(57)【要約】【課題】流体制御バルブにおけるシール部材によるシール性を確保しつつ耐久性の向上を図る。【解決手段】ボディ１２の収納室２４に設けられるシール部材４０は、回転自在な弁体１４の外周面が当接するシール面４６と、該シール面４６の径方向外側に形成され弁体１４の回転方向に沿って延在した一対のランド部４８ａ、４８ｂとを備える。ランド部４８ａ、４８ｂは、シール面４６と同様に断面円弧状で該シール面４６から周方向外側に延在するように形成されると共に、シール本体４２の内壁面に対してシール面４６と同一高さだけ突出している。そして、弁体１４が回転する際に、弁孔６２のエッジ部６４がシール面４６より先にランド部４８ａ、４８ｂのいずれか一方へと接触することで、弁体１４との接触による前記シール面４６の損傷が回避され十分なシール性が確保される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の導入される導入口と前記流体の導出される導出口とを有したボディと、該ボディの弁室に回転自在に設けられる弁体と、前記弁室内に設けられ前記弁体の外周面に当接するシール部材とを備え、前記弁体には、その回転中心に対して直交方向に貫通した弁孔を有し、前記弁体の回転作用下に前記弁孔による前記導入口と前記導出口との連通状態を切り替える流体制御バルブにおいて、
前記シール部材は弾性材料からなり、前記弁体に臨む内壁面に断面円弧状で環状に形成され前記弁体の外周面が摺接するシール面と、
前記シール面の外側に形成され、前記弁体の回転方向に沿って延在するランド部と、
を備え、
前記ランド部が前記シール面と同一断面形状で形成され、且つ、前記シール面及び前記ランド部が前記内壁面に対して前記弁体側に向かって突出することを特徴とする流体制御バルブ。
【請求項２】
請求項１記載の流体制御バルブにおいて、
前記ランド部は、前記弁体の回転軸方向において前記弁孔の直径よりも大きく形成されることを特徴とする流体制御バルブ。
【請求項３】
請求項１又は２記載の流体制御バルブにおいて、
前記ランド部は、前記弁体の回転方向において前記シール面の両側に一対設けられることを特徴とする流体制御バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流通する流路上に設けられ該流体の流量を制御するための流体制御バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、車両用の内燃機関を冷却するための冷却水回路に用いられ、冷却水等の流体の流量を制御する流体制御バルブが知られている。この流体制御バルブは、例えば、特許文献１に開示されるように、弁箱における弁収納室の内部に略円柱状の弁体が回転自在に設けられ、前記弁体には、その径方向に貫通する流量制御穴が形成されている。また、弁箱の両端部には入口側パイプ及び出口側パイプがそれぞれ接続され、この出口側パイプに隣接するように弁収納室の内部には、弁体に摺接するシール用のパッキンが設けられている。
【０００３】
そして、弁体がパッキンに摺接しながら回転し、その流量制御穴が入口側パイプ及び出口側パイプと一直線状となることで互いに連通し、前記入口側パイプからの流体が流量制御穴を通じて出口側パイプへと流れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２３２４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１の流体制御バルブでは、弁体を回動させて入口側パイプと出口側パイプとの連通状態を切り替える際、前記弁体が常にパッキンに摺接した状態で動作する。そのため、例えば、弁体やパッキンの製造誤差や組付誤差等によって前記弁体とパッキンとが所定位置に対して若干だけ位置ずれしている場合、弁体の開閉動作の途中において、弁体の外周面と流量制御穴の端部との境界部である角部が前記パッキンのシート面へと当たり始める際、前記角部によってパッキンのシール面が削られてしまい摩耗が進行してしまうと同時にシール性の低下を招くという問題がある。
【０００６】
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、シール部材によるシール性を確保しつつ耐久性の向上を図ることが可能な流体制御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】
【０００７】
前記の目的を達成するために、本発明は、流体の導入される導入口と流体の導出される導出口とを有したボディと、ボディの弁室に回転自在に設けられる弁体と、弁室内に設けられ弁体の外周面に当接するシール部材とを備え、弁体には、その回転中心に対して直交方向に貫通した弁孔を有し、弁体の回転作用下に弁孔による導入口と導出口との連通状態を切り替える流体制御バルブにおいて、
シール部材は弾性材料からなり、弁体に臨む内壁面に断面円弧状で環状に形成され弁体の外周面が摺接するシール面と、
シール面の外側に形成され、弁体の回転方向に沿って延在するランド部と、
を備え、
ランド部がシール面と同一断面形状で形成され、且つ、シール面及びランド部が内壁面に対して弁体側に向かって突出することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、ボディの弁室内において弁体の当接可能なシール部材が設けられ、このシール部材は弾性材料から形成され、断面円弧状で環状に形成されたシール面に対して弁体の外周面が摺接可能であり、シール面の外側には、弁体の回転方向に沿って延在したランド部を有し、ランド部がシール面と同一断面形状で形成されると共に、弁体に臨むシール部材の内壁面に対してシール面及びランド部が弁体側へと突出して形成される。
【０００９】
従って、弁体を回転させ弁閉状態と弁開状態とを切り替える回転途中において、弁孔の端部がシール部材に対して接触し始める際、シール面より先にランド部へと端部を接触させることができるため、例えば、弁体とシール部材との位置関係が製造誤差等によってばらついた場合でも、エッジ状の端部によるシール面に対するかじりを防止できると共に、内壁面全体に弁体が摺接する場合と比較して摺動抵抗を低減させることができる。
【００１０】
その結果、弁体がシール部材のシール面に摺接しながら回転する場合でも、従来技術に係る流体制御バルブと比較し、弁孔の端部との接触によるシール面の摩耗を抑制できるため耐久性を向上させることができることから、シール面によって弁体との間のシール性を長期間にわたって確保することが可能となる。
【００１１】
また、ランド部を、弁体の回転軸方向において弁孔の直径よりも大きく形成するとよい。
【００１２】
さらに、ランド部を、弁体の回転方向においてシール面の両側に一対設けるとよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１４】
すなわち、ボディの弁室には弁体の当接可能なシール部材が設けられ、弾性材料からなるシール部材は、断面円弧状で環状に形成されたシール面に対して弁体の外周面が摺接可能であり、シール面の外側には、弁体の回転方向に沿って延在したランド部がシール面と同一断面形状となるように形成されている。そのため、弁閉状態と弁開状態との間となる弁体の回転途中において、弁孔の端部がシール部材に対して接触し始める際、シール面より先にランド部に対して接触させることができる。
【００１５】
その結果、弁体がシール部材のシール面に摺接しながら回転する場合でも、従来技術に係る流体制御バルブと比較し、エッジ状の端部によるシール面に対するかじりが防止され、且つ、摺動抵抗も低減されるため、シール面の摩耗を抑制することで耐久性を向上できることから、シール部材によるシール性を長期間にわたって確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る流体制御バルブの全体断面図である。
【図２】図１の流体制御バルブの弁閉状態を示す弁体近傍の拡大横断面図である。
【図３】図１の流体制御バルブのシール部材を示す外観斜視図である。
【図４】図４Ａは、導入部側からシール部材及び弁体を見た弁閉状態の概略正面図であり、図４Ｂは、図４Ａの弁閉状態から弁体が開き始めた途中の状態を示す概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る流体制御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体制御バルブを示す。なお、以下の説明では、この流体制御バルブ１０が、内燃機関等の冷却水回路に適用される場合について説明する。
【００１８】
この流体制御バルブ１０は、図１及び図２に示されるように、ボディ１２と、該ボディ１２に対して回転自在に設けられる弁体１４と、前記ボディ１２に設けられ前記弁体１４を回転駆動させる駆動部１６とを含み、このボディ１２は、例えば、樹脂製材料から形成され、前記弁体１４の収納される本体部１８と、該本体部１８から突出して流体の供給される導入部（導入口）２０と、前記本体部１８に対して前記導入部２０とは反対方向に突出し前記流体の排出される導出部（導出口）２２とを含む。
【００１９】
本体部１８は、例えば、断面矩形状に形成され、その中央部には弁体１４の収納される収納室（弁室）２４が形成されると共に、該収納室２４の下方（図１中、矢印Ａ方向）に開口した開口部にはカバー部材２８が装着され閉塞されている。また、本体部１８には、収納室２４の上部に軸方向（矢印Ｂ方向）に沿って延在したシャフト孔３０が形成され、該シャフト孔３０の内部には環状溝を介してパッキン３２及びダストシール３４が設けられる。
【００２０】
一方、本体部１８の内壁面には、上流側（矢印Ｃ方向）に開口して後述する導入部２０と連通する第１開口（導入口）３６と、下流側（矢印Ｄ方向）に開口して後述する導出部２２と連通する第２開口（導出口）３８とが形成され、この第１及び第２開口３６、３８は、本体部１８の軸方向と直交方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に断面円形状に開口し、収納室２４を挟んで水平方向に一直線状となるように形成される。
【００２１】
この収納室２４の内部には、第１開口３６の開口した上流側となる内壁面にシール部材４０が設けられる。
【００２２】
シール部材４０は、図１〜図３に示されるように、例えば、ゴム等の弾性材料から断面矩形状に形成されたシール本体４２と、該シール本体４２の中央部に形成され厚さ方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に沿って断面円形状に貫通した貫通孔４４と、前記貫通孔４４の外周側となり収納室２４側に臨む端面に形成された環状のシール面４６とを有している。
【００２３】
シール本体４２は、収納室２４に臨む内壁面が該収納室２４から離間する方向に向かって窪んだ断面円弧状に形成され、その内壁面から一定高さで突出するように環状のシール面４６が形成される。シール面４６は、ボディ１２の軸方向から見て断面円弧状に形成され、貫通孔４４の径方向において略一定幅となるように形成され、弁体１４の外周面が当接可能に形成される。
【００２４】
また、シール面４６は、シール本体４２の内壁面に対して弁体１４側（矢印Ｄ方向）へと所定高さだけ突出するように形成される。
【００２５】
また、シール本体４２には、シール面４６の径方向外側に設けられ弁体１４の回転方向に沿って延在した一対のランド部４８ａ、４８ｂを有している。
【００２６】
このランド部４８ａ、４８ｂは、シール面４６と同様に断面円弧状で該シール面４６から周方向外側に延在するように形成されると共に、シール本体４２の内壁面に対してシール面４６と同一高さだけ弁体１４側（矢印Ｄ方向）へと突出するように形成される。すなわち、ランド部４８ａ、４８ｂは、シール面４６と略同一曲面となるように一体的に形成され、一方のランド部４８ａと他方のランド部４８ｂとが、弁体１４の回転方向に沿って貫通孔４４を挟むように設けられている。換言すれば、シール面４６の一部が、弁体１４の回転方向に沿って延長するように形成されることでランド部４８ａ、４８ｂを構成している。
【００２７】
また、ランド部４８ａ、４８ｂの幅寸法Ｈは、図４Ａに示されるように、少なくとも弁体１４における弁孔６２の直径Ｅよりも大きくなるように設定されると共に（Ｈ＞Ｅ）、シール本体４２の高さ中心に対して対称となるように所定幅で形成される。
【００２８】
そして、シール部材４０は、図２に示されるように、ボディ１２に対して第１開口３６の開口した内壁面に当接すると共に、その両側壁に形成された凸部５０が該内壁面と直交する両側壁の溝部５２に対して挿通されることで、前記第１開口３６と貫通孔４４とが同軸上となるように装着されている。
【００２９】
導入部２０は、図１及び図２に示されるように、例えば、管状に形成され、本体部１８の一側部から水平方向（矢印Ｃ方向）に沿って所定長さだけ突出し、その内部には導入流路５４が形成され、本体部１８の第１開口３６と連通することで導入部２０と収納室２４とが連通する。そして、導入部２０の端部には図示しないチューブが接続され、図示しない流体供給源から導入流路５４へと流体が供給される。
【００３０】
導出部２２は、導入部２０と同様に管状に形成され、本体部１８の他側部から導入部２０とは反対方向となるように水平方向（矢印Ｄ方向）に沿って所定長さだけ突出している。すなわち、導入部２０と導出部２２とは本体部１８を挟んで一直線状となるように設けられる。
【００３１】
また、導出部２２の内部には、その端部から収納室２４まで一直線状に延在する導出流路５６が形成され、本体部１８の第２開口３８と連通することで導出部２２と収納室２４とが連通している。そして、導出部２２の端部には図示しないチューブが接続され、導入部２０から収納室２４へと流れた流体が導出部２２の導出流路５６を通じて図示しない内燃機関の冷却水回路へと排出される。
【００３２】
弁体１４は、例えば、収納室２４に収納される弁部５８と、該弁部５８の上端部中央から軸方向（図１中、矢印Ｂ方向）に沿って延在した軸部（回転軸）６０とを有する。
【００３３】
弁部５８は、例えば、軸部６０の軸方向から見て断面円形状に形成された円柱体からなり、前記軸部６０の軸方向と直交方向に貫通した弁孔６２を有し、この弁孔６２は断面円形状で弁部５８の外周面を貫通するように形成される。そして、弁部５８の外周面は、ボディ１２に設けられたシール部材４０のシール面４６に当接して摺接しながら回転動作する。
【００３４】
また、弁部５８が収納室２４内で回転する際、弁孔６２の開口６２ａがシール部材４０のランド部４８ａ（４８ｂ）に臨むように回転方向へと移動する。
【００３５】
軸部６０は、ボディ１２のシャフト孔３０へと挿通され、その外周面にパッキン３２及びダストシール３４が摺接することで、前記シャフト孔３０に対して回転自在に支持されると共に、前記シャフト孔３０と前記軸部６０との間を通じて収納室２４から流体が漏出することが防止され、且つ、外部から収納室２４側への塵埃等の進入が防止される。そして、軸部６０の上端部はシャフト孔３０を通じて本体部１８の外側へと突出している。
【００３６】
駆動部１６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、図示しないコントローラからの制御信号に基づき、所定方向に所定角度だけ回転する。そして、駆動部１６は、ボディ１２における本体部１８の上部に設けられ、軸部６０の上端部が連結されることで、その通電作用下に軸部６０を介して弁体１４が収納室２４内において所定方向且つ所定角度だけ回転する。
【００３７】
本発明の実施の形態に係る流体制御バルブ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。
【００３８】
先ず、流体制御バルブ１０において、弁体１４の弁孔６２が導入流路５４及び導出流路５６と直交した位置となることで、前記弁体１４によって前記導入流路５４と前記導出流路５６との連通が遮断された弁閉状態となる。そのため、図示しない流体供給源から導入部２０の導入流路５４へと供給された流体は、ボディ１２の収納室２４を通じて導出部２２の導出流路５６へと流れることがない（図４Ａ参照）。
【００３９】
次に、図示しないコントローラからの制御信号に基づき駆動部１６が駆動することで、弁体１４は、軸部６０と共に弁部５８が反時計回り（図２中、矢印Ｆ方向）に回転し始め、図４Ｂに示されるように、弁孔６２の開口６２ａがシール部材４０のランド部４８ａに臨む位置まで回転することで、該ランド部４８ａの周方向に沿った端部とが接触し始める。
【００４０】
この際、弁部５８の外周面と弁孔６２の開口６２ａとの境界部となるエッジ部６４がランド部４８ａへと接触する際、弁体１４、ボディ１２及びシール部材４０の製造ばらつきや組付ばらつき等の原因によって、前記弁体１４、前記ボディ１２及び前記シール部材４０が所定位置に対して若干だけずれた位置である場合、前記ランド部４８ａへの当たり始めとなる端部近傍に該エッジ部６４によるかじりが生じることがある。この場合でも、弁体１４のエッジ部６４が、シール面４６よりも周方向外側に設けられたランド部４８ａに対して先行して接触することで、前記シール面４６に対するかじりが回避される。
【００４１】
詳細には、ランド部４８ａに対して弁体１４のエッジ部６４が接触してかじりが生じた場合でも、前記弁体１４がさらに回転することで外周面が前記ランド部４８ａに当接することで所定位置となり回転方向に沿って案内されることになるため、前記エッジ部６４によるシール面４６へのかじりを防止できる。
【００４２】
そして、弁体１４がさらに回転して弁閉状態に対して約９０°となることで、図１に示されるように、前記弁体１４における弁孔６２の両端部がそれぞれ収納室２４の第１及び第２開口３６、３８に臨み、導入流路５４及び導出流路５６と一直線状となった弁開状態となる。これにより、導入流路５４に供給されていた流体が弁体１４の弁孔６２を通じて下流側（矢印Ｄ方向）の導出流路５６へと流通して図示しない内燃機関の冷却水回路へと導出される。
【００４３】
なお、上述した一方のランド部４８ａと反対側に設けられた他方のランド部４８ｂは、例えば、弁体１４がボディ１２において、弁閉状態から上記とは反対方向（時計回り）に回転するように用いられる際、エッジ部６４がシール面４６に対してランド部４８ｂへと先行して当接することで前記シール面４６に対するかじりを防止する。
【００４４】
以上のように、本実施の形態では、ボディ１２の収納室２４において弁体１４の摺接するシール部材４０を備え、このシール部材４０は、弾性材料から形成され弁体１４の摺接する環状のシール面４６と、該シール面４６に対して弁体１４の回転方向に沿った外側に形成され、且つ、前記シール面４６と断面同一曲面となるように形成されたランド部４８ａ、４８ｂとを有している。これにより、弁閉状態又は弁開状態から弁体１４を回転させる際、その回転途中において弁孔６２の端部に形成されたエッジ部６４がシール部材４０へと接触してかじりが生じた場合でも、このエッジ部６４が、シール面４６より先にランド部４８ａ、４８ｂへと接触することになるため、該エッジ部６４による前記シール面４６に対するかじりが防止される。
【００４５】
その結果、弁体１４がシール部材４０のシール面４６に摺接した状態で回転した場合でも、従来技術に係る流体制御バルブと比較し、シール部材４０による弁体１４との間のシール性を確保しつつ、シール面４６の摩耗が抑制されることで耐久性を向上させることが可能となる。
【００４６】
また、シール部材４０において、弁体１４の回転方向となる周方向に延在するランド部４８ａ、４８ｂを設けることで、前記弁体１４が接触し始める部位の剛性を高めることができるため、前記シール面４６の摩耗をより一層抑制することができ、耐久性のさらなる向上を図ることが可能となる。
【００４７】
さらに、ランド部４８ａ、４８ｂの幅寸法Ｈを、弁体１４における弁孔６２の直径Ｅよりも大きく形成することで、前記弁孔６２のエッジ部６４を確実に前記ランド部４８ａ、４８ｂに対して先行して接触させることが可能となり、それによってシール面４６の損傷を確実に回避することができる。
【００４８】
さらにまた、シール部材４０において、シール本体４２の内壁面から弁体１４側へ突出するようにシール面４６及びランド部４８ａ、４８ｂを設ける構成とすることで、例えば、前記シール部材４０における内壁面全体に摺接しながら回転する場合と比較し、前記弁体１４が回転する際の摺動抵抗を低減させることができる。そのため、弁体１４を回転駆動させるための駆動部１６を小型化することができると共に、消費電力の削減も可能となる。
【００４９】
またさらに、この流体制御バルブ１０は内燃機関等の冷却水回路に適用される場合に限定されるものではなく、例えば、モータを冷却するための冷却水回路やバッテリーを冷却するための冷却水回路に用いてもよいし、冷却水等の液体の代わりにガス等の気体の流れを制御する目的で用いるようにしてもよい。
【００５０】
なお、本発明に係る流体制御バルブは、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】
【００５１】
１０…流体制御バルブ                １２…ボディ
１４…弁体                          １６…駆動部
１８…本体部                        ２４…収納室
４０…シール部材                    ４６…シール面
４８ａ、４８ｂ…ランド部            ５８…弁部
６０…軸部                          ６２…弁孔
６４…エッジ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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