JP7409929B2 - 制御バルブ - Google Patents

Description

本発明は、車両用冷却水の流路切換等に用いられる制御バルブに関するものである。

冷却水を用いてエンジンを冷却する冷却システムでは、ラジエータとエンジンの間を循環するラジエータ流路とは別に、ラジエータをバイパスするバイパス流路や空調空気を加熱する空調流路等が併設されることがある。この種の冷却システムでは、流路の分岐部に制御バルブが介装され、その制御バルブによって適宜流路が切り換えられるようになっている。制御バルブとしては、周壁部（円筒壁）を有する弁体がケーシング内に回転可能に配置され、弁体の回転位置に応じて任意の流路が開閉されるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の制御バルブは、ケーシングに、冷却液等の液体が流入する流入口と、その流入した液体を外部に吐出するための設定数の流出口が設けられている。弁体の周壁部には、内外を連通する弁孔が流出口と対応して複数形成されている。また、ケーシングの各流出口には、円筒状のシール筒部材の一端部側が保持されている。各シール筒部材の他端部側には、弁体の周壁部の外周面に摺動自在に当接する弁摺接面が設けられている。各シール筒部材の弁摺接面は、弁体の対応する弁孔の回転経路とラップする位置において周壁部の外周面に摺接する。各シール筒部材は、弁体上の対応する弁孔によって開閉される。

弁体は、シール筒部材が対応する弁孔と連通する回転位置にあるときには、周壁部の内側領域から対応する流出口への液体の流出を許容し、シール筒部材が対応する弁孔と連通しない回転位置にあるときには、周壁部の内側領域から対応する流出口への液体の流出を遮断する。なお、弁体は、電動モータ等のアクチュエータによって回転位置を操作される。

また、特許文献１に記載の制御バルブでは、ケーシングのラジエータ流出口に隣接してフェール開口が形成され、フェール開口にサーモスタッドが取り付けられている。サーモスタッドは、通常時には、フェール開口を閉じており、ケーシング内の液体の温度が規定の温度よりも上昇すると、フェール開口を開いてケーシング内の液体を外部に流出させる。

特許文献１に記載の制御バルブの場合、ケーシングのラジエータ流出口とフェール開口に跨るように、ジョイント部材（ラジエータジョント）が取り付けられている。ジョイント部材には、外部流路（ラジエータ流路）に接続される接続口と、ケーシング側のラジエータ流出口と接続口を連通させる主連通路と、ケーシング側のフェール開口と主連通路の中途部を連通させる合流通路と、が形成されている。また、主連通路の上流側の端部に突き合わされるケーシング側のラジエータ流出口には、シール筒部材の軸方向の一端部が挿入状態で保持されている。そして、シール筒部材の外周面とラジエータ流出口の間には、両者の間を密閉するための環状シール部材が介装されている。環状シール部材のジョイント部材側は、ジョイント部材に形成された筒状壁の端面によって支持されている。

特開２０１８－４８６８３号公報

現在、この種の制御バルブでは、ジョイント部材の内部に主連通路と合流通路を個別に形成するのではなく、ケーシング側の流出口とフェール開口とに跨って開口する合流室を形成することにより、ジョイント部材の構造の簡素化と小型化を図ることが検討されている。

しかし、ジョイント部材に、ケーシング側の流出口とフェール開口とに跨って開口する合流室を形成すると、ジョイント部材の筒状壁の周上の一部が合流室によって分断されることになる。そして、こうして筒状壁の一部が周上の一部で分断されると、筒状壁の端面によって支持される環状シール部材の一部が液体の圧力を受けて変形することが懸念される。

そこで本発明は、ジョイント部材の構造の簡素化と小型化を図りつつも、環状シール部材の変形を抑制することができる制御バルブを提供しようとするものである。

本発明に係る制御バルブは、上記課題を解決するために、以下の構成を採用した。
即ち、本発明に係る制御バルブは、外部から液体が流入する流入口、内部に流入した液体を外部流路に流出させる流出口、及び、内部に流入した液体を緊急時に前記外部流路に流出させるフェール開口を有するケーシングと、前記ケーシングの内部に回転可能に配置され、周壁部に弁孔が形成された弁体と、軸方向の一端側が前記流出口内に配置され、軸方向の他端部が前記周壁部に当接して前記弁孔によって開閉されるシール筒部材と、前記シール筒部材の外周面と前記流出口の間に介装された環状シール部材と、前記ケーシングに取り付けられ、前記流出口と前記フェール開口から流出した液体を前記外部流路に流すジョイント部材と、を備え、前記ジョイント部材は、前記流出口と前記フェール開口に跨って開口する合流室と、前記合流室と前記外部流路を接続する接続口と、を有し、前記合流室を形成する前記ジョイント部材のブロックには、前記流出口側の端面で前記環状シール部材の一部を支持する略Ｃ字状の支持壁が形成され、前記環状シール部材の前記ジョイント部材側には、少なくとも前記支持壁の略Ｃ字状の円周上の欠損部において、前記環状シール部材を保持する硬質の保持部材が配置されていることを特徴とする。

上記の構成の場合、流出口に配置されたシール筒部材が弁体の弁孔によって開かれると、ケーシングの内部の液体は、シール筒部材とジョイント部材の合流室を通って、ジョイント部材の接続口から外部流路に流出する。このとき、シール筒部材の外周面と流出口の間は環状シール部材によって密閉される。環状シール部材のジョイント部材側は、ジョイント部材の略Ｃ字状の支持壁の端面と、硬質の保持部材とによって保持される。このため、環状シール部材が略Ｃ字状の支持壁の円周上の欠損部において、ジョイント部材側に変形するのを抑制することができる。
また、緊急時にフェール開口が開くと、ケーシング内の液体は、ジョイント部材の合流室を通って、ジョイント部材の接続口から外部流路に流出する。

前記保持部材は、環状に形成されるとともに、前記支持壁の端面と前記環状シール部材の間に介装されるようにしても良い。

この場合、環状の保持部材が、環状シール部材の周方向のほぼ全域を一様に安定して支持できるようになる。

前記保持部材は、前記環状シール部材と別体部品として構成されるようにしても良い。

この場合、環状シール部材と別体の保持部材を追加するだけで、環状シール部材の変形抑制効果を容易に得ることができる。このため、製品コストの低減を図ることができる。

前記保持部材は、前記環状シール部材と一体部品として構成されるようにしても良い。

この場合、シール筒部材の外周面と流出口の間に、環状シール部材を保持部材とともに容易に組付けることが可能になる。また、組付けられた環状シール部材は、保持部材によって安定姿勢を維持することができる。

前記保持部材は、略円弧形状に形成されるとともに、前記支持壁の略Ｃ字状の円周上の欠損部を補うように前記支持壁に取り付けられ、前記保持部材の前記流出口側の端面は、前記支持壁の前記流出口側の端面と面一とされるようにしても良い。

この場合、略円弧形状の保持部材が支持壁の略Ｃ字状の円周上の欠損部に配置され、保持部材の流出口側の端面が支持壁の流出口側の端面と面一とされるため、保持部材が流出口の軸方向でスペースを占有しなくなる。このため、装置全体の小型化を図ることができる。

本発明に係る制御バルブでは、少なくとも支持壁の略Ｃ字状の円周上の欠損部において、環状シール部材を保持する硬質の保持部材が環状シール部材のジョイント部材側に配置されている。このため、本発明に係る制御バルブは、ジョイント部材のブロックに、ケーシング側の流出口とフェール開口に跨って開口する合流室を持つ構造でありながら、環状シール部材のジョイント部材側を、ジョイント部材の略Ｃ字状の支持壁の端面と、硬質の保持部材とによって安定して保持することができる。本発明に係る制御バルブを採用した場合には、ジョイント部材の構造の簡素化と小型化を図りつつも、環状シール部材の変形を抑制することができる。

実施形態の液体分配システムのブロック図。 実施形態の制御バルブの斜視図。 実施形態の制御バルブの分解斜視図。 実施形態の制御バルブの図２のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図。 実施形態の制御バルブの図２のＶ－Ｖ線に沿う断面図。 実施形態の制御バルブの図２のＶＩ－ＶＩ線に沿う断面図。 実施形態のラジエータジョイントとシール機構の組付体を示す斜視図 実施形態のシール機構の分解斜視図。 他の実施形態のシール機構の一部の分解斜視図。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、エンジン冷却用の冷却液をラジエータその他の機器に分配供給する車両の液体分配システムに制御バルブが採用されている。

［液体分配システム］
図１は、液体分配システム１のブロック図である。
図１に示すように、液体分配システム１は、車両駆動源に少なくともエンジンを具備する車両に搭載される。なお、車両としては、エンジンのみを有する車両の他、ハイブリッド車両やプラグインハイブリッド車両等であっても構わない。

液体分配システム１は、エンジン２（ＥＮＧ）、ウォータポンプ３（Ｗ／Ｐ）、ラジエータ４（ＲＡＤ）、ヒータコア６（ＨＴＲ）、ＥＧＲクーラ７（ＥＧＲ）及び制御バルブ８（ＥＷＶ）が各種流路１０～１４により接続されて構成されている。
ウォータポンプ３、エンジン２及び制御バルブ８は、メイン流路１０上で上流から下流にかけて順に接続されている。メイン流路１０では、ウォータポンプ３の動作により冷却液（液体）がエンジン２及び制御バルブ８を順に通過する。

メイン流路１０には、ラジエータ流路１１、バイパス流路１２、空調流路１３及びＥＧＲ流路１４がそれぞれ接続されている。これらラジエータ流路１１、バイパス流路１２、空調流路１３及びＥＧＲ流路１４は、メイン流路１０のうちウォータポンプ３の上流部分と制御バルブ８とを接続している。

ラジエータ流路１１には、ラジエータ４が接続されている。ラジエータ流路１１では、ラジエータ４において、冷却液と外気との熱交換が行われる。バイパス流路１２は、制御バルブ８を通過した冷却液を、ラジエータ４（ラジエータ流路１１）を迂回してウォータポンプ３の上流部分に戻す。

空調流路１３には、ヒータコア６が接続されている。ヒータコア６は、例えば空調装置のダクト（不図示）内に設けられている。空調流路１３では、ヒータコア６において、冷却液とダクト内を流通する空調空気との熱交換が行われる。

ＥＧＲ流路１４には、ＥＧＲクーラ７が接続されている。ＥＧＲ流路１４では、ＥＧＲクーラ７において、冷却液とＥＧＲガスとの熱交換が行われる。

上述した液体分配システム１では、メイン流路１０においてエンジン２を通過した冷却液が、制御バルブ８内に流入した後、制御バルブ８の動作によって各種流路１１～１３に選択的に分配される。

［制御バルブ］
図２は、制御バルブ８の斜視図であり、図３は、制御バルブ８の分解斜視図である。図４は、図２のＩＶ－ＩＶ線に沿う制御バルブ８の断面図であり、図５は、図２のＶ－Ｖ線に沿う制御バルブ８の断面図である。また、図６は、図２のＶＩ－ＶＩ線に沿う制御バルブ８の断面図である。
これらの図に示すように、制御バルブ８は、ケーシング２１と、弁体２２と、駆動ユニット２３と、を主に備えている。

［ケーシング］
ケーシング２１は、有底筒状のケーシング本体２５と、ケーシング本体２５の開口側の端部に取り付けられる端部カバー２６と、を有している。ケーシング２１の内部には、弁体２２が回転可能に収容されている。ケーシング２１のうちの、弁体２２の回転中心軸線と合致する軸線をケーシング２１の軸線Ｏ１と言う。また、以下の説明では、ケーシング２１の軸線Ｏ１に沿う方向を単にケース軸方向と言う。また、ケース軸方向において、ケーシング本体２５のケース周壁３１に対してケーシング本体２５の底壁である端部壁３２に向かう側をケース軸方向の一端側と言い、ケーシング本体２５のケース周壁３１に対して端部カバー２６に向かう側をケース軸方向の他端側と言う。さらに、ケーシング２１の軸線Ｏ１に直交する方向をケース径方向と言う。

ケーシング本体２５は、樹脂材料によって一体に形成されている。ケーシング本体２５の略円筒状のケース周壁３１のケース軸方向の他端側の端部には、複数の取付片３３が延設されている。制御バルブ８は、取付片３３を介して図示しないエンジンブロック等に固定される。

ケーシング２１の端部カバー２６は、円環状のフレーム枠２６ａの軸心位置にボス部２６Ｃが配置されている。ボス部２６Ｃは、複数のスポーク部２６ｂによってフレーム枠２６ａに支持されている。ボス部２６Ｃには、円筒状の滑り軸受１６が取り付けられている。端部カバー２６のうちの、フレーム枠２６ａと、ボス部２６Ｃと、隣接するスポーク部２６ｂとに囲まれた開口部分は、ケーシング２１の内部に冷却液を流入させる流入口１７とされている。流入口１７は、液体分配システム１のメイン流路１０（図１参照）のエンジン２の下流側に接続されている。端部カバー２６は、ケーシング本体２５と同様に樹脂材料によって形成されている。

ケーシング本体２５のケース周壁３１には、ケース径方向の外側に膨出するラジエータポート４１（図４～図６参照）が形成されている。ラジエータポート４１には、フェール開口１８（図５，図６参照）とラジエータ流出口６０（流出口）がケース軸方向と交差する方向に並んで形成されている。フェール開口１８とラジエータ流出口６０は、互いに並列に並んだ状態で、夫々がラジエータポート４１を貫通している。ラジエータ流出口６０は、ケース周壁３１のケース軸方向の他端側に偏った位置に形成され、フェール開口１８は、ラジエータ流出口６０よりもケース周壁３１のケース軸方向の一端側に形成されている。ラジエータ流出口６０とフェール開口１８の形成されるラジエータポート４１は正面視がオーバル形状に形成されている。

ラジエータポート４１の開口側の端面には、ラジエータジョイント４２（ジョイント部材）が接続されている。ラジエータジョイント４２は、オーバル形状のラジエータポート４１の端面に重ね合わせられる正面視がオーバル形状のジョイント基部４２ａと、ジョイント基部４２ａの長手方向の一端部側（ラジエータ流出口６０の配置される側）からケース径方向外側に向かって突出するジョイント筒部４２ｂと、を有している。ジョイント筒部４２ｂの内周部は、後述する合流室８５と外部のラジエータ流路１１（外部流路）を接続する接続口８６を構成している。ラジエータポート４１とジョイント基部４２ａの間はシールリング４０によって密閉されている。

図７は、ラジエータジョイント４２とシール機構３６の組付体を示す斜視図である。
図７にも示すように、ジョイント基部４２ａ（ジョイント部材のブロック）には、ラジエータポート４１のラジエータ流出口６０とフェール開口１８に跨って開口する合流室８５が形成されている。合流室８５は、オーバル形状のジョイント基部４２ａの長手方向の一端部側から他端部側に亘って形成されている。合流室８５のうちの、ジョイント基部４２ａの長手方向の一端部側領域は、ラジエータ流出口６０から流入した冷却液をジョイント筒部４２b（接続口８６）に流す主通路部８０を構成している。ジョイント筒部４２b（接続口８６）は、主通路部８０を挟んで、ケース径方向においてラジエータ流出口６０に対向している。また、合流室８５のうちの、ジョイント基部４２ａの長手方向の他端部側から一端部側の主通路部８０に至る領域は、フェール開口１８から流入した冷却液を、主通路部８０を介してジョイント筒部４２b（接続口８６）に流す合流通路部８１を構成している。本実施形態では、フェール開口１８と合流通路部８１とがフェール通路５０を構成している。

フェール開口１８には、その一部が合流通路部８１内に跨るように、サーモスタット６１が取り付けられている。
サーモスタット６１は、ケーシング２１内を流れる冷却液の温度に応じてフェール通路５０を開閉する。サーモスタット６１は、通常時には、フェール通路５０を閉じており、周囲の冷却液の温度が規定の温度よりも上昇すると、その温度を感知してフェール通路５０を開く。フェール通路５０が開かれると、フェール開口１８に流入した冷却液がジョイント基部４２ａ内の合流室８５（合流通路部８１及び主通路部８０）を介してジョイント筒部４２ｂから外部に流出する。ジョイント筒部４２ｂは、ラジエータ流路１１（図１参照）の上流端部に接続される。したがって、フェール通路５０からジョイント筒部４２ｂに流れ込んだ冷却液は、ラジエータ流路１１に流出する。

また、ラジエータ流出口６０には、シール機構３６が設けられている。シール機構３６は、シール筒部材３７と、付勢部材３８と、環状シール部材３９と、を備えている。シール筒部材３７は、軸方向の一端部がラジエータジョイント４２内の主通路部８０に連通するとともに、軸方向の他端部が、後述する弁体２２によって開閉される。
シール筒部材３７は、小径の第１筒部５６と大径の第２筒部５７を有する段付き円筒状に形成されている。シール筒部材３７は、第１筒部５６側が主通路部８０に連通し、第２筒部５７の環状の端面が後述する弁体２２の周壁部４４の外周面に摺動可能に当接する。第２筒部５７の端面は、弁体２２の周壁部４４の外周面の形状に沿う湾曲形状に形成されている。第２筒部５７の端面は弁摺接面５９を構成している。
ラジエータ流出口６０に配置されるシール筒部材３７については、他の部分に配置されるシール筒部材３７と区別する場合には、第３のシール筒部材３７Ｃと言う。

付勢部材３８は、ウェーブスプリング等によって構成されている。付勢部材３８は、シール筒部材３７の軸方向の一端部とラジエータ基部４２ａの間に介装され、シール筒部材３７を弁体２２方向に付勢している。

環状シール部材３９は、環状のＸシールやＹシール等によって構成されている。環状シール部材３９は、ラジエータポート４１のラジエータ流出口６０とシール筒部材３７（第１筒部５６）の外周面の間に介装され、ラジエータ流出口６０とシール筒部材３７の間を密閉する。環状シール部材３９のラジエータジョイント４２側は、ジョイント基部４２ａに突設された略円筒状の支持壁８２の端面によって変位を規制されている。しかし、ジョイント基部４２ａには、ラジエータポート４１側に向かって開口するように長手方向に亘って合流室８５が形成されているため、略円筒状の支持壁８２の円周方向の一部は、合流室８５によって分断されている。つまり、支持壁８２は、合流室８５によって周方向の一部が分断されることにより、略Ｃ字状の断面形状に形成されている。このため、ラジエータ流出口６０で用いられるシール機構３６では、環状シール部材３９の背部側（ラジエータジョイント４２側）に保持リング８３が配置されている。保持リング８３は、例えば、金属や硬質樹脂等から成る円環状のプレート材によって構成されている。

ところで、前述したシール筒部材３７の第１筒部５６の外周面は、第２筒部５７の外周面に対して段差面４９を介して連なっている。前述した環状シール部材３９は、シール筒部材３７の第１筒部５６の外周面と、ラジエータ流出口６０の内周面の間で、シール筒部材３７の段差面４９と、ラジエータジョイント４２側の支持壁８２の端面とに挟まれた隙間に介装されている。そして、この隙間内の環状シール部材３９を挟んで段差面４９側の空間部には、シール筒部材３７の第２筒部５７とラジエータ流出口６０の間の隙間を通してケーシング２１内の冷却液の液圧が導入される。段差面４９は、ケーシング２１内の冷却液の液圧を受けてポート軸方向の内側に押圧される受圧面を構成している。

シール筒部材３７において、段差面４９の面積Ｓ１と、弁摺接面５９の面積Ｓ２とは、以下の式（１），（２）を満たすように設定されている。
Ｓ１＜Ｓ２≦Ｓ１／ｋ …（１）
α≦ｋ＜１ …（２）
ｋ：弁摺接面５９と弁体２２の周壁部４４との間の微少隙間を流れる冷却液の圧力減少定数
α：冷却液の物性によって決まる圧力減少定数の下限値
なお、段差面４９の面積Ｓ１と弁摺接面５９の面積Ｓ２は、シール筒部材３７の軸方向に投影したときの面積を意味する。

式（２）におけるαは、冷却液の種類や、使用環境（例えば、温度）等によって決まる圧力減少定数の標準値である。例えば、通常使用条件下において、水の場合にはα＝１／２となる。使用する冷却液の物性が変化した場合には、α＝１／３等に変化する。
また、式（２）における圧力減少定数ｋは、弁摺接面５９が径方向外側の端縁から内側の端縁にかけて均一に周壁部４４に接しているときには、圧力減少定数の標準値であるα（例えば、１／２）となる。但し、シール筒部材３７の製造誤差や組付け誤差等によって、弁摺接面５９の外周部分と周壁部４４との間の隙間が弁摺接面５９の内周部分に対して僅かに増大することがある。この場合、式（２）における圧力減少定数ｋは、次第にｋ=１に近づくことになる。

本実施形態では、シール筒部材３７の弁摺接面５９と周壁部４４の外周面との間に、摺動を許容するための微小な隙間があることを前提として、段差面４９と弁摺接面５９の各面積Ｓ１，Ｓ２の関係が式（１），（２）によって決められている。
すなわち、シール筒部材３７の段差面４９には、上述したようにケーシング２１内の冷却液の圧力がそのまま作用する。一方で、弁摺接面５９には、ケーシング２１内の冷却液の圧力がそのまま作用しない。具体的には、冷却液の圧力は、弁摺接面５９と周壁部４４の間の微小な隙間を冷却液が弁摺接面５９の径方向の外側端縁から内側端縁に向かって流れるときに圧力減少を伴いつつ作用する。このとき、冷却液の圧力は、弁摺接面５９の径方向内側に向かって漸減しつつ、シール筒部材３７を周壁部４４から離間する方向に押し上げようとする。

その結果、シール筒部材３７の段差面４９には、段差面４９の面積Ｓ１にケーシング２１内の圧力Ｐを乗じた力がそのまま作用する。一方、シール筒部材３７の弁摺接面５９には、弁摺接面５９の面積Ｓ２にケーシング２１内の圧力Ｐと圧力減少定数ｋとを乗じた力が作用する。

本実施形態の制御バルブ８は、式（１）からも明らかなようにｋ×Ｓ２≦Ｓ１が成り立つように面積Ｓ１，Ｓ２が設定されている。このため、Ｐ×ｋ×Ｓ２≦Ｐ×Ｓ１の関係も成り立つ。
したがって、シール筒部材３７の段差面４９に作用する押し付け方向の力Ｆ１（Ｆ１＝Ｐ×Ｓ１）は、シール筒部材３７の弁摺接面５９に作用する浮き上がり方向の力Ｆ２（Ｆ２＝Ｐ×ｋ×Ｓ２）以上に大きくなる。よって、本実施形態の制御バルブ８においては、ケーシング２１内の冷却液の圧力の関係のみによっても、シール筒部材３７と周壁部４４との間をシールすることができる。

一方、本実施形態では、上述したようにシール筒部材３７の段差面４９の面積Ｓ１が弁摺接面５９の面積Ｓ２よりも小さい。そのため、ケーシング２１内の冷却液の圧力が大きくなっても、シール筒部材３７の弁摺接面５９が過剰な力で周壁部４４に押し付けられるのを抑制できる。したがって、本実施形態の制御バルブ８を採用した場合には、弁体２２を回転駆動する駆動ユニット２３の大型化及び高出力化を回避することができる上、シール筒部材３７や駆動部のブッシュ類の早期摩耗を抑制できる。

図２，図６に示すように、ケース周壁３１のうちの、ラジエータポート４１と周方向で隣接する位置（サーモスタット６１の収容部に近接する位置）には、ＥＧＲポート６２が形成されている。ＥＧＲポート６２は、ケース周壁３１にケース径方向の外側に膨出して形成されている。ＥＧＲポート６２には、サーモスタット６１の収容部内（フェール開口１８）のサーモスタット６１よりも上流側部分に連通するＥＧＲ流出口６３が形成されている。ＥＧＲ流出口６３には、ケーシング２１内の冷却液が、フェール開口１８のサーモスタット６１の上流側近傍部を経由して流出する。フェール開口１８のサーモスタット６１よりも上流側の構造については後に詳述する。ＥＧＲポート６２の開口端面には、ＥＧＲジョイント５２が接続されている。ＥＧＲジョイント５２は、ＥＧＲ流出口６３とＥＧＲ流路１４（図１参照）の上流端部との間を接続している。

また、ケース周壁３１のうちの、ラジエータポート４１と対向する外周位置には、ケース径方向の外側に膨出するバイパスポート６４が形成されている。バイパスポート６４には、バイパスポート６４をケース径方向に貫通するバイパス流出口６５（流出口）が形成されている。バイパス流出口６５は、ケーシング２１の軸線Ｏ１を間に挟んで、ラジエータ流出口６０と対向する位置に形成されている。また、バイパス流出口６５は、ラジエータ流出口６０と同様にケース周壁３１のケース軸方向の他端側に偏った位置に形成されている。

バイパスポート６４の開口端面には、バイパスジョイント６６が接続されている。バイパスジョイント６６は、バイパス流出口６５とバイパス流路１２（図１参照）の上流端部とを接続している。バイパス流出口６５には、ラジエータ流出口６０に設けられるものと同様のシール機構３６が設けられている。ただし、バイパス流出口６５に設けられるシール機構３６は、環状シール部材３９を保持するため保持リング８３を備えていない。バイパス流出口６５に設けられるシール機構３６のシール筒部材３７は、軸方向の一端部がバイパス流出口６５内（バイパス流出口６５の下流側）に連通するとともに、軸方向の他端部が弁体２２によって開閉される。
バイパス流出口６５に配置されるシール筒部材３７については、他の部分に配置されるシール筒部材３７と区別する場合には、第２のシール筒部材３７Ｂと言う。

ケース周壁３１のうちの、ラジエータポート４１とバイパスポート６４に挟まれた外周位置には、ケース径方向の外側に膨出する空調ポート６７が形成されている。空調ポート６７には、空調ポート６７をケース径方向に貫通する空調流出口６８が形成されている。空調ポート６７の開口端面には、空調ジョイント６９が接続されている。空調ジョイント６９は、空調流出口６８と空調流路１３（図１参照）の上流端部とを接続している。空調流出口６８には、バイパス流出口６５に設けられるものと同様のシール機構３６が設けられている。このシール機構３６のシール筒部材３７は、軸方向の一端部が空調流出口６８内（空調流出口６８の下流側）に連通するとともに、軸方向の他端部が弁体２２によって開閉される。
空調流出口６８に配置されるシール筒部材３７については、他の部分に配置されるシール筒部材３７と区別する場合には、第１のシール筒部材３７Ａと言う。

［駆動ユニット］
駆動ユニット２３は、ケーシング本体２５の端部壁３２に取り付けられている。図４に示すように、端部壁３２は、ケース周壁３１のケース軸方向の一端側の端面を閉塞する端部壁本体３２ａと、端部壁本体３２ａの外周縁部からケース軸方向の一端側に突出する囲み壁３２ｂと、を有している。駆動ユニット２３は、一部が囲み壁３２ｂの内側に収容され、その状態で端部壁３２にボルト締結等によって固定されている。

駆動ユニット２３は、モータや減速機構、制御基板等から成るユニット本体２３Ａと、ユニット本体２３Ａを収容するユニットケース２３Ｂと、を備えている。ユニット本体２３Ａの出力軸２３Ａａは、ユニットケース２３Ｂを貫通して外部に突出している。出力軸２３Ａａには、別体の駆動軸２７が一体に連結されている。駆動軸２７は、ケーシング２１の端部壁本体３２ａに形成された軸孔２８を貫通し、後述する弁体２２の軸心部に連結されている。駆動軸２７は、ケーシング２１の軸線Ｏ１と同軸に配置される。

ケーシング２１の端部壁本体３２ａは、ケース周壁３１内に臨む側の肉厚が、周縁部から中心領域（軸孔２８の形成される領域）に向かって増大している。即ち、端部壁本体３２ａのケース周壁３１内に臨む側には、弁体２２の周壁部４４の内側方向に向かって膨出する膨出部分が形成されている。軸孔２８は、端部壁本体３２ａの肉厚の最も厚い部分をケース軸方向に貫通するように形成されている。軸孔２８の内部には、駆動軸２７の外周面を摺動自在に支持するための円筒状の滑り軸受２９が保持されている。また、軸孔２８の弁体２２側の端縁には、軸孔２８の他の部位の内周面よりも内径の大きい拡径溝３０が形成されている。拡径溝３０の内部には、駆動軸２７の外周面に摺動自在に密接して、ケーシング本体２５の内部から駆動ユニット２３側への冷却液の漏出を防止するシールリング３５が取り付けられている。

［弁体］
弁体２２は、ケーシング２１の内部に回転可能に配置されている。弁体２２は、有底円筒状の本体ブロック２２Ａと、本体ブロック２２Ａの開口側の軸方向の端部に取り付けられる端部プレート２２Ｂと、を備えている。本体ブロック２２Ａは、円筒形状の周壁部４４と、周壁部４４のケース軸方向の一端部寄り位置から径方向内側に向かって延設された連結壁４５と、連結壁４５の径方向内側の端部に連設された略筒状の連結筒部４６と、を備えている。これらの周壁部４４、連結壁４５、及び、連結筒部４６は、樹脂材料によって一体に形成されている。

端部プレート２２Ｂは、円環状のフレーム枠２２Ｂａと、フレーム枠２２Ｂａの軸心位置に配置された枢支軸２２ＢＣと、フレーム枠２２Ｂａに連結された複数のスポーク部２２Ｂｂと、を有し、枢支軸２２ＢＣが複数のスポーク部２２Ｂｂに支持されている。これらフレーム枠２２Ｂａ、スポーク部２２Ｂｂ、及び、枢支軸２２ＢＣは、樹脂材料によって一体に形成されている。フレーム枠２２Ｂａの円周方向に離間した二位置には、一対の回り止め片８４が突設されている。端部プレート２２Ｂは、フレーム枠２２Ｂａが本体ブロック２２Ａ側の周壁部４４の内周面に嵌合され、その状態で接着やビス止め等によって本体ブロック２２Ａに固定されている。一対の回り止め片８４は、このとき周壁部４４の内周面に形成された図示しない平坦な係止面に係合される。端部プレート２２Ｂは、これによって本体ブロック２２Ａに対して回り止めされている。端部プレート２２Ｂの枢支軸２２ＢＣは、ケーシング２１の端部カバー２６に保持された滑り軸受１６に回転自在に支持されている。

本体ブロック２２Ａの連結筒部４６は、駆動軸２７に一体に連結されている。本体ブロック２２Ａの周壁部４４には、上述した空調流出口６８、バイパス流出口６５及びラジエータ流出口６０に夫々連通可能な複数の弁孔４７が形成されている。各弁孔４７は、周壁部４４をケース径方向に貫通している。
以下、空調流出口６８に連通可能な弁孔４７を第１弁孔４７Ａと言い、バイパス流出口６５に連通可能な弁孔４７を第２弁孔４７Ｂ、ラジエータ流出口６０に連通可能な弁孔４７を第３弁孔４７Ｃと言う。

第１弁孔４７Ａは、周壁部４４のケース軸方向の一端側（周壁部４４の軸方向の一端部寄り）の領域に一つのみ形成されている。第１弁孔４７Ａは、周壁部４４の周方向に沿う長孔形状に形成されている。第１弁孔４７Ａは、弁体２２が所定の回動範囲にあるときに、弁体２２の周壁部４４の内側空間と空調流出口６８とを連通可能とする。また、第１弁孔４７Ａは、周壁部４４の軸方向に沿う方向の幅が、第２弁孔４７Ｂや第３弁孔４７Ｃよりも狭く設定されている。

第２弁孔４７Ｂは、周壁部４４のケース軸方向の他端側（周壁部４４の軸方向の他端部寄り）の領域に周方向に離間して二つ形成されている。第３弁孔４７Ｃは、周壁部４４のケース軸方向の他端側（周壁部４４の軸方向の他端部寄り）の領域に周方向に離間して二つ形成されている。第２弁孔４７Ｂと第３弁孔４７Ｃは、周壁部４４上の軸方向で相互にほぼラップする領域に形成されている。また、第２弁孔４７Ｂと第３弁孔４７Ｃは、周壁部４４上の第１弁孔４７Ａと軸方向でラップしない領域（軸方向に離間した領域）に形成されている。第２弁孔４７Ｂと第３弁孔４７Ｃの形状は、真円形状や長円形状、矩形形状等任意であるが、周壁部４４の軸方向に沿う方向の幅は、ラジエータ流出口６０に連通可能な第３弁孔４７Ｃの方が第２弁孔４７Ｂよりも広くなっている。

［フェール用の液体流通部］
図６に示すように、ケーシング２１のケース周壁３１の内周面のうちの、フェール開口１８の径方向内側の端部に連続する位置には、径方向外側に向かって凹状に窪む連通溝２０が形成されている。連通溝２０は、フェール開口１８に連通する位置から、流入口１７に臨む側の軸方向の端部まで連続して延びている。ケース周壁３１の周方向における連通溝２０の幅は、軸方向の全域に亘って一定幅とされている。この連通溝２０の幅は、ケース周壁３１の円周方向の角度換算で、３０°以上、４５°以下の幅であることが望ましい。連通溝２０は、弁体２２（周壁部４４）の外周面との間の隙間を部分的に拡大して、フェール通路５０に向かう（サーモスタット６１の上流部に向かう）ケーシンク２１内の冷却液の流通容積を増大させる。

また、周壁部４４に二つある第３弁孔４７Ｃのうちの一方は、周壁部４４が第１のシール筒部材３７Ａ、第２のシール筒部材３７Ｂ、第３のシール筒部材３７Ｃのすべてを閉じている状態のときに、図６に示すように、連通溝２０と対向するように形成されている。このため、すべてのシール筒部材３７が弁体２２によって閉じられているときには、連通溝２０に対向する第３弁孔４７Ｃを通して、冷却液が周壁部４４の内側から連通溝２０内に効率良く流入する。

［制御バルブの動作］
次に、上述した制御バルブ８の動作について説明する。
図１に示すように、メイン流路１０において、ウォータポンプ３により送出される冷却液は、エンジン２で熱交換された後、制御バルブ８に向けて流通する。メイン流路１０においてエンジン２を通過した冷却液は、流入口１７を通して制御バルブ８のケーシング２１内に流入する。

制御バルブ８のケーシング２１内に流入した冷却液のうち、一部の冷却液はＥＧＲ流出口６３内に流入する。ＥＧＲ流出口６３内に流入した冷却液は、ＥＧＲジョイント５２を通ってＥＧＲ流路１４内に供給される。ＥＧＲ流路１４内に供給された冷却液は、ＥＧＲクーラ７において、冷却液とＥＧＲガスとの熱交換が行われた後、メイン流路１０に戻される。

一方、制御バルブ８のケーシング２１内に流入した冷却液のうち、ＥＧＲ流出口６３内に流入しなかった冷却液は、ケーシング２１内の弁体２２の回転位置に応じて、弁体２２によって開かれているいずれかの流出口（ラジエータ流出口６０、バイパス流出口６５、空調流出口６８）を通して各流路１１～１３に分配される。

制御バルブ８において、弁孔と流出口との連通パターンを切り替えるには、駆動ユニット２３によって弁体２２を軸線Ｏ１回りに回転させる。そして、設定したい連通パターンに対応する位置で弁体２２の回転を停止させることで、弁体２２の停止位置に応じた連通パターンで弁孔と流出口とが連通する。

また、ラジエータ流出口６０のシール筒部材３７（第３のシール筒部材３７Ｃ）が弁体２２によって閉じられた状態で、ケーシング２１内のサーモスタット６１の近傍の冷却液の温度が規定の温度よりも上昇すると、サーモスタット６１がフェール通路５０を開き、ケーシング２１内の冷却液がラジエータ流路１１に流出する。これにより、制御バルブ８から分配される冷却液の必要以上の温度上昇が抑制される。

［実施形態の効果］
以上のように、本実施形態の制御バルブ８では、ラジエータジョイント４２のジョイント基部４２aにケーシング２１側のラジエータ流出口６０とフェール開口１８に跨って開口する合流室８５が形成され、ラジエータ流出口６０からの冷却液の流れと、フェール開口１８からの冷却液の流れが合流室８５を経由するように構成されている。このため、本構成を採用した場合には、ラジエータジョイント４２の構造の簡素化と小型化を図ることができる。

また、本実施形態の制御バルブ８は、上記のようにジョイント基部４２aにラジエータ流出口６０とフェール開口１８に跨って開口する合流室８５が形成されることにより、環状シール部材３９を支持するジョイント基部４２a側の支持壁８２が略Ｃ字状の断面形状部となる。しかし、本実施形態の制御バルブ８では、環状シール部材３９の背部側に硬質材料から成る保持リング８３が配置され、環状シール部材３９の背部側の全域を保持リング８３によって均一に支持できるようになっている。このため、環状シール部材３９が冷却液の圧力を受けても、ジョイント基部４２a側の支持壁８２の欠損部分で、環状シール部材３９に変形が生じるのを抑制することができる。
したがって、本実施形態の制御バルブ８を採用した場合には、ラジエータジョイント４２の構造の簡素化と小型化を図りつつも、冷却液の液圧による環状シール部材３９の変形を抑制することができる。

また、本実施形態の制御バルブ８は、環状シール部材３９を保持する硬質の保持部材が環状の保持リング８３によって形成され、保持リング８３が支持壁８２の端面と環状シール部材３９の間に介装されている。したがって、本構成を採用した場合には、極めて簡単な構成でありながら、保持リング８３によって環状シール部材３９の周方向のほぼ全域を一様に安定支持することができる。

さらに、本実施形態の制御バルブ８は、保持リング８３（保持部材）が環状シール部材３９と別体部品として構成されているため、環状シール部材３９と別体の保持リング８３を追加するだけで、環状シール部材３９の変形抑制効果を容易に得ることができる。したがって、本構成を採用した場合には、製品コストの低減を図ることができる。

ただし、保持部材（保持リング８３）は、環状シール部材３９と一体部品によって構成することも可能である。この場合、シール筒部材３７の外周面とラジエータ流出口６０の間に、環状シール部材３９を保持部材（保持リング８３）とともに容易に組付けることが可能になるとともに、部品の管理も容易になる。また、本構成を採用した場合、組付けられた環状シール部材３９が保持部材（保持リング８３）によって安定姿勢を維持されるようになる。
また、保持部材（保持リング８３）は、Ｃ字状断面の支持壁８２の端面に接着等によって固定しても良い。

＜他の実施形態＞
図９は、他の実施形態のシール機構の一部の分解斜視図である。
上記の実施形態では、環状シール部材３９を保持する保持部材が環状の保持リング８３によって構成されていたが、本実施形態では、環状シール部材３９を保持する保持部材１８３が略円弧形状に形成されている。この保持部材１８３は、支持壁８２の略Ｃ字状の円周上の欠損部を補うような円弧形状に形成され、円弧方向の両側の端部が、支持壁８２の欠損部に臨む両側の端縁に接合されている。保持部材１８３の流出口側の端面と支持壁８２の流出口側の端面とは面一とされている。環状シール部材３９は、保持部材１８３の端面と支持壁８２の端面とに跨って支持されている。

本実施形態の制御バルブでは、略円弧形状の保持部材１８３が支持壁の略Ｃ字状の円周上の欠損部に配置され、保持部材１８３の流出口側の端面が支持壁８２の流出口側の端面と面一とされるため、保持部材１８３が流出口の軸方向でスペースを占有しなくなる。したがって、本実施形態の制御バルブを採用した場合には、装置全体の小型化を図ることができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

８…制御バルブ
１７…流入口
１８…フェール開口
２１…ケーシング
２２…弁体
３７…シール筒部材
３９…環状シール部材
４２…ラジエータジョイント（ジョイント部材）
４２a…ジョイント基部（ジョイント部材のブロック）
４７Ｃ…第３弁孔（弁孔）
６０…ラジエータ流出口（流出口）
８２…支持壁
８３…保持リング（保持部材）
８５…合流室
８６…接続口
１８３…保持部材

Claims (5)

1. 外部から液体が流入する流入口、内部に流入した液体を外部流路に流出させる流出口、及び、内部に流入した液体を緊急時に前記外部流路に流出させるフェール開口を有するケーシングと、
   前記ケーシングの内部に回転可能に配置され、周壁部に弁孔が形成された弁体と、
   軸方向の一端側が前記流出口内に配置され、軸方向の他端部が前記周壁部に当接して前記弁孔によって開閉されるシール筒部材と、
   前記シール筒部材の外周面と前記流出口の間に介装された環状シール部材と、
   前記ケーシングに取り付けられ、前記流出口と前記フェール開口から流出した液体を前記外部流路に流すジョイント部材と、を備え、
   前記ジョイント部材は、
   前記流出口と前記フェール開口に跨って開口する合流室と、
   前記合流室と前記外部流路を接続する接続口と、を有し、
   前記合流室を形成する前記ジョイント部材側のブロックには、前記流出口側の端面で前記環状シール部材の一部を支持する略Ｃ字状の支持壁が形成され、
   前記環状シール部材の前記ジョイント部材側には、少なくとも前記支持壁の略Ｃ字状の円周上の欠損部において、前記環状シール部材を保持する硬質の保持部材が配置されていることを特徴とする制御バルブ。
2. 前記保持部材は、環状に形成されるとともに、前記支持壁の端面と前記環状シール部材の間に介装されていることを特徴とする請求項１に記載の制御バルブ。
3. 前記保持部材は、前記環状シール部材と別体部品として構成されていることを特徴とする請求項２に記載の制御バルブ。
4. 前記保持部材は、前記環状シール部材と一体部品として構成されていることを特徴とする請求項２に記載の制御バルブ。
5. 前記保持部材は、略円弧形状に形成されるとともに、前記支持壁の略Ｃ字状の円周上の欠損部を補うように前記支持壁に取り付けられ、
   前記保持部材の前記流出口側の端面は、前記支持壁の前記流出口側の端面と面一とされていることを特徴とする請求項１に記載の制御バルブ。

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