JP2007071064A - 冷却水の切換え装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
サーモスタット弁の弁体を付勢するばねの反力が、インレットハウジングとシリンダヘッドとの接合部のシール圧を低下させる方向に働くことがなく、しかもサーモスタット弁のインレットハウジングに対する取付けが極めて簡単に行なえるようにした冷却水の切換え装置を提供する。
【解決手段】
サーモスタット弁２０の弁体２１を付勢するばね２４をフレーム２３によって受けるようにし、しかもこのフレーム２３にはその外周側に一体の取付けアーム５０を連設するとともに、取付けアーム５０の先端側の被係合爪５１をインレットハウジング１０の開口部１４の内周側の延出部２８のアンダーカットの係合部２９に係合させてサーモスタット弁２０をインレットハウジング１０に取付けるようにする。
【選択図】 図４

Description

本発明は冷却水の切換え装置に係り、とくにエンジン本体に取付けられるとともに、冷却水の通路を構成するインレットハウジングにサーモスタット弁を取付けるようにした冷却水の切換え装置に関する。

エンジンの冷却水の温度を制御するサーモスタット弁は、エンジン本体とラジエータとの間の冷却水路に接続され、エンジン本体の冷却水の温度に応じて冷却水の流路をラジエータとバイパス管路とに切換えるものである。一般にサーモスタット弁は単体として組立てられており、そのまま流路に組込まれるようになっている。この場合に冷却水温に応じて出没するロッドや、弁体を付勢するばね等は、サーモスタット弁の本体側で支持され、その支持反力がエンジン本体に結合される冷却水を導くインレットハウジングに及ぶことがない。

このために、組立て時等のサーモスタット単体としての取扱いが非常に良好になる反面、ロッドやばね等の支持機構が冷却水の流路に露出し、冷却水の流動抵抗を増加させたり、サーモスタット弁の構成部品が増加し、コストアップにつながる問題があった。

そこで例えば特開昭６１−１８９３７８号公報に提案されるように、サーモスタット弁を冷却水の通路を構成するインレットハウジングに組込むことによって、構成の簡略化を図り、冷却水路の有効面積を拡大することが提案されている。ところがこの構成は、ばねの一端がシリンダヘッドの受け部に当接し、その反力がインレットハウジング側に伝達されるために、弁体を付勢するばねの反力がインレットハウジングとシリンダヘッドとの締結面と直交する方向に働き、これによってインレットハウジングとシリンダヘッドとの間に介在されるシールの面圧を低下させることになる。

従って上記のような構造によると、インレットハウジングとシリンダヘッドとの締結面においてシール不良を発生することになる。これを防止するために、インレットハウジングの剛性を高めたり、ボルトの締結本数を増やす等の対策が必要になり、結果として重量や部品点数の増加を招くことになる。

そこで例えば特許第３４８５６２９号公報に提案されるように、冷却水温に応じて突出するロッドを収装したサーモスタットボディをインレットハウジングに取付けたフレームに摺動可能に支持し、ロッドの先端部をインレットハウジングの一部に当接支持し、ボディに設けた弁体をインレットハウジングに形成した入口シートに着座する方向にロッドに対抗して付勢する戻しばねの一端をフレームで支持し、インレットハウジングのエンジン本体への締結面周囲にフランジを形成し、このフランジ部にフレームを取付けるボスを一体的に形成し、上記取付けボスは、インレットハウジングのフランジ部に配設したエンジン本体への締結ボルトの取付けボスのほぼ中間に位置して形成されるようにしている。

このような構成によれば、弁体を付勢するばねの反力がインレットハウジングとエンジンとの締結面に対して離反方向に力を及ぼすことがなく、このために締結面のシール面圧が低下せず、良好なシール性を確保できる一方、サーモスタットボディ、スプリングは、何れもインレットハウジングに取付けたフレームにより支持され、インレットハウジングをエンジン本体から取外しても、サーモスタット弁の構成部品がインレットハウジングに保持され、バラバラに分解されることがなく、これによってサーモスタット弁の整備性および組立て性が改善される。

ところが上記の特許第３４８５６２９号公報の構成は、フレームがインレットハウジングの取付けボスの部分に締結ボルトによって取付け固定されるようにしているために、上記弁体を付勢するばねの反力がこのボルトに対して離脱方向の力を与えるようになる。従って振動が加わった場合にボルトが緩む可能性があり、必ずしも確実な取付けにはならない。また複数のボルトによってサーモスタット弁をインレットハウジングに取付けるようにしているために、組立て工数がかかる欠点がある。
特開昭６１−１８９３７８号公報 特許第３４８５６２９号公報

本願発明の課題は、弁体を付勢するばねの反力が、インレットハウジングとエンジン本体との取付け部のシール性を損なう反力を発生しないようにした冷却水の切換え装置を提供することである。

本願発明の別の課題は、インレットハウジングの剛性を高めたり、多数のボルトによる締結を必要としないようにした冷却水の切換え装置を提供することである。

本願発明のさらに別の課題は、サーモスタット弁をインレットハウジングに取付ける際におけるボルトによる締結を必要としないようにした冷却水の切換え装置を提供することである。

本願発明のさらに別の課題は、サーモスタット弁のフレームがインレットハウジングに簡単に取付けられ、しかも確実に保持されるようにした冷却水の切換え装置を提供することである。

本願発明の上記の課題および別の課題は、以下に述べる本願発明の技術的思想、およびその実施の形態によって明らかにされよう。

本願の主要な発明は、エンジン本体に取付けられるとともに、冷却水の通路を構成するインレットハウジングにサーモスタット弁を取付けるようにした冷却水の切換え装置において、
前記インレットハウジングのエンジン本体に取付けられる接合部側に開口しかつ冷却水通路を構成する開口部の周縁部に前記サーモスタット弁のバルブシートを設け、
しかも前記開口部の内周面にアンダーカットの係合部を形成し、前記サーモスタット弁の感温部を摺動自在に案内するフレームの被係合部を前記係合部に係合させて前記サーモスタット弁を前記インレットハウジングに取付けるようにしたことを特徴とする冷却水の切換え装置に関するものである。

ここで、前記アンダーカットの係合部が、前記バルブシートが内周側に形成される段部の周方向の一部を前記開口部の中心側に延出して構成されてよい。また前記アンダーカットの係合部が、前記開口部の中心に対して対称に一対形成されてよい。また前記フレームの外周側の被係合部が、断面がほぼＬ字状の爪から構成されてよい。また前記フレームによって保持されかつ受けられるばねによって、前記サーモスタット弁を前記インレットハウジングのバルブシートに弾性的に圧着するようにしてよい。また前記サーモスタット弁の感温ケースのスプールから突出するロッドを受ける受け部が前記インレットハウジングに設けられてよい。

本願の主要な発明は、エンジン本体に取付けられるとともに、冷却水の通路を構成するインレットハウジングにサーモスタット弁を取付けるようにした冷却水の切換え装置において、インレットハウジングのエンジン本体に取付けられる接合部側に開口しかつ冷却水通路を構成する開口部の周縁部にサーモスタット弁のバルブシートを設け、しかも開口部の内周面にアンダーカットの係合部を形成し、サーモスタット弁の感温部を摺動自在に案内するフレームの被係合部を係合部に係合させてサーモスタット弁をインレットハウジングに取付けるようにしたものである。

従ってこのような冷却水の切換え装置によると、サーモスタット弁の感温部を摺動自在に案内するフレームの被係合部をインレットハウジングの冷却水通路を構成する開口部の周縁部に形成された係合部に係合させることによって、サーモスタット弁がインレットハウジングに取付けられるようになる。従ってボルトによる締結を必要としない。またサーモスタット弁の戻しばねの反力が、インレットハウジングの係合部によって受けられるために、インレットハウジングとエンジン本体との接合部のシール性を低下させることがない。

以下本願発明を図示の実施の形態によって説明する。図１〜図５は、本発明の一実施の形態に係る冷却水の切換え装置に関するものであって、この切換え装置は、エンジンの冷却水の温度を制御するサーモスタット弁２０を備え、このサーモスタット弁２０がエンジン本体とラジエータとを連通させる通路に接続されるようにインレットハウジング１０に組込まれるようにしたものであって、インレットハウジング１０にサーモスタット弁２０を予め図１〜図５に示すように組込んだ状態で、エンジン本体１６のシリンダブロックに取付けられるようになっている。

インレットハウジング１０は例えばアルミダイキャストあるいは合成樹脂の成形体から構成され、その基端側には取付けフランジ１１が設けられており、この取付けフランジ１１にボルト挿通孔１２が形成されている。そして上記インレットハウジング１０の内部が冷却水通路１３になっており、この冷却水通路１３は取付け用フランジ１１の部分で円形の開口部１４によって開口しており、しかもこの開口部１４の下端面に段部１５が形成されている。そしてこの段部１５の内周側が傾斜面になっており、バルブシート１７を形成している。

インレットハウジング１０は上記取付け用フランジ１１によってエンジン本体１６のシリンダブロックの冷却水の導入口の部分に接続されるようになっている。従ってこのインレットハウジング１０の冷却水通路１３の開口部１４がエンジン本体１６のシリンダブロックのウオータジャケットに連通することになる。

そしてインレットハウジング１０には、図１〜図５に示すように、サーモスタット弁２０が取付けられる。サーモスタット弁２０は弁体２１を備え、この弁体２１が傾斜面によって構成されるインレットハウジング１０のバルブシート１７に当接すると、開口部１４が閉じられることになる。またサーモスタット弁２０は感温ケース２２を備え、この感温ケース２２に上記弁体２１が取付けられている。そして感温ケース２２はフレーム２３の中心孔の部分で摺動自在に案内されるとともに、フレーム２３に取付けられているばね２４によって弁体２１がバルブシート１７に圧着される方向に付勢されるようになっている。

次に上記サーモスタット弁２０を取付けているインレットハウジング１０の構成について図７〜図１１により説明する。インレットハウジング１０はアルミダイキャストあるいは合成樹脂の成形体から成り、しかも上述の如く基端側の部分に開口部１４が形成された取付け用フランジ１１を備えている。そしてこのフランジ１１の開口部１４の下端面には、傾斜面から成るバルブシート１７が形成されるとともに、この段部１５の円周方向の一部が内周側に延出されて延出部２８が形成されている。また延出部２８がない部分が欠如部２５になっている。そしてこの延出部２８の上面がアンダーカットの係合部２９になっており、このアンダーカットの係合部２９の部分で、上記サーモスタット弁２０のフレーム２３を保持するようになっている。

また上記インレットハウジング１０はその内部が冷却水の通路１３を構成しており、この中を冷却水が流動するようになっている。しかも冷却水通路１３内に突出するように突部３２が突出し、しかも突部３２の先端側が受け部３３になっている。この受け部３３によって、後述するサーモスタット弁２０のロッドを受けるようになっている。

このようなインレットハウジング１０に組込まれるサーモスタット弁２０の構造について説明すると、とくに図５に示すように、サーモスタット弁２０は円筒状をなすとともに、有底の感温ケース２２を備え、この感温ケース２２内には感温ワックス３７が充填される。さらに感温ケース２２内には上端が開放されたゴム製のスプール３８が挿入され、このスプール３８内にロッド３９が上方から挿入される。ロッド３９は上記スプール３８の上部に取付けられたガイド４０の中心孔を貫通するとともに、上記ガイド４０に取付けられているＯリング４１によってシールされるようになっている。

感温ケース２２の下端側には一体に取付け用ロッド４５が取付けられるとともに、この取付け用ロッド４５にはさらに補助弁体４６が取付けられ、この補助弁体４６が円錐台状のばね４７によって下方に押圧付勢されている。

上記感温ケース２２の外周側にはコイルばね２４が取付けられている。このコイルばね２４はその下端がフレーム２３によって受けられるようになっており、しかもこのばね２４によって弁体２１を上方へ弾性的に押圧し、これによって弁体２１をインレットハウジング１０の傾斜面から成るバルブシート１７に圧着するようにしている。

上記フレーム２３は、とくに図１２〜図１４に示すように、その外側側の部分に中心部に対して対称に一対の上方に延びる取付けアーム５０を備えている。しかもこれらの取付けアーム５０の先端側は外周側へ屈曲された断面がほぼＬ字状の被係合爪５１を形成している。またフレーム２３の中央部には案内孔５２が形成され、この案内孔５２内において上記感温ケース２２を上下方向に摺動可能に案内している。

次に以上のような構成になるサーモスタット弁２０のインレットハウジング１０に対する取付けについて説明する。上述の如くサーモスタット弁２０はその外周側の部分がフレーム２３から構成されている。そしてこのようなフレーム２３の外周側の取付けアーム５０には被係合爪５１が形成されている。従ってこの被係合爪５１を上記インレットハウジング１０の開口部１４の延出部２８が設けられていない欠如部２５に挿入し、この状態でフレーム２３を図９において時計方向に回転させる。するとフレーム２３の取付アーム５０の先端側の被係合爪５１が、インレットハウジング１０の開口部１４の内周面に形成された延出部２８の上側のアンダーカットの係合部２９に係合される（図４〜図６参照）。これによってサーモスタット弁２０がフレーム２３を介してインレットハウジング１０に取付けられる。従ってサーモスタット弁２０のフレーム２３をインレットハウジング１０の開口部１４の内周面の欠如部２５内に挿入して回転操作するだけで取付けを完了することになり、取付け作業が極めて簡単に行なわれることになる。

このように取付けられると、図５に示されるように、フレーム２３内に組込まれているばね２４は、その下端側がフレーム２３によって受けられるとともに、上端側の部分が弁体２１を上方に弾性的に押圧するようになる。従って弁体２１が開口部１４のバルブシート１７に圧着され、これによって開口部１４が閉じられることになる。

インレットハウジング１０を介して接合されるエンジン本体側の冷却水の温度が上昇すると、この温度上昇を感温ケース２２内のワックス３７が感知して膨張液化する。するとスプール３８が図６に示すようにロッド３９を絞出す。従ってロッド３９はその上端が上方へ移動し、インレットハウジング１０の内面に形成される突部３２の受け部３３に当接する。するとロッド３９がその反力によって感温ケース２２を下方に押圧することになる。従ってこれにより、感温ケース２２の上端側の外周部に取付けられている弁体２１がばね２４に抗して下方へ移動する。従って弁体２１はインレットハウジング１０の段部１５の内周側の傾斜面から成るバルブシート１７から離間し、これによって開口部１４が開放されて冷却水が冷却水通路１３を通して還流することになる。なおこのときに、感温ケース２２の下端側に取付け用ロッド４５を介して取付けられている補助弁体４６がバイパス通路の入口４８を閉じることになり、これによってエンジン本体１６からの冷却水がラジエータ側に流動するように切換えられる。

以上のように本実施の形態のサーモスタット弁２０は、そのフレーム２３のアーム５０の先端側の被係止爪５１をインレットハウジング１０の開口部１４の内周面のアンダーカットの係合部２９に係合させることによって取付けられるために、取付け作業が極めて簡単になり、ワンタッチでの取付けが可能になる。また複数本のボルトを締結して固定する必要がなくなるために、取付け工数を大幅に削減できるようになる。またフレーム２３によって下端を受けている圧縮コイルばね２４の反力は、フレーム２３の両側の取付けアーム５０の被係合爪５１を介して、アンダーカットの係合部２９の上面で受けられることになる。従ってアンダーカットの係合部２９とフランジ１１の下面との間の肉厚を所定の値にしておくことにより、この反力を確実に受けることが可能になる。そしてこの反力は、インレットハウジング１０から外部に伝達されることがなく、とくにインレットハウジング１０を固定しているエンジン本体１６に対して何らの力を及ぼすことがない。従ってばね２４の反力によってインレットハウジング１０のフランジ１１とエンジン本体１６との接合部に介在されるシール部材の面圧が低下することがない。また図１〜図５に示されるように、インレットハウジング１０にサーモスタット弁２０が取付けられた状態で保持されるために、サーモスタット弁２０の取付けの作業性が改善される。

以上本願発明を図示の実施の形態によって説明したが、本願発明は上記実施の形態によって限定されることなく、本願に含まれる発明の技術的思想の範囲内において各種の変更が可能である。例えば上記実施の形態における、フレーム２３のインレットハウジング１０の係合部２９に対する取付けの構造の具体的な形状等については、各種の変更が可能である。またフレーム２３に３本以上の取付けアーム５０を形成し、これによってより確実にサーモスタット弁２０をインレットハウジング１０に取付けるようにしてもよい。

本願発明は、エンジンの冷却水の切換えのためのサーモスタット弁を備える切換え装置に適用可能である。

冷却水の切換え装置の全体の構成を示す斜視図である。 同要部正面図である。 図２におけるＡ〜Ａ線断面図である。 図３におけるＢ〜Ｂ線断面図である。 同要部拡大断面図である。 冷却水の温度が上昇して弁体が開かれた状態の要部拡大断面図である。 インレットハウジングの外観斜視図である。 インレットハウジングの底部側から見た外観斜視図である。 インレットハウジングの底面図である。 図９におけるＣ〜Ｃ線断面図である。 図１０におけるＤ〜Ｄ線断面図である。 フレームの全体形状を示すサーモスタット弁の正面図である。 フレームの外観斜視図である。 別の角度から見たフレームの外観斜視図である。

符号の説明

１０ インレットハウジング
１１ 取付け用フランジ
１２ ボルト挿通孔
１３ 冷却水通路
１４ 開口部
１５ 段部
１６ エンジン本体
１７ バルブシート（傾斜面）
２０ サーモスタット弁
２１ 弁体
２２ 感温ケース
２３ フレーム
２４ ばね
２５ 欠如部
２８ 延出部
２９ アンダーカットの係合部
３２ 突部
３３ 受け部
３７ ワックス
３８ スプール
３９ ロッド
４０ ガイド
４１ Ｏリング
４５ 取付け用ロッド
４６ 補助弁体
４７ ばね
４８ バイパス通路の入口
５０ 取付けアーム
５１ 被係合爪
５２ 案内孔

Claims (6)

1. エンジン本体に取付けられるとともに、冷却水の通路を構成するインレットハウジングにサーモスタット弁を取付けるようにした冷却水の切換え装置において、
   前記インレットハウジングのエンジン本体に取付けられる接合部側に開口しかつ冷却水通路を構成する開口部の周縁部に前記サーモスタット弁のバルブシートを設け、
   しかも前記開口部の内周面にアンダーカットの係合部を形成し、前記サーモスタット弁の感温部を摺動自在に案内するフレームの被係合部を前記係合部に係合させて前記サーモスタット弁を前記インレットハウジングに取付けるようにしたことを特徴とする冷却水の切換え装置。
2. 前記アンダーカットの係合部が、前記バルブシートが内周側に形成される段部の周方向の一部を前記開口部の中心側に延出して構成されることを特徴とする請求項１に記載の冷却水の切換え装置。
3. 前記アンダーカットの係合部が、前記開口部の中心に対して対称に一対形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷却水の切換え装置。
4. 前記フレームの外周側の被係合部が、断面がほぼＬ字状の爪から構成されることを特徴とする請求項１に記載の冷却水の切換え装置。
5. 前記フレームによって保持されかつ受けられるばねによって、前記サーモスタット弁を前記インレットハウジングのバルブシートに弾性的に圧着することを特徴とする請求項１に記載の冷却水の切換え装置。
6. 前記サーモスタット弁の感温ケースのスプールから突出するロッドを受ける受け部が前記インレットハウジングに設けられることを特徴とする請求項１に記載の冷却水の切換え装置。
   

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