JP2018096370A

JP2018096370A - 車両の冷却システム用圧力キャップ

Info

Publication number: JP2018096370A
Application number: JP2017227173A
Authority: JP
Inventors: チャ、ヨン−ウン; Yong Woong Cha; ユン、ジュン−ス; Joong-Su Yun; チョ、ワン−ジェ; Wan Je Cho
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2017-11-27
Publication date: 2018-06-21
Anticipated expiration: 2037-11-27
Also published as: US20180163610A1; CN108223104A; CN108223104B; KR20180068064A; KR102484851B1; JP7062417B2; US10619555B2; DE102017129045A1

Abstract

【課題】内部の圧力を調節可能にした車両の冷却システム用圧力キャップに関する。
【解決手段】冷却システム用圧力キャップは、冷却水が貯留されるリザーバまたは冷却水が流動するラジエータの上部に装着され、側面に空気または冷却水が流動可能な連通口１１ａが形成されるリザーバ注入口１１と、リザーバ注入口の上端を閉鎖するアウターキャップ１４と、リザーバ注入口の内部に昇降可能に設けられ、リザーバ注入口の内部と外部とを連通させる圧力バルブ１５と、圧力バルブに密着するように備えられ、冷却システム内部の圧力が予め定められた圧力より低ければ、変形しながら、冷却システムの外部から内部に空気を流入させるバルブシール１６と、圧力バルブがリザーバ注入口の内部を閉鎖するように圧力バルブを弾性支持する定圧スプリング１７とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の冷却水が貯留される加圧式リザーバまたは冷却水が流動しながら冷却水を冷却させるラジエータに装着される車両の冷却システム用圧力キャップに関し、より詳細には、構造を簡単にしながらも、性能の低下なく内部の圧力を調節可能にした車両の冷却システム用圧力キャップに関する。

車両には、エンジンの作動により発生した熱を冷却させるために、前記エンジンで発生した熱を外部に放熱させるラジエータが備えられ、前記エンジンと前記ラジエータを冷却水が循環するようにする冷却システムが装着される。

同時に、前記冷却システムには、前記冷却システムの圧力を適正水準に維持するための圧力キャップが装着される。

前記圧力キャップ１１０は、図１のような構造に形成され、前記ラジエータまたは前記冷却水が貯留される冷却水リザーバに装着される。前記圧力キャップ１１０は、前記ラジエータまたは前記リザーバ内部の圧力が高くなると、内部の圧力が解消されるようにし、逆に、前記冷却システム内部の圧力が予め定められた圧力より低くなると、外部の空気を流入させ、前記冷却システム内部の圧力が適正水準を維持するようにする。

前記圧力キャップ１１０が冷却水リザーバに装着される例の構造を簡単に説明すれば、リザーバの上端に結合されるリザーバ注入口１１１と、前記リザーバ注入口１１１の上部をカバーするアウターキャップ１１２と、前記リザーバ注入口１１１の内部に装着され、冷却水または空気の流動を断続する定圧バルブ１１３および負圧バルブ１１４と、前記定圧バルブ１１３を弾性支持する定圧スプリング１１５と、前記負圧バルブ１１４を弾性支持する負圧スプリング１１６とを含む。

前記冷却システム、例えば、冷却水リザーバ内部の圧力が設定された圧力範囲を超えると、前記定圧バルブ１１３が上昇しながら、内部で加圧された冷却水または空気が連通口１１１ａを通して排出される。

一方、内部の圧力が設定された圧力範囲より低ければ、前記負圧バルブ１１４が下降しながら、前記連通口１１１ａを通して外部の空気が流入し、前記冷却システム内部の圧力が設定された圧力範囲を維持するようにする。

しかし、前記のような構造を有する車両の冷却システム用圧力キャップ１１０によれば、前記定圧バルブ１１３と前記負圧バルブ１１４を用いて圧力を調節するため、構造が複雑であり、これによって、コストが上昇する問題点がある。

また、前記定圧スプリング１１５と前記負圧スプリング１１６の弾性力によって前記定圧バルブ１１３と前記負圧バルブ１１４が作動するため、互いに反対方向に作用する前記定圧スプリング１１５と前記負圧スプリング１１６の弾性力を調節することが容易でなく、前記負圧スプリング１１６の弾性力を最小化するのに限界があった。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、簡単な構造を有しかつ、内部の圧力が予め設定された範囲を維持可能な車両の冷却システム用圧力キャップを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための、本発明に係る車両の冷却システム用圧力キャップは、車両の冷却システムにおいて、冷却水が貯留されるリザーバまたは冷却水が流動するラジエータの上部に装着され、側面に空気または冷却水が流動可能な連通口が形成されるリザーバ注入口と、前記リザーバ注入口の上端を閉鎖するアウターキャップと、前記リザーバ注入口の内部に昇降可能に設けられ、前記リザーバ注入口の内部と外部とを連通させる圧力バルブと、前記圧力バルブに密着するように備えられ、前記冷却システム内部の圧力が予め定められた圧力より低ければ、変形しながら、前記冷却システムの外部から内部に空気を流入させるバルブシールと、前記圧力バルブが前記リザーバ注入口の内部を閉鎖するように前記圧力バルブを弾性支持する定圧スプリングとを含む。

前記リザーバ注入口の内部には、前記圧力バルブの底面を支持する下部ボディと、前記定圧スプリングの上端を支持する上部ボディとをさらに含み、前記バルブシールは、可撓性材質からなり、前記圧力バルブと前記下部ボディとの間に装着されることを特徴とする。

前記下部ボディの中央には、前記下部ボディを軸方向に貫通する貫通孔が形成され、前記貫通孔は、前記圧力バルブの中心に形成される貫通孔よりその直径が大きく形成されることを特徴とする。

前記バルブシールは、前記圧力バルブと前記下部ボディとの間に設けられるディスク形態に形成されるバルブシール体を備え、前記バルブシール体は、前記バルブシール体の上部面と下部面とを連通させる少なくとも１つ以上の連通孔を含むことを特徴とする。

前記バルブシール体は、前記圧力バルブを貫通するように前記バルブシール体から上方に延びて形成されるバルブシールヘッドと、前記バルブシールヘッドの周りから下方に延びて下端が前記圧力バルブの一側面に支持され、間隔をおいて互いに離隔して配置される支持突起とをさらに含むことを特徴とする。

前記連通孔は、前記バルブシールの周りに沿って定められた角度間隔をおいて複数形成されることを特徴とする。

前記バルブシールは、前記冷却システム内部の圧力が定められた圧力より高ければ、前記圧力バルブとともに上昇しながら、前記リザーバ注入口から前記連通口が互いに連通するようにすることを特徴とする。

前記バルブシールは、前記冷却システム内部の圧力が定められた圧力より低ければ、前記バルブシール体が前記圧力バルブの底面と離隔して変形しながら、前記連通口から前記リザーバ注入口の内部に連通することを特徴とする。

前記バルブシールヘッドは、上部の直径が前記圧力バルブの中心に形成された貫通孔の直径より大きく形成され、円錐状に形成されることを特徴とする。

前記バルブシールは、ラバーまたはシリコンを材質とすることを特徴とする。

前記バルブシールのバルブシール体の内部には、前記バルブシール体の強度を補強するインサートが挿入されることを特徴とする。

前記インサートは、合成樹脂または金属材質で形成されることを特徴とする。

上記の構成を有する本発明の車両の冷却システム用圧力キャップによれば、負圧スプリングが省かれることにより、内部の構造が簡単になるので、部品が有する不良の可能性を低減して、作動信頼性を確保することができ、品質管理が容易になる。

また、構造が簡単になるので、製造コストの節減が可能である。

同時に、圧力調節に用いられるスプリングの数が減少するので、前記スプリングの弾性力の調節が容易になる。

従来技術に係る車両の冷却システム用圧力キャップを示す断面図である。本発明に係る車両の冷却システム用圧力キャップを示す断面図である。本発明に係る車両の冷却システム用圧力キャップにおけるバルブシールを示す斜視図である。本発明に係る車両の冷却システム用圧力キャップにおけるバルブシールを示す平面図である。図３ＢのＡ−Ａ線断面図である。本発明に係る車両の冷却システム用圧力キャップにおいて内部の圧力が解消される状態を示す断面図である。本発明に係る車両の冷却システム用圧力キャップにおいて内部の圧力が補充される状態を示す断面図である。本発明の他の実施形態に係る車両の冷却システム用圧力キャップを示す断面図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明に係る車両の冷却システム用圧力キャップについて詳細に説明する。

本発明に係る車両の冷却システム用圧力キャップ１０は、車両の冷却システムにおいて、冷却水が貯留されるリザーバまたは冷却水が流動するラジエータの上部に装着され、側面に空気または冷却水が流動可能な連通口１１ａが形成されるリザーバ注入口１１と、前記リザーバ注入口１１の上端を閉鎖するアウターキャップ１４と、前記リザーバ注入口１１の内部に昇降可能に設けられ、前記リザーバ注入口１１の内部と外部とを連通させる圧力バルブ１５と、前記圧力バルブ１５に密着するように備えられるが、前記冷却システム内部の圧力が予め定められた圧力より低ければ、変形しながら、前記冷却システムの外部から内部に空気を流入させるバルブシール１６と、前記圧力バルブ１５が前記リザーバ注入口１１の内部を閉鎖するように前記圧力バルブ１５を弾性支持する定圧スプリング１７とを含む。

リザーバ注入口１１は、冷却システムにおいて、冷却水が貯留されるリザーバまたは冷却水が冷却されるラジエータの上部に設けられる。前記リザーバ注入口１１を通して、前記冷却システムの内部に冷却水を補充することができ、前記冷却システム内部の圧力が設定された圧力以上であれば、外部に加圧された冷却水または空気が排出される通路となり、前記冷却システム内部の圧力が設定された圧力より低ければ、外部から空気が流入し、前記冷却システムが適正圧力を維持するようにする。

前記リザーバ注入口１１は、内部が中空に形成されて上下に開放された構造を有し、前記リザーバ注入口１１の側方向に前記リザーバ注入口１１の中央部分と連通する連通口１１ａが形成される。前記連通口１１ａを通して過圧の冷却水または空気が外部に排出され、圧力が非常に低ければ、前記連通口１１ａを通して外部の空気が前記冷却システムの内部に流入する。

アウターキャップ１４は、前記リザーバ注入口１１の上端にねじ結合される。

前記アウターキャップ１４は、前記リザーバ注入口１１の上端にねじ結合されると、前記リザーバ注入口１１の開放された上端を閉鎖する。一方、前記アウターキャップ１４を前記リザーバ注入口１１から分離すると、前記リザーバ注入口１１の上端を通して冷却水を注入させる。

前記リザーバ注入口１１の内部には、上下方向に上部ボディ１３と下部ボディ１２とが配置される。

前記上部ボディ１３と前記下部ボディ１２とは互いにねじ結合され、その内部に空間を形成する。前記下部ボディ１２は、冷却水または空気が流動可能に中心部分が貫通するように形成され、前記下部ボディ１２の側面は、過圧の冷却水または空気が排出されたり、外部から空気が流入可能に一部が側面を貫通しながら前記連通口１１ａと連通する。

圧力バルブ１５は、前記下部ボディ１２の内部底面に載置される。前記圧力バルブ１５は、前記冷却システム内部の圧力が適正範囲以内の時には、前記下部ボディ１２の内部底面に載置された状態を維持し、前記冷却システム内部の圧力が高くなると、その圧力によって前記下部ボディ１２の内部底面から離隔して前記冷却システム内部の圧力が解消されるようにする。

前記圧力バルブ１５は、前記上部ボディ１３により弾性支持される定圧スプリング１７によって、前記圧力バルブ１５が下降する方向、すなわち前記圧力バルブ１５が前記下部ボディ１２に載置される方向に弾性支持される。前記定圧スプリング１７によって前記冷却システム内部の圧力が前記定圧スプリング１７の弾性力より大きくなる前までは、前記圧力バルブ１５は開放されない。

バルブシール１６は、前記圧力バルブ１５の底面と前記下部ボディ１２の内部底面との間に位置し、前記冷却システム内部の圧力が適正圧力であれば、前記圧力バルブ１５と前記下部ボディ１２とを互いに気密にし、前記冷却システム内部の圧力が定められた圧力より低くなると、変形しながら、気密が解除されるようにして、外部から前記冷却システムの内部に空気が流入し、定められた圧力を維持可能にする。

前記バルブシール１６は、前記冷却システム内部の圧力が低ければ、容易に変形できるように可撓性材質からなる。特に、前記バルブシール１６は、ラバーまたはシリコンを材質としてもよい。前記バルブシール１６が可撓性材質からなるため、前記冷却システムの内部が適正圧力、すなわち予め設定された範囲では、前記圧力バルブ１５と前記下部ボディ１２との間をシーリングする。また、前記冷却システム内部の圧力が低くなると、外部から空気が流入可能に容易に変形できる。

前記バルブシール１６は、ディスク形態のバルブシール体１６ａと、前記バルブシール１６の上部面と下部面とを貫通するように形成される連通孔１６ｂと、前記バルブシール体１６ａから上方に延びて形成されるバルブシールヘッド１６ｃと、前記バルブシールヘッド１６ｃの周りから下方に延びる支持突起１６ｄとを含む。

バルブシール体１６ａは、ディスク形態に形成され、前記圧力バルブ１５の底面と前記下部ボディ１２との間に位置する。前記バルブシール体１６ａによって、実質的に前記圧力バルブ１５と前記下部ボディ１２とをシーリングする。

連通孔１６ｂは、前記バルブシール体１６ａの上部面と下部面とが互いに連通するように形成される。前記連通孔１６ｂは、少なくとも１つ以上が形成され、好ましくは、前記バルブシール１６の周りに沿って定められた間隔をおいて複数形成されることが好ましい。

バルブシールヘッド１６ｃは、前記バルブシール体１６ａの上部面から上方に延びて形成され、前記圧力バルブ１５を貫通するように形成される。前記圧力バルブ１５の中心には貫通孔が形成され、前記貫通孔を貫通するように前記バルブシールヘッド１６ｃが貫通するように形成される。前記バルブシールヘッド１６ｃの上部は、中間より直径が大きく形成され、前記バルブシール１６が前記圧力バルブ１５と互いに分離されないようにする。また、前記バルブシールヘッド１６ｃは、円錐状に形成され、前記圧力バルブ１５に形成される貫通孔への挿入を容易にする。同時に、前記バルブシールヘッド１６ｃにおける前記圧力バルブ１５を貫通する部分は、前記圧力バルブ１５の貫通孔の内側面と間隙が形成されるようにして、前記冷却システム内部の圧力が低い時、外部から空気が流入する通路となるようにする。

支持突起１６ｄは、前記バルブシールヘッド１６ｃの周りから下方に延びて形成される。前記支持突起１６ｄは、前記下端が前記圧力バルブ１５の上部面に支持されることにより、気密性能を向上させる。前記支持突起１６ｄは、複数形成され、互いに離隔して形成される。前記支持突起１６ｄは、隣接した他の支持突起１６ｄとの間の空間を通して、前記冷却システム内部の圧力が低い時、外部から空気が流入する通路となるようにする。

未説明の符号１８、１９は、気密のためのＯリングである。

以下、上記の構成を有する本発明に係る車両の冷却システム用圧力キャップの作用について説明する。

図２は、前記冷却システム内部の圧力が予め設定された範囲の時の状態である。この状態では、前記圧力バルブ１５が前記下部ボディ１２に気密になっていて、前記リザーバ注入口１１の内部と外部とがシーリングされて冷却水の流出を防止し、外部から空気が流入するのを防止して、適正圧力を維持する。

図４Ａは、前記冷却システム内部の圧力が予め設定された範囲より高い時の状態である。この状態では、冷却システム内部の圧力が高いため、前記圧力による力が前記定圧スプリング１７の弾性力より大きいので、前記圧力バルブ１５を上昇させる。

前記圧力バルブ１５が上昇すると、前記圧力バルブ１５と前記リザーバ注入口１１の下部、前記下部ボディ１２の下端、前記下部ボディ１２の側面と前記連通口１１ａに互いに連通して、前記冷却システムの内部で圧力が上昇した冷却水または空気が外部に排出され、圧力が解消されて適正圧力を維持することができる。

図４Ｂには、前記冷却システム内部の圧力が予め設定された範囲より低い時の状態が示されている。前記冷却システム内部の圧力が低くなると、前記バルブシール１６の中間部分が下へ凹状に変形する。前記バルブシール１６は、可撓性材質で形成され、前記圧力バルブ１５を支持している下部ボディ１２の直径が前記圧力バルブ１５に形成された貫通孔の直径より大きいので、前記下部ボディ１２に形成された貫通孔の内部に凹状に変形する。

前記バルブシール１６が下へ凹状に変形すると、前記圧力バルブ１５の底面と前記下部ボディ１２との間の気密が解除される。前記バルブシール１６による気密が解除されると、前記連通口１１ａから前記下部ボディ１２の側面、前記圧力バルブ１５の貫通孔、前記バルブシール１６の連通孔１６ｂおよび前記下部ボディ１２の貫通孔を通して外部の空気が流入し、前記冷却システム内部の圧力が適正範囲に上昇できる。

一方、図５には、本発明の他の実施形態に係る冷却システム用圧力キャップが示されている。

本実施形態では、前記バルブシール１６の内部に硬質のインサート１６ｅが挿入されるようにすることで、前記バルブシール１６の強度を向上させる。前記インサート１６ｅは、合成樹脂または金属を材質として、前記バルブシール１６におけるバルブシール体１６ａの中間部分に挿入されることにより、前記バルブシール１６の強度が向上する。

１０：圧力キャップ
１１：リザーバ注入口
１１ａ：連通口
１２：下部ボディ
１３：上部ボディ
１４：アウターキャップ
１５：圧力バルブ
１６：バルブシール
１７：定圧スプリング
１８：Ｏリング
１９：Ｏリング
１１０：圧力キャップ
１１１：リザーバ注入口
１１１ａ：連通口
１１２：アウターキャップ
１１３：定圧バルブ
１１４：負圧バルブ
１１５：定圧スプリング
１１６：負圧スプリング

Claims

車両の冷却システムにおいて、冷却水が貯留されるリザーバまたは冷却水が流動するラジエータの上部に装着され、側面に空気または冷却水が流動可能な連通口が形成されるリザーバ注入口と、
前記リザーバ注入口の上端を閉鎖するアウターキャップと、
前記リザーバ注入口の内部に昇降可能に設けられ、前記リザーバ注入口の内部と外部とを連通させる圧力バルブと、
前記圧力バルブに密着するように備えられ、前記冷却システム内部の圧力が予め定められた圧力より低ければ、変形しながら、前記冷却システムの外部から内部に空気を流入させるバルブシールと、
前記圧力バルブが前記リザーバ注入口の内部を閉鎖するように前記圧力バルブを弾性支持する定圧スプリングとを含む車両の冷却システム用圧力キャップ。
前記リザーバ注入口の内部には、前記圧力バルブの底面を支持する下部ボディと、前記定圧スプリングの上端を支持する上部ボディとをさらに含み、
前記バルブシールは、可撓性材質からなり、前記圧力バルブと前記下部ボディとの間に装着されることを特徴とする請求項１に記載の車両の冷却システム用圧力キャップ。
前記下部ボディの中央には、前記下部ボディを軸方向に貫通する貫通孔が形成され、前記貫通孔は、前記圧力バルブの中心に形成される貫通孔よりその直径が大きく形成されることを特徴とする請求項２に記載の車両の冷却システム用圧力キャップ。
前記バルブシールは、
前記圧力バルブと前記下部ボディとの間に設けられるディスク形態に形成されるバルブシール体を備え、
前記バルブシール体は、前記バルブシール体の上部面と下部面とを連通させる少なくとも１つ以上の連通孔を含むことを特徴とする請求項２に記載の車両の冷却システム用圧力キャップ。
前記バルブシール体は、
前記圧力バルブを貫通するように前記バルブシール体から上方に延びて形成されるバルブシールヘッドと、
前記バルブシールヘッドの周りから下方に延びて下端が前記圧力バルブの一側面に支持され、間隔をおいて互いに離隔して配置される支持突起とをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の車両の冷却システム用圧力キャップ。
前記連通孔は、前記バルブシールの周りに沿って定められた角度間隔をおいて複数形成されることを特徴とする請求項４に記載の車両の冷却システム用圧力キャップ。
前記バルブシールは、前記冷却システム内部の圧力が定められた圧力より高ければ、前記圧力バルブとともに上昇しながら、前記リザーバ注入口から前記連通口が互いに連通するようにすることを特徴とする請求項４に記載の車両の冷却システム用圧力キャップ。
前記バルブシールは、前記冷却システム内部の圧力が定められた圧力より低ければ、前記バルブシール体が前記圧力バルブの底面と離隔して変形しながら、前記連通口から前記リザーバ注入口の内部に連通することを特徴とする請求項４に記載の車両の冷却システム用圧力キャップ。
前記バルブシールヘッドは、上部の直径が前記圧力バルブの中心に形成された貫通孔の直径より大きく形成され、円錐状に形成されることを特徴とする請求項５に記載の車両の冷却システム用圧力キャップ。
前記バルブシールは、ラバーまたはシリコンを材質とすることを特徴とする請求項１に記載の車両の冷却システム用圧力キャップ。
前記バルブシールのバルブシール体の内部には、前記バルブシール体の強度を補強するインサートが挿入されることを特徴とする請求項１に記載の車両の冷却システム用圧力キャップ。
前記インサートは、合成樹脂または金属材質で形成されることを特徴とする請求項１１に記載の車両の冷却システム用圧力キャップ。