JP2007538194A - 自動車の内燃機関の冷却回路に用いられる制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】制御弁の取付け、および制御弁の様々なオリフィスの接続を単純にし、邪魔にならないようにした、内燃機関の冷却回路に用いるための制御弁を提供する。
【解決手段】内燃機関の冷却回路の制御弁６０であって、内燃機関に接続されるようになっている軸方向オリフィスおよび冷却回路の分路に接続されるようになっている側面オリフィス７４、７６、７８を有する弁本体６２を備えている。この制御弁は、角度位置を変更して、回路の分路への冷却流体の供給を制御できるようになっている制御部材を備えている。弁本体６２は、冷却流体の循環のために、制御弁の軸方向オリフィスと流体マニホールドとの間が直接連通するように、内燃機関１２の一部をなす流体マニホールド５０に取り付けできるようになっている。この制御弁は、特に自動車に適している。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関、特に自動車の冷却回路の分野に関する。

本発明は、詳細には、内燃機関の冷却回路用の制御弁に関する。この制御弁は、内燃機関に接続できるようになっている軸方向オリフィス、および回路の分路に接続できるようになっている少なくとも２つの側面オリフィスを備える弁本体を有している。この弁本体は、回路の分路内への冷却流体の供給を制御するべく、アクチュエータによって回動され、角度位置を変更できるようになっている制御部材を受容する円柱ハウジングを画定している。

自動車の内燃機関の冷却回路の一部をなすように設計されているこのタイプの制御弁は、公知であり、例えばフランス国特許出願第０１０９２２１号に開示されている。

この公知の制御弁は、通常は、内燃機関の冷却ラジエータを備える回路の第１の分路、冷却ラジエータのバイパスを形成する第２の分路、および自動車の乗客席の暖房のためのエアヒータを備える第３の分路のそれぞれに接続された３つの側面オリフィスを備えている。内燃機関の冷却流体は、通常は不凍液が添加された水であり、循環ポンプの動作により回路を循環し、３つの分路に配分される。

この制御弁により、内燃機関の温度が上昇した場合、乗客席を暖房したい場合、および内燃機関がオーバーヒートした場合に、回路の様々な機能を最適化および改善することができる。

一般に、弁本体の軸方向オリフィスは、内燃機関の出口に接続される入口オリフィスを形成する。言い換えれば、内燃機関からの冷却流体は、制御弁に流入し、出口オリフィスを形成している側面オリフィスを介して、３つの分路に配分される。

しかし、別の実施形態では、軸方向オリフィスを、出口オリフィスとして用いることもできる。この場合、３つの分路によって、冷却流体は、入口オリフィスを形成している３つの側面オリフィスへ送られ、次いで、制御弁を介して、内燃機関の入口へ送られる。

上記した公知の構成では、制御弁の様々なオリフィス、すなわち、軸方向オリフィスと側面オリフィスが、通常はフレキシブルパイプであるパイプを介して、内燃機関および回路の分路に接続されている。このようなパイプは、邪魔になり、漏れの源になることもある。

現在のところ、内燃機関に対する制御弁の取付けを最適化するための解決策は存在しない。したがって、制御弁と内燃機関の入口または出口の接続は、フレキシブルパイプによって行われ、制御弁は、内燃機関室に有利に配置されたフランジによって取り付けられている。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、制御弁の取付け、および制御弁の様々なオリフィスの接続を単純にし、邪魔にならないようにすることを目的とする。

本発明は、公知の制御弁が、それ自体で弁本体を有していること、内燃機関の一部であり、かつそれ自体で、ボディすなわちケーシングを有する流体マニホールドを介して、弁本体と内燃機関が連通していることを基にしてなされたものである。

具体的には、内燃機関は、通常、内燃機関の入口における冷却流体を流入させるための流体マニホールドと、内燃機関の出口における冷却流体を排出するための流体マニホールドの２つの流体マニホールドを備えている。

このような２つの流体マニホールドは、入口ケーシングおよび出口ケーシングとも呼ぶことができる。

本発明の必須の特徴によると、弁本体は、冷却流体の循環のために、制御弁の軸方向オリフィスと流体マニホールドとが直接連通するように、内燃機関の一部をなす流体マニホールドに取付けできるようになっている。

言い換えれば、弁本体は、流体マニホールドに直接取り付けることもできるし、流体マニホールドの内部に設けることもできる。こうすることにより、制御弁の軸方向オリフィスを、内燃機関、すなわち、その流体マニホールドの１つに接続するために使用していた少なくとも１つのパイプを省くことができる。

また、流体マニホールドに弁本体を直接取り付けることにより、取付けフランジを省くことができる。

これにより、制御弁の取付けが簡単となり、邪魔になる部分が減少し、パイプが故障した際の漏れのリスクが軽減される。

本発明の第１の実施形態では、流体マニホールドは、内燃機関からの冷却流体を排出できるようになっているアウトレットマニホールドであり、制御弁の軸方向オリフィスは、内燃機関からの冷却流体が流入する入口オリフィスであり、各側面オリフィスは、回路の分路に接続された出口オリフィスを形成している。

本発明の第２の実施形態では、流体マニホールドは、内燃機関内に冷却流体を送れるようになっている入口マニホールドであり、制御弁の軸方向オリフィスは、冷却流体を内燃機関に逃がすための出口オリフィスであり、各側面オリフィスは、回路の分路に接続された入口オリフィスを形成している。

本発明の第１の実施形態では、弁本体は、形状が一致するベースに取り付けできるようになっている、軸方向オリフィスを取り囲んでいる取付けフランジを備えている。ベースは、流体マニホールドの一部であって、この流体マニホールドに設けられたアクセスオリフィスを取り囲んでいる。この実施形態では、アクチュエータは、弁本体から所定距離離間しているのが好ましい。

本発明の第２の実施形態では、弁本体は、流体マニホールドの第１の円柱ハウジング内に密閉状態で受容されるようになっている外側円筒壁を備えており、第１の円柱ハウジングには、軸方向オリフィスに一致する軸方向開口と、弁本体の各側面オリフィスに一致する少なくとも２つの側面開口が形成されている。

この構成によると、流体マニホールドのハウジング内に弁本体を組み入れて、上記した実施形態よりも、邪魔になる部分を低減することができる。

本発明の第２の実施形態では、アクチュエータは、弁本体から所定距離離間しており、流体マニホールドは、第１のハウジングから所定距離離間した、アクチュエータを受容できるようになっている第２のハウジングを備えている。このため、アクチュエータは、流体マニホールドの第２のハウジング内に受容される。したがって、冷却流体を用いて、熱対流でアクチュエータを冷却できる。このアクチュエータは、通常は電気モータであって、通常は水である冷却流体で冷却できるように密閉されたケーシング内に収められる。

本発明の第３の実施形態では、弁本体は、流体マニホールドに直接形成されており、制御弁の制御部材を受容できるようになっている円柱ハウジングを備えている。したがって、流体マニホールド自体が、弁本体を形成している。

この本発明の第３の実施形態では、アクチュエータは、制御弁の制御部材から所定距離離間しており、流体マニホールドは、第１のハウジングから所定距離離間した、アクチュエータを受容できるようになっている第２のハウジングを備えているという利点を有する。この構成は、アクチュエータの冷却に冷却流体を用いることができる利点も有する。

好ましくは、弁本体は、内燃機関の冷却ラジエータを備える第１の分路に接続できるようになっている側面オリフィスと、冷却ラジエータのバイパスを形成する第２の分路に接続できるようになっている側面オリフィスと、乗客席を暖房するためのエアヒータを備える第３の分路に接続できるようになっている側面オリフィスとの３つの側面オリフィスを備えている。

本発明の別の特徴によると、弁本体は、軸方向オリフィスを画定している第１の端面と、カバーによって閉じられる開口した第２の端面を備えている。このカバーは、アクチュエータを支持する延長部を有するため有利である。

別の態様では、本発明は、上記した特徴をもつ制御弁を有する、冷却流体の流体マニホールドを備えた自動車の内燃機関に関する。

以下の説明においては、一例として、添付の図面を参照する。

まず、図１には、自動車の内燃機関１２の冷却用の回路１０が示されている。この回路１０には、電気ポンプ１６の助けを借りて、内燃機関１２によって駆動される機械式ポンプ１４の作動で循環する冷却流体が流れる。このような冷却流体は、通常は、グリコールなどの不凍液が添加された水である。

冷却流体は、内燃機関内に送られ、そこで加熱されてから、制御弁２０に接続された出口１８を介して、パイプ２２に送られる。パイプ２２は、入口通路となる制御弁２０の入口管２４に接続されている。

制御弁２０は、同様に出口通路となる３つの出口管２６、２８、および３０を有する。

出口管２６は、内燃機関１２の冷却ラジエータ３４、および膨張容器３６を備える回路の第１の分路３２に接続されている。

出口管２８は、冷却ラジエータ３４のバイパスを形成する回路の分路３８に接続されている。

出口管３０は、自動車の乗客席を暖房するためのエアヒータ４２を備える回路の第３の分路４０に接続されている。電気ポンプ１６が、エアヒータ４２を備える第３の分路４０内に組み入れられている。

ここで、図２を参照する。この図から分かるように、制御弁２０は、概ね円筒状の弁本体４４を有する。弁本体４４の第１の軸端部は、入口管２４によって延長されており、他方の軸端部は、ベースを形成するカバー４６によって閉じられている。

このベースは、例えば電気モータを備えるアクチュエータ４８を支持している。具体的には、アクチュエータ４８は、ステッパーモータ、または減速装置を備えた、例えばブラシレスの電気モータとすることができる。アクチュエータ４８は、弁本体内に配置されたロータリー型制御部材（不図示）の角度位置を制御するように設計されている。

このロータリー型制御部材は、回路の３つの各分路に接続された出口管２６と２８と３０との間で冷却液の供給を配分するようになっている。アクチュエータ４８は、カバー４６の延長部４９によって支持されている。

出口管２６、２８、および３０は、弁本体に対して選択された角度位置に配置された放射状の管である。図２は、パイプ５２を介して、制御弁の入口管２４に接続された流体マニホールド５０（この例では、出口マニホールド）を備えた内燃機関１２を示している。また、図から分かるように、各出口管２６、２８、および３０は、パイプ５４、５６、および５６に接続されている。

流体マニホールド５０は、この例では、内燃機関の出口で冷却流体を収集するように設計されている内燃機関の構成要素となっている。内燃機関は、この例では、内燃機関の入口（不図示）で、別の流体マニホールドを備えている。

この公知の構成では、制御弁２０は、内燃機関から所定距離離間して位置し、内燃機関室の適当な位置にある、通常はフランジである取付け手段（不図示）によって支持されている。また、入口管２４は、パイプ５２によって流体マニホールド５０に接続されている。この公知の構成では、弁の取付けが複雑であり、邪魔になる。

図３は、上記したパイプ５２、５４、５６、および５８が省略された単体の制御弁２０を示している。

図４〜図６には、本発明による制御弁の第１の実施形態が示されている。

図４〜図６の制御弁６０は、概ね円筒状の弁本体６２を備えている。この弁本体６２は、軸方向オリフィス６６を画定している第１の端面６４、およびカバー７０（特に図５を参照）によって閉じられる開口した他方の端面６８を有する。

このカバー７０は、弁制御部材（不図示）を回動させるように設計されたアクチュエータ７２を支持する延長部を有する。弁本体６２は、図１に示すように各回路の３つの分路３２、３８、および４０に接続された３つの側面オリフィス７４、７６、および７８を備えている。

図から分かるように、例えばステッパー型モータを備えるアクチュエータ７２が、弁本体から所定距離離間して位置している。内燃機関の軸（不図示）が、弁制御部材（不図示）の軸と平行であり、アクチュエータは、適当な伝達手段（不図示）によって制御部材に接続されている。

弁本体６２は、形状が一致するベース８４に取り付けできるようになっており、かつ軸方向オリフィス６６を取り囲んでいる取付けフランジ８０を備えている。このベース８４は、流体マニホールド５０の一部であり、この流体マニホールド５０に設けられたアクセスオリフィス８６を取り囲んでいる。

図５は、組立て前の流体マニホールド５０と制御弁６０を示している。図示の例では、フランジ８０とベース８４は、それぞれ、例えばネジや類似の部品（不図示）などの適当な取り付け手段によって組み付けできるように、正方形の上部に配置された４つの取付け突出部を備えている。しかし、例えば、互いに１２０度離間した３つの取付け具などの他のタイプの取付け具であってもよい。

フランジ８０とベース８４が組み付けられると（図６）、弁本体６２が、流体マニホールド５０に直接固定される。このため、制御弁の取付けが容易になり、全体として邪魔にならず、漏れのリスクも軽減される。

側面オリフィス７４、７６、および７８とパイプ５４、５６、および５８との間に接続部材が配置されている。このような接続部材は、例えば、取付けフランジとすることができる。

図７および図８の実施形態でも、制御弁６０は、弁本体６２、および一般的なカバー７０によって支持されるアクチュエータ７２を備えている。しかし、弁本体６２は、図４〜図６を用いて説明したものに類似した側面オリフィス７４、７６、および７８が開口している外側円筒壁８８を備えている。

流体マニホールド５０は、弁本体の円筒壁８２を密閉状態で受容できるようになっている第１の円柱ハウジング９０と、アクチュエータ７２を受容できるようになっている、第１のハウジング９０から離間した第２の円柱ハウジング９１を備えている。この構成は、冷却流体を用いて熱対流でアクチュエータを冷却できるという利点を有する。

弁本体の軸方向オリフィスと一致する軸方向開口９２、および３つの各側面オリフィス７４、７６、および７８に一致する３つの側面開口９４、９６、および９８が、円柱ハウジング９０内に開口している。カバー７０は、流体マニホールド５０の平坦面１０２に取り付けできるように、複数の突出部１００を備えている。

ここで図１０〜図１２を参照されたい。図示されている実施形態では、流体マニホールド５０は、図７および図８に示した流体マニホールド５０と実質的に同様である。流体マニホールド５０は、カバー７０の取付け面１０２に開口している、互いに離間した２つの円柱ハウジング９０および９１を画定している。

しかし、上記した実施形態とは異なり、カバー７０は、円柱ハウジング９０と密閉状態で相互作用する弁制御部材１０４を直接支持している。言い換えれば、この弁本体は、流体マニホールド５０に直接形成されている。カバー７０は、流体マニホールド５０の平坦面１０２に取り付けできるように複数の突出部を備えている。

図１１および図１２では、制御弁の制御部材１０４は、軸線Ｘ‐Ｘを中心に回動するようになっている円柱本体１０６を備えている。この円柱本体１０６は、軸線Ｘ‐Ｘに対して直角ではない所定の角度をなす平面によって画定された切断端面１０８を有する。同様に、アクチュエータ７２は、冷却流体によって冷却することができる。

図４〜図６、および図７〜図９の実施形態の弁制御部材（これらの図面では不図示）は、図１０〜図１２の制御部材１０４と同一としても良いし、同一としなくても良い。

上記した実施形態では、制御弁６０は、内燃機関の出口に設けられた流体マニホールド５０に取り付けられる。

制御弁は、内燃機関の入口に設けられた流体マニホールドに取り付けることもできる。つまり、この場合、制御弁の側面オリフィスが、回路の３つの各分路に接続された入口通路となり、制御弁の軸方向オリフィスが、内燃機関の入口に配置された流体マニホールドと直接連通した出口通路となる。

本発明は、自動車の内燃機関の冷却に用いるのに特に適している。

従来技術による制御弁が取り付けられた自動車の内燃機関の冷却回路の線図である。 内燃機関および従来技術の制御弁を備えた内燃機関の冷却回路の部分斜視図である。 図２の従来技術の制御弁の拡大斜視図である。 流体マニホールドに本発明の第１の実施形態の制御弁が取り付けられた内燃機関の斜視図である。 組立て前の制御弁と流体マニホールドを示す組立分解斜視図である。 組立て後の図５の制御弁と流体マニホールドを示す側面図である。 流体マニホールドに本発明の第２の実施形態の制御弁が取り付けられた内燃機関の組立分解斜視図である。 組立て前の図７の制御弁と流体マニホールドを示す組立分解斜視図である。 図７および図８の制御弁の側面図である。 流体マニホールドに本発明の第３の実施形態による制御弁が取り付けられた内燃機関の組立分解斜視図である。 図１０の流体マニホールドと制御弁の拡大斜視図である。 図１０および図１１の制御弁の側面図である。

符号の説明

１０ 回路
１２ 内燃機関
１４ 機械式ポンプ
１６ 電気ポンプ
１８ 出口
２０ 制御弁
２２ パイプ
２４ 入口管
２６、２８、３０ 出口管
３２ 第１の分路
３４ 冷却ラジエータ
３６ 膨張容器
３８ 第２の分路
４０ 第３の分路
４２ エアヒータ
４４ 弁本体
４６ カバー
４８ アクチュエータ
４９ カバー延長部
５０ 流体マニホールド
５２、５４、５６、５８ パイプ
６０ 制御弁
６２ 弁本体
６４ 第１の端面
６６ 軸方向オリフィス
７０ カバー
７１ カバー延長部
７２ アクチュエータ
７４、７６、７８ 側面オリフィス
８０ 取付けフランジ
８４ ベース
８６ アクセスオリフィス
８８ 外側円筒壁
９０ 第１の円柱ハウジング
９１ 第２の円柱ハウジング
９２ 軸方向開口
９４、９６、９８ 側面開口
１００ 突出部
１０２ 平坦面
１０４ 弁制御部材
１０６ 円柱本体

Claims (15)

1. 内燃機関における冷却流体が流れる冷却回路に用いられる制御弁において、
   内燃機関（１２）に接続できるようになっている軸方向オリフィス（６６）、および前記回路の分路（３２）、（３８）、（４０）に接続できるようになっている少なくとも２つの側面オリフィス（７４）、（７６）、（７８）を備える弁本体（６２）を有し、
   この弁本体（６２）は、前記回路の前記分路内への冷却流体の供給を制御するべく、アクチュエータ（７２）によって回動され、角度位置を変更できるようになっている制御部材（１０４）を受容する円柱ハウジングを画定しており、
   前記弁本体（６２）は、冷却流体の循環のために、前記制御弁の軸方向オリフィス（６６）と前記流体マニホールド（５０）とが直接連通するように、前記内燃機関（１２）の一部をなす流体マニホールド（５０）に取り付けできるようになっていることを特徴とする制御弁。
2. 流体マニホールド（５０）は、内燃機関からの冷却流体を排出できるようになっている出口マニホールドであり、制御弁の軸方向オリフィス（６６）は、内燃機関からの冷却流体が流入する入口オリフィスであり、前記制御弁の各側面オリフィス（７４）、（７６）、（７８）は、回路の分路に接続された出口オリフィスであることを特徴とする、請求項１に記載の制御弁。
3. 流体マニホールド（５０）は、内燃機関内に冷却流体を送れるようになっている入口マニホールドであり、制御弁の軸方向オリフィス（６６）は、冷却流体を内燃機関内に逃がすための出口オリフィスであり、前記制御弁の各側面オリフィス（７４）、（７６）、（７８）は、回路の分路に接続された入口オリフィスであることを特徴とする、請求項１に記載の制御弁。
4. 弁本体（６２）は、形状が一致するベース（８４）に取り付けできるようになっている、軸方向オリフィス（６６）を取り囲んでいる取付けフランジ８０を備えており、前記ベース（８４）は、流体マニホールド（５０）の一部であって、この流体マニホールド（５０）に設けられたアクセスオリフィス（８６）を取り囲んでいることを特徴とする、請求項１に記載の制御弁。
5. アクチュエータ（７２）は、弁本体（６２）から、所定距離離間していることを特徴とする、請求項４に記載の制御弁。
6. 弁本体（６２）は、パイプ（５４）、（５６）、（５８）に接触する部材を備えていることを特徴とする、請求項５に記載の制御弁。
7. 接触部材は、取付けフランジを有することを特徴とする、請求項６に記載の制御弁。
8. 弁本体（６２）は、流体マニホールド（５０）の第１の円柱ハウジング（９０）内に密閉状態で受容されるようになっている外側円筒壁（８８）を備えており、前記第１の円柱ハウジング（９０）には、軸方向オリフィス（６６）と一致する軸方向開口（９２）と、前記弁本体（６２）の各側面オリフィス（７４）、（７６）、（７８）と一致する少なくとも２つの側面開口（９４）、（９６）、（９８）が形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の制御弁。
9. アクチュエータ（７２）は、弁本体（６２）から離間しており、流体マニホールド（５０）は、第１のハウジング（９０）から離間した、前記アクチュエータ（７２）を受容できるようになっている第２のハウジング（９１）を備えていることを特徴とする、請求項８に記載の制御弁。
10. 弁本体（６２）は、流体マニホールド（５０）に直接形成されており、かつ制御弁の制御部材（１０４）を受容できるようになっている円柱ハウジング（９０）を備えていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の制御弁。
11. アクチュエータ（７２）は、制御弁の制御部材（１０４）から離間しており、流体マニホールド（５０）は、第１のハウジング（９０）から離間した、前記アクチュエータ（７２）を受容できるようになっている第２のハウジング（９１）を備えていることを特徴とする、請求項１０に記載の制御弁。
12. 弁本体（６２）のカバー（４６）、（７０）は、流体マニホールド（５０）の平坦面（１０２）にこれらのカバー（４６）、（７０）を取り付けできるように、複数の突出部を備えていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の制御弁。
13. 弁本体（６２）は、内燃機関の冷却ラジエータ（３４）を備える第１の分路（３２）に接続できるようになっている側面オリフィス（７４）と、前記冷却ラジエータ（３４）のバイパスを形成する第２の分路（３８）に接続できるようになっている側面オリフィス（７６）と、乗客席を暖房するためのエアヒータ（４２）を備える第３の分路（４０）に接続できるようになっている側面オリフィス（７８）との３つの側面オリフィスを備えていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれかに記載の制御弁。
14. 弁本体（６２）は、軸方向オリフィス（６６）を画定している第１の端面（６４）と、カバー（７０）によって閉じられる開口した第２の端面（６８）を備えており、このカバー（７０）は、アクチュエータ（７２）を支持する延長部（７１）を有することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれかに記載の制御弁。
15. 自動車の内燃機関であって、
    冷却のための流体マニホールド（５０）を備えており、
    この流体マニホールド（５０）は、請求項１〜１４のいずれかに記載の制御弁（６０）を備えていることを特徴とする内燃機関。

Images