JP6497189B2 - 流体制御弁 - Google Patents
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Description
図2に示すように、流体制御弁Vは、冷却水を受け入れる流入口41aと冷却水を排出する流出口44aとを有するハウジング4と、冷却水を流通させる第一開口53aを含む流体室53を有する第一弁体5と、第一弁体5を回動させる駆動部Kと、第一弁体5より冷却水の流通方向の下流側に配置される第二弁体6と、を備えている。これら第一弁体5、駆動部Kおよび第二弁体6は、ハウジング4に収容されている。本実施形態では、ハウジング4が樹脂材料で構成され、第一弁体5および第二弁体6は磁性材料で構成されている。なお、第二弁体6を樹脂材料で構成しても良いし、第二弁体6の回動に寄与する部分のみを磁性材料で構成しても良く、特に限定されない。
ハウジング4は、冷却水の流通方向の上流側から順に、第一ハウジング41、第二ハウジング42、第三ハウジング43、および第四ハウジング44で構成されている。これらハウジング41〜44どうしは、それぞれ接着や振動溶着等によって固定されている。なお、本実施形態では、ハウジング4を4つの部材で構成したが、ソレノイド部S,第一弁体5および第二弁体6等を収容できる形態であれば、1つや2つ以上の部材で構成しても良く、特に限定されない。
図2に示すように、ソレノイド部Sは、第一ハウジング41に収容されており、ボビンに巻回されたコイル部Saと、通電によりコイル部Saから発生した磁束が受け渡される断面U字状のヨーク部Sbとを同芯状に備えている。図9に示すように、ヨーク部Sbは、中空円筒形状に構成され、内側中空部分に流入口41aが配置されている。このヨーク部Sbは、断面T字状の第一ヨーク部Sb1と、筒状の第二ヨーク部Sb2とを有し、第一ヨーク部Sb1と第二ヨーク部Sb2とを嵌合させて構成している。なお、第一ヨーク部Sb1と第二ヨーク部Sb2とを一体で形成しても良く、特に限定されない。
図2および図10に示すように、第一弁体5は有底筒状に構成され、通電によってソレノイド部Sからの磁束を受けて回動する円盤状の回動部51と、回動部51と一体に突出形成された弁部52とを備えている。また、第一弁体5の内部には、流入口41aからの冷却水が流入する第一開口53aを含む流体室53が形成されている。さらに、図2に示すように、第一弁体5は、軸受部材54を介在させた状態でピン55を挿入し、第三ハウジング43の支持部43aに固定されている。この軸受部材54およびピン55は、第一弁体5の回動姿勢を安定させる軸受機構として機能する。なお、第一弁体5と第一ヨーク部Sb1との間にも、軸受機構を設けても良い。この場合、第一弁体5の回動姿勢がより安定する。
図2に示すように、第二弁体6は、第一弁体5より冷却水の流通方向の下流側に配置され、円盤状に形成されている。第二弁体6は、コイルスプリング7によって流通方向の上流側に付勢されている。この第二弁体6には、コイルスプリング7が係止される凹部6aと、中央に冷却液を排出する排出孔部6bとが形成されている。
上述したように、駆動部Kは、第一弁体5を開き方向に付勢するトーションスプリング9と、通電により第一弁体5を絞り方向に回動させるソレノイド部Sとを有している。つまり、平常時はソレノイド部Sを非通電にして、例えば暖機運転時などヒータコアHへの冷却水の流通を遮断するときのみソレノイド部Sに通電すれば良いので、消費電力を節約することができる。
上述した実施形態では、第一弁体5の偶数個の第二開口53cおよび第二ハウジング42の偶数個の孔部42bを、第一弁体5の周壁53bの径方向に沿って設けた。これに代えて、図12に示すように、第一弁体5の偶数個の第二開口53cおよび第二ハウジング42の偶数個の孔部42bを、第一弁体5の周壁53bの径方向に対して夫々同じ方向に傾斜させても良い。この場合、周壁53bの第二開口53cから排出された冷却水が螺旋流を形成する。つまり、第二開口53cから排出された冷却水が、回動軸Xの方向に向かうように集約されて、第二弁体6の排出孔部6bに向かうこととなる。その結果、流体制御弁Vを通過する冷却水の流通が円滑なものとなり、ウォータポンプPのポンプ損失を低減することができる。なお、第一弁体5の偶数個の第二開口53cおよび第二ハウジング42の偶数個の孔部42bを、回動軸X方向に対して夫々同じ方向に傾斜させても良い。
上述した実施形態では、第一弁体5の第二開口53cを、流体室53の周壁53bに設けた。これに代えて、図13に示すように、第二開口53dを、流体室53の底壁(壁部)に設けても良い。この場合、第一弁体5の軸受部材54を取り囲むように、第二開口53dが周方向に沿って複数個形成され、第三ハウジング43の支持部43aおよび柱状部43bには、第一弁体5が開き状態である第二開口53dの位置に対応して、複数の貫通孔部42eが形成されることとなる。これによって、冷却水の流通は、回動軸Xに沿った方向となって円滑なものとなる。
(付記項1)
流体制御弁Vは、第二弁体6の中央に流体を排出させる排出孔部6bを形成しても良い。このような構成とすれば、流体制御弁Vの内部を流通する流体が、極力、回動軸X方向に沿ったものとなるので、ウォータポンプPのポンプ損失を低減することができる。
流体制御弁Vは、第二弁体6が当接するハウジング43の側に、環状シール部材S1,S2を設けても良い。このような構成とすれば、移動体である第二弁体6に環状シール部材S1,S2を設ける場合のように、移動する環状シール部材S1,S2が流体の流通抵抗となるといった不都合が低減される。よって、流体制御弁Vの内部に、流体を円滑に流通させることができる。
流体制御弁Vは、第二弁体6が摺接するハウジング44に、径内方向に突出した複数のガイド突部44dを形成しても良い。本構成のようなガイド突部44dを設けることで、第二弁体6とハウジング44との摺接面積が減少するので、第二弁体6を円滑に移動させることができる。よって、流体制御弁Vを速やかに閉弁することができる。
流体制御弁Vは、ソレノイド部Sが、回動軸方向に沿って突出した突部Taを有するヨーク部Sb2を備え、第一弁体5が、径外方向に突出した回動突部Tbを備え、ソレノイド部Sへの通電により回動突部Tbが突部Taに引き寄せられて第一弁体5が回動し、第一弁体5が絞り状態に切換えられても良い。このようにソレノイド部Sに突部Taを設け、第一弁体5に回動突部Tbを設けるといった簡便な構成で、第一弁体5を回動制御できる。よって、第一弁体5を回動させるためのモータを別途設ける必要がなく合理的である。
流体制御弁Vは、流体室53の底壁に第二開口53dを複数個設けても良い。これによって、流体の流通は、回動軸Xに沿った方向となって円滑なものとなる。
(1)上述した実施形態では、図3に示すように第一弁体5が絞り状態になったとき、第一弁体5の回動突部Tbは、回動軸X方向に沿って第二ヨーク部Sb2の突部Taと対向する位置となるように構成した。これに代えて、第一弁体5の回動突部Tbを、第二ヨーク部Sb2の突部Taと径方向で対向するように構成しても良い。つまり、第二ヨーク部Sb2の突部Taを回動軸X方向にさらに突出させた状態で、第一弁体5の回動部51が第二ヨーク部Sb2より内側に配置されることとなる。
(2)上述した実施形態では、第一弁体5の回動突部Tbや第二ヨーク部Sb2の突部Taを6つ設けたが、1つや2つ以上の複数で構成しても良い。
(3)上述した実施形態では、第一弁体5を開き状態にする際にトーションスプリング9の付勢力を用いたが、板バネなど他の付勢部材を用いても良い。同様に、第二弁体6を付勢する付勢部材も、コイルスプリング7に限定されない。
(4)流体制御弁Vは、自動車用のエンジンEの冷却システムに用いる場合に限定されず、エンジンオイルの循環システムに用いても良い。
5 第一弁体
6 第二弁体
7 コイルスプリング(付勢部材)
9 トーションスプリング(スプリング)
41a 流入口
44a 流出口
53 流体室
53a 第一開口
53b 周壁(壁部)
53c 第二開口
K 駆動部
S ソレノイド部
X 回動軸
Claims (6)
- 流体を受け入れる流入口と、流体を排出する流出口とを有するハウジングを備え、
流体を流通させる第一開口を含む流体室を有し、前記流体室の壁部に前記流体室の内部と外部とに亘って流体を流通させる第二開口を形成し、回動によって、前記第二開口を全開にする開き状態と、前記第二開口をしぼる絞り状態とに切換え可能な第一弁体と、
前記第一弁体を回動させる駆動部と、
前記第一弁体より流体の流通方向の下流側に配置され、前記第一弁体が開き状態にあるときに流通する流体の第一圧力によって開弁し、前記第一弁体が絞り状態にあるときに流通する流体の第二圧力に対抗する付勢部材によって閉弁する第二弁体と、が前記ハウジングに収容されている流体制御弁。 - 前記駆動部は、前記第一弁体を開き方向に付勢するスプリングと、通電により前記第一弁体を絞り方向に回動させるソレノイド部とを有する請求項1に記載の流体制御弁。
- 前記流体室の周壁には、回動軸に対して対称となる前記第二開口が偶数個設けられている請求項1又は2に記載の流体制御弁。
- 前記第二開口の流路断面積の合計が、前記流入口の流路断面積以上に設定されている請求項3に記載の流体制御弁。
- 前記周壁と前記ハウジングとの間に隙間が形成されている請求項3又は4に記載の流体制御弁。
- 偶数個の前記第二開口が、前記周壁の径方向に対して夫々同じ方向に傾斜している請求項3から5のいずれか一項に記載の流体制御弁。
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