JPS6011737A

JPS6011737A - 流体継手

Info

Publication number: JPS6011737A
Application number: JP12725084A
Authority: JP
Inventors: ジエラルド・マリオン・ライト
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1983-06-20
Filing date: 1984-06-20
Publication date: 1985-01-22
Also published as: EP0130024B1; DE3468264D1; EP0130024A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、流体作用室内の流体のｍ＋制御する弁全有
する流体継手に関する。さらに詳しくは、この発明は開
き位置と閉じ位置との間で、軸方向へ移動する弁部；！
７Ｉを有する流体継手に関する。

遠隔操作される流体継手においては、弁の運動は通常、
軸方向出力を有するソレノイドまたは流体圧力ビストン
のような装置によって実施されるので、軸方向に動く弁
要素の使用が特に適している。しかし、この発明は遠隔
式検出装置によって制御される流体継手に使用すること
に限られるものではない。この発明はまた、弁要素が米
国特許第３，１４４，９２２号で開示された方法で作動
される流体継手にも有効に用いることができる。

流体継手における軸方向へ可動な弁要素は、回転式弁要
素よシも特に弁作動機構が簡略である点で利点をもって
いる。しかし、軸方向移動式弁要素にはそれに伴う若干
の大きな間照点がある。その第１は、弁部材を軸方向に
移動して弁口を開かせるには大きな力が必要なことであ
る。この大きい弁作動力を必要とする１つの原因は、「
焼付き」として知られる現象であって、この現象は弁部
材の平坦部分が隣接する弁口板と相互間に粘性流体の薄
膜全弁して面同志の係合状態となって、弁口板から弁ア
ームを、ヴｆ間させるのに、流体フィルム全破壊するた
めに大きさの力が必要なのである。

高い弁作動力の他の原因は、弁口板に対して弁部材を保
持するように作用する流体圧力ヘッドである。この圧力
ヘッドは、この継手が回転するとき、流体に作用する遠
心力によって生じ、かつ弁アームへの実際の力は、アー
ムに作用する流体圧力と弁アームによって覆われた充填
口の面積との積に少くとも等しい。従来の継手とこの発
明による継手の両方についての弁アームへの流体圧力ヘ
ッドの作用効果についてはこの明細書で後述する。高い
弁作動力は、ソレノイドのサイズと重量が、ソレノイド
の出力を増大するのに指数べき的に増加する電気作動式
流体継手の場合には、特に望ましくない。

軸方向に可動な弁部拐についての他の間頌点は、弁揚程
（軸方向運！０ＪＩ）と充填口全通る流敏との間を精密
しこ予想修正ができないことである。

当業者にはよく知られているように、平坦な弁アームが
弁口板から持上げられるとき、有効弁口面積が弁口面積
と等しくないはか９でなく、弁口の周囲と揚程との積に
等しくないからである。その代シに、流体の流動特性、
流体粘度、継手の速度などのような因子のために、実際
の弁揚程は、有効弁口面積を弁口の実際の面積に等しく
させる几めの、理論曲弾揚程よシもかなり大きくしなけ
ればならないことが知られている。この状態は、周囲空
気温度または冷却剤温度、及び継手の出力速度（ファン
速度）のような外部状態間の所望の関係を通常達成する
よりも一層困難にさえさせる。

従って、この発明の目的は、弁を作動させるのに要する
力が減少された軸方向に可動な弁部材を用いる流体継手
を提供するにある。

この発明の他の目的は、流体継手の軸方向に可動な弁部
材を提供し、この弁部材と弁口を通る流体の流速との間
の関係が、従来の継手におけるよりも精密にかつ予測で
きるように（／つ成される流体継手を提供するにある。

この発明の上記及び他の目的は、第１回転部材と第１回
転部材と組合わされて流体室を形成する第１カッ々−を
有する流体継手を提供することによって達成される。弁
が配置されて流体室を流体作用室と流体貯蔵室に分割す
る。第２回転部材が流体作用室内に配置されて、第１回
転部詞に対して回転可能である。弁は流体貯蔵室と流体
作用室との間の流体の流通を制御するために、弁口と組
合わされた回転軸線を横切る細長い弁部材を有する。弁
部材は、軸方向入力の変動に応答して第１、第２位置間
で軸方向に移動する部分をもっている。

この継手は、回転軸線とほぼ平行な環状局面を有する流
体貯蔵室をもつ第１回転部材を具え、環状局面は弁口を
有している。第１回転部材はさらに、弁口と流体作用室
との間を連通ずる流体通路を有する。弁部材は第１位置
にあるとき弁口の流量を防止し、第２位置にあるとき弁
口の流通′ｔｌ−許すように配置された流量制御部分を
含む。

この発明をＩＩ定するものではない図面において、第１
図は、この発明の流体継手の一実施例を示す。この流体
継手は、久方部材からなる第２回転部材１１と出力部材
からなる第１回転部材１３とを有する。回転部材１３は
金属鋳物のハウジング１５と金属＃物の第１カッ々−工
７とを有し、両部材１５．１７は複数のＩルト（図示せ
ず）によって結合されている。第１図に示されていない
部分は、米国特許第４，２８１，７５０号に開示されて
いる。

この発明による流体継手は、はぼ円筒形の中空部分２１
を有し、該部分に回転部材１１が取付けられて、スナッ
プリング２３によって保持されている。入力軸１９は、
軸受２５の内レースの支持部材として機能し、この軸受
はハウジング１５の内孔中に足置される。入力軸１９の
中空部分２１は、第１カッ々−１７に形成された中心孔
２７を通って前方へ（第１図において左方へ）延びる。

回転部材１１は環状のハブ２９と円板状部分３１とを有
する。ハシ２９は、中空部分２１の一部分にプレスばめ
されるので、入力軸１９が回転すると回転部材１１が回
転する。

ハウジング１５とカバー１７は、協働して流体作用室３
３を形成し、その中に回転部材１１が回転可能に配置さ
れる。力Ａ−１７は、型Ｆｌ＋成形の第２カッ１−ａｓ
と協働して相互間に流体貯蔵室３７を形成する。

この実施例において、回転部側１１の円板状部分３１の
前面には、ｖｌ数の環状２ンド３９が形成され、これら
のランド間に複数の環状溝を形成すＡ０力・々−１７の
隣接面には複数の環状ランド４１が形成され、これらの
ランド間に複数の環状溝を形成する。ランド３９．４１
は互いに差込み関係で配置されて、相互間に当業界では
よく知られた曲りくねった剪断空所を形成する。この発
明は種々の形卯の剪断空所をもつ流体継手に適用される
が、剪断空所が差込み関係に絹付けられたランドと溝に
よって形成される継手に適用して特に有効である。

当業看がよく知るように、ポンプ装置（図示せず）が２
ンド３９，４１によって形成さ九た剪断空所の外周に隣
接して配置され、ポンプ装置は剪断空所から流体を圧送
して、カー５−１７にＪし成された半径方向通路４３に
よって流体貯蔵室３７に戻す。カバーは半径方向通路４
５と、該通路４５及び剪断空所の最内方部分と連通する
軸方向通路４９を有する。カバー１７は、環状周面５１
ｆ、もち、該周面５１は流体貯蔵室３７０周辺を形成す
る。半径方向通路４５と周面５１の交点は、第３、第４
図から明らかなように、弁口５３を形成する。作用につ
いて述べれば、弁口５３が開かれると、流体は遠心力に
よって流体貯蔵室３７から弁口５３を通シ、さらに半径
方向通路４５を通って、軸方向通路４９から剪断空所に
流入する。

流体貯蔵室３７から弁口３５ｔｉｈる流体は、弁５５に
よって制御される。この実施例において、弁５５は′ｉ
ｌｆ磁弁作動弁作動装置ものとして示され、この弁は当
業界では公知の遠隔式状態検出装置によって電気的に制
御される。しかし既述のように、この発明の目的に必要
なことは、単に弁がある形式の軸方向作動部層を有する
ことだけである。

弁５５は、第２図に示す細長い弁部材５７全有する。好
ましくは弁部月５７は薄い金属の型押成形品によって形
成されることである。

切込み部分５９が弁部利５７の上方に向って配置され、
この切込み部分５９は直角アングルの支持部分６１を型
押加工して形成され、その垂直脚部はカッ々−３５に溶
接され、または他の適切な手段によって取付けられる。

弁部材５７の最上・個には、カバー３５に取付けられて
残部に対して弁部材５７を強固に取付ける終端支持部分
６３が設けられている。

弁部材５７はさらにこの継手の回転軸線上に配置されて
、ビン６７（第１図のみに示す）を受入れる中心間Ｅｌ
　６５　’！ｉ＝もっている。ビン６７の運動は、弁部
材５７の下方部分の軸方向運動を生じて後述のようにし
て達成される。

第２図から明らかなように、弁部材５７は、下方部分の
側部に沿って、１対の傾斜部分６９を有し、この部分６
９は弁部材５７に剛性を付与する。

弁部材５７の最下端には、流量制御部分７エが設けられ
、これは弁部材５７の本体と一体形成の１対の支持部材
７３によって開架されている。流量制御部分７１は、周
面５１と面対面の関係で係合し、これにより流量制御部
分７１は、流体貯蔵室３７から弁口５３への流体の流通
全阻止することができ、その詳細については後述する。

この実施例において、周面５１はほぼ円筒形であるが、
弁口５３を取囲む区域は平坦に機械加工されていて、弁
口５３と平坦な型押成形部分である流量制御部分７１と
の間で面対面の係合金するのを容易にしている。

第１図から明らかなように、流量制御部分７１は、弁部
材５７に対してほぼ直角に配置されている。弁部材５７
が上昇位置にあるときは、流量制御部分７１と支持部材
７３は弁部材５７の残部と同一平面内に位置するように
示されている。流量制御部分７１はほぼ第１図に示すよ
うに配置され、これによシ弁部月５７の軸方向運動が従
来技術におけるように、弁部材と弁口との間での軸方向
の離間でなく、制御部分７１と周面５１との間のすべ９
係合金生じることにある。この実施例において、弁口５
３は継手の回転軸線とほぼ平行な平面内に位置する。こ
のような継手は、弁部材５７の平面が回転軸線とほぼ垂
直となっているのがよいが、回転軸線と垂直になってい
ないこともあり、この場合は、周面５１は円筒形でなく
、弁口５３を有する平面が、流量制御部分７１と弁口５
３との間の面対面のすベシ係合を容易にするために、弁
部材５７の平面とほぼ垂直となっていることが必要とな
る。

主として第１図について、弁部材５７を軸方向に作動さ
せる１機構について簡単に述べる。

＠磁コイル７５が中空部分２１内に配置され、通常入力
軸１９に取付けられたスリップリング（図示せず）によ
って外部電源（図示せず）に接続され、スリップリング
は適切な電気導体（図示せず）によってコイル７５に接
続される。

コイル７５は、非磁性円筒形支持部材に支持される。円
筒形四部８１を有するばね座７９が、支持部材７７の第
１図における右方端に配置される。アーマチュア８３が
円筒形支持部材７７の左方内に滑動可能に配置され、ア
ーマチュア８３は第１図においてその右方端にばね案内
部分８５ｆｔ有する。アーマチュア８３は、案内部分８
５のまわりに配置されて、円筒形四部８１内に受入れら
れた圧縮はね８７によって、通常は第１図において左方
へ偏倚される。

アーマチュア８３の右方端にはビン６７がプレスはめさ
れた開口８９を有する。大型ワッシャ９１と、弁部材５
７の両側に配置されｆｃ　１対の比較的小型のスジスト
ワッシャ９３と、Ｃクリップ９５とがビン６７に配置さ
れ、これによ５ｔｒン６７にワッシャ９１，９３ど、弁
部材５７とを保持する。

当業者にはよく知られるように、入力ｌ１１１１１９と
、ばね座７９と、アーマチュア８３と、ワッシャ９１と
は、すべて鉄材料で組立てられるので、コイルを付勢す
ると中空部分２１と、ばね座７９と、アーマチュア８３
と、ワッシャ９１を通って電磁束流を形成する。

作用について、第３、第４図と共に第１図において、この発明による継
手の作用について説明する。遠隔式状態検出装置が、そ
の時点で冷却の必要がないことを検出すると、電気信号
が送られてコイル７５を付勢し、磁束流が形成される。

この実施例において、磁束流はアーマチュア８３にばね
８７の偏倚力に打ち勝って、第１図において右方へ偏倚
する力を作用する。アーマチュア８３に加わるこの力は
、アーマチュアを動かして弁部材５７ｔ−第１図の位置
に移動させる。この位置において、流量制御部分７１は
弁口５３を完全に閉じて、流体が貯蔵室３７から通路４
５゜４９を通って剪断空所へ流れるのをほぼ防止する。

この結果この継手は、当梨界ではよく知られている解放
モードとなる。

遠隔式検出装置が冷却を増大する（連結出力速度を増大
する）必要を検出すると、コイル７５への電気信号が遮
断されて磁束流を弱化する。これによってアーマチュア
８３に作用する電磁刃金なくし、ばね８７によってアー
マチュア８３全再び左方へ移動させて、弁部材５７を第
４図に示す位置にもたらす。第４図に示す開き位置にお
いては、流量制御部分７１は、貯蔵室３７から弁口５３
への流通を阻止せず、流体は通路４５．４９を通って剪
断空所へ流通し、この継手は係合モードとなる。

この発明の主要な特徴は、弁部利５７が開き位置に向っ
て軸方向に移動されると、流量制御部分７１が従来型の
ように軸方向へ弁口から急激ｔＣ離間せずに、徐々に弁
口５３を開くことである。この明細書の当初に述べたよ
うに、従来の軸方向弁において、弁を移動するに必要な
力は、弁に作用する圧力と、圧力が作用する弁口の面積
との積であった。しかし、この発明の場合は、流量制御
部分７１が面５１から持上げられずに、この面に沿って
滑動するので、弁部材５７と流量制御部分７１を移動す
るのに要する力は、流体圧力ヘッドと弁口５３の面積と
、流量制御部分７１と周面５１との間の清シ摩擦係数と
の積に等しい。このような状態での摩擦係数は、通常は
ほぼ１より小さい値であり、弁部材５７ｔ−移動するの
に要する力は、常に従来継手の軸方向弁アームを移動す
るのに要する力よりもかなり小さい。例えば、もし貯蔵
室の周辺近くで貯蔵室内の圧力がほぼ１．４ｋＶ／ｃ”
　（２０ｐａｌ）であシ、弁口５３の面積が１．２９ｃ
ｒｎ”　（０，２１ｎ″）であれば、従来の弁アームを
軸方向に移動するに要する力は、１．８ｋｐ（４ｌｂ　
）　（１，８ｋＩりになるであろう。しかしこの発明を
用いることによシ、もし流量制御部分７１と周面５１と
の間の渭シ摩擦係数が約０．１５であれば、弁アーム５
７を軸方向に移動するのに要する力は、僅か０．２７ｋ
ｐ（０，６Ｊｂ）に過ぎない。

この発明の継手を用いることにより、弁部材５７の軸方
向移動と、有効弁口面積、すなわち弁口５３の開き量と
の間の極めて精密で、かつ予測可能な関係をもつことが
可能なことが分かる。この結果この発明により、検出さ
れる外部状態とこの継手の出力速度との間の所望関係が
得られる。

以上、この発明について、当業者がこれを造シかつ使用
し得るよう十分詳細に記述した。上述の説明から種々の
変形の実施が当業者には理解され、かつこの発明の特許
請求の範囲内にある限シ、これらのすべての変形がこの
発明の部分として含まれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例の縦断正面図、第２図は、
第１図のものの弁部材の正面図、第３図は、第１図の線
３−３に沿ってとられた断面図、第４図は、開き位置に
おける弁部セの第３図と類似の断面図である。１１・・・第２回転部材１３・・・第１回転部材（出力部材）１５・・・ハウジング　１７・・・第１カツマー１９・
・・入力軸　２１・・・円筒形中空部分３３・・・流体
作用室　３５・・・第２カバー３７・・・流体貯蔵室　
４３・・・半径方向通路４５・・・半径方向通路　４９
・・・軸方向ｉＩｒ回路５１・・・環状周面　５３・・
・弁口５５・・・弁　５７・・・弁部材６７・・・ピン　７１・・・流量制御部分７３・・・支
持部材　７５・・・コイル８３・・・作動部材（アーマ
チュア）８７・・・圧縮はねＦＩＧ、４

Claims

【特許請求の範囲】１　第１回転部材と、第１回転部材を組合わされて相互
間に流体室を形成する第１カバーと、流体室を流体作用
室と流体貯蔵室とに分離する第２カッ々−と、流体作用
室内に配置されて第１回転部材に対して回転可能な第２
回転部材と、流体貯蔵室と流体作用室との間を連通する
弁口と組合わされて、該弁口を通る流体の流量を制御す
るため、回転軸線を横切って配置された弁部材を有する
弁と、入力の変動に応答して弁部材を第１位置と第２位
置との間で軸方向に移動するように配置された作動部材
とを有する流体継手において・（ａ）　第１回転部材の流体貯蔵室が回転軸線とほぼ平
行な環状周面と、はぼ垂直な側面とによって形成され、
環状局面弁口を有し、第１回転部材が弁口と流体作用室
との間を連通ずる流体通路を有し、（ｂ）　弁部材が第１位置にあるとき、弁口の流通全防
止し、第２位置にあるとき弁口の流通を許すように配置
されていることを特徴とする流体継手。２　環状周面がほぼ円筒杉面がらなり、流計制御部分が
弁部材にほぼ直角となっていることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の流体継手。３　流ｉ、を制御部分が弁口区域において環状周面と滑
シ係合するように百１置されていることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の流体継手。４、　弁部材がほぼ平面状で型押全屈部材がらなり、流
計制御部分が弁部材と一体に形成された少くとも１つの
支持部材によって弁部材に取付けられていることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の流体継手。５、　弁部材が１対の支持部材を有し、流計制御部分が
支持部分によってのみ弁部材に取付けられ、それによっ
て弁部材の軸方向運動中に流は制御部分が環状周面と面
対面の、滑り係合状態に維持されることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の流体継手。