JP2016505770A - 油圧作動式サーモスタット - Google Patents

Abstract

発明は、エンジンの温度を制御する油圧アクチュエータサーモスタットシステムを提供する。油圧作動式サーモスタットシステムは、冷却剤流体の温度が上昇すると、温度応答性弁の開弁を誘導し、冷却剤流体の温度が低下すると、温度応答性弁の閉弁を誘導するように構成される熱応答性弁システムを含む。油圧作動式サーモスタットシステムは、制御装置によって制御可能である油圧アクチュエータシステムをさらに含み、油圧アクチュエータは、熱応答性弁システムと関連しており、制御装置からの指示に応答して温度応答性弁の開弁および／または閉弁を誘導するように構成され、温度応答性弁の開弁および／または閉弁は、油圧アクチュエータに入るおよび／またはそれから出る流体流れを制御することによって実行される。【選択図】図１

Description

本開示の実施形態は、内燃エンジンの分野に関し、より詳細には、上記燃焼エンジンにより発生された熱を制御するのに使用される冷却システムに関する。最も詳細には、本発明は、エンジンの中、およびエンジンとラジエータなどの熱交換器との間の冷却剤の流れを制御するのに使用される油圧作動式サーモスタットに関する。

サーモスタットは、従来知られており、内燃エンジンの中の冷却剤の循環を制御するのに広範囲に使われてきた。これまで、サーモスタットは、例えば冷却剤導管の中の冷却剤に浸っている弁という形をとっていた。最も一般的には、弁は、導管に懸かり、弁座に当接する弁部材を含んでいる。このように、閉位置では、弁は、例えばラジエータに向かう冷却剤の流れを実質的に遮断し、強制的に冷却剤をエンジンの中で再循環させてより急速に温める。

通常、このような弁は、ワックスなどの熱膨張可能材料を包含する密閉体を含み、密閉体は、冷却剤流体の中に浸っている。流体温度が上昇するにつれて、ワックスは膨張し、ピストンを外へ押し出す。冷却剤が、熱交換器やラジエータを通過するなど、新しい経路を通って循環することができるように、ピストンはバルブシートから弁を持ち上げる。こうして、冷却剤の温度を下げて、エンジンから熱を除去する。バネは、静止または冷却状態では、弁が常時閉じているように、弁を閉位置に動かすために提供される。したがって、まずエンジンが始動されると、弁は閉じて、冷却剤流体がエンジンの外側に循環するのを防止することによって、エンジンは、より迅速にその最適運転温度に達することができる。

今日まで、サーモスタットは、エンジンが長期にわたって一定の最適温度で作動することができるように設計されてきた。サーモスタットは、エンジン温度すなわち冷却剤流体温度が上昇すると、冷却システムの弁を開弁することでこれを達成する。弁を開弁すると、ラジエータなどの熱交換器に向かう流れは多くなり、より多くの熱を放散することができ、ひいてはエンジン温度を下げることが可能になる。エンジン温度が低下すると、冷却剤温度も低下するので、弁を閉弁し、放散熱の量を減らすことで、再び最適作業温度を維持する。

前述の従来技術サーモスタットは、効果的、簡単、かつ信頼性も高いが、いくつかの欠点がある。その１つとして、サーモスタットは、基本的に、エンジン設計者が１つの最適エンジン温度を設定する必要があることである。しかしながら、実際には、エンジン作動温度は、エンジン性能に影響を及ぼすことが知られている。具体的には、エンジンが高い温度で作動するほど、より完全な燃料燃焼が可能になり、それにより排出物がより少なくなる。その上、作動温度が高いほど、燃料節約性は向上する。しかし、運転エンジンが高温になると出力は低下し、、一方、運転エンジンが低温だと出力は増大する。したがって、ある一つの最適エンジン温度は、出力、燃料経済性、および排出レベルの中の妥協点となる。

別の欠点は、前述のサーモスタットの応答が遅いことである。冷却剤温度変化は、かなり緩やかであり、冷却剤温度の変化がピストンの動きを制御するので、開弁は、エンジン温度の上昇より遅れる。例えば、冬場はエンジン始動時が低温あるなので、サーモスタット応答は約１２分かかり、夏場は５分前後かかる。加えて、エンジン温度の急激な変化は、従来型のサーモスタットではうまく管理出来ない。しかし、このような急激な変化は、例えば、停止状態から発進する時や坂道を上る時等に起きる場合がある。通常、サーモスタットの応答は、エンジンの要求に遅れる、すなわち、減衰システムとして機能する。したがって、冷却剤温度の変動に単に受動的に追従するのではなく、要求に応じて応答するサーモスタットを開発するために努力がなされた。しかし、依然として、冷却剤の温度変化に確実に応答して過熱を防げるように起動するサーモスタットを作る必要がある。

さまざまなレバーおよびアクチュエータが要求に応じて弁を開閉するように提案されてきたが、まだ欠点がある。まず、これらは比較的に高価である。次に、これらは、複雑なエンジン制御システムと接合する複雑な機械式可動部分を含み、それらは何れも、時間の経過に伴って故障する可能性がある。アクチュエータシステムが故障すると、弁を閉状態のままとどめる可能性があり、エンジンの過熱および許容できない故障に発展する場合がある。したがって、電気機械システムには、確かな欠点がある。

本発明の出願人に譲渡された米国特許第６，５９８，５６５号および第６，５９５，１６５号は、弁を作動可能に接続された熱作動式アクチュエータを用いて、流体の流れを遮断および解放するためのサーモスタット弁との組み合わせを提供している。アクチュエータは、作動していないとき、アクチュエータの熱作動部分を冷却剤温度の前後に維持するため、一部が冷却剤の中にあるように配置される。電子加熱器制御装置を備えた別の加熱器をアクチュエータに接続して、ピストンの変位を制御するようにアクチュエータの温度を制御させ、要求に応じた弁の開閉を可能にしている。

しかし、ある環境においては十分な応答時間を提供することが出来るが、弁を開く時間と、ヒーターで熱膨張性材料の温度を変更するのにかかる時間との間の時間差により熱機械式アクチュエータの性能が抑制される。加えて、弁用および熱アクチュエータ用の２つの異なる作動温度の使用が求められ、製造の複雑さおよびコストの上昇を招く。さらに、熱機械式アクチュエータの動作は、開弁もしくは閉弁のどちらかしかできないため、液体を流すために一部開くような弁の位置を容易に設定することができない。

米国特許第７，９８７，８２２号、本発明の出願人は、エンジン条件に応答してエンジン制御システムにより制御される電気機械式アクチュエータを用いて、ラジエータに向かう液体冷却剤の流れを実質的に遮断及び解放するための温度応答性弁を有するサーモスタットの組み合わせを提供している。電気機械式アクチュエータは、電気機械式アクチュエータと冷却剤導管を通る弁の間に延在するコネクタアセンブリによって弁に接続され、コネクタアセンブリは、弁がサーモスタットによって冷却剤温度に応答して開閉され、電気機械式アクチュエータによって可動範囲の中に配置されるように、電気機械式アクチュエータが弁を開弁する際に、バネを圧縮させるように弁と関連して配置される。

しかし、要求に応じて弁を開閉し、かつ開弁の程度を制御することが可能ではるが、電気機械式アクチュエータは、機械的摩擦から生じる大きな損耗の結果として耐用年数を減らす傾向がある。さらに、サーモスタットおよび電気機械式アクチュエータを組み込んだ装置は、従来のサーモスタットコストに比べて高価である。

要求に応じて弁を開閉することができる装置に関して満たされていない要求が存在し、弁が開閉され得るエンジン温度は、所定の開弁開始（ＳＴＯ）温度より低いおよび／または高い場合がある。その上、装置は、短期的エンジン要求に比較的直ちに応答し、部分開弁位置を確定するため、弁の位置を制御することができ、費用効果で、長期間作動時の信頼性が高く、製造が容易であるべきであり、従来技術システムの欠点を防ぐものでなければならない。こうした装置は、安全であり、エンジン過熱を引き起こすやり方でも故障し難く、換言すればフェイルセーフ構成を含んでいれば最も好ましい。

関連技術の前述の例およびそれとともに関連する制限は、例示的でありかつ限定的でないよう意図される。関連技術の他の制限は、当業者であれば、明細書を読み、図を検討されることで明らかとなるであろう。

以下の実施形態およびその態様を、システム、ツール、および方法と関連させて図と共に説明するが、それらは例示的かつ代表的なもので発明の範囲を限定するものではない。

本発明の目的は、エンジンの温度を制御するための油圧作動式サーモスタットシステムを提供することであり、システムは、冷却剤流体の温度が上昇すると、温度応答性弁の開弁を誘導し、冷却剤流体の温度が低下すると、温度応答性弁の閉弁を誘導するように構成される熱応答性弁システムと、制御装置によって制御可能である油圧アクチュエータシステムであって、油圧アクチュエータは、熱応答性弁システムと関連しており、制御装置からの指示に応答して温度応答性弁の開弁および／または閉弁を誘導するように構成され、温度応答性弁の開弁および／または閉弁は、油圧アクチュエータに入るおよび／またはそれから出る流体の流れを制御することによって実行される油圧アクチュエータシステムとを含む。

いくつかの実施形態によれば、制御装置は、エンジン制御モジュール（ＥＣＭ）でもよい。

いくつかの実施形態によれば、熱交換器に向かう冷却剤流体の流れを調整する温度応答性弁と、温度応答性弁が冷却剤流体の温度上昇に応答して開弁するように構成される熱作動ピストンと、冷却剤流体の温度低下に応答して強制的に温度応答性弁を閉弁するように構成されるバネとを含む熱応答性弁システムが提供される。油圧アクチュエータシステムは、バネを伸張させることによって温度応答性弁の開弁を誘導し、バネを縮小させることによって温度応答性弁の閉弁を誘導するように構成される。

本発明の他の目的および利点は、説明が進むにつれて明らかになるであろう。いくつかの実施形態によれば、冷却剤流体の流れを調整することは、熱交換器に向かう冷却剤流体の流れを実質的に遮断することおよび／または実質的に遮断解除することを含む。

いくつかの実施形態によれば、油圧アクチュエータシステムは、制御装置からの指示に応答してバネを縮小させることによって冷却剤流体温度が上昇すると、温度応答性弁の開弁を防止するようにさらに構成することができる。

いくつかの実施形態によれば、油圧アクチュエータシステムは、冷却剤流体の温度に依存することなく、熱応答性弁の開弁および／または閉弁を誘導するように構成することができる。いくつかの実施形態によれば、油圧アクチュエータシステムは、さらに、制御装置からの指示に応答して温度応答性弁の可動範囲を制御するように構成することができる。いくつかの実施形態によれば、油圧アクチュエータシステムは、冷却剤流体の温度に依存することなく温度応答性弁の可動範囲を制御するように構成される。

いくつかの実施形態によれば、油圧アクチュエータシステムは、温度応答性弁を可動範囲内の特定の位置に変位させるように構成され、この特定の位置は、制御装置により決定することができる。

いくつかの実施形態によれば、油圧アクチュエータシステムは、直接または間接的にバネに接触するアクチュエータ板と、流体を含むレセプタクルと、レセプタクル内の流体に直接または間接的に接触し、アクチュエータ板に直接または間接的に接触する少なくとも１つのアクチュエータとを含むことができる。

いくつかの実施形態によれば、アクチュエータは、少なくとも１つの制御弁、モータ、減圧弁、またはそれらを組み合わせたものによって制御可能であってもよい。

いくつかの実施形態によれば、アクチュエータは、制御弁によって制御可能であってもよい。いくつかの実施形態によれば、アクチュエータは、モータによって制御可能であってもよい。いくつかの実施形態によれば、アクチュエータは、減圧弁によって制御可能であってもよい。いくつかの実施形態によれば、アクチュエータは、制御弁および減圧弁によって制御可能であってもよい。いくつかの実施形態によれば、アクチュエータは、制御弁およびステップモータによって制御可能であってもよい。

いくつかの実施形態によれば、制御弁、モータ、および減圧弁は、制御装置によって制御可能であってもよい。

いくつかの実施形態によれば、レセプタクルは、制御弁、モータ、減圧弁、またはそれらを組み合わせたものと流体流れでつながっていてもよい。

いくつかの実施形態によれば、レセプタクルは、制御弁と流体流れでつながっていてもよい。いくつかの実施形態によれば、レセプタクルは、モータと流体流れでつながっていてもよい。いくつかの実施形態によれば、レセプタクルは、減圧弁と流体流れでつながっていてもよい。いくつかの実施形態によれば、レセプタクルは、制御弁および減圧弁と流体流れでつながっていてもよい。いくつかの実施形態によれば、レセプタクルは、制御弁およびステップモータと流体流れでつながっていてもよい。

いくつかの実施形態によれば、アクチュエータは、制御装置からの指示に応答してアクチュエータ板を変位させるように構成される。

いくつかの実施形態によれば、制御装置からの指示は、少なくとも１つの制御弁の開閉に関する指示、モータの作動に関する指示、またはそれらを組み合わせたものを備える。

いくつかの実施形態によれば、制御装置からの指示は、レセプタクルに入るおよび／またはそれから出る流体の流れを可能にするように構成される。

いくつかの実施形態によれば、流体の流れは、アクチュエータの位置を変えるように構成される。

いくつかの実施形態によれば、アクチュエータの位置を変えることで、アクチュエータ板の変位が可能になる。

いくつかの実施形態によれば、アクチュエータ板の変位は、サーモスタットバネの伸張、収縮、またはその両方を誘導するように構成される。

いくつかの実施形態によれば、アクチュエータは、ピストンを含むことができる。いくつかの実施形態によれば、アクチュエータは、ダイアフラムを含むことができる。いくつかの実施形態によれば、アクチュエータは、ダイアフラム（ｄｉａｐｈｒａｇｍ、ｄｉａｆｒａｇｍ）を含むことができる。いくつかの実施形態によれば、ダイアフラムは、丸い中空形状を有することができる。いくつかの実施形態によれば、ダイアフラムは、環形を有することができる。いくつかの実施形態によれば、ダイアフラムは、凹面および／または凸面の形状／断面形状を取得するように構成される平面を有する丸い中空（または環形）を有することができる。

いくつかの実施形態によれば、流体の流れは、ダイアフラムの位置を変え、それによりダイアフラムを下方向にまたは上方向に動かして、ダイアフラムに凹面または凸面の形状／断面形状を取得させるように構成される。

いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つの制御弁は二項性であることができ、温度応答性弁の開閉を可能にする。

いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つの制御弁は、温度応答性弁の開閉を可能にし、さらに温度応答性弁の可動範囲を制御するアナログ弁であることができる。

いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つの制御弁は、アクチュエータ板および温度応答性弁を可動範囲の中の特定の位置に変位させるように構成される。

いくつかの実施形態によれば、特定の位置は、制御装置によって決定することができる。

いくつかの実施形態によれば、油圧アクチュエータシステムは、２つのアクチュエータを備え、さらに平衡部材を備えており、平衡部材は、アクチュエータのそれぞれに直接または間接的に接触していることができ、アクチュエータ板の変位を支援するように構成される。

いくつかの実施形態によれば、油圧アクチュエータは、さらに２つの制御弁を備え、第１の制御弁の開弁は、アクチュエータ板を変位させてバネの伸張を誘導するように構成され、第２の制御弁の開弁は、アクチュエータ板を変位させて、バネの収縮を誘導するように構成される。

いくつかの実施形態によれば、モータは、ステップモータまたは電動モータを備える。

いくつかの実施形態によれば、モータは、レセプタクルと流体流れでつながっているモータピストンを備える。

いくつかの実施形態によれば、モータの作動は、モータピストンの線形移動を促進する。

いくつかの実施形態によれば、モータピストンの線形移動の範囲は、アクチュエータ板および／または温度応答性弁の可動範囲と関連することができる。

いくつかの実施形態によれば、モータは、アクチュエータ板および／または温度応答性弁を可動範囲の中の特定の位置に変位させるように構成される。

いくつかの実施形態によれば、特定の位置は、制御装置によって決定することができる。いくつかの実施形態によれば、流体は、水、冷却剤流体、または油でもよい。いくつかの実施形態によれば、流体は、冷却剤流体ポンプによって循環される冷却剤流体でもよい。いくつかの実施形態によれば、流体は、外部ポンプによって循環される液体でもよい。

いくつかの実施形態によれば、油圧作動式サーモスタットシステムは、温度応答性弁機能が故障している場合であっても、温度応答性弁を開弁するように構成される。

いくつかの実施形態によれば、油圧作動式サーモスタットシステムは、油圧アクチュエータシステム機能が故障している場合であっても、温度応答性弁を開弁するように構成される。

いくつかの実施形態によれば、要求に応じてサーモスタット弁の開閉を可能にし、弁の位置を制御するように構成される、確実に作動し（フェイルセーフ）、信頼性が高く、かつ製造が容易な油圧作動式サーモスタット装置が提供される。

いくつかの実施形態によれば、油圧作動式サーモスタットシステムは、２つのレセプタクル、２つの制御弁、および２つの環形状ダイアフラムを備える。

いくつかの実施形態によれば、アクチュエータは、流体によって及ぼされた圧力を感知し、かつそれに応じてその位置または形状を変えるように構成された機械式要素でもよく、圧力を接触要素に変換することができる。

本発明のさらに別の目的は、油圧作動式サーモスタットシステムによってエンジンの温度を制御する方法を提供することである。方法は、制御装置によって制御可能な熱応答性弁システムおよび油圧アクチュエータシステムを提供することを含むことができる。方法は、制御装置によって、少なくとも１つのレセプタクルに入る流体流れを制御することを含むことができ、流体の流れは、アクチュエータ板を変位させるように構成される少なくとも１つのアクチュエータ上に圧力を及ぼすように構成され、冷却剤流体温度に依存することなく温度応答性弁の開弁および／または閉弁を誘導する。

いくつかの実施形態によれば、方法は、バネの位置および可動範囲を制御するアクチュエータ板を変位させることによって、熱応答性弁システムのバネを伸張させるまたは収縮させることを含むことができる。

いくつかの実施形態によれば、方法は、熱交換器に向かう冷却剤流体の流れを熱応答性弁システムによって調整することを含むことができる。

いくつかの実施形態によれば、調整することは、冷却剤流体流れを実質的に遮断することおよび実質的に遮断解除することを含むことができる。

いくつかの実施形態によれば、方法は、冷却剤流体の温度上昇に応答して熱作動ピストンを開くこと、かつ冷却剤流体の温度低下に応答するバネによって熱作動ピストンを閉じることを含むことができる。

上記の例示的な態様および実施形態に加えて、図を参照し、以下の詳細説明を検討することでさらに別の態様および実施形態が明らかになるであろう。

例示的な実施形態を参照図に示す。図に示した構成要素および特徴の寸法は、通常、説明の便宜上および明暸性のために選択されており、必ずしも一定の縮尺で示されているわけではない。本明細書に開示される実施形態および図は、制限するためのものではなく解説用であるとみなされるべきであるように意図される。以下に図を記載する。

図１は、いくつかの実施形態による、サーモスタットおよびアクチュエータを含むエンジンの温度を制御する装置の断面図を示し、サーモスタット弁は、閉位置にある。 いくつかの実施形態による、サーモスタットおよびアクチュエータを含むエンジンの温度を制御する装置の断面図を示し、サーモスタット弁は、「通常モード」での開位置にある。 いくつかの実施形態による、サーモスタットおよびアクチュエータを含むエンジンの温度を制御する装置の断面図を示し、サーモスタット弁は、アクチュエータによって誘導された「先行開弁モード」での開位置にある。 いくつかの実施形態による、サーモスタットおよびアクチュエータを含むエンジンの温度を制御する装置の断面図を示し、サーモスタット弁は、アクチュエータによって誘導された「遅延開弁モード」での閉位置にある。 いくつかの実施形態による、サーモスタットおよびアクチュエータを含むエンジンの温度を制御する装置の断面図を示し、サーモスタット弁は、アクチュエータによって誘導された「先行閉弁モード」での開位置にある。 いくつかの実施形態による、エンジンの温度を制御する機器のハウジングの正面図を示す。 いくつかの実施形態による、サーモスタットおよび油圧アクチュエータを含むエンジンの温度を制御する装置の分解正面図を示す。 いくつかの実施形態による、装置ハウジング、サーモスタット、およびアクチュエータを含むエンジンの温度を制御する装置の、図８Ａの線ＪＪに沿う断面正面図を示す。 いくつかの実施形態による、ステップモータハウジング、ステップモータ、および油圧アクチュエータの分解立体図を示す。 いくつかの実施形態による、装置ハウジング、サーモスタット、およびアクチュエータを含むエンジンの温度を制御する装置の、図８Ｂの線ＩＩに沿う断面側面図を示す。 いくつかの実施形態による、エンジンの温度を制御する装置の上部正面図を示す。 いくつかの実施形態による、エンジンの温度を制御する装置の上部側面図を示す。 いくつかの実施形態による、図８Ａの線ＪＪに沿う、サーモスタットおよびアクチュエータの断面図を示し、サーモスタット弁は、閉位置にある。 いくつかの実施形態による、図８Ｂの線ＩＩに沿う、ステップモータの断面図を示し、サーモスタット弁は、閉位置にある。 いくつかの実施形態による、図８Ａの線ＪＪに沿う、サーモスタットおよびアクチュエータの断面図を示し、サーモスタット弁は、「通常モード」での開位置にある。 いくつかの実施形態による、図８Ｂの線ＩＩに沿う、ステップモータの断面図を示し、サーモスタット弁は、「通常モード」での開位置にある。 いくつかの実施形態による、図８Ａの線ＪＪに沿う、サーモスタットおよびアクチュエータの断面図を示し、サーモスタット弁は、アクチュエータにより誘導された「先行開弁モード」での開位置にある。 いくつかの実施形態による、図８Ｂの線ＩＩに沿う、ステップモータの断面図を示し、サーモスタット弁は、アクチュエータによって誘導された「先行開弁モード」での開位置にある。 いくつかの実施形態による、図８Ａの線ＪＪに沿う、サーモスタットおよびアクチュエータの断面図を示し、サーモスタット弁は、アクチュエータによって誘導された「遅延開弁モード」での閉位置にある。 いくつかの実施形態による、図８Ｂの線ＩＩに沿う、ステップモータの断面図を示し、サーモスタット弁は、アクチュエータによって誘導された「遅延開弁モード」での閉位置にある。 いくつかの実施形態による、サーモスタットおよびアクチュエータを備えているエンジンの温度を制御する装置の断面図を示し、サーモスタット弁は、閉位置にある。 いくつかの実施形態による、サーモスタットおよびアクチュエータを備えているエンジンの温度を制御する装置の断面図を示し、サーモスタット弁は、開位置にある。 いくつかの実施形態による、サーモスタットおよびアクチュエータを備えているエンジンの温度を制御する装置の断面図を示し、サーモスタット弁は、完全に伸張された開位置にある。 いくつかの実施形態による、サーモスタットおよびアクチュエータを備えているエンジンの温度を制御する装置の断面図を示し、サーモスタット弁は、アクチュエータによって誘導された完全に伸張された開位置にある。

本発明は、ラジエータなどの熱交換器の中を通るエンジン冷却剤流体の流れを制御することによって、エンジンの温度を制御する油圧作動式サーモスタットシステムを提供する。用語「ラジエータ」と「熱交換器」を同義的に使用する場合がある。本発明のシステムは、エンジンの冷却を提供するように構成され、冷却は、エンジンの所定の温度でおよび／または即時的なエンジンの要求によって定義される温度で進めることができる。本発明の油圧作動式サーモスタットシステムは、さらに、エンジンの冷却を終了するように構成され、冷却は、エンジンの所定の温度でおよび／または即時的なエンジンの要求によって定義される温度で終了することができる。したがって、本発明の油圧作動式サーモスタットシステムは、エンジン温度のより正確な制御を可能にし、ひいては、エンジン出力を低下させることなく燃料効率を改善することができる。

いくつかの実施形態によれば、本発明の油圧作動式サーモスタットシステムは、開き開始（ＳＴＯ）温度より高い温度でエンジンを冷却することを促進するように構成され、このようにしてエンジン温度および燃料効率を上げる。

ここで使用される用語「開き開始（ＳＴＯ）温度」、はサーモスタット製造業者によって事前に定義された温度範囲を指しており、その温度で、サーモスタットは冷却剤流体を熱交換器の中に流すように構成される。

他の実施形態によれば、油圧作動式サーモスタットシステムは、ＳＴＯ温度より低い温度でエンジンを冷却することを促進するように構成され、ＳＴＯ温度は、標準値より高く設定される。こうした実施形態では、エンジンの冷却は、より低い温度でのエンジンの要求時に、本発明のシステムによって促進することができ、一方でエンジンの所定の作動温度は高く、それに応じて燃料効率が、高い。

追加的な実施形態によれば、本発明の油圧作動式サーモスタットシステムは、ＳＴＯ温度の低い方の限度より高い温度でエンジンを冷却することを終了させるように構成され、結果的に、エンジン温度および燃料効率を上げる。

さらなる実施形態によれば、エンジン出力を上昇させるためのエンジンの冷却は、エンジンの即時的要求に基づいて、本発明の油圧作動式サーモスタットシステムによって、任意の温度で提供することができる。

本発明の油圧作動式サーモスタットシステムは、熱応答性システムおよびエンジン制御モジュール（ＥＣＭ）作動システムを含む。熱応答性システムサーモスタットは、熱交換器に向かう冷却剤流体の流れを遮断および遮断解除する温度応答性弁と、液体冷却剤の温度が上昇するにつれて、開弁を可能にするように構成される熱作動ピストンと、バネとを含み、かつ液体冷却剤の温度が低下するとき、開弁を抑制し強制的にそれを閉弁するため温度応答性弁に圧力を及ぼすように構成される典型的サーモスタットでもよい。

エンジン制御モジュール（ＥＣＭ）作動システムのアクチュエータは、サーモスタットのバネと関連しており、バネの伸張／収縮状態に影響を及ぼすように構成される。アクチュエータは、少なくとも１つの制御弁によって制御可能であり、制御弁は、ＥＣＭによって制御可能である。ＥＣＭ作動システムの油圧アクチュエータは、ＥＣＭからの指示に応答して、バネを伸張させることによって温度応答性弁の開弁を誘導するように、および／またはバネを縮小させことによって、温度応答性弁の開弁を抑制するように構成される。油圧アクチュエータは、さらに、ＥＣＭからの指示に応答して、バネを縮小させることにより温度応答性弁の閉弁を誘導するように構成することができる。油圧アクチュエータは、さらに、ＥＣＭからの指示に応答して、温度応答性弁の可動範囲を制御するように、かつ温度応答性弁を可動範囲の中の特定の位置に変位させるように構成することができ、特定の位置は、ＥＣＭによって決定される。本発明のシステムは、費用効率がよく、長期間作動時の信頼性も高く、さらに製造が容易である。本発明の油圧作動式サーモスタットシステムは、さらに確実に作動するように（フェイルセーフ）なっている。いくつかの実施形態によれば、ＥＣＭ作動システム油圧アクチュエータは、サーモスタット機能が故障している場合であっても、温度応答性弁を開弁するように構成され、サーモスタットは、ＥＣＭ作動システムアクチュエータ機能が故障している場合であっても、温度応答性弁を開弁するように構成される。

本発明の油圧作動式サーモスタットシステムは、直接または間接的にサーモスタットバネに接触するアクチュエータ板を含むことができ、レセプタクル、流体導管、および制御弁を含むことができる。流体導管は、レセプタクルおよび調節弁と流体流れでつながっており、熱応答性弁の開弁および／または閉弁は、制御弁によってレセプタクルの油圧アクチュエータ冷却剤流体圧力を調節することによって行われる。

本発明の装置では、さまざまな種類のＥＣＭ作動システムのアクチュエータを使用することができる。いくつかの実施形態によれば、アクチュエータは、油圧アクチュエータを含む。他の実施形態によれば、アクチュエータは、機械式または電気機械式アクチュエータを含む。アクチュエータは、ソレノイド、ダイアフラム、空気式または圧電性のアクチュエータをさらに含むことができる。

いくつかの実施形態によれば、油圧アクチュエータなどの、これに限定するわけではないが、ＥＣＭ作動システムのアクチュエータは、本明細書に記載されるように、サーモスタット弁および／またはボール弁と組み合わせて使用することができる。ボール弁は、サーモスタットを通る冷却剤流体の流れを制御するように構成される球面円板を含むことができる。いくつかの実施形態によれば、ボール弁は、冷却剤流体の高流速および／または高圧を可能にするように構成される。

いくつかの実施形態によれば、ＥＣＭ作動システムのアクチュエータをステップモータと組み合わせて使用することができる。ステップモータは、温度応答性弁の開弁および／または閉弁を誘導および／または制御するように構成することができる。別の実施形態によれば、ステップモータは、可動範囲内の特定の位置に温度応答性弁を変位させるように構成され、特定の位置は、ＥＣＭによって決定される。ステップモータは、本明細書に記載されるように、サーモスタット弁および／またはボール弁と組み合わせて使用することができる。

本発明の装置は、冷却剤流体の圧力変動を減らすように構成される減圧弁をさらに含むことができる。アクチュエータと流体流れでつながっている減圧弁は、冷却剤流体の圧力を、約０．２５バールから２バールの範囲、約０．５バールから約１．５バールであれば好ましく、約０．７５バールから約１バールまでであればより好ましい範囲の一定値に減らすように構成することができる。ある実施形態によれば、冷却剤流体の圧力は、約０．７５のバールである。流体の一定圧力により、エンジン動作の間、エンジンおよび冷却剤システムの中を通るその流れから生じる流体圧力変動によって影響を及ぼされることなく、一定の低下した圧力でアクチュエータを作動させることができる。

これより、いくつかの実施形態によれば、サーモスタットおよびアクチュエータを含む、エンジンの温度を制御する装置の断面図を示し、サーモスタット弁は、閉位置にある図１と、いくつかの実施形態によれば、サーモスタットおよびアクチュエータを含む、エンジンの温度を制御する装置の断面図を示し、サーモスタット弁は、「通常モード」での開位置にある図２と、いくつかの実施形態によれば、サーモスタットおよびアクチュエータを含む、エンジンの温度を制御する装置の断面図を示し、サーモスタット弁は、「先行開弁モード」での開位置にある図３と、いくつかの実施形態によれば、サーモスタットおよびアクチュエータを含む、エンジンの温度を制御する装置の断面図を示し、サーモスタット弁は、アクチュエータにより誘導され、「遅延開弁モード」での閉位置にある図４と、いくつかの実施形態によれば、サーモスタットおよびアクチュエータを含む、エンジンの温度を制御する装置の断面図を示し、サーモスタット弁は、アクチュエータにより誘導され、「先行閉弁モード」での開位置にある図５とを参照する。

装置１００は、サーモスタット１１０を含み、サーモスタット１１０は、２つの区分、サーモスタット本体１１２ａおよびサーモスタット本体１１２ｂに分けられるサーモスタット本体１１２を含む。サーモスタット本体１１２ａは、サーモスタット本体１１２ａの内部に配置される熱膨張可能材料１１４および熱作動ピストン１１６を含む。サーモスタット１１０は、サーモスタット本体１１２ａに接続され、下方向および上方向に自由に移動するように構成されるサーモスタット弁体１１８をさらに含み、サーモスタット弁１２０の開弁および閉弁がそれぞれ、ラジエータ１０６からサーモスタット１１０を通ってエンジン１０３に戻る冷却剤流体の流れを可能にするまたは妨げることができる。サーモスタット１１０は、弁体１１８を密封する弁座１２２をさらに含む。弁体１１８が弁座１２２に密封されているサーモスタット弁１２０の閉位置は、図１で１０と示される。弁体１１８は、サーモスタット本体１１２ａに接続されており、弁座１２２は、ラジエータブロック１５２ａに接続されて適所に固定されている。サーモスタットは、サーモスタット本体１１２ａ上に載置されるサーモスタットバネ１２４ａをさらに含む。サーモスタットバネ１２４ａは、弁体１１８と関連している。

装置１００は、バイパス弁１２８をさらに含む。バイパス弁１２８は、サーモスタット本体１１２ｂに接続され、下方向および上方向へ自由に移動するように構成されるバイパス弁体１２６を含み、バイパス弁１２８の閉弁および開弁がそれぞれ、エンジン１０３からラジエータ１０６に向かう冷却剤流体の流れを作るまたは抑制することができる。サーモスタット１１０は、バイパス弁体１２６が密封するバイパス弁座１２９をさらに含む。バイパス弁体１２６が弁座１２９に密封されているバイパス弁１２８の開位置は、図１で１２と示される。バイパス弁体１２６は、サーモスタット本体１１２ｂに接続されており、弁座１２９は、バイパスブロック１５２ｂに接続されて適所に固定されている。サーモスタットは、サーモスタット本体１１２ｂ上に載置されるサーモスタットバネ１２４ｂをさらに含む。サーモスタットバネ１２４ｂは、バイパス弁体１２８およびサーモスタットバネ１２４ａと関連している。

サーモスタット１１０は、温度応答性を有する。バイパス弁１２８は、ラジエータ１０６に向かう冷却剤流体の流れを実質的に遮断し、かつ実質的に遮断解除するように構成される。サーモスタット弁１２０は、ラジエータ１０６からの冷却剤流体の流れを実質的に遮断し、かつ実質的に遮断解除するように構成される。熱作動ピストン１１６は、冷却剤流体の温度が上昇しているとき、サーモスタット弁１２０の開弁を可能にするように構成され、サーモスタットバネ１２４ａは、冷却剤流体温度が低下しているとき、サーモスタット弁１２０の閉弁を誘導するように構成される。熱作動ピストン１１６は、さらに、冷却剤流体の温度が上昇しているとき、バイパス弁１２８の閉弁を可能にするように構成され、サーモスタットバネ１２４ｂは、冷却剤流体温度が低下しているとき、バイパス弁１２８の開弁を誘導するように構成される。

装置１００は、油圧アクチュエータ１３０をさらに含み、油圧アクチュエータは、その上部にあるダイアフラム１３２およびその下部にあるダイアフラム１３４を含む。ダイアフラム１３４は、アクチュエータバネ１３８と連動しており、ダイアフラム１３２は、アクチュエータバネ１３６と連動している。ダイアフラム１３２は、ダイアフラム平衡材１５４を介してダイアフラム１３４と接触している。ダイアフラム平衡材１５４は、ダイアフラム１３２によって及ぼされる圧力をダイアフラム１３４に転送し、および／またはダイアフラム１３４によって及ぼされる圧力をダイアフラム１３２に転送するように構成される。油圧アクチュエータ１３０は、ダイアフラム１３２とダイアフラム１３４の間に配置され、その下部端がダイアフラム１３４に接続されるアクチュエータ板１５０をさらに含む。アクチュエータ板１５０は、図３で１４と示される位置と図４で１６と示される位置の間で上方向および下方向に自由に移動するように構成される。ダイアフラム１３２は、レセプタクル１４０に接続されており、ダイアフラム１３４は、レセプタクル１４２に接続されている。レセプタクル１４０および１４２は、冷却剤流体で充填されるように構成され、冷却剤流体は、ポンプ１０２から逆止弁１４４ａを通ってレセプタクル１４０に、および逆止弁１４４ｂを通ってレセプタクル１４２に流れるように構成される。レセプタクル１４０および１４２は、冷却剤流体の放出を可能にするようにさらに構成され、冷却剤流体は、レセプタクル１４０から制御弁１４８ａを通って、かつレセプタクル１４２から制御弁１４８ｂを通ってポンプ１０２に流れるように構成される。

いくつかの実施形態によれば、逆止弁１４４ａおよび１４４ｂは、レセプタクル１４０および１４２に入る冷却剤流体の流れを可能にし、それがレセプタクルから逆止弁１４４ａおよび１４４ｂに戻る流れを抑止する。逆止弁１４４ａおよび１４４ｂは、さらに、レセプタクル１４０および１４２の圧力低下をそれぞれ防止するように構成される。

逆止弁１４４ａは、減圧弁システム１４６およびレセプタクル１４０と流体流れでつながっている。逆止弁１４４ｂは、減圧弁システム１４６およびレセプタクル１４２と流体流れでつながっている。減圧弁システム１４６は、ポンプ１０２および逆止弁１４４ａと１４４ｂに流体流れでつながっている。減圧弁システム１４６は、冷却剤流体の圧力を所定値に低下させるように構成される。制御弁１４８ａおよび１４８ｂは、ＥＣＭ（図示せず）から受け取った指示に従ってレセプタクル１４０および１４２からの冷却剤流体流れを可能にするおよび／または遮断するように構成される。減圧弁システム１４６は、冷却剤流体の圧力を調節するように構成されるバネ１４６ａを含む。こうした減圧弁システムの詳細は当業者によく知られているので、これについて、本明細書ではこれ以上詳細に記述しない。

さらに装置１００は、冷却剤流体を循環させるように構成されるポンプ１０２を含む。冷却剤流体循環方式は、図１の矢印線２０、２２、２４、２４ａ、２４ｂ、２６、２６ａおよび２６ｂで表される。冷却剤流体は、矢印線２０で示されるように、ポンプ１０２によって、エンジン１０３およびサーモスタット１１０の中を循環することができ、冷却剤流体は、バイパス弁１２８を通ってサーモスタット１１０に流入することができる。あるいは、冷却剤流体は、矢印線２２で示されるように、ポンプ１０２によって、エンジン１０３、ラジエータ１０６、およびサーモスタット１１０の中を循環することができ、冷却剤流体は、バイパス弁１２０を通ってサーモスタット１１０に流入する。冷却剤流体は、さらに、矢印線２４で示されるように、減圧弁１４６に流れることもでき、矢印線２４ａで示されるように、逆止弁１４４ａを通って減圧弁１４６からレセプタクル１４０に、かつ矢印線２４ｂで示されるように、逆止弁１４４ｂを通ってレセプタクル１４２に流れる。冷却剤流体は、さらに、制御弁１４８ａおよび１４８ｂが開位置にある場合、矢印線２６ａで示されるように、レセプタクル１４０から制御弁１４８ａを通って、かつ矢印線２６ｂで示されるように、レセプタクル１４２から制御弁１４８ｂを通って、矢印線２６で示されるように、ポンプ１０２に流れることができる。

装置１００は、ノズル１５６ａおよび１５６ｂをさらに含むことができ、ノズル１５６ａは、逆止弁１４４ａおよび減圧弁システム１４６と流体流れでつながっており、ノズル１５６ｂは、逆止弁１４４ｂおよび減圧弁システム１４６と流体流れでつながっている。ノズル１５６ａおよび１５６ｂは、冷却剤流体の流量を制御するように構成される。装置１００は、減圧弁システム１４６と流体流れでつながっているフィルタ１６０をさらに含むことができる。フィルタ１６０は、汚染または異物によるノズル１５６ａ、１５６ｂの閉塞、および他の冷却剤流体通路の閉塞を防止するように構成される。

制御弁１４８ａおよび１４８ｂは、エンジン１０３と関連する車両エンジンの状態および性能をモニタするのに一般に使用される種類のモータ計装パッケージによって制御することができる。こうした計装パッケージの詳細は当業者によく知られているので、これらについて、本明細書ではこれ以上詳細に記述しない。制御弁１４８ａおよび１４８ｂは、例えばＥＣＭまたはエンジン制御システムによって制御される電気回路に接続されていれば最も望ましい。用語「エンジン制御モジュール（ＥＣＭ）」と「「エンジン制御システム」」を同義的に使用する場合がある。典型的には、ＥＣＭは、さまざまなエンジンおよび車両パラメータを検出するのに使用される複数のセンサを含み、それでエンジンの性能を最適化することができる。本発明は、本明細書に記載されるように本発明を活用するのに十分な情報をＥＣＭに提供するために、適切で利用可能な場合には、既存のセンサを使用すること、または付加的なセンサを使用することのどちらも包含する。

制御弁１４８ａおよび１４８ｂは、以下に記載されるように、サーモスタットバネ１２４ａの収縮および／または伸張の程度を画定するアクチュエータ板１５０の位置を制御するように構成される。いくつかの実施形態によれば、制御弁１４８ａおよび１４８ｂは、二項性制御弁である。二項性制御弁は、閉位置、または完全な開位置にあるように構成され、緩やかに開弁するようには構成されていない。これらの実施形態では、二項性である制御弁１４８ａおよび１４８ｂは、４つの別々の位置、すなわち図１および図２で１４と示され、制御弁１４８ａおよび１４８ｂが閉じている、または制御弁１４８ａおよび１４８ｂが開いている位置と、図３で１４ａと示され、制御弁１４８ａが閉じている、かつ制御弁１４８ｂが開いている位置と、図４および図５で１４ｂと示され、制御弁１４８ａが開いている、かつ制御弁１４８ｂが閉じている位置とによって画定される、アクチュエータ板１５０の変位を可能にする。二項性制御弁１４８ａおよび１４８ｂの開弁および／または閉弁は、ＥＣＭによって制御することができ、ＥＣＭは、さまざまなエンジンおよび車両のパラメータを感知し、かつ弁の開弁または閉弁が必要とされるかどうかを判定するように構成されるセンサを含む。したがって、アクチュエータ板１５０の位置、およびサーモスタット弁１２０の開弁および／または閉弁およびサーモスタット弁１１８の変位のそれぞれを、ＥＣＭによって感知されるエンジン１０３の状態に従って制御することができる。したがって、バイパス弁１２８の閉弁および／または開弁およびバイパス弁１２６の変位のそれぞれは、ＥＣＭによって感知されるエンジン１０３の状態に従って制御することができる。いくつかの実施形態では、エンジン温度の変化を、その変化に対する熱膨張可能材料の応答より前に、ＥＣＭが感知することができ、サーモスタット弁１２０の開弁および／または閉弁、およびバイパス弁１２８の閉弁および／または開弁は、実際には、熱膨張可能材料によってよりも制御弁によってより作動される。これらの実施形態は、以下において、図３に関する「先行開弁モード」として説明される。追加的な実施形態によれば、制御弁１４８ａおよび１４８ｂの開弁および／または閉弁、とサーモスタット弁１２０および／またはバイパス弁１２８の開弁および／または閉弁のそれぞれは、エンジン１０３の即時的な要求に従ってＥＣＭにより誘導することができる。いくつかの実施形態によれば、エンジン温度は、サーモスタット弁１２０の開き開始（ＳＴＯ）温度として事前に定義された温度より低い必要がある。これらの実施形態では、制御弁１４８ｂの開弁は、サーモスタット弁１２０の開弁および冷却剤流体がＳＴＯ温度に達する前のそれぞれのバイパス弁１２８の閉弁を可能にするように構成され、この実施形態は、以下において、図３に関する「先行開弁モード」として説明される。他の実施形態によれば、エンジン温度は、サーモスタット弁１２０の開き開始（ＳＴＯ）温度として事前に定義された温度より高い必要がある。実施形態では、制御弁１４８ａの開弁は、サーモスタット弁１２０の開弁および冷却剤流体がＳＴＯ温度に達した後のそれぞれのバイパス弁１２８の閉弁を妨げ、サーモスタット弁１２０の開弁およびＳＴＯ温度より高い温度でのそれぞれのバイパス弁１２８の閉弁を可能にするように構成され、これらの実施形態は、以下において、図４に関する「遅延開弁モード」として説明される。制御弁１４８ａの開弁は、さらに、サーモスタット弁１２０の閉弁およびＳＴＯ温度より高い温度でのそれぞれのバイパス弁１２８の閉弁を誘導するように構成することができ、これらの実施形態は、以下において、図５に関する「先行開弁モード」として説明される。

他の実施形態によれば、制御弁１４８ａおよび１４８ｂはアナログ制御弁であり、緩やかにあるいは比例関数的に開弁および／または閉弁を可能にするように構成され、それによって、測定された量の冷却剤流体がレセプタクル１４０および１４２から流れることができ、それによって、レセプタクルの中の冷却剤流体圧力を制御し、その結果ダイアフラム１３２および１３４の状態およびアクチュエータ板１５０の位置を制御する。アナログ制御弁１４８ａおよび１４８ｂの開弁および／または閉弁、および開弁および／または閉弁の程度は、ＥＣＭによって制御することができ、ＥＣＭは、さまざまなエンジンおよび車両パラメータを感知して、ラジエータ１０６を通る冷却剤流体の適切な流量を決定するように構成されるセンサを含む。いくつかの実施形態によれば、アクチュエータ板１５０の位置とサーモスタット弁１２０の開弁および／または閉弁のそれぞれとサーモスタット弁１１８の変位は、ＥＣＭによって感知されるエンジン１０３の状態によって制御することができる。サーモスタット弁１２０の開弁および／または閉弁の程度およびサーモスタット弁１１８の変位範囲は、ＥＣＭによって感知されるエンジン１０３の状態によって、それに応じて制御することができる。さらなる実施形態によれば、バイパス弁１２８の閉弁および／または開弁のそれぞれとバイパス弁１２６の変位は、ＥＣＭによって感知されるエンジン１０３の状態によって制御することができる。バイパス弁１２８の閉弁および／または開弁の程度とバイパス弁１２６の変位の範囲は、ＥＣＭによって感知されるエンジン１０３の状態によって、それに応じて制御することができる。

サーモスタット１１０のＳＴＯ温度範囲は、任意の所望範囲に設定することができる。いくつかの実施形態によれば、サーモスタットのＳＴＯ温度範囲は、約９０°Ｃから約９５°Ｃの典型的な範囲に設定される。これらの実施形態では、サーモスタット弁１２０の開弁および／または閉弁とバイパス弁１２８の閉弁および／または開弁のそれぞれは、サーモスタット１１０の熱膨張可能材料１１４の膨張および／または縮小によって作動される。サーモスタット弁１２０の開弁および／または閉弁とバイパス弁１２８の閉弁および／または開弁のそれぞれは、サーモスタット１１０が故障して作動しない場合、さらに、油圧アクチュエータシステム１３０によって作動させることができる。他の実施形態によれば、サーモスタット１１０のＳＴＯ温度範囲は、大量生産車両用の正常範囲を上回って、例えば約１００°Ｃから１０５°Ｃに設定することができる。これらの実施形態では、油圧アクチュエータシステム１３０は、サーモスタット弁１２０を開弁するおよび／または閉弁するように構成され、所定の活性化温度に依存するサーモスタット１１０の熱膨張可能材料１１４の膨張および／または縮小より前に、ＥＣＭからの指示に応答して、それに応じてバイパス弁１２８を閉弁するおよび／または開弁する。動作モードは、ＳＴＯ温度範囲を上げることができ、したがって、エンジン１０３の作動温度を上げ、一方で、前述のように、ＥＣＭによって誘導される、要求に応じた急速なエンジン温度降下を提供する。サーモスタット弁１２０の開弁およびそれぞれのバイパス弁１２８の閉弁は、エンジン温度上昇だけではなく、ＥＣＭに感知されるさまざまなエンジンパラメータ、例えば加速中のより高い出力の要求によって誘導される、ラジエータ１０６の中を流れる冷却剤流体によってエンジン１０３の温度冷却を可能にする方法で制御することができる。例えば、出力を供給するのに好ましい範囲は、５０°Ｃと１００°Ｃの間、またはより狭い範囲である７０°Ｃと９０°Ｃの間である。エンジン温度をこのように下げることは、制御弁の開弁を誘導するＥＣＭによって達成することができ、弁体１１８のほぼ即時的な大きな変位を可能にする。この場合、サーモスタット弁１２０を開弁して、急激な温度低下および突発的な出力を供給することができる。

代替実施形態によれば、サーモスタットのＳＴＯ温度範囲は、約９０°Ｃから約９５°Ｃの典型的な範囲に設定され、油圧アクチュエータ１３０は、ＥＣＭからの指示に応答して、サーモスタット弁１２０の開弁を防止し、したがって、サーモスタット１１０の熱膨張可能材料１１４が膨張すると、バイパス弁１２８の閉弁を防止するように構成される。これらの実施形態では、油圧アクチュエータ１３０は、ＳＴＯ温度範囲より高い温度でサーモスタット弁１２０を開弁し、したがって、バイパス弁１２８を閉弁するように構成される。これらの実施形態では、油圧アクチュエータシステム１３０は、サーモスタット１１０の熱膨張可能材料１１４の縮小より前に、サーモスタット弁１２０の閉弁およびそれぞれのバイパス弁１２８の開弁を誘導するようにさらに構成される。動作モードは、エンジンの即時的状態に基づいて、ＳＴＯ温度範囲を上昇させることなく、ＥＣＭによって誘導かつ制御されるエンジン作動温度の上昇を提供する。要求に応じて、ＥＣＭに制御される、エンジンの温度上昇は、ＥＣＭ制御なしでの、所定のより高いＳＴＯ範囲の結果としてのエンジン温度上昇と比較してより安全である。エンジンの高い運転温度は、先に説明したように、より完全な燃焼を促進し、有益であり、その間、即時的なエンジン状態に基づいてＥＣＭによって制御されている。

油圧アクチュエータ１３０によって支援されるサーモスタット１１０を含む装置１００は、従来型のサーモスタットと比べて、エンジンのより効果的なおよび／またはより急速な冷却を提供するように構成される。

前述のように、変位の範囲に沿ったサーモスタット弁体の位置は、エンジン温度を必要に応じて下げることができるのに十分な冷却剤流体流れを可能にするように、ＥＣＭによって感知されるエンジン要求に従って設定することができる。さらに、変位はほぼ瞬間的なので、エンジンの急速冷却を達成するため、温度の低下は、急速に起こることが好ましい。弁体の変位の範囲は、従来型の小型車では、毎時約ゼロ（０）（弁が閉状態）から、約８−１２立方メートル（最大伸張時）の冷却剤流体の冷却剤流量に対応すれば最も好ましい。他の実施形態によれば、弁体の変位の範囲は、約０から約６立方メートルの冷却剤流量に対応する。さらなる実施形態によれば、弁体の変位の範囲は、約０から約１８立方メートルの冷却剤流量に対応する。当業者には認識されるように、他の自動車タイプおよび他のエンジンサイズは、より高いまたはより低い冷却剤流量を必要としてもよい。したがって、サーモスタット１１０は、活性化温度より低い温度のときには閉じられており、一旦活性化温度が達成されれば、設定された伸張範囲まで開かれる、本質的な二項性様式でラジエータへの流体流れを制御する一方で、油圧アクチュエータ１３０は、エンジン要求または負荷に従ってさまざまな冷却速度および程度に関する冷却剤流量の範囲を可能にするため、弁体を変位の範囲に従って配置するのに使用することができる。

別の本発明の態様は、油圧アクチュエータ１３０は、冷却剤流体の温度に依存せず、ＥＣＭによってのみ作動されるということである。したがって、フードエンジン室温度、または他の外側の熱影響下での高温に関連する課題は解決される。サーモスタット故障が発生した場合、ＥＣＭは、制御弁１４８ｂを開き、弁体１１８を弁座１２２から移動させて、負荷状況下であっても、または定常状態であってさえも、冷却剤流体流れ調整を介して所望のエンジン温度を達成するように構成される。したがって、ＥＣＭは、パッシブサーモスタット用のフェイルセーフシステムとして働く。他方で、ＥＣＭが何かの理由で故障している場合、サーモスタット１１０は、以下に記載するように、サーモスタット弁の開閉を確実に制御するように同様に働くことができる。いくつかの実施形態によれば、本発明は、互いに重複する油圧式アクティブシステムおよび熱作動パッシブシステムを提供する。他の実施形態によれば、本発明は、油圧式アクティブシステムおよび熱作動アクティブシステムを提供する。両方の動作モードは、全体的性能の信頼性についてのより大きな基準を提供する。この意味において、本発明は、フェイルセーフ設計を提供する。

主要構成要素の一般的な概要を説明してきたが、これより、各個別の構成要素の詳細についてより明確に理解されるであろう。

「通常モード」と示される１つの可能な動作のモードを図１および図２に概略的に示し、以下の実施形態で詳しく説明する。図１は、装置１００を表し、サーモスタット弁１２０は、１０と示される閉位置にあり、バイパス弁１２８は、１２と示される開位置にある。冷却剤流体は、ポンプ１０２によってエンジン１０３およびサーモスタット１１０の中を循環され、冷却剤流体は、バイパス弁１２８を通ってサーモスタット１１０に流入する。したがって、エンジン１０３からラジエータ１０６に向かう冷却剤流体の流れ、およびラジエータ１０６からサーモスタット弁１２０を通ってサーモスタット１１０に向かう冷却剤流体の流れは、実質的に抑制される。いくつかの実施形態によれば、エンジン１０３およびサーモスタット１１０の中を循環する冷却剤流体の温度が上昇すると、限定的ではないがワックスなどの熱膨張可能材料１１４が溶融して膨張する。熱膨張可能材料１１４によって熱作動ピストン１１６上に及ぼされる圧力は、熱作動ピストン１１６を本体１１２ａから排出させる。しかし、熱作動ピストンを定位置に固定して、それがサーモスタット本体１１２ａから排出および突出するのを防止する装置１００のラジエータブロック１５２ａに、熱作動ピストン１１６は、その上側端部が接続されている。サーモスタット本体１１２ａに接続されたサーモスタット本体１１２ａおよび弁体１１８は、定位置に固定されておらず、このことにより、サーモスタット本体１１２ａは、下方向に移動し、サーモスタット弁体１１８は、サーモスタット座１２２から変位される。サーモスタット本体１１２ａの下方移動により、バネ１２４ｂは強制的に収縮される。続いて、サーモスタット本体１１２ａに接続されたサーモスタット本体１１２ｂが下方向に移動し、バイパス弁体１２６が、図１で１２と示されるバイパス弁開位置から変位されて、バイパス弁座１２９に接触してそれを密封する。バイパス弁体１２６が下方向に移動してバイパス弁座１２９に到達することで、バイパス弁１２６を、図２で１２ａと示される閉位置に至らせる。サーモスタット本体１１２ｂの下方移動により、バネ１２４ｂは強制的に収縮される。閉位置のバイパス弁１２８は、加熱された冷却剤流体がラジエータ１０６に向けて強制的に流れるように、エンジン１０３からバイパス弁１２８を通ってサーモスタットに向かう加熱された冷却剤流体流れを妨げる。サーモスタット弁体１１８が弁座１２２から変位し、かつ下方向に移動することで、サーモスタット弁１２０を、図２で１０ａと示される開位置に至らせる。開位置のサーモスタット弁１２０は、ラジエータ１０６からサーモスタット弁１２０を通ってサーモスタット１１０に向かい、サーモスタット１１０からポンプ１０２およびエンジン１０３まで戻る加熱された冷却剤流体の流れを可能にする。サーモスタット弁体１１８がサーモスタット弁座１２２からさらに変位されると、ラジエータ１０６を通る冷却剤流体の流れは増し、サーモスタット弁１２０が開位置のときには最大流量まで増すことが可能になる。バイパス弁体１２６がバイパス弁座１２９の方へさらに移動すると、ラジエータ１０６を通る冷却剤流体の流れは増し、バイパス弁１２８が閉位置のときには最大流量まで増すことが可能になる。弁体１１８の変位の範囲が、エンジン１０３からラジエータ１０６に向かって流れる冷却剤流体の量を画定し、冷却剤流体は、サーモスタット弁１２０を通過する。バイパス弁体１２６の変位の範囲が、エンジン１０３からラジエータ１０６を通らずにポンプ１０２に向かって流れる冷却剤流体の量を画定し、冷却剤流体は、バイパス弁１２８を通過する。

サーモスタット弁１２０の閉弁およびバイパス弁１２８の開弁は、熱膨張可能材料１１４の冷却によって開始される。ラジエータ１０６を通過して流れる冷却剤流体は、エンジン１０３の冷却を可能にし、したがって、サーモスタット１１０を通過して流れる冷却剤流体の温度は、低下する。したがって、熱膨張可能材料１１４の温度も低下し、その凝固および縮小を可能にする。熱膨張可能材料のこうした縮小により、サーモスタット本体１１２ａの中には空所が残る。収縮されたサーモスタットバネ１２４ａは、接触弁体１１８上に圧力を及ぼし、熱作動ピストン１１６がサーモスタット本体１１２の中に完全に挿入されて、サーモスタットバネ１２４ａが弛緩されるまで、強制的にサーモスタット本体を上方移動させる。サーモスタット弁体１１８は、図２で１０ａと示されるサーモスタット弁１２０の開位置から変位され、サーモスタット弁座１２２に到達してそれを密封するまで、上方向に移動する。サーモスタット弁体１１８がサーモスタット弁座１２２に到達することで、サーモスタット弁１２０を、図１で１０と示される閉位置に至らせる。サーモスタット本体１１２ａに接続されたサーモスタット本体１１２ｂは、その後下方向に移動して、バネ１２４ｂの弛緩を可能にし、バイパス弁体１２６が、図２で１２ａと示されるバイパス弁１２８の閉位置にあるバイパス弁座１２９から、図１で１２と示されるバイパス弁１２８の開位置に変位される。開位置のバイパス弁１２８は、エンジン１０３からバイパス弁１２８を通ってサーモスタット１１０に向かう冷却剤流体流れを可能にし、エンジン１０３からラジエータ１０６に向かう冷却剤流体流れを妨げる。

いくつかの実施形態によれば、「通常モード」では、サーモスタット弁１２０の開弁または閉弁は、熱膨張可能材料１１４の膨張および／または縮小によってそれぞれ作動され、かつ／またはサーモスタットバネ１２４ａの収縮および／または伸張によってそれぞれ作動される。サーモスタット弁１２０の開弁および／または閉弁の程度は、熱膨張可能材料１１４の膨張および／または縮小の程度によって画定され、かつ／またはサーモスタットバネ１２４ａの収縮および／または伸張の程度によって画定される。サーモスタット弁体１１８の変位は、熱膨張可能材料１１４の膨張および／または縮小によって作動され、かつ／またはサーモスタットバネ１２４ａの収縮および／または伸張によって作動される。サーモスタット弁体１１８の変位の範囲は、熱膨張可能材料１１４の膨張および／または縮小の程度によって画定され、かつ／またはサーモスタットバネ１２４ａの収縮および／または伸張によって画定される。

さらなる実施形態によれば、「通常モード」では、バイパス弁１２８の閉弁または開弁は、熱膨張可能材料１１４の膨張および／または縮小によってそれぞれ作動され、かつ／またはサーモスタットバネ１２４ａの収縮および／または伸張によって作動される。バイパス弁１２８の閉弁および／または開弁は、さらに、熱膨張可能材料１１４の膨張および／または縮小のそれぞれによって作動することができ、かつ／またはサーモスタットバネ１２４ｂの収縮および／または伸張によって作動することができる。バイパス弁１２８の開弁および／または閉弁の程度は、熱膨張可能材料１１４の膨張および／または縮小の程度によって画定され、かつサーモスタットバネ１２４ａの収縮および／または伸張の程度によって画定される。バイパス弁１２８の開弁および／または閉弁の程度は、熱膨張可能材料１１４の膨張および／または縮小の程度によって画定することができ、かつサーモスタットバネ１２４ｂの収縮および／または伸張の程度によって画定することができる。バイパス弁体１２６の変位は、熱膨張可能材料１１４の膨張および／または縮小によって作動され、かつ／またはサーモスタットバネ１２４ａの収縮および／または伸張によって作動される。バイパス弁体１２６の変位は、熱膨張可能材料１１４の膨張および／または縮小によって作動され、かつ／またはサーモスタットバネ１２４ｂの収縮および／または伸張によって作動される。バイパス弁体１２６の変位の範囲は、熱膨張可能材料１１４の膨張および／または縮小の程度によって画定され、かつサーモスタットバネ１２４ａの収縮および／または伸張によって画定される。バイパス弁体１２６の変位の範囲は、熱膨張可能材料１１４の膨張および／または縮小の程度によって画定することができ、かつサーモスタットバネ１２４ａの収縮および／または伸張によって画定することができる。

上述した動作のモードは、サーモスタット１１０の作動に基づいており、ＳＴＯ温度は、事前に定義されており、エンジン１０３を通過する冷却剤流体温度が所定の値に達すると、サーモスタット弁１２０は開き始め、バイパス弁１２８は閉じ始める。この動作モードでは、レセプタクル１４０および１４２は、制御弁１４８ａおよび１４８ｂが、レセプタクル１４０および１４２からの冷却剤流体の流れを妨げる閉位置にあるとき、冷却剤流体で充填される。アクチュエータ板１５０の位置は、レセプタクル１４０と１４２の間の圧力分布によって画定され、レセプタクル１４０は、ダイアフラム１３２に接触し、レセプタクル１４２は、ダイアフラム１３４に接触しており、かつダイアフラム１３２およびダイアフラム１３４は、ダイアフラムダイアフラム平衡部材１５４を介して相互に接続している。説明した動作モードでは、アクチュエータ板１５０は、レセプタクル１４０とレセプタクル１４２の間に配置され、同時に、バイパスダイアフラム１３４に接触している。レセプタクル１４０および１４２の冷却剤流体圧力は、減圧弁システム１４６によって画定され、したがって、制御弁１４８ａおよび１４８ｂの両方が閉じていて、かつレセプタクル１４０および１４２が冷却剤流体で充填されている限り、一定で等しいので、アクチュエータ板１５０の位置は、サーモスタット弁１２０の開弁およびバイパス弁１２８の閉弁に合わせて変化しない。アクチュエータ板１５０の位置は、図１および図２の１４で示される。

いくつかの実施形態によれば、「通常動作モード」では、サーモスタット弁１２０の開弁および／または閉弁の程度は、アクチュエータ板１５０の位置によって画定することができ、制御弁１４８ａの閉弁および／または開弁の程度および制御弁１４８ｂの閉弁および／または開弁の程度によって制御される。サーモスタット弁体１１８の変位の範囲は、アクチュエータ板１５０の位置によって画定することができ、制御弁１４８ａの閉弁および／または開弁の程度によって、および制御弁１４８ｂの閉弁および／または開弁の程度によって制御される。

さらなる実施形態によれば、「通常動作モード」では、バイパス弁１２８の開弁および／または閉弁の程度は、アクチュエータ板１５０の位置によって画定することができ、制御弁１４８ａの閉弁および／または開弁の程度および制御弁１４８ｂの閉弁および／または開弁の程度によって制御される。バイパス弁体１２６の変位の範囲は、アクチュエータ板１５０の位置によって画定することができ、制御弁１４８ａの閉弁および／または開弁の程度、および制御弁１４８ｂの閉弁および／または開弁の程度によって制御される。

「先行開弁モード」の別の動作モードを図１および図３に概略的に図示し以下の実施形態で説明する。図１は、装置１００を表し、サーモスタット弁１２０は、１０と示される閉位置にあり、バイパス弁１２８は、１２と示される開位置にある。冷却剤流体は、ポンプ１０２によってエンジン１０３およびサーモスタット１１０の中で循環され、冷却剤流体は、バイパス弁１２８を通ってサーモスタット１１０に流入する。したがって、エンジン１０３からラジエータ１０６に向かう冷却剤流体の流れ、およびラジエータ１０６からサーモスタット弁１２０を通ってサーモスタット１１０に向かう冷却剤流体の流れは、実質的に抑制される。ＥＣＭ（図示せず）から指示を受け取ると、制御弁１４８ｂは開く。図３は、装置１００を表し、制御弁１４８ｂは、開位置にある。制御弁１４８ｂの開弁は、レセプタクル１４２からの冷却剤流体の流れを促進する。レセプタクル１４２の冷却剤流体圧力が減圧弁システム１４６によって画定される圧力から約０Ａｔｍまで低下されると、冷却剤流体がレセプタクル１４２から流出した後、レセプタクル１４２に接触して密封するダイアフラム１３４は、レセプタクルの中に引き入れられる。ダイアフラム１３４の下方移動により、ダイアフラム１３４と接触するアクチュエータバネ１３８上に圧力を及ぼす凹面形状のダイアフラムが形成され、強制的にアクチュエータバネ１３８を収縮させる。ダイアフラム１３４は、レセプタクル１４０上に載置される環形状のダイアフラム密封部でもよい。ダイアフラム１３４は、下方向または上方向に移動して、それぞれ凹面または凸面形状のダイアフラムを形成するように構成される。制御弁１４８ａは閉じたままであり、レセプタクル１４０からの冷却剤流体の流れを抑制する。レセプタクル１４２の冷却剤流体の圧力は、レセプタクル１４０の冷却剤流体圧力より高く、したがって、ダイアフラム１３２は、ダイアフラム１３２の引き込まれた位置を確実にするダイアフラムダイアフラム平衡部材１５４を介してダイアフラム１３４上に圧力を及ぼす。したがって、ダイアフラム１３４に接触するアクチュエータ板１５０は、図１で１４と示される位置から、図３で４ｂと示される位置まで変位される。アクチュエータ板１５０が下方向に移動すると、接触するサーモスタットバネ１２４ａ上に及ぼされる圧力は解放され、サーモスタットバネ１２４ａの弛緩を促進する。

弛緩したサーモスタットバネ１２４ａは、図２に示す「通常モード」の場合よりも少ない圧力を接触弁体１１８上に及ぼし、それによって、弁座１２２からサーモスタット弁体１１８が変位することによって進行するサーモスタット弁１２０の開弁を促進する。サーモスタット弁体１１８は、サーモスタット弁座１２２から図３で１０ｂと示される開位置まで変位される。したがって、サーモスタット弁１２０の開弁は、制御弁１４８ｂの開弁を含む油圧アクチュエータ１３０の作動によって始動され、サーモスタットピン１１６の排出およびサーモスタット本体１１２ａの下方移動を誘導する、熱膨張可能材料１１４の膨張より前に進行する。所定のＳＴＯ温度より下の温度では、熱膨張可能材料１１４は、膨張せず、したがって、サーモスタット弁１２０が開弁すると、熱膨張可能材料１１４で充填されていない空所が、サーモスタット本体１１２ａの中に生じる。

その後、サーモスタット本体１１２ａに接続されたサーモスタット本体１１２ｂは、下方向に移動し、バイパス弁体１２６は、バイパス弁座１２９に接触して密封するまで、図１で１２と示されるバイパス弁１２８開位置から変位される。バイパス弁１２８の閉位置は、図３で１２ｂと示される。油圧アクチュエータ１３０の作動に因り、バネ１２４ａは、バネ１２４ｂより弛緩され、したがって、バネ１２４ａとバネ１２４ｂの間の圧力分布が等しくなくなると、サーモスタット本体１１２ａが下方向に移動し、続いてサーモスタット本体１１２ｂが下方向に移動することにより、強制的に、バネ１２４ｂは、図２に示される「通常モード」の場合より高い程度まで収縮する。いくつかの実施形態によれば、説明した動作モードでは、冷却剤流体を所定のＳＴＯ温度まで加熱することは、熱膨張可能材料１１４の膨張を誘導し、その後、制御弁１４８ｂの開弁によって誘導されるその開弁および閉弁に続いて、サーモスタット弁１２０の開弁およびバイパス弁１２８の閉弁を誘導することができる。制御弁１４８ｂの開弁によって誘導されるサーモスタットバネ１２４ａの弛緩による強制的な収縮に加えて、熱膨張可能材料１１４の膨張によって誘導されてサーモスタット本体１１２ａおよび１１２ｂが下方向に移動することで、強制的に、バネ１２４ｂを収縮することができる。

閉位置のバイパス弁１２８は、エンジン１０３からラジエータ１０６に向かう冷却剤流体流れを可能にし、開位置のバイパス弁１２８は、ラジエータ１０６からサーモスタット弁１２０を通ってサーモスタット１１０に向かう冷却剤流体流れを可能にする。したがって、サーモスタット弁１２０の開弁およびバイパス弁１２８の閉弁は促進され、ＥＣＭ（図示せず）から指示を受け取る制御弁１４８ｂの開弁に因り、図２で例示される「通常モード」では、所定のＳＴＯ温度より低い温度で進行することができる。あるいは、サーモスタット弁１２０の開弁およびバイパス弁１２８の閉弁は、所定のＳＴＯ温度でのより高い程度まで進行することができる。アクチュエータ１３０の作動により誘導されてサーモスタット弁体１１８が下方向に移動することで、熱膨張性材料１１４の加熱だけで誘導されるサーモスタット弁１２０の開弁と比べて、サーモスタット弁１２０のより急速な開弁および／またはより高い程度までの開弁が可能になる。したがって、制御弁１４８ｂの開弁を含むアクチュエータ１３０の作動により誘導されてサーモスタット弁体１１８が下方向に移動することで、熱膨張性材料１１４の加熱だけで誘導されるバイパス弁１２８の閉弁と比べて、バイパス弁１２８のより急速な閉弁および／またはより高い程度までの閉弁が可能になる。説明した「先行開弁モード」では、エンジン１０３からラジエータ１０６に向かう冷却剤流体流れは、所定のＳＴＯより低い温度で可能になり、および／または、ラジエータ１０６を通る冷却剤流体流速および／または体積は、通常の動作モード（「通常モード」）における対応する温度での流速および／または体積と比べて増えている。制御弁１４８ｂは、ＥＣＭによって制御され、したがって、冷却剤流体による熱膨張可能材料１１４の加熱によって誘導されるサーモスタット弁１２０の開弁およびバイパス弁１２８の閉弁より前に弁１４８ｂを開弁することで、エンジン１０３の運転温度を下げることができる。エンジン運転温度を下げることは、例えば、限定するわけではないがエンジン出力を増大させるのに必要とされる場合があり、これは、次には、加速、または先に説明したようにＥＣＭによって決定されるようなより大きい出力の必要性を生み出す他の状況などの、エンジン負荷に存在する特定の条件で必要とされる場合がある。弁１４８ｂの開弁は、さらに、即時的なエンジン状態および要求に基づいて、熱膨張可能材料加熱率によって画定される予め決められた冷却レジームに従うだけでなく、リアルタイムでエンジン１０３の冷却レジームを制御することを可能にする。

いくつかの実施形態によれば、説明した動作モードでは、サーモスタット弁１２０の閉弁およびバイパス弁１２８の開弁は、制御弁１４８ｂを閉弁することによって開始することができる。制御弁１４８ｂを閉弁すると、レセプタクル１４２は、ポンプ１０２によって減圧弁１４６および逆止弁１４４ｂを通って循環される冷却剤流体で充填される。レセプタクル１４２内の冷却剤流体の圧力は、約０Ａｔｍから、減圧弁システム１４６によって画定される圧力に高められる。レセプタクル１４２に接触して密封しているダイアフラム１３４は、冷却剤流体に及ぼされる圧力に因って、レセプタクル１４２から押し出され、接触するアクチュエータ板１５０の上方移動を誘導する。アクチュエータ板１５０は、図３で４ｂと示される位置から図１で１４ａと示される位置に変位され、接触するサーモスタットバネ１２４ａ上に圧力を及ぼし、したがって強制的にそれを収縮させる。収縮されたサーモスタットバネ１２４は、弁体１１８上に圧力を及ぼす。先に開示したように、所定のＳＴＯ温度より下の温度では、サーモスタット本体１１２ａは、膨張した熱膨張可能材料１１４によって充填されていない空所を含み、したがって、収縮されたサーモスタットバネ１２４ａによってサーモスタット弁体１１８上に及ぼされた圧力は、熱作動ピストン１１６がサーモスタット本体１１２ａの中に完全に挿入されて、サーモスタットバネ１２４ａが弛緩されるまで、サーモスタット本体１１２ａの上方移動を促進する。サーモスタット弁体１１８は、図３で１０ｂと示されるサーモスタット弁１２０開位置から変位され、サーモスタット弁座１２２に到達してそれを密閉するまで、上方向に移動する。サーモスタット弁体１１８がサーモスタット弁座１２２に到達することで、サーモスタット弁１２０を、図１で１０と示される閉位置に至らせる。サーモスタット本体１１２ａが上方向に移動することで、接触するサーモスタット本体１１２ｂの上方移動およびバネ１２４ｂの弛緩を誘導する。バイパス弁体１２６は、図３で１２ｂと示されるバイパス弁１２８の閉位置におけるバイパス弁座１２９から、図１で１２と示されるバイパス弁１２８の開位置に変位される。開位置のバイパス弁１２８は、エンジン１０３からバイパス弁１２８を通ってサーモスタット１１０に向かう冷却剤流体流れを可能にし、エンジン１０３からラジエータ１０６に向かう冷却剤流体流れを妨げる。

いくつかの実施形態によれば、制御弁１４８ｂの閉弁によって誘導されるサーモスタット弁１２０の閉弁は、アクチュエータバネ１３８の弛緩によって支援することができる。制御弁１４８ａの開弁によって誘導されてサーモスタット弁１２０が開弁すると、ダイアフラム１３４は、下方向に移動し、ダイアフラム１３４はアクチュエータバネ１３８と接触し、それによって強制的にそれを収縮させる。したがって、ダイアフラム１３４の上方移動は、制御弁１４８ｂの閉弁およびレセプタクル１４２内での冷却剤流体の圧力上昇だけでなく、弛緩によって収縮されたアクチュエータバネ１３８によっても強制される。

いくつかの実施形態によれば、冷却剤流体温度が所定のＳＴＯ温度に達した場合、制御弁１４８ｂの閉弁は、サーモスタット弁体１１８を、サーモスタット本体１１２ａの内側の熱膨張可能材料１１４の膨張によって画定される程度まで上方向に移動させ、熱膨張可能材料１１４の温度低下およびその縮小後、サーモスタット弁１２０の完全な閉弁およびバイパス弁１２８の完全な開弁は進行する。

いくつかの実施形態によれば、「先行開弁モード」では、サーモスタット弁１２０の開弁および／または閉弁はそれぞれ、制御弁１４８ｂの閉弁および／または開弁によって作動される。サーモスタット弁１２０の開弁および／または閉弁の程度は、制御弁１４８ｂの閉弁および／または開弁の程度によって制御されるアクチュエータ板１５０の位置によって画定される。いくつかの実施形態によれば、サーモスタット弁１２０の開弁および／または閉弁の程度は、制御弁１４８ａの閉弁および／または開弁の程度および制御弁１４８ｂの閉弁および／または開弁の程度によって制御されるアクチュエータ板１５０の位置によって画定される。サーモスタット弁体１１８の変位は、制御弁１４８ｂの閉弁および／または開弁によって作動される。サーモスタット弁体１１８の変位の範囲は、制御弁１４８ｂの閉弁および／または開弁の程度によって制御されるアクチュエータ板１５０の位置によって画定される。いくつかの実施形態によれば、サーモスタット弁体１１８の変位の範囲は、制御弁１４８ａの閉弁および／または開弁の程度によって、および制御弁１４８ｂの閉弁および／または開弁の程度によって制御されるアクチュエータ板１５０の位置によって画定することができる。

さらなる実施形態によれば、「先行開弁モード」では、バイパス弁１２８の閉弁または開弁はそれぞれ、制御弁１４８ｂの閉弁および／または開弁によって作動される。バイパス弁１２８の閉弁および／または開弁の程度は、制御弁１４８ｂの閉弁および／または開弁の程度によって制御されるアクチュエータ板１５０の位置によって画定される。いくつかの実施形態によれば、バイパス弁１２８の閉弁および／または開弁の程度は、制御弁１４８ａの閉弁および／または開弁の程度によって、および制御弁１４８の閉弁および／または開弁の程度によって制御されるアクチュエータ板１５０の位置によって画定することができる。バイパス弁体１２６の変位は、制御弁１４８ｂの閉弁および／または開弁によって作動される。バイパス弁体１２６の変位の範囲は、制御弁１４８ｂの閉弁および／または開弁の程度によって制御されるアクチュエータ板１５０の位置によって画定される。いくつかの実施形態によれば、バイパス弁体１２６の変位の範囲は、制御弁１４８ａの閉弁および／または開弁の程度、および制御弁１４８ｂの閉弁および／または開弁の程度によって制御されるアクチュエータ板１５０の位置によって画定することができる。

代替実施形態によれば、「先行開弁モード」では、さらに、サーモスタット弁１２０の開弁および／または閉弁はそれぞれ、熱膨張可能材料１１４の膨張および／または縮小によってさらに作動させることができる。サーモスタット弁体１１８の変位は、熱膨張可能材料１１４の膨張および／または縮小によって作動させることができる。さらに、バイパス弁１２８の閉弁および／または開弁はそれぞれ、熱膨張可能材料１１４の膨張および／または縮小によって作動させることができる。バイパス弁体１２６の変位は、熱膨張可能材料１１４の膨張および／または縮小によって作動させることができる。

この動作モードでのサーモスタット弁１２０作動は、確実に作動するように（フェイルセーフ）なっている。熱膨張可能材料１１４が故障して、サーモスタット弁１２０の開弁およびバイパス弁１２８の閉弁を誘導しない場合、制御弁１４８ｂの開弁が、サーモスタット弁１２０の開弁およびバイパス弁１２８の閉弁を誘導する。制御弁１４８ａｂが故障して開弁しない場合、熱膨張可能材料が、サーモスタット弁１２０の開弁およびバイパス弁１２８の閉弁を誘導する。

「遅延開弁モード」と示される別の可能な動作のモードをさらに、以下の実施形態で説明し、図１、図２および図４に概略的に図示する。図４は、装置１００を表し、サーモスタット弁１２０は、１０と示される閉位置にあり、バイパス弁１２８は、１２と示される開位置にある。冷却剤流体は、ポンプ１０２によってエンジン１０３およびサーモスタット１１０の中を循環し、冷却剤流体は、バイパス弁１２８を通ってサーモスタット１１０に流入する。したがって、エンジン１０３からラジエータ１０６に向かう冷却剤流体の流れ、およびラジエータ１０６からサーモスタット弁１２０を通ってサーモスタット１１０に向かう冷却剤流体の流れは、実質的に抑制される。ＥＣＭ（図示せず）から指示を受け取ると、制御弁１４８ａは開く。制御弁１４８ａの開弁は、レセプタクル１４０からの冷却剤流体流れを促進する。レセプタクル１４０の冷却剤流体圧力が減圧弁システム１４６によって画定される圧力から約０Ａｔｍまで低下されると、冷却剤流体がレセプタクル１４０から流出した後、レセプタクル１４０を密封するダイアフラム１３２は、レセプタクルの中に引き入れられる。ダイアフラム１３２が上方向に移動すると、ダイアフラム１３２と接触するアクチュエータバネ１３６上に圧力を及ぼし、強制的にアクチュエータバネ１３６を収縮させる。制御弁１４８ｂは閉じたままであり、レセプタクル１４２からの冷却剤流体の流れを妨げる。レセプタクル１４２の冷却剤流体の圧力は、レセプタクル１４０の冷却剤流体圧力より高い。レセプタクル間の圧力分布が転換されるとき、ダイアフラムダイアフラム平衡部材部材１５４を介してダイアフラム１３２に接続されるダイアフラム１３４は、レセプタクル１４２からレセプタクル１４０の方へ押される。したがって、図１で１４と示される位置から図４で１４ｂと示される位置まで、ダイアフラム１３４に接触しているアクチュエータ板１５０は、変位される。アクチュエータ板１５０が上方向に移動すると、接触サーモスタットバネ１２４ａ上に圧力を及ぼし、サーモスタットバネ１２４ａを強制的に収縮させる。

所定のＳＴＯ温度に達すると、前述のように、限定的ではないがワックスなどの熱膨張可能材料１１４は、溶融して膨張する。しかし、アクチュエータ板１５０と関連しているバネ１２４ａが収縮され、したがって、サーモスタット本体１１２ａ（およびそれぞれのサーモスタット本体１１２ｂ）の変位（図２に示す）を妨げるとき、熱膨張可能材料１１４により熱作動ピストン１１６上に及ぼされる圧力は、サーモスタット本体１１２ａおよびサーモスタット本体１１２ｂの下方移動、およびサーモスタット弁１２０の開弁およびバイパス弁体１２８の閉弁のそれぞれを誘導するのには不十分である。したがって、サーモスタット弁１２０の開弁およびバイパス弁１２８の閉弁は、ＥＣＭ（図示せず）から指示を受け取る制御弁１４８ａの開弁に因って、遅延されて所定のＳＴＯ温度より高い温度で進行する。説明した動作モードでは、冷却剤流体は、サーモスタット１１０のＳＴＯ温度に達した後であっても、エンジン１０３から、ラジエータ１０６を通過せずにバイパス弁１２８を通ってサーモスタットに流れ続ける。制御弁１４８ａは、ＥＣＭによって制御され、それによる、冷却剤流体がサーモスタット１１０の所定のＳＴＯ温度に達する前の弁１４８ａの開弁は、ＳＴＯ温度をその所定の値より上に上昇させることを可能にする。弁１４８ａの開弁は、さらに、即時的なのエンジン状態および要求に基づき、リアルタイムのＳＴＯ温度を画定することを可能にする。

動作モードのサーモスタット弁１２０の開弁およびバイパス弁１２８の閉弁は、所定のＳＴＯより高い温度に加熱された冷却剤流体で熱膨張可能材料１１４を加熱することによって進行することができ、サーモスタットバネ１２４の収縮を克服し、サーモスタット本体１１２ａおよびサーモスタット本体１１２ｂの下方移動を誘導するのに十分な程度まで熱膨張可能材料１１４を膨張することができる。サーモスタットの開弁は、制御弁１４８ａを閉弁することによって付加的にまたは代替的に進行することができ、レセプタクル１４０内の圧力上昇が可能になる。レセプタクル１４０の圧力が上昇すると、レセプタクル１４０を密封しているダイアフラム１３２は、下方向に押され、圧力を、レセプタクル１４２を密封しているダイアフラム１３４に転送し、ダイアフラム１４０およびダイアフラム１４２は、ダイアフラムダイアフラム平衡部材１５４を介して接続されている。レセプタクルの間の圧力分布が転換されるとき、それに応じて、ダイアフラム１４２は、下方向に押され、したがって、ダイアフラム１４０に接触するアクチュエータ板１５０は、図４で１４ｂと示される位置から図１および図２で１４と示される位置まで変位される。アクチュエータ板１５０の下方移動により、以前に、接触しているサーモスタットバネ１２４ａ上に及ぼされていた圧力はなくなり、サーモスタットバネ１２４ａの伸張を誘導する。弛緩したサーモスタットバネ１２４ａは、サーモスタット弁１２０の開弁およびバイパス弁１２８の閉弁を妨げなくなり、加熱された冷却剤流体によって加熱されることに因る熱膨張可能材料１１４は、十分に膨張されて、サーモスタット本体１１２ａおよびサーモスタット本体１１２ｂの下方移動を誘導する。

動作モードにおけるサーモスタット弁１２０の作動は、確実に作動するように（フェイルセーフ）なっている。熱膨張可能材料が故障して、サーモスタット弁１２０の開弁およびバイパス弁１２８の閉弁を誘導しない場合、制御弁１４８ａの開弁が、サーモスタット弁１２０の開弁およびバイパス弁１２８の閉弁を誘導する。制御弁１４８ａが故障して開弁しない場合、熱膨張可能材料が、サーモスタット弁１２０の開弁およびバイパス弁１２８の閉弁を誘導する

サーモスタット弁１２０の開弁は、漸進的に進行することができ、サーモスタット弁１２０の開弁および／または閉弁の程度は、制御弁１４８ａの開弁および／または閉弁の程度によって制御されるアクチュエータ板１５０の位置によって画定することができる。サーモスタット弁体１１８の変位の範囲は、制御弁１４８ａの開弁および／または閉弁の程度によって制御されるアクチュエータ板１５０の位置によって画定することができる。

バイパス弁１２８の閉弁は、漸進的に進行することができ、バイパス弁１２８の閉弁および／または開弁の程度は、制御弁１４８ａの開弁および／または閉弁の程度によって制御されるアクチュエータ板１５０の位置によって画定することができる。バイパス弁体１２６の変位の範囲は、制御弁１４８ａの開弁および／または閉弁の程度によって制御されるアクチュエータ板１５０の位置によって画定することができる。

「先行開弁モード」と示される別の可能な動作のモードをさらに、以下の実施形態で説明し、図１および図５に概略的に図示する。図５は、装置１００を表し、冷却剤流体温度が予め決められたＳＴＯ値に達したあと、サーモスタット弁１２０は、１０ｃと示される開位置にあり、バイパス弁１２８は、１２ｃと示される閉位置にある。加熱された冷却剤流体は、ポンプ１０２によってエンジン１０３、ラジエータ１０６、およびサーモスタット１１０の中を循環し、冷却剤流体は、サーモスタット弁１２０を通ってサーモスタット１１０に流入する。ＥＣＭ（図示せず）から指示を受け取ると、制御弁１４８ａは開く。制御弁１４８ａの開弁は、レセプタクル１４０からの冷却剤流体流れを促進する。レセプタクル１４０の冷却剤流体圧力が減圧弁システム１４６によって画定される圧力から約０Ａｔｍまで低下されると、冷却剤流体がレセプタクル１４０から流出した後、レセプタクル１４０を密封しているダイアフラム１３２は、レセプタクルの中に引き入れられる。ダイアフラム１３２が上方向に移動すると、ダイアフラム１３２と接触しているアクチュエータバネ１３６上に圧力を及ぼし、強制的にアクチュエータバネ１３６を収縮させる。制御弁１４８ｂは閉じたままであり、レセプタクル１４２からの冷却剤流体の流れを妨げる。レセプタクル１４２の冷却剤流体の圧力は、レセプタクル１４０の冷却剤流体圧力より高い。レセプタクル間の圧力分布が転換されるとき、ダイアフラムダイアフラム平衡部材１５４を介してダイアフラム１３２に接続されるダイアフラム１３４は、レセプタクル１４２からレセプタクル１４０の方へ押される。したがって、図１で１４と示される位置から図５で１４ｂと示される位置まで、ダイアフラム１３４に接触しているアクチュエータ板１５０は、変位される。アクチュエータ板１５０が上方向に移動すると、接触サーモスタットバネ１２４ａ上に圧力を及ぼし、サーモスタットバネ１２４ａを強制的に収縮させる。

収縮されたサーモスタットバネ１２４ａは、接触弁体１１８上に圧力を及ぼす。説明した動作モードでは、サーモスタットバネ１２４ａの収縮は、熱膨張可能材料１１４によって熱作動ピストン１１６上に及ぼされる圧力と比例しない。制御弁１４８ａの開弁の後、サーモスタットバネ１２４ａは、図２に表される通常の動作モード（「通常モード」）の場合よりも高い程度まで収縮される。したがって、サーモスタットバネ１２４ａがより少ない程度で収縮され、かつ熱作動ピストン１１６が、サーモスタット本体１１２ａに挿入されて戻るまで、収縮されたサーモスタットバネ１２４ａが、弁体１１８の上方移動および続くサーモスタット本体１１２ａの上方移動を誘導するように、サーモスタット弁体の上方移動を誘導する収縮されたサーモスタットバネ１２４ａによって及ぼされる圧力は、熱膨張可能材料１１４によってサーモスタット本体１１２ａの下方移動を誘導する熱作動ピストン１１６上に及ぼされる圧力を上回る。サーモスタット弁体１１８は、図５で１０ｃと示されるサーモスタット弁１２０開位置から変位され、サーモスタット弁座１２２に到達してそれを密封するまで、上方向に移動する。サーモスタット弁体１１８がサーモスタット弁座１２２に到達することで、サーモスタット弁１２０を、図１で１０と示される閉位置に至らせる。続いて、サーモスタット本体１１２ａに接続されたサーモスタット本体１１２ｂは、上方向に移動し、バイパス弁体１２６は、図５で１２ｃと示されるバイパス弁１２８の閉位置でバイパス弁座１２９から図１で１２と示されるバイパス弁１２８の開位置に変位される。開位置にあるバイパス弁１２８は、エンジン１０３からバイパス弁１２８を通ってサーモスタット１１０に向かう冷却剤流体流れを可能にし、エンジン１０３からラジエータ１０６に向かう冷却剤流体流れを妨げる。したがって、バイパス弁１２８の開弁およびサーモスタット弁１２０の閉弁は促進され、ＥＣＭ（図示せず）から指示を受け取る制御弁１４８ａの開弁に因って、通常動作モード（図２に例示される）の場合より高い温度で進行することができる。あるいは、サーモスタット弁１２０の閉弁およびバイパス弁１２８の開弁は、通常動作モード（図２に例示される）と同じ温度でより高い程度まで進行することができる。アクチュエータ１３０の作動により誘導されてサーモスタット弁体１１８が上方向に移動することで、熱膨張性材料１１６の冷却だけで誘導されるサーモスタット弁１２０の閉弁と比べて、サーモスタット弁１２０のより急速な閉弁および／またはより高い程度までの閉弁が可能になる。したがって、制御弁１４８ａの開弁を含むアクチュエータ１３０の作動によって誘導されてサーモスタット弁体１１８が上方向に移動することで、熱膨張性材料１１６の冷却だけで誘導されるバイパス弁１２０の開弁と比べて、バイパス弁１２８のより急速な開弁および／またはより高い程度までの開弁が可能になる。説明した「先行閉弁モード」では、エンジン１０３からラジエータ１０６に向かう冷却剤流体流れは、阻止される、またはラジエータ１０６を通るその流速および／または体積は、閉塞または流量および／または体積の減少が通常動作モードにおいて進行する温度より高い温度で低下、低減される、または代替的に、ラジエータ１０６を通る冷却剤流体流量および／または体積は、通常の動作モードの対応する温度での流量および／または体積と比較して低下、低減される。制御弁１４８ａは、ＥＣＭによって制御され、したがって、熱膨張可能材料１１６の冷却によって誘導されるサーモスタット弁１２０の閉弁およびバイパス弁１２８の開弁より前に弁１４８ａを開弁することで、エンジン１０３の運転温度を上げることができる。弁１４８ａの開弁は、さらに、即時的なエンジン状態および要求に基づいて、かつ熱膨張可能材料冷却率によって画定される予め決められた冷却レジームに従うだけでなく、リアルタイムでエンジン１０３の冷却を制御することを可能にする。

次に、本発明のいくつかの実施形態による、装置１００のハウジング２００の正面図を示す図６Ａ、および装置１００のハウジング２００の分解正面図を示す図６Ｂを参照する。

装置ハウジング２００は、サーモスタット１１０を収容するように構成されるサーモスタットハウジング２０２とアクチュエータ１３０およびステップモータ２１０（図示せず）を収容するように構成されるステップモータハウジング２０４を含み、前述のように、サーモスタット１１０は、アクチュエータ１３０と関連している。

装置ハウジングは、ラジエータ１０６（図示せず）からサーモスタット１１０に向かう冷却剤流体の流れを提供するように構成される管２２０と、エンジン１０３（図示せず）に向かう冷却剤流体の流れを提供するように構成される管２２２をさらに含む。装置ハウジング２００は、エンジン１０３（図示せず）からサーモスタット１１０に向かう冷却剤流体の流れを提供するように構成されるパイプ２２４と、ラジエータ１０６（図示せず）に向かう冷却剤流体の流れを提供するように構成されるパイプ２２６をさらに含む。

装置ハウジング２００は、温度センサ３００に接続されており、温度センサ３００は、サーモスタット１１０に付加してまたはその代わりに、冷却剤流体温度を検出するように構成される。

次に、本発明のいくつかの実施形態による図８Ａの線ＪＪに沿う、装置ハウジング２００、サーモスタット１１０、およびアクチュエータ１３０を含む装置１００の断面正面図を示す図７Ａと、ステップモータハウジング２０４、ステップモータ２１０、およびアクチュエータ１３０の分解立体図を示す図７Ｂと、図８Ｂの線ＩＩに沿う、装置ハウジング２０４、サーモスタット１１０、およびアクチュエータ１３０を含む装置１００の断面側面図を示す図７Ｃとを参照する。

サーモスタット１１０は、２つの区分、すなわちサーモスタット本体１１２ａおよびサーモスタット本体１１２ｂに分けられるサーモスタット本体１１２を含む。サーモスタット本体１１２ａは、サーモスタット本体１１２ａの内部に配置される熱作動ピストン１１６を含む。サーモスタット１１０は、サーモスタット本体１１２ａに接続され、かつ下方向および上方向に自由に移動するように構成されるサーモスタット弁体１１８をさらに含み、サーモスタット弁１２０の開弁および閉弁がそれぞれ、エンジン１０３からサーモスタット１１０を通ってラジエータ１０６に向かう冷却剤流体の流れを可能にするまたは妨げることができ、冷却剤流体は、管２２４および２２６の中を流れる。サーモスタット１１０は、弁体１１８が密封する弁座１２２をさらに含む。サーモスタット弁体１１８は、サーモスタット本体１１２ａに接続されており、サーモスタット弁座１２２は適所に固定される。サーモスタット１１０は、サーモスタット本体１１２ａ上に載置されるサーモスタットバネ１２４ａをさらに含む。サーモスタットバネ１２４ａは、弁体１１８と連携している。

装置１００は、バイパス弁１２８をさらに含む。バイパス弁１２８は、サーモスタット本体１１２ｂに接続され、かつ下方向および上方向に自由に移動するように構成されるバイパス弁体１２６を含み、バイパス弁１２８の閉弁および開弁がそれぞれ、ラジエータ１０６からエンジン１０３に向かう冷却剤流体の流れを可能にするまたは妨げることができ、冷却剤流体は、管２２０および２２２の中を流れる。サーモスタット１１０は、バイパス弁体１２６が密封するバイパス弁座１２９をさらに含む。バイパス弁体１２６は、サーモスタット本体１１２ｂに接続されており、バイパス弁座１２９は、適所に固定される。サーモスタット１１０は、サーモスタット本体１１２ｂ上に載置されるサーモスタットバネ１２４ｂをさらに含む。サーモスタットバネ１２４ｂは、バイパス弁体１２８およびサーモスタットバネ１２４ａと連携している。

装置１００は、油圧アクチュエータ１３０をさらに含み、油圧アクチュエータは、ダイアフラム１３４を含む。油圧アクチュエータ１３０は、ダイアフラム１３４と関連しているアクチュエータ板１５０をさらに含む。ダイアフラム１３４は、レセプタクル１４２に接続されており、レセプタクル１４２は、流体で充填されるように構成される。流体は、外部ポンプ（図示せず）から管路２０６の中を流れるように構成される。レセプタクル１４２は、流体の放出を可能にするようにさらに構成され、流体は、レセプタクル１４２から管路２０６の中をポンプに向かって流れるように構成される。レセプタクル１４２に流入するかつそこから流出する流体の体積は、ステップモータ２１０によって制御される。いくつかの実施形態によれば、流体は、外部ポンプによって循環される液体を含む。これらの実施形態では、液体は、水、冷却剤流体、または油を含む。他の実施形態によれば、流体は、冷却剤流体ポンプによって循環される冷却剤流体を含む。

ステップモータハウジング２０４は、ステップモータ２１０を含み、ステップモータ２１０は、親ねじ２１２、針軸受２１４、モータ２１６、およびステップモータカバー２１８を含む。ステップモータハウジング２０４は、位置アクチュエータ２３０をさらに含み、位置アクチュエータ２３０は、リードピストン２３２、アクチュエータ２３４、アクチュエータ保持具２３６、およびアクチュエータカバー２３８を含む。ステップモータハウジング２０４は、レセプタクル１４２、アクチュエータ板１５０、およびダイアフラム１３４を含むように構成され、アクチュエータ板１５０は、ダイアフラム１３４と関連しており、ダイアフラム１３４は、Ｏリング２４２および２４４を用いてレセプタクル１４２に組み付けられる。

ステップモータ２１０は、位置決めアクチュエータ２３０の推進および後退を促進するように構成される。モータ２１６は親ねじ２１２と関連しており、親ねじ２１２は、リードピストン２３２と接触している。アクチュエータ２３４は、リードピストン２３２上に組み付けられる。モータ２１６が作動されると、アクチュエータ２３２は、４０と示される軸Ｘに沿って移動する。アクチュエータ２３２は、管２０６を通じてレセプタクル１４２と流体流れでつながっている。位置決めアクチュエータ２３０の推進はレセプタクル１４２の流体量を増加させ、それによって、ダイアフラム１３４上に及ぼされる圧力を誘導する。位置決めアクチュエータ２３０の後退はレセプタクル１４２の流体量を減少させ、それによって、ダイアフラム１３４上に及ぼされる圧力を低下させる。いくつかの実施形態によれば、位置決めアクチュエータ２３０の特定の位置は、レセプタクルを充填している流体の体積、ダイアフラム１３４上に及ぼされる圧力を画定し、したがって、ダイアフラム１３４と接触しているアクチュエータ板１５０の特定の位置を画定する。サーモスタットバネ１２４ａと接触しているアクチュエータ板１５０の特定の位置は、サーモスタット弁１２０および／またはバイパス弁１２８の開弁および／または閉弁の度合いを画定する。

いくつかの実施形態によれば、モータ２１６の作動は、ＥＣＭ（図示せず）によって促進される。追加的な実施形態によれば、モータ２１６は、温度センサ３００から受け取った指示に応答して作動される。

次に、いくつかの実施形態による、図８Ａの線ＪＪに沿う、サーモスタット１１０およびアクチュエータ１３０の断面図を示し、サーモスタット弁１２０が閉位置にある図９Ａ、および図８Ｂの線ＩＩに沿う、ステップモータ２１０の断面図を示し、サーモスタット弁１２０が閉位置にある図９Ｂを参照する。

サーモスタット弁１２０は、閉位置にあり、バイパス弁１２８は、開位置にある。サーモスタット弁体は、弁座１２２を密封し、バイパス弁体１２６は、弁座１２９から変位される。冷却剤流体は、ポンプ１０２（図示せず）によってエンジン１０３（図示せず）およびサーモスタット１１０の中を循環し、冷却剤流体は、サーモスタット１１０からバイパス弁１２８を通ってエンジンへ還流する。したがって、エンジン１０３からサーモスタット弁１２０を通ってラジエータ１０６に向かう冷却剤流体の流れは、実質的に抑制される。

位置決めアクチュエータ２３０は、所定量の流体がレセプタクル１４２に流入することを促進し、それによって、レセプタクル１４２と接触するおよび／または密封するダイアフラム１３４上に所定の圧力を及ぼす、３０と示される部分的に伸張された位置にある。ダイアフラム１３４と接触しているアクチュエータ板１５０は、サーモスタット本体１１２ａ上に載置されたバネ１２４ａと接触しており、バネ１２４ａは、位置決めアクチュエータ２３０によって及ぼされる圧力を相殺するように構成される。サーモスタット弁が閉位置にあるとき、バネ１２４ａは、伸張され、それによって、サーモスタット弁１１０を閉弁し、バイパス弁１２８を開弁する不十分な圧力をダイアフラム１３４上に及ぼす。

次に、いくつかの実施形態による、図８Ａの線ＪＪに沿う、サーモスタット１１０およびアクチュエータ１３０の断面図を示し、サーモスタット弁１２０が開位置にある図１０Ａ、および図８Ｂの線ＩＩに沿う、ステップモータ２１０の断面図を示し、サーモスタット弁１２０が「通常モード」の開位置にある図１０Ｂを参照する。

これまで図１および図２に関して記載したように、エンジン１０３およびサーモスタット１１０の中を循環する冷却剤流体の温度が上昇すると、熱膨張性材料１１４（図示せず）は、溶融して膨張する。熱膨張性材料１１４によって熱作動ピストン１１６上に及ぼされる圧力は、サーモスタット弁体１１８が、サーモスタット座１２２から変位されるように、サーモスタット本体１１２ａおよびサーモスタット本体１１２ａに接続された弁体１１８の下方移動を誘導する。サーモスタット本体１１２ａの下方移動により、バネ１２４ａは強制的に収縮される。サーモスタット本体１１２ａに接続されたサーモスタット本体１１２ｂは、その後下方向に移動し、バイパス弁体１２６が、バイパス弁開位置から変位されて、バイパス弁座１２９に接触してそれを密封する。バイパス弁体１２６が下方向に移動してバイパス弁座１２９に到達することで、バイパス弁１２６を、閉位置に至らせる。サーモスタット本体１１２ｂの下方移動により、バネ１２４ｂは強制的に収縮される。閉位置にあるバイパス弁１２８は、ラジエータ１０６（図示せず）からエンジン１０３に戻る加熱された冷却剤流体の流れを促進する。サーモスタット弁体１１８が弁座１２２から変位し、かつ下方向に移動することで、サーモスタット弁１２０を開位置に至らせる。開位置にあるサーモスタット弁１２０は、エンジン１０３（図示せず）からサーモスタット弁１２０を通ってラジエータ１０６（図示せず）に向かう加熱された冷却剤流体の流れを可能にする。サーモスタット弁体１１８がサーモスタット弁座１２２からさらに変位されると、ラジエータ１０６を通る冷却剤流体の流れは増し、サーモスタット弁１２０が開位置のときには最大流量まで増すことが可能になる。バイパス弁体１２６がバイパス弁座１２９に向かってさらに移動すると、ラジエータ１０６（図示せず）を通る冷却剤流体の流れは増し、バイパス弁１２８が閉位置のときには最大流量まで増すことが可能になる。サーモスタット弁体１１８およびバイパス弁体１２９の変位の範囲は、エンジン１０３（図示せず）からラジエータ１０６（図示せず）に向かって流れる冷却剤流体の量を画定し、冷却剤流体は、サーモスタット弁１２０を通過する。これらの実施形態では、サーモスタット弁体１１８およびバイパス弁体１２９の変位の範囲は、熱膨張可能材料の膨張によって画定される。

位置決めアクチュエータ２３０は、ダイアフラム１３４上に所定の圧力を及ぼす、３０と示される部分的に伸張された位置にある。収縮されたバネ１２４ａは、接触アクチュエータ板１５０を介してダイアフラム１３４上に圧力を及ぼし、この圧力は、位置決めアクチュエータ２３０によって誘導された、レセプタクル１４２を充填している流体によってダイアフラム１３４上に及ぼされる圧力を克服するのには不十分である。サーモスタット弁１２０の開弁および／または閉弁、および／またはバイパス弁１２６の閉弁および／または開弁の度合いは、熱膨張性材料１１４の（図示せず）の膨張によって決定されるように、バネ１２４ａは、収縮したままである。

次に、いくつかの実施形態による、図８Ａの線ＪＪに沿う、サーモスタット１１０およびアクチュエータ１３０の断面図を示し、アクチュエータ１３０によって誘導される「先行開弁モード」においてサーモスタット弁１２０が開位置にある図１１Ａを参照する。

図１１Ｂは、いくつかの実施形態による、図８Ｂの線ＩＩに沿う、ステップモータ２１０の断面図を示し、アクチュエータ１３０によって誘導される「先行開弁モード」においてサーモスタット弁１２０は、開位置にある。

冷却剤流体温度が上昇したという指示を、図１および図３を参照して説明したようにＥＣＭ（図示せず）から受け取ると、または温度センサ３００から受け取ると、位置決めアクチュエータ２３０は、３２と示される位置に後退される。位置決めアクチュエータ２３０が後退されると、レセプタクル１４２からの流体流れは促進される。流体がレセプタクル１４２から流出した後、レセプタクル１４２に接触して密封しているダイアフラム１３４は、レセプタクルの中に引き入れられるダイアフラム１３４の下方移動により、レセプタクル１４２を充填している流体によってアクチュエータ板１５０上に及される圧力（接触ダイアフラム１３４）は低下する。その結果、アクチュエータ板１５０は、新しい位置に変位される。アクチュエータ板１５０の下方移動により、接触サーモスタットバネ１２４ａ上に及ぼされる圧力は解放され、サーモスタットバネ１２４ａの弛緩を促進する。

弛緩したサーモスタットバネ１２４ａは、図１０Ａに提示される「通常モード」の場合よりも接触弁体１１８上に及ぼす圧力は少なくなり、それによって、サーモスタット弁体１１８が弁座１２２から変位することで進行するサーモスタット弁１２０の開弁を促進する。サーモスタット弁体１１８は、サーモスタット弁座１２２から開位置まで変位される。したがって、サーモスタット弁１２０の開弁は、油圧アクチュエータ１３０の作動によって誘導され、アクチュエータ板１５０の変位は、位置決めアクチュエータ２３０によって制御され、熱膨張性材料１１４の（図示せず）の膨張より前に、所定のＳＴＯ温度より低い温度で進行する。

サーモスタット本体１１２ａに接続されたサーモスタット本体１１２ｂは、その後下方向に移動し、バイパス弁体１２６は、バイパス弁１２８開弁位置から、接触バイパス弁座１２９に接触してそれを密封するまで変位される。油圧アクチュエータ１３０の作動に因り、バネ１２４ａは、バネ１２４ｂより弛緩され、したがって、バネ１２４ａとバネ１２４ｂの間の圧力分布は等しくなくなると、サーモスタット本体１１２ａが下方向に移動し、続いてサーモスタット本体１１２ｂが下方向に移動することにより、バネ１２４ｂは、強制的に図１０Ａに示される「通常モード」の場合より高い程度まで収縮する。

いくつかの実施形態によれば、説明した動作モードでは、冷却剤流体を所定のＳＴＯ温度まで加熱することは、熱膨張可能材料１１４の膨張を誘導し、その後、油圧アクチュエータ１３０の作動によって誘導されるその開弁および閉弁に続いて、サーモスタット弁１２０の開弁、およびバイパス弁１２８の閉弁を誘導する。油圧アクチュエータ１３０の作動によって誘導されるサーモスタットバネ１２４ａの弛緩によって強制される収縮に続いて、熱膨張性可能材料１１４の膨張によって誘導されるサーモスタット本体１１２ａおよび１１２ｂの下方移動により、バネ１２４ｂを強制的に収縮させることができる。閉位置のバイパス弁１２８および開位置のサーモスタット弁１２０は、エンジン１０３（図示せず）からラジエータ１０６（図示せず）に向かう冷却剤流体流れを可能にする。

次に、いくつかの実施形態による、図８Ａの線ＪＪに沿う、サーモスタット１１０およびアクチュエータ１３０の断面図を示し、サーモスタット弁１２０が、アクチュエータ１３０により誘導された「遅延開弁モード」の開位置にある図１２Ａ、およびいくつかの実施形態による、図８Ｂの線ＩＩに沿う、ステップモータ２１０の断面図を示し、サーモスタット弁１２０が、アクチュエータ１３０により誘導された「遅延開弁モード」の閉位置にある図１２Ｂを参照する。

図１および図４を参照して説明したように、ＥＣＭ（図示せず）から指示を受け取ると、位置決めアクチュエータ２３０は、３４と示されるその完全後退位置まで伸張される。位置決めアクチュエータ２３０の伸張は、レセプタクル１４２に入る流体の流れを促進する。レセプタクル１４２に接触して密封するダイアフラム１３４は、流体がレセプタクル１４２に流入した後、レセプタクルから押圧される。ダイアフラム１３４の上方移動により、レセプタクル１４２を充填する流体によってダイアフラム１３４に接触するアクチュエータ板１５０上に及ぼされる圧力を上昇させる、凸面形状のダイアフラムが形成される。したがって、アクチュエータ板１５０は、新しい高い位置に変位される。アクチュエータ板１５０の上方移動により、接触サーモスタットバネ１２４ａ上に及ぼされる圧力が上昇し、サーモスタットバネ１２４ａを強制的に収縮させる。

所定のＳＴＯ温度に達すると、熱膨張性材料１１４の（図示せず）は、前述のように溶融して膨張する。しかし、アクチュエータ板１５０と関連しているバネ１２４ａが収縮され、したがって、サーモスタット本体１１２ａ（およびそれぞれのサーモスタット本体１１２ｂ）の変位を妨げるとき、熱膨張可能材料により熱作動ピストン１１６上に及ぼされる圧力は、サーモスタット本体１１２ａおよびサーモスタット本体１１２ｂの下方向への移動、およびサーモスタット弁１２０の開弁およびバイパス弁体１２８の閉弁のそれぞれを誘導するのには不十分である。したがって、サーモスタット弁１２０の開弁およびバイパス弁１２８の閉弁は、ＥＣＭ（図示せず）から指示を受け取って、油圧アクチュエータが作動することに因り、遅延されて所定のＳＴＯ温度より高い温度で進行する。したがって、ラジエータに向かう冷却剤流体の流れは、サーモスタット１１０がＳＴＯ温度に達した後であっても阻止さ抑制される。順にＥＣＭによって促進される位置決めアクチュエータによって誘導および制御される油圧アクチュエータの作動は、ＳＴＯ温度をその所定の値より高く上昇させること、および／または即時的なエンジン状態および要求に基づいてリアルタイムのＳＴＯ温度を画定することを可能にする。

次に、いくつかの実施形態による、サーモスタットおよびアクチュエータを備えていて、サーモスタット弁が開位置にあるエンジンの温度を制御するための装置１３００の断面図を示す図１３Ａを参照する。

装置１３００は、サーモスタット１３１０を含み、サーモスタットは、サーモスタット本体内部に配置される熱膨張可能材料１３１４および熱作動ピストン１３１６を有するサーモスタット本体１３１２を含む。サーモスタットは、サーモスタット本体１３１２に接続され、かつ上方向および下方向に自由に移動するように構成され、サーモスタット弁１３２０の開弁および閉弁を可能にするサーモスタット弁体１３１８と、弁体１３１８が密封している弁座１３２２とをさらに含む。弁体１３１８が弁座１３２２を密封しているサーモスタット弁１３２０の閉位置は、図１３Ａでは１０１０と示される。弁体１３１８は、サーモスタット本体に接続されており、弁座１３２２は、適所に固定されている。サーモスタットは、サーモスタット本体上に載置されるサーモスタットバネ１３２４をさらに含む。サーモスタットバネ上端部は、弁体１３１８と接触している。

装置１３００は、油圧アクチュエータ１３３０をさらに含み、アクチュエータは、その上部にアクチュエータ板１３３２およびその下部にアクチュエータピストン１３３４を画定しているアクチュエータ本体１３３１を含み、その両方とも、上方向および下方向に自由に移動するように構成される。アクチュエータ１３３０は、クチュエータ板１３３２が座するアクチュエータ板座１３３６をさらに含むことができ、アクチュエータ板座は、適所に固定されている。アクチュエータは、アクチュエータ本体上に載置されるアクチュエータバネ１３３８をさらに含むことができる。アクチュエータ板１３３２は、サーモスタットバネ１３２４の下端と接触している。アクチュエータピストン１３３４は、その底部分にチェック弁１３４２を含むことができるレセプタクル１３４０の内部に配置される。装置１３００は、その一方の端部が制御弁１３４６に接続された流体導管１３４４をさらに含む。流体導管の他方の端部は、レセプタクル１３４０に接続されている。

装置１３００は、さらに、冷却剤流体１３０４を矢印線１３０８で示されるようにサーモスタット１３１０およびラジエータ１３０６の中で循環させるように構成されるポンプ１３０２を含む。冷却剤流体１３０４は、矢印線１３０８’で示されるように、チェック弁１３４２を通ってレセプタクル１３４０に向かって流れることもできる。冷却剤流体１３０４は、制御弁１３４６が開位置にある場合、レセプタクル１３４０から流体導管１３４４に向かって流れることもできる。

主要構成要素の一般的な概要を説明してきたが、これより、各個別の構成要素の詳細がより明らかに理解されるであろう。

サーモスタット１３１０は、温度応答性を有する。サーモスタット弁１３２０は、ラジエータ１３０６に向かう冷却剤流体１３０４の流れを実質的に遮断するかつ実質的に遮断解除するように構成される。熱作動ピストン１３１６は、冷却剤流体１３０４の温度が上昇すると、サーモスタット弁１３２０の開弁を可能にするように構成され、サーモスタットバネ１３２４は、冷却剤流体温度が低下すると、サーモスタット弁１３２０の閉弁を誘導するように構成される。

サーモスタット１３１０、油圧アクチュエータ１３３０、およびエンジン（図示せず）の中を循環する冷却剤流体の温度が上昇すると、限定的ではないがワックスなどの熱膨張性材料１１４は、溶融して膨張することができる。熱膨張可能材料１３１４の圧力下にあるサーモスタット本体１３１２は、熱作動ピストン１３１６がサーモスタット本体から突出することを誘導することができる。しかし、熱作動ピストン１３１６はその上端部で、熱作動ピストンを定位置にしっかり固定し、それがサーモスタット本体１３１２から突出するのを防止する装置１３００の本体部１３５０に接続されている。サーモスタット本体１３１２およびサーモスタット本体１３１２に接続された弁体１３１８は、その位置に固定されておらず、それによって、サーモスタット本体は、下方移動し、サーモスタット弁体１３１８は、サーモスタット座１３２２から変位され、加熱された冷却剤流体１３０４がエンジンからラジエータ１３０６に向かって流れることが可能になる。弁体１３１８の変位弁座１３２２からの変位を介して進行する弁の開弁は、図１３
Ｃで１０２０aと示される。弁体１３１８が弁座１３２２からさらに変位されると、ラジエータに向かう冷却剤流体１３０４の流れは増し、弁が開位置のときには最大流量まで増すことが可能になる。弁体１３１８の変位の範囲は、エンジンからサーモスタット１３１０を通ってラジエータ１３０６に向かって流れる冷却剤流体の量を画定する。

サーモスタット弁１３２０の閉弁は、熱膨張可能材料１３１４の冷却によって開始される。ラジエータ１３０６の中を流れる冷却剤流体は、エンジンの冷却を可能にし、したがって、サーモスタットの中を流れる冷却剤流体の温度は低下する。したがって、熱膨張可能材料１３１４の温度も低下し、その凝固および縮小が可能になる。熱膨張可能材料のこうした縮小により、サーモスタット本体の中には空所が残る。収縮されたサーモスタットバネ１３２４は、弁体１３１８上に圧力を及ぼし、熱作動ピストン１３１６がサーモスタット本体１３１２の中に完全に挿入されて、弁バネが弛緩されるまで、サーモスタット本体を強制的に上方移動させる。

さらに、１つの可能な動作のモードを、以下の実施形態で説明し、概略的に図１３Ｂに示す。弁体１３１８の弁座１３２２からの変位は、サーモスタットバネ１３２４の収縮を誘導する。サーモスタットバネ１３２４は、アクチュエータ板１３３２と接触し、それによって、アクチュエータピストン１４３４上に圧力を及ぼす。制御弁１３４６が閉位置にある場合、レセプタクル１３４０は冷却剤流体１３０４で充填され、アクチュエータピストン１３３４の下方移動を抑制する。したがって、サーモスタット弁１３２０の開弁１０２０は、熱膨張可能材料１３１４の加熱およびサーモスタットバネ１３２４の収縮によってのみ制御される。サーモスタット弁１３２０の閉弁は、熱膨張可能材料１３１４の冷却およびサーモスタットバネ１３２４の伸張によって作動および制御される。弁体１３１８の変位の範囲は、熱膨張可能材料１３１４およびサーモスタットバネ１３２４によって制御される。したがって、例証された実施形態によれば、油圧式作動サーモスタットは、確実に作動するように（フェイルセーフ）なっており、制御弁が故障して開かない場合、サーモスタットは、通常のサーモスタット作動モードで作動し、熱膨張可能材料１３１４を加熱すると、ラジエータ１３０６に向かう冷却剤流体１３０４の流れが可能になる。

さらに、別の可能な動作のモードを、以下の実施形態で説明し、概略的に図１３Ｃに示す。弁体１３１８の弁座１３２２からの変位は、サーモスタットバネ１３２４の収縮を誘導する。サーモスタットバネ１３２４は、アクチュエータ板１３３２と接触し、それによってアクチュエータピストン１３３４上に圧力を及ぼす。制御弁１３４６が開位置にある場合、アクチュエータピストンは、レセプタクル１３４０を充填する冷却剤流体１３０４上に圧力を及ぼし、強制的にそれを流体導管１３４４の中に流す。冷却剤流体１３０４がレセプタクル１３４０から流れると、アクチュエータピストン１３３４は、下方向に移動する。アクチュエータ板１３３２は、アクチュエータ板座１３３６からそれぞれ変位され、サーモスタットバネ１３２４の伸張を可能にする。したがって、サーモスタット弁１３２０のさらなる開弁および弁体１３１８の変位の範囲は、熱膨張可能材料１３１４の加熱およびアクチュエータピストン１３３４の移動によって作動および制御され、アクチュエータピストンの移動は、制御弁１３４６の開弁および／または閉弁によって制御される。アクチュエータピストン１３３４の下方移動によって誘導される、アクチュエータ板１３３２のアクチュエータ板座１３３６からの変位は、１０３０と示される。このような移動は、１０２０ａと示され、弁体１３１８が弁座１３２２からさらに変位することを可能にする。

サーモスタット弁１３２０の閉弁は、制御弁１３４６が開弁している場合、熱膨張可能材料１３１４の冷却によって、および／または制御弁１３４６の閉弁によって開始することができる。制御弁１３４６を閉弁すると、レセプタクル１３４０は、ポンプ１３０２によって循環される冷却剤流体１３０４で充填され、冷却剤流体は、アクチュエータピストン１３３４上に圧力を及ぼし、強制的にアクチュエータピストンを上方移動させる。アクチュエータ本体１３３１を介してアクチュエータピストン１３３４に接続されるアクチュエータ板１３３２は、それぞれ上方向に移動し、サーモスタットバネ１３２４上に圧力を及ぼし、強制的にそれを収縮させる。収縮されたサーモスタットバネ１３２４は、弁体１３１８上に圧力を及ぼす。冷却剤流体がラジエータを通過した後、冷却剤流体１３０４の温度が低下した場合、熱膨張可能材料１３１４の縮小および凝固により、熱作動ピストン１３１６がサーモスタット本体１３１２の中に完全に挿入されるまで、強制的にサーモスタット本体１３１２を上方移動させるサーモスタットバネ１３２４の弛緩が可能になる。弁体１３１８が弁座１３２２を再度密封しているサーモスタット弁１３２０の閉位置は、図１３Ａで１０１０と示される。

いくつかの実施形態によれば、制御弁１３４６の閉弁で作動されるサーモスタット弁１３２０の閉弁は、アクチュエータバネ１３３８の弛緩によって支援することができる。制御弁１３４６の開弁で作動されてサーモスタット弁１３２０が開弁すると、アクチュエータ板１３３２は、下方向に移動し、アクチュエータ板は、アクチュエータバネ１３３８と接触し、それによって、強制的にアクチュエータバネを収縮させる。したがって、アクチュエータ板１３３２の上方移動は、制御弁１３４６の閉弁、およびレセプタクル１３４０内の冷却剤流体１３０４の圧力上昇によってのみならず、その弛緩時に、収縮されたアクチュエータバネ１３３８によっても強制される。

いくつかの実施形態によれば、装置１３００は、冷却剤流体１３０４がレセプタクル１３４０に向かって流れるのを可能にし、それがレセプタクルから流れるのを防止するチェック弁１３４２をさらに含む。したがって、チェック弁１３４２（すなわち逆止弁または一方向弁）は、レセプタクル１３４０の圧力降下を防止するように構成される。圧力降下は、例えば冷却剤流体流れシステムを横断する冷却剤流体１３０４の圧力降下に因って起こる場合がある。チェック弁１３４２は、強制的に冷却剤流体をポンプ循環と反対方向に流すことによって、サーモスタットバネ１３２４の収縮に応答して冷却剤流体によって及ぼされる背圧を防止して、ポンプ１３０２に影響を及ぼすようにさらに構成される。

制御弁は、エンジン（図示せず）と関連した、車両エンジンの条件および性能をモニタするのに一般に使用されるようなモータ計装パッケージによって制御される。こうした計装パッケージの詳細は当業者によく知られているので、それらの詳細について、本明細書ではこれ以上詳細に記述しない。制御弁１３４６は、例えばエンジン制御モジュール（ＥＣＭ）すなわちエンジン制御システムによって制御される電気回路に接続されれば最も望ましい。用語「制御モジュール」と「「エンジン制御システム」」を、同義的に使用する場合がある。典型的に、ＥＣＭは、さまざまなエンジンおよび車両パラメータを感知するのに使用される複数のセンサを含み、それでエンジンの性能を最適化することができる。本発明は、本明細書に記載するように本発明を活用するのに十分な情報をＥＣＭに提供するために、適切でかつ利用用可能であれば既存のセンサを使用すること、または付加的なセンサを使用することのどちらも包含する。

いくつかの実施形態によれば、アクチュエータピストン１３３４の移動は、制御弁１３４６の開弁および／または閉弁、および２つの別々の位置によって画定されるアクチュエータピストン１３３４のそれぞれの変位を可能にするように構成される二項性制御弁によって制御される。制御弁の開弁および／または閉弁は、ＥＣＭによって制御することができ、ＥＣＭは、さまざまなエンジンおよび車両パラメータを感知し、かつ弁の開弁および／または閉弁が必要とされるかどうかを判定するように構成されるセンサを含む。したがって、アクチュエータピストンの移動、およびサーモスタット弁の開弁および／または閉弁のそれぞれを、ＥＣＭによって感知されたエンジンの状態に従って制御することができる。例えば、エンジン温度の変化を、その変化に対する熱膨張可能材料の応答より前に、ＥＣＭが感知することができ、サーモスタット弁の開弁および／または閉弁は、熱膨張可能材料によるよりも制御弁によってより効率的に作動させることができる。

他の実施形態によれば、アクチュエータピストン１３３４の移動は、制御弁１３４６が漸進的および／または比例的に開弁するおよび／または閉弁することを可能にするように構成されるアナログ制御弁によって制御され、それによって、測定された体積の冷却剤流体がレセプタクルから流体導管に向かって流れることが可能になる。制御弁の開弁および／または閉弁は、ＥＣＭによって制御することができ、ＥＣＭは、さまざまなエンジンおよび車両パラメータを感知し、かつ適切な流量の冷却剤流体がラジエータを通っていることを確定するように構成されるセンサを含む。したがって、アクチュエータピストンの移動、およびサーモスタット弁体の変位のそれぞれの範囲は、ＥＣＭによって感知されたエンジンの状態に従って制御することができる。例えば、エンジン温度の変化を、その変化に対する熱膨張可能材料の応答より前に、ＥＣＭが感知することができ、サーモスタット弁体の変位は、サーモスタットの作動によってよりも制御弁によってより効率的に調節することができる。

さらに、別の可能な動作のモードを、以下の実施形態で説明し、概略的に図１３Ｂに示す。いくつかの実施形態によれば、サーモスタットバネ１３２４は、予め荷重を加えられている。サーモスタットバネ１３２４は、アクチュエータ板１３３２と接触し、それによってアクチュエータピストン１３３４上に圧力を及ぼす。制御弁１３４６が閉位置にある場合、レセプタクル１３４０は、冷却剤流体１３０４で充填され、アクチュエータピストン１３３４の下方移動を抑制する。したがって、サーモスタット弁１３２０の開弁１０２０は、熱膨張可能材料１３１４の加熱およびサーモスタットバネ１３２４のさらなる収縮によってのみ、作動および制御される。サーモスタット弁の閉弁は、熱膨張可能材料１３１４の冷却および予め荷重を加えられた収縮状態に対するサーモスタットバネ１３２４の弛緩によって作動および制御される。弁体１３１８の変位の範囲は、熱膨張可能材料１３１４およびサーモスタットバネ１３２４によって制御される。したがって、例証された実施形態によれば、油圧式作動サーモスタットは、確実に作動するように（フェイルセーフ）なっており、制御弁１３４６が故障して開かない場合、サーモスタットは、通常のサーモスタット作動モードで作動し、熱膨張可能材料１３１４を加熱すると、ラジエータ１３０６に向かう冷却剤流体１３０４の流れが可能になる。

さらなる実施形態によれば、図１３Ｄに概略的に示すように、制御弁１３４６が開位置にある場合、アクチュエータピストン１３３４は、レセプタクル１３４０を充填する冷却剤流体１３０４上に圧力を及ぼし、強制的にそれを流体導管１３４４の中に流す。冷却剤流体１３０４がレセプタクルから流れると、アクチュエータピストン１３３４は、下方向に移動する。アクチュエータ板１３３２は、アクチュエータ板座１３３６からそれぞれ変位され、サーモスタットバネ１３２４の伸張を可能にする。したがって、サーモスタット弁１３２０の開弁（弁体１３１８の弁座１３２２からの変位）は、アクチュエータピストンの移動によって開始され、さらに作動および制御され、アクチュエータピストンの移動は、制御弁１３４６によって制御される。アクチュエータピストン１３３４の下方移動によって誘導される、アクチュエータ板１３３２のアクチュエータ板座１３３６からの変位は、３０と示される。このような移動は、１０２０ａと示されるように、弁体１３１８が弁座１３２２から変位すること、およびサーモスタット弁１３２０の最初のおよびさらなる開弁を可能にする。

したがって、本発明の実施形態によれば、熱膨張可能材料１３１４の膨張による強制的な熱作動ピストンの隆起に依存していないので、冷却剤流体の温度上昇に対するサーモスタット１３１０の応答より前に制御弁１３４６によるサーモスタット弁１３２０の開弁を開始することができる。

サーモスタット弁１３２０の閉弁は、制御弁１３４６が開弁しており、サーモスタットバネ１３２４に予め荷重が加えられている場合、制御弁１３４６の閉弁によって開始することができる。制御弁を閉弁すると、レセプタクル１３４０は、ポンプ１３０２によって循環される冷却剤流体１３０４で充填され、冷却剤流体は、アクチュエータピストン１３３４上に圧力を及ぼし、強制的にアクチュエータピストン１３３４を上方移動させる。アクチュエータ本体１３３１を介してアクチュエータピストンに接続されるアクチュエータ板１３３２は、それぞれ上方向に移動し、サーモスタットバネ１３２４上に圧力を及ぼし、強制的にそれを収縮させる。収縮されたサーモスタットバネ１３２４は、弁体１３１８上に圧力を及ぼす。冷却剤流体がラジエータを通過した後、冷却剤流体１３０４の温度が低下した場合、熱膨張可能材料の縮小および凝固により、熱作動ピストン１３１６がサーモスタット本体１３１２の中に完全に挿入されて、サーモスタットバネ１３２４が予め荷重を加えられた収縮状態まで伸張されるまで、強制的にサーモスタット本体１３１２を上方移動させるサーモスタットバネ１３２４の弛緩が可能になる。前述のように、アクチュエータピストンの上方移動を、アクチュエータスプリングによって支援することができる。

いくつかの実施形態によれば、アクチュエータピストン１３３４の移動は、制御弁１３４６の開弁および／または閉弁、および２つの別々の位置によって画定されるアクチュエータピストン１３３４のそれぞれの変位を可能にするように構成される二項性制御弁によって制御される。制御弁の開弁および／または閉弁は、ＥＣＭによって制御することができ、ＥＣＭは、さまざまなエンジンおよび車両パラメータを感知し、かつ弁の開弁および／または閉弁が必要とされるかどうかを判定するように構成されるセンサを含む。したがって、アクチュエータピストンの移動、およびサーモスタット弁の開弁および／または閉弁のそれぞれを、ＥＣＭによって感知されるエンジンの状態に従って制御することができる。例えば、エンジン温度の変化を、その変化に対する熱膨張可能材料の応答より前に、ＥＣＭが感知することができ、サーモスタット弁の開弁および／または閉弁は、サーモスタットの作動より前に、制御弁によって開始させることができる。

他の実施形態によれば、アクチュエータピストン１３３４の移動は、制御弁１３４６が漸進的および／または比例的に開弁するおよび／または閉弁することを可能にするように構成されるアナログ制御弁によって制御され、それによって、測定された体積の冷却剤流体がレセプタクルから流体導管に向かって流れることが可能になる。制御弁の開弁および／または閉弁は、ＥＣＭによって制御することができ、ＥＣＭは、さまざまなエンジンおよび車両パラメータを感知し、かつ適切な流量の冷却剤流体がラジエータを通っていることを確定するように構成されるセンサを含む。したがって、アクチュエータピストンの移動およびサーモスタット弁の開弁および／または閉弁のそれぞれ、および／またはサーモスタット弁体の変位の範囲は、ＥＣＭによって感知されたエンジンの状態に従って制御することができる。例えば、エンジン温度の変化を、その変化に対する熱膨張可能材料の応答より前に、ＥＣＭが感知することができ、サーモスタット弁の開弁および／または閉弁は、サーモスタットの作動より前に開始することができ、および／またはサーモスタット弁体の変位は、サーモスタットによるよりも制御弁によってより効率的に制御することができる。

さらなる実施形態によれば、ＥＣＭは、検出したエンジン温度変化に応答するだけではなく、エンジン出力を増大する要求を感知すると制御弁を作動させるように構成される。モータ流体の急速冷却によって、より高いエンジン出力を取得することができる。それによって、ＥＣＭは、冷却剤流体がラジエータ１３０６の中を流れることが可能になるそれぞれのサーモスタット弁１３２０の開弁を可能にする制御弁１３４６の開弁を誘導する。前述のように、これは、ＥＣＭの決定に従って、より多くの出力、したがってさらなる冷却の必要性が生じる、加速または他の状況などの、エンジン負荷中に現れる特定の条件の結果起こる可能性がある。

サーモスタット１３１０の温度活性化範囲は、任意の所望範囲に設定することができる。いくつかの実施形態によれば、サーモスタットの温度活性化範囲は、約９０°Ｃから約９５°Ｃの典型的な範囲に設定されている。これらの実施形態では、サーモスタット弁の開弁および／または閉弁は、サーモスタットによって作動される。この事例のサーモスタット弁の開弁は、サーモスタットが故障して作動しない場合、アクチュエータによって作動させることができる。アクチュエータは、さらに、弁体変位を制御するように作られている。他の実施形態によれば、サーモスタットの温度活性化範囲は、大量生産車両用の正常範囲、例えば約１００°Ｃから１０５°Ｃより上に設定されている。これらの実施形態では、アクチュエータは、定義済み活性化温度に依存するサーモスタット作動より前に、ＥＣＭからの指示に応答してサーモスタット弁を開くおよび／または閉じるように作られる。アクチュエータは、さらに、弁体の変位を制御するように作られている。温度活性化範囲が、従来システムよりもかなり高温な定常状態温度を生じさせれば最も好ましい。これは、完全燃焼度を高め、排出物を減らし、燃料効率を高めて、大幅な節約を促進する。

しかし、高い設定温度は、エンジン出力の低下をもたらす場合がある。エンジン出力と燃料節約性との妥協点は、従来では、排出物を減らすのに望ましいものよりも、低い定常状態作動温度になっていた。油圧アクチュエータによって支援されるサーモスタットを含む本発明の装置は、排出物を減らすために高い運転温度でエンジンが作動できるように構成され、さらに、要求に応じて急速にエンジン温度を低下させることができ、高いエンジン出力を提供するように構成される。サーモスタット弁１３２０の開弁は、エンジン温度上昇によって誘導されるだけでなく、ＥＣＭが感知したさまざまなエンジンパラメータによって誘導される、ラジエータの中を流れる冷却剤流体によってエンジン温度を冷却することができる方法で制御することができる。油圧アクチュエータ１３３０によって支援されるサーモスタット１３１０を含む装置１３００は、さらに、従来型のサーモスタットと比較して、エンジンのより効果的かつ／または急速な冷却を提供するように構成される。この装置の冷却剤流体温度は、従来型のサーモスタットによって設定された通常の作動温度範囲より低くすることができる。より多くの出力が必要とされる状況では、出力供給温度に対して温度を下げることが望ましい場合がある。例えば、出力を供給するのに好ましい範囲は、５０°Ｃと１００°Ｃの間であり、もしくは、７０°Ｃと９０°Ｃの間のより狭い範囲を使用することもできる。エンジン温度をこのように低下させることは、弁体のほぼ即時的なかつ大きな変位を可能にする制御弁の開弁をＥＣＭが誘導することによって達成することができる。この場合、サーモスタット弁を開弁させて急激な温度低下と突発的な出力を供給することができる。

前述のように、変位の範囲に沿ったサーモスタット弁体の位置を、ＥＣＭによって感知されるエンジン要求に従って設定して、必要に応じてエンジン温度を下げることができる十分な冷却剤流体流れを可能にすることができる。さらに、変位がほぼ瞬間的なとき、エンジンの急速な冷却を達成するために、温度の低下が急速に起こることが好ましい。弁体の変位の範囲は、従来型の小型の車に関して毎時約ゼロ（０）立方メートル（弁は閉状態）から約８−１２立方メートル（最大伸張時）の冷却剤流体の冷却剤流量に対応すれば、最も好ましい。他の実施形態によれば、弁体の変位の範囲は、約０立方メートルから約６立方メートルの冷却剤流体流量に対応する。さらなる実施形態によれば、弁体の変位の範囲は、約０立方メートルから約１８立方メートルの冷却剤流体流量に対応する。当業者に認識されるように、他の自動車型式および他のエンジンサイズでは、より高いまたはより低い冷却剤流体流量が必要とされる場合もある。したがって、サーモスタットは、活性化温度より低い温度のときには閉じられ、または活性化温度が達成されると、設定された伸張範囲まで開かれる、本質的な二項性様式でラジエータに向かう流体の流れを制御するが、油圧アクチュエータは、エンジン要求または負荷に従って、さまざまな冷却速度および程度用の冷却剤流量の範囲を可能にするために、弁体を変位の範囲に沿って配置するのに使用することができる。本発明の別の態様は、油圧アクチュエータが、冷却剤流体の温度には依存しておらず、ＥＣＭによってのみ作動されることである。したがって、フードエンジン室温度下での高さに関連する課題、または他の外側からの熱影響はなくなる。サーモスタットの故障が生じた場合、ＥＣＭは、負荷状況下であっても、またはたとえ定常状態であっても、制御弁を開いて弁体を弁座から変位させて、冷却剤流体流量調整を介して所望のエンジン温度を達成するように構成される。したがって、ＥＣＭは、パッシブサーモスタットのためのフェイルセーフシステムとして機能する。他方で、ＥＣＭが何らかの理由で機能しない場合、先に記載したように、サーモスタットが同様に働いて、サーモスタット弁の開弁および閉弁を確実に制御することができる。いくつかの実施形態によれば、本発明は油圧式アクティブシステムおよび熱作動パッシブシステムを提供し、それらは互いに重複している。他の実施形態によれば、本発明は、油圧式アクティブシステムおよび熱作動アクティブシステムを提供する。両方の動作モードは、全体的性能のより大きな信頼性を提供する。この意味において、本発明は、フェイルセーフ設計を提供するものである。

多くの例示的な態様および実施形態を述べてきたが、当業者であれば、ある種の修正、置換、追加、およびその副次的な組み合わせを認識されるであろう。したがって、以下に添付する請求の範囲および後に導入される請求の範囲は、それらの正当な精神および範囲の中にあるすべてのそのような修正、置換、追加、および副次的な組み合わせを含んでいると解釈されるべきであるよう意図される。

本出願の説明および請求の範囲では、単語「備える」、「含む」、「有する」、およびその語形のそれぞれは、これらの単語が関連し得る一覧の項目に必ずしも制限されない。

Claims (41)

1. エンジンの温度を制御する油圧作動式サーモスタットシステム（ＥＣＭ）であって、
   冷却剤流体の温度が上昇すると、温度応答性弁の開弁を誘導し、前記冷却剤流体の温度が低下すると、温度応答性弁の閉弁を誘導するように構成される熱応答性弁システムと、
   制御装置によって制御可能な油圧アクチュエータシステムであって、前記油圧アクチュエータは、熱応答性弁システムと関連しており、前記ＥＣＭからの指示に応答して前記温度応答性弁の開弁および／または閉弁を誘導するように構成され、前記温度応答性弁の前記開弁および／または閉弁は、前記油圧アクチュエータに入るおよび／またはそれから出る流体流れを制御することによって実行される油圧アクチュエータシステムとを備える、システム。
2. 前記熱応答性弁システムは、熱交換器に向かう前記冷却剤流体の流れを調整する前記温度応答性弁と、
   前記温度応答性弁が前記冷却剤流体の温度上昇に応答して開弁するように構成される熱作動ピストンと、
   前記冷却剤流体の温度低下に応答して強制的に前記温度応答性弁を閉弁するように構成されるバネとを備え、
   前記油圧アクチュエータシステムは、前記バネを伸張させることによって前記温度応答性弁の開弁を誘導し、前記バネを縮小させることによって前記温度応答性弁の閉弁を誘導するように構成される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記油圧アクチュエータシステムは、冷却剤流体温度が上昇すると、前記制御装置からの指示に応答して前記バネを縮小させることによって前記温度応答性弁の開弁を防止するようにさらに構成される、請求項１に記載の装置。
4. 前記油圧アクチュエータシステムは、前記冷却剤流体の温度に依存することなく、前記熱応答性弁の開弁および／または閉弁を誘導するようにさらに構成される、請求項１に記載のシステム。
5. 前記油圧アクチュエータシステムは、前記制御装置からの指示に応答して前記温度応答性弁の可動範囲を制御するようにさらに構成される、請求項１に記載のシステム。
6. 前記油圧アクチュエータシステムは、前記冷却剤流体の温度に依存することなく前記温度応答性弁の可動範囲を制御するように構成される、請求項５に記載のシステム。
7. 前記油圧アクチュエータシステムは、前記温度応答性弁を可動範囲内の特定の位置に変位させるように構成され、前記特定の位置は制御装置により決定される、請求項１に記載のシステム。
8. 前記油圧アクチュエータシステムは、直接または間接的に前記バネに接触するアクチュエータ板と、
   前記流体を含むレセプタクルと、
   前記レセプタクル内の前記流体に直接または間接的に接触し、前記アクチュエータ板に直接または間接的に接触する少なくとも１つのアクチュエータとを備える、請求項１に記載のシステム。
9. 前記アクチュエータは、少なくとも１つの制御弁、モータ、減圧弁、またはそれらを組み合わせたものによって制御可能である、請求項８に記載のシステム。
10. 前記制御弁、前記モータ、および前記減圧弁は、前記制御装置によって制御可能である、請求項９に記載の方法記載のシステム。
11. 前記レセプタクルは、前記制御弁、前記モータ、前記減圧弁、またはそれらを組み合わせたものと流体流れでつながっている、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記アクチュエータが、前記制御装置からの指示に応答して前記アクチュエータ板を変位させるように構成される、請求項１０に記載のシステム。
13. 前記制御装置からの前記指示が、少なくとも１つの制御弁の開閉に関する指示、モータの作動に関する指示、またはそれらを組み合わせたものを備える、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記制御装置からの前記指示が、前記レセプタクルに入るおよび／またはそれから出る前記流体の流れを可能にするように構成される、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記流体の前記流れが、アクチュエータの位置を変えるように構成される、請求項１４に記載のシステム。
16. アクチュエータの前記位置の変更により、前記アクチュエータ板の変位を可能にした、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記アクチュエータ板の変位が、前記サーモスタットバネの伸張、収縮、またはその両方を誘導するように構成される、請求項１６に記載のシステム。
18. 前記アクチュエータは、ピストン、ダイアフラム、またはそれらを組み合わせたものを備える、請求項８に記載のシステム。
19. 前記ダイアフラムが、丸い中空形状を有する、請求項１８に記載のシステム。
20. 前記流体の前記流れが、前記ダイアフラムの位置を変え、それにより前記ダイアフラムを下方向にまたは上方向に動かして、前記ダイアフラムに凹面または凸面の形状を取らせるように構成される、請求項１９に記載のシステム。
21. 前記少なくとも１つの制御弁は二項性であり、前記温度応答性弁の開閉を可能にする、請求項９に記載のシステム。
22. 前記少なくとも１つの制御弁が、前記温度応答性弁の開閉を可能にし、さらに前記温度応答性弁の可動範囲を制御するアナログ弁である、請求項９に記載のシステム。
23. 前記少なくとも１つの制御弁が、前記アクチュエータ板および前記温度応答性弁を可動範囲の中の特定の位置に変位させるように構成される、請求項２２に記載のシステム。
24. 前記特定の位置が、前記制御装置によって決定される、請求項２３に記載のシステム。
25. 前記油圧アクチュエータシステムが、２つのアクチュエータを備え、さらに平衡部材を備えており、前記平衡部材が、前記アクチュエータ板の変位を支援するように前記アクチュエータのそれぞれに直接または間接的に接触するように構成される、請求項８に記載のシステム。
26. 前記油圧アクチュエータが、さらに２つの制御弁を備え、第１の制御弁の開弁は、前記バネの伸張を誘導して前記アクチュエータ板を変位させるように構成され、前記第２の制御弁の開弁は、前記バネの収縮を誘導して前記アクチュエータ板を変位させるように構成される、請求項２５に記載のシステム。
27. 前記モータが、ステップモータまたは電動モータを備える、請求項９に記載のシステム。
28. 前記モータが、前記レセプタクルと流体流れでつながっているモータピストンを備える、請求項２７に記載のシステム。
29. 前記モータの作動が、前記モータピストンの線形移動を促進する、請求項２８に記載のシステム。
30. 前記モータピストンの線形移動の前記範囲が、前記アクチュエータ板および／または前記温度応答性弁の可動範囲と関連する、請求項２９に記載のシステム。
31. 前記モータは、前記アクチュエータ板および／または前記温度応答性弁を可動範囲の中の特定の位置に変位させるように構成される、請求項３０に記載のシステム。
32. 前記特定の位置が、制御装置によって決定される、請求項３１に記載のシステム。
33. 前記流体が、水、冷却剤流体、または油を含む、請求項１に記載のシステム。
34. 前記流体が、冷却剤流体ポンプによって循環される冷却剤流体を含む、請求項３３に記載のシステム。
35. 前記流体が、外部ポンプによって循環される液体を含む、請求項１に記載のシステム。
36. 前記油圧作動式サーモスタットシステムは、前記温度応答性弁の機能が故障している場合であっても、この温度応答性弁を開弁するように構成される、請求項１に記載のシステム。
37. 前記油圧作動式サーモスタットシステムが、前記油圧アクチュエータシステム機能が故障している場合であっても、温度応答性弁を開弁するように構成される、請求項１に記載のシステム。
38. 油圧作動式サーモスタットシステムによってエンジンの温度を制御する方法であって、
    制御装置によって制御可能な熱応答性弁システムおよび油圧アクチュエータシステムを有し、
    前記制御装置で少なくとも１つのレセプタクルに入る流体流れを制御することを含み、前記流体の前記流れは、アクチュエータ板を変位させるように構成される少なくとも１つのアクチュエータ上に圧力を及ぼすように構成され、冷却剤流体温度に依存することなく前記温度応答性弁の開弁および／または閉弁を誘導する方法。
39. 前記熱応答性弁システムのバネを、前記バネの位置および可動範囲を制御する前記アクチュエータ板を変位させることによって伸張または収縮させる、請求項３８に記載の方法。
40. 熱交換器に向かう冷却剤流体の流れを前記熱応答性弁システムによって調整する、請求項３８に記載の方法。
41. 前記冷却剤流体の温度上昇に応答して熱作動ピストンを開き、かつ前記冷却剤流体の温度低下に応答して前記バネによって前記熱作動ピストンを閉じるようにした、請求項３８に記載の方法。

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