JP3402149B2 - 内燃機関におけるボトムバイパス型サーモスタット弁の構造 - Google Patents

内燃機関におけるボトムバイパス型サーモスタット弁の構造

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、水冷式の内燃機関
において、その冷却水の流れを、当該冷却水の温度に応
じて制御するボトムバイパス型サーモスタット弁の構造
に関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来、この種のボトムバイパス型サーモ
スタット弁は、例えば、特開平9−88598号公報に
記載れているように、ラジエータからの冷却水入口と、
冷却水ポンプへの冷却水出口と、ラジエータに対するバ
イパス通路における弁座口とが開口する弁ケース内に、
感温部と、前記冷却水入口を開閉作動する主弁体と、前
記バイパス通路の弁座口を開閉作動するボトムバイパス
弁体と、前記主弁体に対するコイル状の主ばねと、前記
ボトムバイパス弁体に対するコイル状の副ばねとを設け
て、冷却水の温度が所定の温度に達していない暖機運転
の状態では、主ばねにより前記主弁体が冷却水入口を閉
じる一方、前記副ばねによりボトムバイパス弁体がバイ
パス通路を閉じているが、冷却水の温度が所定の温度ま
で上昇すると、前記感温部の膨張により主弁体が主ばね
及び副ばねに抗して冷却水入口を開くように構成してい
る。 【0003】しかし、従来におけるボトムバイパス型サ
ーモスタット弁は、そのボトムバイパス弁体を、副ばね
にてバイパス通路を閉じるように付勢し、暖機運転の状
態において、冷却水が前記ボトムバイパス弁体をその副
ばねに抗して押し開きながらバイパス通路を通って循環
するように構成することにより、この冷却水の一部が、
カーヒータにも流れるように構成したものであるから、
以下に述べるような問題があった。 【0004】すなわち、前記ボトムバイパス弁体を閉方
向に付勢する副ばねにおけるばね定数を大きくすると、
冷却水を所定の温度にまで上昇して、主弁体が主ばね及
び副ばねに抗して冷却水入口を開いた状態において、前
記ボトムバイパス弁体を、バイパス通路の弁座口に対し
て大きいばね定数によって強く押圧できるから、暖機運
転後における冷却水のバイパス通路を通っての流れを完
全に遮断することができる反面、暖機運転時において、
前記ボトムバイパス弁体がその副ばねに抗して容易に開
くことができず、冷却水の循環量が少量に規制されるこ
とになるから、冷却水ポンプの吸い込み側が大きな負圧
になって、この負圧部分にエロージョン又はキャビテー
ションが発生するのであり、また、前記副ばねにおける
ばね定数を小さくすると、暖気運転時において、冷却水
ポンプの吸い込み側が大きい負圧になることを回避でき
る反面、暖機運転を終わった状態において、前記ボトム
バイパス弁体をバイパス通路の弁座口に対して閉に押圧
するばね力が弱くなって、この部分に冷却水の漏れが発
生し、冷却水の一部がバイパス通路を通って循環するこ
とにより、この分だけラジエータを通って循環する冷却
水が少なくなるから、これまた、内燃機関に対する冷却
性能が低下するのである。 【0005】本発明は、この問題を解消することを技術
的課題とするものである。 【0006】 【課題を解決するための手段】この技術的課題を達成す
るため本発明は、「ラジエータからの冷却水入口と、冷
却水ポンプへの冷却水出口と、ラジエータに対するバイ
パス通路における弁座口とが開口する弁ケース内に、感
温部と、前記冷却水入口を開閉作動する主弁体と、前記
バイパス通路の弁座口を開閉作動するボトムバイパス弁
体と、前記主弁体に対するコイル状の主ばねと、前記ボ
トムバイパス弁体に対するコイル状の副ばねとを設け
て、冷却水の温度が所定の温度に達していない状態で
は、前記主ばねにより前記主弁体が冷却水入口を閉じる
一方、前記副ばねによりボトムバイパス弁体がバイパス
通路を閉じており、冷却水の温度が所定の温度まで上昇
すると前記感温部の膨張により主弁体が主ばね及び副ば
ねに抗して冷却水入口を開くように構成して成るボトム
バイパス型サーモスタット弁において、前記コイル状副
ばねにおけるコイル巻きのピッチを、当該副ばねにおけ
る全長のうち一部の長さ部分において狭く、残りの長さ
部分において広くする。」と言う構成にした。 【0007】 【発明の作用・効果】このように、副ばねにおけるコイ
ル巻きのピッチを、当該副ばねにおける全長のうち一部
の長さ部分において狭く、残りの長さ部分において広く
することにより、この副ばねにおけるばね定数は、ピッ
チが狭い長さ部分において小さくなり、ピッチが広い長
さ部分において大きくなるから、暖機運転の状態におい
て、ボトムバイパス弁体は、副ばねのうちピッチが狭く
てばね定数が小さい長さ部分における部分を圧縮変形し
ながら、容易に開くことができる。 【0008】そして、暖機運転が完了すると、感温部の
膨張に伴う主弁体の開により、前記副ばねのうちばね定
数が小さい長さ部分が圧縮変形されたのち、この副ばね
のうちばね定数が大きい部分における大きいばね力に
て、ボトムバイパス弁体をバイパス通路の弁座口に対し
て強く押圧することができるのである。従って、本発明
によると、内燃機関の暖機運転において、バイパス通路
に対するボトムバイパス弁体を容易に開くことができる
ようにすることと、暖機運転後において、前記ボトムバ
イパス弁体にてバイパス通路を略完全に閉じるようにす
ることとを同時に時に達成できるから、暖機運転中にお
いて冷却水ポンプの吸い込み側にエロージョン又はキャ
ビテーションが発生することを確実に抑制した状態のも
とで、暖機運転後の内燃機関に対する冷却性能を確実に
向上できる効果を有する。 【0009】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
1及び図2の図面について説明する。この図において、
符号1は、水冷式の内燃機関を、符号2は、空冷式のラ
ジエータを各々示し、前記内燃機関1における冷却水ジ
ャケットと、前記ラジエータ2との間には、内燃機関1
の冷却水ジャケットにおける冷却水アウトレット1aか
らの冷却水を出口循環管路3を介して前記ラジエータ2
のアッパータンクに導いたのち、ラジエータ2のロアー
タンクから冷却水ポンプ4における吸い込み側への戻り
循環管路5を介して内燃機関1における冷却水ジャケッ
トに戻るようにした冷却水の循環経路が形成されてい
る。 【0010】また、符号12は、前記出口循環管路3又
は冷却水アウトレット1aと、前記戻り循環管路5との
間に接続したカーヒータである。符号6は、前記戻り循
環管路5の途中に設けた弁ケースを示し、この弁ケース
6内には、前記ラジエータ2のロアータンクからの冷却
水入口7と、前記冷却水ポンプ4への冷却水出口8とが
開口していると共に、前記冷却水アウトレット1a又は
出口循環管路3より分岐したバイパス通路9が接続され
る弁座口10が開口しており、更に、この弁ケース6内
には、以下に述べるボトムバイパス型のサーモスタット
弁11が設けられている。 【0011】このボトムバイパス型のサーモスタット弁
11は、感温部11aと、前記冷却水入口7に対する主
弁体11bと、前記バイパス通路9の弁座口10に対す
るボトムバイパス弁体11cと、前記感温部11aに固
定した前記主弁体11bを閉に付勢するコイル状の主ば
ね11dと、前記感温部11aに摺動自在に設けた前記
ボトムバイパス弁体11cを前記弁座口10に向かって
付勢するコイル状の副ばね11eとから成り、冷却水の
温度が所定の温度に達していない状態では、前記主ばね
11dにより前記主弁体11bが冷却水入口7を閉じる
一方、前記副ばね11eによりボトムバイパス弁体11
cがバイパス通路9の弁座口10に対して押圧されてお
り、冷却水の温度が所定の温度まで上昇すると、図2に
示すように、前記感温部11aの膨張により主弁体11
bが主ばね11d及び副ばね11eに抗してこれらを圧
縮変形しながら冷却水入口7を開くと言うように構成さ
れている。 【0012】なお、前記副ばね11eは、同じ太さの一
本のばね線材をコイル状に巻いたものに構成されてい
る。そして、前記コイル状副ばね11eにおけるコイル
巻きのピッチを、当該副ばね11eにおける全長Lのう
ち一部の長さL1の部分においてはP1と狭く、残りの
長さL2の部分においてはP2と広くする。 【0013】この構成において、冷却水の温度が所定の
温度に達していない状態では、主ばね11dにより前記
主弁体11bが冷却水入口7を閉じる一方、副ばね11
eによりボトムバイパス弁体11cがバイパス通路9の
弁座口10に対して押圧れているから、内燃機関1の冷
却水ジャケット内における冷却水は、前記ボトムバイパ
ス弁体11cを、その副ばね11eに抗して押し開きな
がら、ラジエータ2を迂回するバイパス通路9を通って
循環する一方、この冷却水の一部がカーヒータ12にも
流れる。 【0014】そして、冷却水の温度が所定の温度まで上
昇すると、前記感温部11aの膨張により主弁体11b
が主ばね11d及び副ばね11eに抗してこれらを圧縮
変形しながら冷却水入口7を開く一方、ボトムバイパス
弁体11cが副ばね11eにて前記バイパス通路9の弁
座口10を閉じることになるから、内燃機関1の冷却水
ジャケット内における冷却水は、バイパス通路9を通る
ことなく、ラジエータ2を通るように循環する。 【0015】この場合において、前記副ばね11eにお
けるコイル巻きのピッチを、当該副ばね11eにおける
全長Lのうち一部の長さL1の部分においてP1と狭
く、残りの長さL2の部分においてP2と広くしたこと
により、この副ばね1eにおけるばね定数は、ピッチが
狭い長さL1の部分において小さく、ピッチが広い長さ
L2の部分において大きくなる。 【0016】このために、暖機運転の状態において、ボ
トムバイパス弁体11cは、副ばね11eのうちピッチ
が狭くてばね定数が小さい長さ部分にける部分を圧縮変
形しながら、容易に開くことができる。そして、暖機運
転が完了すると、感温部11aの膨張に伴う主弁体11
bの開により、前記副ばね11eのうちばね定数が小さ
い長さ部分が圧縮変形されたのち、この副ばね11eの
うちばね定数が大きい部分における大きいばね力にて、
ボトムバイパス弁体11cをバイパス通路9の弁座口1
0に対して強く押圧することができるのである。なお、
この状態において、冷却水の内燃機関1とラジエータ2
との間の循環にこれを阻止するような異常な事態が発生
すると、冷却水ポンプ4の吸い込み圧で、前記ボトムバ
イパス弁体11cがその副ばね11eに抗して開くこと
になる。 【0017】また、前記コイル状の副ばね11eを、図
示したように、円錐コイル状にすることに加えて、その
コイル巻きのピッチを、大径部分において狭く、小径の
部分において広くすることにより、当該副ばね11eの
うち大径の部分におけるばね定数がより小さくなるか
ら、前記した効果をより助長できるのである。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施の形態を示す縦断正面図である。 【図2】サーモスタット弁の作動状態を示す図である。 【符号の説明】 1 内燃機関 2 ラジエータ 4 冷却水ポンプ 7 冷却水入口 8 冷却水出口 9 バイパス通路 10 弁座口 11 ボトムバイパス型サーモス
タット弁 11a 感温部 11b 主弁体 11c ボトムバイパス弁体 11d 主ばね 11e 副ばね
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01P 7/16 F16K 31/68

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】ラジエータからの冷却水入口と、冷却水ポ
    ンプへの冷却水出口と、ラジエータに対するバイパス通
    路における弁座口とが開口する弁ケース内に、感温部
    と、前記冷却水入口を開閉作動する主弁体と、前記バイ
    パス通路の弁座口を開閉作動するボトムバイパス弁体
    と、前記主弁体に対するコイル状の主ばねと、前記ボト
    ムバイパス弁体に対するコイル状の副ばねとを設けて、
    冷却水の温度が所定の温度に達していない状態では、前
    記主ばねにより前記主弁体が冷却水入口を閉じる一方、
    前記副ばねによりボトムバイパス弁体がバイパス通路を
    閉じており、冷却水の温度が所定の温度まで上昇すると
    前記感温部の膨張により主弁体が主ばね及び副ばねに抗
    して冷却水入口を開くように構成して成るボトムバイパ
    ス型サーモスタット弁において、 前記コイル状副ばねにおけるコイル巻きのピッチを、当
    該副ばねにおける全長のうち一部の長さ部分において狭
    く、残りの長さ部分において広くしたことを特徴とする
    内燃機関におけるボトムバイパス型サーモスタット弁の
    構造。
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KR101878025B1 (ko) * 2015-12-11 2018-07-16 현대자동차주식회사 음압 형성방지 장치
CN107989684B (zh) * 2017-12-30 2023-08-15 重庆小康工业集团股份有限公司 发动机冷却循环系统

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