JP5753938B2

JP5753938B2 - 樹脂製ラジエータキャップおよびその製造方法

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Publication number: JP5753938B2
Application number: JP2014253157A
Authority: JP
Inventors: 勝則酒井; 将吾河野; 小室　朗; 朗小室
Original assignee: T.RAD CO., L T D.
Current assignee: T.RAD CO., L T D.
Priority date: 2014-12-15
Filing date: 2014-12-15
Publication date: 2015-07-22
Anticipated expiration: 2033-03-11
Also published as: JP2015052325A

Description

本発明は、ラジエータキャップが、樹脂製のキャップ本体と弁本体とを有し、それら両者が溶着によって接続されるラジエータキャップに関する。

本出願人はすでに、特許文献１のラジエータのキャップを提案している。これは、上端閉塞の筒状のキャップ本体と、その下端開口に接続される弁本体とを有する。
このラジエータキャップは、ラジエータタンクの上端に突出されたフィラネックに着脱自在に取付られるものである。ところで、キャップ本体と弁本体とはともに複雑な形状を有するため、成形の都合上、両者をそれぞれ単独で射出成形し、その後、両者を溶着接合することが好ましい。

特開２０１２−２３３４５２号公報

ところが、弁本体とキャップ本体とを超音波等により溶着すると、その樹脂溶融体が隙間から流出して、固化し、弁機能を阻害するおそれがある。そこで、本発明は弁本体とキャップ本体とを溶着する場合において、必要最小限の溶着ですみ、仮にその溶着部にシール不全があっても、弁機能を保つ、信頼性の高いラジエータキャップを提供することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、ラジエータタンク(1)のフィラーネック(2) に着脱自在に取付られる樹脂製のキャップであって、
そのキャップは、上端閉塞の筒状体からなるキャップ本体(3)と、
前記キャップ本体(3)の下端開口からその本体(3)内に、その上端部の外周が嵌入する筒状の弁本体(5)と、を具備し、
前記弁本体(5)の中間部の内周に内フランジ状の弁座(29)を有すると共に、その中間部に前記フィラネック(2)の出入口パイプ(27)に連通する連通孔(17)を有し、
前記キャップ本体(3)の下部内周と前記弁本体(5)の上部外周とが溶着により接合される樹脂製ラジエータキャップにおいて、
前記弁本体(5)の上部外周に仮組み用の環状凸部(24)が形成され、
前記キャップ本体(3)の下部に周方向に離間して前記弁本体(5)の環状凸部(24)を係止する仮組み用の係止爪(26)が断面Ｌ字状に突設され、その内周部に溶着に伴い前記環状凸部(24)がキャップ本体の軸線方向へ移動できるように環状のポケット部(23a)が形成され、
前記環状凸部(24)の外径が前記係止爪(26)の内径よりも大きく形成され、
前記弁本体(5)の環状凸部(24)が前記キャップ本体(3)の係止爪(26)を乗り越えるように圧入されると共に、前記環状凸部(24)が前記係止爪(26)に係止されて前記弁本体(5)と前記キャップ本体(3)とが仮組みできることを特徴とする樹脂製ラジエータキャップである。

請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の樹脂製ラジエータキャップを製造する方法において、
前記キャップ本体(3)と弁本体(5)を射出成型する工程と、
前記係止爪(26)に、前記環状凸部(24)を圧入して前記キャップ本体(3)の内周と弁本体(5)の外周とが接触されて仮組みされる仮組み工程と、
その仮組み状態から溶着が開始されて、その溶着の進行に伴い、前記環状凸部(24)が前記ポケット部(23a)の上方へ移動すると共に、前記キャップ本体(3)が弁本体(5)に対して相対的に下方へ移動することにより、前記キャップ本体(3)と弁本体(5)の接触部が溶融して溶着部(10)が形成される溶着工程と、
を具備する樹脂製ラジエータキャップの製造方法である。

本発明の樹脂製ラジエータキャップは、溶着前にキャップ本体３と弁本体５との仮組みができるため、溶着工程の直前にそれらの分離が生じないものを提供できる。また、図２、図３に示す如く、係止爪26の内周部に環状のポケット部23aを設けているため、仮組み用の環状凸部24が溶着工程の支障にならない。

本発明の樹脂製ラジエータキャップの接続構造を示す縦断面図。図１の要部拡大図であり、その溶着前の状態を示す。図２の溶着後の状態を示す図。同実施例のキャップの把持部材と、キャップ本体および弁本体との分解斜視図。

次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき、説明する。
図１〜図４は、本発明の実施例のラジエータキャップである。
この実施例の樹脂製ラジエータキャップは、ラジエータタンク１の上端に設けられたフィラネック２に着脱自在に取り付けられる樹脂製キャップであって、上から順に把持部材４とキャップ本体３と弁本体５とを有する。なお、フィラネック２は、タンク１の付根に断面が縮小するネック部28を有し、その付根の上縁が内フランジ状に形成され、その内フランジ部から上方に拡大する筒部が形成され、その開口の内周に雌ネジが形成されている。筒部とネック部28との付根には、出入口パイプ27が一体的に突設されている。

次に、キャップ本体３は、上端閉塞の筒状体からなり、全体がカップ状である。
そして、弁本体５は、筒状に形成され、その上端部の外周がキャップ本体３の下端部開口に嵌入して、両者間が溶着固定されるものである。
最上端の把持部材４は、上端にフランジ部を有する浅いカップ状で、その内周にキャップ本体３の上端部が圧入され、その係合部19が把持部材４の係止部23に係合して両者間が接続されるものである。その把持部材４の外周には雄ネジである螺着部25が形成され、それがフィラネック２の開口の雌ネジに着脱自在に螺着される。把持部材４の上面の中心には外周が四角または六角の工具嵌着部が突設されている。

キャップ本体３の中間部外周及び、弁本体５の下端部外周には環状溝21、22が形成され、それらにシール用の第１シールリング15、第２シールリング16が嵌着される。
弁本体５の下端の中心には、バネ座30が設けられている。また、弁本体５内周面には内フランジ状の弁座部29が設けられ、そこに正圧弁13が環状シール板18を介して着脱自在に着座する。さらに、弁本体５の中間部には、その半径方向外側に連通孔17が設けられている。

環状シール板18は、その上面が正圧弁13に接続され、その下面に負圧弁14のフランジ部上面が着脱自在に接触する。この負圧弁14の底面と弁本体５のバネ座30との間には第２スプリング12が介装される。また、正圧弁13とキャップ本体３の上端閉塞面との間には、第１スプリング11が介装される。
キャップ本体３の第１シールリング15は、フィラネック２の開口部内周であって出入口パイプ27より上方位置で圧接され、弁本体５の第２シールリング16は、フィラネック２のネック部28の内周に圧接される。
その結果、第１シールリング15と第２シールリング16と、フィラネック２の内周面との間にはシール空間が形成される。そして、そのシール空間の内側で、キャップ本体３の内周と弁本体５の上部外周とが溶着により接合される。

次に、本発明の溶着によるキャップ本体３と弁本体５の接続構造につき説明する。
図１はキャップ本体３の下端内周と、弁本体５の上端部外周との溶着状態を示すものである。そして、図２はその溶着前の状態を示し、図３はその溶着後を示す。
図２において、キャップ本体３の軸線上の断面の内周は、その下端部が拡開する段つきに形成され、その下端部に末広がりの第１テーパ部６を有する。その第１テーパ部６は同図に示すごとく、軸線に対し傾斜角αのテーパである。
キャップ本体３の中間部には、軸線に平行な中間筒部3aを有する。
弁本体５の軸線上の断面外周は、その上端部の外周が上方に先細りの第２テーパ部７を有する。第２テーパ部７と軸線とのなす傾斜角はβであり、その角度はキャップ本体３の前記αよりも小である。

キャップ本体３の中間部の内面側には、環状溝部８が凹陥する。その環状溝部８に略整合するように、弁本体５の上端部に環状凸部９が形成されている。
また、弁本体５の第２テーパ部７の下端外周には仮組用の環状凸部24が形成され、その凸部24がキャップ本体３の下端内周に突設された同仮組用の係止爪26内に下方から圧入される（図２、図４参照）。このとき、図２に示す如く、キャップ本体３の下端部内周と、環状凸部24および第２テーパ部７との間には環状のポケット部23aが形成される。また、弁本体５の上端の環状凸部９の外周と、中間筒部3aの内周との間には、図示しない僅かの隙間が形成される。

そして、図２に示す如く、中間筒部3aの第１テーパ部６の上端に交差部3bがあり、その交差部3bに第２テーパ部７の上端が着座する。そして、図２の状態で超音波溶着を開始すると、キャップ本体３の交差部3bを始点として溶着が下方へ進行する。そのときキャップ本体３は弁本体５側に押圧され、その溶着点が次第に下方に移動し、図３のごとくキャップ本体３が相対的に弁本体５に対して下方に移動する。そして、弁本体５とキャップ本体３との間に溶着部10が形成され、超音波の電源を切ることによりそれが硬化し、弁本体５とキャップ本体３との間が溶着される。そして、溶着部10は図３の黒塗り部となり、鎖線で示す通常の溶着部よりも大幅に低減でき、樹脂溶着物が外周に漏れでることを防止できる。

（作用）
このようにして完成したラジエータキャップは、把持部材４の上端中心にスパナ等の螺回工具が嵌着され、それを回転することにより、把持部材４の螺着部25が、フィラネック２の上端開口に螺着締結される。そして、スプリングの付勢力により、正圧弁13と負圧弁14とが閉じられ、ラジエータタンク１の内部を密閉状態にする。ラジエータタンク１の冷却水温度が設定温度以上になると、正圧弁13が第１スプリング11の付勢力に抗して上昇し、タンク内の蒸気および冷却水が連通孔17を介し、出入口パイプ27から図示しないサージタンクに導かれる。それにより、ラジエータタンク１の内圧が低下すると、正圧弁13が閉塞する。
次いで、エンジンが停止し、ラジエータタンク１の内部の冷却水温度が低下し、そのタンク内が負圧になると、第２スプリング12の付勢力に抗して負圧弁14が下方に移動し、図示しないサージタンク内の冷却水が出入口パイプ27、連通孔17を介し負圧弁14の隙間からラジエータタンク１内に戻されるものである。

次に、本発明のラジエータキャップにおいて、キャップ本体３と弁本体５との溶着部10にシール不全があったとする。この場合においても、第１シールリング15とフィラネック２の筒部内周面との気密は保たれる。それとともに、第２シールリング16とネック部28との気密も保たれる。
その結果、ラジエータタンク１の温度上昇時には、正圧弁13が正常に機能して上昇し、内部が負圧になると負圧弁14が下降する。そのため、本発明のキャップは、溶着部10にシール不全があっても、ラジエータキャップの機能をそのまま維持することができる。
また、仮に溶着部10が分離し、弁本体５が下方に下がったとしても、その弁本体５の環状凸部24がキャップ本体３の爪部26に保持され、その弁本体５がそれ以上、下方に移動することがない。この場合にも、シール性を損なうことなく、キャップの機能を維持できる。

１ラジエータタンク
２フィラネック
３キャップ本体
3a 中間筒部
3b 交差部
４把持部材
５弁本体
６第１テーパ部
７第２テーパ部
８環状溝部
９環状凸部
10 溶着部

11 第１スプリング
12 第２スプリング
13 正圧弁
14 負圧弁
15 第１シールリング
16 第２シールリング
17 連通孔
18 環状シール板
19 係合部
23 係止部

21 上側環状溝
22 下側環状溝
23a ポケット
24 環状凸部
25 螺着部
26 爪部
27 出入口パイプ
28 ネック部
29 弁座
30 バネ座

Claims

ラジエータタンク(1)のフィラーネック(2) に着脱自在に取付られる樹脂製のキャップであって、
そのキャップは、上端閉塞の筒状体からなるキャップ本体(3)と、
前記キャップ本体(3)の下端開口からその本体(3)内に、その上端部の外周が嵌入する筒状の弁本体(5)と、を具備し、
前記弁本体(5)の中間部の内周に内フランジ状の弁座(29)を有すると共に、その中間部に前記フィラネック(2)の出入口パイプ(27)に連通する連通孔(17)を有し、
前記キャップ本体(3)の下部内周と前記弁本体(5)の上部外周とが溶着により接合される樹脂製ラジエータキャップにおいて、
前記弁本体(5)の上部外周に仮組み用の環状凸部(24)が形成され、
前記キャップ本体(3)の下部に周方向に離間して前記弁本体(5)の環状凸部(24)を係止する仮組み用の係止爪(26)が断面Ｌ字状に突設され、その内周部に溶着に伴い前記環状凸部(24)がキャップ本体の軸線方向へ移動できるように環状のポケット部(23a)が形成され、
前記環状凸部(24)の外径が前記係止爪(26)の内径よりも大きく形成され、
前記弁本体(5)の環状凸部(24)が前記キャップ本体(3)の係止爪(26)を乗り越えるように圧入されると共に、前記環状凸部(24)が前記係止爪(26)に係止されて前記弁本体(5)と前記キャップ本体(3)とが仮組みできることを特徴とする樹脂製ラジエータキャップ。
請求項１に記載の樹脂製ラジエータキャップを製造する方法において、
前記キャップ本体(3)と弁本体(5)を射出成型する工程と、
前記係止爪(26)に、前記環状凸部(24)を圧入して前記キャップ本体(3)の内周と弁本体(5)の外周とが接触されて仮組みされる仮組み工程と、
その仮組み状態から溶着が開始されて、その溶着の進行に伴い、前記環状凸部(24)が前記ポケット部(23a)の上方へ移動すると共に、前記キャップ本体(3)が弁本体(5)に対して相対的に下方へ移動することにより、前記キャップ本体(3)と弁本体(5)の接触部が溶融して溶着部(10)が形成される溶着工程と、
を具備する樹脂製ラジエータキャップの製造方法。