| 【発明の名称】 |
流量制御弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】鎌倉 正則
【氏名】益川 智成
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| 【要約】 |
【課題】弁体をサーボモータで回動させる流量制御弁において、弁体の回動位置が所定のセット位置からずれることなく、モータケースを弁ハウジングに組み付け固定可能にする。
【解決手段】ねじ手段６が挿入される挿入穴５３ｂを長穴形状にして、モータケース５０、５３と弁ハウジング４０とを、所定の回動範囲θの任意の位置で、ねじ手段６によって組み付け固定可能に構成する。これによると、従来のようにモータケースを弁ハウジングに対して回動させてビス挿入穴とビス螺合部の位置を合わせる必要がないので、モータケースと弁ハウジングの組付け固定時に、弁体の回動位置が所定のセット位置からずれるのを防止することができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 流体の入口（４１）および出口（４２）を有する弁ハウジング（４０）内に弁体（４３）を回動自在に配置し、前記弁体（４３）を駆動するサーボモータ（５１、５２）をモータケース（５０、５３）内に配置し、前記弁体（４３）の操作軸（４３ｂ）と前記サーボモータ（５１、５２）の出力軸（５１ａ）とを連結して、前記モータケース（５０、５３）を前記弁ハウジング（４０）にねじ手段（６）によって組み付け固定し、前記弁体（４３）の回動により前記入口（４１）と前記出口（４２）との間の通路開口面積を制御する流量制御弁において、前記モータケース（５０、５３）と前記弁ハウジング（４０）とを、所定の回動範囲（θ）の任意の位置で、前記ねじ手段（６）によって組み付け固定可能に構成したことを特徴とする流量制御弁。
【請求項２】 前記ねじ手段（６）が挿入される長穴形状の挿入穴（５３ｂ）を前記モータケース（５０、５３）に形成し、前記ねじ手段（６）を前記弁ハウジング（４０）に螺合することを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
【請求項３】 前記操作軸（４３ｂ）に穴部（４３ｃ）を設けると共に、この穴部（４３ｃ）に挿入する突起部（５１ｂ）を前記出力軸（５１ａ）に設け、前記穴部（４３ｃ）に前記突起部（５１ｂ）を圧入して前記操作軸（４３ｂ）と前記出力軸（５１ａ）とを連結したことを特徴とする請求項１または２に記載の流量制御弁。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は流体流量を制御する回動可能な弁体を持つロータリ式の流量制御弁に関するもので、例えば、車両用空調装置における温水流量の制御弁に用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の回動可能な弁体を持つロータリ式の流量制御弁として、弁体の操作軸とサーボモータの出力軸とを連結し、サーボモータにて弁体を所定の回動位置に駆動するようにしたものが知られている。
【０００３】そして、弁体が配置された弁ハウジングとサーボモータが配置されたモータケースとの組付けは、次のようにして行われる。すなわち、弁体を弁ハウジング内で全閉位置にセットし、一方、サーボモータの出力軸をモータケース内で全閉位置にセットする。次に、サーボモータの出力軸に形成した断面Ｄ字状の突起部を、弁体の操作軸に形成した断面Ｄ字状の穴部に挿入（隙間ばめ）する。次いで、モータケースのビス挿入穴にビスを挿入し、弁ハウジングのビス螺合部にビスを螺合して、モータケースを弁ハウジングに組み付け固定するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の流量制御弁では、弁体およびサーボモータの出力軸をともに全閉位置にセットした状態でサーボモータの出力軸の突起部を弁体の操作軸の穴部に挿入した際、サーボモータの停止位置精度や構成部品の公差等によって、ビス挿入穴とビス螺合部の位置がずれてしまい、ビスによる固定ができないことがあった。このような場合には、モータケースを弁ハウジングに対して回動させてビス挿入穴とビス螺合部の位置を合わせ、ビスによる固定を行うようにしている。そして、上記のようにモータケースを弁ハウジングに対して回動させると、それに伴って弁体が回動してしまい、弁体の位置が全閉位置からずれてしまうという問題があった。
【０００５】また、サーボモータの出力軸の突起部を弁体の操作軸の穴部に隙間ばめしているため、出力軸と操作軸間に回動方向のがたが発生し、従って弁体の作動時にヒステリシスが発生するという問題があった。
【０００６】本発明は上記点に鑑みてなされたもので、弁体をサーボモータで回動させるロータリ式の流量制御弁において、弁体の回動位置が所定のセット位置からずれることなく、モータケースを弁ハウジングに組み付け固定可能にすることを目的とする。
【０００７】また、出力軸と操作軸間の回動方向のがたに基づく弁体作動時のヒステリシスをなくすことを他の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、流体の入口（４１）および出口（４２）を有する弁ハウジング（４０）内に弁体（４３）を回動自在に配置し、弁体（４３）を駆動するサーボモータ（５１、５２）をモータケース（５０、５３）内に配置し、弁体（４３）の操作軸（４３ｂ）とサーボモータ（５１、５２）の出力軸（５１ａ）とを連結して、モータケース（５０、５３）を弁ハウジング（４０）にねじ手段（６）によって組み付け固定し、弁体（４３）の回動により入口（４１）と出口（４２）との間の通路開口面積を制御する流量制御弁において、モータケース（５０、５３）と弁ハウジング（４０）とを、所定の回動範囲（θ）の任意の位置で、ねじ手段（６）によって組み付け固定可能に構成したことを特徴とする。
【０００９】これによると、モータケースを弁ハウジングに組み付け固定する際に、それらの位置関係がサーボモータの停止位置精度の影響等により基準位置からずれていても、所定の回動範囲内のずれであればモータケースと弁ハウジングをねじ手段により固定することができる。従って、従来のようにモータケースを弁ハウジングに対して回動させてビス挿入穴とビス螺合部の位置を合わせる必要がないので、モータケースと弁ハウジングの組付け固定時に、弁体の回動位置が所定のセット位置からずれるのを防止することができる。
【００１０】なお、請求項２に記載の発明のように、ねじ手段（６）が挿入される長穴形状の挿入穴（５３ｂ）をモータケース（５０、５３）に形成し、ねじ手段（６）を弁ハウジング（４０）に螺合することにより、モータケースと弁ハウジングとを所定の回動範囲の任意の位置でねじ手段によって組み付け固定することができる。
【００１１】請求項３に記載の発明では、操作軸（４３ｂ）に穴部（４３ｃ）を設けると共に、この穴部（４３ｃ）に挿入する突起部（５１ｂ）を出力軸（５１ａ）に設け、穴部（４３ｃ）に突起部（５１ｂ）を圧入して操作軸（４３ｂ）と出力軸（５１ａ）とを連結したことを特徴とする。
【００１２】これによると、出力軸と操作軸間の回動方向のがたに基づく弁体作動時のヒステリシスをなくすことができる。
【００１３】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。図１〜図４は本発明の一実施形態を示すもので、車両用空調装置において、自動車走行用の水冷式エンジン１から暖房用熱交換器２へ供給される温水流量を制御するための流量制御弁に適用した例を示している。エンジン冷却水（温水）はウォータポンプ３により循環させるようになっており、暖房用熱交換器２はその温水と送風空気とを熱交換して送風空気を加熱するものである。
【００１５】流量制御弁Ｖはエンジン冷却水回路（温水回路）中に設置されており、弁体の回動によりその回路の通路面積を制御する流量制御部４と、弁体を駆動する駆動部５とから構成され、流量制御部４と駆動部５はビス６（ねじ手段）にて一体化されている。
【００１６】流量制御部４の樹脂製の弁ハウジング４０には、エンジン１からの温水が流入する第１温水入口４１、および第１温水入口４１からの温水を暖房用熱交換器２に向けて流出させる第１温水出口４２が一体に成形され、この温水入口４１と温水出口４２との間には、温水入口４１と温水出口４２間の通路開口面積を制御する樹脂製の弁体４３が回動可能に収納されている。この弁体４３は、略円柱状に成形され、弁体４３の内部には温水が通過する流量制御穴４３ａが開けられている。この流量制御穴４３ａは、第１温水入口４１、第１温水出口４２、および後述するバイパス通路（図示せず）と連通可能になっている。そして、弁体４３の回動位置によって、第１温水入口４１と流量制御穴４３ａとの連通面積（開口面積）が変化するようになっている。また、弁体４３には弁ハウジング４０の外部に突出する操作軸４３ｂが一体に設けられ、この操作軸４３ｂの端部には、断面Ｄ字状の穴部４３ｃが形成されている。
【００１７】さらに、流量制御部４の弁ハウジング４０内には、弁体４４とばね４５とを有する均圧弁が配置されている。この均圧弁は、バイパス通路の前後差圧が所定値を超えるとバイパス通路を開くもので、エンジン１の回転数変動によりウォータポンプ３の吐出圧が変動しても、暖房用熱交換器２の前後圧を一定に近づける役割を果たすものである。
【００１８】弁ハウジング４０において、均圧弁が配置された側には、第２温水入口４６および第２温水出口４７が一体に成形されている。そして、暖房用熱交換器２の出口からの温水が第２温水入口４６に流入し、暖房用熱交換器２からの温水および均圧弁が開弁してバイパス通路からリリーフされた温水が、第２温水出口４７からウォータポンプ３に戻される。
【００１９】また、弁ハウジング４０において、操作軸４３ｂが突出している側には、駆動部５側に向かって延びる２つのボス４８が一体に成形されている。そして、ボス４８には、ビス６が螺合される螺合部４８ａが設けられている。
【００２０】一方、駆動部５の樹脂製のモータハウジング５０内には、出力ギア５１が回動可能に配置され、このギア５１にはモータハウジング５０の外部に突出する出力軸５１ａが一体に設けられている。この出力軸５１ａの端部には、操作軸４３ｂの穴部４３ｃに圧入可能な寸法に設定された、断面Ｄ字状の突起部５１ｂが形成されている。そして、操作軸４３ｂの穴部４３ｃに出力軸５１ａの突起部５１ｂを圧入することにより、弁体４３とギア５１とを連結している。
【００２１】また、駆動部５のモータハウジング５０内には、中間ギア（図示せず）を介して出力ギア５１を駆動する直流モータ５２と、電気抵抗の変化を利用して出力軸５１ａの回動位置を検出する公知のポテンショメータ（図示せず）とが配置されている。なお、出力ギア５１と直流モータ５２が、サーボモータを構成している。
【００２２】モータハウジング５０には、板金製のブラケット５３がビス５４にて一体化され、駆動部５はこのブラケット５３を介して流量制御部４に組み付け固定される。具体的には、ブラケット５３には、弁ハウジング４０のボス４８と対向する位置に２つのフランジ部５３ａが形成され、このフランジ部５３ａには、出力軸５１ａを中心とする円弧の長穴形状の挿入穴５３ｂが形成されている。そして、ビス６を挿入穴５３ｂに挿入した後ボス４８の螺合部４８ａにビス６を螺合して、流量制御部４に駆動部５を組み付け固定する。なお、モータハウジング５０とブラケット５３が、モータケースを構成している。
【００２３】また、駆動部５のモータ５２は図示しない制御回路によって制御され、その制御回路には、ポテンショメータで検出した出力ギア５１の回動位置信号、車室内温度信号、乗員が設定した設定温度信号等が常時入力される。
【００２４】次に、上記構成において作動を説明する。駆動部５のモータ５２により出力ギア５１を回動させると、出力ギア５１とともに流量制御部４の弁体４３が一体になって回動し、温水入口４１と温水出口４２間の通路開口面積が制御される。弁体４３の全開位置では、エンジン１からの温水が流量制御弁Ｖを通過して、暖房用熱交換器２に最大流量で流入し、最大暖房能力を発揮する。弁体４３を全閉方向に回動すると、温水入口４１と温水出口４２間の通路開口面積が次第に減少して、暖房用熱交換器２への温水流量が制御され、暖房能力を制御できる。また、弁体４３の全閉位置では、暖房用熱交換器２への温水の流入が停止される。
【００２５】そして、出力ギア５１の回動位置信号等が入力されている制御回路は、車室内温度が変化したり設定温度が変更された時には、モータ５２により出力ギア５１を目標位置まで回動させる。この出力ギア５１の回動により弁体４３を目標の回動位置に自動制御し、所定の暖房能力に制御する。
【００２６】次に、流量制御部４と駆動部５の組付けについて説明する。
【００２７】まず、弁体４３を弁ハウジング４０内で全閉位置にセットした状態で、流量制御部４全体の組付けを行う。一方、駆動部５は、駆動部５の全体組付け後、ポテンショメータの出力が全閉時設定電圧になる位置まで出力軸５１ａを回動させて、出力軸５１ａを全閉位置にセットする。次に、出力軸５１ａの突起部５１ｂを操作軸４３ｂの穴部４３ｃに圧入し、ビス６を挿入穴５３ｂに挿入した後ボス４８の螺合部４８ａにビス６を螺合して、流量制御部４に駆動部５を組み付け固定する。
【００２８】ところで、突起部５１ｂおよび穴部４３ｃは断面Ｄ字状であるため、出力軸５１ａと操作軸４３ｂとの連結により、流量制御部４と駆動部５の、出力軸５１ａ回動方向の位置関係が決定される。そして、サーボモータの停止位置精度は通常±５°〜８°であり、従来はその影響により挿入穴５３ｂと螺合部４８ａの位置がずれてしまい、ビス６による固定ができないことがあった。そして、ビス６による固定を行うために駆動部５を流量制御部４に対して回動させると、それに伴って弁体４３が回動して弁体４３の位置が全閉位置からずれてしまい、弁体４３の回動位置を正確に制御できなかった。
【００２９】これに対し、本実施形態は、挿入穴５３ｂを長穴形状にしているため、調整角度θ（図２参照）の範囲内の任意の位置でビス６による固定が可能である。すなわち、サーボモータの停止位置精度の影響により挿入穴５３ｂと螺合部４８ａの位置関係が基準位置からずれても、調整角度θの範囲内のずれであれば、出力軸５１ａと操作軸４３ｂとの連結により決定される流量制御部４と駆動部５の位置関係のまま、流量制御部４と駆動部５をビス６により固定することができる。
【００３０】従って、流量制御部４と駆動部５の組付け固定時に、弁体４３の回動位置が全閉位置からずれるのを防止することができ、弁体４３の回動位置を正確に制御して車室内温度の制御精度を向上することができる。
【００３１】また、本実施形態では、出力軸５１ａの突起部５１ｂを操作軸４３ｂの穴部４３ｃに圧入することにより、出力軸５１ａと操作軸４３ｂ間のがたをなくしているため、そのがたに基づく弁体４３作動時のヒステリシスをなくすことができ、弁体４３の回動位置を正確に制御して車室内温度の制御精度を向上することができる。
【００３２】なお、上記実施形態では、本発明を車両用空調装置の温水流量制御弁に適用した例について説明したが、温水流量の制御に限定されることなく、種々な用途において本発明は広く適用可能である。
【００３３】また、上記実施形態では、ブラケット５にフランジ部５３ａおよび長穴形状の挿入穴５３ｂを設けたが、フランジ部５３ａおよび挿入穴５３ｂをモータハウジング５０に一体に設けることにより、ブラケット５を省略することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４２６０
【氏名又は名称】株式会社デンソー
【識別番号】５９２０７７４３１
【氏名又は名称】株式会社東海理機製作所
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| 【出願日】 |
平成１２年１月１４日（２０００．１．１４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０００２２
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 洋二 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２００９４７（Ｐ２００１−２００９４７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年７月２７日（２００１．７．２７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１０１５０（Ｐ２０００−１０１５０） |
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