JP7037963B2 - 制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、制御弁に関する。

従来の制御弁としては、例えば以下の特許文献１に記載されたものが知られている。

この制御弁は、円筒状のハウジングの周壁に開口形成された主連通口、並びにヒータ、オイルクーラ及びラジエータと連通する連通口と、ハウジング内に回転可能に収容される筒状の弁体の周壁に開口形成された各連通口に対応する開口部と、を有する。各連通口には、弁体に向けて付勢され当該弁体の外周面に摺接するシール部材が設けられている。かかる構成により、この制御弁は、各連通口と各開口部とが重なる状態では、該当するデバイスに対する冷却水の分配を許容し、各連通口と各開口部とが重ならない状態では、前記シール部材によって、該当するデバイスに対する冷却水の分配を規制する。

国際公開第２０１６／１９４５０２号明細書

しかしながら、前記従来の制御弁は、前記シール部材が、弁体の回転軸方向に隣接する開口部と重ならないように構成されていた。このため、弁体が回転軸方向に大型化してしまう問題があった。

本発明は、かかる技術的課題に鑑みて案出されたものであり、弁体の回転軸方向の大型化を抑制することができる制御弁を提供することを目的としている。

本発明は、その一態様として、中空状に形成された弁体の周壁に、この弁体の回転位置に応じてハウジングの第１連通口と重なる範囲が変化する第１開口部と、弁体の回転軸方向において前記第１開口部とは異なる位置に設けられ、弁体の回転位置に応じてハウジングの第２連通口と重なる範囲が変化する第２開口部と、が設けられていて、前記第１連通口には、弁体の外周面に摺接することで前記第１連通口と前記第１開口部との間をシールするシール面を有し、かつこのシール面の一部が前記第２開口部とオーバーラップするようなシール部材が設けられている。

本発明によれば、弁体の回転軸方向の大型化を抑制することができる。

本発明に係る制御弁が適用される自動車用冷却水の循環回路の構成を表したブロック図である。 本発明に係る制御弁が適用される自動車用冷却水の循環回路の他の構成を表したブロック図である。 本発明に係る制御弁の分解斜視図である。 図３に示す制御弁の平面図である。 図４のＡ－Ａ線断面図である。 図４のＢ－Ｂ線断面図である。 図３に示すシール部材をシール面側から見た斜視図である。 図５の要部拡大図である。 弁体の所定回転位置においてシール部材が第２開口部と重なる状態を表した図であって、（ａ）は図５の要部拡大図、（ｂ）は同図（ａ）を弁体の内周側から見た展開図である。 図９の状態から位相が進みシール部材が第２、第３開口部と重なる状態を表した図であって、（ａ）は図５の要部拡大図、（ｂ）は同図（ａ）を弁体の内周側から見た展開図である。 図５のＣ－Ｃ線断面図であって、（ａ）はシール部材の端部が第１開口部と重なった状態、（ｂ）はシール部材の端部が第１開口部から弁体の外周面に乗り上げた状態を表した図である。

以下、本発明に係る制御弁の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、下記の実施形態では、本発明に係る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。

（冷却水の循環回路の構成）
図１は、本発明に係る制御弁ＣＶが適用される冷却水の循環回路の構成を表したブロック図を示している。また、図２は、図１に示す循環回路の変形例を表したブロック図を示している。

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）の側部に配置される。そして、この制御弁ＣＶは、図１に示すように、ヒータＨＴと、オイルクーラＯＣと、ラジエータＲＤとの間に配置されている。ヒータＨＴは、図示外のエアコンの温風を作り出すために熱交換を行う暖房熱交換器である。オイルクーラＯＣは、エンジンＥＧ内部の摺動部分を潤滑するためのオイルを冷却する。ラジエータＲＤは、エンジンＥＧの冷却に供する冷却水を冷却する。

ここで、図中の符号ＷＰは、冷却水の循環に供するウォータポンプである。また、符号ＷＴは、制御弁ＣＶの駆動制御に供する水温センサであって、当該水温センサＷＴの検出結果に応じて制御弁ＣＶが駆動制御される。また、符号ＴＣは、エンジンＥＧ内で燃焼される燃料と混合される空気の流量を制御するスロットルチャンバーであり、符号ＥＣは、エンジンＥＧの燃焼後の排気ガスを冷却するＥＧＲクーラである。

具体的には、ウォータポンプＷＰから吐出された冷却水が、導入通路Ｌ０を通じて制御弁ＣＶへと導かれる。そして、水温センサＷＴによる検出結果などエンジンＥＧの運転状態に基づき制御弁ＣＶ内のロータＲＴが駆動制御される。これにより、導入通路Ｌ０を介して制御弁ＣＶへと導かれた冷却水が、第１～第３配管Ｌ１～Ｌ３を介して、ヒータＨＴ、オイルクーラＯＣ及びラジエータＲＤへとそれぞれ分配される。

また、制御弁ＣＶには、導入通路Ｌ０をバイパスすることによって冷却水をエンジンＥＧからスロットルチャンバーＴＣへと直接導くためのバイパス通路ＢＬが設けられている。これにより、バイパス通路ＢＬを介して制御弁ＣＶへと導かれた冷却水が、スロットルチャンバーＴＣへと常時供給される。なお、スロットルチャンバーＴＣに供給された冷却水は、ヒータＨＴと同様、ＥＧＲクーラＥＣへと導かれて、ＥＧＲクーラＥＣ及びウォータポンプＷＰを介してエンジンＥＧ側へと還流される。

このように、制御弁ＣＶは、いわゆる１ｉｎ－３Ｏｕｔ形式の分配デバイスとして適用され、導入通路Ｌ０より流入した冷却水を第１～第３配管Ｌ１～Ｌ３へと分配すると共に、当該分配時の冷却水の流量を制御する。

図２は、本発明に係る制御弁ＣＶが適用される冷却水の循環回路の他の構成を表したブロック図を示している。

制御弁ＣＶは、図１に示す形式のほか、例えば図２に示すように、ウォータポンプＷＰの直前に配置され、いわゆる３ｉｎ－１Ｏｕｔ形式の集合デバイスとして適用することも可能である。すなわち、このような集合デバイスとして用いる場合は、制御弁ＣＶは、第１～第３配管Ｌ１～Ｌ３より流入する冷却水を集合し、排出通路Ｌ４を通じてエンジンＥＧ側へ還流すると共に、当該集合時の冷却水の流量を制御する。

（制御弁の構成）
図３は、本発明に係る制御弁ＣＶの分解斜視図を示している。また、図４は、図３に示す制御弁ＣＶを組み立てた状態を表した、当該制御弁ＣＶの平面図を示している。なお、本図の説明では、駆動軸２の回転軸線Ｚに平行な方向を「軸方向」、駆動軸２の回転軸線Ｚに直交する方向を「径方向」、駆動軸２の回転軸線Ｚ周りの方向を「周方向」として説明する。また、前記「軸方向」については、図３中の上方を「一端側」、下方を「他端側」として説明する。

図３に示すように、制御弁ＣＶは、ハウジング１内において駆動軸２を介して回転可能に支持された筒状の弁体３と、ハウジング１に収容され、弁体３を回転駆動する電動モータ４と、ハウジング１に収容され、電動モータ４の回転を減速して伝達する減速機構５と、を有する。

ハウジング１は、軸方向に２分割に形成されていて、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、第１ハウジング１１の一端側の開口部を閉塞するように設けられ、減速機構５を収容する第２ハウジング１２と、から構成される。第１ハウジング１１と第２ハウジング１２とは、それぞれアルミニウム合金材料でもって鋳造により成型されていて、複数のボルト１３により固定されている。

なお、本実施形態では、第１ハウジング１１及び第２ハウジング１２として、アルミニウム合金材料で製造されたものを例示するが、これ以外にも、耐熱性及び耐薬品性を有する合成樹脂、例えばエンジニアリングプラスチックの一種であるポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ樹脂）によって製造されてもよい。

第１ハウジング１１は、弁体３を収容する中空円筒状の弁体収容部１１１と、弁体収容部１１１に並列して付設され、電動モータ４のモータ本体４１を収容する中空円筒状のモータ収容部１１２と、を有する。そして、この第１ハウジング１１は、後述するフランジ部１１４を介して図示外のシリンダブロックに、図示外の固定手段、例えば複数のボルトにより固定される。

弁体収容部１１１は、軸方向の一端側が端壁１１３により閉塞され、他端側が開口形成される。弁体収容部１１１の軸方向の他端部には、第１ハウジング１１の図示外のシリンダブロックへの取り付けに供するフランジ部１１４が、径方向の外側へ延びるように設けられている。また、弁体収容部１１１の端壁１１３には、有蓋円筒状のボス部１１５が、第２ハウジング１２側へ突出形成されている。ボス部１１５の端壁には、駆動軸２が貫通する軸貫通孔１１６が貫通形成されている。また、弁体収容部１１１の端壁１１３には、径方向（長手方向）の両側端部に、後述する減速機構５の支持軸５１，５２を軸受けする平板状の１対の軸受部１１７，１１７が、直立形成されている。１対の軸受部１１７，１１７には、それぞれ支持軸５１，５２を回転可能に支持する軸受孔１１７ａ，１１７ａが貫通形成されている。

第２ハウジング１２は、弁体収容部１１１とモータ収容部１１２とに跨ってこれら弁体収容部１１１とモータ収容部１１２とを被覆可能に開口する縦断面凹形状に形成されている。そして、この凹形状の内部空間によって、減速機構５を収容する減速機構収容部１２１が形成される。

電動モータ４は、出力軸４２が第２ハウジング１２側へ臨むかたちでモータ本体４１がモータ収容部１１２内に収容される。そして、この電動モータ４は、モータ本体４１の出力軸４２側の端部に径方向の外側へと延びるように設けられたフランジ部４３を介して、モータ収容部１１２の開口縁部に複数のボルト４４により固定される。なお、電動モータ４は、図示しない車載の電子コントローラによって制御され、車両の運転状態に応じて弁体３を回転駆動することで、ラジエータＲＤ等（図１参照）に対する冷却水の適切な分配が実現される。

減速機構５は、２組の食い違い歯車である第１歯車Ｇ１及び第２歯車Ｇ２により構成された駆動機構である。第１歯車Ｇ１は、電動モータ４の出力軸４２と同軸上に設けられ、出力軸４２と一体となって回転する第１ねじ歯車ＷＧ１と、電動モータ４の出力軸４２と直交するように配置される第１支持軸５１によって回転支持され、第１ねじ歯車ＷＧ１と噛み合う第１斜歯歯車ＨＧ１と、で構成される。第２歯車Ｇ２は、第２支持軸５２によって回転支持され、第１斜歯歯車ＨＧ１と一体となって回転する第２ねじ歯車ＷＧ２と、駆動軸２に固定され、第２ねじ歯車ＷＧ２と噛み合う第２斜歯歯車ＨＧ２と、で構成される。ここで、第１斜歯歯車ＨＧ１と第２斜歯歯車ＨＧ２とは、筒状の両歯車ＨＧ１，ＨＧ２が直列状に並んで一体に構成された複合歯車部材であって、この複合歯車部材の両端部に挿入される第１、第２支持軸５１，５２を介して、第１ハウジング１１の１対の軸受部１１７，１１７に回転支持される。このような構成から、電動モータ４の出力軸４２から出力された回転駆動力が、第１歯車Ｇ１及び第２歯車Ｇ２を介して２段階に減速されて弁体３へと伝達される。

図５は、図４のＡ－Ａ線に沿って切断した制御弁ＣＶの断面図を示している。また、図６は、図４のＢ－Ｂ線に沿って切断した制御弁ＣＶの断面図を示している。なお、本図の説明では、駆動軸２の回転軸線Ｚに平行な方向を「軸方向」、駆動軸２の回転軸線Ｚに直交する方向を「径方向」、そして駆動軸２の回転軸線Ｚ周りの方向を「周方向」として説明する。また、前記「軸方向」については、図５、図６中の上方を「一端側」、下方を「他端側」として説明する。

図５、図６に示すように、第１ハウジング１１には、軸方向の一端側が端壁１１３により閉塞され、かつ他端側が外部に開口する有底円筒状の弁体収容部１１１が形成されている。また、弁体収容部１１１の端壁１１３に設けられたボス部１１５には、駆動軸２が貫通する軸貫通孔１１６が、弁体収容部１１１と後述の減速機構収容部１２１とを連通するように、軸方向に沿って形成されている。また、第１ハウジング１１には、弁体収容部１１１に隣接するかたちで、内部に電動モータ４のモータ本体４１を収容する有底円筒状のモータ収容部１１２が、軸方向の一端側に向けて開口形成されている（図４参照）。

また、第１ハウジング１１は、弁体収容部１１１の軸方向の他端部の外周縁に設けられたフランジ部１１４を介して、図示外のシリンダヘッドの側部に、図示外の固定手段、例えば複数のボルトによって固定される（図４参照）。フランジ部１１４の内周側には、図示外のシリンダブロックの内部と連通してシリンダブロック側から冷却水を導入するための主連通口としての導入口Ｅ０が開口形成されている。すなわち、この導入口Ｅ０が弁体収容部１１１の他端側の開口部と通じていて、当該導入口Ｅ０を介して、弁体収容部１１１内に冷却水が導入可能となっている。

また、弁体収容部１１１の周壁には、外部と弁体収容部１１１を連通する横断面ほぼ円形状の複数の貫通孔が、第１～第３排出口Ｅ１～Ｅ３として形成されていて、これら各排出口Ｅ１～Ｅ３に、対応する第１～第３配管Ｌ１～Ｌ３が接続されている。第１排出口Ｅ１は、第１配管Ｌ１を介して、例えばヒータＨＴに接続される。第２排出口Ｅ２は、第２配管Ｌ２を介して、例えばオイルクーラＯＣに接続される。第３排出口Ｅ３は、第３配管Ｌ３を介して、例えばラジエータＲＤに接続される。

ここで、第１～第３排出口Ｅ１～Ｅ３は、それぞれ第１ハウジング１１の周壁上において異なる軸方向位置であって、かつ後述する第１～第３シール部材Ｓ１～Ｓ３が弁体３上においてそれぞれ隣接する軸方向位置に配置される第１～第３開口部Ｍ１～Ｍ３とオーバーラップ可能な軸方向間隔で配置されている。また、第１～第３排出口Ｅ１～Ｅ３は、それぞれ第１ハウジング１１の周壁上において異なる周方向位置、具体的には、約９０°ずつ位相をずらした位置に配置されている（図４参照）。

また、第１～第３排出口Ｅ１～Ｅ３の内周側には、当該各排出口Ｅ１～Ｅ３と弁体３との間を気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、合成樹脂材料からなる円筒状の第１～第３シール部材Ｓ１～Ｓ３と、これら第１～第３シール部材Ｓ１～Ｓ３を弁体３側へ付勢する金属製の第１～第３コイルスプリングＳＰ１～ＳＰ３と、から構成される。また、第１～第３シール部材Ｓ１～Ｓ３の外周側には、第１～第３排出口Ｅ１～Ｅ３と摺接可能な第１～第３シールリングＳＲ１～ＳＲ３が取り付けられている。

第１～第３シール部材Ｓ１～Ｓ３は、所定のフッ素樹脂（本実施形態では、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン））により形成され、第１～第３排出口Ｅ１～Ｅ３の内周側に収容されて、それぞれ弁体３側へ向けて進退移動可能に設けられている。第１～第３コイルスプリングＳＰ１～ＳＰ３は、第１～第３シール部材Ｓ１～Ｓ３と第１～第３配管Ｌ１～Ｌ３との間に所定のセット荷重をもって配置され、それぞれシール部材Ｓ１～Ｓ３を弁体３側へ付勢する付勢部材である。

駆動軸２は、一定外径の棒状を呈し、軸貫通孔１１６を貫通して弁体収容部１１１と減速機構収容部１２１とに跨って配置され、ボス部１１５の内周側に収容保持された軸受Ｂ１によって回転可能に支持される。また、駆動軸２と軸貫通孔１１６の間は、環状のシール部材２０によって気密にシールされている。すなわち、このシール部材２０によって、軸貫通孔１１６を通じた弁体収容部１１１内の冷却水の第２ハウジング１２側への流出が抑止されている。

弁体３は、一定の外径を有する有底のほぼ円筒状を呈し、他端側の開口部が導入口Ｅ０側へ臨むように設けられることによって、内周側に形成される内部通路１１８内に冷却水を導くようになっている。そして、この弁体３は、一端部の内周側に埋設された金属製のインサート部材３０を介して駆動軸２に圧入固定され、導入口Ｅ０側へと臨む他端部が、導入口Ｅ０の内周側に保持される軸受Ｂ２によって回転可能に支持されている。

また、弁体３の周壁には、第１ハウジング１１の第１～第３排出口Ｅ１～Ｅ３に対応する軸方向位置に、これら第１～第３排出口Ｅ１～Ｅ３と連通可能な第１～第３開口部Ｍ１～Ｍ３が、それぞれ径方向に沿って貫通形成されている。すなわち、第１～第３開口部Ｍ１～Ｍ３は、それぞれ隣接する軸方向位置に配置される第１～第３シール部材Ｓ１～Ｓ３とオーバーラップ可能な軸方向間隔をもって配置されている。

具体的には、第１開口部Ｍ１は、隣接する軸方向位置にそれぞれ配置され、かつ弁体３の回転に伴い当該弁体３の外周面に摺接する第２、第３シール部材Ｓ２，Ｓ３の第２、第３シール面Ｓ２１，Ｓ３１の一部とオーバーラップ可能な軸方向位置に設けられる。第１開口部Ｍ１の軸方向の一方に配置される第２開口部Ｍ２は、隣接する軸方向位置に配置され、かつ弁体３の回転に伴い当該弁体３の外周面に摺接する第１シール部材Ｓ１の第１シール面Ｓ１１の一部とオーバーラップ可能な軸方向位置に設けられる。同様に、第１開口部Ｍ１の軸方向の他方に配置される第３開口部Ｍ３は、隣接する軸方向位置に配置され、かつ弁体３の回転に伴い当該弁体３の外周面に摺接する第１シール部材Ｓ１の第１シール面Ｓ１１の一部とオーバーラップ可能な軸方向位置に設けられる。

以上のように構成された制御弁ＣＶは、第１開口部Ｍ１と第１排出口Ｅ１の少なくとも一部が重なる周方向位置に弁体３が制御されることによって、第１配管Ｌ１に冷却水を分配する。同様に、制御弁ＣＶは、第２開口部Ｍ２と第２排出口Ｅ２の少なくとも一部が重なる周方向位置に弁体３が制御されることにより第２配管Ｌ２に冷却水を分配し、第３開口部Ｍ３と第３排出口Ｅ３の少なくとも一部が重なる周方向位置に弁体３が制御されることにより第３配管Ｌ３に冷却水を分配する。また、この冷却水の分配に際し、第１～第３開口部Ｍ１～Ｍ３と第１～第３排出口Ｅ１～Ｅ３との重なり具合（重なり合う面積）が変化することで、当該分配時の冷却水の流量が変化する。

図７は、図３に示す第１～第３シール部材Ｓ１～Ｓ３をそれぞれ第１、第２、第３シール面Ｓ１１，Ｓ２１，Ｓ３１側から見た斜視図を示している。なお、これら第１～第３シール部材Ｓ１～Ｓ３は、いずれも大きさ違いで同一の形状を有するものであることから、本図では、便宜上、第１シール部材Ｓ１についてのみ説明し、第２、第３シール部材Ｓ２，Ｓ３については、具体的な説明を省略する。また、本図の説明においては、第１シール部材Ｓ１の中心軸線Ｐに平行な方向を「軸方向」、第１シール部材Ｓ１の中心軸線Ｐに直交する方向を「径方向」、そして第１シール部材Ｓ１の中心軸線Ｐ周りの方向を「周方向」として説明する。

図７に示すように、第１シール部材Ｓ１は、所定のフッ素樹脂、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）によって、軸方向の両端が開口するほぼ円筒状に形成されていて、内周側に、中心軸線Ｐに沿って貫通する貫通孔Ｓ１２を有する。また、第１シール部材Ｓ１の軸方向中間部の外周面には、外周側から第１シールリングＳＲ１が嵌め込まれる横断面凹状の環状溝Ｓ１３が、周方向に沿って連続して設けられている。そして、第１シール部材Ｓ１の外端面には、第１コイルスプリングＳＰ１が着座可能なほぼ平坦状のスプリング着座面Ｓ１４が形成されている。他方、この第１シール部材Ｓ１の内端面には、弁体３の外周面の曲率に対応する所定の曲率に設定された縦断面円弧凹状をなす曲面であって、かつ弁体３の外周面にほぼ密着して摺接可能なシール面Ｓ１１が形成されている。

また、シール面Ｓ１１の外周縁部には、円筒状素材の平坦面に当該シール面Ｓ１１を形成することにより残存する１対の平坦部Ｓ１５，Ｓ１５が、径方向に対向するかたちで配置されている。この平坦部Ｓ１５，Ｓ１５は、弁体３の外周面に４点で接触する１対のエッジ部Ｓ１６，Ｓ１６を有する。すなわち、このエッジ部Ｓ１６，Ｓ１６の両端部Ｓ１６１，Ｓ１６２がそれぞれ弁体３の外周面に接触することで、シール部材Ｓ１の組み付け時にシール面Ｓ１１と弁体３の外周面とが合致していない場合でも、第１シール部材Ｓ１の自動調心を行うことができる。具体的には、第１コイルスプリングＳＰ１の付勢力に基づいて第１シール部材Ｓ１が弁体３の外周面へと押しつけられることによって、エッジ部Ｓ１６，Ｓ１６の両端部Ｓ１６１，Ｓ１６２を介して第１シール部材Ｓ１に回転力が作用して、シール面Ｓ１１と弁体３の外周面とを自動的に合致させることができる。

図８は、図５に示された第１シール部材Ｓ１と弁体３との摺接部近傍を拡大して表示した図５の要部拡大図を示している。なお、本図の説明においては、第１シール部材Ｓ１の中心軸線Ｐに平行な方向を「軸方向」、第１シール部材Ｓ１の中心軸線Ｐに直交する方向を「径方向」、そして第１シール部材Ｓ１の中心軸線Ｐ周りの方向を「周方向」として説明する。

図８に示すように、弁体３の第２、第３開口部Ｍ２，Ｍ３の外周側の孔縁、すなわち弁体３の外周面と第２、第３開口部Ｍ２，Ｍ３との境界部には、横断面凸Ｒ形状に形成された面取り部Ｍ２０，Ｍ３０が、それぞれ第２、第３開口部Ｍ２，Ｍ３の外周側の開口縁に沿って連続して設けられている。

一方、第１シール部材Ｓ１のシール面Ｓ１１の外周縁部には、当該シール面Ｓ１１と外周面とを滑らかに接続させる、横断面凸Ｒ形状に形成された面取り部Ｓ１０が、周方向に沿って連続して設けられている。

また、第１シール部材Ｓ１は、弁体３に摺接するシール面Ｓ１１の外周側の一部が、第２、第３開口部Ｍ２，Ｍ３とオーバーラップ可能に構成されている。換言すれば、弁体３では、第１開口部Ｍ１に隣接する第２、第３開口部Ｍ２，Ｍ３が、シール面Ｓ１１の外周側の一部とオーバーラップ可能な軸方向位置に形成されていて、第１開口部Ｍ１に対して、第２、第３開口部Ｍ２，Ｍ３が軸方向に近接して配置されている。

図９は、図５に示された所定の回転位相におけるシール面Ｓ１１と第２開口部Ｍ２との重なり状態を示している。そして、（ａ）は、図５に示された位相における第１シール部材Ｓ１と弁体３との摺接部近傍を拡大して表示した図５の要部拡大図、（ｂ）は、同図（ａ）をＤ方向から見た矢視図を示している。なお、図９（ａ）中に太実線で示す矢印は、第２開口部Ｍ２を通流する冷却水の流れを示している。また、本図の説明においては、第１シール部材Ｓ１の中心軸線Ｐに平行な方向を「軸方向」、第１シール部材Ｓ１の中心軸線Ｐに直交する方向を「径方向」、そして第１シール部材Ｓ１の中心軸線Ｐ周りの方向を「周方向」として説明する。

図９に示すように、本実施形態では、弁体３が所定の回転位相にあるとき、シール面Ｓ１１の一部（図９中にハッチングにより表示した領域Ｘ）が第２開口部Ｍ２とオーバーラップする。そして、このように、シール面Ｓ１１の一部が第２開口部Ｍ２とオーバーラップすることで、第２開口部Ｍ２を通流する冷却水により、弁体３の外周面とシール面Ｓ１１との間に噛み込んだコンタミを除去することが可能となっている。

換言すれば、従来は、シール面Ｓ１１と第２開口部Ｍ２とがオーバーラップせず、シール面Ｓ１１が冷却水に晒されることがなかった。このため、弁体３の外周面とシール面Ｓ１１との間に噛み込んでしまったコンタミは、除去されることなく、弁体３の外周面とシール面Ｓ１１との間に噛み込んだままの状態となっていた。

これに対して、本実施形態では、シール面Ｓ１１の一部が第２開口部Ｍ２とオーバーラップすることで、当該シール面Ｓ１１の一部が、第２開口部Ｍ２を通流する冷却水に晒されることになる。その結果、この第２開口部Ｍ２を通流する冷却水の水流により、弁体３の外周面とシール面Ｓ１１との間に噛み込んだコンタミを除去することができる。

図１０は、図９に示す状態からさらに位相が進んだ状態でのシール面Ｓ１１と第２開口部Ｍ２及び第３開口部Ｍ３との重なり状態を示している。そして、（ａ）は、当該位相における第１シール部材Ｓ１と弁体３との摺接部近傍を拡大して表示した要部拡大断面図、（ｂ）は、同図（ａ）をＥ方向から見た矢視図を示している。なお、図９（ａ）と同様、図１０（ａ）中に太実線で示す矢印は、第２開口部Ｍ２を通流する冷却水の流れを示している。また、本図の説明においては、第１シール部材Ｓ１の中心軸線Ｐに平行な方向を「軸方向」、第１シール部材Ｓ１の中心軸線Ｐに直交する方向を「径方向」、そして第１シール部材Ｓ１の中心軸線Ｐ周りの方向を「周方向」として説明する。

図９に示す状態から弁体３の回転位相がさらに進むと、図１０に示すように、シール面Ｓ１１の一部（図１０中にハッチングにより表示した領域Ｘ）が第２開口部Ｍ２とオーバーラップすると共に、シール面Ｓ１１の他の一部（図１０中にハッチングにより表示した領域Ｙ）が第３開口部Ｍ３とオーバーラップする。これにより、シール面Ｓ１１の一部が、第２開口部Ｍ２を通流する冷却水に晒されると共に、シール面Ｓ１１の他の一部が、第３開口部Ｍ３を通流する冷却水にも晒されることになる。その結果、弁体３の外周面とシール面Ｓ１１との間に噛み込んでしまったコンタミが、第３開口部Ｍ３を通流する冷却水の水流によっても除去可能となる。

図１１は、図５のＣ－Ｃ線に沿って切断した断面図であって、（ａ）は、所定位相における弁体３と第１シール部材Ｓ１との関係を示し、（ｂ）は、同図（ａ）の状態から位相が進んだ状態における弁体３と第１シール部材Ｓ１との関係を示している。なお、本図の説明においては、第１シール部材Ｓ１の中心軸線Ｐに平行な方向を「軸方向」、第１シール部材Ｓ１の中心軸線Ｐに直交する方向を「径方向」、そして第１シール部材Ｓ１の中心軸線Ｐ周りの方向を「周方向」として説明する。

第１シール部材Ｓ１のシール面Ｓ１１の周方向の先端部Ｓ１７が第１開口部Ｍ１に臨んだ状態（図１１（ａ）に示す状態）から弁体３の回転位相が進むと、シール面Ｓ１１の周方向の先端部Ｓ１７が、第１開口部Ｍ１の周方向の後端部から弁体３の外周面に乗り上げる。この際、弁体３の外周面と第１開口部Ｍ１との境界部には面取り部Ｍ１０が設けられているため、シール面Ｓ１１は、第１開口部Ｍ１の周方向端部における外周側の開口縁との摺接によって損傷することなく、弁体３の外周面に乗り上げることになる。さらに、本実施形態では、シール面Ｓ１１の外周縁部にも面取り部Ｓ１０が設けられていることから、第１シール部材Ｓ１が第１開口部Ｍ１の開口縁に引っかかることなく、シール面Ｓ１１が、より滑らかに弁体３の外周面に乗り上げることになる。

（本実施形態の作用効果）
従来の制御弁においては、シール部材のシール面が、弁体の回転軸方向に隣接する開口部（本実施形態でいう第２、第３開口部Ｍ２，Ｍ３）と重ならないように構成されていた。換言すれば、弁体３の開口部の回転軸方向の両側に形成される被シール部が、比較的広く確保されていた。このため、当該被シール部の分だけ、弁体が回転軸方向に大型化してしまう問題があった。

これに対して、本実施形態に係る制御弁ＣＶでは、以下の効果が奏せられることで、前記従来の制御弁の課題を解決することができる。

すなわち、前記制御弁ＣＶは、駆動軸２を有する駆動機構（本実施形態では電動モータ４及び減速機構５）と、有底の筒状に形成され、内部に駆動軸２が挿入される弁体収容部１１１と、弁体収容部１１１において駆動軸２の回転軸線Ｚに沿う軸方向に開口し、流体の導入又は排出に供する主連通口（本実施形態では導入口Ｅ０）と、弁体収容部１１１の前記軸方向に直交する径方向に開口し、流体の排出又は導入に供する第１連通口（本実施形態では第１排出口Ｅ１）及び第２連通口（本実施形態では第２排出口Ｅ２）とを有するハウジング１と、中空状を呈し、弁体収容部１１１内において駆動軸２と一体回転可能に支持され、駆動軸２の回転に応じて第１排出口Ｅ１と重なる範囲が変化する第１開口部Ｍ１と、前記軸方向において第１開口部Ｍ１と異なる位置に設けられ、駆動軸２の回転に応じて第２排出口Ｅ２と重なる範囲が変化する第２開口部Ｍ２と、を有する弁体３と、第１排出口Ｅ１に設けられ、弁体３の外周面に摺接することによって第１排出口Ｅ１と弁体３との間をシールするシール面Ｓ１１を有し、シール面Ｓ１１の一部が第２開口部Ｍ２とオーバーラップするシール部材（本実施形態では第１シール部材Ｓ１）と、第１シール部材Ｓ１を弁体３の外周面に向けて付勢する付勢部材（本実施形態では第１コイルスプリングＳＰ１）と、を備えている。

このように、本実施形態に係る制御弁ＣＶは、第１シール部材Ｓ１のシール面Ｓ１１の一部が第２開口部Ｍ２とオーバーラップするように構成されている。このため、当該第２開口部Ｍ２とオーバーラップするシール面Ｓ１１の軸方向領域の分だけ、従来よりも弁体３の軸方向長さを短縮化することが可能となり、弁体３の軸方向の大型化を抑制することができる。

また、本実施形態では、第１、第２開口部Ｍ１，Ｍ２からは、導入口Ｅ０から導入された流体が排出され、シール面Ｓ１１は、第２開口部Ｍ２と重なったときに、第２開口部Ｍ２を通流する流体の圧力を受ける。

このように、本実施形態では、シール面Ｓ１１が第２開口部Ｍ２と重なった際に、シール面Ｓ１１に対して、第２開口部Ｍ２から排出される流体の圧力が作用する。これにより、弁体３と第１シール部材Ｓ１との間のフリクションが低減され、駆動機構の負荷を低減することができる。

さらに、シール面Ｓ１１に第２開口部Ｍ２から排出される流体の圧力が作用することで、この流体圧をもって、弁体３の外周面とシール面Ｓ１１との間に噛み込んだコンタミを除去することができる。

また、本実施形態では、ハウジング１は、弁体収容部１１１の前記径方向に開口する第３連通口（本実施形態では第３排出口Ｅ３）を有し、弁体３は、前記軸方向において第１開口部Ｍ１とは異なる位置に設けられ、駆動軸２の回転に応じて第３排出口Ｅ３と重なる範囲が変化する第３開口部Ｍ３を有し、第２開口部Ｍ２は、第１開口部Ｍ１に対して前記軸方向の一方に設けられ、第３開口部Ｍ３は、第１開口部Ｍ１に対して前記軸方向の他方に設けられ、かつ前記軸方向において一部が第２開口部Ｍ２とオーバーラップする。

このように、本実施形態では、第２開口部Ｍ２が第１開口部Ｍ１の軸方向の一方に設けられると共に、第３開口部Ｍ３が第１開口部Ｍ１の軸方向の他方に設けられ、かつ軸方向において一部が第２開口部Ｍ２とオーバーラップする構成となっている。すなわち、シール面Ｓ１１が、第２、第３開口部Ｍ２，Ｍ３とオーバーラップするように構成されている。これにより、シール面Ｓ１１が、第２、第３開口部Ｍ２，Ｍ３より排出される流体の圧力を受けることになる。このため、弁体３と第１シール部材Ｓ１との間に生ずるフリクションを、より効果的に低減することができると共に、弁体３の外周面とシール面Ｓ１１との間に噛み込んだコンタミを、より効果的に除去することができる。

また、本実施形態では、第２開口部Ｍ２には、シール面Ｓ１１と摺接する側の開口端に、面取り部Ｍ２０が設けられている。

かかる構成から、本実施形態では、面取り部Ｍ２０により、第１シール部材Ｓ１の一部が第２開口部Ｍ２とオーバーラップした状態（第２開口部Ｍ２に脱落した状態）から弁体３の外周面へと滑らかに復帰させることができる。これにより、シール面Ｓ１１の損傷が抑制され、制御弁ＣＶの耐久性を向上させることができる。

また、本実施形態では、第１シール部材Ｓ１には、第２開口部Ｍ２と摺接する側の開口端に、面取り部Ｓ１０が設けられている。

かかる構成から、本実施形態では、面取り部Ｓ１０により、第１シール部材Ｓ１が第１開口部Ｍ１の開口縁に引っかかることなく、シール面Ｓ１１を弁体３の外周面へとより滑らかに復帰させることができる。

また、本実施形態では、面取り部Ｍ２０は、Ｒ状に面取りされている。

このように、本実施形態では、このＲ状の面取り部Ｍ２０によって、弁体３の外周面と第２開口部Ｍ２とが、断面ほぼ円弧状に滑らかに接続されている。これにより、シール面Ｓ１１の損傷を、より効果的に抑制することができる。

同様に、面取り部Ｓ１０についても、Ｒ状に面取りされている。

このように、本実施形態では、このＲ状の面取り部Ｓ１０によって、第１シール部材Ｓ１の外周面とシール面Ｓ１１とが、断面ほぼ円弧状に滑らかに接続されている。これにより、前記第１シール部材Ｓ１の引っかかりを、より効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、第１シール部材Ｓ１は、ＰＴＦＥからなるフッ素系樹脂によって形成されている。

かかる構成から、本実施形態では、高い硬度を有するシール面Ｓ１１により、弁体３の外周面とシール面Ｓ１１との間のコンタミの噛み込みを抑制しつつ、弁体３の外周面とシール面Ｓ１１とのフリクションを低減することができる。

本発明に係る制御弁ＣＶは前記実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の作用効果を奏し得る形態であれば、適用する内燃機関（エンジン）の仕様等に応じて自由に変更可能である。

特に、前記実施形態においては、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たが、当該制御弁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。

また、本実施形態では、弁体３に第１～第３開口部Ｍ１～Ｍ３である３つの開口部を設けたものを例示したが、当該開口部の数量は２以上であればよく、第１～第３開口部Ｍ１～Ｍ３の３つに限定されるものではない。

以上説明した実施形態に基づく制御弁としては、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。

すなわち、当該制御弁は、その１つの態様において、駆動軸を有する駆動機構と、有底の筒状に形成され、内部に前記駆動軸が挿入される弁体収容部と、前記弁体収容部において前記駆動軸の回転軸線に沿う軸方向に開口し、流体の導入又は排出に供する主連通口と、前記弁体収容部の前記軸方向に直交する径方向に開口し、流体の排出又は導入に供する第１連通口及び第２連通口とを有するハウジングと、中空状を呈し、前記弁体収容部内において前記駆動軸と一体回転可能に支持され、前記駆動軸の回転に応じて前記第１連通口と重なる範囲が変化する第１開口部と、前記軸方向において前記第１開口部と異なる位置に設けられ、前記駆動軸の回転に応じて前記第２連通口と重なる範囲が変化する第２開口部と、を有する弁体と、前記第１連通口に設けられ、前記弁体の外周面に摺接することによって前記第１連通口と前記弁体との間をシールするシール面を有し、前記シール面の一部が前記第２開口部とオーバーラップするシール部材と、前記シール部材を前記弁体の外周面に向けて付勢する付勢部材と、を備えている。

前記制御弁の好ましい態様において、前記第１、第２開口部からは、前記主連通口から導入された流体が排出され、前記シール面は、前記第２開口部と重なったときに、前記第２開口部を通流する流体の圧力を受ける。

別の好ましい態様では、前記制御弁の態様のいずれかにおいて、前記ハウジングは、前記弁体収容部の前記径方向に開口する第３連通口を有し、前記弁体は、前記軸方向において前記第１開口部とは異なる位置に設けられ、前記駆動軸の回転に応じて前記第３連通口と重なる範囲が変化する第３開口部を有し、前記第２開口部は、前記第１開口部に対して前記軸方向の一方に設けられ、前記第３開口部は、前記第１開口部に対して前記軸方向の他方に設けられ、かつ前記軸方向において一部が前記第２開口部とオーバーラップする。

さらに別の好ましい態様では、前記制御弁の態様のいずれかにおいて、前記第２開口部には、前記シール面と摺接する側の開口端に、面取り部が設けられている。

さらに別の好ましい態様では、前記制御弁の態様のいずれかにおいて、前記シール部材には、前記第２開口部と摺接する側の開口端に、面取り部が設けられている。

さらに別の好ましい態様では、前記制御弁の態様のいずれかにおいて、前記面取り部は、Ｒ状に面取りされてなる。

さらに別の好ましい態様では、前記制御弁の態様のいずれかにおいて、前記シール部材は、ＰＴＦＥからなるフッ素系樹脂によって形成されている。

１…ハウジング、１０…導入口（主連通口）、１１…第１ハウジング、１１１…弁体収容部、１２…第２ハウジング、Ｅ１…第１排出口（第１連通口）、Ｅ２…第２排出口（第２連通口）、２…駆動軸、３…弁体、Ｍ１…第１開口部、Ｍ２…第２開口部、４…電動モータ（駆動機構）、５…減速機構（駆動機構）、Ｓ１…第１シール部材（シール部材）、Ｓ１１…シール面、ＳＰ１…第１コイルスプリング（付勢部材）、

Claims (7)

1. 駆動軸を有する駆動機構と、
   有底の筒状に形成され、内部に前記駆動軸が挿入される弁体収容部と、前記弁体収容部において前記駆動軸の回転軸線に沿う軸方向に開口し、流体の導入又は排出に供する主連通口と、前記弁体収容部の前記軸方向に直交する径方向に開口し、流体の排出又は導入に供する第１連通口及び第２連通口とを有するハウジングと、
   中空状を呈し、前記弁体収容部内において前記駆動軸と一体回転可能に支持され、前記駆動軸の回転に応じて前記第１連通口と重なる範囲が変化する第１開口部と、前記軸方向において前記第１開口部と異なる位置に設けられ、前記駆動軸の回転に応じて前記第２連通口と重なる範囲が変化する第２開口部と、を有する弁体と、
   前記第１連通口に設けられ、前記弁体の外周面に摺接することによって前記第１連通口と前記弁体との間をシールするシール面を有し、前記シール面の一部が前記第２開口部とオーバーラップするシール部材と、
   前記シール部材を前記弁体の外周面に向けて付勢する付勢部材と、
   を備えたことを特徴とする制御弁。
2. 請求項１に記載の制御弁において、
   前記第１、第２開口部からは、前記主連通口から導入された流体が排出され、
   前記シール面は、前記第２開口部と重なったときに、前記第２開口部を通流する流体の圧力を受けることを特徴とする制御弁。
3. 請求項２に記載の制御弁において、
   前記ハウジングは、前記弁体収容部の前記径方向に開口する第３連通口を有し、
   前記弁体は、前記軸方向において前記第１開口部とは異なる位置に設けられ、前記駆動軸の回転に応じて前記第３連通口と重なる範囲が変化する第３開口部を有し、
   前記第２開口部は、前記第１開口部に対して前記軸方向の一方に設けられ、
   前記第３開口部は、前記第１開口部に対して前記軸方向の他方に設けられ、かつ前記軸方向において一部が前記第２開口部とオーバーラップすることを特徴とする制御弁。
4. 請求項１に記載の制御弁において、
   前記第２開口部には、前記シール面と摺接する側の開口端に、面取り部が設けられていることを特徴とする制御弁。
5. 請求項１に記載の制御弁において、
   前記シール部材には、前記第２開口部と摺接する側の開口端に、面取り部が設けられていることを特徴とする制御弁。
6. 請求項４又は請求項５に記載の制御弁において、
   前記面取り部は、Ｒ状に面取りされてなることを特徴とする制御弁。
7. 請求項１に記載の制御弁において、
   前記シール部材は、ＰＴＦＥからなるフッ素系樹脂によって形成されていることを特徴とする制御弁。

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