JPH11101363A - 電気制御式空気作動バルブ及びその製造方法 - Google Patents

電気制御式空気作動バルブ及びその製造方法

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JPH11101363A
JPH11101363A JP10218862A JP21886298A JPH11101363A JP H11101363 A JPH11101363 A JP H11101363A JP 10218862 A JP10218862 A JP 10218862A JP 21886298 A JP21886298 A JP 21886298A JP H11101363 A JPH11101363 A JP H11101363A
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valve
fluid pressure
shells
fluid
electrically
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JP10218862A
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James Eugene Pearson
ユージン パーソン ジェームス
Dennis Devera
デベラ デニス
Christopher Anthony Zajac
アンソニー ゼイジャック クリストファー
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Eaton Corp
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/42—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid by means of electrically-actuated members in the supply or discharge conduits of the fluid motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16K31/16—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid with a mechanism, other than pulling-or pushing-rod, between fluid motor and closure member
    • F16K31/165—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid with a mechanism, other than pulling-or pushing-rod, between fluid motor and closure member the fluid acting on a diaphragm
    • F16K31/1655—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid with a mechanism, other than pulling-or pushing-rod, between fluid motor and closure member the fluid acting on a diaphragm for rotating valves

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空モータと同じハウジングに固定される電
気作動式バルブから、流体圧力制御信号が出力され、空
気圧で作動するバルブを提供する。 【解決手段】 ソレノイドバルブ72のコイル74に電流が
供給されると、可動部材80が磁力により持ち上げられ、
通路50を開放する。そして、流体圧力信号ポート46から
バルブ本体82に設けられた通路を介して、流体圧力信号
をバルブ室44へと導き入れる。バルブ室44内は所定の圧
力が付与された状態となり、アクチュエータ部材26はク
ランク28及び軸29を動かす。軸29はバルブ本体12の内部
に設けられたバタフライプレートを駆動する。可動部材
80を摺動可能に支持するボビン76は、空気作動アクチュ
エータハウジング18の、第１のシェル40に設けられた窪
み48に対し、いわゆるワンタッチで取付可能に形成され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バルブの駆動力と
してエア圧等を用い、該エア圧等を電気的に制御する形
式の、流体流量制御バルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明は、流体流量制御バルブに関し、
特に、車両の乗員室に熱気を供給するための熱交換器又
はヒーターコア（heater core ）への、エンジン冷却液
の流量制御に用いられるものである。現在、車両に装備
される形式のヒーターコアには、エンジン冷却液ポンプ
の吐出口から供給される圧力に対向してバルブを閉じ続
けるだけの力を付与することができるように、空気モー
タ、特に真空作動モータ（a vacum operated motor）又
はアクチュエータによって制御され又は作動するヒータ
ーコアバルブが必要不可欠となっている。
【０００３】車両への適用に際しては、乗員室のヒータ
ーコアバルブを制御するために真空作動モータ（以下
「真空モータ」ともいう）が用いられている。このヒー
タコアバルブには、いわゆるバタフライ型バルブが広く
使われており、故に、動作が速くかつ製造コストを低く
抑えることができる。このバタフライ型バルブの特性
は、僅かなバルブ開度、若しくはバタフライプレートの
閉状態からの僅かな角度の回転により、直ちに全流量に
近い流量が得られ、この状態からさらに全開へとバルブ
開度を増加させても、流量増加の割り合いは少ないとい
うものである。したがって、バタフライ型バルブは、特
に車両用ヒーターコアに用いるに適したものとされてい
る。
【０００４】以前より、真空モータは、ヒーターコアバ
ルブ内のバタフライバルブの軸に連結されている。そし
て、真空モータはバルブ本体に固定されることが適当と
されている。しかしながら、この真空モータへの制御信
号を出力する真空作動バルブは、その大きさ及び構造の
複雑さを考慮して離れた位置に配置されている。この構
造によると、一般的に真空源としてエンジンのインレッ
トマニホールドにおける圧力降下を用いるため、エンジ
ン室と乗員室との隔壁（ダッシュパネル）に真空管路を
増設するこが必要となる。
【０００５】多くの車両、特に乗用車及び軽量級トラッ
クに装備されるための、ヒーターコア及び選択的にエア
コンディショナーのエバポレータを備える乗員室用の空
調制御装置（climate control system）は、ハウジング
内に設けられ、かつ、前記ダッシュパネルに固定され
る。したがって、車両の組立を容易とするために、（真
空モータ等の）アクチュエータを備える前記空調制御装
置が、車両に取付ける以前に完成品として組立済である
ことが望まれている。また、前記空調装置に係る付属物
及びセンサを車体の異なる場所に別々に組み付け、か
つ、これらの間を接続する手間不要とすることが求めら
れている。
【０００６】さらに、現在では、高性能のマイクロプロ
セッサーやマイクロコンピュータを用いることによる、
乗用車の空調制御装置の完全電気化若しくは電気制御化
の促進が主流となっている。したがって、ヒーターコア
バルブを駆動するための真空モータを、電気制御する方
法又は装置の提供が求められていた。特に、電気制御式
でありかつ真空モータによりバルブの積極的な閉鎖のた
めの作動力を得る形式の、小型化を促進したヒーターコ
ア流体バルブが望まれていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記課題に鑑
みてなされたものであり、その目的とするところは、車
両への搭載に特に適し、真空又は空気圧を動力源とする
電気制御式の、さらに製造が簡単かつ低コストの、小型
化された流体バルブを提供することにある。本発明の更
なる目的は、真空モータと共通のハウジングに固定され
る電気作動式バルブから、流体圧力制御信号が出力さ
れ、これによって空気圧で作動する、小型、低コストの
車両用ヒーターバルブを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、流体バルブ本
体に取付けられた真空アクチュエータ（真空モータ）と
共通のハウジング内に設けられたソレノイド作動式バル
ブにより、空気の圧力制御がなされる形式の、ヒーター
コア用真空作動流体バルブを提供するものである。
【０００９】本発明に係る前記ソレノイド作動式バルブ
は、前記流体バルブ本体に固定された前記真空アクチュ
エータのハウジングに対し、急速に、いわゆるワンタッ
チで固定される、差し込み式ユニット（plug-in unit）
又は嵌め込み式ユニット（drop-in unit）として構成さ
れている。そして、前記真空アクチュエータは、前記流
体バルブ内のバタフライバルブ軸を駆動するために連結
されている。前記真空アクチュエータのハウジングは、
好ましくは、２つのシェルで構成されている。そして、
１つのシェルには固定用ブラケットを一体的に形成し、
もう１つのシェルには、前記差し込み式のソレノイド作
動式バルブを取付けるための、前記真空アクチュエータ
への出力信号ポート及び真空管路接続手段を一体的に形
成している。これら２つのシェルは、互いに分割面（pa
rting line）で接合しており、かつ、該分割面で、圧力
反応式ダイヤフラムの外縁部等を挟持することにより、
互いの密閉性を確保している。該ダイヤフラム、前記バ
タフライバルブ軸を駆動するためのアクチュエータを介
して駆動連結されている。
【００１０】したがって、本発明は、車両用ヒーターコ
アへの使用に特に適しており、前記バタフライバルブに
より流体流量を電気制御する形式の、バタフライ流体バ
ルブに着脱可能に固定される小型かつ低コストの、ソレ
ノイド作動式真空（空気）モータ（アクチュエータ）を
提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
【００１２】図１及び図２には、本発明の実施の形態に
係るバルブ組立体10を概略的に示している。このバルブ
組立体10は、流入用接続口14及び吐出用接続口16を備え
るバルブ本体12（単に「本体」とも言う。）と、空気作
動アクチュエータハウジング18と、図示しないワイヤー
ハーネスを接続するための、電気接続ソケット22を有す
るソレノイドバルブカバー20とを含むものである（な
お、このバルブ組立体10はプラスチック材料による射出
成型品であることが望ましい。）。空気作動アクチュエ
ータハウジング18には、後述するように、流体圧力信号
接続部24が一体的に設けられている。また、空気作動ア
クチュエータハウジング18は、外部へと延びるアクチュ
エータ部材26を有する。このアクチュエータ部材26は、
クランク28（バルブ本体12から延びるバルブ軸の一端部
を折り曲げて形成される）と駆動連結している。
【００１３】図４に示すように、バルブ本体12は２つの
部材で構成されていることが望ましい。そして、概略的
に示された第１の部材30は、内部に流入通路35を有する
流入用接続口14に、フランジ32を有している。また、概
略的に示された第２の部材34の内部には、吐出用接続口
16に形成された吐出通路37と連通するバルブ室36が設け
られている。このバルブ室36には、バタフライバルブ部
材38（「バルブ部材」、「バタフライプレート」とも言
う）を配置している。このバタフライバルブ部材38は、
クランク28（図２参照）と連結された軸29によって軸支
されている。また、第２の部材34のバルブ室36を有する
部分にも、フランジ33が形成されている。これらフラン
ジ32，33が、適当な方法、例えば、摩擦圧接法、音波
（超音波）溶接法等によって互いに密着、固定されるこ
とにより、バルブ本体12を形成している。
【００１４】図３に示す空気作動アクチュエータハウジ
ング18（以下「アクチュエータハウジング」ともい
う。）の一部分は、第１のシェル40により構成されてい
る。この第１のシェル40の内部には、バルブ室44（「空
洞部」とも言う。）が形成されている。また、第１のシ
ェル40の一端部にはフランジ42が一体的に形成され、他
端部には流体圧力信号接続部24（真空管路接続部）が設
けられている。また、第１のシェル40の流体圧力信号接
続部24（以下「接続部」ともいう。）の近傍には、流体
圧力信号ポート46（「出力信号ポート」、「流体圧力ポ
ート」ともいう。）が設けられている。この流体圧力ポ
ート46は、第１のシェル40に一体的に形成された窪み48
の内部に開口するものである。そして、図示しない流体
圧力供給源から流体圧力信号を受け取るために、窪み48
には、接続部24を貫通する通路50を形成している。
【００１５】さらに、アクチュエータハウジング18は、
その構成要素としてフランジ54が形成された第２のシェ
ル52を有する。フランジ54は、フランジ42の分割面に対
して結合する。そして、円周状に配置された複数のスナ
ップ爪56，58（図１参照）によって、フランジ42，54は
互いに固定されている。図３には、符号58で示すスナッ
プ爪が１つ示されている。また、第２のシェルのフラン
ジ54には、円周方向の溝又は環状溝60が形成されてお
り、該環状溝60には、シール部材であるビードリング62
（a peripheral bead ring）が嵌め込まれている。この
ビードリング62は、柔軟性を有するダイヤフラム64を含
む圧力反応部材の周囲に形成されたものである。よっ
て、ダイヤフラム64はバルブ室44内に配置され、第２の
シェル52によって密閉される。
【００１６】ダイヤフラム64は、内張りカップ（又は補
強カップ）68をその内部に保持している。好ましくは、
内張りカップ68は、開口66を貫通してアクチュエータハ
ウジング18の外側へと延びるアクチュエータ部材26と一
体的に形成されている。
【００１７】前記バルブ室44には、スプリング70が配置
されている。このスプリング70の一端部は前記内張りカ
ップ68の内壁に対し当接し、他端部は第１のシェル40の
壁面に対し当接している。そして、バルブ室44内に生ず
る負圧又は真空状態によりダイヤフラム64に作用する力
に対向して、ダイヤフラム64及びアクチュエータ部材26
を図中右側へ付勢するものである。本発明の実施の形態
においては、バルブ組立体10が上記の構成をなすことか
ら、バルブ室44内が負圧又は真空状態になると、クラン
ク28及び軸29が図中反時計回りに動き、バタフライバル
ブ部材38を開放する。
【００１８】図３に概略的に示されたソレノイド作動式
バルブ組立体72（「ソレノイドバルブ」、「電気作動式
バルブ」とも言う。）は、ボビン76に巻回されたコイル
74を有する。そして、該ボビン76及びコイル74を固定部
材である磁極78と共にその中心部に配置している。ま
た、管状をなしその中心部に弾性コア81が設けられた可
動部材80が、ボビン76の内部に摺動可能に設けられてい
る。そして、この可動部材80の端部により、通路50の端
部を閉鎖し、ソレノイドバルブ72の流量を決定する（可
動部材80の端部と、通路50の端部とで形成されるポート
を「第１のポート」とも言う。）。ボビン76は、窪み48
に対しいわゆるワンタッチで取付可能に形成されてい
る。また、ボビン76は、当該取付部分の密閉性をシール
リング84，86によって保証するバルブ本体82と一体的に
形成されている。
【００１９】作動時には、電気接続ソケット22に接続さ
れる電気コネクター（図示省略）を介して、コイル74に
電流が供給される。すると、可動部材80は磁力により持
ち上げられ、弾性コア81は通路50を開放する。そして、
流体圧力信号ポート46からバルブ本体82に設けられた通
路85を介して、流体圧力信号を導き入れる（流体圧力信
号ポート46に面する通路85の開口を「第２のポート」と
もいう。）。したがって、バルブ室44内は所定の圧力が
付与された状態となり、アクチュエータ部材26はクラン
ク28及び軸29を動かす。
【００２０】本発明の実施の形態では、以上のごとくソ
レノイドバルブ72を第１のシェル40に連結するための、
差し込み式又は嵌め込み式のユニットとして構成してい
る。したがって、一体的に形成された流体圧力信号接続
部24及び流体圧力信号ポート46に対し、ソレノイドバル
ブ72の作動に応じ流体圧力信号をバルブ室44に供給する
べく、ソレノイドバルブ72のバルブポートを直接的に接
続することができる。
【００２１】なお、空気作動アクチュエータハウジング
18の第２のシェル52には、取付ブラケット88が一体的に
形成されていることが望ましい。これにより、ねじ90，
92等の適当な固定手段を用いて、バルブ本体12に対しア
クチュエータハウジング18を着脱可能に固定することが
可能となる。
【００２２】本発明は、以上のごとく、真空アクチュエ
ータと該真空アクチュエータを制御するための電気制御
式バルブを有する、小型かつ低コストの、他に類を見な
いバタフライ流体バルブを提供するものである。本発明
に係るバルブ組立体は、特に、車両の熱交換器又はヒー
ターコアに対するエンジン冷却液の流量を制御するに適
したものである。本発明について、以上の記載及び図面
に開示された実施の形態を例に挙げて説明したが、本発
明はこの内容に限定されるものではなく、特許請求の範
囲を逸脱しない限りにおいて、様々な実施態様が含まれ
ることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るバルブ組立体を概略
的に示す斜視図である。
【図２】図１に示すバルブ組立体の側面図である。
【図３】図２の３−３線における断面図である。
【図４】図２の４−４線における断面図である。
【符号の説明】
10 バルブ組立体 12 バルブ本体 14 流入用接続口 16 吐出用接続口 18 空気作動アクチュエータハウジング 20 ソレノイドバルブカバー 24 流体圧力信号接続部 26 アクチュエータ部材 29 軸 36 バルブ室 38 バタフライバルブ部材 40 第１のシェル 42 フランジ 44 バルブ室 46 流体圧力信号ポート 48 窪み 50 通路 52 第２のシェル 54 フランジ 60 環状溝 62 ビードリング 64 ダイヤフラム 68 補強カップ 70 スプリング 72 ソレノイド作動式バルブ組立体 80 可動部材 81 弾性コア 82 バルブ本体 85 通路 88 取付ブラケット
フロントページの続き (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 デニス デベラ アメリカ合衆国，イリノイ 60188，キャ ロル ストリーム，カンバーランド コー ト 907 (72)発明者 クリストファー アンソニー ゼイジャッ ク アメリカ合衆国，ミシガン 48042，メイ コム タウンシップ，クラリオン ドライ ブ 53060

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ）流体流入通路及び流体吐出通路と
    連通するバルブ室を形成する本体と、 （ｂ）前記バルブ室に配置され、前記流体流入通路及び
    前記流体吐出通路の間の流体流量を制御するために開位
    置と閉位置との間を動作するバルブ部材と、 （ｃ）前記本体に取付けられ、流体圧力を封入する空洞
    部と該空洞部の圧力を制御することにより前記バルブ部
    材の動作を発生させる圧力反応部材とを備えるハウジン
    グを有し、該ハウジングは、前記空洞部への流体圧力ポ
    ートと、流体圧力源に接続する流体圧力信号接続部とを
    備え、 （ｄ）前記流体圧力信号接続部と連通する第１のポート
    と、前記空洞部の流体圧力ポートと連通する第２のポー
    トとを有する電気作動式バルブを備え、該電気作動式バ
    ルブは、差し込み式又は嵌め込み式ユニットとして構成
    され、前記圧力信号接続部と接続して作動可能でありか
    つ選択的に励磁させることによって、前記第１のポート
    と前記第２のポートとの間の流量及び前記空洞部の圧力
    を制御可能である電気制御式空気作動バルブ。
  2. 【請求項２】 前記バルブ部材はバタフライプレートで
    あることを特徴とする請求項１記載の電気制御式空気作
    動バルブ。
  3. 【請求項３】 前記ハウジングは、前記本体に取付けら
    れる第１のシェルと、前記流体圧力ポート及び前記流体
    圧力信号接続部が形成された第２のシェルとを含み、前
    記第１及び第２のシェルは互いの分割面を接合させて前
    記空洞部を形成することを特徴とする請求項１記載の電
    気制御式空気作動バルブ。
  4. 【請求項４】 前記ハウジングは、第１、第２のシェル
    を含み、これらが互いの分割面を接合させることにより
    前記空洞部を形成し、前記圧力反応部材は、前記第１、
    第２のシェルの間に密閉されるダイヤフラムを含むこと
    を特徴とする請求項１記載の電気制御式空気作動バル
    ブ。
  5. 【請求項５】 前記ハウジングは、第１、第２のシェル
    を含み、これらが互いの分割面を接合させることにより
    前記空洞部を形成し、前記シェルの一方には、前記本体
    に固定するために該一方のシェルと一体的に形成された
    取付ブラケットを備えることを特徴とする請求項１記載
    の電気制御式空気作動バルブ。
  6. 【請求項６】 前記電気作動式バルブはソレノイド作動
    式バルブを含むことを特徴とする請求項１記載の電気制
    御式空気作動バルブ。
  7. 【請求項７】 前記ハウジングは、前記本体に対し着脱
    自在である請求項１記載の電気制御式空気作動バルブ。
  8. 【請求項８】 （ａ）バルブ本体の内部に可動バルブ部
    材を配置し、（ｂ）流体圧力ポート及び流体圧力源との
    接続部を含む流体圧力室を備えるアクチュエータハウジ
    ングを形成し、前記流体圧力室内に圧力反応部材を配置
    し、前記バルブ部材に前記圧力反応部材を連結し、前記
    バルブ部材を動かし、（ｃ）電気作動式バルブを前記接
    続部と流体圧力ポートとの間に急速接続し、該電気作動
    式バルブを励磁させることにより前記接続部と流体圧力
    ポートとの間の流量を制御し、前記流体圧力室の圧力を
    変化させ、前記バルブ部材を駆動する、各ステップを含
    むことを特徴とする電気制御式空気作動バルブの製造方
    法。
  9. 【請求項９】 前記アクチュエータハウジングを形成す
    るステップは、プラスチック材料による成形工程を含む
    ことを特徴とする請求項８記載の電気制御式空気作動バ
    ルブの製造方法。
  10. 【請求項１０】 前記電気作動式バルブを急速接続する
    ステップは、差し込み式の取付工程を含むことを特徴と
    する請求項８記載の電気制御式空気作動バルブの製造方
    法。
  11. 【請求項１１】 前記アクチュエータハウジングを形成
    するステップは、前記流体圧力室及び前記接続部を、１
    つの部材として一体的に形成する工程を含む請求項８記
    載の電気制御式空気作動バルブの製造方法。
  12. 【請求項１２】 前記バルブ部材に前記圧力反応部材を
    連結するステップは、前記アクチュエータハウジングに
    ブラケットを一体的に形成し、該ブラケットを前記バル
    ブ本体に取付ける工程を含む請求項８記載の電気制御式
    空気作動バルブの製造方法。
  13. 【請求項１３】 前記バルブ部材に前記圧力反応部材を
    連結するステップは、前記圧力反応部材と共にアクチュ
    エータ部材を設け、該アクチュエータ部材を前記アクチ
    ュエータハウジングの外部へと延ばす工程を含む請求項
    ８記載の電気制御式空気作動バルブの製造方法。
  14. 【請求項１４】 前記流体圧力室の内部に圧力反応部材
    を配置するステップは、前記流体圧力室内にスプリング
    を配置し、前記圧力反応部材を開位置及び閉位置のいず
    れか一方に付勢する工程を含む請求項８記載の電気制御
    式空気作動バルブの製造方法。
  15. 【請求項１５】 前記電気作動式バルブを励磁させるス
    テップは、可動部材を電磁力により駆動する工程を含む
    請求項８記載の電気制御式空気作動バルブの製造方法。
  16. 【請求項１６】 前記アクチュエータハウジングを形成
    するステップは、第１及び第２のシェルを形成し、該シ
    ェル同士を互いの分割面で接合することを含む請求項８
    記載の電気制御式空気作動バルブの製造方法。
  17. 【請求項１７】 前記アクチュエータハウジングを形成
    するステップは、第１及び第２のシェルを形成し、前記
    シェルの一方に取付ブラケットを一体的に形成する工程
    を含む請求項８記載の電気制御式空気作動バルブの製造
    方法。
JP10218862A 1997-08-07 1998-08-03 電気制御式空気作動バルブ及びその製造方法 Pending JPH11101363A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/908,260 US5934642A (en) 1997-08-07 1997-08-07 Electrically actuated pneumatically operated valve assembly
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