(57)【要約】  本発明は、容積流を制御する弁（１）、特に自動車の加熱及び／又は冷却システムにおける容積流を制御する弁（１）であって、少なくとも１つの制御開口（３）を備えた円板形状の弁体（２）が設けられていて、該弁体は、容積流を制御するために、少なくとも１つの貫流開口（１１）を備えた円板形状のシール体（１１）と共働するようになっており、円板形状の弁体（２）は、該弁体を回転させるためにピニオン（４２）が係合する外歯列（４９）を有している形式のものに関する。このような形式の弁において本発明の構成では、ピニオン（４２）と円板形状の弁体（２）の外歯列（４９）とは、エボロイド歯列（４３，４４）を介して互いに共働するようになっている。本発明による弁は、特に自動車の加熱及び／又は冷却システムにおける容積流を制御するために、設けられている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容積流を制御する弁、特に自動車の加熱及び／又は冷却システムにおける容積流を制御する弁であって、少なくとも１つの制御開口を備えた円板形状の弁体が設けられていて、該弁体は、容積流を制御するために、少なくとも１つの貫流開口を備えた円板形状のシール体と共働するようになっており、円板形状の弁体は、該弁体を回転させるためにピニオンが係合する外歯列を有している形式のものにおいて、
ピニオン（４２）と円板形状の弁体（２）の外歯列（４９）とは、エボロイド歯列（４３，４４）を介して互いに共働することを特徴とする、容積流を制御する弁。
【請求項２】
円板形状の弁体（２）の外歯列（４９）は、歯セグメントとして形成されている、請求項１記載の弁。
【請求項３】
外歯列（４９）は弁体（２）の周方向において約１００〜１４０°の領域にわたって設けられている、請求項２記載の弁。
【請求項４】
外歯列（４９）は押出し被覆によって弁体（２）に設けられている、請求項２又は３記載の弁。
【請求項５】
円板形状のシール体（１０）は、少なくとも１つの環状のリング（２１；２２）を介して円板形状の弁体（２）にシール作用をもって接触している、請求項１から４までのいずれか１項記載の弁。
【請求項６】
弁（１）はハウジングスリーブ（２５）を有していて、該ハウジングスリーブ（２５）には内壁側にシールリング（３５）が接触しており、該シールリング（３５）はシールリップ（３７）を介して円板形状の弁体（２）の、シール体（１０）とは反対側の面（３２）に接触している、請求項１から５までのいずれか１項記載の弁。
【請求項７】
シール体（１０）は弁（１）の調節駆動装置（４０）に向けられた面（１５）に、少なくとも１つの静的な成形パッキン（１７；１８）を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の弁。
【請求項８】
少なくとも１つの成形パッキン（１７；１８）はエラストマパッキンとして形成されている、請求項７記載の弁。
【請求項９】
弁体（２）へのシール体（１０）の圧着が、少なくとも１つの静的な成形パッキン（１７；１８）とシールリング（３５）とを介して行われる、請求項５から８までのいずれか１項記載の弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容積流を制御する弁、特に自動車の加熱及び／又は冷却システムにおける容積流を制御する弁であって、少なくとも１つの制御開口を備えた円板形状の弁体が設けられていて、該弁体は、容積流を制御するために、少なくとも１つの貫流開口を備えた円板形状のシール体と共働するようになっており、円板形状の弁体は、該弁体を回転させるためにピニオンが係合する外歯列を有している形式のものに関する。
【０００２】
ＤＥ１０２００６０５３３１１Ａ１に基づいて公知の、容積流を制御する弁では、電動機がウォームとウォーム歯車とから成るウォーム伝動装置を駆動する。この伝動装置は、円板形状の弁体の被動軸を回転させ、この被動軸は弁体の真ん中に係合している。従ってこの公知の構成では、円板形状の弁体の中心に係合する中央の駆動装置が設けられている。前記ドイツ連邦共和国特許公開公報の第６頁における段落００４７には、ウォーム伝動装置の代わりに、弁は外歯列を備えた円板であってもよく、この場合には外歯列にピニオン又はウォームが係合する構成が、開示されている。
【０００３】
発明の利点
本発明による容積流を制御する弁では、冒頭に述べた形式の弁において、ピニオンと円板形状の弁体の外歯列とは、エボロイド歯列を介して互いに共働するようになっている。このように構成された本発明による、容積流を制御する弁には、公知の構成に比べて、構成が単純化され、ひいては組立てが簡単になるという利点が得られ、さらに、高い伝達比が得られることによって弁体のトルクが高められるという利点が得られる。さらに加えて、弁体の回動に対する高い調節精度と改善された伝動装置効率という利点も得ることができる。
【０００４】
本発明によるエボロイド歯列によって、ただ１つの伝動装置段において大きな伝達比を有利に得ることができる。特に、円板形状の弁体への極めて直接的な力伝達と、ウォーム伝動装置に比べて良好な伝動装置効率とが生ぜしめられる。また、大きな直径における伝動装置遊びによってエボロイド歯列における角度遊びが小さくなるので、調節精度はさらに高まる。さらに、大きな直径において力が導入されることによって、全体として比較的僅かな歯列力しか必要がない、という利点もある。そしてこれにより、調節精度が高まると同時に、高い伝達状態の実現によってトルクが高まる。エボロイド歯列によってこの場合、円板形状の弁体と電動機式の駆動装置のモータ軸線との間における角度ずれが不要になる。
【０００５】
本発明の別の利点及び別の構成は、請求項２以下及びその他の記載に開示されている。
【０００６】
円板形状の弁体の外歯列が、歯セグメントとして形成されていると、高い調節精度と共に弁の構造を簡単にすることができる。この場合外歯列が弁体の周方向において約１００〜１４０°の領域にわたって設けられていると、有利である。
【０００７】
また外歯列が押出し被覆によって弁体に設けられていると、製造が簡単になる。
【０００８】
さらにまた、円板形状のシール体が、少なくとも１つの環状のリングを介して円板形状の弁体にシール作用をもって接触していると、単純な構造と共に良好なシール作用を得ることができる。
【０００９】
歯列を良好に保護するために有利な構成では、弁はハウジングスリーブを有していて、該ハウジングスリーブには内壁側にシールリングが接触しており、該シールリングはシールリップを介して円板形状の弁体の、シール体とは反対側の面に接触している。
【００１０】
シール体が弁の調節駆動装置に向けられた面に、少なくとも１つの静的な成形パッキンを有していると、単純な構造と共に良好なシール作用が得られる。この場合に少なくとも１つの成形パッキンをエラストマパッキンとして形成すると有利である。
【００１１】
弁の確実な運転のために有利な構成では、弁体へのシール体の圧着が、少なくとも１つの静的な成形パッキンとシールリングとを介して行われる。
【００１２】
次に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】円板形状の弁体の側から本発明による弁を見て示す斜視図である。
【図２】円板形状のシール体の側から本発明による弁を見て示す斜視図である。
【図３】円板形状のシール体の側から本発明による弁を見た側面図である。
【図４】弁を図３のＩＶ−ＩＶに沿って断面して示す図である。
【図５】図４に示した弁の一部を拡大して示す図である。
【００１４】
発明の実施の形態
本発明による弁１は、特に自動車のヒータシステム及び／又は冷却システムにおける容積流を制御するために、設けられている。このような機関冷却システム用調整弁は、ＣＣＶ（Coolant Control Valve クーラントコントロール弁）という概念で知られている。このような弁は、内燃機関からの冷媒回路においてクーラ分岐部とバイパス分岐部との間において冷媒温度を調整する。これによって、冷却システムの出力を必要に合わせて内燃機関の運転状態に合わせることができる、温度管理が可能になる。例えば内燃機関の暖機段階において冷却水流を減じることができる。これにより急激な加熱によってモータオイル粘度は素早く低下し、これによって室内の最適化されたエアコンディショニングと同時に、特にアイドリング時及び部分負荷運転時における消費を減じることができる。冷却回路における調整弁によって、従来用いられているサーモスタットの代わりを果たすことができる。
【００１５】
回転円板弁（Drehscheibenventil）とも呼ぶことができる弁１は、少なくとも１つの制御開口３を備えた円板形状の弁体２を有している。回転可能に形成された弁体２は、そのために真ん中で軸４によって貫通されており、この軸４を用いて弁体２は、例えば図４に示されたスリーブ５を介して片持ち式に、軸４を中心にして回転可能に支承されている。回転可能に形成された弁体２には、この弁体２よりも幾分小径に形成された定置の円板形状のシール体１０が接触しており、このシール体１０はその真ん中で軸４を、例えば該軸４よりも大径の貫通開口８によって、僅かな半径方向間隔をもって取り囲んでいる。
【００１６】
シール体１０は不動であり、弁１のハウジングの一部である。シール体１０は例えば、図２及び図３に詳しく示された複数の貫通開口を有している。図示の実施例では、第１の大きな貫通開口１１と第２の中位の貫通開口１２と第３の小さな貫通開口１４とが設けられている。これらの貫通開口１１，１２，１４は、シール体１０の、弁体２とは反対側の面１５において、静止（statisch）している成形パッキン１７によって取り囲まれている。付加的に、面１５を画定している側縁もまた、成形パッキン１８によって取り囲まれていることができる。これらの成形パッキン１７，１８は例えば、貫通開口１１，１２，１４への図示されていない接続部の接続時において、もしくは、弁体２の制御開口３により経路が相応に解放されるや否や、媒体特に冷媒や冷却水が流れるようになる、弁１の別のハウジング部分の接続時において、シールとして作用する。それぞれの貫通開口１１，１２，１４に対する制御開口３の位置に応じて、実際の貫流面は相応に変化することができ、つまり弁体２の回転によって容積流を制御することができる。円板形状の弁体２は従って調整円板とも呼ぶことができる。成形パッキン１７，１８はエラストマパッキンとして形成されていることができる。
【００１７】
媒体は例えば、図示されていない接続ハウジング部分（図４で見てハウジングスリーブ２５の右側に接続されている）を介して、制御開口３に達し、この制御開口３からさらに、円板形状の弁体２の回転位置に応じて、貫通開口１１，１２，１４のうちのいずれか１つに達する。弁１の機能は冷却水流の遮断及び調整であり、これは、位置固定のシール体１０に対する弁体２の回転運動によって達成される。これによって種々異なった横断面が所望のように増減される。図２には、弁体２の制御開口３とシール体１０の第１の大きな貫通開口１１との完全な開放位置が示されている。
【００１８】
弁体２は面で、円板形状のシール体１０に接触していることができる。弁体２はしかしながらまた、図４及び図５に示されているように、面で接触しておらず、シール体１０に対して軸方向間隔を有することもできる。そのために、シール体１０の、弁体２に向けられた側の面２０には、縁リング２１の形の環状の隆起部が設けられている。縁リング２１は、半径方向においてシール体１０の外面２６を起点として、幾分半径方向内側に向かってかつ周方向においては完全に延びている。これによって縁リング２１は縁部側において該縁リング２１のリング幅で、内方に向かって、シール体１０を縁取っているもしくは取り囲んでいる。さらに同様に各１つの別のリング２２が、各貫通開口１１，１２，１４を取り囲んで設けられていてもよく、このようなリング２２はそれぞれ貫通開口１１，１２，１４をその周囲において取り囲み、画成し、もしくは縁取っている。このように構成されていると、弁体２とシール体１０とは単に縁リング２１，２２を介してのみ接触していることになる。円板形状のシール体１０はまた、シール円板と呼ぶこともできる。
【００１９】
弁体２を駆動するために、弁体２は電動機式の調節駆動装置４０を有しており、この調節駆動装置４０は例えば駆動軸４１を介してピニオン４２を駆動する。電動機式の調節駆動装置４０は、ステップモータ又はこれに類したものであってよい。ピニオン４２はその歯で、弁体２の外歯列４９に係合している。本発明によればピニオン４２と円板形状の弁体２の外歯列４９とは、エボロイド歯列（Evoloidverzahnung）４３，４４を介して互いに共働する。ピニオン４２及び外歯列４９は共にインボリュート歯列４３，４４として形成されていて、伝動装置を形成している。エボロイド歯列４３，４４は、インボリュート歯列の特殊な変化形態であり、特にピニオン４２が僅かな歯数しか有しないような場合でも、連続的に係合する歯列を提供する。図示の実施形態ではピニオン４２は例えば３つの歯を有している。さらに少ない数の歯、例えばただ１つの歯しか有していないような構成も可能である。これによって、ただ１つの伝動装置段において大きな伝達比もしくは歯車比を得ることができる。特に、円板形状の弁体２への極めて直接的な力伝達及び良好な伝動装置効率が得られる。また、大きな直径における伝動装置遊び（Getriebespiel）によってエボロイド歯列４３，４４における角度遊び（Winkelspiel）が小さくなるので、調節精度はさらに高まる。
【００２０】
さらに、比較的大きな直径への力導入が行われるので、全体として比較的小さな歯列力しか必要がない、という利点がある。また、円板形状の弁体２の外歯列４９が歯セグメントとして形成されていて、弁体２の全周の一部に設けられているだけで、十分かつ有利である。この場合歯セグメントつまり円板形状の弁体２の外歯列４９は、周方向において約１００〜１４０°の領域を占めている。外歯列４９は押出し被覆（umspritzen）によって簡単に、弁体２の周囲に設けることができる。原則的には次のような伝動装置、つまり必要な重なり（Sprungueberdeckung）を、ずらされて配置されていて直ぐ歯を備えた複数の歯車によって達成することができるような伝動装置も、可能である。
【００２１】
図４に示されているように、ハウジングスリーブ２５は半径方向においても軸方向においても弁体２とシール体１０とを取り囲んでいる。弁体２における外歯列４９だけが、例えば切り欠かれている。弁体２の右側、つまり弁体２の、該弁体２の調節駆動装置４０とは反対側の面３２には、環状のシールリング３５が設けられており、このシールリング３５は、一方ではシールリップ３７で弁体２の面３２に支持されていて、他方ではスリーブ形状の部分３８でハウジングスリーブ２５の内面３６に接触している。シールリング３５のスリーブ形状の部分３８とシールリップ３７とは、断面図で見てＬ字形の形を成している。ピニオン４２と外歯列４９とによって歯列室５０をカプセル化するために、駆動室５２は弁１の残りの内室５３に対して、シールリング３５もしくはそのシールリップ３７とシール体１０の縁リング２１とを用いて隔てられることができる。このシール箇所は１００％のシール性を有していない。むしろこのシール箇所の課題は、例えば鋳物砂のような大きな異物が歯列室５０内に侵入することを阻止することである。弁体２へのシール体１０の圧着は、例えばシールリング３５及び成形パッキン１７，１８を介して行うことができ、これによって良好なシール作用を得ることができる。シールリング３５及びそのシールリップ３７は、歯列室５０をカプセル化するために働く。
【００２２】
本発明による弁は、特に自動車の加熱及び／又は冷却システムにおける、容積流を制御するために設けられている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年7月21日(2011.7.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容積流を制御する弁であって、少なくとも１つの制御開口を備えた円板形状の弁体が設けられていて、該弁体は、容積流を制御するために、少なくとも１つの貫流開口を備えた円板形状のシール体と共働するようになっており、円板形状の弁体は、該弁体を回転させるためにピニオンが係合する外歯列を有している形式のものにおいて、
ピニオン（４２）と円板形状の弁体（２）の外歯列（４９）とは、エボロイド歯列（４３，４４）を介して互いに共働することを特徴とする、容積流を制御する弁。
【請求項２】
円板形状の弁体（２）の外歯列（４９）は、歯セグメントとして形成されている、請求項１記載の弁。
【請求項３】
外歯列（４９）は弁体（２）の周方向において約１００〜１４０°の領域にわたって設けられている、請求項２記載の弁。
【請求項４】
外歯列（４９）は押出し被覆によって弁体（２）に設けられている、請求項２又は３記載の弁。
【請求項５】
円板形状のシール体（１０）は、少なくとも１つの環状のリング（２１；２２）を介して円板形状の弁体（２）にシール作用をもって接触している、請求項１から４までのいずれか１項記載の弁。
【請求項６】
弁（１）はハウジングスリーブ（２５）を有していて、該ハウジングスリーブ（２５）には内壁側にシールリング（３５）が接触しており、該シールリング（３５）はシールリップ（３７）を介して円板形状の弁体（２）の、シール体（１０）とは反対側の面（３２）に接触している、請求項１から５までのいずれか１項記載の弁。
【請求項７】
シール体（１０）は弁（１）の調節駆動装置（４０）に向けられた面（１５）に、少なくとも１つの静的な成形パッキン（１７；１８）を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の弁。
【請求項８】
少なくとも１つの成形パッキン（１７；１８）はエラストマパッキンとして形成されている、請求項７記載の弁。
【請求項９】
弁体（２）へのシール体（１０）の圧着が、少なくとも１つの静的な成形パッキン（１７；１８）とシールリング（３５）とを介して行われる、請求項５から８までのいずれか１項記載の弁。
【国際調査報告】
2012505999.tif 000008
2012505999.tif 000009
2012505999.tif 000010
2012505999.tif 000011