JP7240185B2 - 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。

概略を説明すれば、この制御弁では、樹脂製のハウジングにおいて、回転軸が貫通する貫通孔に、シール部材が圧入されている。そして、このシール部材により、貫通孔の内周面と回転軸の外周面との間が液密にシールされている。

特開２０１８－０４８６８３号公報

しかしながら、前記従来の制御弁によれば、ハウジングが樹脂製であるため、シール部材が圧入保持される貫通孔の厳密な寸法管理が困難であった。

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って、シール部材が圧入保持される貫通孔の寸法管理を容易化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、自動車の機関の冷却回路に設けられる制御弁であって、その一態様として、シール部材が圧入される貫通孔の内周面における弁体収容部と反対側の軸方向端部であって、かつシール部材の軸方向端部とオーバーラップする位置に、径方向に凹む凹部が設けられている。

本発明によれば、シール部材が圧入保持される貫通孔の寸法管理を容易化できる。

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の分解斜視図である。 本発明に係る制御弁を第２ハウジング側から見た斜視図である。 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。 本発明の第１実施形態に係る制御弁の要部拡大断面図であって、（ａ）は図５の部分拡大図、（ｂ）は同図（ａ）に示すＢ部拡大図である。 本発明の第２実施形態に係る制御弁の要部拡大断面図であって、（ａ）は図５の部分拡大図、（ｂ）は同図（ａ）に示すＣ部拡大図である。 本発明の第３実施形態に係る制御弁の要部拡大断面図であって、（ａ）は図５の部分拡大図、（ｂ）は同図（ａ）に示すＤ部拡大図である。

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、下記の各実施形態では、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が適用される、自動車の機関の冷却回路であ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。

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の運転状態に基づいて、制御弁ＣＶ内の弁体３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。

なお、本実施形態では、自動車の機関の一態様として、内燃機関であるエンジンＥＧを例示しているが、当該機関には、エンジンＥＧのみならず、例えばモータや燃料電池など、エネルギを動力に変換するあらゆる装置が含まれる。

〔第１実施形態〕
（制御弁の構成）
図２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３は、本発明に係る制御弁ＣＶを第２ハウジング１２側から見た斜視図を示している。さらに、図４は、図３に示す制御弁ＣＶの平面図を示している。なお、本図の説明では、回転軸２の回転軸線Ｚに平行な方向を「軸方向」、回転軸２の回転軸線Ｚに直交する方向を「径方向」、回転軸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２中の上方を「一端側」、下方を「他端側」として説明する。

図２～図４に示すように、制御弁ＣＶは、ハウジング１の内部において回転軸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は、共に合成樹脂材料によって成形されていて、複数のボルト１３により固定されている。

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、軸方向の他端部に設けられた取付部（具体的には、後述するフランジ部１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ）を介して図示外のシリンダブロックに、図示外の固定部材、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を図示外のシリンダブロックに取り付ける複数（本実施形態では３つ）のフランジ部１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃが、概ね放射状に、径方向の外側へ延びるように設けられている。各フランジ部１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃは、周方向において、ほぼ等間隔に配置されている。また、各フランジ部１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃの先端部には、断面が円形の貫通孔１１４ｄが、軸方向に沿って貫通形成されていて、各貫通孔１１４ｄには、円筒状に形成された金属製のスリーブ１４が圧入されている。なお、このスリーブ１４は、各フランジ部１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃと同等の高さ（軸方向寸法）を有していて、このスリーブ１４によって図示外のボルトの軸力を受ける構成となっている。

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、回転軸２が挿入されて貫通する貫通孔６０が貫通形成されている。また、この弁体収容部１１１の端壁１１３には、後述する減速機構５の支持軸５１，５２の軸受けに供する平板状の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。

また、第１ハウジング１１には、弁体収容部１１１の側壁（周壁）に、弁体収容部１１１とヒータＨＴ、オイルクーラＯＣ、ラジエータＲＤ（図１参照）とを接続する第１～第３配管Ｌ１～Ｌ３が取り付けられている。なお、図２～図４中の符号Ｌ４については、弁体収容部１１１とスロットルチャンバーＴＣ（図１参照）とを接続するバイパス通路ＢＬを構成する第４配管を示している。第１～第４配管Ｌ１～Ｌ４は、いずれも複数のスクリュＳＷによって第１ハウジング１１に固定されている。

第２ハウジング１２は、弁体収容部１１１とモータ収容部１１２とに跨って当該弁体収容部１１１及びモータ収容部１１２を被覆可能に開口する有底筒状に形成されている。そして、この第２ハウジング１２が、弁体収容部１１１及びモータ収容部１１２を覆うように第１ハウジング１１に取り付けられることで、第２ハウジング１２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駆動制御され、車両の運転状態に応じて弁体３を回転駆動することによって、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、回転軸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ねじ歯車ＷＧ２とは、筒状に形成された両歯車ＨＧ１，ＷＧ２が直列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。なお、本図の説明では、回転軸２の回転軸線Ｚに平行な方向を「軸方向」、回転軸２の回転軸線Ｚに直交する方向を「径方向」、回転軸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中の上方を「一端側」、下方を「他端側」として説明する。

図５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、回転軸２が挿入され貫通する貫通孔６０が、弁体収容部１１１と後述する減速機構収容部１２１とを連通するように、軸方向に沿って形成されている。換言すれば、貫通孔６０は、軸方向において、後述する導入口Ｅ０が開口する方向と反対側の方向に設けられ、弁体収容部１１１に開口形成されている。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を収容可能な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２参照）。

また、第１ハウジング１１の一端側に取り付けられる第２ハウジング１２は、軸方向の一端側が底壁１２２により閉塞され、かつ端壁１１３と対向する他端側が開口する有底筒状に形成されている。すなわち、第１ハウジング１１の軸方向の一端側を閉塞するように第２ハウジング１２が被せられることで、第２ハウジング１２の内部空間に減速機構収容部１２１が形成され、この減速機構収容部１２１に内に、減速機構５が収容されている。

また、第１ハウジング１１は、弁体収容部１１１の軸方向の他端部に、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である導入口Ｅ０が開口形成されている。すなわち、制御弁ＣＶを図示外のエンジン（シリンダブロック）に取り付けた状態で、この導入口Ｅ０が図示外のシリンダブロック側の開口部と連通し、当該導入口Ｅ０を介してシリンダブロック側から弁体収容部１１１に冷却水が導入されるようになっている。

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となる複数の副連通口が、第１～第３排出口Ｅ１～Ｅ３として形成されている。換言すれば、弁体収容部１１１の周壁には、副連通口である第１～第３排出口Ｅ１～Ｅ３が、それぞれ径方向に沿って弁体収容部１１１に開口形成されている。この第１～第３排出口Ｅ１～Ｅ３には、対応する第１～第３配管Ｌ１～Ｌ３が接続されている（以下、第２排出口Ｅ２については、図２参照）。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機構が設けられている。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。

回転軸２は、一定外径の棒状を呈し、貫通孔６０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、回転軸２と貫通孔６０との間は、弁体収容部１１１側から圧入される円筒状のシール部材７０によって液密にシールされている。すなわち、このシール部材７０により、貫通孔６０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。さらに、シール部材７０と軸受Ｂ１との間には、ダストシール２０が配置されている。すなわち、このダストシール２０により、減速機構収容部１２１内の粉塵が弁体収容部１１１側へと侵入することが抑制されている。これにより、貫通孔６０とシール部材７０との間における粉塵の噛み込みが抑制され、シール部材７０が保護されている。

弁体３は、所定の硬質樹脂材料によって形成され、一定の外径を有する有底円筒状を呈し、他端側の開口部である導入部Ｍ０が導入口Ｅ０側へ臨むように設けられることで、内周側に形成される内部通路１１８に冷却水を導入可能となっている。そして、この弁体３は、軸方向の一端部が、当該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を介して回転軸２に圧入固定される一方、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、所定の回転位置（位相）において第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。なお、第１～第３開口部Ｍ１～Ｍ３については、例えば真円や周方向に延びる長円など、弁体３の制御内容に応じた形状や数量に設定されている。

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６は、図５に示す制御弁ＣＶの要部を拡大して表示したであって、（ａ）はシール部材７０の近傍を拡大して表示した図５の拡大断面図、（ｂ）は同図（ａ）のＢ部をさらに拡大して表示した図５のＢ部拡大断面図を示している。なお、本図の説明では、弁体３の回転軸線Ｚに平行な方向を「軸方向」、弁体３の回転軸線Ｚに直交する方向を「径方向」、弁体３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６中の上方を「一端側」、下方を「他端側」として説明する。

図６（ａ）に示すように、第１ハウジング１１の端壁１１３において軸方向に延びるように設けられたボス部１１５には、軸方向に沿って貫通する貫通孔６０が形成されている。この貫通孔６０は、軸方向の他端側である弁体収容部１１１側から内径が段差状に縮小する、いわゆる段差縮径状を呈し、軸方向の他端部に設けられた大径部６１と、該大径部６１から段差状に縮径する中径部６２と、該中径部６２からさらに段差状に縮径する小径部６３と、を有する。換言すれば、貫通孔６０は、弁体収容部１１１に開口し、内部にシール部材７０を収容する本発明のシール収容部に相当する大径部６１と、減速機構収容部１２１に開口し、内部に軸受Ｂ１を収容する小径部６３と、大径部６１と小径部６３との間に設けられ、内部にダストシール２０を収容する中径部６２と、で構成されている。

大径部６１は、特に図６（ｂ）に示すように、シール部材７０に対して所定の締め代を有する一定の内径に形成された一般部６１１と、この一般部６１１よりも軸方向一端側に設けられ、一般部６１１に対し段差状に拡径する環状の凹部６１２と、を有する。一般部６１１は、シール部材７０の外径、すなわちシール部材７０における後述する外装部７１の一般部７１１の外径よりも僅かに大きい外径に設定されていて、当該外装部７１の一般部７１１に対して所定の締め代を有する。凹部６１２は、大径部６１の内側面を一般部６１１よりも径方向の外側へ凹ませることによって形成され、その深さは、シール部材７０の後述する膨出部７１５の膨出量（一般部７１１の外側面よりも径方向外側に膨出した量）と同等以上（本実施形態では、膨出部７１５の膨出量よりも大きい深さ）に設定されている。換言すれば、凹部６１２は、シール部材７０の後述する膨出部７１５との圧接を回避又は抑制することで、シール部材７０の圧入に伴って当該膨出部７１５から受ける押圧力の作用を抑制する。また、一般部６１１の軸方向他端部には、弁体収容部１１１側から減速機構収容部１２１側へ向かって内径が徐々に縮小するようなテーパ部６１３が形成されている。すなわち、このテーパ部６１３により、大径部６１に対するシール部材７０の圧入、特に後述する膨出部７１５の挿入が案内され、シール部材７０の良好な圧入が確保されている。

シール部材７０は、金属製の薄板を円筒状に形成してなる外装部７１と、該外装部７１の内側に設けられたシール本体７２と、とを有する。そして、このシール部材７０では、シール本体７２の内径が、回転軸２の外径よりも僅かに小さく設定され、外装部７１の外径が、大径部６１の内径よりも僅かに大きく設定されている。また、このシール部材７０のうち、軸方向他端部を第１端部Ｘ１とし、軸方向一端部を第２端部Ｘ２としたとき、当該シール部材７０は、第２端部Ｘ２側から大径部６１に対して弁体収容部１１１側から圧入される。すなわち、シール部材７０は、軸方向において、第２端部Ｘ２が大径部６１の凹部６１２とオーバーラップし、かつ第１端部Ｘ１が大径部６１の外部（弁体収容部１１１）に臨むように配置される。また、シール部材７０は、第２端部Ｘ２が、大径部６１と中径部６２の間に形成される段部６４から若干離間した位置まで挿入され、第２端部Ｘ２（後述する曲折部７１２）と段部６４との間には、貫通孔６０とシール部材７０とダストシール２０とで画定される空間部Ｓが形成されている。

外装部７１は、一定の外径に設定された一般部７１１と、該一般部７１１の軸方向一端部を内側へ折り曲げてなる曲折部７１２と、一般部７１１の軸方向他端部に径方向の外側へ突出形成された環状の凸部７１３と、を有する。曲折部７１２は、径方向内側に折り曲げられることで、外装部７１の軸方向一端部に、端縁側に向かって外径が徐々に縮小するようなアール部７１４が形成されていて、このアール部７１４によって、大径部６１に対するシール部材７０の円滑な圧入が可能となっている。また、一般部７１１の軸方向一端部であって、曲折部７１２の外周側には、当該曲折部７１２の形成に伴って径方向外側へと湾曲するように膨出して一般部７１１よりも僅かに大きな外径を有する膨出部７１５が形成されている。この膨出部７１５は、大径部６１内にシール部材７０を圧入した状態で、軸方向において凹部６１２とオーバーラップし、この凹部６１２内に受容される。凸部７１３は、外装部７１の軸方向他端部を径方向外側へ折り曲げることによって、外装部７１の全周にわたって突出形成されている。すなわち、この凸部７１３は、大径部６１の一般部６１１よりも大きな外径に形成されることで、大径部６１に対するシール部材７０の挿入量を規制し、当該大径部６１に対するシール部材７０の適切な挿入量の確保に供する。

シール本体７２は、所定のゴム材料からなる円筒状を呈し、その中心部には、回転軸２が貫通する軸貫通孔７２１が、軸方向に沿って形成されている。すなわち、シール本体７２は、外側面が外装部７１の内側面に固定され、内側面（軸貫通孔７２１の内側面）が回転軸２に摺接可能に密着することで、外装部７１の内側面と回転軸２の外側面との間を液密にシールする。

また、外装部７１の外側面には、ラテックス及びＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を含有する所定の樹脂材料からなる帯状のシール素材７３が、周方向に沿って設けられていて、当該シール素材７３が、貫通孔６０とシール部材７０との間に介在する構成となっている。すなわち、このシール素材７３は、内側面が外装部７１の外側面に固定され、外側面が大径部６１の内側面に密着することによって、外装部７１の外側面と大径部６１の内側面との間を液密にシールする。また、シール素材７３は、軸方向におけるシール部材７０の中央部よりも弁体収容部１１１の反対側、つまり膨出部７１５に隣接した一般部７１１の軸方向一端部に設けられる。このように、シール素材７３を一般部７１１の軸方向一端部に配置して、軸方向においてシール素材７３よりも弁体収容部１１１から離間する側（軸方向一端側）に凹部６１２が配置されることにより、シール素材７３を通過して浸入した冷却水を凹部６１２内に貯留することを可能としている。

また、凹部６１２よりも軸方向一端側であって、大径部６１の軸方向一端部には、大径部６１（凹部６１２）の内部と第１ハウジング１１の外部とを連通する連通孔６５が、概ね径方向に沿って貫通形成されている。すなわち、この連通孔６５は、内端部が、凹部６１２を含むシール部材７０と段部６４との間に画定される空間部Ｓに開口し、外端部が、第１ハウジング１１の外部に開口している。これにより、弁体収容部１１１側から空間部Ｓ内に浸入した冷却水や、弁体収容部１１１側から浸入して凹部６１２に貯留されている冷却水が、ハウジング１の外部へと排出される。これにより、シール部材７０の内周側を通過して空間部Ｓに浸入した冷却水や、シール素材７３の外周側を通過して凹部６１２内に浸入した冷却水が、中径部６２及び小径部６３を介して減速機構収容部１２１内へと浸入することが抑制されている。その他、連通孔６５は、貫通孔６０を通じて減速機構収容部１２１と連通する結果、例えば電動モータ４の発熱等によって高温になった減速機構収容部１２１の内圧を減圧することにも供する。

（本実施形態の作用効果）
従来の制御弁によれば、ハウジング１が樹脂製であるため、貫通孔６０の厳密な寸法管理、すなわちシール部材７０に対する締め代の管理が困難であった。このため、シール部材７０の製造誤差によっては、貫通孔６０の内周面に対し、当該シール部材７０を適切に圧入するのが困難であった。

また、とりわけ、シール部材７０が、金属板を折り曲げることによって形成された外装部７１を有する場合には、前述のように、曲折部７１２の外周側に、前記折り曲げに伴って、前記締め代を有する一般部７１１よりもさらに径方向の外側へと突出した膨出部７１５が形成されることになる。その結果、貫通孔６０（大径部６１）にシール部材７０を圧入する際に、膨出部７１５が貫通孔６０（大径部６１）の内周面を押圧することで、貫通孔６０が過度に変形するおそれがあった。

これに対し、本実施形態に係る制御弁では、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、制御弁ＣＶは、自動車の機関（本実施形態ではエンジンＥＧ）の冷却回路に設けられる制御弁であって、回転軸２と、回転軸２に接続された弁体３と、樹脂材料で形成されるハウジングであって、弁体収容部１１１と、主連通口に相当する導入口Ｅ０と、複数の副連通口に相当する第１～第３排出口Ｅ１～Ｅ３と、貫通孔６０と、凹部６１２と、を有し、弁体収容部１１１は、弁体３を収容し、導入口Ｅ０は、回転軸２の回転軸線Ｚに沿う軸方向において弁体収容部１１１に開口し、第１～第３排出口Ｅ１～Ｅ３は、回転軸線Ｚに対する径方向において弁体収容部１１１に開口し、貫通孔６０は、導入口Ｅ０が開口した方向と反対側の方向において弁体収容部１１１に開口し、回転軸２が挿入され、凹部６１２は、貫通孔６０の内周面であって前記軸方向における弁体収容部１１１と反対側の端部に設けられ、前記径方向に凹んでいる、ハウジング１と、弁体収容部１１１側から貫通孔６０へと圧入されるシール部材であって、前記軸方向において弁体収容部１１１側に設けられた第１端部Ｘ１と、第１端部Ｘ１とは反対側に設けられた第２端部Ｘ２と、を有し、第２端部Ｘ２が前記軸方向において凹部６１２とオーバーラップするように配置されたシール部材７０と、を備えている。

このように、本実施形態に係る制御弁ＣＶでは、貫通孔６０の内周面のうち軸方向においてシール部材７０の第２端部Ｘ２とオーバーラップする箇所に、径方向に凹む凹部６１２が設けられている。すなわち、凹部６１２が設けられていることで、貫通孔６０の剛性が低下し、シール部材７０を圧入した際に、貫通孔６０の変形（ハウジング１を構成する樹脂材料の弾性に基づく変形）を促進することが可能となる。これにより、シール部材７０が圧入保持される貫通孔６０の寸法管理を容易化することができる。

また、本実施形態では、シール部材７０は、金属板を折り曲げることにより形成された外装部７１を有し、外装部７１は、前記軸方向の端部に、前記折り曲げに伴い前記径方向の外側へ膨出するように形成される膨出部７１５を有する。

このように、本実施形態では、シール部材７０の第２端部Ｘ２に形成される膨出部７１５が、軸方向において、凹部６１２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、膨出部７１５が凹部６１２に受容されて、貫通孔６０の内周面に対する当該膨出部７１５による押圧（圧接）を抑制することができる。その結果、金属板を折り曲げることで外装部７１に膨出部７１５が形成されたシール部材７０を使用する場合でも、シール部材７０を貫通孔６０に容易に配置することができる。

また、本実施形態では、ハウジング１は、ハウジング１の外部と凹部６１２とを連通する連通孔６５を有する。

このように、本実施形態では、ハウジング１に、当該ハウジング１の外部と凹部６１２とを連通する連通孔６５が設けられている。このため、弁体収容部１１１側から貫通孔６０内に冷却水が浸入してしまった場合でも、当該連通孔６５を介して、貫通孔６０内の冷却水を外部に排出させることができる。

特に、本実施形態ように、貫通孔６０を通じて弁体収容部１１１と減速機構収容部１２１とが連通する場合、連通孔６５を介して冷却水を排出させることにより、弁体収容部１１１側から貫通孔６０に浸入した冷却水の減速機構収容部１２１内への浸入を抑制することができる。その結果、冷却水の浸入による減速機構５（第１、第２歯車Ｇ１，Ｇ２）の錆の発生が抑制され、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、前記径方向における貫通孔６０とシール部材７０との間に、シール素材７３が設けられている。

このように、本実施形態では、貫通孔６０とシール部材７０との径方向間に、シール素材７３を介在させているため、このシール素材７３によって、貫通孔６０とシール部材７０との径方向間を通過する冷却水の浸入を、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、連通孔６５は、凹部６１２のうち、前記軸方向におけるシール素材７３よりも弁体収容部１１１から離間する側に、開口形成されている。

このように、本実施形態では、連通孔６５が、凹部６１２のうちシール素材７３よりも弁体収容部１１１から離間する側に設けられている。これにより、シール素材７３を通過して浸入した冷却水を、連通孔６５により直接排出せず、凹部６１２に貯留させることができる。その結果、冷却水の外部への排出量を必要最小限に抑えることが可能となり、例えばエンジンルームの汚損等を抑制することができる。

また、本実施形態では、貫通孔６０に対し、シール部材７０の外径が大きく設定されている。

このように、本実施形態では、シール部材７０の外径が貫通孔６０の内径よりも大きく設定されていることで、シール部材７０の圧入の際に、シール素材７３が削られて、シール部材７０の進入方向の反対側、つまり弁体収容部１１１側に延びることになる。これにより、シール部材７０の外側面における軸方向の広い範囲にわたって、貫通孔６０の内周面との間にシール素材７３が介在することになる。これにより、シール素材７３のシール性を向上させることができ、弁体収容部１１１側からの冷却水の浸入を、より効果的に抑制することができる。

また、上述のようにシール部材７０の外径を貫通孔６０の内径よりも大きく設定するほか、貫通孔６０に対し、シール部材７０の外径が小さく、かつシール素材７３の外径が大きく設定されていてもよい。

このように、シール部材７０の外径が貫通孔６０の内径よりも小さく、かつシール素材７３の外径が貫通孔６０の内径よりも大きく設定されていることで、シール部材７０の圧入に伴い貫通孔６０に対して作用する押圧力をシール素材７３の弾性によって吸収することができる。これにより、シール部材７０の圧入に伴い貫通孔６０に対して作用する押圧力が低減され、貫通孔６０の過度な変形を抑制することができる。

また、本実施形態では、シール素材７３は、ラテックスを含有する。

このように、本実施形態では、シール素材７３がラテックスを含有することにより、高い弾性を有し、シール性を向上させることができる。

また、本実施形態では、シール素材７３は、ポリテトラフルオロエチレンを含有する。

このように、本実施形態では、シール素材７３がＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を含有することにより、シール部材７０の圧入時における摩擦が低減され、当該シール部材７０の圧入作業性を向上させることができる。

また、本実施形態では、シール素材７３は、前記軸方向において、シール部材７０の中央部よりも弁体収容部１１１の反対側に配置されている。

このように、本実施形態では、シール素材７３が、シール部材７０の軸方向中央部よりも弁体収容部１１１の反対側、つまりシール部材７０の進入方向の反対側に設けられている。これにより、シール部材７０の圧入の際に削られたシール素材７３が、シール部材７０の進入方向の反対側に向かって延びることになる。換言すれば、シール部材７０の外側面において、軸方向の広い範囲にわたって、貫通孔６０の内周面との間にシール素材７３が介在することになる。その結果、シール素材７３のシール性の向上が図れ、弁体収容部１１１側からの冷却水の浸入を、より効果的に抑制することができる。

〔第２実施形態〕
図７は、本発明に係る制御弁の第２実施形態を示し、前記第１実施形態に対して、シール素材７３の配置を変更したものである。なお、かかる変更点以外の基本的な構成については、前記第１実施形態と同様である。そのため、第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付すことによって、その説明を省略する。

図７は、本実施形態に係る制御弁ＣＶ２の要部を拡大して表示した制御弁ＣＶ２の縦断面図であって、（ａ）はシール部材７０の近傍を拡大して表示した、図６（ａ）に相当する拡大断面図、（ｂ）は同図（ａ）のＣ部をさらに拡大して表示した、図６（ｂ）に相当する要部拡大断面図を示している。なお、本図の説明では、弁体３の回転軸線Ｚに平行な方向を「軸方向」、弁体３の回転軸線Ｚに直交する方向を「径方向」、弁体３の回転軸線Ｚ周りの方向を「周方向」として説明する。

図７に示すように、本実施形態に係る制御弁ＣＶ２では、シール素材７３が、軸方向において、シール部材７０の外周部の大部分を覆っている。具体的には、シール部材７０の外周部のうち、外装部７１の一般部７１１の軸方向の全域にわたって、シール素材７３が配置されている。換言すれば、シール素材７３が、外装部７１の一般部７１１において、膨出部７１５よりも第１端部Ｘ１側に隣接する軸方向端部から凸部７１３よりも第２端部Ｘ２側に隣接する軸方向端部の軸方向範囲に設けられている。

以上のように、シール素材７３によって、シール部材７０の外周部における軸方向範囲の大部分を覆うことによって、シール部材７０の外側面において、軸方向の広い範囲にわたって、貫通孔６０の内周面との間にシール素材７３が介在することになる。これにより、シール部材７０の圧入に伴い貫通孔６０に対して作用する押圧力が軸方向の広範囲にわたって吸収され、シール部材７０が圧入される貫通孔６０の寸法管理をさらに容易化できる。その結果、シール部材７０を貫通孔６０に一層容易に配置することができる。

〔第３実施形態〕
図８は、本発明に係る制御弁の第３実施形態を示し、前記第１実施形態に対して、貫通孔６０（大径部６１）の形態、及びシール部材７０の外装部７１の形態を変更したものである。なお、かかる変更点以外の基本的な構成については、前記第１実施形態と同様である。そのため、第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付すことによって、その説明を省略する。

図８は、本実施形態に係る制御弁ＣＶ３の要部を拡大して表示した制御弁ＣＶ３の縦断面図であって、（ａ）はシール部材７０の近傍を拡大して表示した、図６（ａ）に相当する拡大断面図、（ｂ）は同図（ａ）のＤ部をさらに拡大して表示した、図６（ｂ）に相当する要部拡大断面図を示している。なお、本図の説明では、弁体３の回転軸線Ｚに平行な方向を「軸方向」、弁体３の回転軸線Ｚに直交する方向を「径方向」、弁体３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８中の上方を「一端側」、下方を「他端側」として説明する。

図８に示すように、本実施形態に係る制御弁ＣＶ３では、シール部材７０の外装部７１において、一般部７１１が、軸方向の一端側から他端側に向かって、つまり膨出部７１５側から凸部７１３側に向かって徐々に拡大するような、円錐テーパ状に形成されている。換言すれば、制御弁ＣＶ３は、シール部材７０の外装部７１の一般部７１１について、厚さは均一であって、かつ内径及び外径が膨出部７１５側から凸部７１３側に向かって徐々に大きくなる、いわゆるラッパ状のテーパ部７１６として構成されている。

なお、かかるテーパ部７１６の構成に伴い、シール本体７２の外径についても、当該テーパ部７１６の内周面に沿うように、軸方向の一端側から他端側に向かって、つまり膨出部７１５側から凸部７１３側に向かって徐々に拡大するような、円錐テーパ状に形成されている。すなわち、かかる円錐テーパ形状によって、シール本体７２の外周面が、外装部７１の内周面に密着可能となっている。

また、本実施形態では、貫通孔６０の大径部６１の内周面のうち軸方向の他端側、つまり軸方向においてシール部材７０の第１端部Ｘ１とオーバーラップする箇所に、径方向の外側へ凹む第２凹部６１４が形成されている。この第２凹部６１４は、大径部６１の一般部６１１において、シール素材７３よりも軸方向他端側、つまり弁体収容部１１１側の範囲に、連続して形成されている。すなわち、第２凹部６１４により、シール部材７０のテーパ部７１６との干渉が抑制されている。なお、第２凹部６１４は、貫通孔６０（大径部６１）の軸方向他端側から形成され、内端部（軸方向の一端部）には、第２凹部６１４の深さが徐々に浅くなるテーパ状段部６１５が形成されている。

以上のように、本実施形態では、貫通孔６０の内周面に、前記軸方向においてシール部材７０の第１端部Ｘ１とオーバーラップする第２凹部６１４が設けられている。

このように、本実施形態では、凹部６１２に加えて、該凹部６１２と反対側の軸方向端部に第２凹部６１４が設けられていることで、貫通孔６０の剛性をさらに低下させることができ、シール部材７０を圧入した際の貫通孔６０の変形を一層促進することが可能となる。これにより、シール部材７０が圧入される貫通孔６０の寸法管理をさらに容易化でき、シール部材７０を貫通孔６０に一層容易に配置することができる。

本発明に係る制御弁は、前記各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、適用する機関の仕様等に応じて自由に変更可能である。

特に、前記実施形態では、制御弁の適用の一例として、冷却水の循環系に適用したものを例示したが、当該制御弁は、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、前記実施形態では、本発明に係る連通部として、導入口Ｅ０のほか、第１～第３排出口Ｅ１～Ｅ３からなる３つの開口部を設けた態様を例示したが、排出口については、少なくとも１つ設けられていればよく、第１～第３排出口Ｅ１～Ｅ３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、自動車の機関の冷却回路に設けられる制御弁であって、回転軸と、前記回転軸に接続された弁体と、樹脂材料で形成されるハウジングであって、弁体収容部と、主連通口と、複数の副連通口と、貫通孔と、凹部と、を有し、前記弁体収容部は、前記弁体を収容し、前記主連通口は、前記回転軸の回転軸線に沿う軸方向において前記弁体収容部に開口し、前記複数の副連通口は、前記回転軸線に対する径方向において前記弁体収容部に開口し、前記貫通孔は、前記主連通口が開口した方向と反対側の方向において前記弁体収容部に開口し、前記回転軸が挿入され、前記凹部は、前記貫通孔の内周面であって前記軸方向における前記弁体収容部と反対側の端部に設けられ、前記径方向に凹んでいる、記ハウジングと、前記弁体収容部側から前記貫通孔へと圧入されるシール部材であって、前記軸方向において前記弁体収容部側に設けられた第１端部と、前記第１端部とは反対側に設けられた第２端部と、を有し、前記第２端部が前記軸方向において前記凹部とオーバーラップするように配置された前記シール部材と、を備えている。

前記制御弁の好ましい態様において、前記シール部材は、金属板を折り曲げることにより形成された外装部を有し、前記外装部は、前記軸方向の端部に、前記折り曲げに伴い前記径方向の外側へ膨出するように形成される膨出部を有する。

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、前記ハウジングの外部と前記凹部とを連通する連通孔を有する。

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、前記径方向における前記貫通孔と前記シール部材との間に、シール素材が設けられている。

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、前記連通孔は、前記凹部のうち、前記軸方向における前記シール素材よりも前記弁体収容部から離間する側に、開口形成されている。

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、前記貫通孔に対し、前記シール部材の外径が大きく設定されている。

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、前記貫通孔に対し、前記シール部材の外径が小さく、かつ前記シール素材の外径が大きく設定されている。

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、前記シール素材は、ラテックスを含有する。

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、前記シール素材は、ポリテトラフルオロエチレンを含有する。

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、前記シール素材は、前記軸方向において、前記シール部材の中央部よりも前記弁体収容部の反対側に配置されている。

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、前記シール素材は、前記軸方向において、前記シール部材の外周部の大部分を覆っている。

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、前記貫通孔の内周面に、前記軸方向において前記シール部材の前記第１端部とオーバーラップする第２凹部が設けられている。

１…ハウジング、１１１…弁体収容部、２…回転軸、３…弁体、６０…貫通孔、６１２…凹部、６１４…第２凹部、６５…連通孔、７０…シール部材、７１…外装部、７１５…膨出部、７３…シール素材、ＣＶ…制御弁、Ｅ０…導入口（主連通部）、Ｅ１～Ｅ３…第１～第３排出口（副連通口）、Ｘ１…第１端部、Ｘ２…第２端部、Ｚ…回転軸線、

Claims (12)

1. 自動車の機関の冷却回路に設けられる制御弁であって、
   回転軸と、
   前記回転軸に接続された弁体と、
   樹脂材料で形成されるハウジングであって、弁体収容部と、主連通口と、複数の副連通口と、貫通孔と、凹部と、を有し、
   前記弁体収容部は、前記弁体を収容し、
   前記主連通口は、前記回転軸の回転軸線に沿う軸方向において前記弁体収容部に開口し、
   前記複数の副連通口は、前記回転軸線に対する径方向において前記弁体収容部に開口し、
   前記貫通孔は、前記主連通口が開口した方向と反対側の方向において前記弁体収容部に開口し、前記回転軸が挿入され、前記弁体収容部に開口する側の端部にシール収容部を有し、
   前記凹部は、前記シール収容部の内周面であって前記軸方向における前記弁体収容部と反対側の端部に設けられ、前記シール収容部の内周面に対して前記径方向の外側に凹んでいる、
   前記ハウジングと、
   前記弁体収容部側から前記シール収容部へと圧入されて前記シール収容部の内周面と前記回転軸の外周面との間をシールするシール部材であって、前記軸方向において前記弁体収容部側に設けられた第１端部と、前記第１端部とは反対側に設けられた第２端部と、を有し、前記第２端部が前記軸方向において前記凹部とオーバーラップするように配置された前記シール部材と、
   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、
   前記シール部材は、金属板を折り曲げることにより形成された外装部を有し、
   前記外装部は、前記軸方向の端部に、前記折り曲げに伴い前記径方向の外側へ膨出するように形成される膨出部を有することを特徴とする制御弁。
3. 請求項１に記載の制御弁において、
   前記ハウジングは、前記ハウジングの外部と前記凹部とを連通する連通孔を有することを特徴とする制御弁。
4. 請求項３に記載の制御弁において、
   前記径方向における前記貫通孔と前記シール部材との間に、シール素材が設けられていることを特徴とする制御弁。
5. 請求項４に記載の制御弁において、
   前記連通孔は、前記凹部のうち、前記軸方向における前記シール素材よりも前記弁体収容部から離間する側に、開口形成されていることを特徴とする制御弁。
6. 請求項４に記載の制御弁において、
   前記貫通孔に対し、前記シール部材の外径が大きく設定されていることを特徴とする制御弁。
7. 請求項４に記載の制御弁において、
   前記貫通孔に対し、前記シール部材の外径が小さく、かつ前記シール素材の外径が大きく設定されていることを特徴とする制御弁。
8. 請求項４に記載の制御弁において、
   前記シール素材は、ラテックスを含有することを特徴とする制御弁。
9. 請求項４に記載の制御弁において、
   前記シール素材は、ポリテトラフルオロエチレンを含有することを特徴とする制御弁。
10. 請求項４に記載の制御弁において、
    前記シール素材は、前記軸方向において、前記シール部材の中央部よりも前記弁体収容部の反対側に配置されていることを特徴とする制御弁。
11. 請求項４に記載の制御弁において、
    前記シール素材は、前記軸方向において、前記シール部材の外周部の大部分を覆っていることを特徴とする制御弁。
12. 請求項１に記載の制御弁において、
    前記貫通孔の内周面に、前記軸方向において前記シール部材の前記第１端部とオーバーラップする第２凹部が設けられていることを特徴とする制御弁。

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