JPS588878A

JPS588878A - 感温制御弁

Info

Publication number: JPS588878A
Application number: JP10427481A
Authority: JP
Inventors: Tatsumi Furukubo; 辰巳古久保
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1981-07-03
Filing date: 1981-07-03
Publication date: 1983-01-19

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】本発明は感温ｔｒｕｅ弁に係り、さらに詳細にはエンジ
ン冷却系に於て冷却水水路の切換え等に用（１られる感
ｉｉｉｉｍ−弁に係る。

火花点火式エンジンに於て、エンジンの出力性能、燃費
、排気ガス対策等の観点からシリンダヘッドのウォータ
ジャケットを流れる冷°却水の濃度とシリンダブロック
のウォータジャケットを流れる冷却水の１１１度とを個
別にｌ１ｌｌｌｌできるよう構成された冷却装置は、本
願出願人と同一の出願人による特許出願である特願昭５
５−１６９９３３号及び特願＠５６−３１７３１号によ
って既に提案されている。

本発明は上述の如き冷ｔＡ装置に於て、冷却水水路の切
換えに用いられる一便で且小型の感温制御弁を提供せん
とするものである。

以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細
に説明する。

第１図は本発明による感温制御弁が組込まれた冷却装置
の一つの実施例を示す線図である。第１−に酢で、１は
エンジンを示しており、このエンジン１は主に各気四の
燃焼室の１ｌｌｓを郭定するシリンダヘッド２と、前記
燃焼室の＃１！壁を郭定するシリンダブロック３とを有
している。シリンダヘッド２とシリンダブロック３には
各々ウォータジャケット４及び５が各々個別に設けられ
ており、これらウォータジャケット内を冷却水が個別に
独立してａｍするようになっている。

ウォータジャケット４．５の入口６．７には各々ウォー
タポンプ１０．１１が接続されており、該ウォータポン
プは各々冷却水を前記各ウォータジャケット内へ供給す
るようになっている。ウォータジャケット４及び５の出
口８．９は導ＩＦ１０．１１及び１２を経てラジェータ
１３の入口１３に接続されている。ラジェータ１３はそ
の出口１５を導！１６を経て感ｍ制御井３０の一つのボ
ート３１に接続されている。ウォータポンプ１０はその
吸入ボートを導！１９を経て感温制御弁３０のもう一つ
のボート３２に、またウォータポンプ１１はその吸入ポ
ートを導！２０を軽て感温制御弁３０の他の一つのボー
ト３３に各々接続されている。ウォータジャケット４及
び５の出口８及び９は各々導管１２．１４及び２１を経
て感温制御弁３０のボート３４に接続されている。

感８１輌御井３０は第２図に良く示されている。

この感１＠御弁３０は前記各ボートを備えたケーシング
３５を含んでおり、ケーシング内は咳ケーシングに同定
された組立枠体３６によって三つの弁室３７．３８及び
３９に区分されている。弁室３７はポート３１に、弁室
３８＆ｔポート３２に、弁室３９はポート３３及び３４
に各々連通している。

組立枠体３６は弁室３７と３８とを連通ずる弁ポート４
０を、また弁室３８と３９とを連通するもう一つの弁ポ
ート４１を各々郭定している◎弁ポート４０は盤状の弁
ＩＩ素４２により開閉されるようになっている。弁要素
４２は図示されている如き降下位置にあるときには環状
の弁座部４３に当接して弁ポート４０を閏じ、前記降下
位置より上昇して弁座部４３より離れた上昇位置にある
ときには弁ポート４０を開くようになっている。

弁ポート４１は円環状の弁要素４４によって開閉される
ようになっている。弁要素４４は図示されている如き上
昇位置にあるときには弁座部４６に当接して弁ポート４
１を閉じ、前記上昇位置より降下して弁慶部４６より離
れた降下位置にあるときには弁ポート４１を開くように
なっている。

またこの弁要素４４は弁室３８と３９とを連通するもう
一つの弁ポート４５を郭定しており、この弁ポート４５
は盤状の弁要素４７によってｌｌ！１閉されるようにな
っている。弁装１４７は図示されている如き上昇位１に
あるときには弁要素４４の上面の一部によって構成され
た弁慶部４８より離れて弁ポート４５を開き、前記上昇
位置より降下して弁座部４８に当接する降下位置にある
ときには弁ポート４５を閉じるようになっている。

ケーシング３５内にはＩＩＩアクチュエータ４９が配置
されている。感温アクチュエータ４９は弁室３９内に位
置する内部にワックスの如き熱膨張性物質５０を充填さ
れたケース５１と、前記ケース５１に固定されたニード
ルガイド５２と、前記ニードルガイドに支持され熱膨張
性物質５０の熱膨張によりケース５１に対し図にて上方
へ移動するニードル５３とを含んでいる。感温アクチュ
エータ４９＆をニードル５３の先端にて弁要素４２に係
合し、またニードルガイド５２にてスナップリング５４
により弁装１４７を担持し、・熱膨張性物質５０が熱膨
張した際には弁ｌ［索４２を図（て上方へ、また弁装１
４７を図にて下方へ向けて各々駆動する駆動力を生じる
ようになっている。ケース５１はその一部にて組立枠体
３６に形成された案内孔５５に遊嵌合し、該組立枠体に
案内されて図にて上下に移動するようになっている。ま
た弁要素４２には筒状の案内要素５６が取付けられてお
り、鵡案内部材はその一部にて組立枠体３６に形成され
た案内孔５７に遊嵌合し、咳岨立枠体に案内されて図に
て上下に移動して弁装ｊｌｉ４２の移動を案内するよう
になっている。

弁要素４２と組立枠体３６との間には圧縮コイルばね５
８が、弁要素４４と組立枠体３６との闇にはもう一つの
圧縮コイルばね５９が、また弁要素４７と組立枠体３６
との間にはさらにもう一つの圧縮コイルばね６０が各々
取付けられている。

圧縮コイルばね５８は弁装ｊｌＩ４２を図にて下方へ向
けて付勢するばね力を生じ、圧縮コイルばね５９は弁装
１＄１４４を図にて上方へ向けて付勢するばね力を生じ
、圧縮コイルばね６０は弁要素４７を図にて上方へ向け
τ付勢するばね力を生じ、圧縮コイルばね５８は圧縮コ
イルばね６０より大きいばね力を左−１また圧縮コイル
ばね５９は圧縮コイルばね５８よりさらに大きいばね力
を有している。弁要素４４は浮動式の弁であり、これの
弁慶部４８に弁要素４７が当接して弁ＩＩ素４７によっ
て図にて下方へ向かう力を与えられない限り、図示され
ている如く、圧縮フィルばね５９のばねｈによって弁座
部４６に当接した上昇位置に位置している。

また弁ＩＪＩＩ４２には弁室３７と３８とを連通ずるバ
イパスポート６１が設けられている。このバイパスポー
ト６１は弁！！素４２に穿設された小孔により構成され
、その通路断面積は弁ポート４０のそれに比して非常に
小さくなっている。バイパスポート６１はスナップリン
グ６２によってニードルガイド５２に固定された弁要素
６３により一部されるようになっている。弁１［ｌｌ６
３は弁要素４７が前記上昇位置にあるときには弁要素４
２に当接してバイパスポート６１を閉じ、゛−記弁−票
４７が前記上昇位置より少しでも降下したときには弁要
素４２より離れてバイパスポート６１を開くようになっ
ている。

次に上述の如き構成からなる感！ｌ＠御弁が組込まれた
冷却装隨の作用について説明する。

まず、エンジン畷機中、即ち全ての冷却水の製置が低く
、その濃痘が感温アクチュエータ４９の熱膨張性物質５
０の溶解濃度、例えば８０℃以下のときについて説明す
る。このときには感温制御弁３０の６弁［ＩＫは図示さ
れている如き状態にある。即ち、弁ポート４０が弁要素
４２によって、また弁ポート４１が弁要素４４によって
、またバイパスポート６１が弁要素６３によって各々閉
じられ、弁ポート４５のみ開かれている。

従うてこのときにはシリンダブロック２のウォータジャ
ケット４を貫流してその出口８へ流れた１１ｍ水とシリ
ンダブロック３のウォータジャケット５を貫流してその
出口９へ流れた冷却水は共に導管２１を軽て弁装１１３
０のポート３４より弁室３９内に流入し、その一部は弁
ポート４８を経て弁室３８内に流入し、ポート３２より
導管１９を経てウォータポンプ１０に至り、談ウォータ
ポンプによりウォータジャケット４内に再供給される。

また弁室３９内に流入した残りの冷却水はポート３３よ
り導！２０を軽てウォータポンプ１１に至り、該ウォー
タポンプによりウォータジャケット５内に再供給される
。このようにエンジン曖−中はウォータジャケット４及
び５を貫流する冷却水は全てラジェータ１５へは流れず
、共通の循環路を経て循環することによりシリンダヘッ
ドとシリンダブロック３とが同様に暖機される。

次にエンジンの暖機が完了して弁室３９を流れる冷却水
の温演が８０℃を越えてよ弄したときについて説明する
。冷却水の濃度が８０℃を越えて上昇すると、感温アク
チュエータ４９の熱膨張性物質５０が溶解し始め、これ
が体積膨張する。これによりニードルガイド５２にｍに
て下方へ向かう力が、またニードル５３に図にて上方へ
向かう力が各々生じる。この時弁装１＄１４２は圧縮コ
イルば勧６０より強いばね力を有する圧線゛コイルばね
５８により弁慶部４３に押付けられているため、まずケ
ース５１がニードルガイド５２、弁装Ｉ４７及び６３を
伴りて圧縮コイルばね６０のばね力に抗して降下する。

これにより弁要素６３が弁装１４２より離れ、バイパス
ポート６１が開かれる。

これよりさらにケース５１が降下すると、弁要素４７が
弁座部４８に当接し、弁ポート４５を閉じるようになる
。これにより弁室３８と３９との連通が連Ｉｉされる。

弁装１ｉ４７が弁座部４８に当接すると、談弁１！１ｉ
４７は弁１１１１ｊ４４を介して圧縮コイルばね５９に
より支持されるようになり、この時この圧縮コイルばね
５９のばね力は圧縮コイルばね５８より強いばね力を有
しているため、これよりさうに熱膨張性物質５０の体積
膨張が進むと、ニードル５３がニードルガイド５２に対
し上昇し、弁要素４２を圧縮コイルばね５８のばね力に
抗して上昇させ、これを弁座１ｓ４３より引離して弁ポ
ート４０を開くようになる。従って、このときには弁室
３７と３８とが連通し、この結果、ポート３２はポート
３４に代えてポート３１に接続されるようになる。

従ってこのときにはウォータジャケット４を貫流して出
口８へ漁れた冷却水はＩ＄１１３を経てラジェータ１５
へ流れ、ラジェータ内を貫流する。

この冷却水はラジェータ１５を貫流する際に冷却され、
その債導管１８を経てポート３１より弁室３７内に流入
し、さらに弁ポート４０、弁室３８を経てポート３２よ
り専管１９を経てウォータポンプ１０へ至り、該ウォー
タポンプ１０によりウォータジャケット４内に再供給さ
れる。またウォータジャケット５を貫流してその出口９
へ流れた冷却水は導管２１を経てポート３４より弁室３
９内に流入し、ポート３３より専管２０を軽てウォータ
ポンプ１１へ至り、談ウォータポンプによってウォータ
ジャケット５内に再供給される。上述の如くこの時には
ウォータジャケット４にはラジェータを通過して冷却さ
れた冷却水がｌ１ｌＩ供給され、これに対しウォータジ
ャケット５にはラジェータを通過しない冷却水が循環供
給されるためシリンダヘッド２はシリンダブロック３に
比して強力に冷却される。これによりエンジンのメカニ
カルオクタン価が向上する。

上述の如き水路切換え時に於ては、弁ポート４５が閉じ
られてから弁ポート４０が開くので、弁ポート４０と４
５とが共に閉じる状態が短時間ではあるが生じることが
ある。このときにはバイパスポート６１が開いているの
で、このバイパスポートを経てラジェータ１５よりの冷
却水が弁室３７より弁室３８へ少量ではあるが流れ、こ
のときにウォータジャケット４の冷却水の流れが完全に
止まることがない。

上述の如き切換えが行われると、以後、ウォータジャケ
ット４を貫流する冷却水の温度の上昇が抑制されるが、
ウォータジャケット５の冷却水はこれ以降も上昇し続け
る。これにより弁室３９を流れる冷却水の濃度は引続き
上昇する。このためその冷却水のｍ＊の上昇に伴い感層
アクチュエータ４９の熱膨張性物質５０はｉ１続き溶解
膨張する。

これにより弁装ｌＩ４２はさらに図にて上方へ移動し、
この弁要素４２の移動に伴い圧縮コイルばね５８の圧縮
−が増大することにより該圧縮コイルばね５８が弁要素
４２に及ぼすばね力が増大し、遂には圧縮コイルばね５
９が弁１！１４４に与えているばね力と同等になる。従
プてこれよりさらに熱膨張性物質５０が溶解膨張すると
、弁装１１４２の上昇に伴い弁要素４４が圧縮コイルば
ね５９のばね力に抗して降下し始め、これが弁慶部４６
より離れ、弁ボート４１を開くようになる。このときに
はラジェータ１５より導管１８、弁室３７、弁ポート４
０を経て弁室３８内に流入した冷却水の一部が弁ポート
４１を経て弁室３−９内に流入し、談冷却水が導管２０
を経てウォータポンプ１１へ至り、咳ウォータポンプに
よってウォータジャケット５内に供給されるようになる
。これによりウォータジャケット５を流れる冷却水の濃
度が所定値以上、例えば９０℃以上になることが（ハ）
避される。

尚、冷却水の濃度が所定値以上に上昇したときには弁装
１１４４が降下して弁ポート４１がより確実に開かれる
よう、第２１１に示されている如く案内要ｌ１１５６に
弁装ＪＩＩ４２の図にて上方への移動量を制限するスト
ッパ６４が設けられていてよい。

このストッパ６４が設けられていれば、弁要素４２の上
昇に伴い案内要素５６が上昇してストッパ６４がケーシ
ング３６に当接すると、これ以上弁１！ｌＩ４２が上方
へ移動できなくなることにより、ニードル５３がケーシ
ング３６に対し係止され、弁ＩＨＩＩＩ４４の図にて下
方への移動が確実に行われるようになる。

また、弁ポート４１が開かれた後もウォータジャケット
５を流れる冷却水の２１演が上昇する場合は、弁ボート
４１が開かれた慢、ポート３４が閉じられるよう構成さ
れていてもよい。第４図は弁ポート４１が閉じられた後
にポート３４が閉じられるよう構成された感Ｉｌ＠御弁
を示している。尚、第４図に於て第２図及び第３図に対
応する部分は第２１１及び第３１１に付した符号と同一
の符号により示されている。かかる実施例に於ては、ケ
ース５１の下底部に軸部材６５が固定されており、この
軸部材６５にもう一つの弁要素６６が設けられている。

弁要素６６は軸部材６５にその軸輪方向に移動可能に取
付けられ、スナップリング６７により軸部材６５より１
ｉｌＬ、ないようにされており、また圧縮コイルばね６
８によってスナップリング６７へ向けて付勢されている
。弁要素６６は熱膨張性物質５０が同相状態であるとき
には、図示されている如く、ケーシング３５の一部によ
って構成された弁慶部６９より離れてポート（弁ポート
）３４を開き、熱膨張性物質５０が体積膨張してケース
５１がＢａ以上降下したとき弁座部６９に当接してポー
ト３４を閉じるようになっている。弁要素６６の開閉ス
トロークＳａは弁要素４７の開閉ストロークｓｂより長
くなプている。

従って、弁要素４７が弁座部４８に当接して弁ポート４
５を閉じ、次に弁要素４２が弁座部４３より離れて弁ポ
ート４０を開き、その侵弁装１１４４が弁座部４６より
離れて弁ポート４１を開いた後、さらに感温アクチュエ
ータ４９の熱膨張性物質５０が体積膨張してケース５１
が降下したとき、弁要素６６は弁慶部６９に当接してポ
ート３４を閉じるようになる。ポート３４が−じられれ
ば、ウォータジャケット５より出口９へ流れた冷却水の
全てがウォータジャケット４よりの冷却水と共に導管１
３を経てラジェータ１５へ流れ、咳ラジェータより導１
１８、弁室３７、弁ポート４０゜弁室３８、弁ポート４
１、弁室３９、導管２０を軽てウォータポンプ１１へ流
れ、該ウォータポンプによりウォータジャケット５内に
再供給される。

以上の説明から明らかな如く、本発明による感温制御弁
によれば、一つの感温アクチュエータと複数個の弁要素
及び圧縮コイルばねの組合せによりエンジンの冷却水水
路の切換えを所期の態様にて行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による感温制御弁が組込まれたエンジン
の冷却装置の一つの実画例を示す線図、第２！ｌ乃至第
４図は各々本発明による感温制御弁の実画例を示す縦断
面図である。１・・・エンジン、２・・・シリンダヘッド、３°°°
シリンダブロツク、４．５・・・ウォータジャケット、
６．７・・・入日、８．９・・・出０．１０，１１・・
・ウォータポンプ、１２〜１４・・・導管、１５・・・
ラジェータ。１６・・・入口、１７・・・出口、１８〜２１・・・導
管、３ｏ−ｓ　ｍ　１１制御弁、　３１〜３４−１−ト
、　３５−’）−シンク、３６・・・組立枠体、３７〜
３９・・・弁室。４０．４１・・・弁ボート、４２・・・弁要素、４３・
・・弁座部、４４・・・弁要素、４５・・・弁ポート、
４６・・・弁座部、４７・・・弁要素、４８・・・弁座
部、４９・・１１アクチユエータ、５０・・・熱膨張性
物質、５１・・・ケース、５２・・・ニードルガイド、
５３・・・ニードル。５４・・・スナップリング、５５・・・案内孔、５６・
・・案内要素、５７・・・案内孔、５８〜６０・・・圧
縮コイルばね、６１・・・バイパスポート、６２・・・
スナップリング、６３・・・弁要素、６４・・・ストッ
パ、６５・・・軸部材、６６・・・弁要素、６７・・・
スナップリング、６８・・・圧縮コイルばね、６９・・
・弁座部特　許　出　願　人　トヨタ自動率工業株式会
社代　　　　　理　　　　　人　　弁理士　　　明　　
′Ｅ４ＩｉＡＩｌｌ第２図３Ｉ第３図１９

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第一、第二及び第三の弁室を郭定し前記第一の弁
室と前記第二の弁室とを遭遇する第一の弁ポートと前記
第二の弁室と前記第三の弁室とを連通する第二の弁ポー
トとを有する弁ハウジングと、第一の位置にあるとき前
記第一の弁ポートを閉じ前記第一の位置より一方の側に
１！位した第二の位置にあるとき前記第一の弁ポートを
開く第一の弁ｉｕｉと、第三の位置にあるとき前記第二
の弁ポートを閉じ前記第三の位置より前記一方の側と反
対の他方の側に変位したｌ１ｆｉの位置（あるとき前記
第二の弁ポートを霧き且前記第二の弁室と前記第三の弁
室とを連通する第三の弁ポートを備えた第二の弁要素と
、第五の位置にあるとき前記第三の弁ポートを開き前記
第五の位置より前記他方の側に変位した第六の位置にあ
るとき前記第二の弁装弁要素と、前記第一の弁Ｉｌ！素
と前記第三の弁ｌ！素との−に作用し前記第三の弁室ｆ
ｍれる流体の濃度に畷応しｗＡＩＩｌ直の上昇に伴い前
記第一の弁ＩＩ票を前記一方の側へ前記第三の弁＊＊を
前記他方の側へ駆動する感温アクチュエータと、前記第
一の弁要素を前記他方の側へ付勢する第一のばねと、前
記第二及び第三の弁ａｍを各々前記一方の側へ付勢する
第二及び第三のばねとを有し、前記簡−のばねは前記第
二のばねより大きいばね力を、また前記第三のばねは前
記第一のばねよりさらに大きいばね力を有し、前記鴫−
アクチュエータにより前記濃度の上昇に伴い前記第三の
弁ボートを簡じ、次に前記第一の弁ポートを開き、次に
前記第二の弁ボートを開くよう構成されていることを特
徴とする一ｍｌ制御弁。
（２）第一、第二、第三及び第四の弁室を郭定し前記第
一の弁室と前記第二の弁室とを連通する第一の弁ボート
と前記第二の弁室と前記第三の弁室とを連通する第二の
弁ボートと前記第゛三の弁室と有する弁ハウジングと、
第一の位置にあるとき前記第一の弁ボートを閉じ前記第
一の位１より一方の側に変位した第二の位１にあるとき
前記第一の弁ポートを開く第一の弁Ｉ！素と、第三の位
置にあるとき前記第二の弁ポートを閉じ前記第三の位置
より前記一方の側と反対の他方の側に変位した第四の位
置にあるとき前記第二の弁ポートを関き且前記第二の弁
室と前記第三の弁室とを連通する第三の弁ポートを儀え
た第二の弁要素と、第五の位置にあるとき前記第三の弁
ボートを開き前記第五の位置より前記他方の側に！１位
した第六の位置にあるとき前記第二の弁要素に係合して
前記第三の弁ポートを閉じる第三の弁要素と、第七の位
置にあるとき前記第四の弁ポートを開き前記第七の位置
より前記他方の側に変位した第への位置にあるとき前記
第二の弁要素に係合して前記第四の弁ポートを閉じる第
四の弁要素と、前記第一の弁要素と前記第三及び第四の
弁ｌＩ素との閤に作用し前記第三の弁室を流れる流体の
温度に感層し咳温度の上昇に伴い前記第一の弁！！衆を
前記一方の側へ前記第三及び第四の弁要素を前記他方の
側へ駆動する感温アクチュエータと、前記第一の弁要素
を前記他方の側へ付勢する第一のばねと、前記第二及び
第三の弁要素を各々前記一方の側へ付勢する第二及び第
三のばねとを有し、前記第一のばネハ前記第二のばねよ
り大きいばね力を、また前記第三のばねは前記第一のば
ねよりさらに大き（〜ばね力を有し、前記ａｍアクチュ
エータにより前記ｍ度の上昇に伴い前記第三の弁ボート
を閉じ、次に前記第一の弁ポートを開き、次に前記第二
の弁ポートを開き、次に前記第四の弁ボートを閉じるよ
う構成されていることを特徴とする感温制御弁。