(57)【要約】【課題】流路切替バルブにおいてバルブの傾斜を抑制しつつ、部品点数の削減及び組み付け性の向上を図ると共にシャフトの潤滑を確実に行う。【解決手段】流路切替バルブ１０のハウジング１２には、バルブ７６の中央に連結されるシャフト７８がシャフト孔３８に挿通されている。このシャフト孔３８には、軸方向に沿って長尺な軸受４０が設けられ、該軸受４０が含油軸受からなり前記シャフト７８を回転自在に支持している。そして、第２カバー部材４６に設けられたシールユニット６２の弾発力によってバルブ７６の中心から偏心した部位が押圧された場合でも、シャフト７８の傾きが軸受４０によって抑制されると共に、軸受４０に含まれた潤滑油によってシャフト７８が好適に潤滑される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の導入される複数の導入ポートと該流体の導出される導出ポートとを有したボディと、該ボディの内部に回転自在に設けられたバルブと、前記バルブの中心に連結されたシャフトを回転駆動させる駆動部とを有し、前記駆動部の駆動作用下に前記バルブが回転することで、該バルブに形成された連通路を介して前記導入ポートの少なくともいずれか１つと前記導出ポートとを連通させ、該導入ポートから前記導出ポートへの前記流体の供給状態を切り替える流路切替バルブにおいて、
前記複数の導入ポートが、前記シャフトが連結される前記バルブの中心に対して径方向に偏心し、且つ、周方向において一部にまとまって配置されると共に、前記導入ポートと前記バルブとの間には、該導入ポートと前記バルブとに当接するバルブシールをそれぞれ備え、
前記シャフトは、軸方向に沿って長尺な軸体からなり、前記ボディのシャフト孔に挿通され、該シャフト孔に収納された軸受によって回転自在に支持されると共に、前記シャフト孔の軸方向に沿った両端部に設けられる一組のシャフトシールが外周面に摺接し、
前記軸受は、前記シャフト孔の軸方向に沿って長尺に形成されると共に、潤滑油を含んだ含油軸受であることを特徴とする流路切替バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、供給される流体の流路を切り替えて下流側へと出力可能な流路切替バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、車両の内燃機関で用いられる冷却水の供給先を切替可能な流路切替バルブが知られている。この流路切替バルブは、特許文献１に開示されるように、流体の供給される１本のインレットと、該流体の導出される２本のアウトレットとを有したハウジングを備え、このハウジングの外部にはモータが設けられると共に、その内部においてインレットとアウトレットとの間となる位置には円盤状のバルブが回転自在に設けられている。
【０００３】
そして、バルブの中央に連結されたシャフトが、一組の軸受によって回転自在に支持されると共に複数のギアを介してモータの駆動軸に噛合され、このモータの駆動によって前記バルブが回転することで、前記バルブの開口部を介してアウトレットのいずれか一方とインレットとを連通させ、前記インレットに供給された流体がアウトレットの一方へと供給される。
【０００４】
また、バルブに臨む２本のアウトレットの端部にそれぞれ環状のシール部材が設けられ、前記バルブの端面と前記アウトレットとの間のシールを行う構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第８２６７１１９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した流路切替バルブでは、各アウトレットの端部に設けられたシール部材の弾発力（反力）がバルブへと付与されることでモータ側とは反対側へと押圧され、しかも、２本のアウトレットが、バルブの回転中心から径方向外側にオフセットし、且つ、周方向において偏って配置されているため、シール部材の弾発力によって前記バルブの一部がバルブ中心に対して傾くように押圧されることとなる。そのため、バルブ及び該バルブの連結されたシャフトが傾きやすいという問題がある。
【０００７】
また、シャフトの潤滑を、該シャフトと一組の軸受との内部に流体を流入させることで行う構成としているため、例えば、流体中に含まれる異物が両者の間に進入することで動作不良が生じてしまうことが懸念される。
【０００８】
一方、異物の進入防止を目的として、例えば、シャフトの軸方向に沿った端部近傍にシール手段を設けることが考えられるが、この場合には、異物と共に流体の流入も防止されてしまうため前記シャフトの潤滑ができないという問題が生じることとなる。
【０００９】
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、バルブの傾斜を抑制しつつ、部品点数の削減及び組み付け性の向上を図ると共にシャフトの潤滑を確実に行うことが可能な流路切替バルブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するために、本発明は、流体の導入される複数の導入ポートと流体の導出される導出ポートとを有したボディと、ボディの内部に回転自在に設けられたバルブと、バルブの中心に連結されたシャフトを回転駆動させる駆動部とを有し、駆動部の駆動作用下にバルブが回転することで、バルブに形成された連通路を介して導入ポートの少なくともいずれか１つと導出ポートとを連通させ、導入ポートから導出ポートへの流体の供給状態を切り替える流路切替バルブにおいて、
複数の導入ポートが、シャフトが連結されるバルブの中心に対して径方向に偏心し、且つ、周方向において一部にまとまって配置されると共に、導入ポートとバルブとの間には、導入ポートとバルブとに当接するバルブシールをそれぞれ備え、
シャフトは、軸方向に沿って長尺な軸体からなり、ボディのシャフト孔に挿通され、シャフト孔に収納された軸受によって回転自在に支持されると共に、シャフト孔の軸方向に沿った両端部に設けられる一組のシャフトシールが外周面に摺接し、
軸受は、シャフト孔の軸方向に沿って長尺に形成されると共に、潤滑油を含んだ含油軸受であることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、流路切替バルブを構成するボディには、バルブが回転自在に設けられると共に、バルブの中心に連結されるシャフトが挿通されるシャフト孔を備え、このシャフト孔には、軸方向に沿って長尺で潤滑油を含んだ含油軸受からなる軸受が設けられシャフトを回転自在に支持している。また、シャフト孔の両端部にはシャフトシールが設けられシャフトの外周面に摺接している。
【００１２】
従って、ボディに設けられる複数の導入ポートが、バルブの中心に対して径方向に偏心し、且つ、周方向において一部にまとまって配置され、その導入ポートとバルブとの間に設けられたバルブシールによってバルブが押圧され、中心に対して傾くようにモーメント力が付与された場合でも、シャフト孔に挿通されたシャフトを支持可能な長尺な軸受を設けることで、バルブに連結されたシャフトの傾きを好適に抑制することができる。
【００１３】
その結果、シャフトの連結されるバルブの傾きを抑制することが可能となり、しかも、一組の軸受によってシャフトを支持していた従来の流路切替バルブと比較し、単一の軸受で支持可能な構成とすることで、部品点数の削減及び組み付け性の向上を図ることができる。また、シャフト孔の両端部にシャフトシールが設けられている場合でも、潤滑油を含んだ含油軸受によってシャフトの潤滑を確実に行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１５】
すなわち、ボディにおける複数の導入ポートが、バルブの中心に対して径方向に偏心し、且つ、周方向において一部にまとまって配置され、その導入ポートとバルブとの間に設けられたバルブシールによってバルブが押圧され、シャフトの連結されたバルブの中心に対して傾くようにモーメント力が付与された場合でも、シャフトの挿通されるシャフト孔に長尺な軸受を設け回転自在に支持可能な構成とすることで、バルブに連結されたシャフトの傾きを好適に抑制することができる。その結果、シャフトの連結されるバルブの傾きを抑制しつつ、一組の軸受によってシャフトを支持していた従来の流路切替バルブと比較し、単一の軸受で支持可能な構成とすることで、部品点数の削減及び組み付け性の向上を図ることができる。また、シャフト孔の両端部にシャフトシールが設けられている場合でも、潤滑油を含んだ含油軸受によってシャフトの潤滑を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る流路切替バルブの全体断面図である。
【図２】図１の流路切替バルブにおけるシャフト近傍を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る流路切替バルブについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る流路切替バルブを示す。
【００１８】
この流路切替バルブ１０は、例えば、車両における車体等に固定され、内燃機関を循環する冷却水等の流体の供給先を切り替える目的で用いられる。この流路切替バルブ１０は、図１及び図２に示されるように、ハウジング（ボディ）１２と、該ハウジング１２に収納されるモータ（駆動部）１４と、該モータ１４の駆動作用下に流路を切り替える弁機構部１６と、前記モータ１４の駆動力を前記弁機構部１６へと伝達するギア機構１８とを含む。
【００１９】
ハウジング１２は、例えば、樹脂製材料や金属製材料から形成され、モータ１４の収納されるモータ収納室２０と、ギア機構１８の収納されるギア収納室２２と、後述する弁機構部１６のバルブ７６が収納されるバルブ室２４と、前記ギア収納室２２側となる一端部側（矢印Ａ方向）に開口した第１開口部２６と、前記バルブ室２４側となる他端部側（矢印Ｂ方向）に開口した第２開口部２８とを備えている。
【００２０】
モータ収納室２０は、断面略円形状に形成され、ハウジング１２の一端部側において軸方向と直交方向に延在するように形成され、その内部にはモータ１４が収納され固定される。ギア収納室２２は、モータ収納室２０と共に第１開口部２６に臨むように形成されると共に、前記モータ収納室２０に隣接するように側方に設けられる。
【００２１】
そして、ハウジング１２の第１開口部２６は、モータ収納室２０にモータ１４が収納され、ギア収納室２２にギア機構１８が収納された状態で、第１カバー部材４４によって覆われることで閉塞される。
【００２２】
バルブ室２４は、例えば、断面円形状でハウジング１２の他端部側（矢印Ｂ方向）に開口し、一端部側に向かって所定深さで形成されると共に、前記ハウジング１２の側部に形成された導出ポート３０と連通している。導出ポート３０は、バルブ室２４の外周側に接続され、ハウジング１２の一端部側（矢印Ａ方向）に向かって開口した管状に形成される。そして、導出ポート３０の先端には、図示しない配管やチューブ等が接続され、バルブ室２４へ導入された流体が排出される。
【００２３】
第２開口部２８は、バルブ室２４に臨むように開口し、外縁部から径方向外側に突出した複数の取付部３２と、内周面から径方向外側に向かって段差状に形成された環状段部３４とを有している。取付部３２の中央にはハウジング１２の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って延在したねじ孔３６がそれぞれ形成されている。
【００２４】
また、ハウジング１２の内部には、ギア収納室２２とバルブ室２４とを接続し、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って一直線状に延在するシャフト孔３８が形成され、該シャフト孔３８によってギア収納室２２とバルブ室２４とが連通すると共に、内部には円筒状の軸受４０が設けられる。
【００２５】
この軸受４０は、例えば、焼結金属等の多孔質材に潤滑油を含浸させた含油軸受からなり、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿ってシャフト孔３８と略同一長さに形成される。そして、軸受４０の内部には、シャフト孔３８に挿通された弁機構部１６のシャフト７８が挿通されることで回転自在に支持される。さらに、シャフト孔３８の両端部にはそれぞれ環状のシール部材４２ａ、４２ｂが設けられている。
【００２６】
そして、ハウジング１２の第２開口部２８には、バルブ室２４にバルブ７６が収納された状態で第２カバー部材（ボディ）４６が装着される。
【００２７】
第２カバー部材４６は、例えば、第２開口部２８の開口形状に対応した略円形状に形成され、外縁部から径方向外側へと突出した複数の取付フランジ４８と、中心から径方向外側にオフセットして周方向に沿って並んで設けられた複数の導入孔５０と、ハウジング１２側（矢印Ａ方向）となる一端面から突出した断面円形状の凸部５２とを含む。なお、本実施の形態では、３つの導入孔５０を備える場合について説明するが、特にこの数量に限定されるものではない。
【００２８】
取付フランジ４８は、例えば、ハウジング１２の取付部３２に対応する位置及び数量で形成され、その中央には締結ねじ５４の挿通される貫通孔５６が軸方向（厚さ方向）に貫通している。
【００２９】
そして、この第２カバー部材４６はハウジング１２の第２開口部２８を覆うように装着され、凸部５２がハウジング１２の環状段部３４へと挿入され係合されることで、径方向及び軸方向に位置決めされ、取付フランジ４８が各取付部３２に対して当接し貫通孔５６に挿通された締結ねじ５４がハウジング１２のねじ孔３６へと螺合されることで、前記第２カバー部材４６が第２開口部２８を閉塞した状態でハウジング１２の他端部へと固定される。
【００３０】
複数の導入孔５０は、例えば、同一直径で断面円形状に形成され軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に貫通すると共に、第２カバー部材４６の中心（バルブ７６の中心）から所定距離だけ径方向外側となる位置で、且つ、互いに周方向に沿って等間隔離間するように設けられる。また、各導入孔５０は、第２カバー部材４６の周方向において１８０°の範囲内に全てが配置されるように、前記周方向の一部にまとまって配置されている。
【００３１】
さらに、第２カバー部材４６には、その一端面において導入孔５０の外周側となる位置に環状に形成された環状凹部５８と、他端面において前記導入孔５０の外周側となる位置に環状に形成された環状溝部６０とを有し、環状凹部５８及び環状溝部６０はそれぞれ一端面及び他端面に対して軸方向に沿って窪んで形成される。そして、各環状凹部５８には、環状のシールユニット６２がそれぞれ装着され、各環状溝部６０には、それぞれ導入ポート６４が装着される。
【００３２】
シールユニット６２は、例えば、樹脂製材料からなりバルブ７６に摺接するシート部材６６と、該シート部材６６に対して第２カバー部材４６側（矢印Ｂ方向）に設けられたシールリング６８とからなり、前記シート部材６６は断面Ｕ字状で環状に形成され、その底部がバルブ７６側となるように配置され摺接し、凹状に形成されたシート部材６６の内部にシールリング６８が収納されると共に、中央には軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に貫通した連通孔７０が形成されている。
【００３３】
そして、シールユニット６２は、導入孔５０の一端部側を囲むように外周側に配置され、シート部材６６の一端部がバルブ７６の他端面に摺接し、シールリング６８が前記シート部材６６に当接して前記バルブ７６側へ押圧すると共に第２カバー部材４６の一端面（底部）に当接することで、前記第２カバー部材４６の導入孔５０とバルブ７６の他端面とのシールを行っている。
【００３４】
すなわち、シールユニット６２は、導入孔５０の数量に応じて３つ設けられ、シート部材６６の連通孔７０が導入孔５０と同軸状となるように配置されて互いに連通している。
【００３５】
導入ポート６４は、例えば、軸方向に沿って所定長さを有した管状に形成され、その一端部には径方向外側に拡径したフランジ部７２と、該フランジ部７２の一端面から軸方向（矢印Ａ方向）に突出した環状突起７４とを備える。
【００３６】
そして、導入ポート６４は、フランジ部７２が第２カバー部材４６の他端面に当接し、その環状突起７４が環状溝部６０へと挿入されることで、前記導入ポート６４が導入孔５０と同軸状となるように配置されて連通し、前記第２カバー部材４６の他端面から軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に突出するように固定される。この導入ポート６４の先端には、図示しない配管やチューブ等が接続され、図示しない機器等から流体が供給される。
【００３７】
モータ１４は、例えば、ＤＣモータやステッピングモータ等の回転駆動源からなり、ハウジング１２のモータ収納室２０へと収納されると共に、その駆動軸（図示せず）には、後述するギア機構１８を構成するギア（図示せず）が連結されている。そして、モータ１４は、その軸方向がシャフト孔３８の延在方向と直交するように設けられ、図示しないコントローラからの制御信号に基づいて駆動することで、その駆動軸が回転駆動する。
【００３８】
弁機構部１６は、ハウジング１２のバルブ室２４に設けられる円盤状のバルブ７６と、該バルブ７６の中心に連結されるシャフト７８とを有し、前記バルブ７６には、中心から径方向外側となる位置に開口したバルブポート（連通路）８０を備える。
【００３９】
バルブポート８０は、径方向に所定幅で周方向に沿って延在し、シャフト７８の延在方向となるバルブ７６の厚さ方向に沿って貫通するように形成される。また、バルブポート８０の周方向に沿った幅寸法は、例えば、第２カバー部材４６における３本の導入ポート６４（導入孔５０）の全てに臨む長さに設定される。
【００４０】
そして、バルブ７６は、第２カバー部材４６側（矢印Ｂ方向）となる他端面が導入孔５０に臨むように設けられると共に、該他端面がシールユニット６２のシート部材６６と摺接する。
【００４１】
シャフト７８は、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って所定長さを有し、ハウジング１２のシャフト孔３８に挿通されると共に、その一端部にギア機構１８のシャフトギア８２が連結され、他端部がバルブ７６の中心に連結されている。
【００４２】
また、シャフト７８は、シャフト孔３８に設けられた軸受４０の内部に挿通されることで回転自在に支持され、且つ、含有された潤滑油によって潤滑がなされると共に、一組のシール部材４２ａ、４２ｂがシャフト７８の外周面に対して摺接することで、前記シャフト７８とハウジング１２との間を通じたシャフト孔３８への流体や異物の流入を防止している。具体的には、ギア機構１８側のシール部材４２ａは、該ギア機構１８で発生する塵埃等のシャフト孔３８への進入を防止し、バルブ７６側に設けられるシール部材４２ｂが、バルブ室２４に流入する異物を含んだ流体の前記シャフト孔３８への浸入を防止している。
【００４３】
ギア機構１８は、シャフト７８の一端部に連結されるシャフトギア８２と、モータ１４の駆動軸に連結されるギア（図示せず）に噛合されたウォームギア８４とからなり、前記シャフトギア８２は、シャフト７８の一端部側となるギア収納室２２に設けられ、前記ウォームギア８４は、前記シャフトギア８２とモータ１４との間となるように配置される。そして、ウォームギア８４とシャフトギア８２とが略直交するように配置され互いに噛合されることで、モータ１４の駆動力が図示しないギアから前記ウォームギア８４を介して前記シャフトギア８２へと伝達され前記シャフト７８が回転する。
【００４４】
本発明の実施の形態に係る流路切替バルブ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、複数の導入ポート６４に接続された配管を通じてそれぞれ流体が予め供給されると共に、バルブ７６によって３つの導入孔５０が覆われた全閉状態を初期位置として説明する。
【００４５】
先ず、上述した初期状態では、バルブ７６によって第２カバー部材４６の３つの導入孔５０が全て覆われているため、導入ポート６４とバルブ室２４との連通が遮断され、該導入ポート６４に供給されている流体が導入孔５０からシールユニット６２の連通孔７０まで流通し、該シールユニット６２によってバルブ７６との間で流体の流入が遮断されている。
【００４６】
次に、図示しないコントローラからの制御信号に基づきモータ１４に対して制御信号を入力されることで、このモータ１４が所定方向に回転し、図示しないギアに噛合されたウォームギア８４からシャフトギア８２へと駆動力が伝達され、シャフト７８が軸受４０に支持された状態で所定角度だけ回転する。これにより、シャフト７８と共にバルブ７６がバルブ室２４内で回転し、周方向に沿った導入ポート６４の１つとバルブポート８０とが対向する位置となることで、前記バルブポート８０を通じて導入ポート６４とバルブ室２４とが連通した状態となる。
【００４７】
これにより、１つの導入ポート６４から導入孔５０へと供給された流体が、シート部材６６の連通孔７０からバルブ７６のバルブポート８０を通じてバルブ室２４内へと流通し、該バルブ室２４に接続された導出ポート３０を通じて排出されることで、図示しない機器等へと流体が供給される。
【００４８】
この際、シールユニット６２におけるシート部材６６がバルブ７６の他端面に摺接し、シールリング６８が第２カバー部材４６の一端面に当接しているため、前記バルブ７６が回転して導入孔５０を通じてハウジング１２側へと流体が流入する際でも、前記第２カバー部材４６とバルブ７６との間を通じた流体の漏出が防止される。
【００４９】
また、２つの導入ポート６４に供給された流体を同時に導出ポート３０へと供給する場合には、バルブ７６の回転作用下にバルブポート８０を２つの導入孔５０に臨む位置へと配置することで、該バルブポート８０を通じて２つの導入孔５０（導入ポート６４）が同時にバルブ室２４と連通するため、前記導入ポート６４からそれぞれ２つの導入孔５０を通じてバルブ７６のバルブポート８０へと流通した流体が、バルブ室２４で合流して導出ポート３０へと供給される。
【００５０】
以上のように、本実施の形態では、流路切替バルブ１０を構成するハウジング１２には、バルブ７６の中央に連結されるシャフト７８がシャフト孔３８に挿通され、このシャフト孔３８には円筒状の軸受４０が設けられ、この軸受４０が前記シャフト孔３８に沿って長尺に形成されると共に前記シャフト７８を回転自在に支持している。
【００５１】
従って、ハウジング１２に対してシャフト７８を回転自在に支持する長尺な軸受４０を設けることで、バルブ７６の径方向及び周方向に偏心するように第２カバー部材４６に設けられたシールユニット６２の弾発力（反力）によって前記バルブ７６が押圧され、該バルブ７６及びシャフト７８に対して軸方向中心を支点とした回転方向のモーメント力が付与された場合でも、軸受４０によってシャフト７８のモーメント方向への傾きを好適に抑制できるため、それに伴って該シャフト７８に連結されるバルブ７６の傾きを抑制することが可能となる。
【００５２】
その結果、ハウジング１２のバルブ室２４においてバルブ７６を円滑に回転させ、導入ポート６４と導出ポート３０との連通状態の切り替えを高精度に行うことができる。
【００５３】
また、シャフト７８の傾斜を抑制するために軸受４０と該シャフト７８との間のクリアランスを小さく設定し、且つ、一組のシール部材４２ａ、４２ｂによってシャフト孔３８を密閉構造とすることで、該シャフト孔３８へ流体を流入させることでシャフト７８の潤滑ができない場合でも、この軸受４０を、例えば、焼結金属等の多孔質材に潤滑油を含浸させた含油軸受から構成することで、前記軸受４０に含まれる潤滑油によって前記シャフト７８の外周面を好適に潤滑しつつ、前記シャフト孔３８への異物の進入を防止して該シャフト７８を円滑に回転させることができる。
【００５４】
さらに、従来技術に係る流路切替バルブにおいて、シャフト７８の両端側にそれぞれ設けられていた一組の軸受の代わりに、単一の軸受４０でシャフト７８を支持可能な構成とすることで、流路切替バルブ１０の部品点数を削減することができると共に、組み付け性を向上することが可能となる。
【００５５】
なお、本発明に係る流路切替バルブは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００５６】
１０…流路切替バルブ                １２…ハウジング
１４…モータ                        １６…弁機構部
１８…ギア機構                      ２０…モータ収納室
２２…ギア収納室                    ２４…バルブ室
３８…シャフト孔                    ４０…軸受
４４…第１カバー部材                ４６…第２カバー部材
５０…導入孔                        ６２…シールユニット
６４…導入ポート                    ７６…バルブ
７８…シャフト
【図１】
2019148313.tif 000003
【図２】
2019148313.tif 000004