JPH04124473A

JPH04124473A - サーモ・アクチュエータ

Info

Publication number: JPH04124473A
Application number: JP2241313A
Authority: JP
Inventors: Giichi Kuze; 久世　義一
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-09-13
Filing date: 1990-09-13
Publication date: 1992-04-24
Also published as: KR950001410B1; DE69108494D1; EP0476494A1; CA2050870C; AU624293B1; US5177963A; EP0476494B1; KR920006659A; CA2050870A1; DE69108494T2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は自動車エンジン冷却液の温度を制御するワック
ス型す−モスタッ１〜及びその他、各種のサーモ・セン
サに装着するサーモ・アクチュエータに関する。

自動車エンジンの冷却液の温度を制御するワックス型サ
ーモスタットに装着するサーモ・アクチュエータを例と
して以下に述べる。

冷却液が規定の温度を超えて上昇すると。

感熱シリンダ内に密閉充満するワックスは膨張してその
体積を増す。従って、ロッドに係合する弾性シール・バ
ッグは、収縮してバネ荷重に抗してロッドを絞り出すの
で弁は開く。温度が下がると、ワックスは凝固収縮し。

弾性シール・バッグはこれに対応して原形に服し弁は閉
じる。

従来型のサーモ・アクチュエータの弾性シール・バッグ
の中心孔の肉厚は、ロッドの直径の約４５％もあり、極
めて厚くその復元力は強大である。従って、軸封シール
・バッキングが劣化している時、エンシンカ冷却液の温
度が高温（１００℃以上）から低温（４０℃以下）に急
冷されると、ワックスは凝固収縮するので、絞られたシ
ール・バ・ソゲは原形に復す。従ってシール・バッグ内
に負圧が生じ、そこに外部液が侵入する。

以後、エンジン冷却液の温度上昇により溶融膨張するワ
ッスの呈する側圧で９弾性シール・バッグがロッドを堅
く抱き締めるから一旦侵入した液は封じこめられたまま
絶対に外部へ排除出来ない。この液がサーモスタットの
開弁温度を下げるから、弁は早期に開く。エンジンはオ
ーバ・クールとなり、シリンダ内の燃料の気化及び霧化
が不十分になり。

エンジンの熱効率が下がると共に有害排気物の発生も亦
多くなる。

又、この液の為主弁の全開リフトが増す。

エンジンの冷却液の温度は１３０℃位迄上昇するから、
液の介在による弁のりフト　アップによりサーモ・アク
チュエータがバンクしてワックスが漏れ、弁が閉じてオ
ーバ・ヒートを誘発して応々重大なエンジン・トラブル
を起こず。

ワックス型サーモスタットで最も怖いのは、その侵入液
の累積増加である。各種のシール方法が楕ぜられたが完
全なものは無い。

それが１弾性シール・バッグの肉厚を超薄することで、
−挙に解決した。

シール・バッグ内に負圧が発生するとその内壁がロッド
に吸着し、外部液の侵入を完全に遮断するからである。

然し、単にＭ薄肉にした丈では１弾性シール・バッグが
ロッドに密着して、その摺動に円滑を欠く怖れを生ずる
。そこで、それを防ぐ為１弾性シール・バッグの中心孔
の口元がロッドに摺動係合する丈で、それ以外は、ロッ
ド間の全周域に亘り所要の隙間を設け、これに潤滑油を
充填する。

エンジン冷却液の温度上昇により溶融膨張するワックス
の呈する側圧で１弾性シール・バッグがロッドを堅く抱
き締めるから、潤滑油は絶対に外部へ漏れない。そして
、温度の上昇につれ、シール・バッグは扁平に変形し、
逐次ロッドを絞り上げる。この間、ロッドとの間に超高
圧（ワックス圧と等価）の油膜が形成されるから９弾性
シール・バッグは内外高圧の均衡の下に、浮遊状態とな
り、ロッド間の摩擦抵抗はゼロとなる。この摩擦抵抗ゼ
ロの下でロッドの絞り上げが遂行されるので、シール・
バッグの寿命は、後述する様に驚異的なものになる。

温度が下降に転すると、ワックスは逐次凝固収縮するか
ら、バネ荷重によりロッドはシール・バッグを押し開い
て侵入する。潤滑油はロッドの全周面を油で浸す。

ロッドの先端Ｒ部に、対向して一双のテーパの導入面を
形成し、或は、ロッドの先端部を円錐状にして、これに
対向して一双のテーバの導入面を形成し、シール・バッ
グが正しく扁平に変形する様に誘導することもある。

以上述べた弾性シール・バッグの中心孔の形状を、従来
の厚肉のものに適用しても、その寿命は延びる。

さて、ロッドに係合する弾性シール・バッグの肉厚が、
超薄くなると感熱シリンダの内径は小さくなり、耐圧に
余裕を生ずるので感熱シリンダの肉厚も薄く出来、熱応
答性が向上すると共に、サーモ・アクチュエータは極め
て小型軽量になる。

極めて小型になるから、その分、多少譲って、ロッドの
直径を少し太くすれば、シリンダ内に発生するワックス
の圧力の上限を大きく下げることが出来る。

例を挙げる。自動車用サーモスタットに組み付ける２本
発明のサーモ・アクチュエータの感熱シリンダの外径を
、従来型のものと等し、くすれば、ロッドの直径３．８
ｍｍは６　ａｍになる。その結果、規定のバネ圧の下で
は、感熱シリンダ内のワックスの圧力の上限は、１５０
ｋｇ、’ｃｍ２から４］ｋｇ／ｃｍ２　に激減する。

又ロツ１〜の直径３．８　ｎ＋＋１を４．５ｍｒｇに０
．７ｍｍ太くする丈に止めても、圧力は１５（ｌ　ｋｇ
／ｃｍ２がら７３ｋｇ、／ｃａｍ”に１／２以下になる
。その時シリンダの外径は１４．５關ｍが比５Ｉになり
、まだ細い（第５図ｂ）。ワックスの圧力の上限が１／
２になった上、まだ外径が細いから、冷却液の流動抵抗
が減り、更に重量も軽くなり、−挙３得になる。

従来のサーモ・アクチュエータをＡとし本発明のサーモ
・アクチュエータをＢとす。

シール・バッグの肉厚・・・１，７關これに係きするロッドの直径・・・３，８關直径に対す
る肉厚比・・・４４．７％シール・バッグの肉厚・・・０．３ｍｍこれに係きする
ロッドの直径・・・４．５＋ｕ＋直径に対する肉厚比・
・・６．７％このＡとＢを同じサーモスタットに組み付けても、サー
モスフ・・川・の初期性能に変わりは無いものとする７
Ａ及びＢ４．：使用するシール・パ・ソゲを耐圧耐久摺
動試験装置で比較した結果を以下に示す。

試験装置の規格 ★ロッドのストロークが１０開に達した時のバネ荷重・
・・］１１．５ｋｇサイクル・タイム・・・６秒ＯＮ・・・３秒　Ｏｆ”　Ｆ・・・３秒Ａ、の場合、Ｏ
Ｎの時の油圧は１５（ｌ　ｋｇ／ｃｒｓ２（１）寿命・・・７，５万サイクルで縦割れ、５關裂傷。

従来３万サイクル以下であったものがシール・バッグの中心孔の形状を本発明の様に変え、潤
滑剤を注入してこの結果を得た。

Ｌｊ、の場合、ＯＮの時の油圧は７３ｋｇ／ｃｎ＋２（２）Ｂの所要圧力はＡの１７２以下に過ぎない。

寿命・・・１０万サイクル経過するも異常無し。

次に、シール・バッグ無しで荷重比５ｋｇに抗して、ロ
ッドを１Ｏｒｎｎストロークさせる圧力を計算する。

Ａの場合、ロッドの直径３．８ｔｎｎの断面積は０．１
１３　ｃｍ２であるから、ＯＮの時に要する圧力は１１．５ｋｇ÷０．１１３　ｃｍ　　＝ＩＯ１，８ｋｇ
／ｃｍ”　（３）（１）から（３）を引いた差は４８．２ｋｇ／’ｃｍ　　　　　　　（４）この大きな
値が、シール・バッグを絞り上げる丈に、無駄に消費さ
れるのである。この為め、過剰な圧力による繰り返し疲
労で、亀裂が発生する。

Ｂの場合、ロッドの直径４．５＋＊１１の断面積は０．
１６０Ｉ＋　　であるから、ＯＮの時に要する圧力は１１．５ｋｇ÷０．１５９　ｃｍ　　＝７２ｊ３　ｋｇ
／ｃｍ２（５）（２）から（５）を引いた差は０　、６７ｋｇ／ｃｍ” シール・バッグを絞り上げるのに、これ丈のエネルキー
しか消費されない７これはＡの約Ｌ’？２に当たる、シ
ール・バッグの肉厚は薄い方か、厚いものより、寿命が
飛躍的に永いのは、薄い方か、この僅小なエネルギーの
消費で、瞬時に、ロッドを抱き締めると共に、ロッド間
に、高圧（ワックスの圧力と等価）の油膜を発生させる
からである。

本発明の目的は７弾性シール・バッグの肉厚を超薄くシ
、ロッドの間に超高圧の油膜を形成して漏らさぬ、耐久
性抜群なサーモ・アクチュエータを得るにある。

本発明の他の目的は、シール・バックの肉厚を超薄くシ
、その分、ロッドの直径を少し太くしてシリンダ内のワ
ックスの圧力の上限を大きく下げ、更に、耐久性が向上
するサーモ・アクチュエータを得るにある。

以下に２本発明の実施例につき説明する。

第１図は、サーモ・アクチュエータの一部断面の拡大図
である。ロッド１に摺動自在なガイド・メンバ２と、ガ
イド・メンバ２の端面に係合する弾性シール・ハック３
とを一体にして、ワックス４を充填する感熱シリンダ５
内に挿入し、その上部端面６を圧着して、サーモ・アク
チュエータは構成される。シール・ハ・ソゲ３の中心孔
７はその口元８で、ロッド１に摺動係合する丈で、それ
以外は、．ロッド１の全周域に亘り所要の隙間を形成す
る様にし、その隙間に潤滑油９を充填する。２０はシー
ル機構である。

第２図は、エンジン冷却液の温度上昇により溶融膨張す
るワックス４の呈する側圧で。

弾性シール・バッグ３が、ロッド１を堅く抱き締め、バ
ネ荷重１１に抗してロッドを絞り上げ、最大リフトに達
した状態を示す。この間、シール・バッグは扁平に変形
し、ロッド間に高圧の油膜を形成して切れること無く、
余分な油９をその底部に収めて膨れる。

そして、エンジン冷却液の温度が下降に転すると、ワッ
クス４は逐次凝固収縮するからハネ荷重１１によりロッ
ド１はシール・バッグ３を押し開いて侵入する。潤滑油
っけロッド１の全周面を油で浸す（第１図）。

本発明のサーモ・アクチュエータを組み付けた実施例に
就き説明する。第３図、第４図は、自動車エンジン冷却
液の温度制御用ワックス型サーモスタットの断面図で、
前者は主弁の全開リフト時を、後者はその閉弁リフト時
を示す。

一般に、ワックス型サーモスタットは第３図に示す様に
、弁座１１を形成するハウジング１２に固定するフレー
ム１３と、弁座１１に係合する主弁１４と２これを圧入
固定するサーモ・アクチュエータ１５及び主弁１４とフ
レーム１３との間に係合するリターン・スプリング１ｏ
とよりなる。

エンジン冷却液の温度が上昇すると、サーモ・アクチュ
エータ１５の感熱シリンダ５内に密封充満するワックス
４の溶融膨張による弾性シール・バッグ３の変形により
、ロッド１は上方へ絞り出される。然しロッド１はハウ
ジング１２の頂点！６に係合支持されているので相対的
に主弁１４は下方に開く。

又、水温が下降に転すると、感熱シリンダ５内の溶融ワ
ックス４は凝固収縮するので。

スプリング１０により主弁１４は閉じる（第４図）。こ
の様にしてハウジング１２の頂点１６に係合支持れてい
るロッド１に対し、サーモ・アクチュエータ１５のガイ
ド・メンバー２は上下に摺動し、これに固定される主弁
１５はこれに対応して開閉する。

第５図（ａ）は、前記耐圧耐久摺動試験装置で試験した
従来型のサーモ・アクチュエータであり、（ｂ）は１本
発明のサーモ・アクチュエータである。共に同一性能、
規格を満たすもので実物大で示す。

弾性シール・バックの肉厚を超薄くする丈で、感熱シリ
ンダ内のワックスの圧力の上限を優に１７２に抑えた上
に更に、外径が未だ。

この様に細いので、冷却液の流動抵抗を低下させる。

４゜第６図はロッドの先端Ｒ部に対向して一双のテーバの導
入面２１を形成した図で、これを案内として弾性シール
・ハ・ソゲが正しく扁平に変形する様に誘導する。又第
７図は同じ目的で、ロッドの先端Ｒ部を円錐状とし、こ
れに対向して一双のテーバの導入面２２を形成したもの
である。

以上は自動車エンジン冷却用ワックス型サーモ・スタッ
トに装着するサーモ・エレメントに就き説明したが、そ
れに限らず、その他各種のサーモ・センサ用に本発明の
サーモ・アクチュエータを適用すれば、凡てが小型化し
、その耐久性を増す。

第８図は一般のサーモ・センサ用サーモ・アクチュエー
タの実施例である。１７はロッド１の溝に挿入するスナ
ップ・リングでこれにより、ロッドの先端とシール・バ
ッグ３間の隙間を規定する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のサーモ・アクチュエータの全閉リフト
時、第２図はその全開リフト時を示し、第３図、及び第
４図は自動車エンジン用サーモスタットに本発明のサー
モ・アクチュエータを組み付けた例で、前者は全開弁リ
フト時を、後者は閉弁リフト時を示す。第５図ａは前記
、耐圧、耐久摺動試験機に供試した。従来型サーモ・ア
クチュエータＡの実物大、第５図すは同じく本発明のサ
ーモ・アクチュエーＢの実物大を示し、第６図、第７図
はロッド先端の他の形状を示す。又第８図は一般用サー
モ・センサ用サーモ・アクチュエータの一例を示す。１・・・ロッド２・・・ガイド・メンバ３・・・弾性シール・バッグ４・・・ワックス５・・・感熱シリンダ７・・・弾性シール・バッグの中心孔９・・・潤滑油１０　　・・・リターン・スプリング・・・弁座・・・主弁・・・サーモ・アクチュエータ

Claims

【特許請求の範囲】

１．ロッドに摺動自在なガイド・メンバと、ガイド・メ
ンバの端面に気密に係合する弾性シール・バッグとこれ
等３者を一体にしてワックスを充填する感熱シリンダ内
に挿入し、気密に圧着して構成するサーモ・アクチュエ
ータに於いて、弾性シール・バッグの中心孔は、口元が
ロッドに摺動係合する丈で、それ以外はロッド間の全周
域に亘り、所要の隙間を設け、その肉厚をロッドの直径
の２０％から２％の間にし、且つ、上記隙間に潤滑油を
充填し、ワックス圧と等価の高圧の油膜を形成させるこ
とを特徴とするサーモ・アチュエータ。
２．ロッドに摺動自在なガイド・メンバと、ガイド・メ
ンバの端面に気密に係合する弾性シール・バッグと、こ
れ等３者を一体にして、ワックスを充填する感熱シリン
ダ内に挿入し、気密に圧着して構成するサーモ・アクチ
ュエータに於いて、弾性シール・バッグの中心孔は、口
元がロッドに摺動係合する丈で、それ以外は、ロッド間
の全周域に亘り、所要の隙間を設け、その隙間に潤滑油
を充填し、ワックス圧と等価の高圧の油膜を形成させる
ことを特徴とするサーモ・アクチュエータ。
３．ロッドの先端Ｒ部に対向して、一双のテーパーの導
入面を形成し、これを案内として、弾性シール・バッグ
が扁平に変形する様に、誘導することを特徴とする特許
請求の範囲１．記載のサーモ・アクチュエータのロッド
。
４．ロッドの先端Ｒ部を円錐状とし、これに対向して、
一双のテーパーの導入面を形成し、これを案内として、
弾性シール・バッグが扁平に変形する様に、誘導するこ
とを特徴とする特許請求の範囲１．記載のサーモ・アク
チュエータのロッド。