CN111075554B - 恒温器及冷却水的通路构造 - Google Patents

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Abstract

本发明提供恒温器及冷却水的通路构造。恒温器具有阀芯。在阀芯形成有插通孔。插通孔由第1保护构件和第2保护构件构成。在插通孔中插通有跳动阀的柱部。在跳动阀的柱部的一端部连接有大致球状的头部。头部通过与插通孔的开口的周缘抵接而闭塞插通孔。第1保护构件及第2保护构件的材质具有比阀芯中的保护构件以外的部分即阀主体(71)高的维氏硬度。

Description

恒温器及冷却水的通路构造
技术领域
本发明涉及恒温器及冷却水的通路构造。
背景技术
日本特开2003-239743号公报公开了在内燃机的冷却水通路的中途配置的恒温器。该恒温器具备构成冷却水通路的一部分的恒温器壳体。在恒温器壳体的内部配置有用于开闭冷却水通路的流路的阀芯(日文：弁体)。在比阀芯靠下游侧的恒温器壳体内的水温高时，阀芯开阀，容许冷却水从恒温器的上游侧(散热器侧)向下游侧流通。另外，阀芯具有插通孔。在插通孔安装有能够开闭插通孔的跳动阀(jiggle valve)。
跳动阀一般具备贯通插通孔的柱部、和连结于柱部的端的头部。跳动阀的头部的外径比插通孔的直径大。在比阀芯靠上游侧的恒温器内的水压高时，跳动阀的头部被压靠于插通孔的开口缘，插通孔被跳动阀堵住。
然而，在上述的恒温器中，在比阀芯靠上游侧的水压不充分高的情况下，将跳动阀的头部向插通孔的开口缘压靠的力变弱。在该情况下，跳动阀微动而与插通孔的开口缘反复碰撞或摩擦。由此，在阀芯中，可能会在插通孔的开口缘产生磨损。
发明内容
为了解决上述课题，根据本发明的第一方案，提供一种恒温器，该恒温器设置于在车辆中应用的冷却水循环系统的冷却水通路的中途。恒温器具备：恒温器壳体，构成冷却水通路的一部分；阀芯，配置于恒温器壳体的内部，并且开闭恒温器壳体内的流路；及跳动阀，安装于贯通阀芯的插通孔。跳动阀具备贯通插通孔的柱部、和连结于柱部中的上游侧且能够闭塞插通孔的头部。阀芯中的上游侧的面中，包含插通孔的开口缘的部分由维氏硬度比包含插通孔的开口缘的部分以外的部位高的保护部构成。
为了解决上述课题，根据本发明的第二方案，提供一种冷却水的通路构造，该冷却水的通路构造具备：恒温器，设置于内燃机的冷却水通路的中途；及导入通路，连接于恒温器的下游端，并构成冷却水通路的一部分。恒温器具备：恒温器壳体，构成冷却水通路的一部分；阀芯，配置于恒温器壳体的内部，并且开闭恒温器壳体的流路；及跳动阀，安装于贯通阀芯的插通孔。跳动阀具备贯通插通孔的柱部、和连结于柱部中的上游侧且能够闭塞插通孔的头部。阀芯中的上游侧的面中，包含插通孔的开口缘的部分由维氏硬度比包含插通孔的开口缘的部分以外的部位高的保护部构成。导入通路连结于内燃机中的汽缸体的水套。在内燃机搭载于车辆的状态下，恒温器壳体中的比阀芯靠上游侧的空间夹着阀芯而配置于比恒温器壳体中的比阀芯靠下游侧的空间靠上侧处。插通孔中的上侧的开口位于比导入通路与汽缸体的水套的连接部位靠上侧处。
附图说明
图1是冷却水循环系统的概要图。
图2是阀芯及跳动阀的放大图。
图3是安装于内燃机的状态的恒温器及吸入罩(suction cover)的侧视图。
具体实施方式
以下，按照附图来说明应用于具有内燃机的车辆的冷却水循环系统的一实施方式。首先，对冷却水循环系统的通路构造进行说明。
如图1所示，冷却水循环系统具备电动式的水泵10。水泵10连接于冷却水通路20。从水泵10压送出的冷却水以在冷却水通路20中流动后向水泵10返回的方式循环。
在冷却水通路20中的比水泵10靠下游侧处配置有内燃机中的汽缸体CB的水套WJ。水套WJ在通过燃料的燃烧而被加热后的汽缸体CB与在水套WJ内流通的冷却水之间进行热交换。
在冷却水通路20中的比汽缸体CB靠下游侧处配置有对冷却水进行冷却的散热器30。散热器30在导入到车辆的发动机舱内的外气与在散热器30内流通的被加热后的冷却水之间进行热交换。
在冷却水通路20中的汽缸体CB与散热器30之间连接有旁通通路40的上游端。旁通通路40的下游端连接于冷却水通路20中的比散热器30靠下游侧处。在冷却水通路20中的与旁通通路40的连接部位配置有恒温器50。恒温器50根据冷却水的温度而开闭冷却水的流路。
接着，对恒温器50的构造进行说明。
恒温器50具备圆环状的第1流入管52。第1流入管52连接于冷却水通路20中的比散热器30靠下游侧的部分。
第1流入管52的下游端连接于恒温器壳体51。恒温器壳体51大体为管状，具有连接于第1流入管52的第1端部。恒温器壳体51包括上游部51U和下游部51D。上游部51U配置于恒温器壳体51的上游侧即第1流入管52附近，下游部51D配置于比上游部51U靠恒温器壳体51的下游侧处。下游部51D的内径及外径都比上游部51U的内径及外径大。因此，在恒温器壳体51的内壁面中的上游部51U与下游部51D的分界部分产生了台阶(日文：段差)。
恒温器壳体51的第2端部(下游部51D)连接于冷却水通路20中的与水泵10相连的部分。即，恒温器壳体51的第2端部是供冷却水朝向水泵10流出的流出口53。在该实施方式中，第1流入管52及恒温器壳体51构成了冷却水通路20的一部分。
与旁通通路40的下游端连接的第2流入管60从恒温器壳体51的下游部51D延伸。第2流入管60为圆管状。第2流入管60成为了冷却水通路20与旁通通路40的连接部。
多个(例如4个)卡定片54从下游部51D的内壁中的比第2流入管60靠下游侧的部分突出。卡定片54以恒温器壳体51的轴线为中心在周向上空开等间隔地设置。
在卡定片54的上游侧的面搭载有弹簧座55。弹簧座55作为整体为圆盘状，具有与恒温器壳体51的下游部51D的内径大致相同的外径。在弹簧座55的中心形成有将弹簧座55在厚度方向上贯通的装配孔56。在弹簧座55中除了装配孔56之外还贯通有多个孔。通过这些孔，容许恒温器壳体51中的从弹簧座55的上游侧向下游侧的冷却水的流通。
在弹簧座55的上游侧的面载置有螺旋弹簧57。螺旋弹簧57以使螺旋弹簧57的轴中心与恒温器壳体51的轴中心一致的方式配置。
阀芯70具备在螺旋弹簧57的上游侧的端部载置的阀主体71。阀主体71是大致圆盘状。阀主体的外径比恒温器壳体51中的上游部51U的内径大，且比下游部51D的内径小。在阀主体71的中心形成有将阀主体71在厚度方向上贯通的连接孔85。
阀主体71被螺旋弹簧57从恒温器壳体51的下游侧朝向上游侧施力。在阀主体71向上游侧位移后的状态下，阀主体71的径向外侧的边缘与恒温器壳体51的内壁面中的上游部51U与下游部51D的分界部分的台阶抵接。即，上游部51U与下游部51D的分界部分的台阶成为了阀芯70的阀座51S。
阀芯70在处于抵接于阀座51S的位置时成为闭阀的状态，切断从第1流入管52向流出口53的冷却水的流动。另外，阀芯70在处于从阀座51S离开的位置时成为开阀的状态，容许从第1流入管52向流出口53的冷却水的流动。
在恒温器壳体51的上游侧的内壁固定有棒状的引导杆58的端部。引导杆58在恒温器壳体51的轴线上朝向恒温器壳体51的下游侧延伸。引导杆58贯通阀主体71的连接孔85。
在引导杆58的下游侧安装有感温部59。感温部59为有底圆筒状。引导杆58的一部分插入于感温部59的内部。感温部59的下游侧的端部插入于弹簧座55的装配孔56。感温部59的内径比引导杆58的外径稍大。感温部59能够相对于引导杆58在轴向上移动。
第1凸缘部61及第2凸缘部62从感温部59的外周面突出。第1凸缘部61及第2凸缘部62都遍及感温部59的周向的整个区域延伸。第1凸缘部61配置于感温部59的轴线方向的端部即上游侧的端部。第2凸缘部62配置于比第1凸缘部61靠恒温器壳体51的下游侧处。第2凸缘部62以在第2凸缘部62与第1凸缘部61之间稍微空开间隔的方式配置。在第2凸缘部62与第1凸缘部61之间夹着阀主体71。因此，伴随于感温部59相对于引导杆58移动，阀芯70也相对于引导杆58移动。
虽然省略图示，但在感温部59的内部封入有热蜡(thermo-wax)。感温部59内的热蜡在与感温部59接触的冷却水的温度低时凝固而收缩，在该温度高时熔解而膨胀。引导杆58向感温部59的插入量因热蜡的体积变化而变化，从而感温部59与阀芯70一起在恒温器壳体51的轴线方向上位移。这样一来，进行恒温器50中的阀芯70的开闭阀。
接着，对阀芯70的构造进行详述。
如图1及图2所示，阀芯70由阀主体71、第1保护构件72及第2保护构件73构成。
在阀主体71形成有将阀主体71在厚度方向上贯通的贯通孔79。在贯通孔79中插通有第1保护构件72的插通部75。插通部75是圆筒状。插通部75的外径与贯通孔79的内径大致相同。第1抵接部76从插通部75的外周面突出。第1抵接部76遍及插通部75的周向整个区域延伸。第1抵接部76配置于插通部75的下游侧的端部。第1抵接部76的外径比插通孔74的内径大。第1抵接部76的上游侧的面抵接于阀主体71的下游侧的面。
在第1保护构件72中的插通部75固定有第2保护构件73。第2保护构件73具有圆筒状的压接(日文：かしめ)部77。压接部77的内径与第1保护构件72中的插通部75的外周面大致相同。在压接部77的内部插通有第1保护构件72的插通部75。压接部77压接固定于插通部75。压接部77的下游侧的端面抵接于阀主体71。第2抵接部78从压接部77的内周面突出。第2抵接部78遍及压接部77的周向整个区域延伸。第2抵接部78配置于压接部77的上游侧的端部。
第2抵接部78的内径与第1保护构件72中的插通部75的内径相同。因而，通过第2抵接部78的中央的孔与插通部75的中央的孔进行一体化而构成了插通孔74。
第1保护构件72及第2保护构件73作为整体而相对于阀芯70中的阀主体71向上侧突出，作为保护部发挥功能。另外，由第1保护构件72及第2保护构件73区划出的插通孔74在恒温器壳体51内将比阀芯70靠上游侧的空间与比阀芯70靠下游侧的空间连通。
在插通孔74中贯通有跳动阀80的柱部81。柱部81的轴线方向的长度比插通孔74的轴线方向的长度大。在跳动阀80的柱部81的第1端部连接有大致球状的头部82。头部82通过与插通孔74的开口的周缘抵接而能够闭塞插通孔74。即，在从插通孔74的轴线方向观察时，头部82为比构成插通孔74的第2保护构件73的内径大的圆状。
在跳动阀80的柱部81的第2端部连接有大致球状的防脱部83。防脱部83在跳动阀80向上游侧移动了时通过与插通孔74的开口缘的一部分抵接而防止跳动阀80向上游侧脱出。在从插通孔74的轴线方向观察时，防脱部83为比构成插通孔74的第1保护构件72的内径大的圆状。
第1保护构件72及第2保护构件73的材质与阀芯70的除了两保护构件72、73以外的部分即阀主体71相比维氏硬度高。阀主体71的材质是铁素体系的不锈钢，第1保护构件72及第2保护构件73的材质都是奥氏体系的不锈钢。
接着，对恒温器50与汽缸体CB的水套WJ的位置关系进行说明。
如图3所示，内燃机具备在内部区划有汽缸的汽缸体CB。在内燃机搭载于车辆时，汽缸体CB倾斜。
在汽缸体CB的侧面固定有吸入罩90。吸入罩90大体分为第1吸入罩91、第2吸入罩92及第3吸入罩93。
第1吸入罩91与恒温器50的流出口53连接。第1吸入罩91为拱顶状。第1吸入罩91的开口部与恒温器50的流出口53相对向地配置。
在第1吸入罩91连接有第2吸入罩92。第2吸入罩92为圆筒状。虽然省略图示，在第2吸入罩92的内部收容有水泵10的叶轮。因此，通过水泵10的叶轮旋转，从而冷却水从第1吸入罩91向第2吸入罩92内流入，并被从第2吸入罩92压送。
第2吸入罩92的第1端部连接于第3吸入罩93的第1端部。第3吸入罩93为管状。第3吸入罩93的第2端部连接于汽缸体CB的水套WJ。即，吸入罩90成为了将恒温器50的流出口53与汽缸体CB的水套WJ相连的导入通路。该导入通路构成了冷却水通路20的一部分。
在内燃机搭载于车辆的状态下，恒温器壳体51中的比阀芯70靠上游侧的空间夹着阀芯70而配置于比恒温器壳体51中的比阀芯70靠下游侧的空间靠上侧处。
另外，在内燃机搭载于车辆的状态下，恒温器50的插通孔74中的上侧的开口位于比与水套WJ的连接部位即第3吸入罩93的第2端部靠上侧处。
具体而言，插通孔74的上游侧的开口缘中的下端P1位于比与水套WJ的连接部位即第3吸入罩93的第2端部的开口缘中的下端P3靠上侧处。另外，下端P1位于比与水套WJ的连接部位即第3吸入罩93的第2端部的开口缘中的上端P4靠下侧处。
而且，在内燃机搭载于车辆的状态下，恒温器50的插通孔74中的下侧的开口位于比与水套WJ的连接部位即第3吸入罩93的第2端部靠下侧处。
具体而言，插通孔74的下游侧的开口缘中的上端P2位于比与水套WJ的连接部位即第3吸入罩93的第2端部的开口缘中的下端P3靠下侧处。
接着，对本实施方式的作用及效果进行说明。
当水泵10驱动时，冷却水在冷却水通路20及旁通通路40内流动。此时，在冷却水通路20中，冷却水从第1流入管52向恒温器壳体51内流入。并且，恒温器壳体51中的比阀主体71靠上游侧的水压变高。于是，跳动阀80的头部82被水压压靠于阀芯70中的插通孔74的开口缘。
在本实施方式中，跳动阀80的头部82与阀芯70的接触部位即插通孔74的上游侧的开口缘由第2保护构件73构成。另外，跳动阀80的柱部81与阀芯70的接触部位即插通孔74的内周面由第1保护构件72及第2保护构件73构成。而且，跳动阀80的防脱部83与阀芯70的接触部位即插通孔74的下游侧的面由第1保护构件72构成。也就是说，阀芯70中的与跳动阀80的接触部位由维氏硬度高的第1保护构件72及第2保护构件73构成。因而，即使跳动阀80通过微动而与阀芯70反复碰撞或摩擦，也难以在阀芯70中的与跳动阀80的接触部位产生磨损。
在冷却水循环系统中，伴随于冷却水的劣化，有时会将劣化后的冷却水抽出并更换为新的冷却水。在冷却水的更换时，新的冷却水在阀芯70将恒温器壳体51的流路关闭了的状态下从第1流入管52向恒温器壳体51的上游部51U流入。新的冷却水积留于由上游部51U和阀芯70区划出的空间。当积留于该空间的冷却水的水面变得比插通孔74的上游侧的开口缘中的下端P1高时，流入到上游部51U内的冷却水经由插通孔74而向位于比水面靠下侧处的下游部51D流动。并且，流入到下游部51D的冷却水从流出口53进一步向位于下侧的第1吸入罩91流出。而且，流入到第1吸入罩91的冷却水积留于第1吸入罩91、第2吸入罩92及第3吸入罩93内，并向汽缸体CB的水套WJ内流入。如上所述，在内燃机搭载于车辆的状态下，恒温器50的插通孔74中的上侧的开口位于比与水套WJ的连接部位即第3吸入罩93的第2端部靠上侧处。因而，能够使冷却水随着重力没有滞留地向水套WJ流动。
另外，在本实施方式中，在内燃机搭载于车辆的状态下，插通孔74的下游侧的开口缘中的上端P2位于比第3吸入罩93的第2端部的开口缘中的下端P3靠下侧处。在该情况下，冷却水的水面在到达第3吸入罩93的第2端部的开口缘中的下端P3之前，到达插通孔74的下游侧的开口缘中的上端P2。若假设冷却水向插通孔74内流入并向恒温器壳体51中的比阀芯70靠上游侧处逆流，则无法期望冷却水向水套WJ的迅速的供给。
关于这一点，在本实施方式中，在内燃机搭载于车辆的状态下，插通孔74的上游侧的开口缘中的下端P1位于比与水套WJ的连接部位即第3吸入罩93的第2端部的开口缘中的下端P3靠上侧处。由此，在第3吸入罩93内积留有冷却水时，冷却水的水面在到达插通孔74的上游侧的开口缘中的下端P1之前，到达第3吸入罩93的第2端部的开口缘中的下端P3。因而，在冷却水经由插通孔74而在恒温器壳体51内向阀芯70的上游侧逆流之前，冷却水从第3吸入罩93向水套WJ内流动。由此，从第1流入管52注入了的新的冷却水没有滞留地向水套WJ流动。
另外，插通孔74的上游侧的开口缘中的下端P1位于比第3吸入罩93的开口缘中的下端P3靠上侧处。在本实施方式中，能够将该结构以使第1保护构件72及第2保护构件73相对于阀主体71向上侧突出这一比较简单的构造来实现。因而，不需要恒温器50相对于汽缸体CB的配置变更、恒温器壳体51的大幅的形状变更等。即，能够使对于恒温器50及周边构造的设计变更为最小限度，并将插通孔74的上游侧的开口缘的下端P1配置于比第3吸入罩93的下端P3靠上侧处。
上述实施方式能够如以下这样变更而实施。本实施方式及以下的变更例能够在技术上不矛盾的范围内互相组合而实施。
保护部也可以由单一的构件构成，还可以由3个以上的构件构成。例如，也可以在阀主体71的贯通孔79中嵌入并固定筒状的保护构件。
保护部不限于本实施方式的结构。例如，也可以通过对阀芯70的一部分进行表面处理或热处理来将维氏硬度比保护部以外的部位高的保护部形成于阀芯70。
阀芯70中的插通孔74的内周面也可以不由保护部构成。例如，也可以在阀主体71的上表面(上游侧的面)中的包含插通孔的开口缘的位置安装硬度比阀主体71高的环状的垫圈(保护部)。在该情况下，例如，若跳动阀80的柱部81的外径比插通孔的内径小，则柱部81难以与插通孔的内周面接触，因此在插通孔的内周面难以产生磨损。
阀芯70中的插通孔74的下游侧的开口缘也可以不由保护部构成。在如上述的变更例那样仅在阀主体71的上表面安装了环状的垫圈(保护构件)的情况下，阀芯70中的插通孔74的下游侧的开口缘没有由保护部构成。另外，由于恒温器壳体51中的比阀芯70靠下游侧处与比阀芯70靠上游侧处相比水压低，所以难以想象跳动阀80的防脱部83被强的力压靠于阀主体71的下表面。因此，阀芯70中的插通孔74的下游侧的开口缘即使不由保护部构成，也难以产生过度的磨损。
导入通路的结构不限于本实施方式的结构。导入通路至少具有与恒温器50的流出口53连接的第1端部和与汽缸体CB内的水套WJ连接的第2端部即可。例如，也可以不是使用吸入罩90而是使用管材来构成导入通路。
跳动阀80的形状不限于本实施方式的形状。例如，跳动阀80的头部82也可以是板状，防脱部83也可以是棒状。头部82只要能够开闭插通孔74即可，可以是任意的形状。另外，防脱部83只要跳动阀80不从插通孔74向上游侧脱出即可，可以是任意的形状。
插通孔74的上游侧的开口缘中的下端P1也可以位于比与水套WJ的连接部位即第3吸入罩93的第2端部的开口缘中的上端P4靠上侧处。插通孔74的下端P1越位于比第3吸入罩93的上端P4靠上侧处，则在注入新的冷却水时冷却水越容易向水套WJ内流入。
也可以将插通孔74的上游侧的开口缘中的下端P1配置于比第3吸入罩93的第2端部的开口缘中的下端P3靠下侧处。在该情况下，与上述实施方式相比，注入冷却水所需的时间也有时会变长。
插通孔74的下游侧的开口缘中的上端P2也可以比第3吸入罩93的第2端部的开口缘中的下端P3靠上侧。即使在该情况下，通过对上述实施方式采用第1保护构件72及第2保护构件73，从而插通孔74的上游侧的开口缘中的下端P1的位置也成为上侧，因此能够更迅速地将冷却水向水套WJ供给。
也可以除了旁通通路40之外还存在以绕过散热器30的方式从散热器30的上游侧向恒温器50的第2流入管60连接的旁通通路。另外，也可以在旁通通路40的中途配置利用被加热后的冷却水的热来预热设备的热交换器(加热器芯)。
也可以在旁通通路40的中途配置利用被加热后的冷却水的热来预热设备的热交换器(加热器芯)。
水泵10也可以是驱动连结于内燃机的曲轴的机械式的泵。

Claims (5)

1.一种恒温器，设置于在车辆中应用的冷却水循环系统的冷却水通路的中途，其中，具备：
恒温器壳体，构成所述冷却水通路的一部分；
阀芯，配置于所述恒温器壳体的内部，并且开闭所述恒温器壳体内的流路；及
跳动阀，安装于贯通所述阀芯的插通孔，
所述跳动阀具备贯通所述插通孔的柱部、和连结于所述柱部中的上游侧且能够闭塞所述插通孔的头部，
所述阀芯包括：
阀主体；
第1保护构件，所述第1保护构件以与所述阀主体的下游侧的面抵接的方式配置，并且包含所述插通孔的第1开口缘；及
第2保护构件，所述第2保护构件以与所述阀主体的上游侧的面抵接的方式配置，并且包含所述插通孔的第2开口缘，
所述第1保护构件及所述第2保护构件的材质的维氏硬度比作为所述第1保护构件及所述第2保护构件以外的部分的所述阀主体的维氏硬度高。
2.根据权利要求1所述的恒温器，
所述阀芯中的所述插通孔的内周面由所述第1保护构件及所述第2保护构件构成。
3.根据权利要求1或2所述的恒温器，
所述跳动阀具备连结于所述柱部中的下游侧且防止所述跳动阀从所述插通孔脱出的防脱部。
4.一种冷却水的通路构造，具备：恒温器，设置于内燃机中的冷却水通路的中途；及导入通路，连接于所述恒温器的下游端，并构成所述冷却水通路的一部分，其中，
所述恒温器具备：
恒温器壳体，构成所述冷却水通路的一部分；
阀芯，配置于所述恒温器壳体的内部，并且开闭所述恒温器壳体的流路；及
跳动阀，安装于贯通所述阀芯的插通孔，
所述跳动阀具备贯通所述插通孔的柱部、和连结于所述柱部中的上游侧且能够闭塞所述插通孔的头部，
所述阀芯包括：
阀主体；
第1保护构件，所述第1保护构件以与所述阀主体的下游侧的面抵接的方式配置，并且包含所述插通孔的第1开口缘；及
第2保护构件，所述第2保护构件以与所述阀主体的上游侧的面抵接的方式配置，并且包含所述插通孔的第2开口缘，
所述第1保护构件及所述第2保护构件的材质的维氏硬度比作为所述第1保护构件及所述第2保护构件以外的部分的所述阀主体的维氏硬度高，
所述导入通路连接于所述内燃机中的汽缸体的水套，
在所述内燃机搭载于车辆的状态下，所述恒温器壳体中的比所述阀芯靠上游侧的空间夹着所述阀芯而配置于比所述恒温器壳体中的比所述阀芯靠下游侧的空间靠上侧处，
所述插通孔中的上侧的开口位于比所述导入通路与所述汽缸体的水套的连接部位靠上侧处。
5.根据权利要求4所述的冷却水的通路构造，
所述插通孔中的下侧的开口位于比所述导入通路与所述汽缸体的水套的连接部位靠下侧处，
所述第1保护构件及所述第2保护构件相对于所述阀芯中的所述第1保护构件及所述第2保护构件以外的部位向上侧突出。
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