JP2009537740A - サーモスタット弁 - Google Patents

Abstract

内燃エンジンの冷却装置用のサーモスタット弁であって、混合室（１５）内に配置されるサーモスタット型作動要素（１６）を備え、サーモスタット型作動要素（１６）が、混合室（１５）と冷媒冷却器の接続部との間に配置される主弁要素（２２，２３）用の、および、混合室（１５）の前に配置される２つの短絡弁要素用の駆動要素として用いられ、２つの短絡弁要素は、サーモスタット型作動要素（１６）の走出運動時に、当初閉じている第１の短絡弁要素が開き、更なる走出運動時に他方の短絡弁要素が閉じるように、弁座に対し相対配置されている。短絡弁スライダ（２６）として用いられる部分と、サーモスタット型作動要素（１６）の走出方向にて前方に接続される短絡弁頭（２５）とを有する１つの共通の短絡弁要素（２１）が設けられ、前記部分と短絡弁頭（２５）との間に１つの共通の弁座が設けられ、該１つの共通の弁座に、混合室（１５）の方へ開く圧力逃がし弁（３２）が設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃エンジンの冷却装置用のサーモスタット弁であって、混合室内に配置されるサーモスタット型作動要素を備え、サーモスタット型作動要素が、混合室と冷媒冷却器の接続部との間に配置される主弁要素用の、および、混合室の前に配置される２つの短絡弁要素用の駆動要素として用いられ、２つの短絡弁要素は、サーモスタット型作動要素の走出運動時に、当初閉じている第１の短絡弁要素が開き、更なる走出運動時に他方の短絡弁要素が閉じるように、弁座に対し相対配置されている、前記サーモスタット弁に関するものである。

冒頭で述べた種類の公知のサーモスタット弁（独国特許第２７５５４６２Ｂ１号明細書、図５ないし図８）は、エンジン入口制御のために使用される。このサーモスタット弁は短絡弁要素として２つの短絡弁頭を有し、これらの短絡弁頭の間に弁座が配置されている。両短絡弁頭はボルト上を移動可能であり、つりあいばねで付勢されている。冷えた状態では一方の短絡弁頭が混合室とエンジン出口との連通を遮断し、その結果暖機運転が促進される。冷媒の加熱によりサーモスタット型作動要素が走出すると、前記一方の短絡弁頭が開き、他方の短絡弁頭は短絡弁の走出運動に対応して漸次閉鎖する。

本発明の課題は、冒頭で述べた種類のサーモスタット弁の構成を簡潔にさせ、さらにその機能安定性を向上させることである。

この課題は、短絡弁スライダとして用いられる部分と、サーモスタット型作動要素の走出方向にて前方に接続される短絡弁頭とを有する１つの共通の短絡弁要素が設けられ、前記部分と短絡弁頭との間に１つの共通の弁座が設けられていること、該１つの共通の弁座に、混合室のほうへ開く圧力逃がし弁が設けられていることによって解決される。

前記共通の短絡弁要素を用いると、部品数を低減させることができる。弁要素の１つは短絡弁スライダとして構成されているので、ばねを設けずに済む。さらに、冷えた状態でエンジン回転数を上昇させた場合に内燃エンジンまたは付属の構成要素に熱的および／または機械的損傷が発生しないよう保証される。このため、圧力が上昇したときにエンジン出口からエンジン入口への冷媒の貫流を可能にする圧力逃がし弁が設けられている。

本発明の構成では、前記共通の弁座は環状部材により形成され、該環状部材は、エンジンブロックまたはシリンダヘッドに密封して挿着可能な部分と、内側へ突出する環状細条部とを有し、該環状細条部の内縁は、短絡弁スライダ用の弁座として、且つ短絡弁頭用の弁座として用いられる。これにより、サーモスタット弁を予め製造される構成ユニットとして構成して、内燃エンジンに組み込むことができ、しかも内燃エンジンに加工を行なう必要がなく、特に短絡弁用の加工、たとえばばねの取り付け面のための加工を行なう必要がない。

本発明の他の構成では、環状部材の環状細条部が破断部を備え、該破断部は、混合室の側で、圧力逃がし弁ばねにより付勢されている圧力逃がし弁リングで覆われている。

本発明の他の構成では、圧力逃がし弁ばねは前記共通の短絡弁要素で支持されている。これにより、圧力逃がし弁ばねに付加的な機能を与えることができ、すなわちサーモスタット型作動要素と主弁要素との間にフリートラベルを設ける場合に必要な補助的な復帰ばねの機能を与えることができる。

本発明の他の構成および利点は、図面に図示した実施形態に関する以下の説明から明らかである。

図１ないし図４に図示したサーモスタット弁は、鎖線で示唆したエンジンブロック１１またはシリンダヘッドに装着されるカバー状の弁上部部分１０を有している。弁上部部分１０は、図示していない冷媒冷却器から来ている接続部１２を有している。エンジンブロック１１またはシリンダヘッドは、エンジン入口として用いられる開口部１３と、エンジン出口（短絡循環系）と連通している開口部１４とを有している。

エンジン出口用開口部１４とエンジン入口用開口部１３との間には混合室１５が設けられ、混合室１５内へはサーモスタット型作動要素１６が突出している。サーモスタット型作動要素１６のハウジング１７はプラスチックキャップ１８を介して弁上部部分１０内に支持されている。弁上部部分１０をプラスチックから製造する場合には、プラスチックキャップ１８を弁上部部分と一体に形成してよい。サーモスタット型作動要素１６のハウジング１７内には膨張物質が配置されており、特に温度に依存してその体積が変化するワックス混合物が配置されている。体積が増大すると、作動ピストン１９がサーモスタット型作動要素１６のハウジング１７から繰り出される。作動ピストン１９は、キャップ状の伝動部材２０を介して、その走出運動時にまず短絡弁要素２１を連行し、次に主弁頭２２を連行する。主弁頭２２には弁上部部分１０の弁座が付設されている。主弁頭２２は篭形の中央部分２３を有し、篭形の中央部分２３はサーモスタット型作動要素１６を取り囲むとともに、その底部が伝動部材２０に付設されている。主弁頭２２には復帰ばねまたは閉弁ばね２４が付設されている。

短絡弁要素２１は、短絡弁頭２５と、短絡弁スライダ２６として用いられる部分とを有している。短絡弁頭２５と短絡弁スライダ２６とはサーモスタット型作動要素１６の走出方向において互いに間隔をもって配置されている。これらの間には環状溝状の繰り抜き部２７があり、短絡弁要素２１は、この繰り抜き部２７の領域に、短絡弁要素２１が開弁位置にあるときに（図３）軸線方向の案内にも用いられる補強リブを備えている。

短絡弁頭２５と短絡弁スライダ２６との間には環状部材２８が配置され、環状部材２８は筒状部分によってエンジンブロックまたはシリンダヘッド１１に緊密に挿着されている。さらに、環状部材２８は内側へ突出している環状細条部２９を有している。環状細条部２９は、短絡弁頭２５用の弁座として用いるとともに、短絡弁要素２１の短絡弁スライダ２６用の弁スライダ座としても用いる。復帰ばねまたは閉弁ばね２４は環状部材２８で支持されている。環状部材２８は弁上部部分１０で保持されている。弁上部部分１０は複数個の、好ましくは３個のフィンガー３０を備えており、同様のフィンガー３１を備えた環状部材２８はこれらのフィンガー３０に掛止されている。

環状部材２８には圧力逃がし弁３２が一体に設けられている。このため、環状部材２８の環状細条部２９は複数個の破断部３６を備えており、これらの破断部３６は圧力逃がし弁リング３３によって覆われている。圧力逃がし弁リング３３は複数個の突起３４を備え、これらの突起３４は環状細条部２９の破断部３６内へ突出しており、圧力逃がし弁リング３３の案内に用いる。圧力逃がし弁リング３３は圧力逃がし弁ばね３５によって付勢されている。この圧力逃がし弁ばね３５は短絡弁要素２１で支持されている。本実施形態の場合、圧力逃がし弁ばねは短絡弁要素２１にロックされている。

作動ピストン１９上に嵌合しているキャップ状の伝動部材２０は、主弁頭２２の中央部分２３の底部を貫通して、短絡弁要素２１の内側繰り抜き部に係合している。伝動部材２０のフランジ状部分と主弁頭２２の中央部分２３の底部との間には間隔が設けられ、この間隔はフリートラベルを生じさせ、すなわちサーモスタット型作動要素１６が走出運動時にまず短絡弁要素２１のみを連行し、そしてこのフリートラベルを走破した後で主弁頭２２をも連行するような前記フリートラベルを生じさせる。圧力逃がし弁ばね３５は、作動ピストン１９を短絡弁要素２１によってそのホームポジションへ、すなわち図１の位置へ復帰させるような復帰ばねとしても用いられるように構成されている。

内燃エンジンが冷えている場合、冷却器から接続部１２を経て混合室１５へ至る連通は主弁頭２２により遮断されている。同様に、エンジン出口から混合室１５への連通１４も遮断されている。したがって、冷媒の流動は漏れ流を除けば十分に阻止されているので、内燃エンジンおよび冷媒の迅速な加熱が行なわれる。

内燃エンジンが冷えており且つこれに対応して冷媒が冷えている際に内燃エンジンが高回転数で作動されると、エンジン出口の接続部１４の領域に過圧が発生する。この過圧のために圧力逃がし弁３２が開き、すなわち圧力逃がし弁リング３３は圧力逃がし弁ばね３５の作用に抗して環状細条部２９から持ち上げられ、破断部３６を開放させる。したがって、エンジン出口の接続部１４の領域からエンジン入口の接続部１３への冷媒の流動が生じ、その結果内燃エンジンまたは該内燃エンジンに連結されている部品の熱的および／または機械的過負荷が避けられる。冷媒温度がサーモスタット型作動要素１６の応答温度に達すると、サーモスタット型作動要素１６の作動ピストン１９が走出する。この作動ピストン１９は、図３に図示したように、まず短絡弁要素２１のみを連行する。その際、短絡弁要素２１は主弁頭２２の中央部分２３に対し相対運動する。中央部分２３の底部へ至るフリートラベルを走破するほどに伝動部材２０が移動すると、短絡弁に加えて主弁も開き、すなわち主弁頭２２は、図４に図示したように、弁上部部分１０の弁座から持ち上げられる。短絡弁要素２１の短絡弁スライダ２６は、ある程度走破した後に短絡弁を開き、すなわち短絡弁スライダ２６が環状細条部２９によって形成される弁座の領域に到達したときに、短絡弁を開く。

図示した実施形態の場合、電気加熱可能なサーモスタット型作動要素１６が設けられている。定置のハウジング１７の内部には電気加熱要素が配置され、該電気加熱要素には、図示していない態様で、ハウジング１７の底部を通じて電気エネルギーが供給される。変形実施形態では、サーモスタット型作動要素１６は電気加熱可能ではない。

他の変形実施形態では、サーモスタット型作動要素１６は１８０゜回転させて配置され、すなわち作業ピストン１９は位置固定であり、たとえば弁上部部分１０で支持され、その結果、加熱により作業ピストン１９の走出運動が行なわれると、ハウジング１７が連行される。このケースでは、主弁頭２２と短絡弁要素２１とはサーモスタット型作動要素１６のハウジング１７に装着されている。

短絡弁要素２１の短絡弁スライダ２６が閉じ且つ主弁頭２２が開くと、接続部１４と混合室１５との差圧が大きすぎて、圧力逃がし弁リング３３が圧力逃がしばね３５に抗して開弁し、過圧を消失させることができる。

図１ないし図４に図示したサーモスタット弁をエンジン出口制御のためにも使用することは難なく可能である。このケースでは、エンジン出口用の接続部１３と、エンジン入口用の接続部１４と、冷媒冷却器への接続用の接続部１２とが設けられる。このケースでは圧力逃がし弁３２は機能しない。というのは、内燃エンジンが冷えているときにエンジン回転数を上昇させると、ディストリビュータチャンバーとして用いられる混合室１５の内部に過圧が発生するからである。しかしながら、このとき、短絡弁要素２１の短絡弁頭２５は短絡弁ばね３５とともに圧力逃がし弁として作動することができる。サーモスタット弁をエンジン出口制御のために使用し、ディストリビュータチャンバーとして用いられる混合室１５の内部に過圧が発生した場合、図３に記載の位置が生じる。エンジン出口制御として使用する場合には圧力逃がし弁リング３３は不要であるので、圧力逃がし弁リング３３を省略し、閉じた環状細条部２９を備えた環状部材２８を設けるのが合目的である。この場合、圧力逃がしばね３５は直接環状部材２８で支持される。

変形実施形態では、サーモスタット弁はいわゆるハウジングサーモスタットとして構成される。ハウジングサーモスタットは２分割または多分割のハウジングを有し、このハウジング内にすべての要素が収納され、ハウジングはエンジン出口用のチューブ接続部と、冷媒冷却器用のチューブ接続部と、エンジン入口用のチューブ接続部とを備えている。

本発明によるサーモスタット弁の、「冷えた」状態における軸断面図である。 圧力逃がし弁応答時のサーモスタット弁の軸断面図である。 サーモスタット型作動要素が走出運動を実施している間のサーモスタット弁の軸断面図である。 サーモスタット型作動要素走出時のサーモスタット弁の軸断面図である。

Claims (7)

1. 内燃エンジンの冷却装置用のサーモスタット弁であって、混合室（１５）内に配置されるサーモスタット型作動要素（１６）を備え、サーモスタット型作動要素（１６）が、混合室（１５）と冷媒冷却器の接続部との間に配置される主弁要素（２２，２３）用の、および、混合室（１５）の前に配置される２つの短絡弁要素用の駆動要素として用いられ、２つの短絡弁要素は、サーモスタット型作動要素（１６）の走出運動時に、当初閉じている第１の短絡弁要素が開き、更なる走出運動時に他方の短絡弁要素が閉じるように、弁座に対し相対配置されている、前記サーモスタット弁において、短絡弁スライダ（２６）として用いられる部分と、サーモスタット型作動要素（１６）の走出方向にて前方に接続される短絡弁頭（２５）とを有する１つの共通の短絡弁要素（２１）が設けられ、前記部分と短絡弁頭（２５）との間に１つの共通の弁座が設けられていること、該１つの共通の弁座に、混合室（１５）の方へ開く圧力逃がし弁（３２）が設けられていることを特徴とするサーモスタット弁。
2. 前記共通の弁座を環状部材（２８）により形成させ、該環状部材（２８）が、エンジンブロック（１１）またはシリンダヘッドに密封して挿着可能な部分と、内側へ突出する環状細条部（２９）とを有し、該環状細条部（２９）の内縁を、短絡弁スライダ（２６）用の弁座として、且つ短絡弁頭（２５）用の弁座として用いることを特徴とする、請求項１に記載のサーモスタット弁。
3. 環状部材（２８）の環状細条部（２９）が破断部（３６）を備え、該破断部（３６）が、混合室（１５）の側で、圧力逃がし弁ばね（３５）により付勢されている圧力逃がし弁リング（３３）で覆われていることを特徴とする、請求項２に記載のサーモスタット弁。
4. 圧力逃がし弁ばね（３５）が前記共通の短絡弁要素（２１）で支持されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載のサーモスタット弁。
5. 環状部材（２８）が弁上部部分（１０）に装着され、主弁要素（２２，２３）を付勢している復帰ばねまたは閉弁ばね（２４）用の支持部材として用いられることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載のサーモスタット弁。
6. サーモスタット型作動要素（１６）と主弁要素（２２，２３）との間にフリートラベルが設けられていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載のサーモスタット弁。
7. 前記共通の短絡弁要素（２１）の短絡弁スライダ（２６）と短絡弁頭（２５）との間にしてサーモスタット型作動要素（１６）の走出方向に開口領域が設けられ、好ましくは環状溝状の繰り抜き部（２７）の形態で設けられていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一つに記載のサーモスタット弁。

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