JP6275479B2 - サーモスタットハウジング - Google Patents

Description

本発明は、液冷式内燃機関の冷却水の流通経路上に設置されるサーモスタットを収容するためのサーモスタットハウジングに関するものである。

内燃機関を冷却するための冷却水の温度変化によりサーモスタットを作動させ、内燃機関に導入する冷却水の温度を調整するための構造が提案されている。

通常、サーモスタットはサーモスタットハウジング（以下、ハウジングと称する）に収容され、このハウジングに導入される冷却水の温度に応じて作動している。ハウジングには、シリンダブロック及びシリンダヘッド内に設けられた冷却水通路であるウォータジャケットの出口部分から、当該出口部分における冷却水温度に相当する温度の冷却水がバイパス通路を介して導入される他、出口部分から室内空調用のヒータ等を経由した冷却水がヒータ戻り通路を介して、出口部分からラジエータを経由した冷却水がラジエータ戻り通路を介して導入される。

そして近年では特許文献１に開示されているように、サーモスタットの動作が内燃機関からの出口部分における冷却水温度により忠実に反映されるよう、バイパス通路からの冷却水の流れが優先的にサーモスタットの感温部を指向するようハウジング内部に筒状のデフレクタを設けた構造が開示されている。

しかしながら、上記特許文献に記載されているような構造であっても、ヒータ戻り通路からの冷却水がバイパス通路からの冷却水と混合された状態で感温部に当たることにより、内燃機関の温度に対してサーモスタットが正しく動作しないという不具合が依然として回避し得ていない。具体的に説明すると、ヒータ戻り通路からの冷却水はヒータにおいて放熱することからバイパス通路からの冷却水よりも多くの場合温度が低い。そのため、内燃機関の温度が高い状態でありバイパス通路からの冷却水の温度が十分に高い状態にあってもサーモスタットの感温部にはヒータ戻り通路からの冷却水が混じるとバイパス通路からの冷却水の温度よりも低い温度の冷却水が当たるためサーモスタットが動作しないという不具合が依然としてある。また感温部に当たる冷却水の温度がバイパス通路からの冷却水の温度に関係無くヒータ戻り通路からの冷却水に依存して変動することによりハンチングすなわちサーモスタットが不要に頻繁に開閉動作してしまうという不具合も依然として解消されていない。

特開２００６−３７８８９号公報

本発明は、このような不具合に着目したものであり、サーモスタットの感温部に当たる冷却水温を内燃機関からの出口部分における冷却水温度に基づいた温度で安定化させることができるサーモスタットハウジングを提供することを目的としている。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち本発明に係るサーモスタットハウジングは、液冷式内燃機関の冷却水の流通経路上に設置されるものであって、サーモスタットが挿入されるサーモスタット室と、サーモスタットの挿入方向に向けて開口して前記サーモスタット室に直通し、ラジエータにて冷却される冷却水が流れるラジエータ戻り通路が接続される開口部と、内燃機関から冷却水が流出する出口部分における冷却水温度に相当する温度の冷却水が流れるバイパス通路が接続されるバイパス接続部と、サーモスタット室と前記バイパス接続部とを連通し、バイパス接続部から流入する冷却水をサーモスタットの感温部に向けて導く第一連通部と、前記サーモスタットの挿入方向から見て開口部の外周よりも外側に偏倚しており、ヒータを経由した冷却水が流れるヒータ戻り通路が接続されるヒータ戻り接続部と、サーモスタット室とヒータ戻り接続部とを連通するとともに、サーモスタット室側の接続端が第一連通部におけるサーモスタット室側の接続端と比較してサーモスタットの挿入方向及び当該挿入方向とは交差する方向に沿って偏倚しており、ヒータ戻り接続部から流入する冷却水を第一連通部によって導かれる冷却水の指向する先とは異なる部位に向けて導く第二連通部と、ヒータ戻り接続部の終端部位に存在し、第二連通部におけるヒータ戻り接続部側の接続端よりもヒータ戻り接続部の軸心方向に沿って奥方まで穿たれており、ヒータ戻り接続部からの冷却水が通過して第二連通部を通じてサーモスタット室に流入するポケット部とを具備することを特徴とする。

このようなものであれば、ポケット部にて冷却水の流れを反転し、第二連通部にて冷却水の流れをサーモスタット室の開口部側へ指向することで、ヒータ戻り通路から冷却水がバイパス通路からの冷却水と混ざることなく、サーモスタットの感温部を避けて指向するようになり感温部に当たることを低減できる。よって、部品の追加なしにサーモスタットの開閉頻度を低減でき、サーモスタットの感温部に当たる冷却水温を内燃機関からの出口部分における冷却水温度に基づいた温度で安定化させることができる。

また、サーモスタット室の長手方向中間且つサーモスタット室の内周面よりも外側にヒータ戻り接続部の径中心が位置することで、サーモスタットハウジングの全高を小さくすることができる。その結果、サーモスタットハウジングが取り付けられる車両のエンジンルームのスペースが広がることになり、当該スペースを他の目的に有効に活用することができ、ひいてはヒータ戻り通路の設計自由度を向上させることができる。

本発明によれば、部品の追加なしにサーモスタットの開閉頻度を低減でき、サーモスタットの感温部に当たる冷却水温を安定化させることができるサーモスタットハウジングを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る冷却水の流れを模式的に示す図。 同実施形態に係るサーモスタットハウジングの正面図。 図２に係るＡ−Ａ線断面図。 同Ｂ−Ｂ線断面図。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態における内燃機関の冷却系統の概要を示す説明図である。車両に搭載された水冷式の内燃機関は、ウォータポンプ７によって循環する冷却水によって冷却されている。

内燃機関のエンジン本体１内には、冷却水通路となる図示しないウォータジャケットが形成されており、冷却水のウォータジャケットへの入口部分となるシリンダブロック３側に設けられた図示しないウォータインレットにウォータポンプ７から冷却水が供給される。

エンジン本体１のウォータジャケット内を流れてエンジン本体１を冷却した冷却水は、シリンダヘッド５側に設けられたウォータジャケットからの出口部分でその流れが分岐する。すなわち、ラジエータ２１に冷却水が導入されるとともに、スロットルバルブ９、室内空調用ヒータ１１、ＥＧＲバルブ１３、ＥＧＲクーラ１５及びＣＶＴウォーマ１７にそれぞれ冷却水が導入される。そしてラジエータ戻り通路２７及びヒータ戻り通路２５を介してサーモスタットハウジング（以下、ハウジングと称する）３０に冷却水が供給されている。ラジエータ２１に導入された冷却水は、ラジエータ戻り通路２７を介してハウジング３０に導入されている。また、スロットルバルブ９、室内空調用ヒータ１１、ＥＧＲバルブ１３、ＥＧＲクーラ１５及びＣＶＴウォーマ１７に導入された冷却水は、ヒータ戻り通路２５を介してハウジング３０に導入されている。

そして、ハウジング３０には、バイパス通路２３によって、エンジン本体１から冷却水が流出する出口部分における冷却水温度に相当する温度の冷却水が導入される。

そして、後述するサーモスタット４０を配設したハウジング３０に導入された冷却水は、ポンプ導入口を介してウォータポンプ７に供給されている。

しかして本実施形態に係るサーモスタットハウジングたるハウジング３０は、サーモスタット４０の挿入方向に向けて開口してサーモスタット室３１に直通し、ラジエータ２１にて冷却される冷却水が流れるラジエータ戻り通路２７が接続される開口部３１ａと、内燃機関から冷却水が流出する出口部分における冷却水温度に相当する温度の冷却水が流れるバイパス通路２３が接続されるバイパス接続部３２と、前記サーモスタット室３１とバイパス通路２３とを連通し、バイパス接続部３２から流入する冷却水をサーモスタット４０の感温部４１に向けて導く第一連通部３４と、前記サーモスタット４０の挿入方向から見て開口部３１ａの外周よりも外側に偏倚しており、ヒータ１１を経由した冷却水が流れるヒータ戻り通路２５が接続されるヒータ戻り接続部３３と、サーモスタット室３１とヒータ戻り接続部３３とを連通するとともに、サーモスタット室３１側の接続端３５ａが第一連通部３４におけるサーモスタット室３１側の接続端３４ａと比較してサーモスタット４０の挿入方向及び当該挿入方向とは交差する方向に沿って偏倚しており、ヒータ戻り接続部３３から流入する冷却水を第一連通部３４によって導かれる冷却水の指向する先とは異なる部位に向けて導く第二連通部３５と、ヒータ戻り接続部３３の終端部位に存在し、第二連通部３５におけるヒータ戻り接続部３３側の接続端よりもヒータ戻り接続部３３の軸心方向に沿って奥方まで穿たれているポケット部３６とを具備する。

以下、ハウジング３０及びサーモスタット４０の構成ついて図２〜図４を用いて詳述する。同図においては便宜上、ヒータ戻り通路２５からの冷却水の流れを白矢印で示すとともに、バイパス通路２３からの冷却水の流れを黒矢印で模式的に示している。

サーモスタット４０は、図４に示すように、ハウジング３０内のサーモスタット室３１に挿入される。このサーモスタット４０は、サーモスタット室３１の一端にてラジエータ戻り通路２７に臨む開口部３１ａに弁４３が位置付けられるとともに、サーモスタット室３１の他端に臨むように位置付けられた感温部４１が位置付けられ、サーモスタット室３１の内側面３１ｂとの間の空間にて冷却水の流れを許容する。そして本実施形態で適用されるサーモスタット４０は、いわゆるワックスタイプのものである。すなわちこのサーモスタット４０は、感温部４１内に密封されたワックスの膨張を利用することでスプリング４２に抗して弁４３を開き、ラジエータ戻り通路２７からハウジング３０への冷却水の流れを許容する。

具体的に説明すると、バイパス通路２３からハウジング３０に導入された冷却水の温度が低い場合には、サーモスタット４０の作用により、弁４３が開口部３１ａを塞ぐことでラジエータ戻り通路２７からハウジング３０への冷却水の流れが遮断され、冷却水がラジエータ２１を経由せずに冷却系統内を循環する。つまり、ハウジング３０には、ヒータ戻り通路２５とバイパス通路２３からの冷却水のみが流入する。一方、バイパス通路２３からハウジング３０に導入される冷却水温度が高くなると、サーモスタット４０の作用により弁４３が動作して開口部３１ａと弁４３とが離間し、ラジエータ戻り通路２７からハウジング３０への冷却水の流れが許容され、冷却水がラジエータ２１を経由して冷却系統内を循環する。

そしてハウジング３０は、例えば一体に成形された例えば金属製のハウジング本体３０ａを主体としてなるものである。また図１に模式的に示すとおり、ハウジング３０はエンジン本体１、より具体的にはシリンダブロック３と一体に形成されている。

このハウジング３０は、上述したように、開口部３１ａを有するサーモスタット室３１、歯尾パス通路２３が接続されるバイパス接続部３２、ヒータ戻り通路２５が接続されるヒータ戻り接続部３３、感温部４１とバイパス接続部３２とを連通する第一連通部３４、ヒータ戻り接続部３３とサーモスタット室３１とを連通する第二連通部３５、そしてポケット部３６に加え、サーモスタット室３１の他端に位置付けられた案内部３７を有している。

バイパス接続部３２は、図４に示すように、ハウジング本体３０ａの他端縁に直線状に穿たれた穴に筒状部を嵌め込むことによって設けられる。このバイパス接続部３２はバイパス通路２３からの冷却水が一端から他端へ向けて傾斜方向に流れるように設けられている。第一連通部３４は、このバイパス接続部３２とサーモスタット室３１の他端とを連通する。バイパス接続部３２が傾斜した方向に設けられているため、この第一連通部３４はバイパス接続部３２に対し鋭角に接続している。第一連通部３４近傍つまりサーモスタット室３１の他端には例えば筒状をなす金属板からなる案内部３７が取り付けられている。この案内部３７は、第一連通部３４からの冷却水がサーモスタット４０の感温部４１にスムーズに案内するためのものである。本実施形態ではこの案内部３７はサーモスタット４０の他端側に固定されている態様を示しているが勿論、ハウジング本体３０ａ側に固定する態様としてもよい。

そして本実施形態では、サーモスタット４０の挿入方向における中間位置かつサーモスタット室３１の内側面３１ｂよりも外側にヒータ戻り接続部３３の径の中心を位置付けている。このヒータ戻り接続部３３は、バイパス接続部３２よりも径が大きい開口をハウジング本体３０ａに穿ち、当該開口に筒状体を取り付けることにより形成されている。ヒータ戻り接続部３３の径はバイパス接続部３２の径よりも大きく形成されている。またヒータ戻り接続部３３はバイパス接続部３２に並行する向きに設けられている。すなわち、上記のバイパス接続部３２同様、このヒータ戻り接続部３３はヒータ戻り通路２５からの冷却水がサーモスタット４０の挿入方向から傾斜する方向に流れるように設けられている。

ここで図３に示すように、本実施形態に係るハウジングは上述の通り、ヒータ戻り接続部３３の終端部位に存在し、第二連通部３５におけるヒータ戻り接続部３３側の接続端よりもヒータ戻り接続部３３の軸心方向に沿って奥方まで穿たれているポケット部３６を設けている。換言すれば、第二連通部３５よりもヒータ戻り接続部３３側において前記冷却水の流れを反転させるポケット部３６を設けている。これにより、当該ポケット部３６を通過した冷却水の流れがサーモスタット室３１の所定方向中間から一端側へ指向するようにした。第二連通部３５は、ヒータ戻り接続部３３とサーモスタット室３１の他端縁よりも若干一端寄りの位置とを連通している。この第二連通部３５はヒータ戻り接続部３３に対し鋭角に接続するとともに、サーモスタット室３１の内側面３１ｂに沿う向きに接続している。ポケット部３６は、第二連通部３５におけるヒータ戻り接続部３３側において、ヒータ戻り接続部３３に対向するように設けられた凹陥である。つまりポケット部３６は斯かる向きに設けられることで、ヒータ戻り接続部３３からの冷却水はこのポケット部３６で反転し第二連通部３５に案内される。

そして、本実施形態におけるハウジング内の冷却水の流れを図２〜図４を参照して説明する。バイパス通路２３からの冷却水は第一連通部３４の箇所で鋭角に案内されながら直接的にサーモスタット４０の感温部４１へ向けて流れる。このとき案内部の作用により第一連通部３４からサーモスタット室３１へ導入された冷却水は不要に拡散されることなく感温部４１に案内される。その結果感温部４１はバイパス通路２３からの冷却水の温度に対し忠実に動作し得る。

ヒータ戻り接続部３３からの冷却水は図３に示すようにポケット部３６において反転しながら第二連通部３５内を流れる。ここでヒータ戻り接続部３３における却水がサーモスタット４０の挿入方向から傾斜する方向に流れるため、第二連通部３５内で冷却水は一端へ向けて傾斜する方向へ流れる。

ここで第二連通部３５は上述したとおり、サーモスタット室３１側の接続端３５ａが第一連通部３４におけるサーモスタット室３１側の接続端３４ａと比較してサーモスタット４０の挿入方向及び当該挿入方向とは交差する方向に沿って偏倚しており、ヒータ戻り接続部３３から流入する冷却水を第一連通部３４によって導かれる冷却水の指向する先とは異なる部位に向けて導くように設けられている。そして第二連通部３５は内側面３１ｂに沿う向きに設けられているため、ヒータ戻り通路２５からの冷却水はサーモスタット室３１内では内側面３１ｂに沿い且つ一端へ向く方向へ流れる。すなわち、サーモスタット４０の感温部４１を避けるように流れることとなる。

以上のように構成することにより、本実施形態に係るハウジング３０は、ポケット部３６にて冷却水の流れを反転し、第二連通部３５にて冷却水の流れをサーモスタット室３１の開口部３１ａ側へ指向することで、ヒータ戻り通路２５から冷却水がバイパス通路２３からの冷却水と混ざることない。また、ヒータ戻り通路２５から冷却水はサーモスタット４０の感温部４１を避けて指向するようになり、感温部４１に当たることを低減せしめている。その結果、部品の追加なしに低コストでサーモスタット４０の開閉頻度を実質的に低減でき、サーモスタット４０の感温部４１に当たる冷却水温を内燃機関の温度に相当する温度で安定させ得るものとなっている。

加えて本実施形態では、ヒータ戻り接続部３３を前記サーモスタット４０の挿入方向から見て開口部３１ａの外周よりも外側に偏倚させることにより、サーモスタット室３１の側面における中間位置で且つサーモスタット室３１の内周面よりも外側にヒータ戻り接続部３３の径中心が位置付けられている。これにより、ハウジング３０自体形状のいわゆる「出っ張り」を小さくしている。換言すればハウジング３０自体の正面、側面及び平面の何れの方向からの寸法も小さく構成し得ている。加えて本実施形態ではヒータ戻り接続部３３のヒータ戻り通路２５側の端部を一端へ向けて傾倒させて設けているので、さらにヒータ戻り接続部３３がサーモスタット室３１に対して大きく出っ張ることを回避し、ハウジング３０全体の外形をコンパクトに形成し得ている。その結果、サーモスタットハウジング３０が取り付けられる車両のエンジンルームのスペースを他の目的に有効に活用することができ、ひいてはヒータ戻り通路２５の設計自由度を向上せしめている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

例えば、上記実施形態ではワックスタイプのサーモスタットを適用した態様を開示したが、勿論、既存の他のタイプのサーモスタットを適用したものであってもよい。また各接続部の径や向き、形状といった具体的な態様は上記実施形態のものに限定されることはなく、既存のものを含め、種々の態様のものを適用することができる。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明は液冷式内燃機関の冷却水の流通経路上に設置されるサーモスタットを収容するためのサーモスタットハウジングとして利用することができる。

２３…バイパス通路
２５…ヒータ戻り通路
２７…ラジエータ戻り通路
３０…サーモスタットハウジング（ハウジング）
３１…サーモスタット室
３１ａ…開口部
３２…バイパス接続部
３３…ヒータ戻り接続部
３４…第一連通部
３５…第二連通部
３６…ポケット部
４０…サーモスタット
４１…感温部

Claims (1)

1. 液冷式内燃機関の冷却水の流通経路上に設置されるものであって、
   サーモスタットが挿入されるサーモスタット室と、
   サーモスタットの挿入方向に向けて開口して前記サーモスタット室に直通し、ラジエータにて冷却される冷却水が流れるラジエータ戻り通路が接続される開口部と、
   内燃機関から冷却水が流出する出口部分における冷却水温度に相当する温度の冷却水が流れるバイパス通路が接続されるバイパス接続部と、
   サーモスタット室と前記バイパス接続部とを連通し、バイパス接続部から流入する冷却水をサーモスタットの感温部に向けて導く第一連通部と、
   前記サーモスタットの挿入方向から見て開口部の外周よりも外側に偏倚しており、ヒータを経由した冷却水が流れるヒータ戻り通路が接続されるヒータ戻り接続部と、
   サーモスタット室とヒータ戻り接続部とを連通するとともに、サーモスタット室側の接続端が第一連通部におけるサーモスタット室側の接続端と比較してサーモスタットの挿入方向及び当該挿入方向とは交差する方向に沿って偏倚しており、ヒータ戻り接続部から流入する冷却水を第一連通部によって導かれる冷却水の指向する先とは異なる部位に向けて導く第二連通部と、
   ヒータ戻り接続部の終端部位に存在し、第二連通部におけるヒータ戻り接続部側の接続端よりもヒータ戻り接続部の軸心方向に沿って奥方まで穿たれており、ヒータ戻り接続部からの冷却水が通過して第二連通部を通じてサーモスタット室に流入するポケット部と
   を具備するサーモスタットハウジング。

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