JPH08277951A

JPH08277951A - バルブ

Info

Publication number: JPH08277951A
Application number: JP8013643A
Authority: JP
Inventors: Roland Saur; ザウルローラント
Original assignee: Behr Thomson Dehnstoffregler GmbH and Co
Current assignee: Behr Thomson Dehnstoffregler GmbH and Co
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1996-01-30
Publication date: 1996-10-22
Anticipated expiration: 2016-01-30
Also published as: JP3810843B2; BR9601163A; US5738276A

Abstract

(57)【要約】【課題】サーモスタットバルブを、流体を所望の圧力
に調整することができるリリーフ弁として用いる。【解決手段】閉鎖部材（１３）と、所定の温度に達し
た時に閉鎖部材を開放方向に動かすスイッチ素子（２
３）とを有するバルブにおいて、閉鎖部材（１３）がス
イッチ素子（２３）の機能とは独立したバネ（２２）の
作用に抗して開放方向に可動とされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、閉鎖部材と、所定
の温度に達した時に閉鎖部材を開放方向に動かすスイッ
チ素子とを有するバルブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のバルブは、たとえばサーモスタ
ット弁として構成することができる。これらのサーモス
タット弁において、皿状弁体はサーモスタット作動部材
のプランジャまたはケーシングと固く連結している。こ
の皿状弁体は、サーモスタット作動部材の膨張物質によ
ってあらかじめ設定可能な温度に達した時に、進出して
バルブを開く。この皿状弁体、またはこの皿状弁体と連
結したサーモスタット作動部材の要素には、戻しバネが
付属している。この戻しバネは、温度が下がった時に皿
状弁体を実際に閉鎖位置に戻すことができるように、比
較的大きい復元力を有するものとして設計されなければ
ならない。

【０００３】閉鎖部材がフラップであり、このフラップ
がスイッチ素子として作動するサーモスタット作動部材
のプランジャと中間レバーを介して連結しているところ
の冒頭に記載した種類のバルブも知られている（合衆国
特許第２５６９３５９号）。この構造では、プランジャ
は戻しバネによって負荷されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、温度
に応答するだけでなく、さらに設定可能な正圧に応答す
るリリーフ弁として作用するところの冒頭に記載した種
類のバルブを提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題は、閉鎖部材が
スイッチ素子の機能とは独立したバネの作用に抗して開
放方向に可動であることによって解決される。

【０００６】本発明のバルブは、温度に依存したスイッ
チ素子によって温度に応答するとともに、スイッチ素子
と閉鎖部材との相対運動によって正圧にも応答する。閉
鎖部材を閉鎖位置に入れるバネはスイッチ素子の機能に
依存しているので、閉鎖部材に付属したバネの予荷重を
所定の正圧において閉鎖部材が開くように設定すること
ができる。このようなバルブは、たとえばエンジンの加
熱段階を短縮するためにエンジンの冷却装置に用いると
好都合である。この目的のために、バルブは冷媒冷却器
またはサーモスタット弁の手前に配置される。バルブ
は、温度に依存したスイッチ素子が応答する設定値、た
とえば６０℃ないし８０℃に冷媒温度が達するまでの
間、選択可能な少量の冷媒流を除いて流れを遮断する。

【０００７】第１の実施形態においては、閉鎖部材は、
サーモスタット作動部材のプランジャによって開放方向
に調節することができる皿状弁体である。

【０００８】別の実施形態においては、閉鎖部材がフラ
ップであり、このフラップの揺動軸がその面重心から離
れて配置されており、スイッチ素子が揺動軸から離れて
フラップに作用するようになっている。揺動軸はフラッ
プの面重心から離れて配置されているので、ある正圧が
フラップの開放方向に作用するトルクを生み出す。この
フラップはスイッチ素子とは独立して可動なので、スイ
ッチ素子から独立したバネによって設定される正圧にお
いて、スイッチ素子が応答しない場合でも開放方向に動
くことができる。このフラップの長所は、大きい流動断
面積が非常に迅速に開放されるので、たとえばエンジン
の冷却装置内に配置されたサーモスタット弁の機能に影
響を及ぼさないという点である。

【０００９】本発明の別の構成においては、好ましくは
プラスチックからなる概ね管状のケーシングが設けられ
ており、このケーシングが弁座面と、スイッチ素子に対
する保持部とを有する。そのようにすることによって、
バルブ全体は固有の構造体を形成することができる。こ
の構造体は、たとえばエンジンの冷却装置の内部の適当
な箇所、たとえばエンジン出口部に設けるフランジ接続
区域に配置することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明のその他の特徴お
よび長所を、図面に示した実施例に基づいて詳細に説明
する。

【００１１】図１および図２に示すバルブは、概ね管状
のケーシング（１０）を有する。このケーシング（１
０）は接合フランジ（１１）に挿入され、ストッパ（１
２）によって軸方向に固定されている。接合フランジ
（１１）はエンジンの出口部にフランジ接合されるのが
好ましい。エンジンを貫流する冷媒が出口部を通ってエ
ンジンから出て、サーモスタット制御弁などに流入す
る。

【００１２】ケーシング（１０）内には閉鎖部材として
用いられるフラップ（１３）が揺動軸（１４）によって
支持されている。この揺動軸（１４）はケーシング（１
０）の軸受（１５）によって支持されている。これらの
軸受（１５）はポケット状の凹部（１６）の区域にあ
る。揺動軸（１４）はフラップ（１３）と軸受（１５）
を貫通するボルトであり、外側に装着した安全リング
（１７）、たとえばバネリングによって軸方向に固定さ
れている。組み立てた状態においては接合フランジ（１
１）が揺動軸（１４）の軸方向移動を妨げるのでこの固
定で十分である。

【００１３】フラップ（１３）の揺動軸（１４）は、図
２に示すフラップ（１３）の面重心（１８）から離れて
いる。このようにすることによって、フラップ（１３）
の片側において圧力が生じると、揺動軸（１４）を中心
にしてトルクが生じて、フラップ（１３）を揺動させよ
うとする。

【００１４】ケーシング（１０）は、フラップ（１３）
に付属した弁座面（１９、２０）を具備している。これ
らの弁座面（１９、２０）は、フラップ（１３）の厚さ
に相当する距離だけ軸方向に離れている。弁座面（１
９、２０）は揺動軸（１４）の区域において分割されて
いて、揺動軸（１４）の区域の凹部まで概ね半円形に伸
びた弁座面（１９、２０）が、一方はフラップ（１３）
の内側に、他方はフラップ（１３）の外側に、すなわち
流動方向（２１）に向いた内側と、流動方向とは反対に
向いた外側に付属している。フラップ（１３）は、図１
に示す閉じた位置にフラップ（１３）を保持するＵ字形
バネ（２２）によって外側において負荷されている。好
ましくは予荷重を与えられたＵ字形バネ（２２）は、そ
の両端部がケーシング（１０）の凹部に挿入されてい
る。そうすることによって、上記のバルブの諸要素は、
ある正圧においてフラップ（１３）の揺動によって開く
リリーフ弁を構成する。その際、開放させる正圧の大き
さは、予荷重を与えられたＵ字形バネ（２２）によって
決まる。

【００１５】さらに、このバルブは温度に依存して切り
替わるバルブとしても構成される。この目的のために、
スイッチ素子としてサーモスタット作動部材（２３）が
設けられている。サーモスタット作動部材（２３）は、
ウェブ（２５）によってケーシング（１０）と一体的に
形成されたケーシング（１０）の保持部（２４）に保持
されている。サーモスタット作動部材（２３）は、膨張
物質、特にワックス混合物を収容しているケーシング
（２６）を有する。ケーシング（２６）の開放した端部
は袋状の膜（２７）によって密閉されており、膜（２
７）はインサートガイド（２８）によって密閉固定され
ている。この膜（２７）内に、したがってケーシング
（２６）内に、インサートガイド（２８）によって案内
されたプランジャ（２９）が突き出している。プランジ
ャ（２９）は揺動軸（１４）から離れてフラップ（１
３）に作用する。サーモスタット作動部材（２３）は流
動方向（２１）に見てフラップ（１３）の手前に配置さ
れている。このサーモスタット作動部材（２３）は、遮
断すべき媒体、特にエンジンの冷却装置の冷媒の温度に
応答する。プランジャ（２９）がケーシング（２６）か
ら進出を開始するサーモスタット作動部材（２３）の応
答温度または開放温度は、膨張物質の選択、すなわちワ
ックス混合物の組成によって調整することができる。エ
ンジンの冷却装置においては、この開放温度は、６０℃
ないし８０℃の範囲に調整される。進出するプランジャ
（２９）はフラップ（１３）を動かし、したがって温度
に依存してバルブを開く。フラップを閉鎖部材として用
いる長所はフラップの比較的小さい揺動運動においても
比較的大きい流動断面積が開放される点である。プラン
ジャ（２９）とフラップ（１３）とは固く連結されてい
ないので、プランジャ（２９）は超過温度、すなわち開
放温度を大幅に越える温度において障害なく進出するこ
とができる。

【００１６】この種類のフラップ弁によっては特に軸受
（１５）の区域において絶対的な密閉性が達成されない
ので一定量の漏れ流が生じる。この漏れ流は、流動方向
（２１）に常に一定量の流動が存在していて、加熱され
た媒体がサーモスタット作動部材（２３）の区域により
高温で到達するように配慮する。フラップ（１３）が閉
じた状態でも十分な流動量を確保するために場合によっ
てはフラップ（１３）の区域に追加のバイパス開口部が
必要である。

【００１７】特にリリーフ弁としての機能を比較的高い
開放圧力に合わせて設計する場合、Ｕ字形バネ（２２）
をサーモスタット作動部材（２３）に対する戻しバネと
しても働くように、すなわち温度が開放温度を下回った
時にプランジャ（２９）を再びケーシング（２６）内の
初期位置に押し戻すように設計すれば十分である。しか
しながら、開放正圧の設計とプランジャ（２９）のリセ
ットの設計に関して制限をなくするために、図１に示す
実施例においては、プランジャ（２９）に固有の戻しバ
ネ（３０）が付属している。戻しバネ（３０）はインサ
ートガイド（２８）の延長部と、プランジャ（２９）に
取り付けた皿状弁体（３１）との間に支えられている。

【００１８】変形例においては、Ｕ字形バネ（２２）の
代わりに、ウェブ（２５）とフラップ（１３）との間に
取り付けられた引張バネが設けられる。

【００１９】図３に示す実施例においては、閉鎖部材と
して皿状弁体（３１）を用いる。この皿状弁体（３１）
には、シートリング（３３）に添設した弁座（３２）が
付属している。シートリング（３３）は全周フランジを
形成し、このフランジによってバルブ全体をエンジン出
口部と接続スリーブとの間に固定することができる。シ
ートリング（３３）には帯金（３４）が取り付けられて
いる。帯金（３４）はサーモスタット作動部材（３５）
に対する保持具を形成している。サーモスタット作動部
材（３５）の構造は、図１に示すサーモスタット作動部
材（２３）に対応している。

【００２０】サーモスタット作動部材（３５）は、膨張
物質、特にワックス混合物を収容したケーシング（３
６）を有する。このワックス混合物は、ワックス混合物
の選択によって設定可能な温度においてプランジャ（３
７）を直線運動によって押し出す。プランジャ（３７）
はケーシング（３６）を閉じている案内部材（３８）内
において案内されている。この案内部材は戻しバネ（３
９）の台をなしている。戻しバネ（３９）はプランジャ
に固定したバネ板（４０）によって支えられており、プ
ランジャ（３７）をケーシング（３６）内、すなわちそ
の閉鎖位置に押し入れる。

【００２１】一体的または複合的なプランジャ（３７）
は、案内部材（３８）を越えて延長されていて、皿状弁
体（３１）に対する伝動プレート（４１）を具備してい
る。皿状弁体（３１）はキャップ状の鋳造体（４２）を
有しており、この鋳造体（４２）によってプランジャ
（３７）上を可動に案内されている。さらに、皿状弁体
（３１）は、コイルバネ（４３）によって閉鎖方向に負
荷されている。コイルバネ（４３）はシートリング（３
３）に固定した帯金（４４）に支持される。

【００２２】戻しバネ（３９）は、冷えると、あるいは
応答温度において、プランジャ（３７）を確実にケーシ
ング（３６）内に押し入れるように設計されている。こ
のために、１０Ｎ程度の比較的大きい力が必要である。
これに対してスイッチ素子、すなわちサーモスタット作
動部材（３５）の機能に依存しないバネ（４３）は、皿
状弁体（３１）のバネとは反対の側に発生する特定の大
きさの正圧によって皿状弁体（３１）に作用する力によ
って圧縮されるように、したがってこのバルブがリリー
フ弁として機能するように設計されている。バネ（４
３）の剛性と予荷重の選択により、バルブがリリーフ弁
として機能して開く正圧の値を設定することができる。

【００２３】変形例においては、鋳造体（４２）または
その代わりに皿状弁体（３１）に取り付けられたボルト
が、対応する凹部を備えた帯金（４４）に案内されてい
る。この場合においてはプランジャ（３７）を短縮する
ことができ、そうすることによってプランジャ（３７）
は皿状弁体（３１）のバネ（４３）とは反対の側だけに
支えられる。

【００２４】図３に示すバルブを、エンジンの冷却装置
に対する、いわゆる暖機運転弁として用いる場合は、閉
じたバルブを貫流する一定量の冷媒の流動を可能にし
て、加熱された冷媒がセンサとして用いられるサーモス
タット作動部材（３５）のケーシング（３６）に適時に
到達するようにすることが好適である。一定量の流動を
可能にするために、弁座を形成しているシートリングお
よび（または）皿状弁体（３１）に、所望の流動量を通
過させる大きさの断面積の貫通孔を設けることができ
る。このようなわずかな流動量は、皿状弁体とこれに付
属する弁座（３２）の形成によっても実現することがで
きる。

【００２５】図３に類似の変更態様においては、図１お
よび図２に示す実施例と類似して、固定フランジとして
用いられるシートリング（３３）にフラップ（１３）が
支持されている。この場合、シートリングの弁座面は図
１および図２に示す実施例と類似の仕方によって形成さ
れている。

【００２６】図４に示す実施例に従うバルブにおいて
は、図１に示す実施例に従って、好ましくはプラスチッ
クから作られた概ね管状のケーシング（４５）が設けら
れている。このケーシング（４５）は、図１に示す実施
例のケーシング（１０）に対応する仕方で接続スリーブ
に挿入され、そこで固定されることができる。ケーシン
グ（４５）は、幾つかのウェブ（４７）を通してケーシ
ング（４５）の外部部分と連結された保持部（４６）を
備えている。この保持部（４６）はサーモスタット作動
部材のケーシング（４８）を収容する。ケーシング（４
８）は遮断すべき媒体の流動方向に向かってリングカラ
ーによって保持部（４６）に支持されている。サーモス
タット作動部材（４９）のケーシング（４８）は、特定
の温度に達した時にプランジャ（５０）を直線運動させ
る膨張物質を公知の仕方で収容している。プランジャ
（５０）はバネ板（５１）を備えている。バネ板（５
１）はバルブの閉鎖方向においてケーシング（４８）も
しくはこれに包含されるプランジャ（５０）に対する案
内部に接している。バネ板（５１）には戻しバネ（５
２）が支持されており、この戻しバネ（５２）の他方の
端部はケーシング（４５）のリングカラー（５３）に支
えられている。戻しバネ（５２）は、温度が低下した時
にプランジャ（５０）を確実にケーシング（４８）内に
押し戻すように設計されている。

【００２７】さらに、ケーシング（４５）のリングカラ
ー（５３）は、たとえばやはりプラスチックから作られ
た皿状弁体（５４）に対する弁座を形成する。皿状弁体
（５４）はリングカラー（５３）を越えて延長された一
体的または複合的なプランジャ（５０）上を滑動案内さ
れている。プランジャ（５０）はプランジャ（５０）が
進出したときに皿状弁体（５４）を開放方向に動かす伝
動プレート（５５）を付設されている。

【００２８】皿状弁体（５４）は伝動プレート（５５）
の上にコイルバネ（５６）によって負荷されている。コ
イルバネ（５６）は、プランジャ（５０）に固定された
バネ板（５７）に支えられている。

【００２９】バネ（５６）は、その特性曲線と予荷重を
適当に選択することによって、皿状弁体（５４）があら
かじめ設定した正圧において開放方向に動き、そのとき
プランジャ（５０）上を滑動するように設計されてい
る。

【００３０】この実施例においても、バルブが閉じた状
態でもこのバルブを一定量の冷媒が貫流するようになっ
ている。この目的のためにリングカラー（５３）および
（または）皿状弁体（５４）、あるいはまた両側の弁座
面に対応する貫通孔を設けることができる。

【００３１】図３に示す実施例においては、図４に示す
実施例と類似するように、皿状弁体（３１）がプランジ
ャ（３７）上を案内されるように変更することができ
る。この場合は、バネ（４３）もプランジャ（３７）に
取り付けたバネ板によって支えられている。図３に示す
実施例も、戻しバネ（３９）を図４に示す実施例と類似
するように形成し、バネ板（４０）とシートリング（３
３）によって支えられているように変更することができ
る。

【００３２】図４と異なる実施形態においては、プラン
ジャ（５０）は皿状弁体（５４）までしか延びていな
い。この場合においては、皿状弁体（５４）は１つ（ま
たは複数の）ガイドボルトを具備している。これらのガ
イドボルトは、延長されたケーシング（４５）から内側
に突き出した、図示されないガイド部によって案内され
ている。その際、バネ（５６）もこのガイド部に支持さ
れている。

【００３３】変更態様においては、サーモスタット作動
部材の代わりに、温度に依存した別のスイッチ素子が設
けられる。たとえば、バイメタルスイッチ素子、特に１
つ以上のバイメタルディスクを設けることが可能であ
る。いわゆる形状記憶合金からなるバネを設けることも
可能である。その際、このようなバネは、設定された温
度に依存して切り替わるスイッチ素子の機能をも有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバルブの軸方向断面図である。

【図２】図１のバルブの矢印IIの方向に見た図である。

【図３】皿状弁体を有する本発明のバルブの軸方向断面
図である。

【図４】皿状弁体を有する本発明のバルブの別の実施例
の軸方向断面図である。

【符号の説明】

１３…フラップ１４…揺動軸１９，２０…弁座面２２…Ｕ字形のバネ２３，３５，４９…サーモスタット作動部材（スイッチ
素子）２７…袋状の膜２９，３７，５０…プランジャ３０，３９，５２…戻しバネ３１，５４…皿状弁体４３，５６…コイルバネ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】閉鎖部材（１３、３１、５４）と、所定
の温度に達した時に閉鎖部材を開放方向に動かすスイッ
チ素子（２３、３５、４９）とを有するバルブにおい
て、前記閉鎖部材（１３、３１、５４）が前記スイッチ素子
（２３、３５、４９）の機能とは独立したバネ（２２、
４３、５６）の作用に抗して開放方向に可動であること
を特徴とするバルブ。
【請求項２】前記スイッチ素子が、固有の戻しバネ
（３０、３９、５２）を有するサーモスタット作動部材
（２３、３５、４９）である、請求項１に記載のバル
ブ。
【請求項３】好ましくはプラスチックからなる概ね管
状のケーシング（１０、４５）が設けられており、この
ケーシング（１０、４５）が弁座面（１９、２０；５
３）と、スイッチ素子（２３、４９）に対する保持部
（２４、４６）とを有する、請求項１または２に記載の
バルブ。
【請求項４】前記閉鎖部材が、サーモスタット作動部
材（３５、４９）のプランジャ（３７、５０）によって
開放方向に調節することができる皿状弁体（３１、５
４）である、請求項１から３のいずれか１項に記載のバ
ルブ。
【請求項５】前記皿状弁体（３１、５４）がサーモス
タット作動部材（３５、４９）のプランジャ（３７、５
０）上に案内されている、請求項４に記載のバルブ。
【請求項６】前記閉鎖部材がフラップ（１３）であ
り、このフラップ（１３）の揺動軸（１４）がその面重
心（１８）から離れて配置されており、前記スイッチ素
子（２３）が前記揺動軸から離れて前記フラップ（１
３）に作用する、請求項１から３のいずれか１項に記載
のバルブ。
【請求項７】前記ケーシングが前記フラップ（１３）
の縁部に付属した弁座面（１９、２０）を有しており、
これらの弁座面（１９、２０）が揺動軸（１４）の区域
において分割されていて、一方はフラップ（１３）の内
側に付属し、他方はフラップ（１３）の外側に付属して
いる、請求項６に記載のバルブ。
【請求項８】揺動軸（１４）がフラップ（１３）とケ
ーシング（１０）の軸受（１５）とを貫通していて、安
全リング（１７）によって軸方向に保持されている、請
求項６または７に記載のバルブ。
【請求項９】フラップ（１３）のスイッチ素子（２
３）とは反対の側に載って、ケーシング（１０）内に保
持されたＵ字形バネ（２２）が設けられている、請求項
６から８のいずれか１項に記載のバルブ。
【請求項１０】前記閉鎖部材（１３、３１、５４）が
形状記憶合金からなるバネによって負荷されていて、こ
のバネがスイッチ素子の機能も受け持つ、請求項１に記
載のバルブ。