(57)【要約】【課題】シャフトとバルブとの係合外れによるロータリーバルブ本体の故障を検出することができるロータリーバルブを提供する。【解決手段】ロータリーバルブ（５）は、内部と外部とを連通するポート（２２ａ）を有するハウジング（２０）と、ハウジングの内部に収容されて回転中心（８０）の回りを回転し、第１係合部（３５）を有するシャフト（３０）と、ハウジングの内部のシャフトよりも外側に配置され、第１係合部に係合する第２係合部（４５）を有し、第１係合部と第２係合部とが係合することでシャフトに係合した場合にシャフトによって回転中心の回りを回転させられることでハウジングのポートを開閉するバルブ（４０）と、を有するロータリーバルブ本体（１０）を備え、バルブには、シャフトとバルブとの係合が外れてシャフトがバルブに対して回転した場合に、シャフトが当接する当接部（４６,４７）が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部と外部とを連通するポートを有するハウジングと、前記ハウジングの前記内部に収容されて回転中心の回りを回転し、第１係合部を有するシャフトと、前記ハウジングの前記内部の前記シャフトよりも外側に配置され、前記第１係合部に係合する第２係合部を有し、前記第１係合部と前記第２係合部とが係合することで前記シャフトに係合した場合に前記シャフトによって前記回転中心の回りを回転させられることで前記ハウジングの前記ポートを開閉するバルブと、を有するロータリーバルブ本体を備え、
前記バルブには、前記シャフトと前記バルブとの係合が外れて前記シャフトが前記バルブに対して回転した場合に、前記シャフトが当接する当接部が設けられている、ロータリーバルブ。
【請求項２】
前記シャフトの回転状態に基づいて、前記シャフトと前記バルブとの係合外れによる前記ロータリーバルブ本体の故障を検出する故障検出部をさらに備える請求項１記載のロータリーバルブ。
【請求項３】
前記第１係合部および前記第２係合部のいずれか一方は凹部であり、他方は前記凹部に嵌合する凸部である請求項１または２に記載のロータリーバルブ。
【請求項４】
前記当接部は、前記第２係合部を挟んだ両側の部分にそれぞれ設けられている請求項１〜３のいずれか１項に記載のロータリーバルブ。
【請求項５】
前記当接部は、前記バルブの前記シャフトに対向する面である内周面に設けられ、且つ前記第２係合部からの距離が長くなるほど前記回転中心との距離が短くなるように傾斜した傾斜面を備えている請求項１〜４のいずれか１項に記載のロータリーバルブ。
【請求項６】
前記当接部は、前記バルブの前記回転中心の軸線方向にある第１端部および第２端部のうち前記第１端部における前記バルブの前記シャフトに対向する面である内周面に設けられ、且つ前記第２係合部からの距離が長くなるほど前記第２端部との距離が短くなるように傾斜した傾斜面を備えている請求項１〜４のいずれか１項に記載のロータリーバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はロータリーバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流体の流量を調整するバルブとして、ロータリーバルブが知られている。例えば特許文献１には、内燃機関の冷媒が通過する冷媒通路に配置されたロータリーバルブが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２３９７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ロータリーバルブとして、ハウジングと、ハウジング内部に収容されたシャフトと、シャフトによって駆動されるバルブと、を有するロータリーバルブ本体を備えるロータリーバルブが開発中である。具体的には、このロータリーバルブ本体は、内部と外部とを連通するポートを有するハウジングと、ハウジングの内部に収容されて回転中心の回りを回転し、第１係合部を有するシャフトと、ハウジングの内部のシャフトよりも外側に配置され、第１係合部に係合する第２係合部を有し、第１係合部と第２係合部とが係合することでシャフトに係合した場合にシャフトによって回転中心の回りを回転させられることでハウジングのポートを開閉するバルブと、を備えている。
【０００５】
このようなロータリーバルブによれば、第１係合部と第２係合部とが係合することでシャフトとバルブとが係合した場合、シャフトを回転させることで、バルブをシャフトと一体となって回転させることができる。その結果、ハウジングのポートを開閉することができることから、ポートを通過する流体の流量を調整することができる。
【０００６】
上記のようなロータリーバルブにおいて、第１係合部または第２係合部に例えば破損等の不具合が生じた場合、シャフトとバルブとの係合が外れてしまう。シャフトとバルブとの係合が外れた場合、シャフトを回転させてもバルブは回転しないため、ポートの開閉を行うことができず、ロータリーバルブ本体としての機能を発揮することができなくなってしまう。しかしながら、これまで、このようなシャフトとバルブとの係合外れによるロータリーバルブ本体の故障を検出することができるロータリーバルブは開発されていなかった。
【０００７】
本発明は、シャフトとバルブとの係合外れによるロータリーバルブ本体の故障を検出することができるロータリー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】
【０００８】
本発明に係るロータリーバルブは、内部と外部とを連通するポートを有するハウジングと、前記ハウジングの前記内部に収容されて回転中心の回りを回転し、第１係合部を有するシャフトと、前記ハウジングの前記内部の前記シャフトよりも外側に配置され、前記第１係合部に係合する第２係合部を有し、前記第１係合部と前記第２係合部とが係合することで前記シャフトに係合した場合に前記シャフトによって前記回転中心の回りを回転させられることで前記ハウジングの前記ポートを開閉するバルブと、を有するロータリーバルブ本体を備え、前記バルブには、前記シャフトと前記バルブとの係合が外れて前記シャフトが前記バルブに対して回転した場合に、前記シャフトが当接する当接部が設けられている。
【０００９】
本発明に係るロータリーバルブによれば、第１係合部と第２係合部とが係合することでシャフトとバルブとが係合した場合、バルブはシャフトと一体となって回転する。ここで仮にバルブに当接部が設けられていない場合、シャフトとバルブとの係合が外れた場合、シャフトが回転してもバルブは回転することができないが、シャフトは回転することができるため、シャフトの回転状態を検出したとしても、シャフトとバルブとの係合外れによるロータリーバルブ本体の故障を検出することは困難である。これに対して、本発明に係るロータリーバルブによれば、バルブに当接部が設けられていることから、シャフトとバルブとの係合が外れた場合、シャフトが当接部に当接することでシャフトのバルブに対する回転を阻止することができる。このようにシャフトのバルブに対する回転が阻止された場合、シャフトの回転状態は通常の回転状態と異なるようになる。したがって、本発明に係るロータリーバルブによれば、シャフトの回転状態に基づいて、シャフトとバルブとの係合外れによるロータリーバルブ本体の故障を検出することができる。
【００１０】
上記構成は、前記シャフトの回転状態に基づいて、前記シャフトと前記バルブとの係合外れによる前記ロータリーバルブ本体の故障を検出する故障検出部をさらに備えていてもよい。
【００１１】
上記構成において、前記第１係合部および前記第２係合部のいずれか一方は凹部であり、他方は前記凹部に嵌合する凸部である構成としてもよい。この構成によれば、凹部に凸部が嵌合することで、第２係合部と第１係合部とは係合することができ、その結果、シャフトとバルブとは係合することができる。また、一組の凸部と凹部とを備えるだけで、シャフトが時計方向および反時計方向のどちらに回転した場合であっても、シャフトとバルブとを係合させることができる。
【００１２】
上記構成において、前記当接部は、前記第２係合部を挟んだ両側の部分にそれぞれ設けられていてもよい。この構成によれば、シャフトが時計方向に回転した場合にシャフトとバルブとの係合が外れた場合と、シャフトが反時計方向に回転した場合にシャフトとバルブとの係合が外れた場合との両方の場合において、シャフトのバルブに対する回転を阻止することができる。それにより、シャフトが時計方向に回転した場合とシャフトが反時計方向に回転した場合との両方の場合においてシャフトとバルブとの係合外れによるロータリーバルブ本体の故障を検出することができる。
【００１３】
上記構成において、前記当接部は、前記バルブの前記シャフトに対向する面である内周面に設けられ、且つ前記第２係合部からの距離が長くなるほど前記回転中心との距離が短くなるように傾斜した傾斜面を備えていてもよい。この構成によれば、シャフトとバルブとの係合が外れてシャフトがバルブに対して回転した場合に、シャフトの回転中心から遠い側の端部が傾斜面に当接することでシャフトのバルブに対する回転を阻止することができる。
【００１４】
上記構成において、前記当接部は、前記バルブの前記回転中心の軸線方向にある第１端部および第２端部のうち前記第１端部における前記バルブの前記シャフトに対向する面である内周面に設けられ、且つ前記第２係合部からの距離が長くなるほど前記第２端部との距離が短くなるように傾斜した傾斜面を備えていてもよい。この構成によれば、シャフトとバルブとの係合が外れてシャフトがバルブに対して回転した場合に、シャフトの回転中心の軸線方向の端部が傾斜面に当接することでシャフトのバルブに対する回転を阻止することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、シャフトとバルブとの係合外れによるロータリーバルブ本体の故障を検出することができるロータリーバルブを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１（ａ）は実施例１に係るロータリーバルブを示す模式図である。図１（ｂ）はバルブの模式的断面図である。図１（ｃ）はバルブおよびシャフトの一部を拡大して示す模式的断面図である。
【図２】図２（ａ）および図２（ｂ）は制御装置の制御部による制御処理の内容を説明するための模式図であり、図２（ａ）はポートが開になった状態を模式的に示し、図２（ｂ）はポートが閉になった状態を模式的に示している。図２（ｃ）はシャフトとバルブとの係合が外れた状態を示す模式的断面図である。
【図３】図３は制御装置の故障検出部のフローチャートの一例を示す図である。
【図４】図４（ａ）は実施例２に係るロータリーバルブ本体の一部を拡大して示す模式的断面図である。図４（ｂ）は実施例２に係るバルブの模式的断面図である。図４（ｃ）は図４（ｂ）に示すバルブおよびシャフトの一部を拡大して示す模式的断面図である。
【図５】図５（ａ）および図５（ｂ）は実施例２に係るシャフトとバルブとの係合が外れた状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
【実施例１】
【００１８】
本発明の実施例１に係るロータリーバルブ５について説明する。図１（ａ）はロータリーバルブ５を示す模式図である。本実施例に係るロータリーバルブ５は、内燃機関を冷却する冷媒が通過する冷媒通路に配置されて用いられているものとする。但し、ロータリーバルブ５が配置される箇所は、流体が通過する通路であれば、内燃機関の冷媒通路に限定されるものではない。またロータリーバルブ５が適用される機器も、内燃機関に限定されるものではない。ロータリーバルブ５は、内燃機関以外の機器に適用されていてもよい。
【００１９】
ロータリーバルブ５は、ロータリーバルブ本体１０と、駆動装置５０と、各種センサ（角度センサ６０およびトルクセンサ６１）と、制御装置７０とを備えている。ロータリーバルブ本体１０は、ハウジング２０と、シャフト３０と、バルブ４０とを備えている。ハウジング２０は、内部に収容室２１を有している。またハウジング２０は、収容室２１とハウジング２０の外部とを連通するポート２２ａおよびポート２２ｂを有している。ポート２２ａは冷媒通路に連通し、ポート２２ｂも冷媒通路に連通している。ポート２２ａは、バルブ４０によって開閉される。一方、ポート２２ｂは常時開になっている。冷媒通路の流体である冷媒は、ポート２２ｂから収容室２１に流入する。収容室２１に流入した冷媒は、ポート２２ａが開になった場合、ポート２２ａから排出されて冷媒通路に流入する。なお本実施例においてポートの数は２であるが、これに限定されるものではない。ハウジング２０は、２以上のポートを有していてもよい。
【００２０】
シャフト３０は、収容室２１に配置されている。シャフト３０は、回転中心８０の回りを回転する。具体的にはシャフト３０は駆動装置５０によって駆動されることで回転する回転軸によって軸支されており、回転軸が回転することでシャフト３０は回転中心８０の回りを回転する。本実施例に係る回転中心８０は、この回転軸の軸中心である。なお、本実施例に係る駆動装置５０は回転軸を時計方向に所定角度回転させ、反時計方向にも所定角度回転させる。その結果、シャフト３０も、時計方向に所定角度回転し、反時計方向に所定角度回転する。
【００２１】
バルブ４０は、収容室２１のシャフト３０よりも外側に配置されている。すなわち、バルブ４０は、ハウジング２０の内部のシャフト３０よりも外側に配置されている。バルブ４０は、シャフト３０とバルブ４０とが係合した状態でシャフト３０が回転中心８０の回りを回転した場合に、シャフト３０によって回転させられることでポート２２ａを開閉する。したがって本実施例において、バルブ４０の回転中心は、シャフト３０の回転中心８０と一致している。
【００２２】
図１（ｂ）はバルブ４０の模式的断面図である。なお図１（ｂ）は、図１（ａ）のバルブ４０を水平面で切断した切断面を回転中心８０側から見た様子を模式的に示している。この場合、図１（ａ）のバルブ４０は、図１（ｂ）を上方側から見た断面図となっている。なお、図１（ｂ）において、シャフト３０も想像線によって図示されている。また図１（ｂ）の上下方向は、回転中心８０の軸線方向（以下、軸線方向と略称する場合がある）となっている。
【００２３】
図１（ａ）から分るように、本実施例に係る収容室２１の内面は回転中心８０を中心とする円弧形状を有している。収容室２１に収容されているバルブ４０は、円筒の一部が切断されたような形状を有している。バルブ４０のシャフト３０に対向する面である内周面４１は、回転中心８０を中心とし、シャフト３０の回転中心８０からシャフト３０の先端までの距離よりも所定距離長い半径を有する円弧形状を有している。図１（ｂ）から分るように、本実施例に係るバルブ４０の軸線方向の一方の端部である第１端部４２の端面と他方の端部である第２端部４３の端面とは、軸線方向に垂直な面となっている。
【００２４】
シャフト３０は、軸線方向に延伸した板形状を有している。シャフト３０の軸線方向の高さは、バルブ４０の軸線方向の高さと一致している。但し、シャフト３０の軸線方向の高さは、これに限定されるものではなく、バルブ４０の軸線方向の高さよりも低くてもよく、高くてもよい。また図１（ａ）に示すように、シャフト３０を回転中心８０の軸線方向から見た断面形状は、回転中心８０からバルブ４０に向かって棒状に突出した断面形状となっている。但し、収容室２１、バルブ４０およびシャフト３０の形状は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示す形状に限定されるものではない。
【００２５】
図１（ｃ）は、図１（ａ）に示すバルブ４０およびシャフト３０の一部を拡大して示す模式的断面図である。なお図１（ｃ）において、バルブ４０の周方向も併せて図示されている。シャフト３０には第１係合部３５が設けられている。バルブ４０には第２係合部４５が設けられている。第１係合部３５と第２係合部４５とは互いに係合している。第１係合部３５と第２係合部４５とが係合することで、シャフト３０とバルブ４０とは係合する。第１係合部３５および第２係合部４５の具体的な構成は、第１係合部３５と第２係合部４５とが係合することによりシャフト３０とバルブ４０とが係合できる構成であれば、特に限定されるものではない。本実施例においては、第１係合部３５および第２係合部４５の構成の一例として、凹部と、この凹部に嵌合する凸部とを用いる。
【００２６】
具体的には第２係合部４５が、バルブ４０の内周面４１から回転中心８０に向けて突出した凸部であり、第１係合部３５が、凸部が嵌合する凹部である。また凹部は、シャフト３０のバルブ４０の内周面４１に対向する端面（この端面は、回転中心８０から遠い側の端面でもある）に設けられている。より具体的には、凹部はシャフト３０の上記端面の略中央に設けられている。凸部および凹部の形状は特に限定されるものではないが、本実施例においては一例として、凸部は周方向の幅が一様な断面形状を有している。その結果、凹部も周方向の幅が一様な断面形状を有している。
【００２７】
凹部に凸部が嵌合することで、第１係合部３５と第２係合部４５とは係合することができ、その結果、シャフト３０とバルブ４０とは係合することができる。また、一組の凸部と凹部とを備えるだけで、シャフト３０が時計方向および反時計方向のどちらに回転した場合であっても、シャフト３０とバルブ４０とを係合させることができる。
【００２８】
なお本実施例において第２係合部４５が凸部であり、第１係合部３５が凹部であるが、これとは逆の構成であってもよい。この場合、第２係合部４５が凹部であり、第１係合部３５が凹部に嵌合する凸部となる。すなわち本実施例において、第２係合部４５および第１係合部３５のいずれか一方が凹部であり、他方が凹部に嵌合する凸部であればよい。
【００２９】
ここで、例えば第２係合部４５または第１係合部３５が破損した場合、シャフト３０とバルブ４０との係合が外れることが考えられる。具体的には、第２係合部４５である凸部に加わるトルクによって凸部に亀裂が入る等の不具合が生じることが考えられる。また、凸部の材料の劣化によって凸部に亀裂が入ることも考えられる。凸部に亀裂が入った場合、凸部は破損し、その結果、シャフト３０とバルブ４０との係合が外れてしまう。また凹部が破損することも考えられる。具体的には、シャフト３０の凹部の両脇に存在する肉厚部分に加わるトルクや、この肉厚部分の材料の劣化等によりこの肉厚部分に亀裂が入り、その結果、肉厚部分が破損して凹部がその機能を発揮できなくなること（すなわち凹部が破損すること）が考えられる。凹部が破損した場合にも、シャフト３０とバルブ４０との係合が外れてしまう。
【００３０】
シャフト３０とバルブ４０との係合が外れた場合、シャフト３０はバルブ４０に対して回転することになる。そこで、本実施例に係るバルブ４０には、シャフト３０とバルブ４０との係合が外れてシャフト３０がバルブ４０に対して回転したときに、シャフト３０が当接する当接部が設けられている。具体的には本実施例に係るバルブ４０には、２つの当接部が設けられている。より具体的にはバルブ４０には、第１当接部４６および第２当接部４７（以下、両者を当接部と総称する場合がある）が設けられている。シャフト３０が当接部に当接することで、シャフト３０のバルブ４０に対する回転が当接部によって係止されることになり、その結果、シャフト３０のバルブ４０に対する回転は阻止される。
【００３１】
第１当接部４６および第２当接部４７は、第２係合部４５を挟んだ両側の部分にそれぞれ１個ずつ設けられている。具体的には、第１当接部４６は第２係合部４５の時計方向側に設けられ、第２当接部４７は第２係合部４５の反時計方向側に設けられている。また図１（ｂ）に示すように、第１当接部４６および第２当接部４７は、バルブ４０の内周面４１のうち第１端部４２に設けられている。
【００３２】
但し、当接部の配置態様はこれに限定されるものではない。例えば、バルブ４０の第２端部４３にも第１当接部４６および第２当接部４７と同様の当接部が設けられていてもよい。また、第１当接部４６および第２当接部４７は、バルブ４０の内周面４１の第１端部４２から第２端部４３にかけて連続的に設けられていてもよい。但し本実施例のように第１当接部４６および第２当接部４７が、バルブ４０の第１端部４２にのみ設けられている場合の方が、そうでない場合に比較して、バルブ４０の製造を容易に行える点で好ましい。
【００３３】
当接部の具体的な形状は、シャフト３０とバルブ４０との係合が外れてシャフト３０がバルブ４０に対して回転した場合にシャフト３０が当接することでシャフト３０のバルブ４０に対する回転を阻止できるような形状であれば、特に限定されるものではない。本実施例に係る当接部は、一例として図１（ｃ）に示すように、全体的にバルブ４０の内周面４１から回転中心８０の方向に突出した形状を有し、且つ傾斜面４８を備える形状を有している。傾斜面４８は、第２係合部４５からの距離が長くなるほどシャフト３０の回転中心８０との距離が近くなるように内周面４１に対して傾斜している。この構成によれば、シャフト３０とバルブ４０との係合が外れてシャフト３０がバルブ４０に対して回転した場合に、シャフト３０の回転中心８０から遠い側の端部が傾斜面４８に引っ掛かるようにして当接することで、シャフト３０のバルブ４０に対する回転を阻止することができる。
【００３４】
図１（ａ）に示すように、駆動装置５０はシャフト３０を駆動する装置である。本実施例に係る駆動装置５０は、前述したようにシャフト３０を軸支する回転軸を回転させる。本実施例においては、駆動装置５０の一例として、制御装置７０によって制御可能な駆動装置を用いる。具体的には、このような駆動装置５０の一例としてモータを用いる。この場合、モータは、シャフト３０を軸支する回転軸に直接的に、または動力伝達部材を介して間接的に接続されている。制御装置７０に制御されることでモータが正転した場合、回転軸は回転し、その結果、シャフト３０も回転する。制御装置７０がモータの回転方向を逆転させた場合、シャフト３０の回転方向も逆転する。このようにして制御装置７０は、駆動装置５０を制御することで、シャフト３０の回転開始、回転停止、回転方向を制御している。
【００３５】
各種センサは、制御装置７０の動作に必要な情報を検出するためのセンサである。図１（ａ）においては、各種センサの一例として、角度センサ６０とトルクセンサ６１とが図示されている。角度センサ６０は、シャフト３０の回転角度を検出し、検出結果を制御装置７０に伝える。それにより制御装置７０は、シャフト３０の回転角度を検出することができる。トルクセンサ６１は、シャフト３０の回転時のトルク（以下、回転トルクと称する）を検出し、検出結果を制御装置７０に伝える。それにより制御装置７０は、シャフト３０の回転トルクを検出することができる。なお角度センサ６０およびトルクセンサ６１は、駆動装置５０の出力軸（本実施例においてはモータの出力軸）の回転角度および回転トルクを検出してもよい。この場合、制御装置７０は駆動装置５０の出力軸の回転角度および回転トルクに基づいて、シャフト３０の回転角度および回転トルクを検出する。
【００３６】
制御装置７０は、制御部と、故障検出部と、制御部および故障検出部の動作に必要な情報を記憶する記憶部とを備えている。制御部は、各種センサの検出結果に基づいて駆動装置５０を制御することで、シャフト３０の回転状態を制御する。なお、本実施例においては、このシャフト３０の回転状態の一例として、シャフト３０の回転角度およびシャフト３０の回転トルクを用いる。すなわち本実施例に係る制御部は、角度センサ６０およびトルクセンサ６１の検出結果に基づいてシャフト３０の回転角度およびシャフト３０の回転トルクを制御している。故障検出部は、各種センサの検出結果に基づいてシャフト３０の回転状態を取得し、取得されたシャフト３０の回転状態に基づいてシャフト３０とバルブ４０との係合外れによるロータリーバルブ本体１０の故障を検出する。
【００３７】
制御装置７０として、電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）を用いることができる。本実施例においては、制御装置７０の一例として、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）７１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）７２およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）７３を備える電子制御装置を用いる。制御部および故障検出部の機能は、ＣＰＵ７１によって実現される。記憶部の機能は、ＲＯＭ７２およびＲＡＭ７３によって実現される。
【００３８】
図２（ａ）および図２（ｂ）は、制御装置７０の制御部による制御処理の内容を説明するための模式図である。なお図２（ａ）はポート２２ａが開になった状態を模式的に示し、図２（ｂ）はポート２２ａが閉になった状態を模式的に示している。図２（ａ）および図２（ｂ）において、第１係合部３５と第２係合部４５とは係合しており、その結果、シャフト３０とバルブ４０とは係合している。制御部は、角度センサ６０およびトルクセンサ６１の検出結果に基づいて取得したシャフト３０の回転角度および回転トルクに基づいて、通常時におけるシャフト３０の回転状態（具体的には、シャフト３０の回転角度および回転トルクの状態）を制御する。
【００３９】
具体的には図２（ａ）に示すように、制御部は、ポート２２ａを開にする場合、シャフト３０が図２（ｂ）の状態から時計方向に所定角度、回転するように駆動装置５０を制御する。その結果、シャフト３０に係合したバルブ４０も時計方向に所定角度、回転する結果、ポート２２ａは開になる。また制御部は、例えば図２（ｂ）に示すようにポート２２ａを閉にする場合、シャフト３０が図２（ａ）の状態から反時計方向に所定角度、回転するように駆動装置５０を制御する。その結果、シャフト３０に係合したバルブ４０も反時計方向に所定角度、回転する結果、ポート２２ａは閉になる。また制御部は、シャフト３０を回転させる場合、シャフト３０の回転トルクが所定の値になるように駆動装置５０を制御する。
【００４０】
このように制御部は、駆動装置５０を制御することでシャフト３０およびバルブ４０を制御し、以ってポート２２ａの開閉状態を制御している。このようにして、ロータリーバルブ５は、ポート２２ａを通過する流体の流量を調整している。
【００４１】
図２（ｃ）は、シャフト３０とバルブ４０との係合が外れた状態を示す模式的断面図である。具体的には図２（ｃ）は、バルブ４０の第２係合部４５である凸部が破損することでシャフト３０とバルブ４０との係合が外れ、その結果、シャフト３０がバルブ４０に対して時計方向に所定角度、相対的に回転した状態を示している。本実施例に係るロータリーバルブ５によれば、このようにシャフト３０とバルブ４０との係合が外れてシャフト３０がバルブ４０に対して回転しても、シャフト３０が当接部に当接することで、シャフト３０のバルブ４０に対する回転は阻止される。図２（ｃ）においては、シャフト３０の端部が第１当接部４６の傾斜面４８に引っ掛かるように当接することでシャフト３０のバルブ４０に対する時計方向の回転が阻止されている。
【００４２】
ここで仮にバルブに当接部が設けられていない場合を想定してみる。この場合、シャフト３０とバルブ４０との係合が外れた場合、シャフト３０が回転してもバルブ４０は回転することができないが、シャフト３０は回転することができるため、シャフト３０の回転状態に基づいてシャフト３０とバルブ４０との係合外れによるロータリーバルブ本体１０の故障を検出することは困難である。
【００４３】
これに対して、本実施例に係るロータリーバルブ５によれば、シャフト３０とバルブ４０との係合が外れてシャフト３０がバルブ４０に対して回転した場合であっても、シャフト３０のバルブ４０に対する回転は阻止される。このようにシャフト３０のバルブ４０に対する回転が阻止された場合、シャフト３０の回転状態は通常の回転状態と異なるようになる。したがって、シャフト３０の回転状態に基づいてシャフト３０とバルブ４０との係合外れによるロータリーバルブ本体１０の故障を検出することができる。
【００４４】
そこで、本実施例に係る制御装置７０の故障検出部は、シャフト３０の回転状態に基づいてシャフト３０とバルブ４０との係合外れによるロータリーバルブ本体１０の故障を検出する。具体的には、シャフト３０とバルブ４０との係合が外れた後にシャフト３０が当接部に当接する場合、シャフト３０の回転トルクは、一旦急激に減少した後に急上昇することになる。このようにシャフト３０とバルブ４０との係合が外れた場合のシャフト３０の回転トルクは、通常の回転トルク（シャフト３０とバルブ４０との係合が外れない場合の回転トルク）に対して変化する。したがって、故障検出部は、シャフト３０の回転トルクに基づいてシャフト３０とバルブ４０との係合外れによるロータリーバルブ本体１０の故障を検出することができる。
【００４５】
またシャフト３０とバルブ４０との係合が外れた後にシャフト３０が当接部に当接した場合、シャフト３０の回転角度も通常の回転角度と異なることになる。一例を挙げると、シャフト３０が例えば時計方向回りに回転したときにシャフト３０とバルブ４０との係合が外れ、シャフト３０が第１当接部４６に当接した場合、シャフト３０の時計方向回りの回転角度は、通常時であれば到達する回転角度に到達できなくなる、または通常時であれば到達する回転角度よりも遅れる等、基準となる回転角度に対して変化することが考えられる。したがって、故障検出部は、シャフト３０の回転角度に基づいてシャフト３０とバルブ４０との係合外れによるロータリーバルブ本体１０の故障を検出することができる。
【００４６】
図３は制御装置７０の故障検出部のフローチャートの一例を示す図である。故障検出部は、図３のフローチャートを所定時間毎に繰り返し実行する。まず故障検出部は、各種センサの検出結果に基づいてシャフト３０の回転状態を取得する（ステップＳ１０）。本実施例に係る故障検出部は、ステップＳ１０において、シャフト３０の回転状態の一例として、シャフト３０の回転角度およびシャフト３０の回転トルクを取得する。この場合、ステップＳ１０において故障検出部は、角度センサ６０の検出結果に基づいてシャフト３０の回転角度を取得し、トルクセンサ６１の検出結果に基づいてシャフト３０の回転トルクを取得する。
【００４７】
次いで故障検出部は、ステップＳ１０において取得したシャフト３０の回転状態が通常の回転状態と異なっているか否かを判定する（ステップＳ２０）。具体的には、制御装置７０の記憶部には、基準となるシャフト３０の回転状態が記憶されている。なお、基準となるシャフト３０の回転状態としては、シャフト３０とバルブ４０とが係合している通常時におけるシャフト３０の回転状態を示す指標を用いることができる。故障検出部はステップＳ１０で取得したシャフト３０の回転状態と記憶部に記憶されている基準となる回転状態とを比較することで、ステップＳ１０で取得したシャフト３０の回転状態が基準となる回転状態と異なっているか否かを判定する。
【００４８】
本実施例においては、記憶部には、シャフト３０とバルブ４０とが係合している通常時におけるシャフト３０の回転角度である基準回転角度およびシャフト３０の回転トルクである基準回転トルクが記憶されている。故障検出部は、ステップＳ２０において、ステップＳ１０で取得したシャフト３０の回転角度および回転トルクと記憶部に記憶されている基準回転角度および基準回転トルクとを比較することで、ステップＳ１０で取得した回転角度および回転トルクがそれぞれ基準回転角度および基準回転トルクと異なるか否かを判定する。その結果、ステップＳ１０で取得した回転角度および回転トルクがそれぞれ基準回転角度および基準回転トルクと異なると判定された場合、故障検出部はステップＳ１０において取得したシャフト３０の回転状態が通常の回転状態と異なっていると判定する。
【００４９】
ステップＳ２０において、ステップＳ１０において取得したシャフト３０の回転状態が通常の回転状態と異なっていると判定された場合、故障検出部は、シャフト３０とバルブ４０との係合が外れ、その結果、ロータリーバルブ本体１０が故障していることを検出する（ステップＳ３０）。次いで故障検出部は、フローチャートの実行を終了する。
【００５０】
一方、ステップＳ２０において、ステップＳ１０において取得したシャフト３０の回転角度および回転トルクがそれぞれ基準回転角度および基準回転トルクと異なっていないと判定されることでステップＳ２０が否定判定（Ｎｏ）された場合、故障検出部はフローチャートの実行を終了する。
【００５１】
なお、ロータリーバルブ５は、所定の情報をロータリーバルブ５のユーザに報知する報知装置を備えていることが好ましい。この場合、故障検出部は、ステップＳ３０においてシャフト３０とバルブ４０との係合外れによるロータリーバルブ本体１０の故障を検出した場合、報知装置を制御することで、ロータリーバルブ本体１０が故障している旨をユーザに報知する。報知装置としては、例えば、文字情報によってユーザにロータリーバルブ本体１０が故障している旨を報知可能なディスプレイ、光情報（例えば光の点灯、点滅等）によってユーザにロータリーバルブ本体１０が故障している旨を報知可能なランプ、音声情報によってユーザにロータリーバルブ本体１０が故障している旨を報知可能なスピーカ等を用いることができる。
【００５２】
また図３のフローチャートのステップＳ１０において、シャフト３０の回転状態の一例として、シャフト３０の回転角度および回転トルクの両方を用いたが、これに限定されるものではない。例えば故障検出部は、シャフト３０の回転状態として、シャフト３０の回転角度または回転トルクのいずれか一方を用いてもよい。但し、本実施例のようにシャフト３０の回転状態としてシャフト３０の回転角度および回転トルクの両方を用いる場合の方が、そうでない場合に比較して、ロータリーバルブ本体１０の故障検出精度を高めることができる。
【００５３】
以上説明したように本実施例に係るロータリーバルブ５によれば、シャフト３０とバルブ４０との係合が外れた場合、シャフト３０が当接部に当接することでシャフト３０のバルブ４０に対する回転を阻止することができる。このようにシャフト３０のバルブ４０に対する回転が阻止された場合、シャフト３０の回転状態は通常の回転状態と異なるようになる。したがって、シャフト３０の回転状態を取得することで、シャフト３０とバルブ４０との係合外れによるロータリーバルブ本体１０の故障を検出することができる。
【００５４】
また、本実施例に係るロータリーバルブ５は、シャフト３０の回転状態に基づいてシャフト３０とバルブ４０との係合外れによるロータリーバルブ本体１０の故障を検出する故障検出部（制御装置７０）を備えていることから、ロータリーバルブ５のユーザは、この故障検出部の検出結果を取得することで、シャフト３０とバルブ４０との係合外れによって、ロータリーバルブ本体１０が故障していることを把握することができる。その結果、ユーザは、ロータリーバルブ本体１０を交換する等の対策を講じることができる。それにより、ロータリーバルブ本体１０が故障しているにもかかわらず、これを検出できない結果、内燃機関に冷却不良が発生して内燃機関が故障するといった、大きな被害が生じることを未然に防止することができる。
【００５５】
また本実施例に係る第２係合部４５および第１係合部３５のいずれか一方は凹部であり、他方は凹部に嵌合する凸部であることから、一組の凸部と凹部とを備えるだけで、シャフト３０が時計方向および反時計方向のどちらに回転した場合であっても、シャフト３０とバルブ４０とを係合させることができる。またこの構成によれば、凸部または凹部の破損によるロータリーバルブ本体１０の故障を検出することができる。
【００５６】
また本実施例に係る当接部は、第２係合部４５を挟んだ両側の部分にそれぞれ設けられていることから、シャフト３０が時計方向に回転した場合にシャフト３０とバルブ４０との係合が外れた場合と、シャフト３０が反時計方向に回転した場合にシャフト３０とバルブ４０との係合が外れた場合との両方の場合において、シャフト３０のバルブ４０に対する回転を阻止することができる。それにより、シャフト３０が時計方向に回転した場合とシャフト３０が反時計方向に回転した場合との両方の場合においてシャフト３０とバルブ４０との係合外れによるロータリーバルブ本体１０の故障を検出することができる。
【実施例２】
【００５７】
続いて本発明の実施例２に係るロータリーバルブ（以下、ロータリーバルブ５ａと称する）について説明する。本実施例に係るロータリーバルブ５ａは、ロータリーバルブ本体１０に代えて、ロータリーバルブ本体１０ａを備えている点において、実施例１に係るロータリーバルブ５と異なっている。ロータリーバルブ５ａのその他の構成は、実施例１に係るロータリーバルブ５と同様のため、説明を省略する。
【００５８】
図４（ａ）はロータリーバルブ５ａのロータリーバルブ本体１０ａを示す模式図である。具体的には図４（ａ）は、ロータリーバルブ本体１０ａの一部を拡大して模式的に断面図示している。ロータリーバルブ本体１０ａは、バルブ４０に代えてバルブ４０ａを備えている点と、シャフト３０に代えてシャフト３０ａを備えている点と、において実施例１に係るロータリーバルブ本体１０と異なっている。
【００５９】
バルブ４０ａは、第２係合部４５に代えて第２係合部４５ａを備えている点と、第１当接部４６および第２当接部４７に代えて、それぞれ第１当接部４６ａおよび第２当接部４７ａを備えている点とにおいて、実施例１に係るバルブ４０と異なっている。シャフト３０ａは、第１係合部３５に代えて第１係合部３５ａを備えている点において、実施例１に係るシャフト３０と異なっている。ロータリーバルブ本体１０ａのその他の構成は、実施例１に係るロータリーバルブ本体１０と同様である。
【００６０】
バルブ４０ａの第２係合部４５ａおよびシャフト３０ａの第１係合部３５ａはそれぞれ、形状が実施例１の第２係合部４５および第１係合部３５と異なっている。具体的には、第２係合部４５ａである凸部は、周方向の幅がシャフト３０ａの回転中心８０（図４においては図示は省略されている）に近づくほど、長くなる断面形状を有している。その結果、第１係合部３５ａである凹部も凸部に合う断面形状、すなわち周方向の幅が回転中心８０に近づくほど長くなる断面形状を有している。別の観点で説明すると、第１係合部３５ａである凹部はアリ溝形状を有しており、第２係合部４５ａである凸部は、このアリ溝形状の凹部に嵌合するアリ型形状になっている。この構成によれば、凸部と凹部とのガタツキを抑制しつつ、凸部と凹部とを確実に係合させることができる。
【００６１】
図４（ｂ）は、バルブ４０ａの模式的断面図である。なお図４（ｂ）は、図１（ｂ）の場合と同じ方向から見た模式的断面図となっている。図４（ｃ）は、図４（ｂ）に示すバルブ４０ａおよびシャフト３０ａの一部を拡大して示す模式的断面図である。第１当接部４６ａおよび第２当接部４７ａは、傾斜面に代えて傾斜面４８ａを備えている点において、実施例１に係る第１当接部４６および第２当接部４７と異なっている。第１当接部４６ａおよび第２当接部４７ａの傾斜面４８ａは、第２係合部４５ａからの距離が長くなるほど、第２端部４３との距離が短くなるように傾斜している。その結果、図４（ｃ）において第１当接部４６ａおよび第２当接部４７ａの傾斜面４８ａは、斜め下方に傾斜し且つ第２係合部４５ａを挟んでハの字に傾斜している。
【００６２】
また図４（ｂ）および図４（ｃ）に示すように、本実施例に係るシャフト３０ａの軸線方向の端部のうち第１端部４２側にある端部の位置は、第１当接部４６ａおよび第２当接部４７ａの傾斜面４８ａの上端部（これは、傾斜面４８ａの第２係合部４５ａに近い側の端部でもある）の位置よりも低い位置に設定され、傾斜面４８ａの下端部（これは傾斜面４８ａの第２係合部４５ａから遠い側の端部でもある）の位置よりも高い位置に設定されている。
【００６３】
なお図４（ａ）に示すように、本実施例に係る第１当接部４６ａおよび第２当接部４７ａには、実施例１に係る傾斜面４８は形成されていない。但し、本実施例に係る第１当接部４６ａおよび第２当接部４７ａにも実施例１に係る傾斜面４８がさらに形成されていてもよい。また、バルブ４０ａの第２端部４３の内周面４１にも、第１当接部４６ａおよび第２当接部４７ａと同様の当接部が設けられていてもよい。
【００６４】
図５（ａ）および図５（ｂ）は、シャフト３０ａとバルブ４０ａとの係合が外れた状態を示す模式図である。具体的には図５（ａ）および図５（ｂ）は、バルブ４０ａの第２係合部４５ａである凸部が破損することで、シャフト３０ａとバルブ４０ａとの係合が外れ、その結果、シャフト３０ａがバルブ４０ａに対して時計方向に所定角度、相対的に回転した状態を示している。なお図５（ａ）は、図４（ａ）の状態からシャフト３０ａとバルブ４０ａとの係合が外れた様子を模式的に示した断面図となっており、図５（ｂ）は、図４（ｃ）の状態からシャフト３０ａとバルブ４０ａとの係合が外れた様子を模式的に示した断面図となっている。
【００６５】
シャフト３０ａとバルブ４０ａとの係合が外れて、シャフト３０ａが時計方向に回転することでバルブ４０ａに対して回転した場合、シャフト３０ａの軸線方向の端部（図５（ｂ）においては上方側の端部）が第１当接部４６ａの傾斜面４８ａに引っ掛かるようにして当接することで、シャフト３０ａのバルブ４０ａに対する回転は阻止されている。なお、シャフト３０ａとバルブ４０ａとの係合が外れてシャフト３０ａが反時計方向に回転した場合、シャフト３０ａの軸線方向の端部は、第２当接部４７ａの傾斜面４８ａに当接することでシャフト３０ａのバルブ４０ａに対する回転は阻止される。
【００６６】
以上のように、本実施例に係るロータリーバルブ５ａにおいても、シャフト３０ａとバルブ４０ａとの係合が外れた場合、シャフト３０ａが当接部に当接することでシャフト３０ａのバルブ４０ａに対する回転を阻止することができる。このようにシャフト３０ａのバルブ４０ａに対する回転が阻止された場合、シャフト３０ａの回転状態は通常の回転状態と異なるようになることから、シャフト３０ａの回転状態に基づいてシャフト３０ａとバルブ４０ａとの係合外れによるロータリーバルブ本体１０ａの故障を検出することができる。
【００６７】
上記メカニズムに基づいて、本実施例においても、制御装置７０の故障検出部はシャフト３０ａの回転状態に基づいてシャフト３０ａとバルブ４０ａとの係合外れによるロータリーバルブ本体１０ａの故障を検出する。具体的には本実施例に係る故障検出部は、図３のフローチャートを実行する。それにより、ロータリーバルブ５ａのユーザは、故障検出部の検出結果を取得することで、シャフト３０ａとバルブ４０ａとの係合外れによって、ロータリーバルブ本体１０ａが故障していることを把握することができる。その結果、ユーザは、ロータリーバルブ本体１０ａを交換する等の対策を講じることができる。それにより、内燃機関の冷却不良の発生を未然に防止することができる。
【００６８】
なお本実施例において、第２係合部４５ａが凸部であり第１係合部３５ａが凹部であるが、この構成に限定されるものではない。第２係合部４５ａが凹部であり第１係合部３５ａが凸部であってもよい。ロータリーバルブ５ａが、このように第１係合部３５ａおよび第２係合部４５ａのいずれか一方が凹部であり、他方が凹部に嵌合する凸部である構成を備えることにより、一組の凸部と凹部とを備えるだけで、シャフト３０ａが時計方向および反時計方向のどちらに回転した場合であっても、シャフト３０ａとバルブ４０ａとを係合させることができる。また、凸部または凹部の破損によるロータリーバルブ本体１０ａの故障を検出することができる。
【００６９】
また本実施例において当接部は、第２係合部４５ａを挟んだ両側の部分にそれぞれ設けられていることから、シャフト３０ａが時計方向に回転した場合にシャフト３０ａとバルブ４０ａとの係合が外れた場合と、シャフト３０ａが反時計方向に回転した場合にシャフト３０ａとバルブ４０ａとの係合が外れた場合との両方の場合において、シャフト３０ａのバルブ４０ａに対する回転を阻止することができる。それにより、シャフト３０ａが時計方向に回転した場合とシャフト３０ａが反時計方向に回転した場合との両方の場合においてシャフト３０ａとバルブ４０ａとの係合外れによるロータリーバルブ本体１０ａの故障を検出することができる。
【００７０】
また図４（ａ）において説明したように本実施例に係るロータリーバルブ５ａの第１係合部３５ａおよび第２係合部４５ａは、周方向の幅がシャフト３０ａの回転中心８０に近づくほど長くなる断面形状を有していることから、凸部と凹部とのガタツキを抑制しつつ凸部と凹部とを確実に係合させることができる。したがって本実施例に係るロータリーバルブ本体１０ａによれば、シャフト３０ａとバルブ４０ａとの係合時のガタツキを抑制することができる。但し、本実施例に係るロータリーバルブ５ａの第１係合部３５ａおよび第２係合部４５ａの断面形状は、実施例１に係る第１係合部３５および第２係合部４５と同様の形状であってもよい。この場合においても、シャフトとバルブとの係合外れによるロータリーバルブ本体の故障を検出することは可能である。また、実施例１に係るロータリーバルブ５の第１係合部３５および第２係合部４５が、本実施例に係る第１係合部３５ａおよび第２係合部４５ａと同様の断面形状を有していてもよい。
【００７１】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００７２】
５  ロータリーバルブ
１０  ロータリーバルブ本体
２０  ハウジング
２２  ポート
３０  シャフト
３５  第１係合部
４０  バルブ
４１  内周面
４２  第１端部
４３  第２端部
４５  第２係合部
４６  第１当接部
４７  第２当接部
５０  駆動装置
６０  角度センサ
６１  トルクセンサ
７０  制御装置
８０  回転中心
【図１】
2013194781.tif 000003
【図２】
2013194781.tif 000004
【図３】
2013194781.tif 000005
【図４】
2013194781.tif 000006
【図５】
2013194781.tif 000007