JPH0727250A - 内燃機関の冷却回路用サーモスタット弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱膨張材料の損失またはケージの破損により
弁部材がそのシートに固定されたままであるときに冷却
液の流動を再び形成することである。 【構成】 弁は回路内に挿入されかつ上流室１６および
下流室１７を形成するケージ１を含み、前記上流室と下
流室との間の連絡は可動弁部材により制御され、前記弁
部材は固定シート２３と協働可能でありかつサーモスタ
ットカプセル９により支持され、前記カプセルはその中
に含まれる熱膨張材料１４およびばね１８から反力を受
ける。弁部材が２つの要素からなり、第１のものは上流
室内に設けられかつ第１のばね２２によりシートに押し
付けられる周縁要素２１であり、また第２のものはカプ
セルと一体の第２の要素１５であり、第２の要素は熱膨
張材料からの駆動力により周縁要素の下流面に当接しさ
らにそこから第２のばねの力１８に対抗しながらシート
を離れて移動するように設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、とくに内燃機関の油圧
冷却回路用サーモスタット安全弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】このような弁は既知でありかつエンジン
の温度が所定の値に到達するまでは冷却液のラジエータ
への流れを遮断するように働く。前記弁は、冷却液回路
内に挿入されかつ上流室および下流室を形成するケージ
を含み、前記上流室と下流室との間の連絡が可動弁部材
により制御され、ここで前記可動弁部材は固定シートと
協働可能でありかつサーモスタットカプセルにより支持
され、前記サーモスタットカプセルはばねからおよびカ
プセルが含む熱膨張材料から反力を受けるように前記可
動弁部材が設けられている。

【０００３】現在実施されている第１の実施態様におい
ては熱膨張材料はワックスであり、ワックスの融点は弁
用に選択された作動温度に対応する。サーモスタットカ
プセルはカプセル内で固定ロッドを被覆する変形可能な
シースの一方の端部をシートの下流側においてシール
し、またワックスがシースの周りに伸長するカプセルの
空洞を充満している。弁部材はカプセルにより支持され
またシースはケージに圧着されている。

【０００４】弁部材がそのシートに圧着されかつ上流側
と下流側との連絡を遮断しているかぎり、カプセルは上
流室内に浸漬されかつエンジンからくる冷却液と接触し
て加熱される。ワックスは状態を変化しかつ固体状態か
ら液体状態に変化して容積を増大する。このような条件
下でカプセルはロッドから離れて上流方向に移動しかつ
ワックス含有空洞の容積を増大し、その結果弁部材は上
流方向に移動することによりそのシートから引き離され
る。

【０００５】ワックスが漏洩したりまたはケージが破損
したりした場合に、ばねが弁部材を閉位置に保持しかつ
温度が上昇する。冷却はもはや行われずまたエンジンは
異常に高温となる。したがって、シリンダヘッドガスケ
ットの破壊、エンジンの焼付きおよびエンジン自身の破
損のような最悪の損傷を避けるためにエンジンは停止さ
れなければならない。

【０００６】従来の第２の実施態様においてはサーモス
タットカプセルは管状ベローであり、ベローには軸方向
に変形可能なように溝が設けられかつベローはアルコー
ル、エーテルのような液体またはその飽和蒸気圧が弁用
に選択された遮断温度に対応する他の液体を含んでい
る。弁が閉じている間にエンジンからの冷却液が前記温
度に到達したとき、飽和蒸気圧がかかったカプセルは伸
長しかつ弁部材を下流方向に開く。もし物質が漏洩した
りまたはケージが破損したりした場合には、弁部材はそ
のシートに当接したままであり、したがって上記と同じ
不都合が発生する。

【０００７】従来の第３の実施態様においてはサーモス
タットカプセルは第１の実施態様のサーモスタットカプ
セルに類似するが、カプセルはその上流端部においてケ
ージおよび弁部材を支持するロッドに当接している。物
質が漏洩したりまたはケージが損傷したりした場合、弁
部材は同様にそのシートに固定されたままである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、熱膨
張材料の損失またはケージの破損により弁部材がそのシ
ートに固定されたままであるときに冷却液の流動を再び
形成することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的のために本発明
によれば、弁部材が複動弁部材であり、前記複動弁部材
は、冷却液の温度が定格温度に到達しかつそれを超えた
ときに１つの方向にシートから離れることができ、また
前記材料が漏洩したりまたはカプセルのスラスト要素が
破損したりした場合に反対方向にシートから離れること
ができる。

【００１０】特定の特徴によれば、ワックスサーモスタ
ット弁に適用されたとき、ワックスを含むカプセルを支
持するロッドは下流室内部の点に当接しており、弁部材
は、適切な運転条件下では、上流室内に配置され、温度
上昇の影響を受けたとき弁部材はシートを離れて上流方
向に移動し、また、ワックスの漏洩またはケージの下流
部分の破損の影響を受けたとき下流方向に移動する。

【００１１】本発明の第１の実施例によれば、弁部材は
２つの要素からなり、第１のものは上流室内に設けられ
かつ第１のばねにより上記シートに押し付けられる周縁
要素であり、また第２のものはカプセルと一体の第２の
要素である。この第２の要素は、ワックスからの駆動力
により周縁要素の下流面に当接しさらにそこから第２の
ばねの力に対抗しながらシートを離れて移動するように
設けられる。

【００１２】本発明の第２の実施例によれば、弁部材は
カプセルと一体であり、ばねの作用を受け、下流室内に
侵入可能でありかつリップを有するガスケットを支持
し、前記リップは、上記シートに圧着され、そこから変
形することなく上流方向へシートを離れて移動し、また
そこから下流室の壁に対して変形しながら下流方向へシ
ートを離れて移動するようになっている。

【００１３】以下の詳細な説明から本発明のその他の特
徴および利点がさらに明らかになろう。

【００１４】本発明の実施例が添付図面に基づき非制限
的に示されている。

【００１５】

【実施例】周知のように、図１ないし図６に示すサーモ
スタット弁は相互に固定された２つのメタルシェル２お
よび３により構成されるケージ１を含む。ケージ１は内
燃機関の冷却回路内にたとえば回路内の接続フランジの
間にカラー４を挟むことにより挿入されるように設計さ
れている。シェル２および３は回路の上流および下流部
分のそれぞれと連絡する通路５および６を有する。

【００１６】下流シェル３はハウジング７を含み、ハウ
ジング７はその中心で芯出しされかつそれと当接するロ
ッド８を有し、ロッドの自由端はそれに装着されたサー
モスタットカプセル９を有している。カプセルはメタル
シリンダ１０を含み、シリンダ１０からリム付カラー１
１が伸長し、リム付カラー１１はスリーブ１２を上から
挟みつけている。ロッド８上にねじ込まれたスリーブは
変形可能なシース１３の開放端部を保持し、シース１３
は前記カラー１１内で前記ロッド８を前記スリーブに押
し付けている。このとき空洞１４はシース１３の周りの
カプセル９によって境界が形成されまたこの空洞にはワ
ックスが充填されている。

【００１７】図１ないし図３に示す第１の実施例におい
ては、中央弁部材１５は、サーモスタットカプセル９の
シリンダ１０と一体でありかつシェル３により形成され
る下流室１７内とシェル２により形成される上流室１６
内との両方において移動可能である。シリンダ１０の周
りにコイルばね１８が設けられ、コイルばね１８は弁部
材１５とシェル２の端部壁１９との間に挟まれて配置さ
れている。ばねおよびワックスはシリンダ１０上で反対
方向に力を作用する。

【００１８】弁部材１５は段付スカート２０を含み、ス
カート２０内に周縁環状弁部材２１が芯出しされ、弁部
材２１それ自身はシェル２の端部壁１９に支持されたば
ね２２の作用を受けている。弁部材２１はシェル３のテ
ーパ付静置シート２３と協働するように設けられてい
る。

【００１９】図１に示す閉位置においては、ワックスは
その固体状の収縮状態にありまたカプセルのスリーブ１
０は中立位置をとっている。この位置において、弁部材
１５はそのスカート２０を介して弁部材２１に当接し、
一方弁部材２１はばね２２により固定シート２３に圧着
されている。したがって、弁部材１５および２１は上流
室１６を下流室１７から分離し、これにより冷却液の流
れを遮断している。

【００２０】液の温度がサーモスタット弁の定格温度す
なわち冷却液の流れが形成されるべき温度に到達しかつ
それを超えたとき、空洞１４内のワックスが溶融しかつ
急に容積を増大する。ワックスはその温度で溶融するの
で、ワックスが選択されている。図２からわかるよう
に、容積を増大するワックスの影響によりシリンダ１０
はロッド８の自由端から離れる方向に移動され、これに
よりシリンダをロッドに沿ってスライドさせる。この条
件下において、相互に圧着された状態の２つの弁部材１
５および２１はシート２３から離れるように移動され、
これにより通路２４を開放する。

【００２１】この条件下で上流室１６と下流室１７との
間に連絡が形成され、これにより回路の上流からの冷却
液はシェル２内の開口５、室１６、通路２４、室１７お
よびシェル３内の開口６を通過し、これにより冷却液を
ラジエータの方向に流動させる。

【００２２】冷却液の温度が低下したとき、ワックスは
凝固して容積を収縮し、これにより弁部材１５および２
１はばね１８および２２の作用を受けてシート２３に当
接して弁を閉じる。

【００２３】図３（Ａ）はワックスが漏洩した場合の開
位置を示し、また、図３（Ｂ）はケージの下流部分が破
損した場合の同じ開位置を示す。両方のケースにおい
て、ばね１８はシリンダの端部がシース１３を介してロ
ッド８の先端に当接するまでシリンダ１０を下流方向に
スライドさせる。弁部材２１はばね２２によりシート２
３に圧着されたままであるが、直径の小さい弁部材１５
はそこから離れて下流室１７の内部へ移動し、これによ
り通路２５を開放する。

【００２４】この結果、通路２５を介して上流室１６と
下流室１７との間に連絡が形成される。したがって、弁
は閉じたままではなくまた冷却液の温度は異常に上昇す
ることはない。これはサーモスタット弁を排除すること
に等しく、エンジンがその運転温度に到達するのに必要
な時間が増加することおよびヒータが有効となるのに必
要な時間が増加することという欠点を有するが、エンジ
ンの停止および／または損傷を回避するという利点も有
している。

【００２５】図４ないし図６に示す第２の実施例は、弁
部材２１が省略されかつそれが弁部材１５上に装着され
たリップシール２６により置き換えられているという点
で第１の実施例とは異なり、弁部材１５はカプセルのシ
リンダ１０に固定されかつばね１８からスラストを受け
ている。この目的のために、ガスケットは中央環状ビー
ド２７を含み、ビード２７は弁部材１５の溝２８内に受
け入れられかつ外方に突出する可撓性リップ２９により
包囲され、リップ２９は図４に示す中立位置においてシ
ート２３に圧着され、これにより２つの室１６および１
７を相互に分離している。シート２３はフラットであり
かつばね１８は円錐コイルばねであることが好ましい。

【００２６】図５に示すような温度の上昇による開位置
においては、リップ２９は平面のままでありかつ上流室
１６内に伸長している。しかしながら、図６（Ａ）に示
すようなワックスの漏洩による開位置または図６（Ｂ）
に示すようなケージの下流部分の破損による開位置にお
いては、リップ２９はシェル３の壁に当接してベルの形
状に変形され、これにより下流室１７のアクセス通路２
５を開放する。

【００２７】複動弁部材１５，２１（図１ないし図３）
または１５，２９（図４ないし図６）は上記の説明では
ワックスサーモスタット弁に適用されている。これは図
７ないし図９に略図で示すように飽和蒸気圧弁にもまた
適用可能である。

【００２８】このような飽和蒸気圧弁は、軸方向に変形
可能なメタル製の溝付管状ベロー３０を含む。ベロー３
０は密封状に閉鎖されかつ揮発性液体を含む。ベロー３
０はケージの上流室１６内に収容されている。ベロー３
０は第１の弁部材１５を支持し、弁部材１５はばね１８
に対向して第２の弁部材２１の方向に押し付けられ、第
２の弁部材２１それ自身はばね２２によりシート２３に
押し付けられている。ばねはケージ１の上流室１７内に
収容されまた弁部材は弁がその中立位置（図７）にある
かぎり上流室１７内で伸長している。

【００２９】図４ないし図６の実施例に類似の他の実施
例においては、図１０に示すように、カプセル９と一体
の弁部材１５はリップガスケット２６を支持しかつばね
１８により押し付けられ、これにより上記の中立位置
（図７）にあるときガスケット２６のリップはシート２
３に圧着されている。ばねは同様にケージの下流室１７
内に収容されまた弁部材はそのガスケットと共に通常下
流室１７内で伸長している。

【００３０】複動弁部材１５，２１および１５，２６
は、本発明の第１の実施例のものと同様に作動するが、
方向が逆である。高温の開位置（図８および図１０）に
おいては、弁部材は下流室１７内に侵入して通路２４を
開放しまた揮発性液の漏洩またはケージの上流部分の破
損による開位置（図９および図１０）においては、前記
弁部材は上流室１６内に侵入して通路２５を開放する。

【００３１】図１１は図７ないし図９のサーモスタット
弁の変更態様を示し、このサーモスタット弁においては
ベロー３０はシート２３から上流側に位置するサーモス
タットワックスカプセル９により置き換えられ、カプセ
ル９のシリンダ１０は上流シェル２に固定されまたハウ
ジング７内に当接するロッド８は第１の弁部材１５内に
設けられている。

【００３２】冷却液の温度がサーモスタット弁９の定格
温度に到達しかつそれを超えたとき、ロッド８は第１の
弁部材１５および第２の弁部材２１を下流室１７内のば
ね１８およびばね２２に対向して押し上げる。ワックス
が漏洩したりまたは上流シェル２が破損した場合、ばね
１８は第１の弁部材１５を上流室１６内に押し込む。２
つの弁部材１５および２１はまたガスケット２６を有す
る単一の弁部材１５によって置き換えてもよく、この場
合リップ２９はシート２３に圧着されるように設けられ
る。

【００３３】図１および図１１に示す閉位置においてワ
ックスサーモスタット弁のシールを提供するために、ロ
ッド８の端部と下流シェル３（図１）内または第１の弁
部材１５（図１１）内に設けられたハウジング７との間
に第３のばね３１（図１２参照）を設けることが好まし
い。このような状況下においては、閉位置においてロッ
ド８はハウジング７と直接当接していない。第３のばね
３１の力は、上流室１６および下流室１７の間の液体圧
力の差を考慮して、第２のばね１８の力は補償可能であ
るがばね１８および２２により加えられる力の合計より
は小さいように設計されている。

【００３４】図１１からわかるように、第１の弁部材１
５および第２の弁部材２１の対面壁の間にシールガスケ
ット３２を配置してもよい。サーモスタット弁９がその
閉位置にあるときにこのガスケット３２を僅かに圧縮す
ることにより、弁部材１５および２１の構造上の誤差を
補償することが可能である。ガスケット３２上に作用す
る圧縮力は、ハウジング７の壁を変形することによりま
たはハウジング７内のロッド８の自由端の位置を調節す
ることにより調節可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】閉位置にある本発明のワックスサーモスタット
弁の第１の実施例を示す縦断面図である。

【図２】温度の上昇により開位置にある本発明のワック
スサーモスタット弁の第１の実施例を示す縦断面図であ
る。

【図３】図３（Ａ）はワックスの漏洩により、図３
（Ｂ）はケージの下流部分の破損により、それぞれ開位
置にある本発明のワックスサーモスタット弁の第１の実
施例を示す縦断面図である。

【図４】本発明のワックスサーモスタット弁の第２の実
施例を示す図１に類似の縦断面図である。

【図５】本発明のワックスサーモスタット弁の第２の実
施例を示す図２に類似の縦断面図である。

【図６】図６（Ａ）は本発明のワックスサーモスタット
弁の第２の実施例を示す図３（Ａ）に類似の縦断面図で
あり、図６（Ｂ）は本発明のワックスサーモスタット弁
の第２の実施例を示す図３（Ｂ）に類似の縦断面図であ
る。

【図７】閉位置にある本発明の飽和蒸気圧サーモスタッ
ト弁の実施例の略縦断面図である。

【図８】温度の上昇により開位置にある本発明の飽和蒸
気圧サーモスタット弁の実施例の略縦断面図である。

【図９】揮発性液の漏洩またはケージの上流部分の破損
により開位置にある本発明の飽和蒸気圧サーモスタット
弁の実施例の略縦断面図である。

【図１０】図４ないし図６（Ａ）及び（Ｂ）と同様なシ
ールリップを支持する弁部材のための図７ないし図９に
類似の縦断面図である。

【図１１】閉位置にある本発明のワックスサーモスタッ
ト弁の変更態様を示す縦断面図である。

【図１２】ワックスサーモスタットカプセルのロッドと
前記ロッドのハウジングとの間の接続の詳細図である。

【符号の説明】

１ ケージ ２ ケージの上流部分 ３ ケージの下流部分 ７ カプセルのスラスト要素 ８ ロッド ９ サーモスタットカプセル １３ シース １４ 空洞 １６ 上流室 １７ 下流室 １８ 第２のばね ２０，２１ 弁部材 ２２ 第１のばね ２３ シート ２６ ガスケット ２９ リップ ３０ ベロー ３１ 第３のばね

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の冷却回路用サーモスタット弁
   であって、前記弁は回路内に挿入されかつ上流室および
   下流室を形成するケージを含み、前記上流室と下流室と
   の間の連絡は可動弁部材により制御され、前記弁部材は
   固定シートと協働可能でありかつサーモスタットカプセ
   ルにより支持され、前記サーモスタットカプセルはその
   中に含まれている熱膨張材料からおよびばねから反力を
   受けるところの前記サーモスタット弁において：弁部材
   が複動弁部材であり、前記複動弁部材は、冷却液の温度
   が定格温度に到達しかつそれを超えたときに１つの方向
   にシートから離れることができ、また前記材料が漏洩し
   たりまたはカプセルのスラスト要素が破損したりした場
   合に反対方向にシートから離れることができるようにな
   っていることを特徴とする内燃機関の冷却回路用サーモ
   スタット弁。
2. 【請求項２】 サーモスタットカプセルが固定ロッドの
   上からシールするように設けられた変形可能なシースの
   一方の端部を保持しかつシースの周りにワックスを含む
   空洞を形成してなり、前記ロッドは下流室内部の点に当
   接しかつ適切な運転条件下では弁部材は上流室内に配置
   され、温度上昇の影響を受けたとき弁部材はシートを離
   れて上流方向に移動し、またワックスの漏洩またはケー
   ジの下流部分の破損の影響を受けたとき下流方向に移動
   することを特徴とする請求項１に記載のサーモスタット
   弁。
3. 【請求項３】 弁部材が２つの要素からなり、第１のも
   のは上流室内に設けられかつ第１のばねにより上記シー
   トに押し付けられる周縁要素であり、また第２のものは
   カプセルと一体の第２の要素であり、前記第２の要素
   は、ワックスからの駆動力により周縁要素の下流面に当
   接しさらに第２のばねの力に対抗しながらシートを離れ
   て移動可能に設けられたことを特徴とする請求項２に記
   載のサーモスタット弁。
4. 【請求項４】 弁部材がカプセルと一体であり、ばねの
   作用を受け、下流室内に侵入可能でありかつリップを有
   するガスケットを支持し、前記リップは、上記シートに
   圧接されており、そこから変形することなく上流方向へ
   シートを離れて移動可能であり、また、そこから下流室
   の壁に当接して変形しながら下流方向へシートを離れて
   移動可能であることを特徴とする請求項２に記載のサー
   モスタット弁。
5. 【請求項５】 サーモスタットカプセルが揮発性液体を
   含む溝付管状ベローであり、前記ベローが上流室内に収
   容されかつ正常運転においては弁部材は下流室内に配置
   され、弁部材は温度上昇の影響を受けたときシートを離
   れて下流方向に移動し、また液体の漏出またはケージの
   上流部分の破損の影響を受けたとき上流方向に移動する
   ことを特徴とする請求項１に記載のサーモスタット弁。
6. 【請求項６】 弁部材が２つの要素からなり、第１のも
   のは下流室内に設けられかつ第１のばねにより上記シー
   トに押し付けられる周縁要素であり、また第２のものは
   カプセルと一体の中央要素であり、前記中央要素は、ベ
   ロー内の飽和蒸気圧の駆動力により周縁要素の上流面に
   当接しさらに第２のばねの力に対抗しながらシートを離
   れて移動可能に設けられたことを特徴とする請求項５に
   記載のサーモスタット弁。
7. 【請求項７】 弁部材がカプセルと一体であり、ばねの
   作用を受け、上流室内に侵入可能でありかつリップを有
   するガスケットを支持し、前記リップは、上記シートに
   圧接され、そこから変形することなく下流方向へシート
   を離れて移動可能であり、また、そこから上流室の壁に
   当接して変形しながら上流方向へシートを離れて移動可
   能であることを特徴とする請求項５に記載のサーモスタ
   ット弁。
8. 【請求項８】 サーモスタットカプセルがロッドを被覆
   する変形可能なシースの一方の端部とシール接触を維持
   し、シースの周りにワックスを含む空洞を形成しかつ上
   流室に当接しており、前記ロッドは弁部材に当接しかつ
   正常運転においては弁部材は下流室内に配置され、温度
   上昇の影響を受けたとき弁部材はシートを離れて下流方
   向に移動し、また、ワックスの漏洩またはケージの上流
   部分の破損の影響を受けたとき上流方向に移動すること
   を特徴とする請求項１に記載のサーモスタット弁。
9. 【請求項９】 弁部材が２つの要素からなり、第１のも
   のは下流室内に設けられかつ第１のばねにより上記シー
   トに押し付けられる周縁要素であり、また第２のものは
   ロッドと一体の中央要素であり、前記中央要素は、ワッ
   クスの駆動力により周縁要素の上流面に当接し、さらに
   そこから第２のばねの力に対抗しながら移動可能に設け
   られたことを特徴とする請求項８に記載のサーモスタッ
   ト弁。
10. 【請求項１０】 弁部材がロッドと一体であり、ばねの
    作用を受け、上流室内に侵入可能でありかつリップを有
    するガスケットを支持し、前記リップは、上記シートに
    圧接され、そこから変形することなく下流方向へシート
    を離れて移動可能であり、また、そこから上流室の壁に
    当接して変形されながら上流方向へシートを離れて移動
    可能であることを特徴とする請求項８に記載のサーモス
    タット弁。
11. 【請求項１１】 ロッドがハウジングに当接し、ロッド
    とハウジングとの間に第３のばねが挿入され、これによ
    り弁が閉位置にあるときに前記弁が確実にシールされる
    ことを特徴とする請求項３に記載のサーモスタット弁。