JP2014145468A - サーモバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】 部品点数を最小限にし、構造の簡素化と小型、軽量化を図り、また円滑な動作性、さらに耐久性を向上させ得るサーモバルブを提供する。
【解決手段】 ハウジング１１内部に、第１の流路２１に対し開口２３を介して連通して設けられるバルブ室１３を備える。このバルブ室内に第２、第３の流路１３，１４を開口させて設ける。さらに、このバルブ室内で軸線方向に進退動作可能に配置され流体温度に伴って動作させることで、第２、第３の流路間を連通、遮断するサーモエレメント１５と、これを流路遮断方向に付勢するコイルばね１８を設ける。第１の流路とバルブ室に連通する第３の流路とを連通する開口に、該開口を連通、遮断し、連通時に第１、第３の流路間を連通させるバイパスバルブ２２となる弁体２４を設け、コイルばねをその流路遮断方向に付勢するばね手段として兼用して用いる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、たとえば車両用変速機の潤滑・冷却用オイルの温度を熱交換器によって調整する流体回路等に用いて好適なバイパスバルブ付きのサーモバルブに関する。

従来この種のサーモバルブとしては、種々の構成のものが提案されている。
例えば、特許文献１には、自動車用変速機における潤滑・冷却用オイルの冷却装置に用いられるサーモバルブが開示されている。これを簡単に説明すると、サーモバルブを構成するケース内にサーモエレメントを移動可能に設けるとともに、その移動に伴って、該サーモエレメントに付設したメインバルブとなる流路閉塞部材を用いて流路を開閉制御するように構成している。

そして、上述したサーモバルブでは、オイルが所定温度以上になると、変速機から流出されるオイルをオイルクーラを経由させて変速機へ戻し、オイルが所定温度以下になるとオイルクーラ回路をバイパスさせて変速機へ戻す流量を制御する流路閉塞部材によるメインバルブで開閉制御するようになっている。また、変速機からオイルクーラへ直通するオイルが所定圧力となった場合、前記メインバルブとなる流路閉塞部材とは別体のバイパスバルブとなる流路閉塞部材が開動作して圧力を逃がす構造となっている。

また、上述したと同様のサーモバルブが特許文献２に開示されている。すなわち、この従来例では、上述した特許文献１によるものとは異なり、メインバルブとなる流路閉塞部材を省略し、サーモエレメント自体をメインバルブとして用い、このサーモエレメントをコイルばねで付勢するようにした構造となっている。

特開２００７−３３３０６８号公報 米国特許６２５３８３７号明細書

上述した特許文献１による従来構造では、全体の構成部品点数が多く小型化は困難であり、昨今様々な変速機の小型化、軽量化といった要請に対応することが困難なものであった。

また、上述した特許文献２による従来構造では、ある程度の構成部品点数を減らし、多少の小型化は可能であるものの、メインバルブ及びバイパスバルブ各々専用の付勢バネが必要であり、構成部品点数が多い等の問題があった。

さらに、サーモエレメントはメインバルブ用のコイルばねにより付勢保持されることから、サーモエレメントの作動が不安定になるという問題もあった。そして、このような特許文献２による従来構造では、部品点数が嵩むことで、組付け性の面でも問題を生じるものであり、その結果として、円滑な動作、耐久性の面でも問題があり、これらの問題点を一掃し得る何らかの対策を講じることが望まれている。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、全体の構成部品点数を最小限にし、構造の簡素化を図るとともに、小型かつ軽量化を図ることが可能で、また円滑な動作性、さらに耐久性を向上させることができる、車両用変速機の冷却装置等に用いられるサーモバルブを得ることを目的とする。

このような目的に応えるために本発明（請求項１記載の発明）に係るサーモバルブは、ハウジング内に設けた第１、第２、第３の流路間を選択的に連通、遮断することにより、流体温度、流体圧力に伴って流路切換えを行うサーモバルブであって、ハウジング内部には、第１の流路に対し開口を介して連通して設けられるバルブ室を備えてなり、第２、第３の流路をこのバルブ室内に開口させて設けるとともに、このバルブ室内に進退動作可能に配置され流体温度に伴って動作することにより、第２の流路と第３の流路との間を連通、遮断するサーモエレメントと、このサーモエレメントを流路遮断方向に付勢するコイルばねとを設け、第１の流路とバルブ室とを連通する開口に、該開口を連通、遮断するとともに、連通時に第１の流路とバルブ室を介してつながる第３の流路とを連通、遮断するためのバイパスバルブを構成する弁体を設け、コイルばねを、この弁体を流路遮断方向に付勢するばね手段として兼用して用いたことを特徴とする。

本発明（請求項２記載の発明）に係るサーモバルブは、請求項１において、サーモエレメントは、バルブ室内で軸線方向に進退動作可能に設けられるとともに、常時はコイルばねにより付勢されることにより、バルブ室内で前記第２の流路と第３の流路との間を遮断するように機能するとともに、周囲の流体温度の上昇に伴って軸線方向に突出するピストンロッドを備え、このピストンロッドの突出動作に伴って、このサーモエレメントがバルブ室内で進退動作し、第２、第３の流路間を連通状態とすることを特徴とする。

本発明（請求項３記載の発明）に係るサーモバルブは、請求項２において、サーモエレメントは、バルブ室内でバイパスバルブを構成する弁体に対し摺動自在に支持されるとともに、この摺動部において前記弁体と協働して第３の流路と第１の流路との間の連通、遮断を行うように構成されていることを特徴とする。

本発明（請求項４記載の発明）に係るサーモバルブは、請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、バイパスバルブを構成する弁体は、バルブ室内でコイルばねに付勢されることにより、第１、第３の流路間を遮断状態とするとともに、これらの流路間の流体圧力差に応じて開動作し、第１、第３の流路間を連通状態とするように構成されていることを特徴とする。

以上説明したように本発明に係るサーモバルブによれば、ハウジング内に設けた第１の流路に対し開口を介して連通させてバルブ室を設け、該開口を流体圧力に応じて開閉するバイパスバルブを構成する弁体を付設するとともに、このバルブ室の軸線方向にずれた二位置に開口して設けられる第２、第３の流路を、流体温度に応じて開閉するサーモエレメントを設け、このサーモエレメントを付勢するコイルばねを、前記バイパスバルブを構成する弁体を付勢するばね手段として共用して用いるようにしたので、最小限の部品点数による簡単な構成であるにもかかわらず、以下に述べる種々優れた効果を奏する。

１、従来構造に対し構成部品点数が少なくなり、組立工数、コストを削減でき、製品自体も小型化が可能となる。
２、サーモバルブ全体をより一層小さくできるため、このサーモバルブを採用する冷却装置等の使用機器全体の小型化も可能になり、車載時のレイアウトの自由度が向上する。

３、構造がシンプルであるため、作動もスムーズであり耐久性も向上する。
４、組み付けは、ハウジングへのバイパスバルブ、コイルばね、サーモエレメントの順に挿入し、エンドキャップにより封止するのみであり、組み付け作業も容易である。

本発明に係るサーモバルブの一実施形態を示す概略断面図である。 図１のサーモバルブの作動状態を説明するための概略断面図である。 図１、図２のサーモバルブの全体の概略構成を説明するための一部破断斜視図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は図３のサーモバルブに付設されるバイパスバルブにおける弁体の概略構成を説明するための端面図、側面図および概略斜視図である。 （ａ），（ｂ）は図４におけるバイパスバルブにおける弁体の概略端面図およびそのＶ−Ｖ線断面図である。

ハウジング内に設けた第１の流路に対し開口を介して連通させてバルブ室を設け、該開口を流体圧力に応じて開閉するバイパスバルブを構成する弁体を付設するとともに、このバルブ室内に開口して設けられる第２、第３の流路を、流体温度に応じて開閉するサーモエレメントを設け、このサーモエレメントを付勢するコイルばねを、前記弁体を付勢するばね手段として共用して用いる。これにより、最小限の構成部品点数による構造の簡素化、小型化、低コスト化、さらに動作上の信頼性、耐久性の向上などを図ることができる。

図１ないし図４は本発明に係るサーモバルブの一実施形態を示す。
これらの図において、全体を符号１０で示すものはサーモバルブであり、このサーモバルブ１０は、たとえば車両用変速機の潤滑・冷却用オイルの冷却装置等において、車両用変速機（又はエンジン）１とオイルクーラ（熱交換器）２との間のオイル回路中に設けられる。

図１〜図３において、符号１１はサーモバルブを構成するハウジングであり、その内部には、前記変速機１からオイルをオイルクーラ２に対し流通させる第１の流路を構成する第１の流路２１が形成されている。また、前記ハウジング１１において、前記第１の流路２１の軸線方向の中央部分には、この中央部分に一端が臨み、他端が該第１の流路２１に直交する方向に延びて外方に開口するバルブ室１２が形成されている。

このバルブ室１２と前記第１の流路２１との間には、後述するバイパスバルブ２２を構成する開口２３が形成され、この開口２３を開閉する弁体２４（メインバルブとなる後述するサーモエレメント１５による弁体との関係において第２の弁体となる）が前記バルブ室１２の一端側に設けられている。

前記バルブ室１２の外方端寄りの部分には、前記オイルクーラ２からのオイルを流通させる第２の流路を構成する第２の流路１３が形成されるともに、この第２の流路１３の内方端に対し前記バルブ室１２の軸線方向において内方端寄りにずれた位置に開口するようにして前記変速機１にオイルを流通させる第３の流路としての第３の流路１４が形成されている。

１５は前記バルブ室１２内に移動可能に配置されたスプール形状を呈するサーモエレメントであり、内部に充填したワックス（図示せず）の膨張、収縮によって軸線方向に伸縮動作するピストンロッド１６を備え、このピストンロッド１６が外方に伸びることでエンドキャップ１７に当接することにより、サーモエレメント１５は、バルブ室１２内でバルブ室１２の内方端側（図中下方）に動き、その結果、エンドキャップ１７内に形成された流体通路を経て、図２に示されるように、第２流路１３と第３流路１４とを連通させ、オイルクーラ２からのオイルを変速機１側に流通させるように構成されている。

なお、１５ａはこのサーモバルブ１０を構成するメインバルブの弁体となるサーモエレメント１５に設けられた大径部であり、上述したエンドキャップ１７に設けた流体通路１７ａの開口部分を開閉することで、オイルの流れを連通、遮断するように構成されている。

本発明によれば、上述したバルブ室１２内に設けられオイルの第２、第３の流路１３，１４間で連通、遮断するメインバルブの弁体となるサーモエレメント１５を常時は流路遮断方向（図１中左方向）に付勢するコイルばね１８を設けるとともに、このコイルばね１８で前記バイパスバルブ２２を構成する弁体２４（メインバルブとの関係において第２の弁体となる）を、開口２３を閉塞する方向に付勢するばね手段としても兼用して用いている。

ここで、サーモエレメント１５は、バルブ室１２内において、一端が前記バイパスバルブ２２を構成する弁体２４に形成された軸孔に摺動自在に支持されるとともに，他端側に突出するピストンロッド１６が前記エンドキャップ１７内に軸支され、これによりサーモエレメント１５は、バルブ室１２内で進退動作可能に設けられている。

また、このサ−モエレメント１５は，バルブ室１２内で進退動作することにより，前記弁体２４内の流通孔２４ａの周壁部に形成した窓部２４ｂを開閉し、これにより温度上昇時等でのバイパスバルブ２４の流通経路が構成される。

一方、バイパスバルブ２２が閉状態のときに、さらには前記サーモエレメント１５とにより窓部２４ｂが空いているときに、バルブ室１２と前記第１の流路２１との間に圧力差を生じると、前記弁体２４が開方向に摺動移動し、弁体２４の周囲にリブ状部２４ｃによってバルブ室１２の周壁との間に形成される流通路２４ｄ｛図５（ａ），（ｂ）参照｝を経て第１の流路２１とバルブ室１２とが連通されるように構成されている。

ここで、図５はバイパスバルブ２２を構成する弁体２４を示すものであり、同図（ａ）は弁体２４の概略側面図、同図（ｂ）は同図（ａ）でのＶ−Ｖ線断面図である。また、これらの図において、一点鎖線は、図１、図２に示すハウジング１１におけるバルブ室１２および開口２３を示す。なお、同図（ｂ）では、バイパスバルブ２２を構成する弁体２４が、バルブ室１２内で開状態にあるときの状態を示している。

さらに、このバイパスバルブ２２を構成し前記サーモエレメント１５を摺動自在に支持する弁体２４は、上述したリブ状部２４ｃを含む外周部分が前記バルブ室１２内に摺動可能に支持されている。したがって、前記サーモエレメント２４は、バルブ室１２内に摺動可能に支持されたバイパスバルブ２２の弁体２４を介して、バルブ室１２に摺動自在に支持されるるとともに、この摺動部において前記弁体２４と協働して前記第３の流路１４と前記第１の流路２１との間の連通、遮断を行うように構成されていることになる。

換言すると、前記サーモエレメント１５は、その一端部分がバイパスバルブ２２を構成する弁体２４の流通孔２４ａ内に摺動自在に支持されている。これにより、サーモエレメント１５のスムーズな進退動作が可能となり、バルブ全体としての耐久性の向上にもつながる。

また、バイパスバルブ２２の弁体２４の内周側に形成されている流通孔２４ａと外周側に形成されている複数のリブ状部２４ｃによる流通路２４ｄとで二つのバイパス流路が構成され、これによりバイパスバルブ２２での流量制御を行う構成であり、必要最小限の部品点数による簡単な構造によって、バイパスバルブ２２としての所用の機能を発揮し得るという利点もある。

ここで、上述したリブ状部２４ｃとそれによる流通路２４ｄの形状を任意に設定することにより、バイパスバルブ２２による流通路２４ｄの流量を任意に設定することが可能であり、この点でも調整容易な構成であると言える。
さらに、このようなバイパスバルブ２２によれば、第１の流路２１から見た弁体２４の投影断面積の大きさにより、作動圧力及び開弁動作後の流通路２４ｄの流量を適宜に設計可能であり、構成の簡素化と共に、設計容易であるといった利点もある。

以上のような構成によれば、サーモバルブ１０としての全体の構成部品点数を最小限とし、構成の簡素化を図るとともに、全体の小型化も可能であり、コスト低減も図ることができる。

また、上述した構成によるサーモバルブ１０によれば、ハウジング１１内においてバルブ室１２、さらにこれに連通する第３の流路１４内の流体温度が高温になると、サーモエレメント１５内のワックスが熱膨張し、ピストンロッド１６が押し出されることで、該サーモエレメント１５がバルブ室１２内で移動することにより、第２、第３の流路１３，１４間のオイルの流れを得て、オイルを変速機１からオイルクーラ２に流すようになっている。オイル温度が所定温度以下であれば、第２、第３の流路１３，１４間の流れが遮断されている。

一方、バルブ室１２の内方端側に設けられているバイパスバルブ２２を構成する第２の弁体２４は、常時はコイルばね１８で開口２３を閉塞する方向に付勢されているが、第１の流路２１内のオイル圧力と前記バルブ室１２内、さらにこれに連通する第３の流路１４側のオイル圧力との圧力差が所定以上になると、開動作し、オイルを第１の流路から変速機側にバイパスさせるように構成されている。

なお、本発明は上述した実施形態で説明した構造には限定されず、サーモバルブ１０を構成する各部の形状、構造等を適宜変形、変更し得ることはいうまでもない。
たとえば上述した実施形態では、ハウジング１１は全体がほぼ直方体形状を呈するブロック形状で形成したものを説明したが、本発明はこれに限定されず、適宜の部位での余分な部分を削除し、全体の肉厚を薄くした形状のハウジングであってもよいことは言うまでもない。

また、バイパスバルブ２２を構成する弁体２４の形状としても、図４、図５等に示した形状に限らず、適宜の形状をもつものであってもよい。要は、コイルばね１８により付勢されることで、開口２３を遮断した状態を維持し、かつバルブ室１２（第３の流路１４と同圧）と第１の流路２１との間の流体圧力差で適宜開口して流通状態となる、というリリーフバルブとしての機能を持たせることができる形状であればよい。

さらに、上述した実施形態では、車両用変速機を冷却するオイルの冷却装置に適用した場合を説明したが、本発明はこれに限定されず、流体としてもオイルに限定されるものではない。要は、流体温度に応じて流路を開閉するサーモバルブであって、流体圧力に応じて流路を開閉するバイパスバルブを併用した構造をもつものを用いるものであればよい。

１ 車両用変速機（又はエンジン）
２ オイルクーラ（熱交換器）
１０ サーモバルブ
１１ ハウジング
１２ バルブ室
１３ 第２の流路
１４ 第３の流路
１５ サーモエレメント（メインバルブの弁体）
１６ ピストンロッド
１７ エンドキャップ
１８ コイルばね
２１ 第１の流路
２２ バイパスバルブ
２３ 開口
２４ 弁体（第２の弁体）

Claims (4)

1. ハウジング内に設けた第１、第２、第３の流路間を選択的に連通、遮断することにより、流体温度、流体圧力に伴って流路切換えを行うサーモバルブであって、
   前記ハウジング内部には、前記第１の流路に対し開口を介して連通して設けられるバルブ室を備えてなり、
   前記第２、第３の流路をこのバルブ室内に開口させて設けるとともに、このバルブ室内に進退動作可能に配置され流体温度に伴って動作することにより、前記第２の流路と第３の流路との間を連通、遮断するサーモエレメントと、このサーモエレメントを流路遮断方向に付勢するコイルばねとを設け、
   前記第１の流路とバルブ室とを連通する開口に、該開口を連通、遮断するとともに、連通時に前記第１の流路と前記第３の流路とを連通、遮断するためのバイパスバルブを構成する弁体を設け、前記コイルばねを、この弁体を流路遮断方向に付勢するばね手段として兼用して用いたことを特徴とするサーモバルブ。
2. 請求項１記載のサーモバルブにおいて、
   前記サーモエレメントは、前記バルブ室内で軸線方向に進退動作可能に設けられるとともに、常時はコイルばねにより付勢されることにより、バルブ室内で前記第２の流路と第３の流路との間を遮断するように機能するとともに、周囲の流体温度の上昇に伴って軸線方向に突出するピストンロッドを備え、
   このピストンロッドの突出動作に伴って、このサーモエレメントがバルブ室内で進退動作し、第２、第３の流路間を連通状態とすることを特徴とするサーモバルブ。
3. 請求項２記載のサーモバルブにおいて、
   前記サーモエレメントは、前記バルブ室内で前記バイパスバルブを構成する弁体に対し摺動自在に支持されるとともに、この摺動部において前記弁体と協働して前記第３の流路と前記第１の流路との間の連通、遮断を行うように構成されていることを特徴とするサーモバルブ。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のサーモバルブにおいて、
   前記バイパスバルブを構成する弁体は、バルブ室内で前記コイルばねに付勢されることにより、第１、第３の流路間を遮断状態とするとともに、これらの流路間の流体圧力差に応じて開動作し、第１、第３の流路間を連通状態とするように構成されていることを特徴とするサーモバルブ。

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