JP2010144661A - エンジンの加圧キャップ取付部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン側に加圧キャップを組み付けた冷却装置において、加圧キャップから冷却液が噴出するのを防止した加圧キャップ取付部構造を提供すること。
【解決手段】エンジン内部に具えられている冷却液通路の出口部に、連結パイプを取り付けラジエータと連結されている。出口部には、キャップ取付管を設け、キャップ取付管には加圧キャップが組み付けてある。出口部の冷却液通路とキャップ取付管との間に、圧力調整筒を設けた。圧力調整筒は、冷却液の流通に支障は生じず、かつ冷却液に過大な圧力変動が生じたときには障壁となり、加圧キャップ側へ圧力変動が通過するのを防止する機能を有している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水冷式エンジンの冷却液通路に設けられた加圧キャップの取付部に関し、加圧キャップから冷却液の噴出を防止した加圧キャップ取付部構造に関する。

水冷式エンジンは、ラジエータを具え、エンジンで加熱された冷却液をラジエータで冷却している。冷却液は、エンジンとラジエータとの間を連結した冷却液循環経路内に循環可能に収納されている。冷却液循環経路には、加圧キャップが組み付けてあり、加圧キャップにより冷却液循環経路の内部圧力が過大にならないよう適宜圧力を逃がすとともに、冷却液循環経路内を大気圧より高い圧力に常に保持している。また冷却液循環経路には、リザーバタンクが接続してあり、冷却液が温度変化により膨張したり収縮した場合に適宜冷却液を収納したり、冷却液循環経路内に冷却液を補充している。

加圧キャップは、正圧弁と、負圧弁とを具え、冷却液経路内を所定の圧力に保持している。正圧弁は、冷却液経路内部が所定圧以上に上昇すると作動し、膨張した冷却液をリザーバタンクに送出して圧力を調整するとともに、内部を大気圧より高い圧力に保持している。また負圧弁は、冷却液経路内部が所定圧以下に低下すると作動し、冷却液経路内にリザーバタンクから冷却液を流入させる。

加圧キャップは、通常ラジエータ側に取り付けられていることが多いが、エンジン側に組み付けた形式がある。加圧キャップをエンジン側に組み付けると、加圧キャップを開いて冷却液をエンジン内部に直接注入できる。またエンジンの上部に加圧キャップを配置することにより、冷却液通路内に空気溜まりを発生させにくい。また冷却液通路内に空気溜まりが発生しても、加圧キャップを通してエア抜きが容易に行なえるという特徴を有している。
実開昭６２−４０２２３号公報

しかしながらエンジン側には、冷却液を圧送するウォータポンプが設けられている。ウォータポンプは、クランク軸に直結しており、エンジン回転数の変動に伴い駆動軸の回転数が変動し、送液圧力も増減する。したがって上述したようにエンジン側に加圧キャップを組み付けた構造のエンジンでは、ウォータポンプによる圧力変動が加圧キャップに作用し易くなっている。

したがって、エンジン回転数の変動等により冷却液の圧力が瞬間的に高められると、加圧キャップ内側の圧力を上昇させ、キャップ取付口を封止しているシール部材の隙間から冷却液が外部に噴出することがある。このように加圧キャップの外部に冷却液が噴出すると、ラジエータの冷却性能の低下や負圧限界の悪化等を招くことがある。

本発明は、上記課題を解決し、エンジン側に加圧キャップを組み付けた冷却装置において、加圧キャップから冷却液が噴出するのを防止した加圧キャップ取付部構造を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するため、エンジン冷却装置の加圧キャップ取付部構造を次のように構成した。

エンジンは、内部に冷却液通路を具え、冷却液通路の出口部に連結パイプを取り付けてラジエータに連結してある。出口部には、キャップ取付管が設けられ、キャップ取付管に加圧キャップが組み付けてある。出口部の冷却液通路とキャップ取付管は、接続管により接続されている。

そして冷却液通路とキャップ取付管との間に、緩衝部材が設けられている。緩衝部材は、冷却液の流通に支障を生じさせず、かつ冷却液に過大な圧力変動が生じたときには障壁となり、加圧キャップ側へ圧力変動が通過するのを防止する。

本発明にかかる加圧キャップ取付部構造は、例えばエンジンの回転が上昇し一時的に冷却液の圧力が上昇した場合でも、緩衝部材により圧力変動の通過が緩和され、加圧キャップには急激な圧力上昇変化が伝達されない。したがって加圧キャップには、瞬間的な大きな圧力がかからず、加圧キャップのシール部材を通して、冷却液が外部に噴出されることがない。

緩衝部材は、キャップ取付管の内部に取り付けられるので、取り付け、取り外しが容易で、既存車にも簡易に取り付けることができ、低コストで冷却液の漏出を防止できる。

本発明にかかる加圧キャップ取付部の一実施形態について、図を参照して説明する。
図６に、エンジン１０を示す。エンジン１０は、水冷式内燃機関であり、内部に冷却液通路１２を有している。以下、エンジン１０の冷却装置について、エンジン１０が車両に搭載されているときの車両の前方を前方とし、それを基準に前後左右を定め、重力の方向を下方、その逆を上方として説明する。尚、エンジン１０は縦置きエンジンであるが、本発明はそれに限るものではない。

エンジン１０の前方には、ラジエータ１４が設けられている。エンジン１０の冷却液通路１２とラジエータ１４とは上下それぞれに設けられた連結パイプ１６ａ、１６ｂを介して連結されている。

エンジン１０は、下部に冷却液通路１２の入口部２０を具え、上部に冷却液通路１２の出口部２２、すなわちキャップ取付部を有している。入口部２０と出口部２２は、それぞれ前方に開口している。尚本発明では、前方に開口していなくともよい。

連結パイプ１６は、下連結パイプ１６ａと上連結パイプ１６ｂからなり、下連結パイプ１６ａがラジエータ１４の流出口１８と入口部２０を連結し、上連結パイプ１６ｂが、ラジエータ１４の流入口１９と出口部２２とを連結している。これによりエンジン１０の冷却液通路１２とラジエータ１４の内部通路とが連通され、連続した冷却液経路２８が形成される。

またエンジン１０には、ウォータポンプ２６が設けられている。ウォータポンプ２６は、エンジン１０のクランク軸２９と駆動ベルト３０で連結されている。ウォータポンプ２６は、クランク軸２９を介してエンジン１０の回転で駆動されると、冷却液を圧送し、冷却液通路１２内を通して出口部２２から冷却液を送り出し、ラジエータ１４を介してエンジン１０に戻し、再び出口部２２から送り出す。このようにして冷却液経路２８内を循環させる。エンジン１０の出口部２２には、キャップ取付管３２が設けられている。以下、図１、図２を用いて出口部２２を説明する。

図１に示すようにキャップ取付管３２は、ほぼ鉛直に設けてあり、上端にはキャップ取付口３４が形成されている。キャップ取付口３４は、周方向に突出した係合部（図示せず。）を有し、後述する加圧キャップ５０が着脱自在に組み付けられる。

キャップ取付管３２は、接続管３６により出口部２２の冷却液通路１２に連通している。具体的には、出口部２２の冷却液通路１２はほぼ水平方向に延びており、エンジン１０の内部を上昇してくる冷却液通路１２ａ（図１参照。）と直角に交わっている。接続管３６は、水平の冷却液通路１２の側壁に接続し、冷却液通路１２と冷却液通路１２ａがほぼ直角に交わっている部分に開口している。接続管３６の他端は、キャップ取付管３２の下部に連結している。接続管３６とキャップ取付管３２はほぼ同径の円筒で、連通した状態でほぼ直角に交差している。また冷却液通路１２の上壁には、整流板２１が冷却液の流通方向に沿って設けられている。

キャップ取付管３２は、図２にも示すように内側に第１当接縁部４０を具え、上端に第２当接縁部４２を有している。第１当接縁部４０と第２当接縁部４２の間には、取出管４６が取り付けられている。取出管４６は、キャップ取付管３２の内部に連通し、図６に示すように連結パイプ５２を介してリザーバタンク５４に連結されている。

加圧キャップ５０は、正圧弁５６、負圧弁５８、シール部材６０を具えており、従来の加圧キャップと同様の構造を有している。加圧キャップ５０を、キャップ取付口３４に組み付けると、正圧弁５６が第１当接縁部４０にバネ部材６２で所定の圧力で当接し、シール部材６０が第２当接縁部４２に加圧キャップ５０をキャップ取付口３４に組み付けた組み付け力で密着する。また負圧弁５８は、バネ部材（図示せず。）で正圧弁５６に付勢され、第１当接縁部４０の内部が所定の負圧になると適宜開口する。

更にキャップ取付管３２の内部には、緩衝部材としての圧力調整筒１１が設けられている。圧力調整筒１１は、図３に示すように円筒状で、下方に隔壁１３を有している。圧力調整筒１１は、外径がキャップ取付管３２の内径にほぼ等しく形成されている。圧力調整筒１１は、キャップ取付管３２内に挿入可能で、キャップ取付管３２内に挿入すると隔壁１３の下端がキャップ取付管３２の底面に当接し、上部の円筒部分がキャップ取付管３２の内面にかかるように形成されている。

更に、圧力調整筒１１は、キャップ取付管３２内に挿入されると、隔壁１３がキャップ取付管３２の接続管３６との開口部の一部を閉鎖するように形成されている。すなわち、隔壁１３は、キャップ取付管３２の開口部の全体を閉鎖させることなく、一部を開放した状態で他の部分を閉塞させている。隔壁１３による開口部分と閉鎖部分の割合は、適宜設定する。

図４に、圧力調整筒１１にＯリング６３を取り付けた例を示す。Ｏリング６３は、圧力調整筒１１およびキャップ取付管３２の内面の双方に適度な摩擦力で接触する大きさ、形状を有している。Ｏリング６３を取り付けた圧力調整筒１１は、キャップ取付管３２に挿入すると、キャップ取付管３２内での軸回りの回転が係止され、キャップ取付管３２内で隔壁１３が移動することを防止できる。また、圧力調整筒１１からの音の発生等を防止できる。尚、圧力調整筒１１はキャップ取付管３２に対して着脱自在に構成してもよい。

次に、加圧キャップ取付部構造の作用について説明する。

エンジン１０が作動しているときは、ウォータポンプ２６の作用により、冷却液がエンジン１０内の冷却液通路１２を通り、内部の熱を吸収し出口部２２から流出する。出口部２２から流出した冷却液は、連結パイプ１６ｂを通りラジエータ１４内に送出される。ラジエータ１４では、冷却液が有する熱が放散され、冷却された冷却液がエンジン１０に戻ってくる。尚、冷却液は車両内暖房用のヒータ部を通り、また暖機運転中はバイパス通路を通る点等は従来同様であるが、かかる構成についての説明は省略する。

キャップ取付管３２には加圧キャップ５０が組み付けられているので、第２当接部４２はシール部材０で密閉され、また正圧弁５６の作用により、冷却液通路１２内は所定の圧力に保持されている。

例えばエンジン１０の回転が急に上昇し、ウォータポンプ２６によって冷却液の圧力が瞬間的に高められたとする。すると圧力変動が、冷却液通路１２を通ってキャップ取付管３２に到達する。ところがキャップ取付管３２内には圧力調整筒１１が挿入されているので、圧力変動の通過が隔壁１３により抑制される。これにより、瞬間的に上昇する圧力が加圧キャップ５０、つまり正圧弁５６に直接かからず、正圧弁５６およびシール部材６０を越えて冷却液がキャップ取付管３２から加圧キャップ５０の外に漏出することを抑制することができる。

また圧力調整筒１１は、キャップ取付管３２と接続管３６との間を完全に閉鎖していないので、冷却液が膨張した際のリザーバタンク５４への流入や、負圧弁５８が開放されたときの冷却液のリザーバタンク５４から冷却液通路１２内への流入が妨げられることはない。
更に、冷却液を交換する場合には、冷却液経路２８のドレンプラグ（図示せず。）から古い冷却液を流出させ、加圧キャップ５０を取り外したキャップ取付管３２から新しい冷却液を注入する。その際圧力調整筒１１は、開口部を有することから、エンジン１０内に冷却液を円滑に流入させることができる。また、キャップ取付管３２がエンジン１０側に設けられているので、ラジエータ１４側に加圧キャップが組み付けられている場合と比較して、冷却液通路１２内に空気溜まりが生じにくい。また、形成された空気溜まりを冷却液通路１２から容易に除去することができる。したがって、ラジエータの整備が容易で、かつ容易に冷却液を交換できる。

図７に、キャップ取付管３２に圧力調整筒１１を挿入した場合としない場合の実験結果を示す。図７は、横軸に時間、縦軸に出口部２２での冷却液圧力、および冷却液の加圧キャップ５０からの漏出量を示す。グラフの実線Ａは、キャップ取付管３２に圧力調整筒１１を挿入した場合の結果、グラフの破線Ｂは、キャップ取付管３２に圧力調整筒１１を挿入しない場合の結果である。グラフＡ、Ｂから、キャップ取付管３２に圧力調整筒１１を挿入した場合、漏出量が明らかに減少していることがわかる。

図５に、緩衝部材の他の例を示す。圧力調整筒１５は、圧力調整筒１１と同様円筒状で、内径も圧力調整筒１１と同様キャップ取付管３２に適合させてある。圧力調整筒１５には、下部に縦方向のスリット１７が複数形成してある。スリット１７は、圧力調整筒１５の周方向にほぼ均等に形成してあり、それらの間に隔壁１３が複数形成されている。

このように圧力調整筒１５を形成すると、隔壁１３およびスリット１７が周方向に等しく形成されるので、回転方向に考慮することなくキャップ取付管３２内に挿入して用いることができる。そして、冷却液の漏出防止の効果は、上記圧力調整筒１１が有する効果と同等の効果を得ることができる。

更に本実施例は、圧力調整筒１１や圧力調整筒１５をキャップ取付管３２内に挿入することにより構成されるので、従来かかる漏出防止機能を具えていない車両のエンジンに容易に、かつ低コストで用いることができる。尚、緩衝部材は、円筒状に限るものではなく、他の形状であってもよい。また、出口部２２、つまりキャップ取付部の構造は上記例に限るものではない。

本発明にかかるキャップ取付部の一実施形態を示す一部断面正面図である。 図１に示したキャップ取付部を示す平面図である。 圧力調整筒を示す斜視図である。 Ｏリングを取り付けた圧力調整筒を示す斜視図である。 他の圧力調整筒を示す斜視図である。 エンジンの冷却装置を示す図である。 実験結果を示すグラフである。

符号の説明

１０…エンジン
１１…圧力調整筒
１２…冷却液通路
１３…隔壁
１４…ラジエータ
１５…圧力調整筒
２２…出口部
２６…ウォータポンプ
２８…冷却液経路
２９…クランク軸
３２…キャップ取付管
３４…キャップ取付口
３６…接続管
５０…加圧キャップ
５６…正圧弁
５８…負圧弁
６０…シール部材

Claims (3)

1. 冷却液通路を内部に有するエンジンと、
   前記冷却液通路に連通し、冷却液の熱放出を行うラジエータと、
   前記冷却液通路の出口部に組み付けられた加圧キャップとを備え、
   冷却液の送液方向に沿った前記加圧キャップの手前側に、前記エンジンの内部から伝達される圧力変動を緩和させる緩衝部材を設けたことを特徴とするエンジンの加圧キャップ取付部構造。
2. 前記出口部は、前記エンジン内部に連通し、前記ラジエータに連結される冷却液通路と、該冷却液通路から横方向に延びる接続管と、該接続管から上方に屈曲し、上部に前記加圧キャップが組み付けられるキャップ取付管からなり、
   前記緩衝部材は、前記キャップ取付管内に挿入され、前記接続管と前記キャップ取付管とを連通させる開口部面積を狭め、前記エンジンから冷却液を介して伝達される圧力変動を緩和させたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの加圧キャップ取付部構造。
3. 前記緩衝部材は、前記キャップ取付管の内部に縦方向に挿入可能な筒状体で、該筒状体の側壁に開口部を有し、前記緩衝部材の内外を前記開口部で連通可能としたことを特徴とする請求項２に記載のエンジンの加圧キャップ取付部構造。

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