1ポートシールフランジ37と相補的な第1シール縁47を有する。第1シール縁部47は、第1ピボット軸42に平行な中心軸79を有する直円柱78の一部分の周囲を規定する(図7を参照)。
図6Aから図6Cをさらに参照すると、シール面22の第2面64は、第1ピボット軸42及び第2ピボット軸43によって規定された平面80を挟んで第1シール縁47と鏡像関係にある第2シール縁48を有する。第2シール縁48は、第2ポートシールフランジ38と相補的であるとともに、第3ポートシールフランジ36と相補的である。ドア20は、第1シール縁47及び第2シール縁48によって境界が定められた空間を流体が貫流しないようにするコア81を有する。
図7は、本開示に係るドア20の一例の部品斜視図である。上述したように、図7に示すドア20の例は、中心軸35に平行な第1ピボット軸42を有する。ドア20は、第1ピボット軸42に平行な第2ピボット軸43を有する。シール面22は、第1面63と、第1面63と対向する第2面64とを有する。シール面22の第1面63は、第1ポートシールフランジ37と相補的な第1シール縁47を有する。第1シール縁47は、第1ピボット軸42に平行な中心軸を有する直円柱の一部分の周囲を規定する。
シール面22の第2面64は、第1ピボット軸42及び第2ピボット軸43によって規定された平面を挟んで第1シール縁47と鏡像関係にある第2シール縁48を有する。ドア20は、第1シール縁47及び第2シール縁48によって境界が定められた空間を流体が貫流しないようにするコアを有する。
ドア20は、コアから延伸するクランクアーム41を有する。クランクアーム41は、クランクアーム41の表面から延伸する円筒状のポスト49を有する。円筒状のポスト49は、第1ピボット軸42に平行である。レバー40のカム部分19を案内するためのカムトラック45がクランクアーム41によって規定される(例えば、図12D及び図12Eを参照)。第1シール縁47に沿って連続的にシール面22の第1面63上に弾性シール21の第1部分が設けられる。第2シール縁48に沿って連続的にシール面22の第2面64上に弾性シール21の第2部分が設けられる。
一例において、弾性シール21は、図7に示すようにドア20にオーバーモールド成形された弾性材料であってもよい。ドア20は、成形プロセス中に弾性材料が貫流する孔24を含んでもよい。別の例において、弾性材料は、接着剤を用いてドア20に取り付けられてもよい。
図7をさらに参照すると、弾性シール21の第1部分が、第1シール縁47に沿って連続的にドア20のシール面22の第1面63上に設けられる。第2シール縁48に沿って連続的にシール面22の第2面64上に弾性シール21の第2部分が設けられる。
弾性シール21は、ドア20が第3ポートシール位置(図6Aに図示)にあるとき、第3ポートを通る流体の流れを遮断するように、ドア20のシール面22と第3ポートシールフランジ36との間で圧縮される。同様に、弾性シール21は、ドア20が第1ポートシール位置(図6Bに図示)にあるとき、第1ポートを通る流体の流れを遮断するように、ドア20のシール面22と第1ポートシールフランジ37との間で圧縮される。ドア20が第2ポートシール位置(図6Cに図示)にあるとき、弾性シール21は、第2ポートを通る流体の流れを遮断するように、ドア20のシール面22と第2ポートシールフランジ38との間で圧縮される。
図7をさらに参照すると、ドア20は、コア81から延伸するクランクアーム41を有する。クランクアーム41は、クランクアーム41の表面から延伸する円筒状のポスト49を有する。円筒状のポスト49は、第1ピボット軸42に平行である。カムトラック45は、レバー40のカム部分19を案内するようにクランクアーム41によって規定される(例えば、図12Dを参照)。
一例において、ドア20は、第3ポートシールフランジ36と対向するドア動作ポケット23の第1頂点84(図6Aを参照)にてドア20とハウジングとの第1接触部83(図6Aを参照)に規定された第1軸受表面82を含んでもよい。第1軸受表面82は、ドア20が第1ポート閉位置と第2ポート閉位置との間を移動するとき(図13Cから図13Fを参照)、第1ピボット軸42回りに回転する際にドア20を案内するためのものである。
図13D及び図13Eに示すように、ドア20は、第1ポート14と第2ポート15との間の第1開口率を選択可能に調節するように第1ピボット軸42回りに回転可能である。例えば、図13Dに示す第3ポート13が入口であれば、流れの約25パーセントが第1ポート14に対応する出口を通るように向けられ、流れの約75パーセントが第2ポート15に対応する別の出口を通るように向けられる。この例において、流れ率は、第1ポート14と第2ポート15との間の第1開口率とほぼ同じであるとする。同様に、図13Eに示す第3ポート13が入口であれば、流れの約80パーセントが第1ポート14に対応する出口を通るように向けられ、流れの約20パーセントが第2ポート15に対応する他の出口を通るように向けられる。
図12Aから図12Eに示すように、ドア20は、第2ポートシールフランジ38と対向するドア動作ポケット23の第2頂点87にてドア20とハウジングとの第2接触部86に規定された第2軸受表面85をさらに含んでもよい。第2軸受表面85は、ドア20が第1ポート閉位置と第3ポート閉位置との間を移動するとき(図12Aから図12Eを参照)、第2ピボット軸43回りに回転する際にドア20を案内するためのものである。第1軸受表面82及び第2軸受表面85は、弾性シール21(図12Eを参照)の一部分を含んでもよい。
図12B及び図12Eに示すように、ドア20は、第1ポート14と第3ポート15との間の第2開口率を選択可能に調節するように、第2ピボット軸43回りに回転可能である。例えば、図12Bに示す第2ポート15が入口であれば、流れの約20パーセントが第3ポート13に対応する出口を通るように向けられ、流れの約80パーセントが第1ポート14に対応する別の出口を通るように向けられる。この例において、流れ率は、第3ポート13と第1ポート14との間の第2開口率とほぼ同じであるとする。同様に、図12Cに示す第2ポート15が入口であれば、流れの約50パーセントが第3ポート13に対応する出口を通るように向けられ、流れの約50パーセントが第1ポート14に対応する他の出口を通るように向けられる。
同じパターンに従い、図12Dに示す第2ポート15が入口であれば、流れの約75パーセントが第3ポート13に対応する出口を通るように向けられ、流れの約25パーセントが第1ポート14に対応する他の出口を通るように向けられる。図8は、本開示に係るレバー40の一例の部品斜視図である。図15Aから図15Cは、図8に示すレバー40の一例の他の図である。レバー40は、アクスル44回りに旋回する。一例において、レバー40は、アクスル44に対して回転するものであってもよく、アクスル44は、アクスル44とともに回転するように固定されてもよい。アクスル44は、レバー40のヘッド39から延伸する。T字形の断面を有するフランジ32が、アクスル44の回転軸に平行に延伸する。フランジ32は、レバー40が第3ポートシール角度54及び第2ポートシール角度53にあるときに流体がギャップ9を通って漏れないように、レバー40とハウジングとの間のギャップ9(図16Dを参照)をふさぐ。レバー40は、ヘッド39の両側に第1ブリッジプレート55及び第2ブリッジプレート56を有する。第1及び第2ブリッジプレート55、56は、フランジ32に対して反対側にヘッド39を形成する。第1ブリッジプレート55は、ドア20が第3ポートシール位置にあるとき(図16Cを参照)、第3ポートシールフランジ36において第1ノッチ65(図16Bを参照)を横切って延伸し、第3ポートシールフランジ36と実質的に連続した第1表面を弾性シール21に向け、流体がドア20を迂回することを防止する。第2ブリッジプレート56は、ドア20が第2ポートシール位置にあるとき、第2ポートシールフランジ38において第2ノッチ66(図16Aを参照)を横切って延伸し、第2ポートシールフランジ38(図16Cに図示)と実質的に連続した第2表面を弾性シール21に向け、流体がドア20を迂回することを防止する。レバー40は、ヘッド39から延伸する狭い本体部分8をさらに含む。
図8及び図15Aから図15Cに示すレバー40の例は、クランクアーム41を受ける中央スロット46を含む。中央スロット46は、レバー40の第1脚部59と第2脚部60との間に規定される。第1脚部59は、第2脚部60と対称的に反対の幾何学的形状を有する。各脚部にU字形のトラック92が規定される。U字形のトラック92は、第1ブランチ16及び第2ブランチ18を有する。第1ブランチ16及び第2ブランチ18は、アクスル回転軸62を通る半径方向の線に沿って線形に延伸する。一例において、第1ブランチ16及び第2ブランチ18は、アクスル回転軸62を通る半径方向の線に平行な線から最大約2度ずれてもよい。U字形のトラック92の湾曲部分17が、第1ブランチ16を第2ブランチ18に連結する。湾曲部分17の中央の遠位端に逃げ溝58が規定される。逃げ溝58は、レバー40が第1ポートシール角度52のドエル角51内にあるとき、円筒状のポスト49に隙間を与える。第1脚部59の端部及び第2脚部60の端部にカム部分19が規定される。図8、図15B及び図15Cに示す例において、カム部分19は各脚部から中央スロット46の方へ延伸する短い円筒状のシャフトである。上述したように、カム部分19は、互いに鏡像関係にある。短いシャフトとは、本明細書において使用される場合、円筒状のシャフトの長さの円筒状シャフトの直径に対する比率が約5未満のシャフトを意味する。
図15Bに示す例において、レバー40は、クランクアーム41を受ける中央スロット46を含む。中央スロット46は、レバー40の第1脚部59と第2脚部60との間に規定される。第1脚部59は、第2脚部60と対称的に反対の幾何学的形状を有する。図15Bに示すように、第1脚部59は第2脚部60の鏡像である。クランクアーム41(例えば、図7及び図14を参照)は、アクスル44に直交する中間平面95を中心に対称を有する。クランクアーム41の線対称は、円筒状のポスト49及びカムトラック45に少なくとも当てはまる。このように、クランクアーム41の両側から突出する円筒状のポスト49がある。同様に、クランクアーム41の対向する面のそれぞれに設けられたカムトラック45がある。クランクアーム41にレバー40によってかかる力の合成ベクトルは、中間平面95にある。同様に、レバー40の各円筒状のポスト49と対応するU字形のトラック92との間と、各カム部分19と対応するカムトラック45との間に力がかけられる。このような対称性により、偏心荷重が打ち消され、中間平面にある合成力ベクトルを生じる。中間平面95における合成力ベクトルは、中間平面95からトルクを発生しない。中間平面95からのトルクは、ドア動作ポケット23におけるドア20のねじれや拘束を低減させる補償(例えば、剛性や軸受で)を必要とすることもある。
図9は、図5Aに示すハウジングの第1部分の例、図7に示すドア20の例及び図8に示すレバー40の例を含む部分バルブアセンブリの後方斜視図である。図9には、弾性シール21は示されていない。レバー40及びドア20が第1ポートシール状態に対応する位置にあるバルブが示されている。
図9と図6Aから図6Cとを合わせて参照すると、図9は、図6Aから図6Cに示す反対側の端部から見た図であることが分かる。図示した例において、ドア20は、第1ピボット軸42と同軸に設けられた第1スタブシャフト88を含む。第1スタブシャフト88は、ドア20から離れる方向に突出する。ハウジングは、第1スタブシャフト88を受ける第1溝90を含む。第1溝90は、第2ポートシールフランジ38の第2ポートシール弧状部に平行な第1円弧190に沿った経路に第1スタブシャフト88を案内する。ドア20は、第2ピボット軸43と同軸に設けられた第2スタブシャフト89を含む。第2スタブシャフト89は、ドアから離れる方向に突出する。ハウジングは、第2スタブシャフト89を受ける第2溝91を含む。第2溝91は、第3ポートシールフランジ36の第3ポートシール弧状部に平行な第2円弧191に沿った経路において第2スタブシャフト89を案内する。
図9及び図6Aから図6Cに示す例において、レバー40は、円筒状のポスト49と係合するU字形のトラック92を規定する。ドア20が第3ポートシール位置を取りレバー40が第3ポートシール角度54に回転したとき、レバー40は、U字形のトラック92を介して円筒状のポスト49に張力をかけてクランクアーム41を引っ張り、円筒状のポスト49と第3ポートシールフランジ36の重心との間の線に沿った力でドア20を第3ポートシール位置に押しやる。ドア20が第1ポートシール位置を取りレバー40が第1ポートシール角度52に回転したとき、レバー40は、カム部分19を介してカムトラック45に圧縮力をかけてクランクアーム41を押し、カム部分19と第1ポートシールフランジ37の重心との間の線に沿った力でドア20を第1ポートシール位置に押しやる。ドア20が第2ポートシール位置を取りレバー40が第2ポートシール角度53に回転したとき、レバー40は、U字形のトラック92を介して円筒状のポスト49に張力をかけてクランクアーム41を引っ張り、円筒状ポスト49と第2ポートシールフランジ38の重心との間の線に沿った力でドア20を第2ポートシール位置に押しやる。
図10Aから図10Dは、本開示に係るバルブ10によって制御される1つの入口3、第1出口4及び第2出口5を備えたHVACシステム11における流れ状態の例を示す半概略断面図である。レバー40及びドア20は、相対位置を示す棒線画で表されているが、図10Aから図10Dの構成部品の形状は、それらの構成部品の実際の形状の大まかな目安にすぎない。図10Aから図10Dにおいて、入口3は第3ポート13に相当し、第1出口4は第1ポート14に相当し、第2出口5は第2ポート15に相当する。図10Aは、第1出口4/第1ポート14への流れが開かれ、第2出口5/第2ポート15への流れが遮断された様子を示す。図10Bは、第2出口5/第2ポート15への流れが開かれ、第1出口4/第1ポート14への流れが遮断された様子を示す。図10Cは、入口3/第3ポート13からの流れが遮断された様子を示す。図10Dは、入口3/第3ポート13から第1出口4/第1ポート14への流れが部分的に開かれ、第2出口5/第2ポート15への流れが部分的に開かれた様子を示す。
HVACユニットを単純化し、図10Eに示す既存のHVACユニットと比較して部品点数を削減するために、図10Fに示すように、本開示の一例が実施されてもよい。図10Fに示すように、図10Eに示す別々の除霜及びフロアバタフライドア34は、本開示のバルブ10と置き換えられる。既存の除霜及びバタフライドア34は、図10Eに示すように開いているときでも、部分的に空気流路の邪魔になる場合がある。本開示のバルブ10は、流れが混合する場合(図10D)を除いて、上記のような空気流路の邪魔にはならないため、本開示のバルブ10を用いることにより、改良された空気流、雑音及び電力消費量が実現され得る。さらに、本開示のレバー40は、空気流路の空間を占めるものではない。
既存の別々の除霜及びバタフライドア34を動かすために使用される運動部品は、貴重なパッケージ空間を消費するとともに、既存のHVACシステムのコスト増を招く。本開示の例では、HVACモジュールに対して要求されるパッケージ空間全体を削減し得る。本開示の例において、レバー40を駆動するアクスル44は、通常使用可能であるが利用されていない空間にうまく適合する。
図11Aから図11Fは、本開示に係るバルブ10によって制御された2つの入口3、3’及び1つの出口4を備えたHVACシステム11’における流れ状態の例を示す半概略断面図である。図10Aから図10Dと同様に、レバー40及びドア20は、相対位置を示す棒線画で表されているが、図11Aから図11Fの構成部品の形状は、それらの構成部品の実際の形状の大まかな目安にすぎない。入口3、3’及び出口4の位置は、図10Aから図10Dに示すものと異なる。図11Aから図11Fにおいて、入口3は第2ポート15に相当し、第2入口3’は第1ポート14に相当し、出口4は第3ポート13に相当する。図11Aは、図11Bから図11Dにおいて使用された入口、出口及びポートの構成を示す。簡潔に例示するために、図11Aにはドアがない。図11Bは、第1入口3/第2ポート15からの流れを遮断し、第2入口3’及び第1ポート14から出口4/第3ポート13への流れが開かれた様子を示す。図11Cは、第1入口3/第2ポート15から及び第2入口3’/第1ポート14から出口4/第3ポート13への流れが開かれた様子を示す。図11Dは、第2入口3’/第1ポート14からの流れが遮断され、第1入口3/第2ポート15から出口4/第3ポート13への流れが開かれた様子を示す。図11Eは、第1入口3/第2ポート15から出口4/第3ポート13への流れが開かれ、第2入口3’/第1ポート14からの流れが制約された様子を示す。図11Fは、出口4/第3ポート13への流れが遮断され、第1入口3/第2ポート15及び第2入口3’/第1ポート14からの流れが滞っている様子を示す。
図12Aから図12Eは、本開示のバルブ10の一例の運動を示す一連の半概略断面図である。図12Aは、第3ポートシール状態にあるバルブ10の一例を示す。レバー40は、第3ポートシール角度54にある。図12Bは、第3ポートシール状態と第1ポートシール状態との間の約15%の位置にあるバルブ10の一例を示す。円筒状のポスト49は、U字形のトラック92の第1ブランチ16に沿ってほぼ中間に位置する。ドア20は、第2ピボット軸43回りに第2スタブシャフト89で旋回する。図12Cは、第3ポートシール状態と第1ポートシール状態との間の約50%の位置にあるバルブ10の一例を示す。円筒状のポスト49は、U字形のトラック92の第1ブランチ16の上端部付近にある。ドア20は、第2ピボット軸43回りに第2スタブシャフト89で旋回する。図12Dは、第3ポートシール状態と第1ポートシール状態との間の約75%の位置にあるバルブの一例を示す。円筒状のポスト49は、U字形のトラック92の第1ブランチ16に沿ってほぼ中間に位置し、カム部分19は、カムトラック45への入口に位置する。ドア20は、第2ピボット軸43回りに第2スタブシャフト89で旋回する。図12Eは、第3ポートシール状態と第1ポートシール状態との間の約90%でのバルブ10を示す。円筒状のポスト49は、U字形のトラック92の第1ブランチ16と湾曲部分17との間を移行する。レバー40は、反時計回りのドエル角51’に近づき、カム部分19は、カムトラック45に沿った進路の約3分の1に位置する。
図13Aから図13Fは、一連の図12Aから図12Eに続く図であり、本開示のバルブ10の一例の運動を示す。図13Aは、第1ポートシール角度52から反時計回りのドエル角51’にレバー40が位置した状態のバルブ10を示す。円筒状のシャフト49は、U字形のトラック92の湾曲部分17の中心の左側にある。カム部分19は、カムトラック45の中心の右側にある。図13Aにおいて、第1ポートはシールされている。図13Bは、第1ポートシール角度52にレバー40が位置した状態のバルブを示す。円筒状のシャフト49は、U字形のトラック92の湾曲部分17の中心にある。カム部分19もカムトラック45の中心にある。図13Bにおいて、第1ポートはシールされている。図13Cは、第1ポートシール角度52から時計回りのドエル角51”にレバー40が位置した状態のバルブ10を示す。円筒状のシャフト49は、U字形のトラック92の湾曲部分17の中心の右側にある。カム部分19は、カムトラック45の中心の左側にある。図13Cにおいて、第1ポートはシールされている。図13Dは、第1ポートシール状態と第2ポートシール状態との間の約25%の位置にあるバルブ10を示す。円筒状のポスト49は、U字形のトラック92の第2ブランチ18に沿ってほぼ中間に位置し、カム部分19は、カムトラック45の入口に位置する。ドア20は、第1ピボット軸42回りに第1スタブシャフト88で旋回する。図13Eは、第1ポートシール状態と第2ポートシール状態との間の約80%の位置にあるバルブ10を示す。カム部分19は、カムトラック45との係合が解除されている。ドア20は、第1ピボット軸42回りに第1スタブシャフト88で旋回する。図13Fは、第2ポートシール状態にあるバルブ10を示す。レバー40は、第2ポートシール角度53に位置する。
図13Aから図13Cに示すように、U字形のトラック92と円筒状のポスト49との間の相互作用により、バルブ10は、レバー40の回転変動に対して堅牢なものとなる。すなわち、バルブ10は、レバー40が第1ポートシール角度52に接近するとシールを行う。図13Bに示すように、レバー40は、第1ポートシール角度52に位置するとき垂直である。接近の境界はドエル角51で規定される。バルブ10は、レバー40が第1ポートシール角度52のドエル角51内にあるときシール状態を維持する。円筒状のポスト49又はカム部分19の拘束を防止するために、円筒状のポスト49とU字形のトラック92との間にドエル角51に相当する隙間93が設けられる。U字形のトラック92は、レバー40が第1ポートシール角度52のドエル角51内にあるとき、円筒状のポスト49に対して隙間93を有する。一例において、ドエル角51は、約2度から約6度の範囲のものである。より詳細には、ドエル角51は、第1ポートシール角度52に左右対称に適用される。したがって、隙間は、第1ポートシール角度52を中心にドエル角51の2倍の角度にわたって有効である。図15Aに示すように、隙間93は、U字形のトラック92の中点に逃げ溝58によって設けられてもよい。
一例において、第1ポートシール角度52(図13Cを参照)と、第1ポートシール角度52と第2ポートシール角度53(図13Fを参照)との間の第1カム解除角度110(図13Dに図示)との間でレバー40が回転すると、カムトラック45とのカム係合によりトルクが生じて第1ピボット軸42回りにドア20が回転する。レバー40が第1ポートシール角度52及び第3ポートシール角度54(図12A)の間を回転するときは反対のことが起きる。第1ポートシール角度52と、第1ポートシール角度52と第3ポートシール角度54(図12Aを参照)との間の第2カム解除角度111(図12Dに図示)との間でレバー40が回転すると、カムトラック45とのカム係合によりトルクが生じて第2ピボット軸43回りにドア20が回転する。
図14は、本開示に係る第1ポートシール角度52にレバー40が位置した状態のバルブの一例を示す切取斜視図である。円筒状のシャフト49は、U字形のトラック92の湾曲部分17の中心にある。逃げ溝58は、円筒状のシャフト49に隙間を与える。カム部分19もカムトラック45の中心にある。図14において、第1ポートはシールされている。図14には、弾性シール21は示されていない。
図16Aは、レバー40を受ける第2ノッチ66を示す、本開示に係るバルブ10のハウジングの一部分の切取斜視図である。図16Aでは、第2ポートシールフランジ38の一部分が切り取られている。図16Bは、レバー40により遮断される対象の潜在的な漏れ経路94を示す。レバー40は、図16Bに示されていない。図16Cには、本開示に係る第2ポートシールフランジ38とのシール表面を形成するレバー40が示されている。図16Dは、本開示に係る漏れ経路を遮断するレバー40を示した、図16Bの図の一部分の側面図である。T字形の断面を有するフランジ32は、小さな断面積を有する蛇行経路を介したバイパス空気流を制限するように、相補的な溝98に嵌まり込む。
図16Aから図16Dに示す例において、レバー40は、中心軸35及び第1ポートシールフランジ37と対向するドア動作ポケット23の第2頂点を通る線に沿ってドア動作ポケット23の半径方向外側に位置するアクスル44の周りを回転する。レバー40は、ドア20が第3ポートシール位置にあるとき、第3ポートシールフランジ36の第1ノッチ65を実質的にふさぎ、第3ポートシールフランジ36と実質的に連続した第1表面を弾性シール21に向け、流体がドア20を迂回することを防止する。迂回の様子を流れ矢印94で示す。ドア20が第2ポートシール位置にあるとき、流体がドアを迂回しないようにするために、レバー40は、第2ポートシールフランジ38の第2ノッチ66を実質的にふさぎ、第2ポートシールフランジ38と実質的に連続した第2表面を弾性シール21に向ける。
図17Aは、本開示のバルブ10が車両の後部乗員ゾーンに冷気を向けている状態のHVACシステムの一部分の半概略断面図である。図17Aから図17Cにおいて、円99はレバー40を駆動するアクスル44を表す。空気は、蒸発器100を流れることで冷却される。フラッパドア102により、デフロスタダクト101又は前方通気ダクト103に冷気が向けられないようにする。バルブ10は、後部乗員ダクト104へのヒータコアバイパス105を開く。
図17Bは、車両の後部乗員ゾーンに暖気を向ける本開示のバルブ10を示す点を除けば、図17Aに示すHVACシステムの一部分の半概略断面図である。バルブ10は、ヒータコアバイパス105を遮断することで、ヒータコア108を通って後部乗員ダクト104へ空気が流れるようにする。
図17Cは、車両の後部乗員ゾーンへの空気の流れを遮断する本開示のバルブ10を示す点を除き、図17Aに示すHVACシステムの一部分の半概略断面図である。フラッパドア102は、空気がヒータコアを通って反対方向(図17Bにおけるヒータコアを通る流れと比較して)に流れ、除霜ダクト101へと流出するように開かれる。
図17Aから図17Cに示す例により、後方通気混合機能及び後方通気遮断機能が得られる。本開示のバルブを含むことで、HVACユニットは単純化され、本来であれば3つの位置、すなわち、1)冷房、2)暖房及び3)除霜の所望の機能を達成するためのパッケージ空間が削減される。また、示した例により温度混合機能が得られる。図17Aから図17Cに示す例において、バルブ10は、パッケージ空間を著しく削減するために、除霜リカバリドア109とともに動作する。図17Aから図17Cは、HVACユニットの中央チャネルのみを示す。他のドアや壁は、図示した中央チャネルから離れた部分にある。本開示のバルブ10は小型のものであり、空気流の通路に利用されるものより小さな空間しか必要としない。レバー40を駆動するアクスル44は、通常空いているのに利用されていない空間に適合する。
図18Aは、乗用車の後方通気ダクト106又は後方フロアダクト107に流れを選択的に向けるように本開示のバルブ10を備えたHVACシステムの一部分の半概略断面図である。図18Bから図18Dにおいて、陰影部はドア20を表す。図18Bは、ドア20が後方フロアダクト107を遮断し、空気が後方通気ダクト106に流れるようにした図18Aに示したバルブ10の半概略詳細図である。図18Cは、ドア20が後方通気ダクト106を遮断し、空気が後方フロアダクト107を通って流れるようにした図18Aに示すバルブ10の半概略詳細図である。図18Dは、ドア20が空気入口を遮断することで、空気が後方ダクト106、107へ流れないようにした図18Aに示すバルブの半概略詳細図である。後方ダクト106、107へ流れないように遮断された空気が、除霜ダクト101に再び向けられてもよい。図18A及び図19に示されているように、本開示のバルブ10が、HVACユニット(図19を参照)に組み込まれるか、又はパッケージングされるサテライト部品(図18Aを参照)としてHVACユニットから離れた位置、例えば、座席(図示せず)下やセンターコンソール(図示せず)に設けられてもよい。
図19は、乗用車の後方通気口106又は後方フロア107に流れを選択的に向けるように本開示のバルブ10を備えたHVACシステムの一部分の半概略断面図である。上述したようにバルブ10を配置することにより、乗用車の後方への空気流が遮断され、後方フロア107へ向けられ、後方通気口106に向けられ、又は後方フロア107及び後方通気口106の両方に向けられてもよい。
なお、本開示は、自動車のHVACの応用分野において実施される例に関して詳細を提示してきたが、本開示は、自動車への応用や空気流の制御に限定されるものではないことを理解すべきである。例えば、水やグリコールの流れが、本開示のバルブの一例によって制御されてもよい。さらに、本開示のいくつかの例は、住居用又は商業ビル用のHVACシステムに適用されてもよい。
なお、本明細書に提示した範囲は、記載した範囲及び記載した範囲内の任意の値又は部分範囲を含むことを理解すべきである。例えば、約2度から約6度の範囲は、約2度から約6度の明確に記載した範囲だけでなく、4度や5.1度などの個々の値や約3度から5度などの部分範囲を含むものと解釈されるべきである。さらに、値の記載に「約」が用いられている場合、定められた値からのわずかな変動(最大±10%)を包含することを意味する。
なお、本明細書において「一例」、「別の例」、「例」などの参照は、該例に関して記載された特定の要素(例えば、特徴、構造及び/又は特性)が、本明細書に記載される少なくとも1つの例に含まれ、他の例に存在するものであっても存在しないものであってもよい。また、いずれの例について記載した要素は、特記しない限り、さまざまな例において任意の適切な方法で組み合わされてもよいことを理解すべきである。
本願において開示したいくつかの例の記載及び請求において、単数表記(「a」、「an」及び「the」)は、特記しない限り、複数の指示対象を含む。
「接続する/接続され/接続」及び/又はこれと同様の記載は、多種多様に接続された配列及び組み立て技術を包含するように本明細書において広義に規定される。これらの配列及び技術は、(1)一方の構成要素と他方の構成要素との間の連通であって、それらの間に介在する構成要素がない場合の直接的な連通と、(2)一方の構成要素と他方の構成要素との連通であって、それらの間に1つ以上の構成要素があるが、該他方の構成要素「に接続され」た該一方の構成要素が、(1つ以上のさらなる構成要素がそれらの間に存在するにもかかわらず)何らかの方法で該他方の構成要素と連通状態になる連通とを含むが、これらに限定されるものではない。さらに、2つの構成要素は、互いに永久的、半永久的又は取り外し可能に係合及び/又は接続されるものであってもよい。
なお、「連通」とは、直接的及び間接的な連通を含むあらゆる形態の連通を含むと解釈されるべきものである。間接的な連通は、2つの構成要素の間の連通であって、それらの間にさらなる構成要素が位置する連通を含むものであってもよい。
いくつかの例について詳述してきたが、当業者であれば、開示した例が修正されてもよいことは明らかであろう。したがって、上述した記載は非限定的なものとみなされるべきである。

Claims (14)

  1. 第1ポート、第2ポート及び第3ポートを有する流体流路を規定するハウジングと、
    レバーの回転に応答して前記流体流路を通る流体の流れを選択可能に制御するように前記流体流路に設けられたドアと、
    前記第1ポート、前記第2ポート及び前記第3ポートの各周囲をそれぞれ規定する3つのシールフランジとを備え、
    前記ドアは、第1ポート閉位置、第2ポート閉位置及び第3ポート閉位置を含む3つの閉位置を有し、前記ドアが前記3つの閉位置の各々にあるとき、弾性シールが前記ドアのシール面と前記3つのシールフランジの各々との間で交替に圧縮され、
    前記ドアは、第1ピボット軸と、前記第1ピボット軸に平行に間隔を空けて設けられた第2ピボット軸とを有し、
    前記ドアは、前記第1ポート、前記第2ポート及び前記第3ポートをそれぞれ個別且つ別々に交替に選択可能に閉じるように、前記第1ピボット軸及び前記第2ピボット軸回りに択一的に回転可能であり、
    前記第1ピボット軸は、前記ドアの前記第2ピボット軸回りの回転における第1円弧を通り、
    前記第2ピボット軸は、前記ドアの前記第1ピボット軸回りの回転における第2円弧を通り、
    前記3つのシールフランジは、中心軸を有するドア動作ポケットを規定し、
    前記第1ピボット軸は、前記中心軸に平行であり、
    前記シール面は、第1面と、前記第1面と対向する第2面とを有し、
    前記シール面の前記第1面は、前記第1ポートのシールフランジと相補的な第1シール縁を有し、前記第1シール縁は、前記第1ピボット軸に平行な中心軸を有する直円柱の一部分の周囲を規定し、
    前記シール面の前記第2面は、前記第1ピボット軸及び前記第2ピボット軸によって規定された平面を挟んで前記第1シール縁と鏡像関係にある第2シール縁を有し、前記第2シール縁は、前記第2ポートのシールフランジと相補的であり且つ前記第3ポートシールフランジと相補的であり、
    前記ドアは、前記第1シール縁及び前記第2シール縁によって境界が定められた空間を流体が貫流しないようにするコアを有し、
    前記ドアは、前記コアから延伸するクランクアームを有し、
    前記クランクアームは、前記クランクアームの表面から延伸する円筒状のポストを有し、
    前記円筒状のポストは、前記第1ピボット軸に平行であり、
    前記レバーのカム部分を案内するように前記クランクアームによってカムトラックが規定され、
    前記弾性シールの第1部分が、前記第1シール縁に沿って連続して前記シール面の前記第1面に設けられ、
    前記弾性シールの第2部分が、前記第2シール縁に沿って連続して前記シール面の前記第2面に設けられる、バルブ。
  2. 前記ドアは、前記第1ポートと前記第2ポートとの間の第1開口率を選択可能に調節するように前記第1ピボット軸回りに回転可能であり、
    前記ドアは、前記第3ポートと前記第1ポートとの間の第2開口率を選択可能に調節するように前記第2ピボット軸回りに回転可能である、請求項1に記載のバルブ。
  3. 前記弾性シールは、前記ドアが第3ポートシール位置にあるとき、前記第3ポートを通る流体の流れを遮断するように、前記ドアのシール面と第3ポートシールフランジとの間で圧縮され、
    前記弾性シールは、前記ドアが第1ポートシール位置にあるとき、前記第1ポートを通る流体の流れを遮断するように、前記ドアのシール面と前記第1ポートシールフランジとの間で圧縮され、
    前記弾性シールは、前記ドアが第2ポートシール位置にあるとき、前記第2ポートを通る流体の流れを遮断するように、前記ドアのシール面と前記第2ポートシールフランジとの間で圧縮される、請求項に記載のバルブ。
  4. 前記中心軸に垂直な平面で切断された前記ドア動作ポケットの断面が、ルーローの三角形を規定する、請求項に記載のバルブ。
  5. 前記ドアは、前記第1ポート閉位置と前記第2ポート閉位置との間を前記ドアが移動するとき、前記第1ピボット軸回りに回転して前記ドアを案内するように、前記第3ポートシールフランジと対向する前記ドア動作ポケットの第1頂点にて前記ドアと前記ハウジングとの第1接触部に規定された第1軸受表面を含み、
    前記ドアは、前記第1ポート閉位置と前記第3ポート閉位置との間を前記ドアが移動するとき、前記第2ピボット軸回りに回転して前記ドアを案内するように、前記第2ポートシールフランジと対向する前記ドア動作ポケットの第2頂点にて前記ドアと前記ハウジングとの第2接触部に規定された第2軸受表面を含む、請求項に記載のバルブ。
  6. 前記ドアは、前記第1ピボット軸と同軸に設けられた第1スタブシャフトを含み、
    前記第1スタブシャフトは、前記ドアから離れる方向に突出し、
    前記ハウジングは、前記第1スタブシャフトを受ける第1溝を含み、
    前記第1溝は、前記第2ポートシールフランジの第2ポートシール弧状部に平行な第1円弧に沿った経路において前記第1スタブシャフトを案内するためのものであり、
    前記ドアは、前記第2ピボット軸と同軸に設けられた第2スタブシャフトを含み、
    前記第2スタブシャフトは、前記ドアから離れる方向に突出し、
    前記ハウジングは、前記第2スタブシャフトを受ける第2溝を含み、
    前記第2溝は、前記第3ポートシールフランジの第3ポートシール弧状部に平行な第2円弧に沿った経路において前記第2スタブシャフトを案内するためのものである、請求項に記載のバルブ。
  7. 前記レバーは、前記円筒状のポストと係合するU字形のトラックを規定する、請求項に記載のバルブ。
  8. 前記ドアが前記第3ポートシール位置を取り前記レバーが第3ポートシール角度に回転したとき、前記レバーは、前記U字形のトラックを介して前記円筒状のポストに張力をかけて前記クランクアームを引っ張り、前記円筒状のポストと第3ポートシールフランジの重心との間の線に沿った力で前記ドアを前記第3ポートシール位置に押しやり、
    前記ドアが前記第1ポートシール位置を取り前記レバーが第1ポートシール角度に回転したとき、前記レバーは、前記カム部分を介して前記カムトラックに圧縮力をかけて前記クランクアームを押し、前記円筒状のポストと前記第1ポートシールフランジの重心との間の線に沿った力で前記ドアを前記第1ポートシール位置に押しやり、
    前記ドアが前記第2ポートシール位置を取り前記レバーが第2ポートシール角度に回転したとき、前記レバーは、U字形のトラックを介して前記円筒状のポストに張力をかけて前記クランクアームを引っ張り、前記円筒状のポストと前記第2ポートシールフランジの重心との間の線に沿った力で前記ドアを前記第2ポートシール位置に押しやる、請求項に記載のバルブ。
  9. 前記ドアは、前記レバーが前記第1ポートシール角度のドエル角内にあるとき、前記第1ポートシール位置にあり、
    前記U字形のトラックは、前記レバーが前記第1ポートシール角度の前記ドエル角内にあるとき、前記円筒状のポストに対して隙間を有する、請求項に記載のバルブ。
  10. 前記ドエル角は約2度から約6度である、請求項に記載のバルブ。
  11. 前記レバーは、前記中心軸及び前記第1ポートシールフランジと対向する前記ドア動作ポケットの第2頂点を通る線に沿って前記ドア動作ポケットの半径方向外側に位置するアクスルの周りを回転し、
    前記レバーは、前記ドアが前記第3ポートシール位置にあるとき、前記第3ポートシールフランジの第1ノッチを実質的にふさぎ、前記第3ポートシールフランジとともに第1表面を前記弾性シールに向け、流体が前記ドアを迂回することを防止し、
    前記レバーは、前記ドアが前記第2ポートシール位置にあるとき、前記第2ポートシールフランジの第2ノッチを実質的にふさぎ、前記第2ポートシールフランジと実質的に連続した第2表面を前記弾性シールに向け、流体が前記ドアを迂回することを防止する、請求項に記載のバルブ。
  12. 前記レバーは、前記クランクアームを受ける中央スロットを含み、
    前記中央スロットは、前記レバーの第1脚部と第2脚部との間に規定され、
    前記第1脚部は、前記第2脚部と対称的に反対の幾何学的形状を有し、
    前記クランクアームは、前記アクスルに直交する中間平面を中心に対称を有し、
    前記クランクアームに前記レバーによってかかる力の合成ベクトルは、前記中間平面にある、請求項11に記載のバルブ。
  13. 前記第1ポートシール角度と、前記第1ポートシール角度及び前記第2ポートシール角度の間の第1カム解除角度と、の間で前記レバーが回転すると、前記カムトラックとのカム係合によりトルクが生じて前記第1ピボット軸回りに前記ドアが回転し、
    前記第1ポートシール角度と、前記第1ポートシール角度及び前記第3ポートシール角度の間の第2カム解除角度と、の間で前記レバーが回転すると、前記カムトラックとのカム係合によりトルクが生じて前記第2ピボット軸回りに前記ドアが回転する、請求項に記載のバルブ。
  14. 出力シャフト回転軸を有する出力シャフトを有する回転アクチュエータをさらに備え、
    前記出力シャフトは、前記出力シャフトとともに回転するための前記アクスルに接続され、前記出力シャフト回転軸は前記アクスルと同軸である、請求項11に記載のバルブ。
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