JPH05157177A - サーボ作動式弁アセンブリ - Google Patents

サーボ作動式弁アセンブリ

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JPH05157177A
JPH05157177A JP4136328A JP13632892A JPH05157177A JP H05157177 A JPH05157177 A JP H05157177A JP 4136328 A JP4136328 A JP 4136328A JP 13632892 A JP13632892 A JP 13632892A JP H05157177 A JPH05157177 A JP H05157177A
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JP
Japan
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valve assembly
valve
gear
shaft means
plastic material
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JP4136328A
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James E Pearson
ユージーン ピアソン ジェームズ
Norman E Zerndt
エドワード ゼルント ノーマン
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Eaton Corp
Original Assignee
Eaton Corp
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Publication date
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    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/44—Mechanical actuating means
    • F16K31/53—Mechanical actuating means with toothed gearing
    • F16K31/54—Mechanical actuating means with toothed gearing with pinion and rack
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00485—Valves for air-conditioning devices, e.g. thermostatic valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 弁の閉鎖時にエンジン冷却液がヒータ部へ漏
れないバタフライ型の弁プレートを有し、低コストで簡
単に組立可能な自動車ヒータ部用の電気作動式バイパス
形水弁を提供すること。 【構成】 プラスチック製のバタフライ型のプレート／
一体形ハブ−軸構造を備え、プラスチック製のウォーム
が金属製のウォーム歯車及びピニオンを駆動し、ピニオ
ンがガラス充填されたプラスチック出力歯車を駆動する
ようにした減速歯車列を設けたモータ駆動水弁。出力歯
車に取付けられた金属製のワイパが固定部材上の抵抗材
スクリーンと接触して、出力位置信号を発生するように
なっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車室内のヒータ部等の
熱交換器を備えた車両においてエンジン冷却液の流れを
制御するために用いられる形式の電気作動式弁に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】加熱されたエンジン冷却液または温水
は、一般的に弁の開放時に車室の放熱器を循環し、弁が
閉鎖した時、放熱器に冷却液が入ったままになるが、放
熱器への循環が阻止される。
【０００３】水弁をそのような自動車の暖房に利用する
場合、良好な流速特性が得られ、かつ、それによって得
られるフラッシング効果によって、ヒータ部内での沈澱
物の堆積を減少させるためにバタフライ型の弁を使用す
るのが望ましいことがわかっている。またバイパス循環
構造も、自動車用ヒータ部の弁装置には非常に望まし
い。
【０００４】最近の自動車の車室暖房装置では、車室温
度を十分に調節するために必要な暖房装置の応答性を得
るため、ヒータ部の水弁を調整できるようにすることが
望ましいとわかっている。車室暖房装置が、ブロワ放出
空気室内の空調蒸発器と流動的に直列に連結されたヒー
タ部を用いている場合、これは特に望ましく、また必要
である。そのような直列形、すなわち「スタックコア」
形装置では、車室温度を十分な調整状態に維持するため
にバタフライ型の弁を用いる場合、水弁の位置の調整を
細かく決定できるようにすることが必要である。
【０００５】水弁の位置を微調整できるようにするた
め、電気サーボモータを用いて水弁の位置を制御するこ
とが望ましい。従って、製造コストが低く、しかも低い
電力消費量で弁位置を高精度に決定できる、簡単で信頼
性が高い電気作動式バイパス水弁を提供することが望ま
れている。
【０００６】さらに、製造時の組立が簡単であり、バタ
フライ型の弁への沈着物の堆積の影響を最小限に抑える
ことができる構造である、車室のヒータ部用バタフライ
型の電気作動式バイパス水弁を提供することが望まれて
いる。これまでに自動車の車室のヒータ部への流れを制
御するために用いられてきたバタフライ型の水弁では、
金属製の軸に取り付けられた金属製のバタフライ型のプ
レートを、プラスチック弁本体に設けられた弁表面に着
座させるのが一般的であった。この構造では、弁座表面
が不均一であることによって、金属製のバタフライ型の
プレートが弁座表面に完全には密着しないため、特に漏
れが発生しやすいことがわかっている。このため、バタ
フライ型のプレートにある程度の弾性を持たせることが
望まれている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】自動車のヒータ部への
流れを制御するためのこれまでのバタフライ型の水弁で
は、弁本体にプレートや軸部品をインサートする時に、
金属製のバタフライ型プレートを軸に溶接した後、音波
振動させることによってバタフライ型のプレートを弁本
体の弁座表面に着座させることが必要であった。この手
順は、大量生産では、特に車室に使用されるヒータ部に
必要なそのような弁の大量生産では面倒であり、費用も
かかることが明らかである。
【０００８】このような事情に鑑みて、本発明は、簡単
に組立て可能で、製造コストも低く、しかも弁の閉鎖時
にエンジン冷却液がヒータ部へ漏れないようにバタフラ
イ型のプレートを確実に密着させることができる、自動
車ヒータ部用の電気作動式バイパス形水弁を提供するこ
とを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】および
【作用】上記目的を達成するため、本発明は、大量生産
において組立が簡単であって、プラスチック製の本体及
びプラスチック製のバタフライ型のプレート部材を用い
ており、バタフライ型のプレート部材に一体に形成され
たハブに設けられた表面が、本体に回動可能に挿通され
ている非金属製の軸に形成された対応の表面と駆動係合
するようにした、独特の低コスト電気作動式水弁を構成
する。サーボアクチュエータハウジングの一部が本体と
一体に形成されており、それにカバーが取り付けられて
いる。サーボアクチュエータには、プラスチック製のウ
ォームが金属製のウォーム歯車を駆動し、これに設けら
れた出力ピニオンをバタフライ型の軸に取り付けられて
いる非金属製の出力歯車と係合させてなる歯車列を駆動
する比較的高い回転数の補助分馬力電動モータが含まれ
る。出力歯車に設けられた金属製のワイパが歯車ハウジ
ングに取り付けられている抵抗材に接触して電位差計を
形成し、これによって出力位置フィードバック信号を発
生できるようになっている。
【００１０】プラスチック製のバタフライ型のプレート
／一体形ハブ−軸構造は、低コストの弁構造体を形成
し、さらに本体の内周に設けられた弁座表面に対するバ
タフライ型のプレートの着座性を向上させて、漏れを最
小限に抑えることができる。プラスチック製のバタフラ
イ型のプレートは、サーボモータのオーバトラベルを吸
収できる固有の弾性を備えている。モータ軸とバタフラ
イ型の軸との間での全体の歯車減速比が数値的に高いこ
とから、バタフライ型の弁部材を高精度に位置決めする
ことができ、サーボは低トルク低電力消費形モータとし
ては比較的高い出力トルクを発生する。
【００１１】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１及び図５に示されているように、弁アセンブリ１０
は、その本体１２に入口管継手１４，戻り流管継手１
６，さらに、入口管継手１４と直接に向き合う位置にヒ
ータ部戻り管継手１８を取り付けている。本体１２は、
フランジ１９と、これに取付けられた出口アダプタ部分
２１を有し、この出口アダプタ２１は適当なフランジ２
０をシールリング２２によって密封してから適当なクラ
ンプバンド２４によって本体のフランジ１９に固着させ
ている。出口アダプタ２１には、ヒータ部出口管継手２
６が取付けられており、管継手２６内に形成された通路
３０と本体１２の弁室を形成している中空内部３２とを
連通する中空内部２８を形成している。
【００１２】管継手１４、１６、１８には、それぞれ弁
室３２と連通している通路３４、３６、３８が形成され
ている。
【００１３】次に図２、３及び５を参照しながら説明す
ると、バタフライ型のプレート４０を有する弁部材が室
３２内に回動可能に配置されている。プレート４０には
軸４４を嵌挿する中央ハブ４２を有している。軸４４
は、本体に形成されたボス４６から本体の外側へ延出し
ており、またその反対側の端部で本体１２の壁に設けら
れた止まり孔４８内に軸支されている。
【００１４】特に、図２及び図３に示されているよう
に、バタフライ型のプレート４０のハブ４２の両側には
それから外向きに複数の補強板５０が設けられて、ハブ
及びプレート４０間にトルク伝達を行うための剛直性を
与えている。ハブ４２は横断面において外向きに延出し
て、ハブの両側に一体成形されたフランジ部分５２を有
している。軸４４にも同様にフランジ５４が形成されて
おり、それらはハブのフランジ部分５２に対応した形状
をしているため、軸フランジ５４によって軸４４とハブ
４２との間を回転駆動連結させることができる。
【００１５】図５において、実線で示されているバタフ
ライ型のプレート４０は、エンジン冷却装置、例えば送
水ポンプ出口からの流れを通路３４へ流入させ、アダプ
タ通路２８を通って通路３０から外部の熱交換器、例え
ば車室ヒータ部へ送り出す開放位置にある。ヒータ部か
ら戻った流れは通路３８から再び弁に入り、バタフライ
型のプレート４０の反対側によって本体通路３２の反対
側の端部を通って通路３６から送り出され、一般的にエ
ンジンの送水ポンプ入口へ戻る。
【００１６】バタフライ型のプレートが図５に点線で示
されている閉鎖位置へ回転した時、エンジン送水ポンプ
から通路３４を通って弁に流入した流れは直接に本体室
３２へ送られるため、本体から通路３６を通って流出し
て、直接的に送水ポンプ入口へ戻る。
【００１７】現時点での好適な実施例として、バタフラ
イ型のプレート４０及び軸４４は、ガラス粒子の量を約
３０％充填したポリスルフォンプラスチック材で形成さ
れるが、エンジン冷却液に使用されている不凍薬剤に対
して十分な耐性があり、また冷却液が循環する時の温度
に耐えることができるものであれば、他の適当なプラス
チック材を使用することもできる。本体１２及びアダプ
タ２１は、好ましくはガラス粒子の量を約３０％充填し
たポリエステルまたはプラスチック材で形成される。し
かし、エンジン冷却液が循環する時の化学的及び温度環
境で使用できる他のプラスチック材を用いることもでき
る。
【００１８】図１、２及び４からわかるように、本体１
２の外表面から複数の取付けタブ５６が互いに離して突
設されている。アダプタ２１の外表面からは取付けボス
５８が突設されており、取り外し可能なカバー６１を備
えた歯車ハウジングすなわちケーシング６０が、複数の
ねじ６２を取付けタブ５６に挿通して歯車ケーシングに
設けられた対応位置のボス６４にねじ込むことによって
本体１２及びアダプタ２１に取付けられている。同様
に、歯車ケーシング６０から外向きに突設されたタブ６
３にねじ６６がはめ込まれ、ボス５８にねじ込まれてい
る。
【００１９】歯車ケーシング６０の底部の外表面から環
状の突起６８が延出しており、この突起は本体１２のボ
ス４６の外周と整合してそれと係合している。軸４４が
歯車ケーシング内に設けられた孔７０に挿通されてお
り、歯車ケーシング６０の内部に設けられた支柱７２内
に図２において上向きに延在している。適当な弾性シー
ルリング７４が軸４４の周囲に設けられ、弁本体のボス
４６の端部に設けられている凹部にはめ込まれている。
【００２０】軸４４はボス７２から外向きに突出して、
その上に出力セクター歯車７８のハブ７６が駆動連結状
態に取付けられており、ハブは支柱７２上で軸支されて
いる。軸４４の端部に複数のフルート７９が設けられて
おり、これらがハブ７６に設けられた対応形状の凹部８
０と係合することによって、ハブ７６が軸４４と駆動連
結される。出力歯車ハブ７６から延出したスタブ軸８１
が歯車ケーシングカバー６１に設けられた孔８３内に軸
支されている。
【００２１】図１及び図４に示されているように、出力
セクター歯車７８はピニオン８２と係合しており、この
ピニオン８２はウォーム歯車８４と一体成形され、歯車
ケーシングに取付けられたピン８６で軸支されている。
ウォーム歯車８４は、駆動モータから延出している軸９
０に取付けられたウォーム８８によって駆動され、この
駆動モータは、歯車７８、８６、８４及び８８と共に歯
車ケーシング内に取付けられている。
【００２２】本発明の実施例では、モータ９２は、軸速
度が約３０００ｒｐｍである低力分馬力直流モータであ
る。出力セクター歯車は、好ましくはガラス粒子の量を
約３０％充填したポリイミドプラスチックで形成され
る。ピニオン８２及びウォーム歯車８４は、好ましくは
ダイカスト亜鉛で一体成形される。モータウォーム８８
は、好ましくはガラス粒子の量を約３０％充填したポリ
イミドプラスチックで形成される。しかし、ウォーム８
８及び出力歯車７８は適当な他のプラスチック材で形成
することもできるが、ピニオン８２及びウォーム歯車８
４は必ず金属製とする。
【００２３】本実施の歯車列では、モータ軸及び出力歯
車間での全体の減速比が少なくとも１００：１である。
出力歯車位置フィードバック電位差計（図示せず）を公
知の適当な方法で用いることもできる。ピニオン及びウ
ォーム歯車をダイカストによって一体成形できるように
するため、好ましい金属として亜鉛が選択されている
が、他の金属を用いてもよい。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したことから、本発明によれ
ば、非金属製の本体及びプレートを用いたので、製造時
の組立が簡単であり、バタフライ型の弁への沈着物の堆
積の影響を最小限に抑えることができ、さらに、このプ
レートに一体に形成されたハブが軸と駆動連結するバタ
フライ型のプレート／一体形ハブ−軸構造により、低コ
ストの弁構造体を形成し、さらに本体の内周に設けられ
た弁座表面に対するバタフライ型のプレートの着座性を
向上させて、漏れを最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】サーボモータカバーを取り外して示した弁アセ
ンブリの平面図である。
【図２】図１の２ー２線に沿った断面図である。
【図３】図２の３ー３線に沿った断面図である。
【図４】図１の４ー４線に沿った部分断面図である。
【図５】図４の５ー５線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１２ 弁本体 ３０、３６ 出口通路 ３２ 弁室 ３４ 入口通路 ４０ バタフライ型の弁プレート ４４ 軸 ７８ 出力セクター歯車 ８２ ピニオン ８４ ウォーム歯車 ８８ ウォーム ９２ 駆動モータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１６Ｋ 31/54 9132−3Ｈ (72)発明者 ノーマン エドワード ゼルント アメリカ合衆国 イリノイ 60067 パラ ティネ ノース メイプル アベニュー 872

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ）室（３２）と、この弁室に連通する
    入口（３４）及び出口（３６、３０）とを形成した非金
    属製のハウジング手段（１２）と、 （ｂ）前記弁室内に配置されて、前記入口及び前記出口
    間を流体連通させる開放位置と、前記入口及び出口間の
    連通を遮断する閉鎖位置との間で回動移動可能である非
    金属製の弁部材（４０）と、 （ｃ）前記弁部材に作動連結しており、前記弁室の外部
    まで延出している構造を備えている軸手段（４４）と、 （ｄ）前記軸手段に作動連結した歯車列（８８、８４、
    ８２、７８）を備えており、励起時に前記弁部材を前記
    開放位置と閉鎖位置との間を移動させるモータ手段（９
    ２）とを有しており、前記歯車列には、金属製の減速歯
    車（８４、８２）と噛み合った非金属製の入力歯車（８
    ８）と、前記金属製の減速歯車と噛み合った非金属製の
    出力歯車（７８）とが設けられていることを特徴とする
    サーボ作動式弁アセンブリ。
  2. 【請求項２】前記入力歯車をウォームであることを特徴
    とする請求項１の弁アセンブリ。
  3. 【請求項３】前記入力歯車は、ポリスルフォンプラスチ
    ック材からなるウォームを有していることを特徴とする
    請求項１の弁アセンブリ。
  4. 【請求項４】前記減速歯車は、ダイカスト亜鉛材で形成
    されていることを特徴とする請求項１の弁アセンブリ。
  5. 【請求項５】前記出力歯車は、部分的にガラス粒子を充
    填したポリイミド材で形成されていることを特徴とする
    請求項１の弁アセンブリ。
  6. 【請求項６】前記歯車列は、前記入力及び出力歯車間で
    の全体の減速比が少なくとも１００：１であることを特
    徴とする請求項１の弁アセンブリ。
  7. 【請求項７】前記ハウジング手段には、弁本体と、それ
    に取り付けられた歯車箱構造体と、該歯車箱構造体にス
    ナップ式にはめ付けられるカバーとが含まれることを特
    徴とする請求項１の弁アセンブリ。
  8. 【請求項８】前記出力歯車は、ガラス粒子の量を約３０
    ％充填したポリイミド材で形成されていることを特徴と
    する請求項１の弁アセンブリ。
  9. 【請求項９】前記弁部材は、前記軸手段に取り付けられ
    たバタフライ型プレートを有していることを特徴とする
    請求項１の弁アセンブリ。
  10. 【請求項１０】前記弁部材は、ポリスルフォンプラスチ
    ック材で形成されていることを特徴とする請求項１の弁
    アセンブリ。
  11. 【請求項１１】前記軸手段は、非金属で形成されたロッ
    ドを含むことを特徴とする請求項１の弁アセンブリ。
  12. 【請求項１２】前記軸手段は、一部に少なくとも１つの
    駆動表面を設けたロッドを含み、前記弁部材は前記駆動
    表面と駆動係合して、前記軸手段と共に移動するように
    したことを特徴とする請求項１の弁アセンブリ。
  13. 【請求項１３】前記ハウジング手段は、部分的にガラス
    粒子を充填したポリイミドプラスチック材で形成されて
    いることを特徴とする請求項１の弁アセンブリ。
  14. 【請求項１４】前記軸手段は、プラスチック材で形成さ
    れていることを特徴とする請求項１の弁アセンブリ。
  15. 【請求項１５】前記軸手段は、ほぼポリスルフォンプラ
    スチック材で形成されていることを特徴とする請求項１
    の弁アセンブリ。
  16. 【請求項１６】前記軸手段は、部分的にガラス粒子を充
    填したポリスルフォンプラスチック材で形成されている
    ことを特徴とする請求項１の弁アセンブリ。
  17. 【請求項１７】前記軸手段は、ガラス粒子の量を約３０
    ％充填したポリスルフォンプラスチック材で形成されて
    いることを特徴とする請求項１の弁アセンブリ。
  18. 【請求項１８】前記軸手段にトルク伝達表面が形成され
    ており、前記弁部材は、内側にハブを形成したバタフラ
    イ型プレートを有しており、前記ハブに前記トルク伝達
    表面と作動係合するトルク受取り表面を形成して、前記
    軸手段の回転に合わせて前記バタフライ型プレートが回
    転するようにしたことを特徴とする請求項１の弁アセン
    ブリ。
  19. 【請求項１９】前記ハウジング手段は、ガラス粒子の量
    を約３０％充填したポリエステル材で形成されているこ
    とを特徴とする請求項１の弁アセンブリ。
JP4136328A 1991-04-29 1992-04-28 サーボ作動式弁アセンブリ Pending JPH05157177A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US692875 1991-04-29
US07/692,875 US5255891A (en) 1991-04-29 1991-04-29 Electrically operated by-pass water valve

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JPH05157177A true JPH05157177A (ja) 1993-06-22

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ID=24782400

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4136328A Pending JPH05157177A (ja) 1991-04-29 1992-04-28 サーボ作動式弁アセンブリ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5255891A (ja)
EP (1) EP0511531B1 (ja)
JP (1) JPH05157177A (ja)
DE (1) DE69227143T2 (ja)

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