JP7409929B2 - 制御バルブ - Google Patents
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Description
即ち、本発明に係る制御バルブは、外部から液体が流入する流入口、内部に流入した液体を外部流路に流出させる流出口、及び、内部に流入した液体を緊急時に前記外部流路に流出させるフェール開口を有するケーシングと、前記ケーシングの内部に回転可能に配置され、周壁部に弁孔が形成された弁体と、軸方向の一端側が前記流出口内に配置され、軸方向の他端部が前記周壁部に当接して前記弁孔によって開閉されるシール筒部材と、前記シール筒部材の外周面と前記流出口の間に介装された環状シール部材と、前記ケーシングに取り付けられ、前記流出口と前記フェール開口から流出した液体を前記外部流路に流すジョイント部材と、を備え、前記ジョイント部材は、前記流出口と前記フェール開口に跨って開口する合流室と、前記合流室と前記外部流路を接続する接続口と、を有し、前記合流室を形成する前記ジョイント部材のブロックには、前記流出口側の端面で前記環状シール部材の一部を支持する略C字状の支持壁が形成され、前記環状シール部材の前記ジョイント部材側には、少なくとも前記支持壁の略C字状の円周上の欠損部において、前記環状シール部材を保持する硬質の保持部材が配置されていることを特徴とする。
また、緊急時にフェール開口が開くと、ケーシング内の液体は、ジョイント部材の合流室を通って、ジョイント部材の接続口から外部流路に流出する。
図1は、液体分配システム1のブロック図である。
図1に示すように、液体分配システム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、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の動作により冷却液(液体)がエンジン2及び制御バルブ8を順に通過する。
図2は、制御バルブ8の斜視図であり、図3は、制御バルブ8の分解斜視図である。図4は、図2のIV-IV線に沿う制御バルブ8の断面図であり、図5は、図2のV-V線に沿う制御バルブ8の断面図である。また、図6は、図2のVI-VI線に沿う制御バルブ8の断面図である。
これらの図に示すように、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の開口側の端部に取り付けられる端部カバー26と、を有している。ケーシング21の内部には、弁体22が回転可能に収容されている。ケーシング21のうちの、弁体22の回転中心軸線と合致する軸線をケーシング21の軸線O1と言う。また、以下の説明では、ケーシング21の軸線O1に沿う方向を単にケース軸方向と言う。また、ケース軸方向において、ケーシング本体25のケース周壁31に対してケーシング本体25の底壁である端部壁32に向かう側をケース軸方向の一端側と言い、ケーシング本体25のケース周壁31に対して端部カバー26に向かう側をケース軸方向の他端側と言う。さらに、ケーシング21の軸線O1に直交する方向をケース径方向と言う。
図7にも示すように、ジョイント基部42a(ジョイント部材のブロック)には、ラジエータポート41のラジエータ流出口60とフェール開口18に跨って開口する合流室85が形成されている。合流室85は、オーバル形状のジョイント基部42aの長手方向の一端部側から他端部側に亘って形成されている。合流室85のうちの、ジョイント基部42aの長手方向の一端部側領域は、ラジエータ流出口60から流入した冷却液をジョイント筒部42b(接続口86)に流す主通路部80を構成している。ジョイント筒部42b(接続口86)は、主通路部80を挟んで、ケース径方向においてラジエータ流出口60に対向している。また、合流室85のうちの、ジョイント基部42aの長手方向の他端部側から一端部側の主通路部80に至る領域は、フェール開口18から流入した冷却液を、主通路部80を介してジョイント筒部42b(接続口86)に流す合流通路部81を構成している。本実施形態では、フェール開口18と合流通路部81とがフェール通路50を構成している。
サーモスタット61は、ケーシング21内を流れる冷却液の温度に応じてフェール通路50を開閉する。サーモスタット61は、通常時には、フェール通路50を閉じており、周囲の冷却液の温度が規定の温度よりも上昇すると、その温度を感知してフェール通路50を開く。フェール通路50が開かれると、フェール開口18に流入した冷却液がジョイント基部42a内の合流室85(合流通路部81及び主通路部80)を介してジョイント筒部42bから外部に流出する。ジョイント筒部42bは、ラジエータ流路11(図1参照)の上流端部に接続される。したがって、フェール通路50からジョイント筒部42bに流れ込んだ冷却液は、ラジエータ流路11に流出する。
シール筒部材37は、小径の第1筒部56と大径の第2筒部57を有する段付き円筒状に形成されている。シール筒部材37は、第1筒部56側が主通路部80に連通し、第2筒部57の環状の端面が後述する弁体22の周壁部44の外周面に摺動可能に当接する。第2筒部57の端面は、弁体22の周壁部44の外周面の形状に沿う湾曲形状に形成されている。第2筒部57の端面は弁摺接面59を構成している。
ラジエータ流出口60に配置されるシール筒部材37については、他の部分に配置されるシール筒部材37と区別する場合には、第3のシール筒部材37Cと言う。
S1<S2≦S1/k …(1)
α≦k<1 …(2)
k:弁摺接面59と弁体22の周壁部44との間の微少隙間を流れる冷却液の圧力減少定数
α:冷却液の物性によって決まる圧力減少定数の下限値
なお、段差面49の面積S1と弁摺接面59の面積S2は、シール筒部材37の軸方向に投影したときの面積を意味する。
また、式(2)における圧力減少定数kは、弁摺接面59が径方向外側の端縁から内側の端縁にかけて均一に周壁部44に接しているときには、圧力減少定数の標準値であるα(例えば、1/2)となる。但し、シール筒部材37の製造誤差や組付け誤差等によって、弁摺接面59の外周部分と周壁部44との間の隙間が弁摺接面59の内周部分に対して僅かに増大することがある。この場合、式(2)における圧力減少定数kは、次第にk=1に近づくことになる。
すなわち、シール筒部材37の段差面49には、上述したようにケーシング21内の冷却液の圧力がそのまま作用する。一方で、弁摺接面59には、ケーシング21内の冷却液の圧力がそのまま作用しない。具体的には、冷却液の圧力は、弁摺接面59と周壁部44の間の微小な隙間を冷却液が弁摺接面59の径方向の外側端縁から内側端縁に向かって流れるときに圧力減少を伴いつつ作用する。このとき、冷却液の圧力は、弁摺接面59の径方向内側に向かって漸減しつつ、シール筒部材37を周壁部44から離間する方向に押し上げようとする。
したがって、シール筒部材37の段差面49に作用する押し付け方向の力F1(F1=P×S1)は、シール筒部材37の弁摺接面59に作用する浮き上がり方向の力F2(F2=P×k×S2)以上に大きくなる。よって、本実施形態の制御バルブ8においては、ケーシング21内の冷却液の圧力の関係のみによっても、シール筒部材37と周壁部44との間をシールすることができる。
バイパス流出口65に配置されるシール筒部材37については、他の部分に配置されるシール筒部材37と区別する場合には、第2のシール筒部材37Bと言う。
空調流出口68に配置されるシール筒部材37については、他の部分に配置されるシール筒部材37と区別する場合には、第1のシール筒部材37Aと言う。
駆動ユニット23は、ケーシング本体25の端部壁32に取り付けられている。図4に示すように、端部壁32は、ケース周壁31のケース軸方向の一端側の端面を閉塞する端部壁本体32aと、端部壁本体32aの外周縁部からケース軸方向の一端側に突出する囲み壁32bと、を有している。駆動ユニット23は、一部が囲み壁32bの内側に収容され、その状態で端部壁32にボルト締結等によって固定されている。
弁体22は、ケーシング21の内部に回転可能に配置されている。弁体22は、有底円筒状の本体ブロック22Aと、本体ブロック22Aの開口側の軸方向の端部に取り付けられる端部プレート22Bと、を備えている。本体ブロック22Aは、円筒形状の周壁部44と、周壁部44のケース軸方向の一端部寄り位置から径方向内側に向かって延設された連結壁45と、連結壁45の径方向内側の端部に連設された略筒状の連結筒部46と、を備えている。これらの周壁部44、連結壁45、及び、連結筒部46は、樹脂材料によって一体に形成されている。
以下、空調流出口68に連通可能な弁孔47を第1弁孔47Aと言い、バイパス流出口65に連通可能な弁孔47を第2弁孔47B、ラジエータ流出口60に連通可能な弁孔47を第3弁孔47Cと言う。
図6に示すように、ケーシング21のケース周壁31の内周面のうちの、フェール開口18の径方向内側の端部に連続する位置には、径方向外側に向かって凹状に窪む連通溝20が形成されている。連通溝20は、フェール開口18に連通する位置から、流入口17に臨む側の軸方向の端部まで連続して延びている。ケース周壁31の周方向における連通溝20の幅は、軸方向の全域に亘って一定幅とされている。この連通溝20の幅は、ケース周壁31の円周方向の角度換算で、30°以上、45°以下の幅であることが望ましい。連通溝20は、弁体22(周壁部44)の外周面との間の隙間を部分的に拡大して、フェール通路50に向かう(サーモスタット61の上流部に向かう)ケーシンク21内の冷却液の流通容積を増大させる。
次に、上述した制御バルブ8の動作について説明する。
図1に示すように、メイン流路10において、ウォータポンプ3により送出される冷却液は、エンジン2で熱交換された後、制御バルブ8に向けて流通する。メイン流路10においてエンジン2を通過した冷却液は、流入口17を通して制御バルブ8のケーシング21内に流入する。
以上のように、本実施形態の制御バルブ8では、ラジエータジョイント42のジョイント基部42aにケーシング21側のラジエータ流出口60とフェール開口18に跨って開口する合流室85が形成され、ラジエータ流出口60からの冷却液の流れと、フェール開口18からの冷却液の流れが合流室85を経由するように構成されている。このため、本構成を採用した場合には、ラジエータジョイント42の構造の簡素化と小型化を図ることができる。
したがって、本実施形態の制御バルブ8を採用した場合には、ラジエータジョイント42の構造の簡素化と小型化を図りつつも、冷却液の液圧による環状シール部材39の変形を抑制することができる。
また、保持部材(保持リング83)は、C字状断面の支持壁82の端面に接着等によって固定しても良い。
図9は、他の実施形態のシール機構の一部の分解斜視図である。
上記の実施形態では、環状シール部材39を保持する保持部材が環状の保持リング83によって構成されていたが、本実施形態では、環状シール部材39を保持する保持部材183が略円弧形状に形成されている。この保持部材183は、支持壁82の略C字状の円周上の欠損部を補うような円弧形状に形成され、円弧方向の両側の端部が、支持壁82の欠損部に臨む両側の端縁に接合されている。保持部材183の流出口側の端面と支持壁82の流出口側の端面とは面一とされている。環状シール部材39は、保持部材183の端面と支持壁82の端面とに跨って支持されている。
17…流入口
18…フェール開口
21…ケーシング
22…弁体
37…シール筒部材
39…環状シール部材
42…ラジエータジョイント(ジョイント部材)
42a…ジョイント基部(ジョイント部材のブロック)
47C…第3弁孔(弁孔)
60…ラジエータ流出口(流出口)
82…支持壁
83…保持リング(保持部材)
85…合流室
86…接続口
183…保持部材
Claims (5)
- 外部から液体が流入する流入口、内部に流入した液体を外部流路に流出させる流出口、及び、内部に流入した液体を緊急時に前記外部流路に流出させるフェール開口を有するケーシングと、
前記ケーシングの内部に回転可能に配置され、周壁部に弁孔が形成された弁体と、
軸方向の一端側が前記流出口内に配置され、軸方向の他端部が前記周壁部に当接して前記弁孔によって開閉されるシール筒部材と、
前記シール筒部材の外周面と前記流出口の間に介装された環状シール部材と、
前記ケーシングに取り付けられ、前記流出口と前記フェール開口から流出した液体を前記外部流路に流すジョイント部材と、を備え、
前記ジョイント部材は、
前記流出口と前記フェール開口に跨って開口する合流室と、
前記合流室と前記外部流路を接続する接続口と、を有し、
前記合流室を形成する前記ジョイント部材側のブロックには、前記流出口側の端面で前記環状シール部材の一部を支持する略C字状の支持壁が形成され、
前記環状シール部材の前記ジョイント部材側には、少なくとも前記支持壁の略C字状の円周上の欠損部において、前記環状シール部材を保持する硬質の保持部材が配置されていることを特徴とする制御バルブ。 - 前記保持部材は、環状に形成されるとともに、前記支持壁の端面と前記環状シール部材の間に介装されていることを特徴とする請求項1に記載の制御バルブ。
- 前記保持部材は、前記環状シール部材と別体部品として構成されていることを特徴とする請求項2に記載の制御バルブ。
- 前記保持部材は、前記環状シール部材と一体部品として構成されていることを特徴とする請求項2に記載の制御バルブ。
- 前記保持部材は、略円弧形状に形成されるとともに、前記支持壁の略C字状の円周上の欠損部を補うように前記支持壁に取り付けられ、
前記保持部材の前記流出口側の端面は、前記支持壁の前記流出口側の端面と面一とされていることを特徴とする請求項1に記載の制御バルブ。
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