JP5131038B2 - ラジエータの給水口構造 - Google Patents

Description

本発明は、ラジエータにエンジン冷却水を給水する給水口構造に関し、自動車のエンジンの技術分野に属する。

エンジンを冷却して高温となった冷却水を走行風や冷却ファンを利用して冷却するラジエータを含むエンジンの冷却系統には、通常リザーブタンクが備えられ、冷却水が運転中のエンジンによって高温高圧になったときに、その一部をリザーブタンクに逃がすことにより、該冷却系統が圧損することや、該冷却系統の構成要素間からの水漏れを防いでいる。そして、リザーブタンク内に逃がされた冷却水は、エンジンが停止して冷却水の温度が低下すると、冷却系統内の圧力が低下することにより、ラジエータ内部に自動的に戻される。

このようなラジエータとリザーブタンクは、ラジエータへの給水のために該ラジエータのアッパータンクに連通する給水口部材を介して接続されている。また、ラジエータとリザーブタンクとの間には、給水口部材の給水口を閉栓するラジエータキャップの裏側に設けられた圧力調整弁が介在しており、通常閉弁している圧力調整弁がラジエータ内の冷却水が高温高圧になったときにその圧力に押されて開弁することにより、冷却水の一部がラジエータからリザーブタンクに移動する。したがって、リザーブタンクと接続する給水口部材の接続部は、給水口を閉栓しているラジエータキャップの近傍に位置する。例えば、特許文献１に記載している給水口部材は、ラジエータキャップのすぐ下方で水平に延びる、リザーブタンクとチューブを介して接続するための接続管（符号３５）が設けられている。

特開２００５−３０７８３９号公報

ところが、特許文献１に記載されているリザーブタンクとチューブを介して接続される接続管は、ラジエータキャップのすぐ下方に水平に向けて設けられているため、該キャップを給水口部材に対して取り外し難いことがある（および／または取り付け難いことがある。）。例えばキャップを深く握って該キャップを回転させるときに、指が接続管に接触して、該キャップの回転操作の邪魔になることがある。

そこで、本発明は、リザーブタンクをラジエータに設けた給水口部材に接続する給水口構造において、リザーブタンクと接続される接続部に影響されることなく、容易に給水口部材に対してラジエータキャップの取り外しができるラジエータの給水口構造を提供することを課題とする。

上述の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、圧力調整弁付きキャップによって閉栓される給水口と、該給水口の内部下方に配置されて前記圧力調整弁と離間可能に当接する弁座とを備える給水口部材を有し、ラジエータに冷却水を給水するラジエータの給水口構造であって、
前記給水口部材は、ほぼＬ字形状であって、
前記弁座を開口縁とする始端側開口から下方に延びてラジエータ内部に連通する給水用通路と、
前記給水口と弁座との間の部分に始端側開口を備え、該開口から前記給水用通路に沿って下方に延びてリザーブタンク内部に連通する圧力調整用通路とを有し、
前記給水用通路は、ほぼＬ字形状の通路であってラジエータに接続される終端側開口がほぼ水平方向に指向し、
前記圧力調整用通路は、前記給水口部材の下部から下方向に延びている突出部内を通過し、その先端にリザーブタンクに接続される下方向に指向する終端側開口を備えることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のラジエータの給水口構造において、
前記圧力調整弁付きキャップは、平面視した場合、円形の基部と、該円形基部から水平方向に突出してキャップ回転操作時に指が掛かる指掛け部とからなり、
平面視した場合、前記圧力調整用通路を構成する通路壁の外面は、前記円形基部の外周囲内に位置することを特徴とする。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のラジエータの給水口構造において、
前記圧力調整用通路は、樹脂製の給水口部材内部に一体に形成されていることを特徴とする。

さらにまた、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のラジエータ給水口構造において、
前記給水口部材はブラケットを備え、
前記圧力調整用通路は、前記ブラケットを支持するリブ内に形成されていることを特徴とする。

加えて、請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のラジエータの給水口構造において、
前記突出部には、これより下方に位置するリザーブタンクの開口から延びる管部材が接続されることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、リザーブタンク内部に連通する圧力調整用通路は、給水口と該給水口の内部下方に配置されている弁座との間に始端側開口を備え、そこから給水用通路に沿って下方向に延びている。この圧力調整用通路は、給水口部材の給水口を閉栓する圧力調整弁付きキャップのすぐ下方から水平に延びているわけではないので、該給水口部材に対するキャップの取り外しを妨害することがない。したがって、キャップを給水口部材に対して容易に取り外しできる。
加えて、給水用通路の終端側開口、すなわちラジエータと接続される開口がほぼ水平方向に指向し、圧力調整用通路の終端側開口、すなわちリザーブタンクと接続される開口が給水口部材の下部から下方向に延びる突出部の先端に形成されて下方向に指向しているため、言い換えると両者の終端側開口が異なる方向に指向して且つ距離が離れているため、給水口部材とラジエータの接続と、給水口部材とリザーブタンクの接続とが、互いに干渉することなく容易にできる。

また、請求項２に記載の発明によれば、圧力調整弁付きキャップは、平面視した場合、円形の基部と、該円形基部から水平方向に突出してキャップ回転操作時に指が掛かる指掛け部とからなり、圧力調整用通路を構成する通路壁の外面は、平面視した場合、この円形基部の外周囲内に位置する。これにより、圧力調整弁付きキャップの回転操作時に、指掛け部に掛かる指が圧力調整用通路を構成する通路壁に妨害されることがない。したがって、キャップを給水口部材に対して容易に取り外しできる。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、圧力調整用通路は、樹脂製の給水口部材内部に一体に形成されている。これにより、例えば、圧力調整用通路と給水口部材を別部材で作製し、それらを接合する場合に比べて、製造コストを低く抑えることができる。

さらにまた、請求項４に記載の発明によれば、給水口部材はブラケットを備え、圧力調整用通路はブラケットを支持するリブ内に形成されている。これにより、ブラケットを給水口部材に対して強固に固定支持するリブが該給水口部材に形成されている場合、リブ内に圧力調整用通路を形成することにより、別途圧力調整用通路を形成するための部分、例えば肉厚な部分を給水口部材に形成する必要がなくなる。

加えて、請求項５に記載の発明によれば、前記突出部には、これより下方に位置するリザーブタンクの開口から延びる管部材が接続される。突出部が下方向に突出しているため、管部材の長さは他の方向に突出している場合に比べて短くて済む。

図１は、本発明の一実施形態に係るラジエータの給水口構造を含む、自動車の後側（運転者）から見た、ラジエータを中心とする冷却系統の構成要素の一部を示している。

図１に示すように、ラジエータ１０の背面側（運転者側であって、図面手前側）には、ラジエータ１０に走行風を呼び込む２台のファン１２ａ、１２ｂを搭載するファンシュラウド１４が配置されている。ラジエータ１０は、アッパータンク１６を備えており、このアッパータンク１６には、冷却水を内部に取り入れる２つの取入口１８ａ、１８ｂとが設けられている。

取入口１８ａは、走行中のエンジン（図示せず）を冷却して高温になった、エンジンから流れ出た冷却水を取り込むためのものである。一方、取入口１８ｂは、ラジエータ１０に外部から冷却水を給水するためのものである。冷却水の給水は、給水口部材２０を介して行われる。

給水口部材２０は、図１を部分的に拡大した図２に示すように、ほぼＬ字形状の樹脂製部材であって、上部に給水口を閉栓するラジエータキャップ（請求の範囲に記載の「圧力調整弁付きキャップ」に対応。）２２が取り付けられる。また、給水口部材２０には、図２の矢印Ｘ方向から見た図３（給水口部材２０の側面図）、または図２の矢印Ｙ方向から見た図４（給水口部材２０の平面図）に示すように、水平方向に広がる板形状のブラケット２４が設けられている。このブラケット２４は、図１に示すように、正面（自動車前方側面）と背面を残してラジエータ１０を囲って支持する、枠形状のシュラウドフレームＳＦに給水口部材２０をボルトＢＬを介して固定するためのものである。

さらに、給水口部材２０は、３つの接続部３０、３２、３４を備える。接続部３０は、図２に示すように水平に延びており、図１に示すようにホース３６を介してラジエータ１０の取入口１８ｂに接続される。これにより、給水口部材２０からラジエータ１０に冷却水が給水される。

接続部３２は、図２に示すように、ほぼＬ字形状の給水口部材２０の下部から下方向に延びた突出部で構成されており、具体的には、図３に示すように板形状のブラケット２４を給水口部材２０に対して強固に固定支持するためのリブ３８に連続して形成されている。また、接続部３２は、図１に示すように、ラジエータ１０の背面側に配置されたリザーブタンク４０の接続部（請求の範囲に記載の「開口」に対応。）４２に、ホース４４を介して接続されている。これにより、給水口部材２０とリザーブタンク４０との間を冷却水が移動できる。

接続部３４は、図２や図３に示すようにブラケット２４と対向する位置にあって、エンジンから流出した冷却水（取入口１８ａに流入する冷却水）に含まれる空気を給水口部材２０内に取り込むためのものである。すなわち、エンジンの冷却水出力ポート（図示せず）から流れ出た冷却水に含まれる空気を重力分離などにより該冷却水から分離して給水口部材２０内に送り、空気がほぼ除かれた冷却水を取入口１８ａを介してラジエータ１０のアッパータンク１６に送るためのものである。これにより、ラジエータ１０のアッパータンク１６内に空気が入ることがほぼなくなり、ラジエータ１０の冷却水の冷却効率が高く維持される。言い換えると、自然に時間をかければラジエータ１０を含む冷却系統の最上部に位置する給水口部材２０内に移動する空気を、すばやく強制的に給水口部材２０内に移動させている。

次に、給水口部材２０の内部構造について説明する。図５は、図３に示す給水口部材２０の断面図である。

図５に示すように、給水口部材２０の内部空間は、３つの空間５０、５２、５４とで構成されている。

空間５０は、接続部３０、ホース３６、取入口１８ｂと順に介してラジエータ１０のアッパータンク１６内部に連通する、給水用通路である。空間５２は、接続部３２、ホース４４、接続部４２と順に介してリザーブタンク４０内部に連通する、圧力調整用通路である。空間５４は、ラジエータキャップ２２の裏側に設けられた圧力調整弁機構５６が収容される、給水用通路５０と圧力調整用通路５２との間に介在する空間である。

給水用通路５０は、給水口部材２０のＬ字形状に対応するほぼＬ字形状の通路であって、図４に示す給水口部材２０の断面図である図６に示すように、接続部３４内を通過して給水口部材２０内に取り込まれる空気が流れる空気路５８が接続されている。

圧力調整用通路５２は、給水用通路５０に沿って空間５４から下方向に延びており、リブ３８内と接続部３２内とを通過するように形成されている。そして、接続部３２の先端に開口（請求の範囲に記載の「終端側開口」に対応、「始端側開口」は空間５４と圧力調整用通路５２との接続部に該当。）を備える。また、圧力調整用通路５２は、図６に示すように、平面視した場合、構成する通路壁の外面がラジエータキャップ２２の円形基部６０の外周囲内に位置するように給水口部材２０に形成されている。

空間５４は、ラジエータキャップ２２が給水口部材２０に取り付けられているとき、その裏側に設けられた圧力調整弁機構５６が収容される空間である。

このラジエータキャップ２２について説明すると、ラジエータキャップ２２は、図４に示すように（平面視で見た場合）、円形の基部６０と、該円形基部６０から水平方向に突出してキャップ回転操作時に指が掛かる指掛け６２部とからなるキャップ部６４と、図５に示すように、その裏側に設けられた圧力調整弁機構５６とで構成されている。

ラジエータキャップ２２は、図４や図５に示すように、給水口部材２０とバヨネット係合により、具体的に言えば、給水口部材２０の給水口６６の外周に形成されたバヨネット係止部６８ａ、６８ｂそれぞれにキャップ部６４に形成された爪７０が係ることにより、給水口部材２０に固定される。取り付け手順としては、まず、爪７０をバヨネット係止部６８ａ、６８ｂの間を通してキャップ２２を給水口６６の縁部上に置き、その後、キャップ部６４を回転操作することより、爪７０をバヨネット係止部６８ａ、６８ｂの下面に沿って移動させる。

また、ラジエータキャップ２２のキャップ部６４の裏側には、給水口６６の口縁部と当接することにより、給水口６６を閉栓するシール部材７２が設けられている。このシール部材７２は可撓性のプレート７４を介してキャップ部６４に支持されており、このプレート７４が撓んでシール部材７２を給水口６６の口縁部に押し当てることにより、給水口６６を液密にシールしている。

ラジエータキャップ２２に設けられた圧力調整弁機構５６は、給水用通路５０内、すなわちラジエータ１０を含む冷却系統の圧力を調整するためのものである。そのために、圧力調整弁機構５６は、圧力調整弁の弁体として２つの弁体７６、７８を有する。

弁体７６は、有底円筒形状であって、筒形状の基体８０によって上下方向に移動を規制されている。また、弁体７６は、基体８０内に収容されたばね８２によって給水用通路５０に向かって付勢されて給水用通路５０と圧力調整用通路５２とを断絶している。具体的に言うと、弁体７６の給水用通路５０側の面にシール部材８４が備えられており、そのシール部材８４が給水用通路５０の始端側の開口縁でもある弁座８６に当接することにより、給水用通路５０と圧力調整用通路５２とを断絶している。

一方、弁体７８は、皿形状であって、弁体７６に形成された孔８８を貫通するロッド９０の給水用通路５０側の先端に支持されており、ロッド９０の他方の先端をラジエータキャップ２２側に付勢するばね９２によって弁体７６のシール部材８４に押し当てられている。

この圧力調整弁機構５６の動作について説明すると、走行中のエンジンにより冷却水が温められて給水用通路５０内の圧力が所定圧力を超えると、すなわちその圧力がばね８２が弁体７６を給水用通路５０側に付勢する力に勝ると、図７（ａ）に示すように、弁体７６が弁座８６から離間し、給水用通路５０が空間５４を介して圧力調整用通路５２に連通される。そして、ラジエータ１０のアッパータンク１６内の冷却水の一部が、給水用通路５０と圧力調整用通路５２を介してリザーブタンク４０に移動する。このように、冷却水が運転中のエンジンによって高温高圧になったときに、その一部をリザーブタンク４０に逃がすことにより、ラジエータ１０を含む冷却系統が圧損することや、該冷却系統の構成要素例間からの水漏れ、例えばラジエータ１０の取入口１８ｂとホース３６との継ぎ目からの水漏れなどを防いでいる。なお、このとき、弁体７８は弁体７６のシール部材８４に当接した状態である。

走行が終了（エンジンが停止）してしばらく時間が経過すると、すなわち冷却水の温度が下がって給水用通路５０内の圧力が所定圧力に比べて低くなると、ばね８２の付勢力が圧力より勝り、弁体７６が弁座８６に当接する。これにより、給水用通路５０と圧力調整用通路５２とが断絶される。

さらに時間が経過すると、すなわち冷却水の温度がさらに下がってラジエータ１０内の圧力がリザーブタンク４０内の圧力に比べて低くなると（給水用通路５０内の圧力が圧力調整用通路５２内の圧力に比べて低くなると）、図７（ｂ）に示すように、弁体７８がばね９２の付勢力に勝るその圧力差によって給水用通路５０内に向かって押圧される。そして、弁体７８が弁体７６のシール部材８４から離間して給水用通路５０と圧力調整用通路５２とが貫通孔８８を介して連通される。これにより、リザーブタンク４０内の冷却水がラジエータ１０内に戻る。なお、これを可能とするのは、基体８０と弁体７６との間に隙間（ガタ）があって該基体８０内と空間５４が連続しているからである。

本実施形態によれば、リザーブタンク４０内部に連通する圧力調整用通路５２は、図５に示すように、給水口６６と該給水口６６の内部下方に配置されている弁座８６との間に始端側開口を備え、そこから給水用通路５０に沿って下方向に延びている。この圧力調整用通路５２は、給水口部材２０の給水口６６を閉栓するラジエータキャップ２２のすぐ下方から水平に延びているわけではないので、該給水口部材２０に対するキャップ２２の取り外しを妨害することがない。したがって、キャップ２２を給水口部材２０に対して容易に取り外しできる。

また、ラジエータキャップ２２は、平面視した場合（図６に示すように）、円形の基部６０と、該円形基部６０から水平方向に突出してキャップ回転操作時に指が掛かる指掛け部６２とからなり、圧力調整用通路５２を構成する通路壁の外面は、平面視した場合、この円形基部６０の外周囲内に位置している。これにより、圧力調整弁付きキャップ２２の回転操作時に、指掛け部６２に掛かる指が圧力調整用通路５２を構成する通路壁に妨害されることがない。したがって、キャップ２２を給水口部材２０に対して容易に取り外しできる。

さらに、圧力調整用通路５２は、図５に示すように、樹脂製の給水口部材２０内部に一体に形成されている。これにより、例えば、圧力調整用通路５２と給水口部材２０を別部材で作製し、それらを接合する場合に比べて、製造コストを低く抑えることができる。

さらにまた、圧力調整用通路５２は、図５に示すように、ブラケット２４を支持するリブ３８内に形成されている。これにより、ブラケット２４を給水口部材２２に対して強固に固定支持するリブ３８が該給水口部材２０に形成されている場合、リブ３８内に圧力調整用通路５２を形成することにより、別途圧力調整用通路５２を形成するための部分、例えば肉厚な部分を給水口部材２０に形成する必要がなくなる。

加えて、給水口部材２０は、図２に示すように、ほぼＬ字形状であって、また、給水用通路５０は、ほぼＬ字形状の通路であってラジエータ１０にホース３６を介して接続される終端側開口（接続部３０先端に設けられた開口）がほぼ水平方向に指向し、さらに、圧力調整用通路５２は、給水口部材２０の下部から下方向に延びている突出部３２内を通過してその先端にリザーブタンク４０にホース４４を介して接続される下方向に指向する終端側開口を備えている。給水用通路５０の終端側開口、すなわちラジエータ１０と接続される開口がほぼ水平方向に指向し、圧力調整用通路５２の終端側開口、すなわちリザーブタンク４０と接続される開口が給水口部材２０の下部から下方向に延びる接続部３２の先端に形成されて下方向に指向しているため、言い換えると両者の終端側開口が異なる方向に指向して且つ距離が離れているため、給水口部材２０とラジエータ１０の接続（ホース３６を介する接続）と、給水口部材２０とリザーブタンク４０の接続（ホース４４を介する接続）とが、互いに干渉することなく容易にできる。

加えてまた、図１に示すように、接続部３２には、これより下方に位置するリザーブタンク４０の接続部４２から延びるホース４４が接続されているが、このホース４４の長さは接続部３２が下方向に突出しているため、その長さは他の方向に突出している場合に比べて短くて済む。

ここまで、一実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されない。

例えば、上述の実施形態の場合、図５に示すように、圧力調整用通路５２はブラケット２４を固定支持するリブ３８内に形成されているが、これに限らない。例えば、ブラケットが存在せずリブも存在しない場合は、給水用通路を構成する通路壁内に圧力調整用通路を形成してもよい。

また、上述の実施形態の場合、図５に示すように、圧力調整用通路５２は給水口部材２０内に一体に形成されているが、一体にすることが困難な場合は、例えば圧力調整用通路と給水口部材とを別部品で作製して、これらを接合してもよい。ただし、一体に作製する場合に比べて、製造コストが高くなる可能性がある。

以上のように、本発明に係るラジエータの給水口構造は、リザーブタンクと接続される接続部に影響されることなく、容易に給水口部材に対してラジエータキャップの取り外しができる。したがって、リザーブタンクをラジエータに設けた給水口部材に接続する給水口構造を有する自動車の製造産業の分野において好適に利用される可能性がある。

本発明の一実施形態に係るラジエータの給水口構造を含む、自動車の後側から見た、ラジエータを中心とする冷却系統の構成要素の一部を示している。 図１の給水口部材を拡大した図である。 図２の矢印Ｘ方向から見た給水口部材を示す図である。 図２の矢印Ｙ方向から見た給水口部材を示す図である。 図３に示す給水口部材の断面図である。 図４に示す給水口部材の断面図である。 圧力調整弁機構の動作を説明するための図である。

符号の説明

２０ 給水口部材
２２ 圧力調整弁付きキャップ（ラジエータキャップ）
５０ 給水用通路
５２ 圧力調整用通路
６６ 給水口
７６ 圧力調整弁（弁体）
８６ 弁座

Claims (5)

1. 圧力調整弁付きキャップによって閉栓される給水口と、該給水口の内部下方に配置されて前記圧力調整弁と離間可能に当接する弁座とを備える給水口部材を有し、ラジエータに冷却水を給水するラジエータの給水口構造であって、
   前記給水口部材は、ほぼＬ字形状であって、
   前記弁座を開口縁とする始端側開口から下方に延びてラジエータ内部に連通する給水用通路と、
   前記給水口と弁座との間の部分に始端側開口を備え、該開口から前記給水用通路に沿って下方に延びてリザーブタンク内部に連通する圧力調整用通路とを有し、
   前記給水用通路は、ほぼＬ字形状の通路であってラジエータに接続される終端側開口がほぼ水平方向に指向し、
   前記圧力調整用通路は、前記給水口部材の下部から下方向に延びている突出部内を通過し、その先端にリザーブタンクに接続される下方向に指向する終端側開口を備えることを特徴とするラジエータの給水口構造。
2. 請求項１に記載のラジエータの給水口構造において、
   前記圧力調整弁付きキャップは、平面視した場合、円形の基部と、該円形基部から水平方向に突出してキャップ回転操作時に指が掛かる指掛け部とからなり、
   平面視した場合、前記圧力調整用通路を構成する通路壁の外面は、前記円形基部の外周囲内に位置することを特徴とするラジエータの給水口構造。
3. 請求項１または２に記載のラジエータの給水口構造において、
   前記圧力調整用通路は、樹脂製の給水口部材内部に一体に形成されていることを特徴とするラジエータの給水口構造。
4. 請求項３に記載のラジエータ給水口構造において、
   前記給水口部材はブラケットを備え、
   前記圧力調整用通路は、前記ブラケットを支持するリブ内に形成されていることを特徴とするラジエータの給水口構造。
5. 請求項１に記載のラジエータの給水口構造において、
   前記突出部には、これより下方に位置するリザーブタンクの開口から延びる管部材が接続されることを特徴とするラジエータの給水口構造。

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