JP6581367B2 - Flow control valve - Google Patents
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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。 The present invention relates to a flow rate control valve used for controlling the flow rate of cooling water for automobiles, for example.
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。
For example, as a conventional flow control valve applied to the flow control of cooling water for automobiles, for example, the one described in
この流量制御弁は、ほぼ筒状の弁体たるロータの回転位置(位相)に応じて流量制御を行ういわゆるロータリ式のバルブであって、電動モータの出力軸に接続される1対の平歯車により構成される第1ギヤと、ロータの回転軸に接続され、ねじ歯車と斜歯歯車とで構成される1組のウォームギヤと、該ウォームギヤと第1ギヤとの間に介装される1対の平歯車により構成される第2ギヤと、で構成された減速機構をハウジング内部に収容してなり、該減速機構を介して電動モータの出力を減速してロータに伝達するようになっている。 This flow control valve is a so-called rotary valve that performs flow control in accordance with the rotational position (phase) of a rotor that is a substantially cylindrical valve body, and is a pair of spur gears connected to the output shaft of an electric motor. A pair of worm gears that are connected to the rotating shaft of the rotor and are constituted by a screw gear and an inclined gear, and a pair that is interposed between the worm gear and the first gear. And a second reduction gear constituted by a spur gear is housed inside the housing, through which the output of the electric motor is reduced and transmitted to the rotor. .
しかしながら、前記従来の流量制御弁によれば、例えばシール性能の向上、すなわちロータに摺接するシール部材の押圧力向上などによってロータの駆動トルクが増大するなど、より大きな減速比が必要となった場合、前記ウォームギヤの斜歯歯車を大径化する必要がある。すると、当該大径化により前記第1、第2ギヤの位置変更が余儀なくされ、その結果、前記ハウジングにおける前記減速機構の投影面積が増大し、該ハウジングの大型化を招来してしまうおそれがあった。 However, according to the conventional flow control valve, for example, when a larger reduction ratio is required, such as an improvement in sealing performance, that is, an increase in the driving torque of the rotor due to an improvement in the pressing force of the seal member that is in sliding contact with the rotor It is necessary to increase the diameter of the bevel gear of the worm gear. Then, due to the increase in diameter, the position of the first and second gears must be changed, and as a result, the projected area of the speed reduction mechanism in the housing may increase, leading to an increase in the size of the housing. It was.
本発明は、かかる技術的課題に鑑みて案出されたものであって、減速機構の減速比の増大化に伴うハウジングの大型化を抑制し得る流量制御弁を提供することを目的としている。 The present invention has been devised in view of such technical problems, and an object of the present invention is to provide a flow control valve capable of suppressing an increase in the size of a housing accompanying an increase in a reduction ratio of a reduction mechanism.
本発明は、回動位相に基づきエンジンの冷却水の流量制御に供する弁体と、該弁体を収容するハウジングと、前記弁体を駆動制御するアクチュエータと、該アクチュエータと前記弁体とを接続する少なくとも2つ以上のウォームギヤを有する駆動機構と、を備えたことを特徴としている。 The present invention connects a valve body for controlling the flow rate of engine cooling water based on a rotation phase, a housing for housing the valve body, an actuator for driving and controlling the valve body, and the actuator and the valve body. And a drive mechanism having at least two or more worm gears.
本発明によれば、2つ以上のウォームギヤを有する駆動機構を採用することで、該駆動機構の投影面積の増大を抑制しながら、減速比を増大させることが可能となり、該減速比増大に伴う装置の大型化を抑制することができる。 According to the present invention, by adopting a drive mechanism having two or more worm gears, it is possible to increase the reduction ratio while suppressing an increase in the projected area of the drive mechanism, and accompanying this increase in the reduction ratio An increase in the size of the apparatus can be suppressed.
以下、本発明に係る流量制御弁の実施形態を図面に基づき説明する。なお、下記の実施形態では、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。 Hereinafter, embodiments of a flow control valve according to the present invention will be described based on the drawings. In the following embodiment, a flow control valve according to the present invention will be described as an example in which the flow control valve according to the present invention is applied to a circulating system for automotive cooling water (hereinafter simply referred to as “cooling water”).
まず、この流量制御弁CVが適用される冷却水の循環回路について説明すると、図1に示すように、当該流量制御弁CVは、エンジンEG(具体的には、図示外のシリンダヘッド)の側部に配置され、該エンジンEGと暖房熱交換器HT(EGRクーラEC)、オイルクーラOC及びラジエータRDとの間に配置されている。そして、ウォータポンプWPによって加圧され導入通路L0を通じて当該流量制御弁CVに導かれた冷却水が、第1〜第3配管L1〜L3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されると共に、その各流量が制御されるようになっている。なお、この際、前記暖房熱交換器HTへと導かれた冷却水については、EGRクーラECへと導かれた後、エンジンEG側へと還流されるようになっている。 First, the cooling water circulation circuit to which the flow control valve CV is applied will be described. As shown in FIG. 1, the flow control valve CV is provided on the side of the engine EG (specifically, a cylinder head not shown). Arranged between the engine EG and the heating heat exchanger HT (EGR cooler EC), the oil cooler OC, and the radiator RD. Then, the cooling water pressurized by the water pump WP and guided to the flow control valve CV through the introduction passage L0 is supplied to the heating heat exchanger HT, the oil cooler OC, and the radiator RD via the first to third pipes L1 to L3. Each flow is distributed to the side, and each flow rate is controlled. At this time, the cooling water led to the heating heat exchanger HT is led to the EGR cooler EC and then returned to the engine EG side.
また、前記流量制御弁CVには、前記導入通路L0をバイパスして冷却水をスロットルチャンバーTCへと直接導くバイパス通路BLが設けられ、該バイパス通路BLをもって、エンジンEG側から導かれた冷却水を常時スロットルチャンバーTCへと供給可能となっている。そして、該スロットルチャンバーTCに供給された冷却水は、前記暖房熱交換器HTと同様、EGRクーラECへと導かれて、該EGRクーラECを通じてエンジンEG側へと還流される。図1中における符号WTは水温センサを示している。 Further, the flow rate control valve CV is provided with a bypass passage BL that bypasses the introduction passage L0 and directly leads the cooling water to the throttle chamber TC, and the cooling water guided from the engine EG side with the bypass passage BL. Can always be supplied to the throttle chamber TC. Then, the cooling water supplied to the throttle chamber TC is guided to the EGR cooler EC and is returned to the engine EG side through the EGR cooler EC, similarly to the heating heat exchanger HT. A symbol WT in FIG. 1 indicates a water temperature sensor.
なお、前記流量制御弁CVの配置については、上記エンジンEG直後の配置に限定されるものではなく、例えば図2に示すようなエンジンEG直前に配置してもよく、搭載対象の仕様に応じて適宜変更することができる。また、前記スロットルチャンバーTCへの分配については、後述するように冷却水の流量制御対象に該当しないことから、同図にも示すように、前記バイパス通路BLの有無についても、搭載対象の仕様に応じて適宜変更することができる。 The arrangement of the flow control valve CV is not limited to the arrangement immediately after the engine EG, and may be arranged immediately before the engine EG as shown in FIG. 2, for example, depending on the specifications of the mounting target. It can be changed as appropriate. Further, since the distribution to the throttle chamber TC does not correspond to the cooling water flow rate control target as will be described later, the presence or absence of the bypass passage BL also conforms to the specification of the mounting target as shown in FIG. It can be changed accordingly.
続いて、前記流量制御弁CVの具体的な構成について説明すると、この流量制御弁CVは、図3、図14に示すように、後述の弁体3及び電動モータ4を収容する第1ハウジング11と後述する減速機構5を収容する第2ハウジング12とからなるハウジング1と、第1ハウジング11と第2ハウジング12とを隔成する第1ハウジング11の端壁11bに挿通配置され、該端壁11bに保持される軸受B1によって回転自在に支持された回転軸2と、該回転軸2の一端部に固定され、第1ハウジング11内にて回転自在に収容されたほぼ円筒状の弁体3と、第1ハウジング11内にて弁体3と並列に配置され、弁体3の駆動制御に供する電動モータ4と、該電動モータ4のモータ出力軸4cと回転軸2との間に介装され、電動モータ4の回転速度を減速して伝達する減速機構5と、から主として構成されている。
Next, the specific configuration of the flow control valve CV will be described. As shown in FIGS. 3 and 14, the flow control valve CV includes a
前記第1ハウジング11は、アルミニウム合金材料によって鋳造されてなるもので、幅方向一端側に偏倚して弁体3を収容するほぼ筒状の弁体収容部13が軸方向一端側に向けて開口形成されると共に、該弁体収容部13に隣接するかたちで、幅方向他端側に偏倚して電動モータ4を収容するほぼ筒状のモータ収容部14が軸方向他端側に向けて開口形成され、前記弁体収容部13の一端側開口の外周域に延設される第1フランジ部11aを介して図示外のエンジンの側部に図示外のボルトによって取付固定されている。なお、かかる取付の際、第1ハウジング11の第1フランジ部11aと前記エンジン側部との間には環状のシール部材SL1が介装され、該シール部材SL1によって弁体収容部13内が液密に保持される構成となっている。
The
前記弁体収容部13は、前記一端側開口が図示外のエンジン内部と連通して該エンジン内部からの冷却水を導入する主連通口である導入口10として構成され、該導入口10を通じて弁体3の内周側及び外周側にそれぞれ形成される内周側通路17及び外周側通路18に前記冷却水をそれぞれ導くようになっている。また、前記弁体収容部13の周壁には、所定の周方向位置に、前記第1〜第3配管L1〜L3との接続に供するほぼ円筒状の複数の連通口である第1〜第3排出口E1〜E3が、径方向に貫通形成されている。そして、この第1〜第3排出口E1〜E3のうち、暖房熱交換器HTと連通する中径状の第1排出口E1と、オイルクーラOCと連通する小径状の第2排出口E2とが弁体収容部13の軸方向において重合(径方向にほぼ対向)して配置されると共に、オイルクーラOCと連通する小径状の第2排出口E2と、ラジエータRDと連通する大径状の第3排出口E3とが弁体収容部13の軸方向に並列に隣接して配置され、第1、第2排出口E1,E2が導入口10側に、第3排出口E3が端壁11b側に、それぞれ偏倚して設けられている。
The valve
そして、前記第1〜第3排出口E1〜E3の内周側には、これら第1〜第3排出口E1〜E3を閉じる際に該各排出口E1〜E3と弁体3との間を液密にシールするシール手段が設けられている。このシール手段は、各排出口E1〜E3の内端側において進退移動可能に収容され、弁体3の外周面に摺接することにより各排出口E1〜E3と弁体3との間をシールするほぼ円筒状の第1〜第3シール部材S1〜S3と、各排出口E1〜E3の外端側において各配管L1〜L3の開口縁(第1配管L1についてはリテーナ部材16)に着座させるかたちで該各配管L1〜L3の開口縁と各シール部材S1〜S3の内側端面との間に所定の予圧をもって弾装され、該各シール部材S1〜S3を弁体3側へと付勢する第1〜第3コイルスプリングSP1〜SP3と、各排出口E1〜E3の内周面に切欠形成された凹部に収容されるかたちで各排出口E1〜E3の内周面と各シール部材S1〜S3の外周面との間に介装され、該各シール部材S1〜S3の外周面と摺接することによって各排出口E1〜E3と各シール部材S1〜S3との間をシールする周知のOリングSL2と、から構成されている。
Then, on the inner peripheral side of the first to third discharge ports E1 to E3, when the first to third discharge ports E1 to E3 are closed, a space between the discharge ports E1 to E3 and the
前記各シール部材S1〜S3は、弁体3側となる一端側の内周縁に、後述の第1〜第3シール摺接部D1〜D3と摺接するほぼ円錐テーパ状に形成された第1〜第3弁体摺接部S1a〜S3aが設けられている一方、他端側には、各コイルスプリングSP1〜SP3の一端側の着座に供する平坦状の第1〜第3着座面S1b〜S3bが形成されている。かかる構成から、前記各弁体摺接部S1a〜S3aについては、前記各シール摺接面D1〜D3に対して、厚さ幅方向(径方向)の中間部(具体的には図6中の点F参照)のみが摺接する、いわゆる線接触をもって摺接するようになっている。
Each of the sealing members S1 to S3 is formed in a substantially conical taper shape that is slidably contacted with first to third seal sliding contact portions D1 to D3 described later on the inner peripheral edge on one end side that is the
また、前記弁体収容部13の他端側には、図7、図8に示すように、内端側が外周側通路18に臨み、かつ外端側に第4配管L4が接続されることで冷却水をスロットルチャンバーTCへと導く第4排出口E4が貫通形成され、これによって、前記バイパス通路BL(図1参照)が構成されている。すなわち、かかる構成より、外周側通路18に導かれた冷却水を、後述する弁体3の回動位相にかかわらず常に第4配管L4を介してスロットルチャンバーTCへ分配することが可能となっている。
In addition, as shown in FIGS. 7 and 8, the other end side of the valve
さらに、前記第3排出口E3の側部には、図3、図8、図9に示すように、例えば電気系失陥時など弁体3を駆動することができない非常時に弁体収容部13(外周側通路18)と第3排出口E3とを連通可能にするフェールセーフバルブ20が設けられていて、弁体3の不動状態であっても、ラジエータRDに対する冷却水の供給を確保することにより、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。
Further, as shown in FIGS. 3, 8, and 9, the side of the third discharge port E3 has a valve
前記フェールセーフバルブ20は、外周側通路18と第3配管L3とを連通するバルブ収容孔11cに収容され、内端側(外周側通路18側)からの冷却水の流入を許容するほぼ筒状の流路構成部材21と、該流路構成部材21の内周側に収容されるかたちで設けられ、冷却水温が所定温度を超えると内部に充填されたワックス(図示外)が膨張することによってロッド22aが流路構成部材21の外端側へと進出するように構成されたサーモエレメント22と、該サーモエレメント22のロッド22aの先端側に固定され、前記流路構成部材21の外端側に開口形成された流出孔21aの開閉に供する弁部材23と、該弁部材23と流路構成部材21との間に所定の予圧をもって弾装され、弁部材23を閉弁方向へと付勢するコイルスプリング24と、から主として構成されている。
The fail-
かかる構成により、通常状態(冷却水温が所定温度未満)では、コイルスプリング24の付勢力をもって弁部材23のほぼ円錐テーパ状に形成された弁部23aが流出孔21aの外側孔縁に圧接することにより閉弁状態が維持される。一方、高温状態(冷却水温が所定温度以上)になると、前記サーモエレメント22内のワックスが膨張し前記コイルスプリング24の付勢力に抗してロッド22aと共に弁部材23が外端側へと進出移動することにより開弁され、図示外の流入孔と前記流出孔21aとが連通することとなって、外周側通路18に導かれた冷却水が第3配管L3を通じてラジエータRDへと供給されることとなる。
With this configuration, in a normal state (cooling water temperature is lower than a predetermined temperature), the
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、弁部材23がコイルスプリング24の付勢力に抗して押し退けられることで、前記図示外の流入孔と流出孔21aとが連通し、これによって流量制御弁CVの内部圧力が減少する結果、該流量制御弁CVの故障を回避することが可能となっている。
In addition to such a temperature rise, when the pressure of the cooling water exceeds a predetermined pressure, the
前記第2ハウジング12は、図3、図14に示すように、第1ハウジング11と対向する一端側が弁体収容部13とモータ収容部14とに跨って該両収容部13,14を覆うように開口する凹状に形成され、該一端側開口の外周域に延設される第2フランジ部12aを介して第1ハウジング11の他端側に複数のボルトBT1によって固定されることで、該第1ハウジング11の他端側との間に、減速機構5を収容する減速機構収容部15が形成されている。なお、前記第1、第2ハウジング11,12の接合に際しては、該接合面間に環状のシール部材SL3が介装されることによって、減速機構収容部15内が液密に保持されている。
As shown in FIGS. 3 and 14, the
前記回転軸2は、弁体収容部13の他端壁に相当する前記端壁11bに貫通形成された軸挿通孔11d内に収容配置される前記軸受B1によって回転自在に支持され、軸方向の一端部には弁体3が、他端部には後述する第2斜歯歯車HG2がそれぞれ一体回転可能に固定される。なお、この回転軸2の外周面と軸挿通孔11dの内端側開口縁との間には環状のシール部材SL4が介装されていて、該シール部材SL4によって、前記軸挿通孔11dと回転軸2との間の径方向隙間を通じた弁体収容部13側から減速機構収容部15への冷却水の流入が抑止されている。
The
前記弁体3は、所定の合成樹脂材料により一体に型成形され、図5、図10、図11に示すように、軸方向一端側が、第1ハウジング11の導入口10より導かれる冷却水の内周側通路17への流入に供する流入口3aとして開口形成される。一方、他端側は端壁3bによって閉塞されると共に、該端壁3bには、内周側通路17と外周側通路18とを連通可能にするほぼ円弧状の複数の連通口3cが周方向に沿って切欠形成されている。そして、この弁体3の軸心に相当する前記端壁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3dが軸方向に沿って延設され、該軸固定部3dの内周側には、金属製のインサート部材3eが一体に成形されることで、該インサート部材3eを介して回転軸2に圧入固定されるようになっている。
The
また、前記弁体3は、各シール部材S1〜S3と摺接することにより閉弁時のシール作用に供するほぼ球面状のシール摺接部(後述する第1〜第3シール摺接部D1〜D3)が軸方向に直列に連接されてなる団子形状に構成され、周方向約180°の所定の角度範囲内で回動することにより前記各排出口E1〜E3の開閉が行われるようになっている。なお、当該回動に際し、この弁体3は、一端部に大径状に拡径形成された軸受部3gを介して、導入口10の内周側に嵌着保持される軸受B2により回転支持されている。
Further, the
ここで、前記弁体3は、前記各シール摺接部D1〜D3の形成にあたって、一端側の第1軸方向領域X1と、他端側の第2軸方向領域X2、2つの軸方向領域に大別される。なお、この第1、第2軸方向領域X1,X2は、弁体3の軸方向ほぼ中間位置を境にほぼ均等に形成されている。そして、このいずれの軸方向領域X1,X2においても、少なくとも後述する第1〜第3開口部M1〜M3の孔縁が縦断面ほぼ球面状、すなわちほぼ同一の曲率を有する曲面状に形成されると共に、該曲率が弁体3の回転半径と同一となるように構成されている。
Here, in forming the seal sliding contact portions D1 to D3, the
前記第1軸方向領域X1は、図11(b)に示すように、ほぼ半周に亘って設けられ、第1シール部材S1と摺接する第1シール摺接部D1と、残余のほぼ半周に亘って設けられ、第2シール部材S2と摺接する第2シール摺接部D2と、で構成される。そして、前記第1シール摺接部D1には、第1排出口E1とほぼ過不足なく重合する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ている。同様に、前記第2シール摺接部D2には、第2排出口E2とほぼ過不足なく重合する軸方向幅に設定された長孔形状の第2開口部M2が、周方向に沿って設けられている。 As shown in FIG. 11 (b), the first axial direction region X1 is provided over substantially a half circumference, the first seal sliding contact portion D1 slidably in contact with the first seal member S1, and the remaining half circumference. And a second seal sliding contact portion D2 that is in sliding contact with the second seal member S2. The first seal sliding contact portion D1 is provided with a first opening portion M1 having a long hole shape that is set to have an axial width that overlaps with the first discharge port E1 almost without excess or shortage along the circumferential direction. ing. Similarly, the second seal sliding contact portion D2 is provided with a second opening portion M2 having a long hole shape that is set to have an axial width that overlaps with the second discharge port E2 substantially without excess or deficiency along the circumferential direction. It has been.
ここで、本実施形態では、上述のように前記第1開口部M1と前記第2開口部M2とが前記第1軸方向領域X1における異なる周方向位置に弁体3の回転軸方向において重合するように設けられていることで、弁体3の軸方向の小型化が図られている。
Here, in this embodiment, as described above, the first opening M1 and the second opening M2 are superposed in different circumferential positions in the first axial region X1 in the rotational axis direction of the
前記第2軸方向領域X2は、図11(a)に示すように、半周以上に亘って設けられ、第3シール部材S3と摺接する第3シール摺接部D3と、残余の周方向領域に亘って設けられ、第3排出口E3とは対向せず前記第3シール部材S3によるシール作用に供しない非シール摺接部D4と、で構成される。そして、前記第3シール摺接部D3には、第3排出口E3とほぼ過不足なく重合する軸方向幅に設定された長孔形状の第3開口部M3が、周方向に沿って設けられている。 As shown in FIG. 11 (a), the second axial direction region X2 is provided over a half circumference and includes a third seal sliding contact portion D3 that is in sliding contact with the third seal member S3, and a remaining circumferential region. And a non-seal sliding contact portion D4 that does not face the third discharge port E3 and does not provide a sealing action by the third seal member S3. The third seal sliding contact portion D3 is provided with a long-hole-shaped third opening M3 set in the circumferential direction so as to overlap with the third discharge port E3 without substantial excess or deficiency. ing.
また、前記非シール摺接部D4には、平面視ほぼ矩形状の補助吸入口M4が、周方向に沿って設けられている。なお、この補助吸入口M4は、外周側通路18を流れる冷却水の内周側通路17への導入に供するもので、前記流入口3aに加えて当該補助吸入口M4によっても冷却水の内周側通路17への導入を可能とし、より多くの冷却水を内周側通路17内へと取り込んで各排出口E1〜E3から排出させることにより、冷却水の導入抵抗の低減化が図られている。加えて、この非シール摺接部D4はいわゆる不使用領域であることから、ほぼ球面状に形成される前記第1〜第3シール摺接部D1〜D3とは異なり、非球面状となる平坦状に形成され、これによって、弁体3の軽量化及び該弁体3を構成する材料の歩留まりの低減が図られている。
The non-seal sliding contact portion D4 is provided with an auxiliary suction port M4 having a substantially rectangular shape in plan view along the circumferential direction. The auxiliary suction port M4 serves to introduce the cooling water flowing in the outer
以上のようにして設けられる前記第1〜第3開口部M1〜M3の各形状及び周方向位置については、弁体3の回動に伴って図15に示した後述する第1〜第4状態の順に前1〜第3排出口E1〜E3との連通状態が切り替わるように設定されている。 About the respective shapes and circumferential positions of the first to third openings M1 to M3 provided as described above, first to fourth states to be described later shown in FIG. In this order, the communication state with the first to third discharge ports E1 to E3 is switched.
また、前記弁体3の他端部における第3シール摺接部D3には、該弁体3の回動規制に供する1対の当接部3f,3fが設けられている。この当接部3f,3fは、図10、図11に示すように、前記弁体収容部13の他端側周壁に突設される回転規制部11eと当接可能に設けられ、該回転規制部11eと当接することで弁体3の回動範囲が前記所定角度範囲内に規制されるようになっている。なお、この当接部3f,3fは、前記弁体3の構成に伴い必然的に設けられるものであるから、該当接部3f,3fを利用することによって、前記回動規制用のストッパを別途設ける必要がなく、流量制御弁CVのコスト低減等に供される。
The third seal sliding contact portion D3 at the other end of the
前記電動モータ4は、図13、図14に示すように、モータ本体4aが第1ハウジング11のモータ収容部14内に収容された状態でモータ本体4aの基端部に設けられたフランジ部4bを介して当該モータ収容部14の開口縁部に複数のボルトBT2によって取付固定され、モータ出力軸4cがモータ収容部14の一端側開口を通じて第2ハウジング12の減速機構収容部15内へと臨んでいる。なお、この電動モータ4は、車載の電子コントローラ(図示外)により駆動制御され、車両運転状態に応じて弁体3を回動制御することにより、前記ラジエータRD等に対する冷却水の適切な分配が実現される。
As shown in FIGS. 13 and 14, the
前記減速機構5は、2つのウォームギヤにより構成された駆動機構であって、図12〜図14に示すように、モータ出力軸4cと連係し、電動モータ4の回転を減速する第1ウォームギヤG1と、該第1ウォームギヤG1に接続され、この第1ウォームギヤG1を介して伝達される電動モータ4の回転をさらに減速して回転軸2に伝達する第2ウォームギヤG2と、から構成され、前記第2ウォームギヤG2は、前記第1ウォームギヤG1に対しほぼ直交するかたちで配置されている。
The
なお、本実施形態の駆動機構としては、前記2つのウォームギヤG1,G2により構成される減速機構5を例示して説明するが、本発明における駆動機構は少なくとも2つ以上のウォームギヤにより構成されていればよく、必要な減速比など装置の仕様等に応じて3つ以上のウォームギヤを設けることも可能である。また、当該駆動機構は、前記減速機構5のみならず、増速機構として構成してもよい。
The drive mechanism of the present embodiment will be described by exemplifying the
前記第1ウォームギヤG1は、モータ出力軸4cの外周に一体的に設けられ、該モータ出力軸4cと一体回転する第1ねじ歯車WG1と、モータ回転軸4cとほぼ平行に前記第1ねじ歯車WG1と直交するかたちで設けられる回転軸19の一端側外周に一体的に設けられ、前記第1ねじ歯車WG1と噛合することにより該第1ねじ歯車WG1の回転を減速して出力する第1斜歯歯車HG1と、で構成されている。そして、この第1ウォームギヤG1は、前記第1ねじ歯車WG1が1条ねじによって構成されると共に、前記第1斜歯歯車HG1が14歯でもって構成されていて、減速比が1/14に設定されている。
The first worm gear G1 is integrally provided on the outer periphery of the
前記第2ウォームギヤG2は、前記回転軸19の他端側外周に一体的に設けられ、前記第1斜歯歯車HG1と一体回転する第2ねじ歯車WG2と、該第2ねじ歯車WG2と直交するかたちで配置される回転軸2の他端側外周に一体回転可能に固定され、前記第2ねじ歯車WG2と噛合することで該第2ねじ歯車WG2の回転を減速して出力する第2斜歯歯車HG2と、で構成されている。そして、この第2ウォームギヤG2も、前記第1ウォームギヤG1と同様に、前記第2ねじ歯車WG2が1条ねじによって構成されると共に、前記第2斜歯歯車HG2が14歯でもって構成されていて、減速比が1/14に設定されている。
The second worm gear G2 is integrally provided on the outer periphery of the other end of the
以下、前記流量制御弁CVの具体的な作動状態について、図15に基づいて説明する。なお、当該説明にあたって、図15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て表示し、これら両者E1〜E3,M1〜M3が重合し連通した状態を塗り潰して表示することによって、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るものとする。
Hereinafter, a specific operation state of the flow control valve CV will be described with reference to FIG. In the description, in FIG. 15, the first to third openings M1 to M3 of the
すなわち、前記流量制御弁CVは、車両の運転状態に基づいて演算及び出力される前記図示外の電子コントローラからの制御電流によって電動モータ4が駆動制御されることにより、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と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。
That is, the flow control valve CV is driven and controlled by the control current from the electronic controller (not shown) that is calculated and output based on the driving state of the vehicle, so that the flow control valve CV corresponds to the driving state of the vehicle. The rotational position (phase) of the
図15(a)に示す第1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。これにより、当該第1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。 In the first state shown in FIG. 15A, all of the first to third openings M1 to M3 are not in communication with the respective discharge ports E1 to E3. Thus, in the first state, the cooling water is not supplied to any of the heating heat exchanger HT, the oil cooler OC, and the radiator RD.
前記第1状態の後、図15(b)に示す第2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。これにより、当該第2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L1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、第1排出口E1と第1開口部M1との重合量に基づいてその供給量が変化することとなる。 After the first state, in the second state shown in FIG. 15B, only the first opening M1 is in a communication state, and the second and third openings M2 and M3 are in a non-communication state. Thereby, in the said 2nd state, based on this communication state, cooling water is supplied only from the 1st discharge port E1 to the heating heat exchanger HT through the 1st piping L1, and the 1st discharge port E1 and the 1st The supply amount changes based on the polymerization amount with the opening M1.
前記第2状態の後、図15(c)に示す第3状態では、第3開口部M3のみが非連通状態となり、第1、第2開口部M1,M2については連通状態となる。これにより、当該第3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L1,L2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、第1、第2排出口E1〜E2と第1、第2開口部M1〜M2との重合量に基づいてその供給量が変化することとなる。 After the second state, in the third state shown in FIG. 15C, only the third opening M3 is in a non-communication state, and the first and second openings M1 and M2 are in a communication state. Thereby, in the said 3rd state, based on this communication state, with respect to the heating heat exchanger HT and the oil cooler OC through the 1st, 2nd piping L1, L2 from the 1st, 2nd discharge port E1, E2, respectively. Cooling water is supplied, and the supply amount changes based on the polymerization amount of the first and second discharge ports E1 to E2 and the first and second openings M1 and M2.
前記第3状態の後、図15(d)に示す第4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。これにより、かかる第4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、第1〜第3排出口E1〜E3と第1〜第3開口部M1〜M3との重合量に基づいてその供給量が変化することとなる。 In the fourth state shown in FIG. 15D after the third state, all of the first to third openings M1 to M3 are in communication with the discharge ports E1 to E3. Thereby, in this 4th state, cooling water is supplied with respect to all of the heating heat exchanger HT, the oil cooler OC, and the radiator RD, and the 1st-3rd discharge ports E1-E3 and the 1st-3rd opening The supply amount changes based on the polymerization amount with the parts M1 to M3.
以下、本実施形態に係る前記流量制御弁CVの特徴的な作用効果について、図12〜図14、図16に基づいて説明する。なお、図12〜図14は本実施形態に係る流量制御弁CVの減速機構5を示し、図16は前記従来の流量制御弁100の減速機構105を示している。
Hereinafter, the characteristic operation and effect of the flow control valve CV according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 12 to 14 show the
すなわち、前記従来の流量制御弁100の減速機構105は、図16に示すように、電動モータ104の駆動軸に一体的に設けられた第1平歯車SG1と、該第1平歯車SG1と並列に設けられ、該第1平歯車SG1に噛合する第2平歯車SG2と、該第2平歯車SG2と直列に接続され、該第2平歯車SG2と一体回転する第3平歯車SG3と、該第3平歯車SG3と並列に設けられ、該第3平歯車SG3に噛合する第4平歯車SG4と、該第4平歯車SG4と直列に接続され、該第4平歯車SG4と一体回転する第5ねじ歯車WG5と、図示外の弁体の回転軸に一体的に設けられ、前記第5ねじ歯車WG5と直交するかたちで噛合する第6斜歯歯車HG6と、から構成されている。
That is, as shown in FIG. 16, the
かかる構成より、前記減速機構105の減速比としては、(第2平歯車SG2の歯数/第1平歯車SG1の歯数)×(第4平歯車SG4の歯数/第3平歯車SG3の歯数)×(第6斜歯歯車HG6の歯数/第5ねじ歯車WG5の歯数)により求められる。
With this configuration, the reduction ratio of the
かかる算出より、前記減速機構105の減速比を増大させる場合には、第1、第3平歯車SG1,SG3の歯数もしくは第5ねじ歯車WG5の歯数を減らす、又は第2、第4平歯車SG2,SG4の歯数もしくは第6斜歯歯車HG6の歯数を増やすことが考えられる。ここで、前記各歯車SG1,SG3,WG5の歯数を減らす方策については、平歯車の最少歯数は3歯程度が限界であること、さらに、ねじ歯車WG5は1条ねじで構成されていることが多く条数を減らす手段は採り難いため、減速比の増大に有効な方策としては、前記各歯車SG2,SG4,HG6の歯数を増やすこととなる。
From this calculation, when the reduction ratio of the
そうすると、例えば出力歯車である第6斜歯歯車HG6の歯数を増やす場合、該第6斜歯歯車HG6の大径化によって第4平歯車SG4の位置変更の必要性が生じ、該第4平歯車SG4の移動は第1〜第3平歯車SG1〜SG3の移動を招来してしまう結果、前記各歯車SG1〜SG4の投影面積が比較的大きく拡大してしまう問題があった。なお、前記各歯車SG2,SG4,HG6の歯数の増大にあたって、該各歯車SG2,SG4,HG6の外径を変更しないで行うことも考えられるが、この場合、各歯の大きさが小さくなり、歯元に作用する応力が増大してしまうことが懸念される。 Then, for example, when the number of teeth of the sixth bevel gear HG6 that is the output gear is increased, the need to change the position of the fourth spur gear SG4 arises due to the increase in the diameter of the sixth bevel gear HG6. The movement of the gear SG4 causes the movement of the first to third spur gears SG1 to SG3, resulting in a problem that the projected area of the gears SG1 to SG4 is relatively large. It is possible to increase the number of teeth of each gear SG2, SG4, HG6 without changing the outer diameter of each gear SG2, SG4, HG6. In this case, however, the size of each tooth is reduced. There is a concern that the stress acting on the tooth base will increase.
これに対して、本実施形態に係る流量制御弁CVの減速機構5は、図12〜図14に示すように、前記第1、第2ウォームギヤG1,G2からなる2つのウォームギヤで構成されており、該減速機構5の減速比は、(第1斜歯歯車HG1の歯数/第1ねじ歯車WG1の歯数)×(第2斜歯歯車HG2の歯数/第2ねじ歯車WG2の歯数)により求められる。すると、前記第1、第2ねじ歯車WG1,WG2はいずれも1条ねじで構成されたものであるから、減速比を増大させるには、第1、第2斜歯歯車HG1,HG2の歯数を増大させることとなる。
On the other hand, the
しかし、前記減速機構5では、2つのウォームギヤを使用することで、第1斜歯歯車HG1と第2斜歯歯車HG2とは直交するかたちで配置されることになる。すなわち一方(第2斜歯歯車HG2)は投影面たる第1ハウジング11の端壁11bに対して平行に配置され、他方(第1斜歯歯車HG1)は前記端壁11bに対してほぼ直角に交差するかたちで配置される。このため、例えば出力歯車である第2斜歯歯車HG2の歯数増大に伴う大径化を招来した場合、第1斜歯歯車HG1の位置変更は必要になるものの、該位置変更が投影面積に与える影響は比較的少ないものとなる。
However, in the
このように、本実施形態に係る流量制御弁CVによれば、前記減速機構5を、2つのウォームギヤである第1、第2ウォームギヤG1,G2により構成したことで、当該減速機構5の投影面積の増大を抑制しつつ、減速比を増大させることが可能となって、該減速比増大に伴う流量制御弁CVの大型化を抑制することができる。
Thus, according to the flow control valve CV according to the present embodiment, the
しかも、前記減速機構5を、上述のような複数のウォームギヤG1,G2でもって構成することで、前記減速比算出式において分母となる第1、第2ねじ歯車WG1,WG2の歯数を「1」に設定することが可能となり、より大きな減速比を得ることができるメリットがある。
In addition, by configuring the
また、本実施形態に係る流量制御弁CVでは、前記第1、第2ウォームギヤG1,G2の直交配置に基づき弁体3と電動モータ4とをほぼ平行に配置したことから、該両者3,4が非平行に配置される場合に比べて、流量制御弁CVの径方向(弁体3の径方向)の小型化を図ることができる。
Further, in the flow rate control valve CV according to the present embodiment, the
加えて、上述の平行配置にあたって、弁体3と電動モータ4とを回転軸2の軸方向における減速機構5の設置位置に対して同じ側(第1ハウジング11側)に配置したことから、該両者3,4を相互に異なる側に配置する場合に比べて、流量制御弁CVの軸方向の小型化を図ることができる。
In addition, in the parallel arrangement described above, the
本発明は、前記実施形態に係る構成に限定されるものではなく、例えば第1〜第3排出口E1〜E3の大きさや第1〜第3開口部M1〜M3の形状、数量及び配置(周方向位置)、冷却水の通流方向(導入口10から第1〜第3排出口E1〜E3)等は勿論、前記第1、第2ウォームギヤG1,G2の数量や歯数、位置(配置)など、前記本発明の作用効果を奏し得る形態であれば、仕様等に応じて自由に変更することができる。
The present invention is not limited to the configuration according to the above-described embodiment. For example, the size of the first to third discharge ports E1 to E3 and the shape, quantity and arrangement (circumference) of the first to third openings M1 to M3. Direction position), the flow direction of cooling water (from the
また、前記実施形態では、前記流量制御弁CVの適用の一例として、冷却水の循環系への適用を例示して説明したが、当該流量制御弁CVは、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。 In the above embodiment, as an example of the application of the flow rate control valve CV, the application to the circulation system of cooling water has been described as an example. However, the flow rate control valve CV is not limited to cooling water, for example, lubricating oil Needless to say, the present invention can be applied to various fluids.
1…ハウジング
2…回転軸
3…弁体
4…電動モータ(アクチュエータ)
5…減速機構(駆動機構)
10…導入口(主連通口)
G1…第1ウォームギヤ(ウォームギヤ)
G2…第2ウォームギヤ(ウォームギヤ)
E1〜E3…第1〜第3排出口(連通口)
M1〜M3…第1〜第3開口部(開口部)
S1〜S3…第1〜第3シール部材(シール部材)
DESCRIPTION OF
5 ... Deceleration mechanism (drive mechanism)
10 ... Introduction port (main communication port)
G1 ... 1st worm gear (worm gear)
G2 ... Second worm gear (worm gear)
E1 to E3 ... 1st to 3rd discharge port (communication port)
M1 to M3: first to third openings (openings)
S1 to S3: first to third seal members (seal members)
Claims (1)
前記駆動軸が挿入された弁体収容部と、前記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、前記弁体収容部に連通して前記弁体収容部内の流体の排出又は前記弁体収容部への流体の導入に供する複数の連通口と、前記駆動軸が貫通し、前記駆動軸を支持する端壁と、前記端壁を挟んで前記弁体収容部の反対側に突出し、前記端壁と一体に形成された一対の支持部と、を有するハウジングと、
前記ハウジングの前記弁体収容部に設けられて前記駆動軸と繋がり、前記駆動軸の回転位置に応じて前記主連通口と前記複数の連通口との接続状態を変更する弁体と、
前記駆動軸に沿って配置された出力軸を回転駆動し、前記駆動軸の径方向において前記弁体と並んで配置されたモータと、
前記ハウジングの前記複数の連通口に設けられ、前記弁体の外周面に摺接することで該弁体と前記ハウジングとの間をシールするシール部材と、
前記駆動軸に固定された第2斜歯歯車と、前記モータの出力軸に固定された第1ねじ歯車と、前記第2斜歯歯車と噛み合う第2ねじ歯車と、前記第1ねじ歯車と噛み合う第1斜歯歯車と、前記出力軸に沿った方向から見たときに前記出力軸と前記駆動軸との間に、前記出力軸と前記駆動軸とに対してそれぞれ直角に配置され、前記一対の支持部に支持された回転軸と、を有し、前記回転軸に前記第2ねじ歯車と前記第1斜歯歯車が取り付けられた駆動機構と、
を備えたことを特徴とする流量制御弁。 A drive shaft;
A valve body housing portion into which the drive shaft is inserted ; a main communication port provided in the valve body housing portion for introducing or discharging fluid; and a fluid in the valve body housing portion communicating with the valve body housing portion. A plurality of communication ports for discharging the fluid or introducing the fluid into the valve body housing portion, an end wall through which the drive shaft penetrates and supporting the drive shaft, and the valve body housing portion sandwiching the end wall A housing having a pair of support portions protruding to the opposite side and formed integrally with the end wall ;
Connected to the drive shaft provided in the valve body accommodating portion before Symbol housing, a valve body for changing a connection state between the main communication port and the plurality of communication ports according to the rotational position of the drive shaft,
A motor that rotates the output shaft arranged along the drive shaft, and is arranged alongside the valve body in the radial direction of the drive shaft;
A seal member that is provided at the plurality of communication ports of the housing and seals between the valve body and the housing by slidingly contacting an outer peripheral surface of the valve body;
A second bevel gear fixed to the drive shaft, a first screw gear fixed to the output shaft of the motor, a second screw gear meshing with the second bevel gear, and meshing with the first screw gear The first bevel gear is disposed between the output shaft and the drive shaft at a right angle to the output shaft and the drive shaft, respectively , when viewed from the direction along the output shaft, a rotary shaft supported by the support portion, have a, and the second screw gear to the rotary shaft and the first helical driving mechanism gear is attached,
A flow control valve characterized by comprising:
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