JP3810843B2

JP3810843B2 - バルブ

Info

Publication number: JP3810843B2
Application number: JP01364396A
Authority: JP
Inventors: ザウルローラント
Original assignee: ベールテルモト−トロニクゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1996-01-30
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2016-01-30
Also published as: JPH08277951A; BR9601163A; US5738276A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、閉鎖部材と、所定の温度に達した時に閉鎖部材を開放方向に動かすスイッチ素子とを有するバルブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のバルブは、たとえばサーモスタット弁として構成することができる。これらのサーモスタット弁において、皿状弁体はサーモスタット作動部材のプランジャまたはケーシングと固く連結している。この皿状弁体は、サーモスタット作動部材の膨張物質によってあらかじめ設定可能な温度に達した時に、進出してバルブを開く。この皿状弁体、またはこの皿状弁体と連結したサーモスタット作動部材の要素には、戻しバネが付属している。この戻しバネは、温度が下がった時に皿状弁体を実際に閉鎖位置に戻すことができるように、比較的大きい復元力を有するものとして設計されなければならない。
【０００３】
閉鎖部材がフラップであり、このフラップがスイッチ素子として作動するサーモスタット作動部材のプランジャと中間レバーを介して連結しているところの冒頭に記載した種類のバルブも知られている（合衆国特許第２５６９３５９号）。この構造では、プランジャは戻しバネによって負荷されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、温度に応答するだけでなく、さらに設定可能な正圧に応答するリリーフ弁として作用するところの冒頭に記載した種類のバルブを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、閉鎖部材がスイッチ素子の機能とは独立したバネの作用に抗して開放方向に可動であることによって解決される。
【０００６】
本発明のバルブは、温度に依存したスイッチ素子によって温度に応答するとともに、スイッチ素子と閉鎖部材との相対運動によって正圧にも応答する。閉鎖部材を閉鎖位置に入れるバネはスイッチ素子の機能に依存しているので、閉鎖部材に付属したバネの予荷重を所定の正圧において閉鎖部材が開くように設定することができる。このようなバルブは、たとえばエンジンの加熱段階を短縮するためにエンジンの冷却装置に用いると好都合である。この目的のために、バルブは冷媒冷却器またはサーモスタット弁の手前に配置される。バルブは、温度に依存したスイッチ素子が応答する設定値、たとえば６０℃ないし８０℃に冷媒温度が達するまでの間、選択可能な少量の冷媒流を除いて流れを遮断する。
【０００７】
第１の実施形態においては、閉鎖部材は、サーモスタット作動部材のプランジャによって開放方向に調節することができる皿状弁体である。
【０００８】
別の実施形態においては、閉鎖部材がフラップであり、このフラップの揺動軸がその面重心から離れて配置されており、スイッチ素子が揺動軸から離れてフラップに作用するようになっている。揺動軸はフラップの面重心から離れて配置されているので、ある正圧がフラップの開放方向に作用するトルクを生み出す。このフラップはスイッチ素子とは独立して可動なので、スイッチ素子から独立したバネによって設定される正圧において、スイッチ素子が応答しない場合でも開放方向に動くことができる。このフラップの長所は、大きい流動断面積が非常に迅速に開放されるので、たとえばエンジンの冷却装置内に配置されたサーモスタット弁の機能に影響を及ぼさないという点である。
【０００９】
本発明の別の構成においては、好ましくはプラスチックからなる概ね管状のケーシングが設けられており、このケーシングが弁座面と、スイッチ素子に対する保持部とを有する。そのようにすることによって、バルブ全体は固有の構造体を形成することができる。この構造体は、たとえばエンジンの冷却装置の内部の適当な箇所、たとえばエンジン出口部に設けるフランジ接続区域に配置することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のその他の特徴および長所を、図面に示した実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１および図２に示すバルブは、概ね管状のケーシング（１０）を有する。このケーシング（１０）は接合フランジ（１１）に挿入され、ストッパ（１２）によって軸方向に固定されている。接合フランジ（１１）はエンジンの出口部にフランジ接合されるのが好ましい。エンジンを貫流する冷媒が出口部を通ってエンジンから出て、サーモスタット制御弁などに流入する。
【００１２】
ケーシング（１０）内には閉鎖部材として用いられるフラップ（１３）が揺動軸（１４）によって支持されている。この揺動軸（１４）はケーシング（１０）の軸受（１５）によって支持されている。これらの軸受（１５）はポケット状の凹部（１６）の区域にある。揺動軸（１４）はフラップ（１３）と軸受（１５）を貫通するボルトであり、外側に装着した安全リング（１７）、たとえばバネリングによって軸方向に固定されている。組み立てた状態においては接合フランジ（１１）が揺動軸（１４）の軸方向移動を妨げるのでこの固定で十分である。
【００１３】
フラップ（１３）の揺動軸（１４）は、図２に示すフラップ（１３）の面重心（１８）から離れている。このようにすることによって、フラップ（１３）の片側において圧力が生じると、揺動軸（１４）を中心にしてトルクが生じて、フラップ（１３）を揺動させようとする。
【００１４】
ケーシング（１０）は、フラップ（１３）に付属した弁座面（１９、２０）を具備している。これらの弁座面（１９、２０）は、フラップ（１３）の厚さに相当する距離だけ軸方向に離れている。弁座面（１９、２０）は揺動軸（１４）の区域において分割されていて、揺動軸（１４）の区域の凹部まで概ね半円形に伸びた弁座面（１９、２０）が、一方はフラップ（１３）の内側に、他方はフラップ（１３）の外側に、すなわち流動方向（２１）に向いた内側と、流動方向とは反対に向いた外側に付属している。フラップ（１３）は、図１に示す閉じた位置にフラップ（１３）を保持するＵ字形バネ（２２）によって外側において負荷されている。好ましくは予荷重を与えられたＵ字形バネ（２２）は、その両端部がケーシング（１０）の凹部に挿入されている。そうすることによって、上記のバルブの諸要素は、ある正圧においてフラップ（１３）の揺動によって開くリリーフ弁を構成する。その際、開放させる正圧の大きさは、予荷重を与えられたＵ字形バネ（２２）によって決まる。
【００１５】
さらに、このバルブは温度に依存して切り替わるバルブとしても構成される。この目的のために、スイッチ素子としてサーモスタット作動部材（２３）が設けられている。サーモスタット作動部材（２３）は、ウェブ（２５）によってケーシング（１０）と一体的に形成されたケーシング（１０）の保持部（２４）に保持されている。サーモスタット作動部材（２３）は、膨張物質、特にワックス混合物を収容しているケーシング（２６）を有する。ケーシング（２６）の開放した端部は袋状の膜（２７）によって密閉されており、膜（２７）はインサートガイド（２８）によって密閉固定されている。この膜（２７）内に、したがってケーシング（２６）内に、インサートガイド（２８）によって案内されたプランジャ（２９）が突き出している。プランジャ（２９）は揺動軸（１４）から離れてフラップ（１３）に作用する。サーモスタット作動部材（２３）は流動方向（２１）に見てフラップ（１３）の手前に配置されている。このサーモスタット作動部材（２３）は、遮断すべき媒体、特にエンジンの冷却装置の冷媒の温度に応答する。プランジャ（２９）がケーシング（２６）から進出を開始するサーモスタット作動部材（２３）の応答温度または開放温度は、膨張物質の選択、すなわちワックス混合物の組成によって調整することができる。エンジンの冷却装置においては、この開放温度は、６０℃ないし８０℃の範囲に調整される。進出するプランジャ（２９）はフラップ（１３）を動かし、したがって温度に依存してバルブを開く。フラップを閉鎖部材として用いる長所はフラップの比較的小さい揺動運動においても比較的大きい流動断面積が開放される点である。プランジャ（２９）とフラップ（１３）とは固く連結されていないので、プランジャ（２９）は超過温度、すなわち開放温度を大幅に越える温度において障害なく進出することができる。
【００１６】
この種類のフラップ弁によっては特に軸受（１５）の区域において絶対的な密閉性が達成されないので一定量の漏れ流が生じる。この漏れ流は、流動方向（２１）に常に一定量の流動が存在していて、加熱された媒体がサーモスタット作動部材（２３）の区域により高温で到達するように配慮する。フラップ（１３）が閉じた状態でも十分な流動量を確保するために場合によってはフラップ（１３）の区域に追加のバイパス開口部が必要である。
【００１７】
特にリリーフ弁としての機能を比較的高い開放圧力に合わせて設計する場合、Ｕ字形バネ（２２）をサーモスタット作動部材（２３）に対する戻しバネとしても働くように、すなわち温度が開放温度を下回った時にプランジャ（２９）を再びケーシング（２６）内の初期位置に押し戻すように設計すれば十分である。しかしながら、開放正圧の設計とプランジャ（２９）のリセットの設計に関して制限をなくするために、図１に示す実施例においては、プランジャ（２９）に固有の戻しバネ（３０）が付属している。戻しバネ（３０）はインサートガイド（２８）の延長部と、プランジャ（２９）に取り付けた皿状弁体（３１）との間に支えられている。
【００１８】
変形例においては、Ｕ字形バネ（２２）の代わりに、ウェブ（２５）とフラップ（１３）との間に取り付けられた引張バネが設けられる。
【００１９】
図３に示す実施例においては、閉鎖部材として皿状弁体（３１）を用いる。この皿状弁体（３１）には、シートリング（３３）に添設した弁座（３２）が付属している。シートリング（３３）は全周フランジを形成し、このフランジによってバルブ全体をエンジン出口部と接続スリーブとの間に固定することができる。シートリング（３３）には帯金（３４）が取り付けられている。帯金（３４）はサーモスタット作動部材（３５）に対する保持具を形成している。サーモスタット作動部材（３５）の構造は、図１に示すサーモスタット作動部材（２３）に対応している。
【００２０】
サーモスタット作動部材（３５）は、膨張物質、特にワックス混合物を収容したケーシング（３６）を有する。このワックス混合物は、ワックス混合物の選択によって設定可能な温度においてプランジャ（３７）を直線運動によって押し出す。プランジャ（３７）はケーシング（３６）を閉じている案内部材（３８）内において案内されている。この案内部材は戻しバネ（３９）の台をなしている。戻しバネ（３９）はプランジャに固定したバネ板（４０）によって支えられており、プランジャ（３７）をケーシング（３６）内、すなわちその閉鎖位置に押し入れる。
【００２１】
一体的または複合的なプランジャ（３７）は、案内部材（３８）を越えて延長されていて、皿状弁体（３１）に対する伝動プレート（４１）を具備している。皿状弁体（３１）はキャップ状の鋳造体（４２）を有しており、この鋳造体（４２）によってプランジャ（３７）上を可動に案内されている。さらに、皿状弁体（３１）は、コイルバネ（４３）によって閉鎖方向に負荷されている。コイルバネ（４３）はシートリング（３３）に固定した帯金（４４）に支持される。
【００２２】
戻しバネ（３９）は、冷えると、あるいは応答温度において、プランジャ（３７）を確実にケーシング（３６）内に押し入れるように設計されている。このために、１０Ｎ程度の比較的大きい力が必要である。これに対してスイッチ素子、すなわちサーモスタット作動部材（３５）の機能に依存しないバネ（４３）は、皿状弁体（３１）のバネとは反対の側に発生する特定の大きさの正圧によって皿状弁体（３１）に作用する力によって圧縮されるように、したがってこのバルブがリリーフ弁として機能するように設計されている。バネ（４３）の剛性と予荷重の選択により、バルブがリリーフ弁として機能して開く正圧の値を設定することができる。
【００２３】
変形例においては、鋳造体（４２）またはその代わりに皿状弁体（３１）に取り付けられたボルトが、対応する凹部を備えた帯金（４４）に案内されている。この場合においてはプランジャ（３７）を短縮することができ、そうすることによってプランジャ（３７）は皿状弁体（３１）のバネ（４３）とは反対の側だけに支えられる。
【００２４】
図３に示すバルブを、エンジンの冷却装置に対する、いわゆる暖機運転弁として用いる場合は、閉じたバルブを貫流する一定量の冷媒の流動を可能にして、加熱された冷媒がセンサとして用いられるサーモスタット作動部材（３５）のケーシング（３６）に適時に到達するようにすることが好適である。一定量の流動を可能にするために、弁座を形成しているシートリングおよび（または）皿状弁体（３１）に、所望の流動量を通過させる大きさの断面積の貫通孔を設けることができる。このようなわずかな流動量は、皿状弁体とこれに付属する弁座（３２）の形成によっても実現することができる。
【００２５】
図３に類似の変更態様においては、図１および図２に示す実施例と類似して、固定フランジとして用いられるシートリング（３３）にフラップ（１３）が支持されている。この場合、シートリングの弁座面は図１および図２に示す実施例と類似の仕方によって形成されている。
【００２６】
図４に示す実施例に従うバルブにおいては、図１に示す実施例に従って、好ましくはプラスチックから作られた概ね管状のケーシング（４５）が設けられている。このケーシング（４５）は、図１に示す実施例のケーシング（１０）に対応する仕方で接続スリーブに挿入され、そこで固定されることができる。ケーシング（４５）は、幾つかのウェブ（４７）を通してケーシング（４５）の外部部分と連結された保持部（４６）を備えている。この保持部（４６）はサーモスタット作動部材のケーシング（４８）を収容する。ケーシング（４８）は遮断すべき媒体の流動方向に向かってリングカラーによって保持部（４６）に支持されている。サーモスタット作動部材（４９）のケーシング（４８）は、特定の温度に達した時にプランジャ（５０）を直線運動させる膨張物質を公知の仕方で収容している。プランジャ（５０）はバネ板（５１）を備えている。バネ板（５１）はバルブの閉鎖方向においてケーシング（４８）もしくはこれに包含されるプランジャ（５０）に対する案内部に接している。バネ板（５１）には戻しバネ（５２）が支持されており、この戻しバネ（５２）の他方の端部はケーシング（４５）のリングカラー（５３）に支えられている。戻しバネ（５２）は、温度が低下した時にプランジャ（５０）を確実にケーシング（４８）内に押し戻すように設計されている。
【００２７】
さらに、ケーシング（４５）のリングカラー（５３）は、たとえばやはりプラスチックから作られた皿状弁体（５４）に対する弁座を形成する。皿状弁体（５４）はリングカラー（５３）を越えて延長された一体的または複合的なプランジャ（５０）上を滑動案内されている。プランジャ（５０）はプランジャ（５０）が進出したときに皿状弁体（５４）を開放方向に動かす伝動プレート（５５）を付設されている。
【００２８】
皿状弁体（５４）は伝動プレート（５５）の上にコイルバネ（５６）によって負荷されている。コイルバネ（５６）は、プランジャ（５０）に固定されたバネ板（５７）に支えられている。
【００２９】
バネ（５６）は、その特性曲線と予荷重を適当に選択することによって、皿状弁体（５４）があらかじめ設定した正圧において開放方向に動き、そのときプランジャ（５０）上を滑動するように設計されている。
【００３０】
この実施例においても、バルブが閉じた状態でもこのバルブを一定量の冷媒が貫流するようになっている。この目的のためにリングカラー（５３）および（または）皿状弁体（５４）、あるいはまた両側の弁座面に対応する貫通孔を設けることができる。
【００３１】
図３に示す実施例においては、図４に示す実施例と類似するように、皿状弁体（３１）がプランジャ（３７）上を案内されるように変更することができる。この場合は、バネ（４３）もプランジャ（３７）に取り付けたバネ板によって支えられている。図３に示す実施例も、戻しバネ（３９）を図４に示す実施例と類似するように形成し、バネ板（４０）とシートリング（３３）によって支えられているように変更することができる。
【００３２】
図４と異なる実施形態においては、プランジャ（５０）は皿状弁体（５４）までしか延びていない。この場合においては、皿状弁体（５４）は１つ（または複数の）ガイドボルトを具備している。これらのガイドボルトは、延長されたケーシング（４５）から内側に突き出した、図示されないガイド部によって案内されている。その際、バネ（５６）もこのガイド部に支持されている。
【００３３】
変更態様においては、サーモスタット作動部材の代わりに、温度に依存した別のスイッチ素子が設けられる。たとえば、バイメタルスイッチ素子、特に１つ以上のバイメタルディスクを設けることが可能である。いわゆる形状記憶合金からなるバネを設けることも可能である。その際、このようなバネは、設定された温度に依存して切り替わるスイッチ素子の機能をも有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバルブの軸方向断面図である。
【図２】図１のバルブの矢印IIの方向に見た図である。
【図３】皿状弁体を有する本発明のバルブの軸方向断面図である。
【図４】皿状弁体を有する本発明のバルブの別の実施例の軸方向断面図である。
【符号の説明】
１３…フラップ
１４…揺動軸
１９，２０…弁座面
２２…Ｕ字形のバネ
２３，３５，４９…サーモスタット作動部材（スイッチ素子）
２７…袋状の膜
２９，３７，５０…プランジャ
３０，３９，５２…戻しバネ
３１，５４…皿状弁体
４３，５６…コイルバネ

Claims

流体流れ用開口部を制御するように配置された可動閉鎖部材と、
前記閉鎖部材に係合されていて、前記閉鎖部材の開放運動を流体流れ温度の関数として制御するサーモスタット作動部材と、
前記閉鎖部材に閉鎖方向に係合されていて、前記閉鎖部材に作用する過剰の流体流れ圧力に応答して前記閉鎖部材を開放させられるバネとを具備し、該バネは所定の開放圧力で設定されており、
前記閉鎖部材がフラップであり、このフラップの揺動軸が該フラップの重心から離れて配置されており、前記サーモスタット作動部材が前記揺動軸から離れて前記フラップに作用しており、
さらに、戻しバネが前記サーモスタット作動部材の作動プランジャに付属しているバルブ組立体。
前記フラップの縁部に付属した弁座面を備えたケーシングが設けられており、これら弁座面は前記揺動軸の領域において分割されていて、前記フラップの内側と前記フラップの外側に割り当てられている請求項１に記載のバルブ組立体。
前記揺動軸が前記フラップと前記ケーシングの軸受とに取付られていて、保持用リングによって軸方向に固定されている請求項１または２に記載のバルブ組立体。
前記サーモスタット作動部材とは反対側にある前記フラップの側に配置されたＵ字形状バネが設けられており、該Ｕ字形状バネは前記ケーシング内に保持されている請求項１に記載のバルブ組立体。
前記流体流れ用開口部が管型ケーシングに在り、該管型ケーシングは前記閉鎖部材に係合可能なバルブ封止面と、前記サーモスタット作動部材のための保持装置とを有している請求項１に記載のバルブ組立体。
前記流体流れ用開口部が管型ケーシングに在り、該管型ケーシングは前記閉鎖部材に係合可能なバルブ封止面と、前記サーモスタット作動部材のための保持装置とを有している請求項１に記載のバルブ組立体。
前記バルブ組立体は内燃機関冷却システムに挿入されるよう形成されている請求項１に記載のバルブ組立体。
前記バルブ組立体は内燃機関冷却システムに挿入されるよう形成されている請求項５に記載のバルブ組立体。
前記バルブ組立体は内燃機関冷却システムに挿入されるよう形成されている請求項６に記載のバルブ組立体。
前記ケーシングはプラスチック製ケーシングである請求項５に記載のバルブ組立体。