JP2023527339A - 密封組立体及び回転バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】バルブ体に対してプラグを回転させるのに必要なトルク量に相応する所望の程度の密封効果を提供できる密封要素を提示する。
【解決手段】回転バルブは内部に開口が形成されたバルブ体、バルブ体の前記開口内に収容されて回転軸を中心に前記バルブ体に対して回転するように構成された回転部品、そして前記バルブ体と前記回転部品の間に配置される硬性密封体と軟性密封体を含む密封組立体を含む。前記硬性密封体は実質的に剛性である材料で形成されて、前記回転部品と密封式で噛み合うように構成される。前記軟性密封体は弾性的に変形可能な材料で形成されて、前記硬性密封体と前記バルブ体を密封式で噛み合うよう構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は回転バルブ用密封組立体に係り、より詳細には、固定バルブ体の内部表面と回転部品の外部表面の間の流体気密密封及び相対的に低い摩擦を保障するための軟性密封及び硬性密封をそれぞれ含む密封組立体に関する。

プラグバルブは相応する円筒形または円錘形内部表面を有するバルブ体内に収容されて、実質的に円筒形または円錘形外部表面を有する「プラグ」を典型的に含む。プラグは典型的にプラグの外部表面と交差するそれぞれの通路の端部の中の少なくとも１つが貫通して形成された少なくとも１つの通路を含む。それぞれの通路は多様な相違する流れ構成の中の任意の構成に対してプラグを通じて流体を連通するように構成される。バルブ体は一般的にバルブ体のポートとプラグの通路の任意の組み合わせの間に流体を連通させるために、バルブ体の内部表面を交差する１つ以上のポートを含む。プラグは固定バルブ体に対してプラグを回転させるように構成された回転式アクチュエーターに作動可能に連結されて、それぞれの固定ポートに対してそれぞれの通路の位置が変更されるようにする。プラグ及びバルブ体の構成によって、バルブ体に対するプラグのこのような回転はポートの中の１つを欠いたバルブ体の内部表面の一部に整列された通路の中の少なくとも１つを配置することによって、通路の中の少なくとも１つによる流れを止めることができるか、または通路の中の何が該ポートと流体連通するように配置されるかをスイッチングすることができる。

プラグがバルブ体に対して回転する方式はバルブ体に対するプラグの回転を容易にするためにプラグとバルブ体の間に存在できる相対的に小さな円筒形または円錘形の隙に該流体が漏れないようにするために、プラグの外部表面とバルブ体の内部表面の間に適切な流体気密密封が形成されるように要求する。伝統的に、このような密封は各ポートの周辺部周囲にバルブ体の内部表面に密封要素を配置することによって形成される。それぞれの密封要素はプラグの回転位置に関係なく適切な密封効果が維持されるように保障するために、一般的にバルブ体の内部表面とプラグの外部表面の間で圧縮できる相対的に軟性の弾力がある材料で形成される。前記材料は、例えばエラストマー物質であることができる。

不幸なことに、このような密封要素はプラグとバルブ体の間の密封効果の増加がバルブ体に対してプラグを回転させるのに必要なトルクの量を増加させる傾向がある不利な関係を引き起こす。これはプラグバルブの半径方向にこのような密封要素に適用される圧縮量が密封要素が提供する密封効果と直接関連するため発生する。圧縮の程度が増加することによって、密封部材の内部表面とプラグの外部表面の間に存在する半径方向力も増加する。この増加した半径方向力はプラグの円周方向に対して密封要素とプラグの外部表面の間に存在する摩擦力を増加させて、これは結果的にバルブ体を基準にプラグを回転させる時にこのような摩擦力を克服するのに必要なトルクの量を増加させる。従って、与えられたプラグバルブ構成に対して所望の程度の密封効果を提供できる回転アクチュエーターの類型は該トルク定格を有する回転アクチュエーターにのみ制限されることができ、これはこのような回転アクチュエーターを所望の方式で作動させるためにさらに多くの電力を必要とするようにする一方、より高価にする。

従って、関連バルブ体に対してプラグを回転させるのに必要なトルク量に相応する増加なく所望の程度の密封効果を提供できる密封要素を製造するための要求が該技術分野に存在する。

本発明の一実施例によれば、バルブ体に対して回転するように構成された回転部品を有する回転バルブと共に使用するための密封組立体が開示される。
前記密封組立体は前記回転部品を密封式で噛み合うように構成された硬性密封体を含む。前記硬性密封体は実質的に剛性である材料で形成されている。軟性密封体は前記硬性密封体と前記バルブ体を密封式で噛み合うように構成される。前記軟性密封体は弾性的に変形可能な材料で形成される。

本発明の他の実施例による回転バルブが開示される。回転バルブは内部に開口が形成されたバルブ体、前記バルブ体の前記開口内に収容されて回転軸を中心に前記バルブ体に対して回転するように構成された回転部品、前記バルブ体と前記回転部品の間に配置された硬性密封体と軟性密封体を含む密封組立体を含む。前記硬性密封体は実質的に剛性である材料で形成され、前記回転部品と密封式で噛み合うように構成された。前記軟性密封体は弾性的に変形可能な材料で形成され、前記硬性密封体と前記バルブ体を密封式で噛み合うように構成された。

本発明の一実施例による複数の新規密封組立体を活用した回転バルブの分解斜視図である。 回転バルブの回転部品の回転軸に平行した平面を通じて取った図１に開示される回転バルブの分解立面図である。 図２と同じ平面に沿って取った完全に組み立てられた回転バルブの横断面立面図である。 図３の円部分の拡大部分断面図である。 図１の密封組立体の中の１つの分解斜視図である。 完全に組み立てられた状態で図示される図５の密封組立体の斜視図である。 本発明の他の実施例による密封組立体の正面斜視図である。 図７の密封組立体の後方斜視図である。 軟性密封体の対向側面を通過する第１平面を通じて取った図７及び図８の密封組立体の軟性密封体の立面断面図である。 図９の第１平面に垂直に配列された第２平面を通じて取った図７及び図８の密封組立体の密封体の断面図である。 回転バルブの回転部品の回転軸に平行した平面に沿って取られた本発明の他の実施例による回転バルブの立面断面図である。 図１１の四角部分の拡大部分立面断面図である。 回転部品の回転軸に垂直である平面に沿って取られた図１１の回転バルブの断面図である。 図１３の四角部分の拡大部分立面断面図である。 本発明のもう１つの実施例による密封組立体の後方斜視図である。 図１５の密封組立体の正面斜視図である。 密封組立体の対向側面を通過する平面を通じて取った図１５及び図１６の密封組立体の立面断面図である。

発明の実施するための形態

次の詳細な説明及び添図面は本発明の多様な実施例を説明して図示する。説明及び図面は当業者が本発明を作成及び使用できるようにする役割をし、いかなる方式でも本発明の範囲を制限するように意図しない。開示する方法と関連して、提示する方法は本質的に例示的であり、従って、方法の順序は必須であるか、重要ではない。

図１乃至図６は本発明の実施例による少なくとも１つの改善された密封組立体（２０）を利用する回転バルブ（１０）を図示する。図示する回転バルブ（１０）は必要な場合、代案的に「プラグバルブ」と称されることができる。また、本明細書に図示して説明する回転バルブ（１０）は任意の数のそれぞれ異なるアプリケーションのために、そして、これを通じて任意の多様な相違する流体または流体の組み合わせを選択的に伝達するために使われることができる。ここで開示する回転バルブ（１０）は、例えば、油圧システム、空圧システム、燃料システム、暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ）システム、または関連する車両の冷却水システムの作動と関連する多様な流体の制御を含む自動車アプリケーションに使われることができる。回転バルブ（１０）と共に使用するのに適する流体は所望によって空気、油圧流体、任意の類型の燃料、任意の冷媒、またはこのような車両システムと関連して一般的に使われる任意の液体冷却剤であることができる。しかし、本回転バルブ（１０）は本発明の範囲を逸脱することなく任意の流体伝達システムと関連する任意の流体と共に使用するように構成できることが明白でなければならない。

図１乃至図６に開示する回転バルブ（１０）は一般的に回転部品（５０）（プラグ）、バルブ体（６０）、及び回転部品（５０）とバルブ体（６０）の間に流体気密密封を提供するための少なくとも１つの密封組立体（２０）を含む。開示される回転バルブ（１０）は実質的に円筒形である回転部品（５０）及び実質的に円筒形であるバルブ体（６０）を含む。回転部品（５０）は回転軸を中心にバルブ体（６０）に対して回転するように構成される。回転部品（５０）の回転軸は回転部品（５０）の中心を貫通して延びて回転部品の軸方向を定義する。回転部品（５０）の回転軸はまた、回転バルブ（１０）の中心軸はもちろん、バルブ体（６０）の中心軸とより一般的に一致して、従って、バルブ体（６０）、回転部品（５０）または回転バルブ（１０）の軸方向に対する後続参照は回転部品（５０）の回転軸に平行するように配列された方向を意味する。また、回転バルブ（１０）、回転部品（５０）またはバルブ体（６０）の中の何れか１つの半径方向は回転部品（５０）の回転軸を通過して垂直に配置される方向の中の何れか１つを意味することができる。

図１乃至図４に図示する回転部品（５０）は円筒形状の外周面（５２）を含む。少なくとも１つの通路（５４）が回転部品を貫通し形成されて、少なくとも１つの通路（５４）の少なくとも１つの端部（５５）は回転部品（５０）の外周面（５２）を交差する。回転バルブ（１０）の流れ構成によって、通路（５４）それぞれの端部（５５）それぞれは対応する通路（５４）に対する入口または出口を示すことができる。提供する実施例で、回転部品（５０）は２個の通路（５４）を含み、２個の通路（５４）それぞれの対向端部（５５）は円周方向に互いに９０度離隔された位置で外周面（５２）と交差する。回転部品（５０）は２個の相違する通路（５４）を互いに分離する分割部（５３）を含み、分割部（５３）は他の通路（５４）の残り２個の端部（５５）から流体的に分離される一方、それぞれの端部（５５）が回転部品（５０）の内部を通じて端部（５５）の中の隣接した１つと流体連通するように引き起こすと図示している。当業者は通路（５４）の中の１つの端部（５５）の中の少なくとも１つが回転部品（５０）の外周面（５２）と交差する限り、バルブ体（６０）周辺に対する密封を要求する方式で通路（５４）の代案的な構成が利用できることを理解しなければならない。通路（５４）の代案的な構成は回転部品（５０）を通る１－２、１－３または２－３（等）の流れ構成を設定するために、通路の１つの端部（５５）から２つ以上の分離された端部（５５）で分岐する通路の中、少なくとも１つの通路（５４）を含むことができる。追加的に、一部構成で、流体が回転部品（５０）の半径方向から回転部品（５０）の軸方向に９０度回転して流れるように引き起こすために、流体的に噛み合った端部（５５）の中の少なくとも１つが回転部品（５０）の軸方向端部表面と交差すると同時に、通路（５４）の中の少なくとも１つの端部（５５）が外周面（５２）と交差できる。このような構成は下記にさらに詳細に説明する図１１乃至図１４に図示する本発明の実施例を参照して説明する。

図１乃至図４に図示される実施例で、通路（５４）それぞれの端部（５５）それぞれは回転部品（５０）の対応する半径方向に対して端部（５５）それぞれの中心を通じて見る時、実質的に円形プロファイル形状を含む。追加的に、それぞれの端部（５５）は回転部品（５０）の対応する半径方向に垂直に配列された回転部品（５０）の接線方向から見る時、実質的にアーチ型または双曲線のプロファイル形状を含むことができる。各端部（５５）は回転部品（５０）の軸方向から見る時、円弧のプロファイル形状をさらに含む。それぞれの端部（５５）が外周面（５２）の円筒形状周りに延びる方式により、アーチ型及び円弧形状が形成される。しかし、それぞれの通路（５４）のそれぞれの端部（５５）は本発明の範囲を逸脱することなく半径方向及び接線方向から任意のプロファイル形状を含むことができる。例えば、端部（５５）の中の１つは代りに、１つの代案的で非制限的な例として、正四角形半径方向プロファイル形状及び対応する直四角形接線プロファイル形状を含むことができる。以下で説明するように、それぞれの通路（５４）の端部（５５）それぞれの周辺部周囲に流体気密密封を提供するために使われる密封組立体（２０）それぞれの構成は、通路（５４）の各端部（５５）の周り周囲の任意の与えられた方向への対応する流体の漏れを防止するようにそれぞれの通路（５４）を完全に囲むために、対応する周辺部形状に適応されることができる。

回転部品（５０）は固定バルブ体（６０）に対する回転部品（５０）の回転軸を中心に回転部品（５０）を回転させるのに必要なトルクを提供するように構成された回転モーターまたはアクチュエーター（図示しない）に作動可能に結合される。回転モーターまたはアクチュエーターは非制限的な例として、トルクモーター、サーボモーター、電気ステッパーモーター、またはブラッシュリースＤＣモーターであることができる。バルブ体（６０）に対する回転部品（５０）の所望の回転位置を設定するために必要なトルク及び精密度を有する回転モーターまたはアクチュエーターは本発明の範囲を逸脱せずに選択されることができる。図１乃至３に図示するように、回転部品（５０）はアクチュエーターの対応する回転モーターと作動的に噛み合うために回転軸に沿って配置された軸方向に延びるステム（５６）を含むことができる。

バルブ体（６０）はバルブ体（６０）の第１端部（６１）から第２端部（６２）まで軸方向に延びる。バルブ体（６０）の第１端部（６１）は下記に詳細に説明するように、回転部品（５０）及びそれぞれの対応する密封組立体（２０）を軸方向に収容した後に、カバー（６３）を収容するように構成される。カバー（６３）は回転部品（５０）の回転軸を中心とする開口（６４）を含み、開口（６４）は開口を通じて回転部品（５０）のステム（５６）を収容するように構成される。バルブ体（６０）の第１端部（６１）とカバー（６３）の内部軸方向表面の間にＯ－リング（６５）が配置されて、その間に流体気密密封を形成する。開口（６４）を限定するカバー（６３）の内周面と回転部品（５０）のステム（５６）の外周面の間に、バルブ体（６０）に対する回転部品（５０）の回転期間を含んで流体気密密封を形成するための他の一対のＯ－リングが収容されることができる。

バルブ体（６０）は流体を回転部品（５０）に連通させるための少なくとも１つの流体ポート（８２）を含み、ここで、それぞれの流体ポート（８２）はバルブ体（６０）を通る中空通路を形成し、中空通路を通じて対応する流体が回転部品（５０）に向かって、または回転部品（５０）から離れるように伝達されることができる。図示する実施例で、バルブ体（６０）は流体ポート（８２）それぞれにより隣接した流体ポート（８２）それぞれから円周方向に９０度離隔された方向に回転部品（５０）の回転軸の半径方向に向かって、または回転軸から離れる方向に向けるようにするために、バルブ体（６０）の円周方向に対して互いから同等に離隔された４個の流体ポート（８２）を含む。流体ポート（８２）の中、隣接した流体ポート（８２）間の円周方向変位の９０度は回転部品（５０）が所望の作動位置に回転される時、流体ポート（８２）それぞれにより回転部品（５０）を通る形成された通路（５４）それぞれの端部（５５）に向かう位置に対応できるように許容する。しかし、バルブ体（６０）が本発明の範囲を逸脱することなく特に図１乃至４に図示するような対応する回転部品（５０）を通る形成された通路（５４）の構成に対する任意の変形を遵守して、半径方向に延びるただ１つの流体ポート（８２）、または円周方向に離隔された任意の数の流体ポート（８２）を含むことができるということが当業者に明白でなければならない。

バルブ体（６０）は内部に形成された開口（６７）をさらに含み、開口（６７）は軸方向に対してバルブ体（６０）の第１端部（６１）から第２端部（６２）に向かって延びる。開口（６７）はバルブ体（６０）の軸方向端部壁（６８）及び円周方向壁（６９）それぞれを限定する。軸方向端部壁（６８）は回転部品（５０）の軸方向端部と噛み合うように構成されて、円周方向壁（６９）は回転バルブ（１０）の軸方向に回転部品（５０）がバルブ体（６０）内で回転可能に収容される時、回転部品（５０）を囲むように構成される。

バルブ体（６０）の円周方向壁（６９）は開口（６７）により限定されるように、回転部品（５０）の周りに延びる内周面（７０）を含む。内周面（７０）は複数の円筒形セグメント（７１）及び円筒形セグメント（７１）の中、隣接したセグメントの間に介在された複数のポケット（７２）を含む。バルブ体（６０）の軸方向から見る時、それぞれの円筒形セグメント（７１）は回転部品（５０）の外周面（５２）の円形プロファイル形状と実質的に同じ曲率半径を有する円弧形状を含むことができる。このように、回転部品（５０）の外周面（５２）はバルブ体（６０）に対する回転部品（５０）の瞬間回転位置に関係なく、それぞれの円筒形セグメント（７１）の形状に実質的に相応する。

それぞれのポケット（７２）は隣接する円筒形セグメント（７１）それぞれに対して回転バルブ（１０）の半径方向外側に円周方向壁（６９）内に湾入されている。それぞれのポケット（７２）は内部に密封組立体（２０）の中の１つを収容するように形成されて、従って、それぞれのポケット（７２）は密封組立体（２０）の中の１つによる密封が必要なバルブ体（６０）の円周方向に離隔された流体ポート（８２）の中の１つの位置に対応する。

提供される実施例で、ポケット（７２）それぞれは回転部品（５０）の半径方向に整列された部分の接線方向に対して平行するように配列された半径方向端部面（７３）を含む。図１乃至図４に図示する各ポケット（７２）の半径方向端部面（７３）は構成上実質的に平面であるが、半径方向端部面（７３）は本願発明の開示の範囲を逸脱せず隣接した円筒形セグメント（７１）より大きい曲率半径を有する円筒形形状を含んで任意の形状を有することができることが当業者に明白でなければならない。

それぞれのポケット（７２）の半径方向端部面（７３）は流体ポート（８２）の中、対応する１つの半径方向最内側端部（８３）と交差する。図１乃至図３に図示するように、それぞれの流体ポート（８２）の半径方向最内側端部（８３）は回転部品（５０）の外周面（５２）と交差する通路（５４）のそれぞれの端部（５５）の大きさ及びプロファイル形状に実質的に対応する大きさ及びプロファイル形状を含むことができる。それぞれの流体ポート（８２）の半径方向最内側端部（８３）及びそれぞれの通路（５４）の対応する半径方向最外側端部（５５）の類似する大きさ及び形状は、回転バルブ（１０）を通じて連通される流体の圧力の実質的な変化を防止するように選択されることができ、回転バルブ（１０）を通じて連通される流体圧力の実質的な変化は方向の実質的な変化または流れ領域の実質的な変化がそれらの間に存在する場合に発生することができる。本実施例で、それぞれの流体ポート（８２）の半径方向最内側端部（８３）は回転部品（５０）の外周面（５２）と交差する通路（５４）のそれぞれの端部（５５）の円形プロファイル形状と一致するようにするために、円形プロファイル形状を含む。

それぞれのポケット（７２）は、対応する半径方向端部面（７３）に垂直に配列されてバルブ体（６０）の軸方向に延びる一対の対向側面表面（７５）をさらに含む。それぞれの側面表面（７５）の半径方向最内側端部は隣接した円筒形セグメント（７１）の中の１つに隣接した維持ショルダー（７６）を含み、それぞれの維持ショルダー（７６）はバルブ体（６０）の軸方向に延びる。それぞれのポケット（７２）の維持ショルダー（７６）は対応するポケット（７２）内に収容される時、密封組立体（２０）の中の対応する１つの半径方向及び円周方向位置を維持することを助けるように構成される。

それぞれのポケット（７２）は対応する半径方向端部面（７３）に垂直に配列されて、対応する側面表面（７５）を連結する軸方向端部面（７７）をさらに含む。提供される実施例で、半径方向端部面（７３）それぞれは対応する端部（８３）から軸方向端部面（７７）を離隔させるために、対応する流体ポート（７２）の半径方向最内側端部（８３）より大きい曲率半径を有する半円シリンダー形状を含む。

図２乃至図４に図示するように、それぞれの軸方向端部面（７７）は内部に形成された維持湾入部（７８）を含む。それぞれの維持湾入部（７８）は回転部品（５０）の外周面（５２）から半径方向外向の位置から離隔されて、対応する軸方向端部面（７７）の周辺部分に対してバルブ体（６０）の第２端部（６２）に向かって軸方向に湾入される。それぞれの維持湾入部（７８）は回転部品（５０）の外周面（５２）に直ぐに隣接して配置された維持リップ（７９）を限定する。それぞれの維持リップ（７９）は以下でさらに詳細に説明するように、回転バルブ（１０）の組み立ての間、対応する密封組立体（２０）の一部を維持するように構成される。

図５及び図６は密封組立体（２０）の中の１つを個別的に図示して、その特徴をさらによく示している。密封組立体（２０）は第１密封体（２１）及び第２密封体（２２）を含む。第１密封体（２１）は代案的に「硬性」密封体（２１）と称されることができる一方、第２密封体（２２）は代案的に所望の場合「軟性」密封体（２２）と称されることができる。硬性密封体（２１）は回転バルブ（１０）による予め決まった流れ構成の中、任意のものを引き起こすために、予め決まったそれぞれ異なる位置に回転される時、回転部品（５０）の外周面（５２）との間に流体気密密封を提供するために回転部品（５０）の外周面（５２）に直接噛み合うように構成される。さらに具体的に、硬性密封体（２１）は端部（５５）の中の対応する１つが硬性密封体（２１）と半径方向に整列されて配置される時、回転部品（５０）を通じて形成されて回転部品（５０）の外周面（５２）と交差する通路（５４）の中の任意の端部（５５）の周辺部周囲に流体気密密封を囲んで形成するように構成される。対照的に、軟性密封体（２２）は軟性密封体（２２）のポケット（７２）の中の１つ内でバルブ体（６０）の円周方向壁（６９）と直接噛み合うように構成されて、その間に流体気密密封を提供する。さらに具体的に、軟性密封体（２２）はバルブ体（６０）の流体ポート（８２）の中の対応する１つの半径方向最内側端部（８３）の周辺部を囲んで流体気密密封を形成するように構成される。また、硬性密封体（２１）は密封体（２１、２２）が互いに直接接触する位置で、軟性密封体（２２）との間に流体気密密封を形成するように軟性密封体（２２）と噛み合うように構成される。このように、密封体（２０）は回転部品（５０）を通じて形成された通路（５４）の中の１つの端部（５５）の中、瞬間的に整列された任意の１つの端部（５５）とバルブ体（６０）内の密封体（２０）位置に対応する流体ポート（８２）の半径方向最内側端部（８３）間に流体気密密封を提供する。

硬性密封体（２１）は流動開口（２４）の中心を通じて延びる回転バルブ（１０）の半径方向から見る時、プロファイル形状が実質的に円形である円筒形の流動開口（２４）を限定する円周方向に延びる周辺部（２５）を含む。以下で使用するように、流動開口（２４）の中心を通じて延びる回転バルブ（１０）の半径方向はまた、硬性密封体（２１）の中心軸を示し、従って、硬性密封体（２１）の軸方向に対する参照は説明した中心軸に平行に配列された方向を意味する。流動開口（２４）は回転部品（５０）を通じて形成されて流動開口（２４）と軸方向に整列できる通路（５４）の端部（５５）の中の任意の端部（５５）の軸方向に実質的に対応する硬性密封体（２１）の軸方向にプロファイル大きさ及び形状を含む。繰り返して言うと、相応する大きさ及び形状は回転バルブ（１０）を通過する流体が通路（５４）の端部（５５）と整列された流動開口（２４）の間を通過する時、所望としない圧力変化の生成を防止する。

周辺部（２５）は流動開口（２４）を限定する内周面（２６）及び硬性密封体（２１）の中心軸に対して内周面（２６）の反対側に、そして半径方向外側に形成された外周面（２７）を含む。周辺部（２５）の外周面（２７）は硬性密封体（２５）の軸方向から見る時、円形のプロファイル形状を有し、外周面（２７）は硬性密封体（２１）の軸から測定した時、内周面（２６）より大きい曲率半径を有する。

周辺部（２５）は半径方向内部表面（２８）及び半径方向外部表面（２９）をさらに含み、それぞれの表面（２８、２９）は内周面（２６）を周辺部（２５）の全周囲の周辺部（２５）の外周面（２７）に連結する。半径方向内部表面（２８）は回転部品（５０）の外周面（５２）と密封式で噛み合うように構成され、従って、外周面（５２）と同じ円筒形曲率及び形状を含む。具体的に、半径方向内部表面（２８）は回転部品（５０）の軸方向から見る時、回転部品（５０）の外周面（５２）と同じ曲率半径を有する円弧のプロファイル形状を有する。半径方向内部表面（２８）は回転部品（５０）の外周面（５２）に接し、円筒形の回転部品（５０）周囲の周辺部（２５）の曲率によって硬性密封体（２１）の中心軸に垂直である方向から見る時、実質的にアーチ型または双曲線プロファイルの形状を追加で含む。半径方向外部表面（２９）は回転部品（５０）の軸方向から見る時、周辺部（２５）全体に関して回転部品（５０）の半径方向に半径方向外部表面（２９）を半径方向内部表面（２８）から離隔させるために、半径方向外部表面（２９）が回転部品（５０）の回転軸から測定された若干より大きい曲率半径を含むことを除外すれば、半径方向内部表面（２８）と実質的に同じ一般形状を含む。

図示する実施例で、周辺部（２５）の内周面（２６）は周辺部（２５）の全周りに対して硬性密封体（２１）の軸方向に平行するように延びるように配列される。類似するように、周辺部（２５）の外周面（２７）も周辺部（２５）の全周りに対して硬性密封体（２１）の軸方向に平行するように延びるように配列される。このような関係は内周面（２６）が周辺部（２５）の全周りに対して硬性密封体（２１）の中心軸から測定される時、硬性密封体（２１）の任意の半径方向に対して外周面（２７）から実質的に均等に離隔するようにし、ここで、この半径方向距離は以後に硬性密封体（２１）の周辺部（２５）の半径方向厚さと称される。追加で、硬性密封体（２１）はまた半径方向内部表面（２８）が周辺部（２５）を通過する任意の軸方向延長方向に対して半径方向外部表面（２９）から均等に離隔する方式で配列されて、ここで表面（２８、２９）間のこの軸方向距離は以後に硬性密封体（２１）の周辺部（２５）の軸方向厚さと称される。しかし、回転部品（５０）及び軟性密封体（２２）の所望の流体気密密封を提供することにおいて硬性密封体（２１）の成功的な作動のために周辺部（２５）の半径方向厚さ及び軸方向厚さが一貫して同一である必要はないということが当業者に明白でなければならない。例えば、内周面（２６）と外周面（２７）の中の１つ、他の１つ、または両方は回転部品（５０）及び軟性密封体（２２）と密封式で接触する時、硬性密封体（２１）に作用する所望の力を生成するために表面（２６、２７）が回転部品（５０）の外周面（５２）から遠く離れて硬性密封体（２１）の軸方向に延びるによって、半径方向内側にまたは半径方向外側に徐々に細くなることができる。

硬性密封体（２１）は回転バルブ（１０）の軸方向に対して互いに整列されて周辺部（２５）の直径方向に対向する側面から突出するパイロット特徴部（３１）及び維持特徴部（３５）をさらに含む。パイロット特徴部（３１）はバルブ体（６０）の第１端部（６１）に隣接するように配置されて維持特徴部（３５）はバルブ体（６０）の第２端部（６２）に隣接するように配置される。パイロット特徴部（３１）はパイロット特徴部（３１）が硬性密封体（２１）の半径方向外側方向に対して周辺部（２５）から離れて延びることによって、回転部品（５０）の接線方向から見る時、実質的に三角形の断面形状を含むように引き起こすために回転バルブ（１０）の半径方向外側方向に細くなるテーパー表面（３２）を含む。維持特徴部（３５）は密封組立体（２０）がポケット（７２）の中の対応するポケット内に収容される時、ポケット（７２）の中の対応するポケットの維持湾入部（７８）内に収容されるように構成される。維持特徴部（３５）はパイロット特徴部（３１）に対して実質的に対称的な構成を含むものと図示され、維持特徴部が維持特徴部（３５）に対して実質的に三角形である断面形状をまた形成するために、硬性密封体（２１）の中心軸から半径方向外側に突出することによって、類似するように回転バルブ（１０）の半径方向外側方向に細くなるテーパー表面（３６）を含む。維持特徴部（３５）のテーパー表面（３６）は回転バルブ（１０）の組み立ての間、ポケット（７２）の中の対応する１つの維持リップ（７９）に対して支えられるように構成される。

硬性密封体（２１）は相対的に剛性であり、相対的に硬質である熱可塑性材料のような実質的に剛性である材料で形成される。さらに具体的に、選択された材料は好ましくは半結晶性熱可塑性物質であることができる。熱可塑性物質が使われる場合、熱可塑性物質は好ましくはポリフタルアミド（ＰＰＡ）またはポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）であることができる。相対的に強い耐化学性、耐熱性及び永久変形または摩耗に対する抵抗性を有するそれぞれの材料によって、ＰＰＡまたはＰＰＳ中の１つを使用することが好ましい。また、ＰＰＡ及びＰＰＳそれぞれは回転部品（５０）の外周面（５２）との所望通りの密封噛み合いのために所望の公差範囲内で維持しながら、相対的に安価な製造工程を使用して、硬性密封体（２１）の前述した形状及び構成を形成するために射出成形できる熱可塑性樹脂として提供されることができる。ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）は射出成形工程を使用して製造できないので、回転部品（５０）の外周面（５２）との間に流体気密密封を提供するために硬性密封体（２１）を所望の構成に形成することはより高くて難しい製造工程を要するが、ＰＴＦＥのような異なる硬質の熱可塑性材料が硬性密封体（２１）を形成するのに使われることができる。関連回転バルブ（１０）に対する適用特定要求事項によって、多様な金属、多様なセラミック、炭素黒鉛、及びさらにはガラスを含む追加の剛性材料がまた硬性密封体（２１）を形成するために使われることができる。しかし、上に挙げた好ましい熱可塑性材料の以外の該代案材料は思いもよらない程、高価か、硬性密封体（２１）と回転部品（５０）の間の流体気密密封を維持するために所望の許容誤差内で製造することが益々難しくなる。

硬性密封体（２１）は所望の密封効果が回転部品（５０）の回転位置に関係なく存在できるように保障するために、硬性密封体（２１）が回転部品（５０）に存在する任意の表面不規則性、または寸法不一致に順応するように許容するために、制限された順応度も要求できる。ＰＰＡまたはＰＰＳのような好ましい熱可塑性材料の剛性は、所望の程度の順応度及び適合性を保障するために、周辺部（２５）の周り周囲に最小断面で硬性密封体（２１）が形成されるように要求できる。硬性密封体（２１）の周辺部（２５）は所望の程度の順応度及び適合性を保障するように３ｍｍ以下の半径方向厚さ及び３ｍｍ以下の軸方向厚さを含むように提供できる。例えば、周辺部（２５）は約２ｍｍの半径方向厚さ及び約２ｍｍの軸方向厚さで提供できる。

回転部品（５０）、特に回転部品（５０）の外周面（５２）を形成する部分は、硬性密封体（２１）を形成するのに適するものと記述された材料と同じ材料で形成されることができる。例えば、回転部品（５０）はこれに制限されないが、ＰＰＡまたはＰＰＳのような剛性熱可塑性材料で形成されることができる。一部実施例で、回転部品（５０）及び硬性密封体（２１）それぞれを形成する時に、同じ材料が選択されることができる。しかし、本発明の範囲を逸脱することなく、回転部品（５０）を形成するために任意の剛性材料が選択されることができる。

軟性密封体（２２）はバルブ体（６０）の半径方向または円周方向への軟性密封体（２２）の動きを防止する方式で軟性密封体（２２）がポケット（７２）の中の対応するポケット内に収容されるように許容するために、バルブ体（６０）に形成されたそれぞれのポケット（７２）の形状に実質的に相補的な形状を有する。例示した実施例で、軟性密封体（２２）は一対の側面表面（３８）を含み、それぞれの側面表面（３８）はポケット（７２）の中の対応する１つの側面表面（７５）の中の対応する側面表面（７５）を補完するように構成される。側面表面（３８）のそれぞれは側面表面（７５）の中の対応する１つの維持ショルダー（７６）を補完するように構成された直角の湾入部（３９）を追加で含み、ここで湾入部（３９）及び維持ショルダー（７６）の相補的形状はポケット（７２）の中の対応するポケット内に収容される時、軟性密封体（２２）の半径方向内向動きを防止する。軟性密封体（２２）はポケット（７２）の中で対応するポケット（７２）の半径方向端部面（７３）に相補的で噛み合う半径方向外部表面（４０）及びポケット（７２）の中の対応するポケット（７２）の軸方向端部面（７７）に相補的で噛み合う半円筒形状を有する軸方向端部面（４１）をさらに含む。

軟性密封体（２２）はその内周面（４３）により定義されるように、貫通して形成された円筒形形状の流動開口（４４）を含む。以下で使うように、流動開口（４４）の中心を通じて延びる回転バルブ（１０）の半径方向はまた軟性密封体（２２）の中心軸を示し、従って軟性密封体（２２）の軸方向に対する参照は説明した中心軸に平行配列された方向を意味する。従って、流動開口（４４）は軟性密封体（２２）の軸方向から見る時、円形のプロファイル形状を含む。軟性密封体（２２）を通じて形成された流動開口（４４）は密封組立体（２０）が作動位置に配置される時、硬性密封体（２１）の半径方向外部表面（２９）が軟性密封体（２２）に対して支えることを保障するために、硬性密封体（２１）を通じて形成された流動開口（２４）に比べて若干減少した半径を含む。

軟性密封体（２２）の半径方向内部表面（４５）は硬性密封体（２１）の半径方向内部表面（２８）より若干大きい曲率半径を有する彎曲な円筒形状を含む。半径方向内部表面（４５）は軸方向に対して硬性密封体（２１）のプロファイル形状に相補的な形状を有する、内部に形成された軸方向湾入部（４６）をさらに含む。軸方向湾入部（４６）はバルブ体（６０）のポケット（７２）の中で該当するポケット内部に密封組立体（２０）が配置される時、回転部品（５０）の外周面（５２）と軟性組立体（２２）が噛み合わないようにするために、硬性密封体（２１）の半径方向内部表面（２８）が回転バルブ（１０）の半径方向に対して軟性密封体（２２）の半径方向内部表面（４５）の残り部分の半径方向内側に配置されるように許容するように、硬性密封体（２１）の軸方向厚さより小さな軟性密封体（２２）の軸方向深さを含む。維持特徴部（３５）は維持特徴部（３５）が軟性密封体（２２）外部の位置でバルブ体（６０）に形成された維持湾入部（７８）内に収容されることを保障するために、バルブ体（１０）の軸方向に対して軸方向湾入部（４６）の外部に延びる。軸方向湾入部（４６）はそれに対する硬性密封体（２１）の所望しない動きを防止するために、軟性密封体（２２）の位置設定特徴部及び維持特徴部を形成する。

与えられた名前により提案されたように、硬性密封体（２１）は軟性密封体（２２）を形成するために選択された材料より堅固でより硬直した材料で形成される。より具体的に、軟性密封体（２２）は弾性的に変形可能な比較的軟性材料で形成される。本明細書に使われるように、弾性的に変形可能な材料は材料の変形後、特に材料が与えられた方向に寸法が減少するように圧縮される時、材料が元来の位置に戻ろうと試みる方式で変形できる材料である。軟性密封体（２２）用途に選択された材料の弾性は軟性密封体（２２）が円周方向壁（６９）に向かって半径方向外側方向に圧縮される時に対応して、該材料が硬性密封体（２１）に半径方向内側のスプリング力を加える方式であるべきで、半径方向力及び圧縮の半径方向は回転バルブ（１０）の半径方向を示す。弾性変形可能な材料は好ましくはサントプレーン（Ｓａｎｔｏｐｒｅｎｅ、登録商標）熱可塑性エラストマー、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ゴム、Ｎｙｌａｂｏｎｄ（登録商標）熱可塑性エラストマー、ＥＰＤＭフォーム、シリコンゴム、ニトリルまたはウレタンのようなエラストマー材料であることができ、これに制限されない。エラストマー材料は流体の類型、及び所望の耐化学性及び耐熱性包含のように、回転バルブ（１０）を通じて伝達される流体の作動特性によって選択されることができる。好ましい実施例で、エラストマー材料は軟性密封体（２２）に対して低いスプリング力対変位比率を提供するために低い硬度計、３５－４５ショアＡ硬度、軟性密封ゴムに選択されることができる。変位比率に対する力が低いため、それぞれの密封組立体（２０）形成においてより大きくてより製造親和的な公差を許容するので、低い硬度計材料の使用は回転バルブ（１０）の半径方向を含み、任意の与えられた方向で公差累積と関連する問題を解決するのに助けになる。

硬性密封体（２１）を形成する剛性材料は軟性密封体（２２）を形成するために選択された弾性及び軟質材料より低い摩擦係数を含むように選択される。このように、対応する回転モーターまたはアクチュエーターによる回転部品（５０）の回転は硬性密封体（２１）の半径方向内部表面（２８）と回転部品（５０）の外周面（５２）の間に存在する摩擦力を克服するために、回転部品（５０）が回転する間に軟性密封体（２２）が回転部品（５０）と直接接触するように配置される場合より少ないトルクを要求する。

回転バルブ（１０）は次のように組み立てられる。まず、それぞれの硬性密封体（２１）は複数の密封組立体（２０）それぞれを形成するために軟性密封体（２２）の中の対応する１つの軸方向湾入部（４６）内に収容される。密封組立体（２０）それぞれはその後、バルブ体（６０）の軸方向に対してバルブ体（６０）のポケット（７２）の中の対応するポケット内に挿入される。バルブ体（６０）内へのそれぞれの密封組立体（２０）の軸方向挿入はそれぞれの対応するポケット（７２）内でそれぞれの軟性密封体（２２）の固定された位置を確かにする一方、それぞれの硬性密封体（２１）の保有特徴部（３５）はまた軸方向に対応する維持湾入部（７８）それぞれに挿入される。

回転部品（５０）はバルブ体（６０）の開口（６７）内に軸方向に挿入される前にバルブ体（６０）に対して中心に位置するようになる。回転部品（５０）の軸方向挿入以前に、円周方向に離隔されたそれぞれの硬性密封体（２１）の半径方向内部表面（２８）は回転部品（５０）の外周面（５２）の半径方向位置で若干半径方向内側に位置する。それぞれの硬性密封体（２１）から軸方向に突出するパイロット特徴部（３１）は回転部品（５０）のバルブ体（６０）内への軸方向挿入の間に、回転部品（５０）を案内して中心を合せることを助ける。

回転部品（５０）の外周面（５２）はそれぞれのパイロット特徴部（３１）のテーパー表面（３２）に対して支えられて、回転部品（５０）の外周面（５２）が硬性密封体（２１）の半径方向内部表面（２８）それぞれと噛み合う時まで回転部品（１０）の半径方向外側方向にそれぞれの硬性密封体（２１）に力を加える傾向のある方式でそれぞれのテーパー表面（３２）に沿って軸方向に継続して下る。バルブ体（６０）に形成されたそれぞれの維持リップ（７９）はそれぞれの硬性密封体（２１）の維持特徴部（３５）を支えて、回転部品（５０）のバルブ体（６０）内への軸方向挿入の間、バルブ体（６０）の第２端部（６２）に隣接した硬性密封体（２１）の所望としない内側回転を防止する。回転部品（５０）がバルブ体（６０）内に完全に収容されれば、バルブ体（６０）とそれぞれの軟性密封体（２２）の間に流体気密密封を確かにするためにそれぞれの軟性密封体（２２）は回転バルブ（１０）の半径方向外側方向に圧縮される。それぞれの軟性密封体（２２）の弾性は回転部品（５０）の外周面（５２）と硬性密封体（２１）のそれぞれの半径方向内部表面（２８）間に流体気密密封を確かにするために、順にそれぞれの硬性密封体（２１）に反対方向の半径方向内向力を提供する。

回転部品（５０）のステム（５６）はカバー（６３）の開口（６４）に挿入されて、前述したＯ－リング（６５、６６）それぞれはカバー（６３）とバルブ体（６０）の第１端部（６１）の間に位置する。その後、カバー（６３）は回転バルブ（１０）から関連流体の漏れを防止するために、所望の方式でＯ－リング（６５、６６）を圧縮するためにバルブ体（６０）に堅固に結合される。完全に組み立てられた位置にある時、回転部品（５０）を通じて形成された通路（５４）の中の半径方向に整列された１つの端部（５５）とバルブ体（６０）を通じて形成された対応する流体ポート（８２）間に流体連通を提供するために、硬性密封体（２１）による流動開口（２４）は軟性密封体（２２）による流動開口（４４）と協同する。対応する流体が通過する密封組立体（２０）それぞれは流体の所望の流路外部に流体が漏れることを防止するために必要な流体気密密封を設定する。回転式アクチュエーターまたはモーターは回転部品（５０）をバルブ体（６０）に対して任意の多様な相違する回転位置に回転させることができ、それぞれの密封組立体（２０）は回転部品（５０）の回転の間及び回転の後に、軟性密封体（２２）それぞれにより対応する硬性密封体（２１）に加えられる連続的なスプリング力により流体気密密封効果を維持する。

図示して説明する回転バルブ（１０）は幾つかの有利な特徴を含む。回転部品（５０）と噛み合うようにするために、弾力があって軟らかい材料より摩擦係数の低い剛性材料を使用すれば回転部品（５０）によりそれぞれの密封組立体（２０）に対してより容易に回転するようにすることができる。追加で、硬性密封体（２１）の半径方向内部表面（２８）は回転部品（５０）の回転中に存在する摩擦力をさらに最小化するために、硬性密封体（２１）の周辺部（２５）の相対的に小さな半径方向厚さによって、回転部品（５０）と密封式で噛み合う時に最小化した表面積を有する。前述したそれぞれの長所は、該当する回転モーターまたはアクチュエーターにより回転部品（５０）を所望の方式で回転させる時により少ないトルクを要求するようにする。減少したトルク要求事項はバルブ体（６０）に対して回転部品（５０）を回転させるのに必要なエネルギーの量を減少させると同時に、回転バルブ（１０）と共の使用に適する回転モーターまたはアクチュエーターを有利に拡張する。より低いトルク要求事項はまた、回転バルブ（１０）を含む組立体のパッケージング空間を減らすために回転モーターまたはアクチュエーターの大きさがより小さくなることを有利に許容することができる。

硬性密封体（２１）の半径方向内部表面（２８）と回転部品（５０）の外周面（５２）の間に存在する摩擦力を最小化することの他にも、外周面（５２）と噛み合う半径方向内部表面（２８）の相対的に小さな表面積はまた、硬性密封体（２１）と回転部品（５０）の間に所望の流体気密密封を形成するように保障する方式で、硬性密封体（２１）と回転部品（５０）の間に与えられた表面積に対して高い接触力が存在できるように促進する。噛み合う部品間に存在する相対的に小さな表面積に沿って作用する高い接触力は、このような密封噛み合いを形成するためのエラストマー材料の伝統的な使用と比較して硬性密封体（２１）の相対的に高い剛性程度にもかかわらず、硬性密封体（２１）により回転部品（５０）に形成された任意のスクラッチまたはその他の寸法不一致に順応するようにする。

それぞれの硬性密封体（２１）の一端部に形成されたパイロット特徴部（３１）の使用はまた、説明した流体気密密封部それぞれを形成するための所望の半径方向力を設定する方式で回転バルブ（１０）を組み立てるように助ける。追加で、それぞれの介在された硬性密封体（２１）を通じて回転部品（５０）がそれぞれの軟性密封体（２２）を漸進的に圧縮する方式は密封体（２１、２２）の中の任意の１つに存在する任意の寸法変化によって回転バルブ（１０）の適切な作動が妨害されることを防止する。それぞれの硬性密封体（２１）に対する維持特徴部（３５）の追加はまた、それぞれの密封組立体（２０）の所望の半径方向位置を設定すると同時に、それぞれの硬性密封体（２１）の所望としない動きを防止して回転バルブ（１０）の組み立てをより単純化させる。

それぞれの密封組立体（２０）の硬性密封体（２１）及び軟性密封体（２２）を形成するのに適すると記述した材料はまたそれぞれの密封体（２１、２２）を形成するための射出成形作業の使用を容易にする。これは他の関連する製造工程と比較して費用を低くし、それぞれの密封組立体（２０）の製造を単純化する。

図７乃至図１４を参照すれば、本発明の他の実施例による回転バルブ（１１０）に使用するための密封組立体（１２０）を図示して説明する。回転バルブ（１１０）は回転部品（１５０）、バルブ体（１６０）、及び回転部品（１５０）周囲の円周方向に離隔された位置で回転部品（１５０）とバルブ体（１６０）の間の流体気密密封を提供するための複数の密封組立体（１２０）を含む。

図１１乃至図１３から分かるように、回転バルブ（１１０）は図１乃至４の回転バルブ（１０）とは実質的に異なる流れ構成を含む。具体的に、回転バルブ（１１０）のバルブ体（１６０）は回転バルブ（１０）に対して図示される４個の半径方向に延びる流体ポート（８２）ではなく、２個の半径方向に延びる流体ポート（１８２）だけを有する円周方向壁（１６９）を含む。半径方向に延びる流体ポート（１８２）それぞれは円周方向壁（１６９）の内周面（１７０）と交差する半径方向最内側端部（１８３）を含む。内周面（１７０）は複数の円筒形セグメント（１７１）と、隣接した円筒形セグメント（１７１）の間に介在された複数のポケット（１７２）に分割される。それぞれのポケット（１７２）はそれぞれのポケット（１７２）の半径方向端部面（１７３）が回転バルブ（１１０）の回転軸から測定された曲率半径を有する円筒形曲率及び形状を有するという点で、バルブ体（１０）のポケット（７２）と相違する。それぞれのポケット（１７２）は回転バルブ（１１０）の対応する半径方向に配列された一対の対向側面（１７５）をさらに含む。各ポケット（１７２）の半径方向端部面（１７３）及び側面（１７５）のそれぞれは回転バルブ（１１０）の軸方向に延びるように配置される。それぞれのポケット（１７２）の軸方向端部面（１７７）は回転バルブ（１０）に存在する軸方向端部面（７７）について開示するように、半円筒形状を含むのではなく、回転バルブ（１１０）の軸方向に垂直に配列される。それぞれのポケット（１７２）の軸方向端部面（１７７）は内部に形成されてバルブ体（１６０）内に軸方向に延びる維持湾入部（１７８）をさらに含む。

バルブ体（１６０）の端部壁（１６８）は、回転部品（１５０）の回転軸により限定されたように、回転バルブ（１１０）の中心軸に沿って配列された軸方向延長流体ポート（１８６）を含む。回転部品（１５０）は回転部品（１５０）を貫通して形成された単一の通路（１５４）を含むが、通路（１５４）の端部（１５５）の中の１つは回転部品（１５０）の外周壁（１５２）と交差して、通路（１５４）の対向端部（１５７）は軸方向延長流体ポート（１８６）と整列された回転部品（１５０）の軸方向端部（１５８）で終わるように形成される。従って、回転バルブ（１１０）は回転バルブ（１１０）を通過する流体の９０度回転を許容するように構成されて、回転部品（１５０）は軸方向延長流体ポート（１８６）と流体疎通する２個の相違する半径方向延長流体ポート（１８２）間で転換（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）が可能である。回転部品（１５０）は２個の相違する回転位置間で回転部品（１５０）を回転させることができる適切な回転モーターまたはアクチュエーター（図示しない）に作動可能に結合される。

図７及び図８を参照すれば、回転バルブ（１１０）と共に使用するのに適する密封組立体（１２０）の中の１つが別途に開示される。密封組立体（１２０）は多くの面で密封組立体（２０）と実質的に類似するが、密封組立体（２０）と比較して幾つかの修正及び追加により相違する。密封組立体（１２０）は硬性密封体（１２１）及び軟性密封体（１２２）を含み、これらのそれぞれは硬性密封体（２１）及び軟性密封体（２２）を形成するのに適すると説明したのと同じ材料で形成されることができる。

硬性密封体（１２１）は内周面（１２６）を含む周辺部（１２５）、対向する外周面（１２７）、回転部品（１５０）の外周面（１５２）と噛み合うように構成された半径方向内側表面（１２８）、及び半径方向内部表面（１２８）に対向して、軟性密封体（１２２）と噛み合うように構成された半径方向外側表面（１２９）（図１２及び１４）を含む。内周面（１２６）はバルブ体（１６０）を通じて形成された半径方向延長流体ポート（１８２）それぞれに大きさ及び形状が実質的に対応する硬性密封体（１２１）による流動開口（１２４）を限定するだけではなく、回転部品（１５０）を通じて形成された通路（１５４）の半径方向延長端部（１５５）を限定する。流動開口（１２４）の中心を通過する回転部品（１５０）の半径方向は硬性密封体（１２１）の中心軸を限定するので、以下で硬性密封体（１２１）の軸方向に対する参照は硬性密封体（１２１）の中心軸に平行する方向を参照する。また、硬性密封体（１２１）の半径方向に対する参照はまた、硬性密封体（１２１）の中心軸を通過してそれに垂直に配列された方向を参照する。

半径方向内部表面（１２８）は硬性密封体（２１）の半径方向内部表面（２８）と実質的に類似し、回転部品（１５０）の外周面（１５２）の円筒形形状に相補的な彎曲な円筒形形状を含む。外周面（１２７）は硬性密封体（１２１）の軸方向に延び、また硬性密封体（２１）の外周面（２７）と実質的に類似する。しかし、周辺部（１２５）は硬性密封体（１２１）の軸方向と一致する回転バルブ（１１０）の半径方向外側方向に延びるので、硬性密封体（１２１）の内周面（１２６）及び半径方向外部表面（１２９）は周辺部（１２５）の半径方向厚さを減少させた結果、硬性密封体（２１）の対応する表面（２６、２９）と相違する。さらに具体的に、内周面（１２６）の少なくとも一部は半径方向外部表面（１２９）が半径方向内部表面（１２８）に比べて減少した半径方向厚さを含むようにするために、半径方向外部表面（１２９）に向かってますます細くなる。従って、周辺部（１２５）の半径方向外部表面（１２９）は周辺部（１２５）の半径方向内部表面（１２８）より小さな表面積を含む。

硬性密封体（１２１）は横方向に離隔された一対のパイロット特徴部（１３１）及び回転バルブ（１１０）の軸方向に対して周辺部（１２５）の直径方向に対向する側面から突出する維持特徴部（１３５）を含む。離隔されて一対で提供されていることを除いて、それぞれのパイロット特徴部（１３１）は構造及び目的が硬性密封体（２１）のパイロット特徴部（３１）と類似するので、これ以上の説明は省略する。維持特徴部（１３５）は構造及び目的が硬性密封体（２１）の維持特徴部（３５）と類似するので、それに関する追加説明も省略する。

硬性密封体（１２１）は周辺部（１２５）の対向横方向面から延びる一対の横方向フレーム部材（１９０）をさらに含む。それぞれのフレーム部材（１９０）は硬性密封体（１２１）の半径方向に対して周辺部（１２５）の外周面（１２７）から半径方向外側に少なくとも部分的に延びる一対の連結部（１９１）を含む。連結部（１９１）一対のそれぞれは周辺部（１２５）をフレーム部材（１９０）の中の１つの対応する横方向壁（１９２）に連結する。横方向壁（１９２）それぞれは、後述するように密封組立体（１２０）がバルブ体（１６０）内に収容される時、回転バルブ（１１０）の半径方向に対応する方向に、対応する一対の連結部（１９１）から離れるように突出する。それぞれの連結部（１９１）は、密封組立体（１２０）がバルブ体（１６０）に収容される時、回転バルブ（１１０）の半径方向外側方向に対応する方向の硬性密封体（１２１）の軸方向の中の何れかの１つの方向に連結部（１９１）から延びるカップリング突出部（１９３）（図８）をさらに含む。

軟性密封体（１２２）は軟性密封体（２２）と実質的に同じ役割をするが、前述したようにバルブ体（６０）及び硬性密封体（２１）からバルブ体（１６０）及び硬性密封体（１２１）への構造変化を収容するために、他の構成を含む。軟性密封体（１２２）はまた後述するように、バルブ体（１６０）の円周壁（１６９）と噛み合うための改善された二重密封表面を含む。

軟性密封体（１２２）はバルブ体（１６０）に形成されたそれぞれのポケット（１７２）の形状に実質的に相補的な形状を有する。例示した実施例で、軟性密封体（１２２）は一対の横方向表面（１３８）を含み、軟性密封体（１２２）がポケット（１７２）の中の１つ内に収容される時、それぞれの横方向表面（１３８）はバルブ体（１１０）の軸方向及び半径方向に延びる。軟性密封体（１２２）は回転部品（１５０）の外周面（１５２）の曲率半径より大きい曲率半径を有する、略円筒形である形状の半径方向外部表面（１４０）を含む。軟性密封体（１２２）はまた、回転バルブ（１１０）の軸方向に垂直に配列されて、ポケット（１７２）の中の対応するポケットの軸方向端部面（１７７）と噛み合うように構成された実質的に平面である軸方向端部面（１４１）を含む。

軟性密封体（１２２）はその内周面（１４３）により限定されたように、軟性密封体（１２２）を貫通して形成された円筒形の流動開口（１４４）を含む。以下で使われるように、流動開口（１４４）の中心を通じて延びる回転バルブ（１１０）の半径方向はまた、軟性密封体（１２２）の中心軸を示し、従って、軟性密封体（１２２）の軸方向に対する参照は説明した軟性密封体（１２２）の中心軸に平行して配列された方向を参照する。従って、流動開口（１４４）は軟性密封体（１２２）の軸方向から見る時、円形プロファイル形状を含む。軟性密封体（１２２）を通じて形成された流動開口（１４４）は、密封組立体（１２０）が作動位置に配置される時、硬性密封体（１２１）の半径方向外部表面（１２９）が軟性密封体（１２２）に対して支えるように保障する寸法に作られる。

軟性密封体（１２２）の半径方向内部表面（１４５）は硬性密封体（１２１）の半径方向内部表面（１２８）より若干大きい曲率半径を有する円筒形形状を含む。半径方向内部表面（１４５）は内部に形成された軸方向湾入部（１４６）をさらに含み、軸方向湾入部（１４６）は軸方向に対して硬性密封体（１２１）のプロファイル形状に相補的な形状を有する。軸方向湾入部（１４６）は密封組立体（１２０）がバルブ体（１６０）のポケット（１７２）の中の対応するポケット（１７２）内に配置される時、軟性密封体（１２２）が回転部品（１５０）の外周面（１５２）と噛み合わないようにするために、硬性密封体（１２１）の半径方向内部表面（１２８）が軟性密封体（１２１）の半径方向内部表面（１４５）の残り部分の内側に配置されることを許容するように、硬性密封体（１２１）の軸方向厚さより小さな軟性密封体（１２２）の軸方向深さを含む。維持特徴部（１３５）はバルブ本体（１１０）の軸方向に対して軸方向湾入部（１４６）の外側に延び、維持特徴部（１３５）が軟性密封体（１２２）外部の位置でバルブ本体（１６０）に形成された維持湾入部（１７８）内に収容されるように保障する。軸方向湾入部（１４６）は軸方向湾入部（１４６）に対する硬性密封体（１２１）の所望しない動きを防止するために、軟性密封体（１２２）の位置決定特徴部を形成する。

軟性密封体（１２２）の半径方向内部表面（１４５）には軟性密封体（１２２）の半径方向外部面（１４０）に向かって複数のカップリング開口（１０３）が形成される。カップリング開口（１０３）は図８で軟性密封体（１２２）を貫通して延びると図示したが、本発明の範囲を逸脱しない範囲でカップリング開口（１０３）は任意の深さが使用可能である。それぞれのカップリング開口（１０３）は軟性密封体（１２２）の軸方向または回転バルブ（１１０）の対応する半径方向の中の何れかの１つに、所望の通り軟性密封体（１２２）内に延びることができる。それぞれのカップリング開口（１０３）は硬性密封体（１２１）が軟性密封体（１２２）と噛み合う時、カップリング開口（１０３）内部に対応するカップリング突出部（１９３）を収容するように位置して寸法が作られる。

軟性密封体（１２２）の半径方向外部表面（１４０）は軟性密封体（１２２）の軸方向に突出した一対の密封リップ（１１１、１１２）の包含により、軟性密封体（２２）の対応する半径方向外部表面（４０）と実質的に相違し、それぞれの密封リップ（１１１、１１２）はポケット（１７２）の中の対応するポケットの半径方向端部表面（１７３）と密封結合するように構成される。さらに具体的に、第１密封リップ（１１１）は軟性密封体（１２２）を通じて流動開口（１４４）に直ぐ隣接して配置される一方、第２密封リップ（１１２）は軟性密封体（１２２）の半径方向に対して第１密封リップ（１１１）の半径方向外側に配置される。それぞれの密封リップ（１１１、１１２）は対応する半径方向端部表面（１７３）と噛み合うための実質的にアーチ型であるチップを含むことができるが、本発明の範囲を逸脱しない範囲で他の形状がまた使われることができる。密封リップ（１１１、１１２）それぞれは流動開口（１４４）周囲に半径方向に離隔された２個の密封表面を形成するために流動開口（１４４）周囲から輪状に延びて、これにより軟性密封体（１２２）の半径方向外部表面（１４０）と対応する流体ポート（１８２）の半径方向最内側端部（１８３）間の漏れを防止するための追加的で独立的に提供された密封表面が提供される。それぞれの密封リップ（１１１、１１２）は軟性密封体（１２２）の軸方向から見る時、円形プロファイル形状を含むが、対応する流動開口（１４４）が図示して説明する形状と異なる形状を含むように提供される場合、代案形状が利用されることができる。

第１密封リップ（１１１）は内周面（１１３）及び対向する外周面（１１４）を含む一方、第２密封リップ（１１２）はまた内周面（１１５）及び対向する外周面（１１６）を含む。第１密封リップ（１１１）の内周面（１１３）は貫通する流動開口（１４４）を限定する軟性密封体（１２２）の内周面（１４３）と一致することができ、従って、内周面（１１３）は軟性密封体（１２２）の軸方向延びることができる。

図１２を参照すれば、ベクトル（Ｆ１）は第１密封リップ（１１１）の外周面（１１４）と第２密封リップ（１１２）の内周面（１１５）の間から延びると図示している。図１４は第１密封リップ（１１１）の外周面（１１４）と第２密封リップ（１１２）の内周面（１１５）の間で、軟性密封体（１２２）の中心軸に対してベクトル（Ｆ１）の位置から約９０度回転離隔された位置から延びるベクトル（Ｆ２）を図示する。それぞれのベクトル（Ｆ１、Ｆ２）は回転部品（１５０）の回転軸から延び、これに垂直に配列された回転バルブ（１１０）の半径方向に離隔されて延びるように配列される。軟性密封体（１２２）が硬性密封体（１２１）を通じて回転部品（１５０）の外周面（１５２）と該ポケット（１７２）の半径方向端部面（１７３）の間で圧縮される方式により、それぞれのベクトル（Ｆ１、Ｆ２）は識別された位置で軟性密封体（１２２）に作用する圧縮力の方向を示し、それぞれのベクトル（Ｆ１、Ｆ２）はそれぞれのベクトル（Ｆ１、Ｆ２）が通過する位置で外周面（１５２）と半径方向端部面（１７３）に垂直に配列される。

図１２に図示するように、第１密封リップ（１１１）の外周面（１１４）は少なくとも１度の角度でベクトル（Ｆ１）から離れるように傾いた一方、第２密封リップ（１１２）の内周面（１１５）は少なくとも１度の反対角度でベクトル（Ｆ１）から離れるように傾く。類似するように、ベクトル（Ｆ１）から離隔されたベクトル（Ｆ２）の間隔及び図１２を拡大した図１４の与えられた断面の垂直配列にもかかわらず、第１密封リップ（１１１）の外周面（１１４）は少なくとも１度の角度でベクトル（Ｆ２）から離れるように傾く一方、第２密封リップ（１１２）の内周面（１１５）は少なくとも１度の反対角度でベクトル（Ｆ２）から離れる間、少なくとも１度の反対角度でベクトル（Ｆ２）から離れるように傾く。ベクトル（Ｆ１、Ｆ２）それぞれから離れる円周表面（１１４、１１５）の傾斜は軟性密封体（１２２）の圧縮の間、互いに向かったそれぞれの密封リップ（１１１、１１２）の好ましくない坐屈を有利に防止し、このような坐屈はそれぞれの密封リップ（１１１、１１２）により提供される密封効果を妨害できる。このように、２個の別個の流体気密環形密封表面が軟性密封体（１２２）を貫通して形成された対応する流動開口（１４４）周囲に軟性密封体（１２２）により形成される。

それぞれの密封組立体（１２０）は軟性密封体（１２２）の半径方向内部表面（１４５）に形成された軸方向湾入部（１４６）内に硬性密封体（１２１）を配置することによって組み立てられる。硬性密封体（１２１）のカップリング突出部（１９３）はまた軟性密封体（１２２）のカップリング開口（１０３）内に収容される一方、フレーム部材（１９０）それぞれの横方向壁（１９２）は軟性密封体（１２２）の横方向表面（１３８）周りに延びて噛み合う。硬性密封体（１２１）と軟性密封体（１２２）の間の多様な相違する噛み合いは互いに対する構造体（１２１、１２２）の位置を維持するようにする。その時、それぞれの密封組立体（１２０）はバルブ体（１６０）の軸方向に対する挿入を通じて、バルブ体（１６０）のポケット（１７２）の中の１つ内に収容されることができる。本発明の第１実施例と対照的に、硬性密封体（１２１）と関連する横方向壁（１９２）は軟性密封体（１２２）の代りに、対応するポケット（１７２）の横方向表面（１７５）と噛み合うようになる。回転部品（１５０）はバルブ体（１６０）内に軸方向に収容されて、回転部品（１５０）、硬性密封体（１２１）、軟性密封体（１２２）及びバルブ体（１６０）の間に所望の半径方向力を形成するために、パイロット特徴部（１３１）はそれぞれの軟性密封体（１２２）を漸進的に圧縮する類似の役割を遂行する。

図７乃至図１４にわたって図示する本発明の実施例は多くの有利な機能を図示する。第１に硬性密封体（１２１）がフレーム部材（１９０）を通じてバルブ体（１６０）と直接噛み合う方式は硬性密封体（１２１）を形成するのに使われる材料の剛性が増加してバルブ体（１６０）との連結剛性を軟性密封体（１２１）に比べて向上させる。第２に、前述したように、軟性密封体（１２２）の一対の密封リップ（１１１、１２２）の使用は軟性密封体（１２２）とバルブ体（１６０）の間に存在する密封表面を２倍に増加させる。最後に、半径方向外部表面（１２９）に向かって周辺部（１２５）が細くなることは半径方向に回転バルブ（１１０）内部に挿入される寸法不一致がより大きくてもこれを許容するようにする。これは半径方向外部表面（１２９）がより小さな表面積を含むため発生し、これは相互作用する部品、特に密封組立体（１２０）それぞれの形成に関連する部品の中の任意の部品の寸法の可変性を処理するために硬性密封体（１２１）により回転バルブ（１１０）の半径方向に軟性密封体（１２２）をより容易に局部的に圧縮するように招く。半径方向外部表面（１２９）の相対的により小さな表面積は軟性密封体（１２２）内に変位される表面積の量を最小化し、これは順に２部品間に存在する合力曲線を低くする。このような関係は回転バルブ（１１０）が占めるパッケージング空間をさらに最小化するために、軟性密封体（１２２）が相対的により薄く形成されることを許容する。

図１５乃至１７を参照すれば、本発明の第３実施例による密封組立体（２２０）が開示される。図示から分かるように、密封組立体（２２０）の硬性密封体（２２１）は前述した硬性密封体（２１、１２１）の中の１つまたは他の１つに共通的な構造を含むので、これ以上の説明はここで大きく省略する。図示する硬性密封体（２２１）は硬性密封体（２２１）が前述した第２実施例バルブ体（１６０）と関連して図示するポケット（１７２）の中の１つ内に収容されるように構成できる方式で硬性密封体（２２１）の周辺部（２２５）から延びる一対のフレーム部材（２９０）を含む。

密封組立体（２２０）は主に密封組立体（２２０）の製造方法による原因から前述した密封組立体（２０、１２０）と異なる。密封組立体（２２０）は単一鋳型を使用して密封組立体（２２０）の軟性密封体（２２２）が硬性組立体（２２１）上に直接成形される二重（ｔｗｏ－ｓｈｏｔ）射出成形工程で形成される。従って２構造体（２２１、２２２）は密封組立体（２０、１２０）を参照して説明した多様で相違する位置設定特徴部とカップリング特徴部を必要とせずに、互いに結合される。従って、軟性密封体（２２２）は該バルブ体と硬性密封体（２２１）それぞれの形状と構成に対応する必要のない単純な構造で製造できる。提供された例で、軟性密封体（２２２）は硬性密封体（２２１）の周辺部（２２５）と噛み合い、円筒形本体により限定された中央流動開口（２４０）を有する円筒形本体としてのみ提供される。従って、密封組立体（２２０）は以前に説明された密封組立体（２０、１２０）よりはるかに少ない材料を使用すると同時に、関連回転バルブの密封要件を満たすために密封体（２２１、２２２）に必ず形成されなければならない特定の特徴の数を減少させる。

本明細書に開示する密封組立体に関する新規特徴は本明細書に図示して説明したものに加えて、任意の多様な関連回転バルブ構成で使用するために容易に調整できる。例えば、本明細書に図示して説明した密封組立体は円筒形回転部品（プラグ）と円筒形内部表面を有するバルブ体間の収容のために輪郭が形成されたと図示したが、本明細書に開示するそれぞれの密封組立体は、対応する回転部品（プラグ）が対応するバルブ体の内部表面に対して中心軸を中心に回転するように引き起こされる代案的な形状内に収容されるようにするためにその輪郭が形成できることを理解しなければならない。例えば、ここに開示したそれぞれの密封組立体は所望によって円錘形回転部品及び対応するバルブ体の円錘形内部表面と共に使用するか、または球状（ｂａｌｌ）回転部品及び該バルブ体の球状内部表面を含む球状バルブ構成のために調整できる。

前述した説明から、当業者は本発明の本質的な特徴を容易に確認することができ、本発明の本質及び範囲を逸脱せず多様な用途及び条件に適応させるために本発明に多様な変更及び修正を加えることができる。

本発明は回転バルブ用密封組立体に係り、より詳細には固定バルブ体の内部表面と回転部品の外部表面の間の相対的に低い摩擦及び流体気密密封を保障するための軟性密封及び硬性密封をそれぞれ含む密封組立体に関する。

１０、１１０ 回転バルブ
２０、１２０、２２０ 密封組立体
２１、１２１、２２１ 硬性密封体（第１密封体）
２２、１２２、２２２ 軟性密封体（第２密封体）
２４ 流動開口
２５、１２５、２２５ 周辺部
２６、４３、７０、１１３、１１５、１２６、１４３ 内周面
２７ 外周面
２８、４５、１４５ 半径方向内部表面
２９、４０、１４０ 半径方向外部表面
３１、１３１ パイロット特徴部
３２、３６ テーパー表面
３５、１３５ 維持特徴部
３８、７５ 側面表面
３９ 湾入部
４１、７７、１４１、１７７ 軸方向端部面
４４、１２４、１４４ 流動開口
４６、１４６ 軸方向湾入部
５０、１５０ 回転部品
５２、１１４、１１６、１２７、１５２ 外周面
５３ 分割部
５４、１５４ 通路
５５ 端部
５６ ステム
６０、１６０ バルブ体
６１ 第１端部
６２ 第２端部
６３ カバー
６４、６７ 開口
６５、６６ Ｏ－リング（
６８ 軸方向端部壁
６９ 円周方向壁
７１、１７１ 円筒形セグメント
７２、１７２ ポケット
７３、１７３ 半径方向端部面
７６ 維持ショルダー
７８、１７８ 維持湾入部
７９ 維持リップ
８２、１８２ 流体ポート
８３、１８３ 半径方向最内側端部
１０３ カップリング開口
１１１ 第１密封リップ
１１２ 第２密封リップ
１２８ 半径方向内側表面
１２９ 半径方向外側表面
１３８ 横方向表面
１５５ 半径方向延長端部
１５７ 対向端部
１５８ 軸方向端部
１６８ 端部壁
１６９ 円周壁
１８６ 軸方向延長流体ポート
１９０ 横方向フレーム部材
１９１ 連結部
１９２ 横方向壁
１９３カップリング突出部
２４０ 中央流動開口
２９０ フレーム部材

Claims (20)

1. バルブ体に対して回転するように構成された回転部品を有する回転バルブ用密封組立体として、前記密封組立体は、
   前記回転部品と密封式で噛み合うように構成されて、実質的に剛性である材料で形成された第１密封体と、
   前記第１密封体及び前記バルブ体と密封式で噛み合うように構成されて、弾性的に変形可能な材料で形成された第２密封体と、を含むことを特徴とする密封組立体。
2. 前記実質的に剛性である材料は熱可塑性材料であることを特徴とする請求項１に記載の密封組立体。
3. 前記熱可塑性材料はポリフタルアミドまたはポリフェニレンサルファイドの中の１つであることを特徴とする請求項２に記載の密封組立体。
4. 前記弾性的に変形可能な材料はエラストマー材料であることを特徴とする請求項１に記載の密封組立体。
5. 前記エラストマー材料はサントプレーン（Ｓａｎｔｏｐｒｅｎｅ、登録商標）熱可塑性エラストマー、エチレンプロピレンジエン単量体（ＥＰＤＭ）ゴム、Ｎｙｌａｂｏｎｄ（登録商標）熱可塑性エラストマー、ＥＰＤＭフォーム、シリコンゴム、ニトリルまたはウレタンの中の１つであることを特徴とする請求項４に記載の密封組立体。
6. 前記実質的に剛性である材料は前記弾性的に変形可能な材料より低い摩擦係数を含むことを特徴とする請求項１に記載の密封組立体。
7. 前記第２密封体は前記第１密封体を収容するように構成された湾入部を内部に含み、前記回転部品と密封式で噛み合うように構成された前記第１密封体の一部は前記湾入部の外部に配置されることを特徴とする請求項１に記載の密封組立体。
8. 前記第２密封体は前記バルブ体と密封式で噛み合うように構成された少なくとも２個の密封リップを含み、前記少なくとも２個の密封リップのそれぞれは前記第２密封体を貫通して形成された流動開口周辺周りに延びることを特徴とする請求項１に記載の密封組立体。
9. 前記第１密封体は前記第２密封体に向かう方向に減少する厚さを含むことを特徴とする請求項１に記載の密封組立体。
10. 内部に開口が形成されたバルブ体と、
    前記バルブ体の前記開口内に収容されて回転軸を中心に前記バルブ体に対して回転するように構成された回転部品と、
    前記回転部品と密封式で噛み合うように構成されて、実質的に剛性である材料で形成された第１密封体と、
    前記第１密封体及び前記バルブ体と密封式で噛み合うように構成されて、弾性的に変形可能な材料で形成された第２密封体と、を含むことを特徴とする回転バルブ。
11. 前記第２密封体は内部に前記開口を部分的に限定する前記バルブ体の内周面と密封式で噛み合うように構成されて、前記第１密封体は前記回転部品の外周面と密封式で噛み合うように構成されることを特徴とする請求項１０に記載の回転バルブ。
12. 前記バルブ体の前記内周面は内部に前記第２密封体を収容するように構成されたポケットを限定することを特徴とする請求項１１に記載の回転バルブ。
13. 前記回転部品の前記外周面は円筒形、円錘形、または球状の中の何れかの１つの形状を有することを特徴とする請求項１１に記載の回転バルブ。
14. 前記第１密封体は貫通して形成された第１流動開口を含み、前記第２密封体は貫通して形成された第２流動開口を含み、
    前記第１流動開口と前記第２流動開口は前記回転部品を貫通して形成された通路と前記バルブ体を貫通して形成された流体ポートの間の流体連通を提供するために協同することを特徴とする請求項１０に記載の回転バルブ。
15. 前記実質的に剛性である材料は熱可塑性材料であり、前記弾性的に変形可能な材料はエラストマー材料であることを特徴とする請求項１０に記載の回転バルブ。
16. 前記熱可塑性材料はポリフタルアミドまたはポリフェニレンサルファイドの中の１つであり、
    前記エラストマー材料はサントプレーン（Ｓａｎｔｏｐｒｅｎｅ、登録商標）熱可塑性エラストマー、エチレンプロピレンジエン単量体（ＥＰＤＭ）ゴム、Ｎｙｌａｂｏｎｄ（登録商標）熱可塑性エラストマー、ＥＰＤＭフォーム、シリコンゴム、ニトリルまたはウレタンの中の１つであることを特徴とする請求項１５に記載の回転バルブ。
17. 前記第１密封体は前記回転部品と同じ材料で形成されることを特徴とする請求項１０に記載の回転バルブ。
18. 前記第１密封体は前記バルブ体の開口内に前記回転部品を設置することを助けるように構成されたテーパー状のパイロット特徴部を含むことを特徴とする請求項１０に記載の回転バルブ。
19. 前記第１密封体は前記パイロット特徴部に対向して形成された維持特徴部を含み、
    前記維持特徴部は前記バルブ体に形成された維持湾入部内に収容されるように構成されることを特徴とする請求項１８に記載の回転バルブ。
20. 前記第２密封体は前記第１密封体と前記バルブ体の間で圧縮されて、
    前記第２密封体は前記回転部品に向かう方向に前記第１密封体にスプリング力を印加することを特徴とする請求項１０に記載の回転バルブ。
    
    
    

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