JP2008223761A - 冷媒制御装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性のある機能を有し、製造が容易な、冒頭に述べた種類の冷媒制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の冷媒回路用冷媒制御装置（１）であって、基本的に、ハウジング（７）とその中に配置されたサーモスタットバルブ（２）とからなる。該サーモスタットバルブは、温度値に依存して作動部材（２０）から作用を受ける少なくとも１つの閉弁部材（１６‘，１９’）と、温度センサ（２５）と、前記作動部材（２０）用の加熱部材（２１）とを含む。前記ハウジング（７）には、少なくとも１つのコネクタ（２４）が設けられ、該コネクタから接続線（２８）が前記温度センサ（２５）に延設されており、さらに、加熱部材用の電力供給線（２２）が備えられている。そこでは、前記コネクタ（２４）と温度センサ（２５）と接続線（２８）と前記加熱部材（２１）用電力供給線（２２）とが、事前に製造されるモジュールとして構成され、該モジュールが前記ハウジング（７）の中へ組み込まれている。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷媒制御装置であって、ハウジング内に配置されたサーモスタットバルブと、温度値に依存して作動部材から作用を受ける少なくとも１つの閉弁部材と、温度センサと、前記作動部材用の加熱部材とを含む特に内燃機関の冷媒回路用の冷媒制御装置、ならびにその種の冷媒制御装置を製造するための方法に関する。

例えば自動車の内燃機関用冷却設備には、通例、サーモスタットバルブを具備する冷媒制御装置が含まれており、そのサーモスタットバルブには、冷却液の温度に依存して動作する作動部材が含まれている。サーモスタットバルブを具備するこの種の冷却設備は、独国特許出願公開第４４０９５４７号明細書によって公知である。そこでは、作動部材は膨脹部材であり、加熱機構が追加的に備えられている。サーモスタットバルブを具備するこの種の冷媒制御装置は、内燃機関と冷却器との間の冷媒の流れを制御することで、暖機段階中、内燃機関から来る冷媒が、冷却器をほぼ迂回しながらバイパス開口部またはバイパス管路を介して内燃機関へ還流するようにする。

一定の温度レベル以上では、動作段階中、混合モードにおいて、内燃機関から来る冷媒は、一部が冷却器の中を、一部はバイパス開口部の中を導かれる。その際、バイパス開口部を通る冷媒は、内燃機関へと送給される。またもう１つの所定の温度レベル以上では、冷媒の流れ全体が冷却器の中を導かれ、内燃機関を十分に冷却することができる。内燃機関を制御するために、また冷媒の制御を改良するために、媒体の特性数値、好ましくは冷媒の温度を検出するための温度センサが用いられる。センサには、ケーブルが備えられており、そのケーブルによって、得られたデータまたはそれぞれの測定値が、処理ユニット、例えば制御装置や搭載コンピュータに伝達される。
独国特許出願公開第４４０９５４７号明細書

本発明の課題は、信頼性のある機能を有し、製造が容易な、冒頭に述べた種類の冷媒制御装置を提供することである。

この課題は、冷媒制御装置に関しては請求項１の特徴を通じて、その装置の製造に関しては請求項１２の特徴を通じて解決される。

発明の実施の形態

本発明では、ハウジングに少なくとも１つのコネクタが設けられており、そのコネクタから接続線が温度センサに延設され、加熱部材用の電力供給線が備えられている。その際、コネクタと温度センサとこれらの間の接続線と加熱部材用電力供給線とが、事前に製造されるモジュールとして構成されており、このモジュールがハウジングの中へ組み込まれている。モジュールは、ハウジングへ組み込む前に、その機能を検査することができ、これにより、品質保証が簡易化される。冷媒制御装置を取り付ける際、あるいは冷媒回路へ接続する際、既に全ての電気接続部および温度センサは組み込まれているので、据え付けがより簡単である。

本発明対象の好ましい別形態では、温度センサにセンサピルと金属パイプとが含まれており、センタ端部は好ましくは金属パイプ内においてその終端に熱伝導性を有して配置されている。金属パイプであるので、冷媒の温度はセンサピルに良好に伝わり、従って、非常に素早く冷媒温度の実値がセンサピルによって検知され、それに対応する信号を伝えることができる。好ましくは、温度センサは、ハウジング壁面またはハウジング壁内に保持されており、ハウジング壁から冷媒流路へ突出している。その冷媒流路には冷媒が貫流する。

また別の構成では、前記モジュールに、電力供給線に接続されている加熱部材も含まれている。この方法では、加熱部材を後から取り付けて電力供給線に接続するという作業が不要である。しかも、電力供給線の一方の終端にもう１つのコネクタを配置することが可能であり、これもモジュールの要素となる。またその際、このコネクタは、後に利用される加熱部材に接続するために備えられている。モジュールの接続線および電力供給線は、可撓性ワイヤ製であってもよいし、また剛性のワイヤ、導体レール、導体ストリップを利用することも可能である。導線に十分な可撓性が与えられている限り、モジュールを形成する部品は、プラスチックハウジング製造時に射出成形型の中へ置く際に互いに相対的に動くことができ、従って、いずれにしろ、それらの部品は射出成形型に適合することができる。それらの部品をプラスチックハウジング製造時に射出成形型の中へ入れることを容易にするために好都合であるのは、モジュールが形状安定性を有する構成要素としてプラスチックで構成されており、それに単数または複数のコネクタが形成されていることである。

また別の実施形態では、接続線および電力供給線が、コネクタ内の個別の接点に接続されている。冷媒制御装置の外部における接続線の数を低減するために好都合であるのは、これらの導線を作動部材への電力供給のためにもセンサ信号の伝送のためにも利用できることである。この場合、接続線および電力供給線は、コネクタ内の共通の接点に接続されている。

本発明に係る冷媒制御装置の実施例について、以下において図面を用いながら詳細に説明する。

図１には、冷媒制御装置１が示されており、それにはサーモスタットバルブ２が含まれている。サーモスタットバルブは、例えばエンジンケース３面に直接固定されている。この方法によれば、内燃機関の外部に延設されるバイパス管路を省くことができる。エンジンケース３内には冷媒流路４が、接続開口部５と共に配置されており、この接続開口部を介してエンジンケース３の外側から冷媒流路４にアクセスできる。この接続開口部５の領域に冷媒孔６が設けられており、この冷媒孔に冷媒回路の供給管路が接続される。

サーモスタットバルブ２にはハウジング７が含まれており、このハウジングには、その下端にフランジ８が設けられている。このフランジ８は、エンジンケース３の外側に隣接しており、従って接続開口部５を覆っている。フランジ８の上方には、ハウジング７内において、内側を向いた半径方向のカラー９が設けられており、このカラーにフランジ１０が軸方向のスリーブ部分１１で固定されている。このスリーブ部分は、ハウジング７の長手軸に対して同軸上の方向に配置されている。このスリーブ部分１１には、中心となるバイパス開口部１２が位置しており、この開口部はハウジング７内に形成されたバルブチャンバ１３へと連絡している。スリーブ部分１１には、バルブチャンバ１３内へ突出する終端部に半径方向の開口部１４が設けられている。

ハウジング７の上部領域には、リターンポート１５が備えられており、このリターンポートは、メインバルブ１６を介してバルブチャンバに接続することができる。ハウジング７の長手軸に対して同軸上に、受け口１７がバルブチャンバ１３の方向へ突出している。そこでは、受け口１７にサーモスタットカートリッジ１８が固定されており、このサーモスタットカートリッジに、メインバルブ１６およびバイパスバルブ１９が含まれている。

サーモスタットカートリッジ１８内には、さらに作動部材２０があり、作動部材は好ましくは膨脹部材である。この作動部材２０は、受け口１７に収容されており、バルブチャンバ１３内へ突出している。従って、そこを貫流する冷媒が作動部材の周囲を流れる。受け口１７の下端領域にメインバルブ１６が位置する。メインバルブは、閉弁部材としてのメインバルブプレート１６’とメインバルブシート１６”とから形成される。メインバルブプレート１６’は、サーモスタットカートリッジ１８の上端にあり、図１に示されているように、メインバルブシート１６”面に配置されることによってリターンポート１５を閉じる。

バイパスバルブ１９を形成するために、サーモスタットカートリッジ１８に閉弁部材１９’が備えられている。閉弁部材の直径は断面においてバイパス開口部１２に適合されている。これにより、然るべき動きをした場合、閉弁部材１９’がバイパス開口部１２の中へ潜り込み、このようにして冷媒流路４からバルブチャンバ１３への通路を閉鎖することが可能である。作動部材２０の前部に位置するピストンが、サーモスタットカートリッジ１８に隣接して終端側の止まり穴へ嵌め込まれている。このようにして、閉弁部材１９’とメインバルブプレート１６’は、作動部材２０の軸方向の動きに追従する。

作動部材２０内には加熱部材２１があり、この加熱部材は、電力供給線２２を介して、コネクタ２４内に配置されている接点２３に接続されている。ハウジング７の壁部７＊内において、フランジ８の付近に温度センサ２５が配置されており、この温度センサの前端が壁部７＊から張り出し、冷媒流路４とバイパス開口部１２との間にある冷媒の貫流する領域内へ突出している。このようにして、温度センサ２５が、サーモスタットバルブ２の位置に依存せず、常に冷媒の流れからの作用を受け、実温度を検出することが保証されている。温度センサ２５は、センサピル２６が金属パイプ２７内に、しかもそのパイプの前端に位置する構成であり、さらにこの金属パイプ前端とセンサピル２６とが、良好な熱伝導性を有して接している。温度センサ２５は、接続線２８によってコネクタ２４内の接点２３に接続されている。接続線２８は、電力供給線２２と同様にハウジング７のプラスチック材料内に一体的に成形されている。当該用途の温度センサは、通例、金属抵抗であるか、あるいは温度依存性の抵抗を有する半導体素子、例えばプラチナ素子、PTC素子、NTC素子である。

図１に示された状態では、リターンポート１５がメインバルブプレート１６’によって閉鎖されており、冷媒は、専らバイパス開口部１２を通ってバルブチャンバ１３の中へ流れ込み、そこからエンジン流入接続部２９の中を流れて行く。エンジン流入接続部には、図示されていない冷媒ポンプが接続されている。冷媒を加熱すると、作動部材２０内の媒体は膨脹し、サーモスタットカートリッジ１８を下方へ移動させ、その結果、メインバルブプレート１６’がメインバルブシート１６”から離される。サーモスタットバルブ２のこの中間位置では、メインバルブ１６とバイパスバルブ１９のいずれもが部分的に開放される。

バイパスバルブ１９の閉弁部材１９’が、半径方向の開口部１４を、従ってまたバイパス開口部１２を閉鎖する程度までバイパス開口部１２の中へ潜り込んでいるとき、冷媒は、専ら冷媒孔６を通って冷媒冷却器へと流れ、そこからリターンポート１５と、開いたメインバルブ１６とを通って戻って来る。サーモスタットカートリッジ１８がこの位置にある場合にも温度センサ２５は冷媒の流れの中にあるので、サーモスタットカートリッジ１８がどの状態あるいはどの位置にあっても、素早く精密に内燃機関の冷媒流出温度が測定されることになる。

図２には、サーモスタットバルブ２の別の実施形態が示されており、リターンポート１５に変更が加えられ、また温度センサ２５の位置が異なり、メインバルブ１６の近くにある。なお、ハウジングは別の構成、すなわち２部材構成である。図にはハウジング上部だけが示されている。その他の点については、図１と同じ部品に対して同じ符号が用いられており、図１に関する説明を参照されたい。

図１および図２の実施例では、コネクタ２４、温度センサ２５、作動部材２０、電力供給線２２および接続線２８は、１つのモジュールにまとめられている。このモジュールは、電気接続部に関して完備されており、従ってハウジング７へ組み込む前に適切に機能するかどうかを検査することができる。ハウジング７を製造するために、モジュールはハウジングの射出成形型の中へ置かれ、射出成形型を閉じた後、プラスチック材料が注入される。その際、プラスチック材料は、受け口１７の領域で作動部材２０を取り囲み、壁部７＊の領域で温度センサ２５を取り囲む。また、プラスチック材料は、電力供給線２２と接続線２８とをハウジング７内へ埋め込む。コネクタ２４も同様にハウジング７面に固定的に接続されている。

図３には、形状安定性のある構成要素３０としてのモジュールが示されている。このモジュールには、コネクタ２４、温度センサ２５およびもう１つのコネクタ３１、ならびにこの図には示されていない接続線と電力供給線とが含まれている。温度センサ２５は、プラスチックボディ３５の棒状部分３３の中に保持されている。この棒状部分は、コネクタ２４および３１と一体に構成されている。温度センサ２５は、一定の長さ分、棒状部分３３から突出している。

図４は、図３に示された矢印IVの方向に見た正面図である。この図から分かるように、コネクタ２４には、上下に配置された４個の接点２３が設けられている。構成要素３０は、非常に平たく形成されており、従って、図１に示されたプラスチック製のハウジング７を製造する際のインサート部品として好適である。

図５は、図４に示された線Ｖ−Ｖに沿った断面図である。この図から分かるように、温度センサ２５は、金属パイプ２７とその中に配置されたセンサピル２６とからなる。その際、センサピル２６は、金属パイプの前方終端部に隣接しており、金属パイプ２７のもう一方の終端部は、棒状部分３３内に保持されている。コネクタ２４の中に４個の接点２３が配置されており、電力供給線２２の各導体と各接続線２８は、別個の接点２３に接続されている。もう１つのコネクタ３１内には、２つの接点が設けられており、加熱される作動部材の、対応する接点を収容することができる。

図６には、棒状部分３３の断面が温度センサ２５と共に示されており、しかも、ハウジング３４内に組み込まれた形で示されている。そこでも、ハウジング３４は、サーモスタットバルブのプラスチック製ハウジングである。ハウジング３４のプラスチック材料は、棒状部分３３と、さらに温度センサ２５の金属パイプ２７とを取り囲んでいる。金属パイプ２７の前端部には、図５から分かるようにセンサピル２６が含まれているが、その前端部が、従ってまた温度センサ２５が、ハウジング３４から突出している。

冷媒制御装置の第１の実施形態における長手方向断面を示す。 図１に関連するもう１つの実施形態を示す。 形状安定性を有する構成要素として実施された、コネクタおよび温度センサを具備するモジュールを示す。 図３に示された矢印IVの方向に見た正面図である。 図４に示された線Ｖ−Ｖに沿った断面図である。 冷媒制御装置のハウジング内に保持され、かつそのハウジングから突出している温度センサを示す。

符号の説明

１ 冷媒制御装置
２ サーモスタットバルブ
３ エンジンケース
４ 冷媒流路
５ 接続開口部
６ 冷媒孔
７ ハウジング
８ フランジ
９ 半径方向のカラー
１０ フランジ
１１ スリーブ部分
１２ バイパス開口部
１３ バルブチャンバ
１４ 半径方向の開口部
１５ リターンポート
１６ メインバルブ
１７ 受け口
１８ サーモスタットカートリッジ
１９ バイパスバルブ
２０ 作動部材
２１ 加熱部材
２２ 電力供給線
２３ 接点
２４ コネクタ
２５ 温度センサ
２６ センサピル
２７ 金属パイプ
２８ 接続線
２９ エンジン流入接続部
３０ 構成要素
３１ もう１つのコネクタ
３２ ３１内の接点
３３ 棒状部分
３４ ハウジング
３５ プラスチックボディ

Claims (12)

1. ハウジング（７）内に配置されたサーモスタットバルブ（２）と、温度値に依存して作動部材（２０）から作用を受ける少なくとも１つの閉弁部材（１６‘，１９’）と、温度センサ（２５）と、前記作動部材（２０）用の加熱部材（２１）とを含む内燃機関の冷媒回路用冷媒制御装置（１）において、
   前記ハウジング（７）に少なくとも１つのコネクタ（２４）が設けられており、該コネクタから接続線（２８）が前記温度センサ（２５）に延設され、前記加熱部材用の電力供給線（２２）が備えられており、前記コネクタ（２４）と温度センサ（２５）と接続線（２８）と加熱部材（２１）用電力供給線（２２）とが、事前に製造されるモジュールとして構成され、該モジュールが前記ハウジング（７）の中へ組み込まれていることを特徴とする冷媒制御装置。
2. 前記温度センサ（２５）がセンサピル（２６）と金属パイプ（２７）とを含み、該センサピルが金属パイプ（２７）内に熱伝導性を有して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の冷媒制御装置。
3. 前記センサピル（２６）が、前記金属パイプ（２７）の終端に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の冷媒制御装置。
4. 前記温度センサ（２５）が、ハウジング壁部（７）に保持されており、かつ該ハウジング壁部から冷媒流路の中へ突出していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の冷媒制御装置。
5. 前記モジュールがさらに加熱部材（２１）を含み、該加熱部材が前記電力供給線（２２）に接続されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の冷媒制御装置。
6. 前記電力供給線（２２）の一方の終端にもう１つのコネクタ（３１）が配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の冷媒制御装置。
7. 前記モジュールの接続線（２８）と電力供給線（２２）とが、可撓性ワイヤからなることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の冷媒制御装置。
8. 前記モジュールの接続線（２８）と電力供給線（２２）とが、剛性のワイヤまたは導体レールまたは導体ストリップからなることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の冷媒制御装置。
9. 前記モジュールが、形状安定性を有する構成要素（３０）としてプラスチックで構成されており、該構成要素に単数または複数のコネクタ（２４，３１）が形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の冷媒制御装置。
10. 前記接続線（２８）および電力供給線（２２）が、コネクタ（２４）内の個別の接点（２３）に接続されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の冷媒制御装置。
11. 前記接続線（２８）および電力供給線（２２）が、コネクタ（２４）内の共通の接点（２３）に接続されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の冷媒制御装置。
12. 前記コネクタ（２４）が、接続線（２８）および温度センサ（２５）ならびに加熱部材（２１）用電力供給線（２２）と共に１つのモジュールとして統合され、該モジュールが、サーモスタットバルブ（２）のハウジング（７）用の射出成形型の中へ置かれ、該射出成形型の中へプラスチックが注入されることによって該ハウジングが製作されることを特徴とする、請求項１に記載の特徴を有する冷媒制御装置を製造するための方法。

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