| 【発明の名称】 |
サーボモータ駆動式回転弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】クリストファー ジョン バビン
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| 【要約】 |
【課題】車室内の暖房システム用のサーボモータ駆動式回転弁を提供する。
【解決手段】モータ駆動バイパス弁10であり、単一の入口と第１及び第２出口を備える円筒形状の弁室14を有する弁胴12を構成する。各々の出口に略凸凹形状の面シール50,52を配置する。部分的に円筒形状の弁表面を有する回転弁部材42を弁室14内に配置し、かつ弁表面を面シール50,52と接触させる。モータハウジングを弁胴12に対して回転溶接することで、弁部材42のハーフシャフト46を備えた弁室をシールリング66により密封する。ハーフシャフト46を駆動するために、モータ76とギアトレインをハウジング72内で組み立てる。モータハウジング72はカバー74を上方から溶接して閉ざされる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】（ａ）入口と第１出口及び第２出口と連通する弁室を備える弁胴と；
（ｂ）前記弁室内で前記第１及び第２出口の各々に対して配置される弾性シール材と；
（ｃ）前記弁室内に回転自在に配置され、前記シール材に対してスライド係合して連続的に接触する面シールを備え、そして前記第１出口を少なくとも部分的に塞ぐ位置と前記第２出口を少なくとも部分的に塞ぐ位置との間で回動操作自在の弁部材と；
（ｄ）回転溶接により前記弁胴に対して固定されるハウジングを備え、前記弁部材と係合して、該弁部材を回転駆動する出力部材を備える電動駆動式サーボモータとから構成されるサーボモータ駆動式回転弁組立体。
【請求項２】 前記サーボモータは、音波溶接により前記ハウジングに対して固定されるカバー部材を含むことを特徴とする請求項１に記載の弁組立体。
【請求項３】 前記回転溶接に先立ち、前記弁胴と、前記弁部材と、及び前記シール材はサブアセンブリを構成することを特徴とする請求項１に記載の弁組立体。
【請求項４】 前記弁胴は、前記入口と共に入口取付部を備え、前記第１出口と共に第１出口取付部を備え、かつ前記第２出口と共に第２出口取付部を備えることを特徴とする請求項１に記載の弁組立体。
【請求項５】 前記第２出口取付部は二叉に分かれることを特徴とする請求項４に記載の弁組立体。
【請求項６】 前記弁部材は、前記弁部材と前記ハウジングの間の回動をシールする環状シール材を備えることを特徴とする請求項１に記載の弁組立体。
【請求項７】 前記面シール材の各々は、開口部に合せた略凹凸状の輪郭を有することを特徴とする請求項１に記載の弁組立体。
【請求項８】 前記面シール材の各々は、前記弁部材のシール面と係合するために前記開口部に形成された環状リブを備えることを特徴とする請求項７に記載の弁組立体。
【請求項９】（ａ）入口と第１出口及び第２出口を備える弁室を有する弁胴を形成し；
（ｂ）前記出口の各々に弾性シール材を配置し；
（ｃ）前記弁室内に弁部材を配置しかつ前記弁部材を前記シール材と係合させて、サブアセンブリを構成し；
（ｄ）サーボモータハウジングを前記弁胴に対して回転溶接して、サーボモータハウジングを前記サブアセンブリに対して取付け；そして、（ｅ）前記溶接の後、前記ハウジング内にモータを挿入し、そして前記モータを前記弁部材と駆動自在に連結することを特徴とする、サーボモータ駆動式回転弁組立体の製造方法。
【請求項１０】 サーボモータハウジングを取付けるステップは、サーボモータを前記ハウジング内に配置する前記ステップの後で、カバーを前記ハウジングに対して溶接することを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】（ａ）入口と第１出口及び第２出口を有す弁室を備えた弁胴を準備し；
（ｂ）弁室内に回転自在な弁部材を配置し；
（ｃ）前記入口をエンジン冷却回路出口に対して連通し、前記第１及び第２出口の内の一方を前記ヒータコア部入口に対して連通し、前記第１及び第２出口の内の他方を前記ヒータコア部出口及び前記エンジン冷却回路戻り口に対して連通し；
（ｄ）シール材を前記第１及び第２出口に対して配置し、かつ前記弁部材をこれらの間で回動自在に密閉し；そして、（ｅ）モータを始動させることにより前記弁部材を前記第１及び第２出口に対して回転させ、そして前記弁部材の回転位置に対応して前記ヒータコア部及び前記エンジン出口への流れを比例制御することを特徴とする、入口と出口を備える車室のヒータコア部への温水流の制御方法。
【請求項１２】 弁を備えた弁胴を準備する前記ステップは、略円筒形状の弁室を形成することを含み；また、回転自在の弁部材を配置する前記ステップは、前記弁部材上に円筒状表面の一部を形成することを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】 弁胴を準備して、弁部材を配置する前記ステップは、前記弁胴内に前記弁部材を備えた弁胴サブアセンブリを形成し、また回転溶接によりモータ駆動装置のハウジングを弁胴に取付けることを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】 回転自在の弁部材を配置する前記ステップは、前記弁部材と前記ハウジング間に弾性環状面シール材を配置することを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、サーボモータ駆動式弁に関するものである。より特徴的には、単一の入口と複数の出口を備える電動駆動式弁に関するものである。ここで、回転弁部材は複数の出口の内１つへの流れを塞ぐ最初の位置から順次移動し、そして連続的に位置を変化させて残りの出口に流れを送る。このことにより、全流が１つの出口に注がれるまで、１つの出口に注がれる流れを増大させ、そして残りの出口に注がれる流れを減少させる。
【０００２】この種類の弁は、典型的に流体回路内で使用される。好ましくは、作動流体回路制御用に流体の一部を進路変更させまたは迂回させる操作、及びサンプやポンプリターン回路のような作動負荷回路から流れる流体の残りを進路変更させる所定の操作で使用される。
【０００３】好ましくは、前述の種類の迂回流または切換流は典型的に車室を暖房する、車室内の温度制御システム用に熱交換器またはヒータコア部に送られる温水またはエンジン冷却液の制御流である。このような形態の車室用ヒータでは、ヒータに向う流れの一部を方向変化させまたは迂回させ、そして残りの流れをエンジン冷却回路またはエンジンウォータポンプ入口まで戻すことによりヒータコア部に向う温水流を制御するのが好ましい。このような装置により温水流をヒータコア部にまで送る正確な制御を提供し、従って好適な車室内の温度制御を行うことが可能になる。
【０００４】
【従来の技術】従来、自動車室内のヒータコア部用のバイパスウォータ弁として典型的にバタフライ形式または回転ベーン形式の弁が使用されてきた。これは装置の構造が簡単で製造コストが低いためである。しかし、この装置はバタフライ形式弁の停止位置と全開の約４分の１の位置との間で全流を流出するという欠点を有する。この回転弁移動による流体の高流出変化のため、弁内部のバタフライ形式弁部材は回転位置を高精度で制御されなければならない。
【０００５】好適には、自動車室内用に電気制御式自動温度制御システムを備えるが、バイパスウォータ弁の駆動式作動装置ではモータ作動装置出力の分解能を高精度にする必要がある。従って、この装置は弁及び暖房システム全体のコストを考慮した場合、困難であると共にコストも高くなる。
【０００６】従って、自動車室内の暖房システム用にバイパスウォータ弁を備え、この弁が正確な流体制御と弁部材の移動に対応する流体の良好な変換を提供することが望まれている。さらに好ましくは、弁部材の回転移動と、弁を通り作動負荷回路への切換流の変化が線形関係になることが望まれている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来のサーボモータ駆動式回転ウォータ弁では、モータ駆動装置を弁胴に固定するために複数の固定具を必要とし、このため防水ガスケットを使用していたが漏出源になりかつ大量生産では非経済的であるという欠点があった。このため、線形制御で、設計が簡単でかつ組み立てし易く、完全な防水強度と、そして製造コスト削減を実現するような、ヒーターバイパス流制御用サーボモータ駆動式回転弁を備えることが好ましい。本発明の目的は、構造を簡単にすることでサーボモータ装置と弁胴の組み立て用固定具を削減し、流体に対して線形反応しかつ製造コストを抑えると共に防水上信頼性があり即ち、使用上堅実な、サーボモータ駆動式バイパス型回転弁を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係るサーボモータ駆動式弁は、部分弁部材と共に円筒形状弁室を使用する。この部分弁部材は、各々の弁出口に備えられる面シール材上を回転される。このサーボモータは、弁部材を１つの出口を塞ぐ位置から少なくとも部分的に出口を塞ぐ位置にまで回転し、次に継続して１つの出口を完全に開口しそして残りの出口を塞ぐ位置にまで回転するように操作する。弁胴は、弁室内にサブアセンブリとして組付けられる、弁部材と各々の出口ポート用の面シール材を備え、そして弁部材とハウジングの間に環状シールリングを備える。そしてサーボモータハウジングは弁胴アセンブリに対して、ハウジングを弁部材に対して弁胴上に回転溶接することで取付けられる。続いて、モータ及びギアトレインがハウジング内に取付けられるが、カバーをハウジングに対して溶接することにより、モータとギア駆動器を上方から密封する。
【０００９】本発明に係る弁は、従って簡単な組立体からなる変換弁に対して線形関係を備え、弁胴に対して防水を完備すると共に低コストでありかつサーボモータを弁胴に対して固定するための回転溶接用の弁室を備える。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１〜図５を参照して、本発明に係る弁組立体を符号１０で示して説明する。この弁１０は円筒状弁室１４を構成する弁胴１２を備え、弁室１４と連通する入口通路１８を備える入口取付部１６を形成し、そして弁胴１２は、弁室１４と連通する出口通路２２を備える第１出口取付部２０を有し、取付部２０は例えば自動車のヒータコア部２４入口のような作動流体負荷回路と連通し、入口取付部１６は、例えば、エンジン２６のウォータジャケット内のタップのような流体源と連通する。
【００１１】弁胴１２はコネクタ取付部３４の一部をなす通路３２と、コネクタ３８の一部をなす通路３６を備えた、取付部３０と連通するバイパス又は第２出口通路２８を有している。コネクタ３４は、例えばヒータコア部２４出口のような作動流体回路からの戻り流と連通し、また取付部３８は流体源へ戻り流を戻すために連通されるが、例えばエンジン冷却水ポンプ入口のような、供給源への戻り流入口に向う。
【００１２】本発明に係る好適な実施の形態では、弁胴１２は取付部１６、２０、３４、３８を構成し、そして取付部３０は弁室１４と一体の部品として形成される。通路２８は閉鎖具、即ちキャップ４０により塞がれるが、例えば粘着性密閉剤や溶接物のような適切な方法によりこの上を覆われる。本発明に係る実施の形態では、弁胴、キャップ及び取付部は適切な樹脂材料、例えばガラスパーティクルを約３分の１まで充填したポリアミド材樹脂から形成される。
【００１３】回転弁部材４２は、部分的に円筒状の弁表面４４と駆動面４８を備えたハーフシャフト４６を有している。環状の弾性シールリング６６はハーフシャフト４６上に密封配置される。回転部材４２は、弁室１４から外側に延在するハーフシャフト４６と共に回転するように弁室１４内に収納されている。
【００１４】第１及び第２凸凹状、即ち部分的に円筒形状の面シール材５０、５２は、平行な側部または端部を有し、エラストマーなどの弾性シール材から形成されており、側部または端部は、参照番号５４、５６で示す、弁室内に備えられる一対の溝部の中に収められる。各シール材５０、５２は流体連通用の開口部５８、６０をそれぞれ備え、これらの開口部５８、６０はそれぞれ参照番号６２、６４で示されるように、内側、即ち凹曲面に環状リップ、即ちリブを有している。
【００１５】弁胴１２、シール材５０、５２、弁部材４２及びシールリング６６から成る組立体は、符号６８で示されるようにサブアセンブリを構成する。
【００１６】符号７０として示されるサーボモータ駆動装置は、ハウジングシェル７２と、シェル７２内に装着したモータ７６と共にカバー７４を備える。
【００１７】モータ装置７０は、ハウジングシェル７２内でアセンブリとして組み立てられる。ハウジングシェル７２は底面に開口部１０８を形成し、この開口部を所定のクリアランスを有すようにハーフシャフト４６上に支持させる。ハウジングシェル７２は弁室１４上に固定され、そして弁室１４を固定しかつハウジング７２を弁胴１２に固定するように回転溶接によってサブアセンブリ６８と固定する。ハウジング７２の回転溶接操作中、シールリング６６は弁部材４２に対して回転し、またシールリング６６はハーフシャフト４６と開口部１０８との間を密封することを理解されたい。
【００１８】ハウジングシェル７２をサブアセンブリ６８に回転溶接した後、モータ７６をハウジングシェル７２内に配置し、そして取付台７７、７９の間に固定する。モータ７６はシャフト上に出力ウォーム歯車７８を備え、このウォーム歯車７８はハウジングシェル７２内に固定される駆動軸ピン８２上に取付けられた第１ステージ駆動歯車８０と噛合する。この歯車８０は真上に第１ステージピニオン８４を備え、ハウジング７２内に固定される駆動軸８８上に取付けられた第２ステージ大歯車８６と噛合する。大歯車８６はこの上に第２ステージピニオン９０を備え、このピニオン９０はハーフシャフト４６上に備えられかつ表面４８と駆動係合するハブ９４を有する出力歯車９２と噛合する。出力歯車のハブ９４はデッキプレート９８内に形成された開口部９６内で軸支され、デッキプレート９８はハウジングシェル７２に対して配置用突出部１００上に配置されかつ適切な方法によってこの上に固定される。例を挙げると、デッキプレート９８内に形成される開口部１０２に挿通した突出部をヒートステーキ処理することで行われる。もしも必要ならば、抵抗器（図示略）をデッキプレート９８下面に備え、そして出力歯車９２上に備えられる電気ワイパーコンタクト１０４に擦り付ける。即ち、このように電位差計を形成することにより出力歯車９２とシャフト４６用のポジションフィードバック信号を備えてもよい。
【００１９】ハウジング内のモータ７６と対応する歯車の組立てが完成すると、これらの上にカバー７４を配置しかつハウジング７２上に備えられるペグと係合させて、音波溶接のような適切な方法により固定する。
【００２０】従って、本発明は低コストでかつ防水上信頼性のあるバイパス式回転弁を提供する。この回転弁は、円筒形状弁室内の放射状開口上に配置された面シール部とスライド自在に接触する。この構造は、弁部材の回転位置に対応する流体の実質的な線形制御を提供する。サーボモータハウジングシェルは、弁部材の組立の後、弁室に隣接して弁胴に対して回転溶接され、そしてサブアセンブリとして弁胴内で密閉される。次に、サーボモータとギアトレインはハウジングシェル内で組み立てられる。本発明は、従って構成が簡単で、比較的低コストで、信頼性のあるシールされた、サーボモータ用に電気入力信号に対してほぼ線形に応答するバイパス弁を提供する。また本発明は、車室の温度制御システムにおけるヒータコア部用ウォータバイパス弁の使用に特に最適である。
【００２１】以上、本発明を図解された形態に従って説明したが、しかし本発明に修正並びに変更を加えることは可能であることを理解されたい。なお、本発明は添付の請求項によってのみ制限される。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９００３３０２０
【氏名又は名称】イートン コーポレーション
【氏名又は名称原語表記】ＥＡＴＯＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【住所又は居所原語表記】Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，Ｏｈｉｏ ４４１１４，Ｕ．Ｓ．Ａ．
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| 【出願日】 |
平成１２年１２月２１日（２０００．１２．２１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６８６１８
【弁理士】
【氏名又は名称】萼 経夫 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２００９４１（Ｐ２００１−２００９４１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年７月２７日（２００１．７．２７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−３８８８８３（Ｐ２０００−３８８８８３） |
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