JPH11294163A

JPH11294163A - 内燃機関の冷却制御装置

Info

Publication number: JPH11294163A
Application number: JP10111538A
Authority: JP
Inventors: Masanori Takahashi; 正規高橋; Mitsuhiro Sano; 光洋佐野; Hiroshi Suda; 浩須田; Masahiro Yukawa; 昌弘油川
Original assignee: Nippon Thermostat Co Ltd
Current assignee: Nippon Thermostat Co Ltd
Priority date: 1998-04-07
Filing date: 1998-04-07
Publication date: 1999-10-26
Also published as: KR20010013250A; EP1035307A4; CA2289018A1; CN1263582A; EP1035307A1; TW417006B; WO1999051863A1

Abstract

(57)【要約】【課題】内燃機関をオーバヒートに至らせるなどの問
題を未然に防ぎ、確実なフェールセーフ機能を発揮させ
ることができる冷却制御装置を提供すること。【解決手段】冷却水の流量を調整するバタフライ弁２
６の弁軸２７にはコイル状のバネ部材４５が捲装されて
いる。そしてそれぞれの両端は弁軸２７に樹立されたピ
ン部材２７ａ，２７ｂに係合されている。一方のピン部
材２７ａは所定以上の温度によって溶断する材料により
構成されており、冷却水が所定以上の温度に上昇する
と、ピン部材２７ａは溶断される。この結果、バネ部材
４５の一端部４５ａは、その復帰力により弁軸２７に向
かって突出された係合ピン２５ａに当接し、反作用によ
り弁軸２７をバタフライ弁２６を開弁させる方向に回動
させる。したがって冷却水を十分に巡回させることがで
き、エンジンをオーバヒートに至らせるなどの問題を未
然に防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車用エ
ンジン等の内燃機関を冷却するための冷却制御装置に関
し、特に内燃機関によって昇温された冷却水の放熱機側
への流量を制御する流量制御機構におけるフェールセー
フ手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等に用いられている内燃機関（以
下エンジンと称する）においては、これを冷却するため
に一般に熱交換器としてラジエータを用いる水冷式の冷
却装置が使用されている。この種の冷却装置において
は、エンジン内のウォータジャケットを通過して昇温さ
れた冷却水をラジエータ側に循環し、ラジエータによる
放熱によって冷却された冷却水を再度エンジンのウォー
タジャケット内に送り込むように構成されている。図９
はその基本構成を示したものであり、エンジンＥには周
知のウォータジャケット（図示せず）１１が内設されて
おり、冷却水の導出部１２および導入部１３を有すると
共に、これらはラジエータＲとの間で冷却水路１４ａ，
１４ｂ，１５によって連結されている。そして前記冷却
水路１４ａと冷却水路１５との間にはラジエータＲを迂
回するバイパス通路１６が設けられている。

【０００３】ウォータジャケット１１の導出部とラジエ
ータＲの流入口１７間に形成される冷却水路１４ａと１
４ｂとの間には、流量制御弁１９が配置されている。ま
た、ウォータジャケット１１の導出部付近には、エンジ
ンＥの出口水温を検出する水温センサ２０が配置されて
おり、この水温センサ２０による情報は、制御ユニット
（以下ＥＣＵともいう）２１に供給されるように構成さ
れている。このＥＣＵ２１には冷却水温以外に、例えば
エンジン回転数、アクセル開度等の情報も供給されて、
前記流量制御弁１９による冷却水の流量を制御する制御
信号を生成するようになされている。この構成により、
前記流量制御弁１９を開閉制御することで、ラジエータ
Ｒ側への冷却水の流入量を制御することができ、これに
より冷却水の温度を一定の範囲に制御し、終局的にエン
ジンを最適な温度で駆動することができる。

【０００４】図１０は、前記流量制御弁１９にバタフラ
イ弁を用いた一例を示したものである。すなわち冷却水
路１４ａと１４ｂとの間に連結されるケース２５内には
円形平板状のバタフライ弁２６が弁軸２７によって回転
可能となるようにケース２５に支持されており、この弁
軸２７の一端には例えばウォームホイル２８ａが取り付
けられている。そして、ステップモータ２９の駆動軸に
嵌め込まれたウォーム２８ｂが、前記ウォームホイル２
８ａに噛み合うように構成され、前記ウォームホイル２
８ａとウォーム２８ｂとにより減速機構２８を構成して
いる。

【０００５】そして、ＥＣＵ２１の演算により制御信号
がステップモータ２９に供給され、ステップモータ２９
はこれを受けて回転駆動し、前記減速機構２８を介して
バタフライ弁２６を開閉制御する。この結果、エンジン
側からラジエータ側に送られる冷却水の量が制御され、
換言すれば放熱効率が制御されることとなり、このよう
な制御によりエンジンを最適な温度で駆動させるように
構成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記したよ
うな冷却制御装置においては、ＥＣＵからの制御信号に
よってバタフライ弁の開度を制御するステップモータを
駆動するようにしているため、例えばＥＣＵに不慮の障
害が発生した場合においては、バタフライ弁の開度調整
が不能となる。この故障の発生時期が、例えばバタフラ
イ弁が大きく開弁している時に発生した場合において
は、冷却水が過冷却となる場合があり、エンジンの燃費
や排ガスの問題が発生するものの、直接的にエンジンに
ダメージを与えるという問題には発展しない。しかしな
がら、特にバタフライ弁の開弁度合いが小さい場合にお
いて前記ＥＣＵが故障した場合においては、ラジエータ
側に送られる冷却水の量が絞られたままとなるため、運
転者が認識しない間にエンジンをオーバヒートに至らせ
て、致命的な問題に発展することもある。

【０００７】本発明は前記した問題に鑑みてなされたも
のであり、例えば前記したＥＣＵ等の障害発生により、
エンジンをオーバヒートに至らせるなどの問題を未然に
防ぎ、フェールセーフ機能を発揮することができる冷却
制御装置を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記した目的を解決する
ためになされた本発明にかかる内燃機関の冷却制御装置
は、内燃機関と熱交換器間の冷却水の循環路に配置さ
れ、内燃機関から熱交換器に流れる冷却水の流量をその
開弁度合いに応じて制御する流量制御弁を具備した冷却
制御装置であって、内燃機関の運転状態に応じてモータ
駆動用信号を送出する制御ユニットと、前記制御ユニッ
トからのモータ駆動用信号によって駆動されるモータ
と、前記モータの駆動力によって開弁度合いが制御され
る流量制御弁と、前記内燃機関の異状を検出した場合
に、電気信号に基づいて前記流量制御弁を開弁方向に強
制駆動させる電気制御回路とが具備される。

【０００９】この場合の好ましい実施の形態によると、
前記電気制御回路は、内燃機関の異常を電気信号によっ
て検出することで、前記制御ユニットとモータとの接続
回路を遮断すると共に、前記モータに対して流量制御弁
を開弁させる駆動信号を供給するように構成される。

【００１０】また、この場合の好ましい他の実施の形態
によると、前記流量制御弁を駆動する第２のモータがさ
らに具備され、前記電気制御回路は、内燃機関の異常を
電気信号によって検出することで、前記第２のモータに
対して流量制御弁を開弁させる駆動信号を供給するよう
に構成される。

【００１１】さらに、好ましい他の実施の形態による
と、前記流量制御弁を開弁方向に付勢するリターンスプ
リングがさらに具備され、且つ前記電気制御回路に冷却
水の所定以上の水温に感応してスイッチ動作を成すサー
モスイッチを用いると共に、前記サーモスイッチの動作
に基づいて前記制御ユニットとモータとの接続回路を遮
断することで、前記リターンスプリングの付勢力により
流量制御弁を開弁できるように構成される。

【００１２】さらにまた、好ましい他の実施の形態によ
ると、前記流量制御弁を開弁方向に付勢するリターンス
プリングと、前記モータと流量制御弁との接離を電気信
号によって制御できるクラッチ機構とがさらに具備さ
れ、且つ前記電気制御回路に冷却水の所定以上の水温に
感応してスイッチ動作を成すサーモスイッチを用いると
共に、前記サーモスイッチの動作に基づいて前記クラッ
チ機構を開放することで、前記リターンスプリングの付
勢力により流量制御弁が開弁されるように構成される。

【００１３】以上のように構成された冷却制御装置にお
いては、内燃機関の異状を検出した場合に、電気信号に
基づいて前記流量制御弁を開弁方向に強制駆動させる電
気制御回路が具備され、例えば電気的に制御される例え
ばリレー等の作用により強制的に流量制御弁を開弁させ
る。したがって、熱交換器へ至る冷却水の量を増大させ
て放熱効率を増大させるため、内燃機関をオーバヒート
に至らせることのない、フェールセーフ機能を発揮す
る。

【００１４】また本発明にかかる内燃機関の冷却制御装
置は、内燃機関と熱交換器間の冷却水の循環路に配置さ
れ、内燃機関から熱交換器に流れる冷却水の流量をその
開弁度合いに応じて制御する流量制御弁を具備した冷却
制御装置であって、内燃機関の運転状態に応じてモータ
駆動用信号を送出する制御ユニットと、前記制御ユニッ
トからのモータ駆動用信号によって駆動されるモータ
と、前記モータの駆動力によって開弁度合いが制御され
る流量制御弁と、前記流量制御弁内に配置され、冷却水
の異常温度に感応して前記流量制御弁を開弁方向に付勢
する強制駆動機構とが具備される。

【００１５】この場合の好ましい実施の形態によると、
前記強制駆動機構は、流量制御弁の開閉を制御する弁軸
上に捲装されたバネ部材と、前記弁軸上に配置され、バ
ネ部材の両端部にそれぞれ係合してバネ部材を保持する
一対のピン部材とにより構成され、かつ前記いずれかの
ピン部材が、冷却水の異常温度に感応してバネ部材の係
合を解除する熱感応材料により形成されると共に、前記
ピン部材の係合解除に伴うバネ部材の復帰力により、流
量制御弁を開弁させるように構成される。

【００１６】また、この場合の好ましい他の実施の形態
によると、前記強制駆動機構には、冷却水の異常温度に
感応して移動するピストンロッドを有するサーモエレメ
ントと、前記ピストンロッドの移動を回転運動に変換す
るカム部材とが具備され、前記カム部材による回転運動
に基づいて流量制御弁を開弁するように構成される。そ
して、前記サーモエレメントのピストンロッド移動にと
もない、前記モータの駆動力が流量制御弁に伝達される
のを阻止する動力遮断機構をさらに具備することが望ま
しい。

【００１７】さらに、好ましい他の実施の形態による
と、前記流量制御弁を開弁方向に付勢するリターンスプ
リングがさらに具備され、且つ前記強制駆動機構には、
冷却水の異常温度に感応して移動するピストンロッドを
有するサーモエレメントと、前記ピストンロッドの移動
に伴い前記流量制御弁の開閉を制御する弁軸上で前記モ
ータの駆動力を遮断する連結部材とが具備され、前記連
結部材の遮断動作により前記リターンスプリングの付勢
力により流量制御弁が開弁されるように構成される。

【００１８】さらにまた、好ましい他の実施の形態によ
ると、前記流量制御弁を開弁方向に付勢するリターンス
プリングがさらに具備され、且つ前記強制駆動機構に
は、冷却水の異常温度に感応して形状を変化させる形状
記憶合金による熱作動部材と、前記熱作動部材の作動に
より前記流量制御弁の開閉を制御する弁軸上で前記モー
タの駆動力を遮断する連結部材とが具備され、前記連結
部材の遮断動作により前記リターンスプリングの付勢力
により流量制御弁が開弁されるように構成される。

【００１９】以上のように構成された冷却制御装置にお
いては、内燃機関の異状を検出した場合に、流量制御弁
における冷却水の異常温度に感応して、強制駆動機構に
よりいわば機械的に前記流量制御弁を開弁させる。した
がって、同様に熱交換器へ至る冷却水の量を増大させて
放熱効率を増大させるため、内燃機関をオーバヒートに
至らせることのない、フェールセーフ機能を発揮する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる内燃機関の
冷却制御装置について、図に示した実施の形態に基づい
て説明する。なお、本発明にかかる冷却制御装置を構成
する流量制御ユニットは、図９に示したエンジンＥとラ
ジエータＲとの間に配置された冷却水路１４ａおよび１
４ｂの間に装填される点においては同様である。そし
て、以下の説明においては先に説明した図９および図１
０に示した部分に相当する部分は同一符号で示してお
り、したがってその説明は適宜省略する。

【００２１】図１はその第１の実施の形態を示したもの
である。この第１の実施の形態における流量制御弁１９
における弁軸２７には、第１の笠歯車３１が取り付けら
れている。またケース２５の側壁には減速機構（図示せ
ず）を内蔵したモータ２９が配置されており、この減速
機構により減速された駆動力が第２の笠歯車３２に伝達
されるように構成されている。そして図に示すように第
２の笠歯車３２は第１の笠歯車３１に噛み合うように構
成されており、したがってバタフライ弁２６はモータ２
９によってその開弁度合いが制御されるようになされて
いる。

【００２２】一方、エンジンの異状を検出した場合に、
電気信号に基づいて前記バタライ弁を開弁方向に強制駆
動させる電気制御回路が具備されている。すなわち運転
席に配置されたメータパネル３３の水温計には、水温計
の駆動コイルおよび冷却水の温度を感知するサーミスタ
等を一辺に含むブリッジ回路（図示せず）が具備されて
おり、冷却水温の上昇に伴う前記ブリッジ回路のアンバ
ランス状態により、水温計の指針を高温側に駆動するよ
うに構成されている。すなわち前記ブリッジ回路の一辺
から、冷却水温の情報を電気的に抽出することが可能で
ある。そして、水温計の指針が例えばレッドゾーンに至
る場合には、一応ＥＣＵに障害が発生したものと見なす
ことができる。この時の前記ブリッジ回路の一辺より得
られる電気情報を検出するレベル検出回路（例えば周知
のスレッショルド回路）３４が接続されており、このレ
ベル検出回路３４はその閾値電圧以上（または以下）に
おいて、出力端子３４ａを基準電位点（アース＝自動車
ボディー）に切り換えるように構成されている。

【００２３】前記レベル検出回路３４の出力端子３４ａ
は、リレー３５を介してバッテリー（＋１２Ｖ）に接続
されており、したがってリレー３５に配置されたコイル
３５ａに通電され、その双極切り換え接点３５ｂをＥＣ
Ｕ側からバッテリー（＋１２Ｖ）側に切り換えるように
作用する。したがってモータ２９はバッテリーより得ら
れる電圧により回転駆動し、バタフライ弁２６を強制的
に開弁させるように動作する。これにより、冷却水温の
異常上昇を抑え、エンジンのオーバヒートを防ぐフェー
ルセーフ機能が実行される。

【００２４】なお、前記した構成においては、冷却水温
が再び低下すると、リレー３５の接点３５ｂは再びＥＣ
Ｕ側に切り換えられることとなるが、前記レベル検出回
路３４に例えば双安定マルチバイブレータを内蔵させ
て、レベル検出回路が一度動作した場合には、自己保持
機能によりこれを継続させるように構成することが望ま
しい。この時、モータ２９にはバッテリーより常に開弁
方向の電流が流れ続けることになるが、前記リレー３５
とモータ２９との間に、リレー動作によって作動するタ
イマー接点を配置して、所定時間経過後にモータ２９へ
の通電を遮断させるように構成することが望ましい。

【００２５】次に図２は第２の実施の形態を示したもの
である。なお図２においては、既に説明した構成に相当
する部分は同一符号で示しており、したがって重複する
説明は省略する。この第２の実施の形態においては、ケ
ース２５の側壁に減速機構を内蔵した第２のモータ３８
が取り付けられており、これにより回転駆動される第３
の笠歯車３９が第１の笠歯車３１に噛み合うように構成
されている。そして、エンジンの異常、例えば冷却水温
の過上昇などを検出した場合に、レベル検出回路３４は
その出力端子３５ａを基準電位点に設定し、リレー３５
を動作させるように構成されている。ここに使用される
リレーは、リレーの動作により接点が閉じる常開接点お
よびリレーの動作により接点が開放する常閉接点を備え
た２接点リレーが用いられている。すなわち図２に示す
ように、常開接点３５ｂはバッテリーと第２のモータ３
８との間に接続されており、また常閉接点３５ｃはＥＣ
Ｕ２１と第１のモータ２９との間に接続されている。そ
して、冷却水温の過上昇などによるリレー３５の動作
で、常開接点３５ｂが閉じられ、これにより第２のモー
タ３８に対して、常開接点３５ｂを介してバッテリーよ
りバタフライ弁２６を開弁させるための電流が供給され
る。また、これと同時に第１のモータ２９に対するＥＣ
Ｕ２１からのモータ駆動信号は遮断される。

【００２６】したがって、ＥＣＵからの制御信号によっ
て駆動される第１のモータ２９の駆動力に対抗する第２
のモータ３８の駆動力により、バタフライ弁２６は強制
的に開弁され、これにより冷却水温の異常上昇を抑え、
エンジンのオーバヒートを防ぐフェールセーフ機能が実
行される。なおこの場合、第１のモータ２９に内蔵され
る減速機構を介して第１のモータ２９を強制的に回動さ
せることになるため、ここに内蔵される減速機構は図１
０に示したようなウォームギヤは避けて、例えば平歯車
の組み合わせによる減速機構を用いるのが望ましい。ま
た、この図２に示す例においても、リレー３５の動作に
より第２のモータ３８には、バッテリーより常に開弁方
向の電流が流れ続けることになるが、前記常開接点３５
ｂとモータ３８との間に、リレー動作によって作動する
タイマー接点を配置して、所定時間経過後にモータ３８
への通電を遮断させるように構成することが望ましい。

【００２７】次に図３は第３の実施の形態を示したもの
である。なお図３においては、既に説明した構成に相当
する部分は同一符号で示しており、したがって重複する
説明は省略する。この第３の実施の形態においては、バ
タフライ弁２６を開弁方向に付勢するリターンスプリン
グ４１がさらに具備されている。そして前記冷却水路１
４ａには、冷却水の所定以上の水温に感応してスイッチ
動作を成すサーモスイッチ４２が配置されている。この
サーモスイッチ４２には例えばバイメタル（図示せず）
が内蔵されており、このバイメタルの作用により冷却水
の温度が所定以上となった場合にスイッチオフの動作が
なされるように構成されている。

【００２８】そして、サーモスイッチ４２はＥＣＵとモ
ータ２９との間に介在されるように構成されている。し
たがって、冷却水が所定以上の水温に達した場合には、
前記サーモスイッチ４２が動作し、ＥＣＵとモータ２９
との接続回路が遮断される。このために前記リターンス
プリング４１の付勢力によりバタフライ弁２６は強制的
に開弁される。これにより、冷却水温の異常上昇を抑
え、エンジンのオーバヒートを防ぐフェールセーフ機能
が実行される。なお、前記サーモスイッチ４２は、図に
示したバタフライ弁２６近傍の冷却水路１４ａだけでな
く、エンジン冷却水出口付近、エンジンシリンダブロッ
ク、エンジンシリンダヘッドなどの被検出体に直接取り
付けることによって、より確実（直接的な）作動を行う
ことが可能となる。

【００２９】次に図４は、第４の実施の形態を示したも
のである。なお図４においては、既に説明した構成に相
当する部分は同一符号で示しており、したがって重複す
る説明は省略する。この第４の実施の形態においては、
バタフライ弁駆動用モータからバタフライ弁に至る伝達
機構部分に電気信号によってその接離が制御できるクラ
ッチ機構をさらに配置した点に特徴を有する。すなわ
ち、図４（ｂ）は図４（ａ）における符号２９で示す内
部構成を模式的に示したものである。図４（ｂ）に示す
ようにモータ２９Ａの駆動軸２９Ａ１には、クラッチ機
構２９Ｂを構成する第１クラッチ盤２９Ｂ１が取り付け
られている。ここで、駆動軸２９Ａ１は多角柱状に成さ
れており、一方第１クラッチ盤２９Ｂ１側は、前記駆動
軸２９Ａ１を包囲するように多角形の孔が形成されてい
る。これにより、第１クラッチ盤２９Ｂ１は駆動軸２９
Ａ１の回転方向に結合され、かつ軸方向に摺動可能とな
るように構成されている。

【００３０】そして、前記第１クラッチ盤２９Ｂ１の周
側面には環状の溝部２９Ｂ２が形成されており、この溝
部２９Ｂ２には電磁プランジャ２９Ｂ３の作動子２９Ｂ
４の先端部が遊嵌されるように構成されている。そし
て、プランジャ２９Ｂ３にはコイルスプリング２９Ｂ５
が取り付けられており、このコイルスプリング２９Ｂ５
の拡開作用により、プランジャ２９Ｂ３に通電されない
通常状態においては、図に示すように第１クラッチ盤２
９Ｂ１をモータ２９Ａ側に引き込むように成されてい
る。また前記第１クラッチ盤２９Ｂ１に対向するように
第２クラッチ盤２９Ｂ６が配置されており、この第２ク
ラッチ盤２９Ｂ６は、減速機構２９Ｃを構成する入力側
回転軸２９Ｃ１に固着されている。前記減速機構２９Ｃ
はピニオンおよび平歯車により構成されており、これら
により減速された出力軸２９Ｃ２に、図４（ａ）に示す
第１の笠歯車３２が取り付けられている。

【００３１】一方、図４（ａ）に示すようにサーモスイ
ッチ４２の一端はバッテリーに、また他端は前記プラン
ジャ２９Ｂ３に接続されると共に、リレー３５にも接続
されている。したがって、この図４に示す構成におい
て、冷却水が所定以上の水温に達してサーモスイッチ４
２が動作した場合には、リレー３５への通電が断たれ、
したがって接点３５ｂが開放してＥＣＵからモータ２９
Ａへの制御信号は遮断される。また、これと同時にサー
モスイッチ４２の動作により電磁プランジャ２９Ｂ３へ
の通電が断たれるためクラッチ機構２９Ｂは開放する。
このために前記リターンスプリング４１の付勢力により
バタフライ弁２６は強制的に開弁される。これにより、
冷却水温の異常上昇を抑え、エンジンのオーバヒートを
防ぐフェールセーフ機能が実行される。

【００３２】次に図５は第５の実施の形態を示したもの
である。なお図５においては、既に説明した構成に相当
する部分は同一符号で示しており、したがって重複する
説明は省略する。この第５の実施の形態においては、弁
軸２７にコイル状のバネ部材４５が弁軸２７を捲装する
ように配置されている。そしてそれぞれの両端は弁軸２
７に樹立された一対のピン部材２７ａ，２７ｂに係合さ
れている。また、前記ケース２５には、前記バネ部材４
５の一端部４５ａを跨ぐようにして弁軸２７に向かって
突出された係合ピン２５ａが配置されている。ここで、
弁軸２７に樹立されたバタフライ弁２６に近いピン部材
２７ａは、温度ヒューズ、または所定以上の温度によっ
て溶断する材料により構成されている。したがって、冷
却水が所定以上の温度に上昇すると、その熱が弁軸２７
を伝わってピン部材２７ａに作用し、ピン部材２７ａは
溶断される。

【００３３】図５（ｂ）はその時の状態を示したもので
あり、×印で示したピン部材２７ａの溶断により、バネ
部材４５の一端部４５ａはその復帰力により弁軸２７に
向かって突出された前記係合ピン２５ａに当接する。そ
して、これによりバタフライ弁２６に対して遠い位置に
配置されたピン部材２７ｂはバネ部材４５の復帰力によ
る反作用を受けて、弁軸２７をバタフライ弁２６を開弁
させる方向に回動させる。なお、この時歯車３１，３２
を介して前記モータ２９も強制回転される。このような
作用により、冷却水温の異常上昇を抑え、エンジンのオ
ーバヒートを防ぐフェールセーフ機能が実行される。

【００３４】次に図６は第６の実施の形態を示したもの
である。なお図６においては、既に説明した構成に相当
する部分は同一符号で示しており、したがって重複する
説明は省略する。この第６の実施の形態においては、冷
却水の異常温度に感応して移動するピストンロッドを有
するサーモエレメントと、ピストンロッドの移動を回転
運動に変換するカム部材とが具備され、カム部材による
回転運動に基づいてバタフライ弁を開弁させるように構
成した点に特徴を有する。そして、ピストンロッドの移
動にともない、前記モータからの駆動力がバタフライ弁
に伝達されるのを阻止する動力遮断機構がさらに具備さ
れる。

【００３５】この第６の実施の形態においては、図６に
示すように弁軸はバタフライ弁２６に結合された弁軸２
７Ａと、モータ２９により駆動される第１笠歯車３１が
取り付けられた弁軸２７Ｂとにより構成されている。そ
してバタフライ弁２６に結合された弁軸２７Ａ側にはサ
ーモエレメント４７が配置されている。このサーモエレ
メント４７には、熱に感応して膨張する例えばワックス
Ｗが封入されており、このワックスＷの膨張により軸方
向に移動、すなわち第１笠歯車３１が取り付けられた弁
軸２７Ｂ側に突出するピストンロッド４７ａが配置され
ている。図６（ｂ）は熱に感応してピストンロッド４７
ａが突出した状態を示している。

【００３６】また、図６（ｃ）は前記ピストンロッドを
除いたサーモエレメント４７と、これに結合される弁軸
２７Ｂ側の端部の形状を左右に分離した状態で示してい
る。図６（ｃ）に示すようにサーモエレメント４７は、
前記バタフライ弁２６に結合された弁軸２７Ａの他端部
に一体に取り付けられており、その周側面の一部には軸
方向に溝部４７ｂが形成されている。一方、第１笠歯車
３１が取り付けられた弁軸２７Ｂの他端部には、円筒部
２７Ｂ１が取り付けられており、この円筒部２７Ｂ１の
サーモエレメント４７側には、その内周面に向かって突
出し、前記溝部４７ｂ内に嵌入する係合ピン２７Ｂ２が
植設されている。したがって、図６（ａ）または図６
（ｂ）に示す状態においては、前記溝部４７ｂと、これ
に嵌入する係合ピン２７Ｂ２との作用により回転方向に
連結され、軸方向には摺動できるように構成されてい
る。

【００３７】一方、円筒部２７Ｂ１に対抗するケース２
５側には、円筒部２７Ｂ１に向かって位置決めピン２５
ｂが植設されており、この位置決めピン２５ｂが円筒部
２７Ｂ１に形成された凹部２７Ｂ４に入り込んだ形で組
み立てられている。前記凹部２７Ｂ４は、円筒部２７Ｂ
１の第１笠歯車３１側が、周方向にほぼ９０度の角度を
もって形成されており、またバタフライ弁２６側は前記
位置決めピン２５ｂが僅かなクリアランスをもって入り
込める程度に形成されている。すなわち、凹部２７Ｂ４
は円筒部２７Ｂ１の外周面と直交する方向から見た場合
に、直角三角形のような形状をもって形成されている。
そして、その三角形の一辺に相当する部分がカム面２７
Ｂ３になされている。また、前記弁軸２７Ｂの端部側に
はプッシュバネ４８が配置されており、このプッシュバ
ネ４８により、弁軸２７Ｂを弁軸２７Ａ側に付勢するよ
うに構成されている。

【００３８】以上の構成において、冷却水が所定の温度
範囲にある場合においては、図６（ａ）に示すようにサ
ーモエレメント４７におけるピストンロッド４７ａは突
出することはない。したがって弁軸２７Ｂはプッシュバ
ネ４８の作用により、バタフライ弁２６側に押圧されて
いる。この状態においては、ケース２５に植設した前記
位置決めピン２５ｂは、円筒部２７Ｂ１に形成された凹
部２７Ｂ４のうち、周方向に９０度の角度をもった部分
に相対的に位置することになる。よって、この状態にお
いてはモータ２９の駆動により、ほぼ９０度の角度をも
ってバタフライ弁２６を開閉動作させることができ、冷
却水の正常な温度制御が保証される。

【００３９】一方、冷却水が所定以上の温度に上昇する
と、その熱が弁軸２７Ａを伝わって前記サーモエレメン
ト４７を加熱する。サーモエレメント４７には前述した
とおり熱膨張体としてのワックスＷが封入されており、
したがってピストンロッド４７ａが突出して図６（ｂ）
の状態となる。すなわち弁軸２７Ｂは、ピストンロッド
４７ａに押されて後退する。この状態においては、ケー
ス２５に植設した前記位置決めピン２５ｂは、円筒部２
７Ｂ１の凹部２７Ｂ４に形成されたカム面２７Ｂ３に沿
って相対的に移動することになり、弁軸２７Ｂは一定の
角度に規制される。すなわち、バタフライ弁２６が開弁
状態にロックされる。この時、弁軸２７Ｂの後退に伴い
弁軸２７Ｂに取り付けられた第１の笠歯車３１は、モー
タ２９側に取り付けられた第２の笠歯車との噛み合いか
ら離脱する動力遮断機構が作用し、モータの駆動力がバ
タフライ弁に伝達されるのが阻止される。したがって、
このような作用により、冷却水温の異常上昇を抑え、エ
ンジンのオーバヒートを防ぐフェールセーフ機能が実行
される。

【００４０】次に図７は第７の実施の形態を示したもの
である。なお図７においては、既に説明した構成に相当
する部分は同一符号で示しており、したがって重複する
説明は省略する。この第７の実施の形態においては、サ
ーモエレメントのピストンロッドの移動に伴いバタフラ
イ弁の開閉を制御する弁軸上に、モータの駆動力を遮断
する部材を備えたものであり、この部材の連結が解かれ
た場合において、リターンスプリングによりバタフライ
弁を開弁させるように構成した点に特徴を有する。

【００４１】すなわち図７において、サーモエレメント
４７には、これに埋設されたピストンロッド４７ａを取
り囲むようにリテーナ５１が配置されている。このリテ
ーナ５１と弁軸２７Ｂとの間にはコイルバネ５２が配置
されており、このコイルバネ５２によってリテーナ５１
をサーモエレメント４７側に偏寄させるように構成され
ている。そして、リテーナ５１には一対のロッド５１ａ
が一体に取り付けられており、一対のロッド５１ａは弁
軸２７Ｂに配置された軸穴に沿って摺動できるように構
成されている。

【００４２】一方、弁軸２７Ａにおける前記一対のロッ
ド５１ａに対抗する端面には、一対のロッド５１ａに係
合する係合孔２７Ａ１が穿設されている。そして、冷却
水が所定の温度範囲にある状態を示す図７（ａ）におい
ては、サーモエレメント４７におけるピストンロッド４
７ａは埋設状態にあり、したがってリテーナ５１もバネ
５２に押されて、連結部材を構成する一対のロッド５１
ａは、弁軸２７Ａに形成された前記係合孔２７Ａ１に係
合している。したがって、この状態においては、弁軸２
７Ａと２７Ｂは、連結部材を構成する一対のロッド５１
ａを介して一体に回転する。よって、この状態において
はモータ２９の駆動により、バタフライ弁２６を開閉動
作させることができ、冷却水の正常な温度制御が保証さ
れる。

【００４３】一方、冷却水が所定以上の温度に上昇する
と、その熱が弁軸２７Ａを伝わって前記サーモエレメン
ト４７を加熱する。サーモエレメント４７には前述した
とおり熱膨張体としてのワックスが封入されており、し
たがってピストンロッド４７ａが突出して図７（ｂ）の
状態となる。すなわちリテーナ５１と、これに一体に取
り付けられた一対のロッド５１ａは、バネ５２を収縮さ
せて弁軸２７Ｂ側に移動する。このために一対のロッド
５１ａと、弁軸２７Ａに形成された係合孔２７Ａ１との
係合が外れ、両者の連結が解かれる。したがってバタフ
ライ弁２６はリターンスプリング４１の作用により開弁
され、エンジンのオーバヒートを防ぐフェールセーフ機
能が実行される。

【００４４】次に図８は第８の実施の形態を示したもの
である。なお図８においては、既に説明した構成に相当
する部分は同一符号で示しており、したがって重複する
説明は省略する。この第８の実施の形態においては、冷
却水の異常温度に感応して形状を変化させる熱感応素
子、例えばコイルバネ状に形成された形状記憶合金や、
バイメタルによる熱作動部材が用いられ、熱作動部材の
作動により前記流量制御弁の開閉を制御する弁軸上で前
記モータの駆動力を遮断するように構成し、リターンス
プリングによりバタフライ弁を開弁させるように構成し
た点に特徴を有する。

【００４５】すなわち図８に示すように弁軸２７の左半
部は、角柱体２７ｄに成されており、第１の笠歯車３１
はこの角柱体２７ｄを軸上において摺動し、且つ回転方
向に結合できるように構成されている。そして、弁軸２
７のほぼ中央部と前記第１の笠歯車３１との間には、コ
イル状のバネ５６が軸回りに配置されて第１の笠歯車３
１が第２の笠歯車３２に常時噛み合うように構成されて
いる。一方、第１の笠歯車３１と弁軸２７の端部との間
には、コイル状に形成された形状記憶合金による熱作動
部材５５が軸回りに配置されている。

【００４６】このような構成において、冷却水が所定以
上の温度に上昇すると、その熱が弁軸２７を伝わって形
状記憶合金による熱作動部材５５を加熱する。これによ
り熱作動部材５５は、軸方向に伸長して第１の笠歯車３
１をコイル状のバネ５６に抗して軸方向に押し出す。す
なわち、第１の笠歯車３１を図８に仮想腺で示すように
移動させる。この作用により第１の笠歯車３１とモータ
側の第２の笠歯車３２との噛み合いが解かれる。したが
ってバタフライ弁２６はリターンスプリング４１の作用
により開弁され、エンジンのオーバヒートを防ぐフェー
ルセーフ機能が実行される。この場合、前記したように
形状記憶合金による熱作動部材５５に代えて、バイメタ
ルによる熱作動部材を用いても同一の作用効果を得るこ
とができる。

【００４７】なお以上説明した各実施の形態において
は、電気的な異常状態の関知または冷却水温の異常上昇
に基づいて、バタフライ弁を強制的に開弁させるように
しているが、これはバタフライ弁に限られることはな
く、弁軸の回動によって冷却水の流量が制御できるその
他の流量制御弁を採用しても、同様の作用効果を得るこ
とができる。また、以上は自動車用エンジンに適用した
実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこのような
特定なものに限られることなく、その他の内燃機関に適
用することで、同様の作用効果を得ることができる。

【００４８】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
かかる内燃機関の冷却制御装置によると、通常の動作回
路に加えて電気的な異常状態を関知して冷却水の流量制
御弁を強制解放させるように構成したので、例えばＥＣ
Ｕの障害等で流量制御弁を開閉制御するモータが駆動不
能に陥っても、内燃機関をオーバヒートに至らせるなど
の問題を未然に防ぎ、確実なフェールセーフ機能を発揮
させることができる。また冷却水温の異常上昇に基づい
て、冷却水の流量制御弁を強制解放させる強制駆動機構
を流量制御弁と一体的に設けたので、同様にＥＣＵの障
害等で流量制御弁を開閉制御するモータが駆動不能に陥
っても、確実なフェールセーフ機能を発揮させることが
でき、さらに軽量コンパクトで艤装性が良好な流量制御
弁を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる冷却制御装置の第１の実施の形
態を示した構成図である。

【図２】同じく第２の実施の形態を示した構成図であ
る。

【図３】同じく第３の実施の形態を示した構成図であ
る。

【図４】同じく第４の実施の形態を示した構成図であ
る。

【図５】同じく第５の実施の形態を示した構成図であ
る。

【図６】同じく第６の実施の形態を示した構成図であ
る。

【図７】同じく第７の実施の形態を示した構成図であ
る。

【図８】同じく第８の実施の形態を示した構成図であ
る。

【図９】内燃機関の冷却水の循環経路と冷却水の流量制
御弁の配置位置の一例を示した構成図である。

【図１０】従来のバタフライ弁とその駆動機構の一例を
示した構成図である。

【符号の説明】

１１ウォータジャケット１４ａ，１４ｂ，１５冷却水路１６バイパス通路１９流量制御弁２１制御ユニット（ＥＣＵ）２５ケース２５ｂ位置決めピン２６バタフライ弁２７，２７Ａ，２７Ｂ弁軸２７ａピン部材２９モータ２９Ｂクラッチ機構２９Ｃ減速機構３１第１の笠歯車３２第２の笠歯車３３メータパネル３４レベル検出回路３５リレー３８第２モータ４１リターンスプリング４２サーモスイッチ４５バネ部材４７サーモエレメント４７ａピストンロッド５１リテーナ５１ａロッド５１ａ５５熱作動部材（形状記憶合金）Ｅ内燃機関（エンジン）Ｒ熱交換器（ラジエータ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者油川昌弘東京都清瀬市中里６丁目59番地２日本サーモスタット株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関と熱交換器間の冷却水の循環路
に配置され、内燃機関から熱交換器に流れる冷却水の流
量をその開弁度合いに応じて制御する流量制御弁を具備
した冷却制御装置であって、内燃機関の運転状態に応じてモータ駆動用信号を送出す
る制御ユニットと、前記制御ユニットからのモータ駆動用信号によって駆動
されるモータと、前記モータの駆動力によって開弁度合いが制御される流
量制御弁と、前記内燃機関の異状を検出した場合に、電気信号に基づ
いて前記流量制御弁を開弁方向に強制駆動させる電気制
御回路とを具備したことを特徴とする内燃機関の冷却制
御装置。
【請求項２】前記電気制御回路は、内燃機関の異常を
電気信号によって検出することで、前記制御ユニットと
モータとの接続回路を遮断すると共に、前記モータに対
して流量制御弁を開弁させる駆動信号を供給するように
構成したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の
冷却制御装置。
【請求項３】前記流量制御弁を駆動する第２のモータ
がさらに具備され、前記電気制御回路は、内燃機関の異
常を電気信号によって検出することで、前記第２のモー
タに対して流量制御弁を開弁させる駆動信号を供給する
ように構成したことを特徴とする請求項１に記載の内燃
機関の冷却制御装置。
【請求項４】前記流量制御弁を開弁方向に付勢するリ
ターンスプリングがさらに具備され、且つ前記電気制御
回路に冷却水の所定以上の水温に感応してスイッチ動作
を成すサーモスイッチを用いると共に、前記サーモスイ
ッチの動作に基づいて前記制御ユニットとモータとの接
続回路を遮断することで、前記リターンスプリングの付
勢力により流量制御弁を開弁できるように構成したこと
を特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却制御装
置。
【請求項５】前記流量制御弁を開弁方向に付勢するリ
ターンスプリングと、前記モータと流量制御弁との接離
を電気信号によって制御できるクラッチ機構とがさらに
具備され、且つ前記電気制御回路に冷却水の所定以上の
水温に感応してスイッチ動作を成すサーモスイッチを用
いると共に、前記サーモスイッチの動作に基づいて前記
クラッチ機構を開放することで、前記リターンスプリン
グの付勢力により流量制御弁が開弁されるように構成し
たことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の冷却制
御装置。
【請求項６】内燃機関と熱交換器間の冷却水の循環路
に配置され、内燃機関から熱交換器に流れる冷却水の流
量をその開弁度合いに応じて制御する流量制御弁を具備
した冷却制御装置であって、内燃機関の運転状態に応じてモータ駆動用信号を送出す
る制御ユニットと、前記制御ユニットからのモータ駆動用信号によって駆動
されるモータと、前記モータの駆動力によって開弁度合いが制御される流
量制御弁と、前記流量制御弁内に配置され、冷却水の異常温度に感応
して前記流量制御弁を開弁方向に付勢する強制駆動機構
とを具備したことを特徴とする内燃機関の冷却制御装
置。
【請求項７】前記強制駆動機構は、流量制御弁の開閉
を制御する弁軸上に捲装されたバネ部材と、前記弁軸上
に配置され、バネ部材の両端部にそれぞれ係合してバネ
部材を保持する一対のピン部材とにより構成され、かつ
前記いずれかのピン部材が、冷却水の異常温度に感応し
てバネ部材の係合を解除する熱感応材料により形成され
ると共に、前記ピン部材の係合解除に伴うバネ部材の復
帰力により、流量制御弁を開弁させるように構成したこ
とを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の冷却制御装
置。
【請求項８】前記強制駆動機構には、冷却水の異常温
度に感応して移動するピストンロッドを有するサーモエ
レメントと、前記ピストンロッドの移動を回転運動に変
換するカム部材とが具備され、前記カム部材による回転
運動に基づいて流量制御弁を開弁するように構成したこ
とを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の冷却制御装
置。
【請求項９】前記サーモエレメントのピストンロッド
移動にともない、前記モータの駆動力が流量制御弁に伝
達されるのを阻止する動力遮断機構をさらに具備したこ
とを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の冷却制御装
置。
【請求項１０】前記流量制御弁を開弁方向に付勢する
リターンスプリングがさらに具備され、且つ前記強制駆
動機構には、冷却水の異常温度に感応して移動するピス
トンロッドを有するサーモエレメントと、前記ピストン
ロッドの移動に伴い前記流量制御弁の開閉を制御する弁
軸上で前記モータの駆動力を遮断する連結部材とが具備
され、前記連結部材の遮断動作により前記リターンスプ
リングの付勢力により流量制御弁が開弁されるように構
成したことを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の冷
却制御装置。
【請求項１１】前記流量制御弁を開弁方向に付勢する
リターンスプリングがさらに具備され、且つ前記強制駆
動機構には、冷却水の異常温度に感応して形状を変化さ
せる熱感応素子による熱作動部材と、前記熱作動部材の
作動により前記流量制御弁の開閉を制御する弁軸上で前
記モータの駆動力を遮断する連結部材とが具備され、前
記連結部材の遮断動作に伴う前記リターンスプリングの
付勢力により流量制御弁が開弁されるように構成したこ
とを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の冷却制御装
置。
【請求項１２】前記流量制御弁は、バタフライ弁であ
ることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか
に記載の内燃機関の冷却制御装置。