JP2018071621A - 制御バルブ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】冷却水の流入口を有する筒状のケーシング21と、ケーシング21の軸線O回りに回転可能にケーシング21内に収容されるとともに、流入口に連通して冷却水が流通する流通路93を有する弁体22と、を備え、ケーシング21には、ケーシング21を貫通するラジエータ流出口41b及び暖機流出口が間隔をあけて形成され、弁体22には、弁体22の回転位置に応じて流通路93内とラジエータ流出口41b及び暖機流出口とを各別に連通するラジエータ連通口100及び暖機連通口104が形成され、流通路93のうち、冷却水の流通方向でラジエータ連通口100よりも下流側に位置する部分には、流通路93内での冷却水の流通方向を変更する流通方向変更部が設けられている。
【選択図】図5
Description
この構成によれば、冷却水温度等に応じて冷却水の流通を切り替えることで、早期昇温や高水温(最適温)制御等による燃費向上が図られている。
ケーシングには、ケーシングを径方向に貫通する流出口が形成されている。流出口は、ケーシングの軸方向に間隔をあけて複数形成されている。
弁体の内側には、ケーシング内に流入した冷却水が軸方向に流通する流通路が形成されている。弁体には、弁体の回転に応じて流通路と上述した各流出口とを各別に連通する複数の連通口が形成されている。
しかしながら、流出口(連通口)の開口面積を大きくすると、制御バルブの大型化に繋がる等の課題がある。
本発明の一態様に係る制御バルブは、流体の流入口を有する筒状のケーシングと、前記ケーシングの軸方向に延びる軸線回りに回転可能に前記ケーシング内に収容されるとともに、前記流入口に連通して流体が流通する流通路を有する弁体と、を備え、前記ケーシングには、前記ケーシングを貫通する上流流出口及び下流流出口が間隔をあけて形成され、前記弁体には、前記弁体の回転位置に応じて前記流通路内と前記上流流出口及び前記下流流出口とを各別に連通する上流連通口及び下流連通口が形成され、前記流通路のうち、流体の流通方向で前記上流連通口よりも下流側に位置する部分には、前記流通路内での流体の前記流通方向を変更する流通方向変更部が設けられている。
しかも、本態様では、流体の流通方向を変更することで上述した作用効果を奏するため、例えば上流連通口を下流連通口に比べて大きくする場合に比べて制御バルブの大型化を抑制できる。
本態様によれば、流体が折り返し壁部における軸方向の第2端側の部分で折り返されることで、流通路内のうち上流連通口から下流連通口に至る部分での圧力損失が大きくなる。そのため、上述した作用効果がより奏功される。
本態様によれば、規制壁部よりも下流側への流体の流通が規制壁部により規制されることになる。そのため、流通路内のうち上流連通口よりも下流側での圧力損失が大きくなる。そのため、上述した作用効果がより奏功される。
本態様によれば、流通路のうち上流連通口と下流連通口との間に位置する部分の流路断面積が、下流連通口の開口面積以上になっているため、下流連通口に向けて流通する流体の流量を確保できる。これにより、各連通口及び流出口に対して所望の流量の冷却水をより確実に分配することができる。
本態様によれば、連通口及び流出口が複数ずつ連通している場合であっても、ラジエータに対して冷却水を効果的に流入させることができる。
本態様によれば、例えば各連通口及び各流出口が弁体及びケーシングをそれぞれ軸方向に貫通している場合にくらべて、各連通口及び各流出口のレイアウト性を向上させることができる。
図1は、冷却システム1のブロック図である。
図1に示すように、冷却システム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に、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。
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の動作により冷却水がエンジン2及び制御バルブ8を順に通過する。
バイパス流路12は、ラジエータ4を迂回する流路である。
EGR流路15には、EGRクーラ7が接続されている。EGR流路15では、EGRクーラ7において、冷却水とEGRガスとの熱交換が行われる。
図2は、制御バルブ8の斜視図である。図3は、制御バルブ8の分解斜視図である。
図2、図3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の開口部を閉塞する蓋体26と、を有している。なお、以下の説明では、ケーシング21の軸線Oに沿う方向を単に軸方向という。また、ケーシング本体25の周壁部31に対してケーシング本体25の底壁部32に向かう方向を第1端側といい、ケーシング本体25の周壁部31に対して蓋体26に向かう方向を第2端側という。さらに、軸線Oに直交する方向を径方向といい、軸線O回りの方向を周方向という。本実施形態において、周壁部31の表面積は、底壁部32や蓋体26の表面積よりも大きくなっている。すなわち、ケーシング21は、軸方向に長い筒状に形成されている。
図4に示すように、ケーシング本体25及び蓋体26は、例えば樹脂材料等により形成されている。
ケーシング本体25の周壁部31には、取付片(第1取付片33及び第2取付片34)が形成されている。各取付片33,34は、周壁部31から径方向の外側に突設されている。各取付片33,34は、周壁部31のうち軸線Oを挟んで径方向で対向する位置にそれぞれ形成されている。本実施形態において、第1取付片33は周壁部31における軸方向の両端部に位置している(図7参照)。図2に示すように、第2取付片34は周壁部31における軸方向の中央部に対して第1端側に位置している。そして、制御バルブ8は、例えば各取付片33,34を介してエンジンルーム内に固定される。なお、各取付片33,34の位置や数等は、適宜変更が可能である。
図4、図5に示すように、周壁部31における軸方向の第1端側の部分には、径方向の外側に膨出する流入ポート37が形成されている。流入ポート37は、周壁部31において、上述した取付片33,34に対して周方向で例えば90°ずれた位置に形成されている。流入ポート37には、流入ポート37を径方向に貫通する流入口37aが形成されている。流入口37aは、ケーシング21内外を連通している。
フェール連通部44aは、フランジ部43のうち径方向から見てフェール開口41aと重なる位置から径方向の外側に延在している。フェール連通部44a内は、フェール開口41aに連通可能とされている。
ラジエータ連通部44bは、フランジ部43のうち径方向から見てラジエータ流出口41bと重なる位置から径方向の外側に延在している。ラジエータ連通部44b内は、ラジエータ流出口41bに連通している。
図6に示すように、ラジエータポート41のうち、軸方向で上述したフェール開口41aと同等の位置には、EGRポート51が形成されている。EGRポート51は、フェール開口41aの開口方向に対して直交する方向(第1取付片33と同一方向)に膨出している。EGRポート51には、ラジエータポート41(フェール開口41a)内に連通するEGR流出口51aが形成されている。EGR流出口51aは、EGRポート51の膨出方向(フェール開口41aの開口方向に対して直交する方向)に延在している。なお、EGR流出口51aの開口方向は、フェール開口41aの開口方向に対して交差する方向(フェール開口41aの開口方向とは異なる方向)に開口していれば構わない。また、EGRポート51(EGR流出口51a)は、フェール開口41aに隣接する位置であれば、フェール開口41aに対して軸方向にずれた位置であっても構わない。
図7に示すように、バイパスポート55は、暖機ポート56に対して軸方向の第1端側に配置されている。バイパスポート55には、バイパスポート55を径方向に貫通するバイパス流出口55aが形成されている。図2に示すように、バイパスポート55の開口端面(径方向の外側端面)には、バイパスジョイント61が接続されている。バイパスジョイント61は、バイパスポート55と上述したバイパス流路12(図1参照)の上流端部とを接続している。バイパスジョイント61は、バイパスポート55の開口端面から径方向の外側に突出している。なお、バイパスジョイント61は、バイパスポート55の開口端面に溶着(例えば、振動溶着等)されている。
図2に示すように、駆動ユニット23は、ケーシング本体25の底壁部32に取り付けられている。駆動ユニット23は、駆動ケース71内に図示しないモータや減速機構、制御基板等が収納されて構成されている。
図3、図4に示すように、弁体22は、ケーシング21内に収容されている。弁体22は、ケーシング21の軸線Oと同軸に配置された円筒状に形成されている。弁体22は、軸線O回りに回転することで、上述した各流出口(ラジエータ流出口41b、バイパス流出口55a、暖機流出口56a及び空調流出口66a)を開閉する。なお、弁体22は、例えば樹脂材料等により形成されている。
回転軸81の第2端側の部分は、上述した蓋体26に設けられた第2ブッシュ91に回転可能に支持されている。
図8に示すように、スポーク部83〜85は、回転軸81の外周面から軸線Oに対して放射状に突設されている。図示の例において、各スポーク部83〜85は、例えば周方向に120°間隔で3つ(第1スポーク部83、第2スポーク部84及び第3スポーク部85)形成されている。
図5、図7、図8に示すように、各スポーク部83〜85は、回転軸81のうち軸方向の両端部を回避した部分に軸方向に延設されている。本実施形態において、スポーク部83〜85における軸方向の第1端側の縁は、上述したラジエータ流出口41bよりも軸方向の第1端側であって、上述したフェール開口41aよりも軸方向の第2端側に位置している。
図8、図9に示すように、弁筒部82において、上述したラジエータ流出口41bと軸方向の同位置には、弁筒部82を径方向に貫通するラジエータ連通口100が形成されている。ラジエータ連通口100は、径方向から見てラジエータ流出口41bと少なくとも一部が重なり合う場合に、ラジエータ連通口100を通じてラジエータ流出口41bと流通路93内とを連通させる。本実施形態において、ラジエータ連通口100は、丸孔に形成されている。また、ラジエータ連通口100は、例えば周方向に間隔をあけて2つ形成されている。
摺動リング111は、ラジエータ流出口41b内に挿入されている。摺動リング111における径方向の内側端面は、弁筒部82の外周面に摺動可能に接触している。なお、本実施形態において、摺動リング111における径方向の内側端面は、弁筒部82の曲率半径に倣って形成された湾曲面とされている。
付勢部材113は、摺動リング111における径方向の外側端面と、ラジエータジョイント42のフランジ部43と、の間に介在している。付勢部材113は、例えばウェーブスプリングである。付勢部材113は、摺動リング111を径方向の内側に向けて(弁筒部82に向けて)付勢している。
各バイパス連通口102は、例えば一のバイパス連通口102が連通流路121内に連通し、他のバイパス連通口102が第3流路96内に連通している。
空調連通口106は、例えば一部が折り返し流路125内に連通し、残りの部分が第3流路96内に連通している。
次に、上述した制御バルブ8の作用を説明する。以下の説明では、例えば図10に示す連通パターンでの冷却水の流れを主に説明する。すなわち、図10に示す連通パターンでは、ラジエータ流出口41bがラジエータ連通口100を通して流通路93(連通流路121)内に連通している。また、暖機流出口56aが暖機連通口104bを通して流通路93(折り返し流路125)内に連通している。さらに、空調流出口66aが空調連通口106を通して流通路93(折り返し流路125)内に連通している。
以上が図10に示す連通パターンでの制御バルブ8内での冷却水の流れである。
この構成によれば、冷却水がスポーク部83,85における軸方向の第2端側の部分で折り返されることで、流通路93内のうちラジエータ連通口100から暖機連通口104に至る部分での圧力損失が大きくなる。そのため、ラジエータ連通口100よりも下流側に冷却水を流れ難くすることができ、ラジエータ連通口100に冷却水を積極的に流入させることができる。これにより、特に連通口及び流出口が複数ずつ連通している場合において、上流側の連通口に対しても冷却水を効果的に流入させることができる。その結果、各連通口及び流出口に対して所望の流量の冷却水を分配することができる。
しかも、本実施形態では、冷却水の流通方向を変更することで上述した作用効果を奏するため、例えばラジエータ連通口100を暖機連通口104に比べて大きくする場合に比べて制御バルブ8の大型化を抑制できる。
この構成によれば、折り返し流路125内において、規制壁部120よりも軸方向の第1端側への冷却水の流通が規制壁部120により規制されることになる。そのため、折り返し流路125内での圧力損失を大きくすることができる。これにより、上述したように連通口及び流出口が複数ずつ連通している場合であっても、上流側の連通口に対しても冷却水を効果的に流入させることができる。
この構成によれば、周壁部31や弁筒部82において、各連通口及び各流出口の形成スペースを広く確保できる。そのため、例えば各連通口及び各流出口が弁筒部82及びケーシング21をそれぞれ軸方向に貫通している場合に比べて、各連通口及び各流出口のレイアウト性を向上させることができる。
例えば、上述した実施形態では、制御バルブ8がエンジン2の冷却システム1に搭載された構成について説明したが、この構成のみに限らず、その他のシステムに搭載しても構わない。
上述した実施形態では、制御バルブ8に流入した冷却水を、ラジエータ流路11、バイパス流路12、暖機流路13、空調流路14及びEGR流路15に分配する構成について説明したが、この構成のみに限られない。制御バルブ8は、制御バルブ8内に流入する冷却水を少なくとも2つの流路に分配する構成であれば構わない。
また、各連通口や流出口のレイアウトや種類、形状等についても適宜変更が可能である。
上述した実施形態では、例えば流入口、各連通口及び各流出口が弁筒部82及びケーシング21をそれぞれ径方向に貫通している構成について説明したが、この構成のみに限られない。例えば各連通口及び各流出口は、弁筒部82及びケーシング21をそれぞれ軸方向に貫通していても構わない。
例えば、図11に示す弁筒部82には、暖機連通口104の開口縁から径方向の内側に延びる回り込み壁部200が形成されている。この構成によれば、流通路93内を流通する冷却水は、回り込み壁部200を回り込んで暖機連通口104に流入することになる。これにより、流通路93内における暖機連通口104に至る部分の圧力損失を大きくして、ラジエータ連通口100に冷却水を積極的に流入させることができる。なお、回り込み壁部200は、暖機連通口104の全周を取り囲んでもよく、暖機連通口104の開口縁の一部に形成されていてもよい。
また、流通方向変更部として、例えば、流通路93において、空調連通口106から暖機連通口104に至る部分に蛇行流路を形成しても構わない。
上述した実施形態では、弁体22のうち、軸方向におけるバイパス連通口102と空調連通口106との間に位置する部分に規制壁部120が形成されている構成について説明したが、この構成のみに限られない。規制壁部120は、少なくともラジエータ連通口100と暖機連通口104との間に形成されていれば構わない。
また、上述した実施形態では、下流連通口を暖機連通口104とし、下流流出口を暖機流出口56aとした場合について説明したが、この構成のみに限られない。
8…制御バルブ
21…ケーシング
22…弁体
37a…流入口
41b…ラジエータ流出口(上流流出口)
56a…暖機流出口(下流流出口)
83…第1スポーク部(流通方向変更部、折り返し壁部)
85…第3スポーク部(流通方向変更部、折り返し壁部)
96…第3流路(上流流路)
100…ラジエータ連通口(上流連通口)
104…暖機連通口(下流連通口)
120…規制壁部(流通方向変更部)
125…折り返し流路(下流流路)
200…折り返し壁部(流通方向変更部)
201…メッシュ部材(流通方向変更部)
本態様によれば、流体が折り返し壁部における軸方向の第2端側の部分で折り返されることで、流通路内のうち上流連通口から下流連通口に至る部分での圧力損失が大きくなる。そのため、上述した作用効果がより奏功される。
Claims (6)
- 流体の流入口を有する筒状のケーシングと、
前記ケーシングの軸方向に延びる軸線回りに回転可能に前記ケーシング内に収容されるとともに、前記流入口に連通して流体が流通する流通路を有する弁体と、を備え、
前記ケーシングには、前記ケーシングを貫通する上流流出口及び下流流出口が間隔をあけて形成され、
前記弁体には、前記弁体の回転位置に応じて前記流通路内と前記上流流出口及び前記下流流出口とを各別に連通する上流連通口及び下流連通口が形成され、
前記流通路のうち、流体の流通方向で前記上流連通口よりも下流側に位置する部分には、前記流通路内での流体の前記流通方向を変更する流通方向変更部が設けられていることを特徴とする制御バルブ。 - 前記流通路は、
前記軸方向の第1端側から第2端側に流体が流通するとともに、前記上流連通口に連通する上流流路と、
前記上流流路における前記軸方向の第2端側の部分に接続され、前記軸方向の第2端側から第1端側に流体が流通するとともに、前記下流連通口に連通する下流流路と、を有し、
前記流通方向変更部は、前記上流流路と前記下流流路とを仕切るとともに、前記上流流路と前記下流流路との接続部分で前記流通方向を折り返す折り返し壁部であることを特徴とする請求項1に記載の制御バルブ。 - 前記流通方向変更部は、前記流通路において、前記下流連通口よりも前記流通方向の下流側で、流体の下流側への流通を規制する規制壁部であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の制御バルブ。
- 前記流通路のうち前記上流連通口と前記下流連通口との間に位置する部分の流路断面積は、前記下流連通口の開口面積以上になっていることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載の制御バルブ。
- 前記上流流出口は、車両のラジエータに接続されることを特徴とする請求項1から請求項4の何れか1項に記載の制御バルブ。
- 前記上流流出口及び前記下流流出口は、前記ケーシングを径方向にそれぞれ貫通し、
前記上流連通口及び前記下流連通口は、前記弁体を前記径方向にそれぞれ貫通していることを特徴とする請求項1から請求項5の何れか1項に記載の制御バルブ。
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