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

自動車の内燃機関の冷却回路に用いられる制御弁 Download PDF

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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。
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