JPS6069372A - 水冷機関用サ−モスタツト - Google Patents

水冷機関用サ−モスタツト

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JPS6069372A
JPS6069372A JP17712683A JP17712683A JPS6069372A JP S6069372 A JPS6069372 A JP S6069372A JP 17712683 A JP17712683 A JP 17712683A JP 17712683 A JP17712683 A JP 17712683A JP S6069372 A JPS6069372 A JP S6069372A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
valve
spring
memory alloy
flange
shape memory
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP17712683A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshio Moriya
守谷 好男
Yuusaku Himono
檜物 雄作
Etsuhiro Suzuki
鈴木 悦裕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
Priority to JP17712683A priority Critical patent/JPS6069372A/ja
Publication of JPS6069372A publication Critical patent/JPS6069372A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03GSPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/06Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like
    • F03G7/065Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like using a shape memory element
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/01Control of temperature without auxiliary power
    • G05D23/02Control of temperature without auxiliary power with sensing element expanding and contracting in response to changes of temperature
    • G05D23/024Control of temperature without auxiliary power with sensing element expanding and contracting in response to changes of temperature the sensing element being of the rod type, tube type, or of a similar type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2070/00Details
    • F01P2070/02Details using shape memory alloys

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Temperature-Responsive Valves (AREA)

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】 〔技術分野〕 本発明は、自動車の水冷エンジンの如き水冷機関におけ
る冷却液の液温制御に用いられるサーモスタットに関す
るものである。
〔従来技術〕
従来、自動車用水冷エンジンの冷却液循環系に使用され
ているサーモスタットは、自動*規SJASOE402
に規定されているワックスサーモスタットが一般的であ
る。
第1図及び第2図はこのワックスサーモスタットを示す
。第1図は閉弁状態、第2図は開弁状態である。符号1
は中央部が山形に盛り上がっているフランジで、その傾
斜部には冷却液が通る穴3が形成され、すそ部の内側は
弁座5となっている。
フランジ1の頂部7には下方に延びる軸9がナツト11
により固定されている。この軸9には、ザム製のシリン
グ13とワックス容器150間にワックス17を充填し
たものが装着されており、また、ワックス容器15の上
部外周には弁19が固着されている。フランジlの下側
にはほぼU字形の支持枠体21が取付けられており、こ
の支持枠体21の底部にはワックス容器15が通る穴2
3が形成されている。さらに支持枠体21の底部と弁1
9の間には、コイルばね25が圧縮状態で介装されてお
り、弁19を上方へ押し上げる働きをしている。
このサーモスタットの動作は次のとおりである。
冷却液が所定の温度以下のときは、ワックス17が固形
状態にあり、第1図の如く、コイルばね25の反発力に
より弁19が弁座5に押し当てられ、閉弁状態にある。
この状態では冷却液は流れない。
エンジンが暖まり、冷却液が所定温度以上になると、ワ
ックス17が液状になり、その際体積が膨張するため、
ビム製のシリンダ13はワックス17の強大な膨張力に
よってしぼられ、下方に押し下げられる。このためワッ
クス容器15及び弁19もコイルばね25の反発力に抗
して押し下げられ、第2図のような開弁状態となる。こ
れにより冷却液はラジェターへ流れて冷却されることに
なる。
また、冷却液の温度が所定温度以下になると、ワックス
17の体積が収縮するため、フィルばね25の反発力に
より第1図の状態にもどり、閉弁状態となる。
このような従来のサーモスタットは、次のような欠点を
有している。即ち、サーモスタットが正常に動作してい
ても、車の無理な運転による過負荷や或は冷却能力の低
下等、使用上の原因で冷却液がオーバーヒートすること
があり、その際ワックスが異常膨張して漏出するとか、
加熱が重なり一(有機物(ザム等)が熱劣化により破損
するなどの欠点がある。また、ワックスの体積膨張によ
り弁の開閉寸法を定めている関係から、厳密に規定され
た量のワックスを封入する工程が必要となり、組立性が
悪いという欠点もある。
〔発明の目的〕
本発明゛の目的は、上記のような従来技術の欠点をなり
シ、冷却液がオーバーヒートした場合でも故障が起るこ
とのない、そして組立性の良好な水冷機関用サーモスタ
ットを提供せんとするものである。
〔発明の構成〕
本発明は、上記目的を達成すべく、弁の開閉を形状記憶
合金ばねと、(イアスばねを用いて行うようにしたもの
である。即ち、本発明の水冷機関用サーモスタットは、
冷却液が通る弁穴を有するフランジと、その弁穴の縁に
1周縁の相対する2点ル白靜自fk ly雲坊セ飴 )
小つつの古銭前ル通ス直線を中心とした回転により上記
弁穴を開閉する弁と、上記フランジ及び弁にそれぞれ設
けられたばね取付片と、一端を上記フランジのばね取付
片に、他端を上記弁のばね取付片に取付けられて、上記
弁を開く方向に張設された形状記憶合金ばねと、一端を
上記フランジのばね取付片に、他端を上記弁のばね取付
片に取付けられて、上記弁を閉じる方向に張設されたバ
イアスばねとから成り、冷却液が低温のときは上記バイ
アスばねが形状記憶合金ばねに打勝って上記弁を閉じ、
高温のときは上記形状記憶合金ばねが記憶形状を回復す
ることによりバイアスばねに打勝って上記弁を開くよう
になっていることを特徴とするものである。
〔実施例〕
第3図ナイし第7図は本発明のサーモスタットの一実施
例を示す。符号31は円板状のフランジで、その中央よ
り少し偏心した位置に冷却液が通るほぼ円形の弁穴33
が形成されている。この弁穴33の縁の、弁穴中心を挾
んで相対する位置には、一対の軸受35A、35Bが設
けられている。
37は円板状の弁であり、その周縁の、中心を挾んで相
対する位置には、一対の軸39A、39Bが取付けであ
る。この軸39Aj39Bは前記軸受35A、35Bに
回転自在に支持されており、これにより弁37は、一対
の軸39A、39Bを通る直線を中心として回転自在で
ある。この回転により弁37がフランジ31と同じ平面
にきたときが閉弁状態(第4図参照)、フランジ31と
直交する位置にきたときが開弁状態(第7図参照)であ
る。弁穴33の縁は、軸受35A、35Bの片側(第3
図及び第4図で右側)では弁37の上側に被さるように
、また反対側(同左側)では弁37の下側に被さるよう
に、それぞれ形成されており、これにより閉弁状態での
液密性を確保している。
フランジ31の上面及び下面にはそれぞればね取付片4
1A、43Aが取付けられ、弁37の上面及び下面にも
それぞればね取付片41B、43Bが取付けられている
。上面側の2つのばね取付片41A、41Bの間には通
常のコイルばねより成るバイアスばね45が、下面側の
2つのばね取付付片43A、43Bの間にはコイルばね
形の形状記憶合金ばね47が、それぞれ張設されている
つまり、バイアスばね45は弁37を閉じる方向に付勢
され、形状記憶合金ばね47は弁37を開く方向に付勢
されている。また、バイアスばね45は閉弁状態のとき
弁37の面にほぼ直交するように配置されており(第4
図参照)、形状記憶合金ばね47は開弁状態のとき弁3
70面にほぼ直交するように配置されている。
形状記憶合金ばね47が低温相(マルテンサイト相)か
ら高温相(オーステナイト相)に変わる温度即ち変態点
は、サーモスタットの開弁温度にほぼ一致させておく。
また形状記憶合金ばね47の高温相での記憶形状は、第
7図の開弁状態のときのばね長さより短いものとしてお
く。バイアスばね45の強さは、形状記憶合金ばね47
の低温相のときの強さより強く、高温相のときの強さよ
り弱くしである。
なお、49は空気抜き用のジグルパルゾであり、従来の
ものと同じである。
以上が本実施例のサーモスタットの構造であるが、これ
の動作は次のとおりである。まずこのサーモスタットは
形状記憶合金ばね47が水冷機関側、バイアスばね45
がラジェター側となるようにセットされる。水冷機関内
の冷却液が所定の温度(開弁温度)より低いときは、形
状記憶合金ばね47が低温相の状態で、外力により変形
し易くなっているため、バイアスばね45の方がばね力
が強く、弁37は矢印CLの方向の力を受け、閉じた状
態となっている。冷却液の温度が上昇し、所定の温度を
超えると、形状記憶合金ばね47は高温相に変態し、記
憶された形状に回復しようとして極めて大きなばね力を
発揮するため、バイアスばね45よりばね力が強くなり
、その力により弁37は矢印OPの方向に回転し、開い
た状態となる。このため冷却液は弁穴33を通ってラジ
ェターの万へ流れ出ることになる。
ところで、弁37が開(際のバイアスばね45の交位悟
は、番37のH1自がす般イナrAπ従りて大きくなる
が、回転角には比例せず、回転角が大きくなるに従って
増加の割合は小さくなる。また弁37の回転角が大きく
なるに従って、バイアスばね45の張力の、弁37を回
転させる方向の分力は小さくなってくる。このため、バ
イアスばね45の張力によって弁37に作用するモーメ
ントは、弁37の回転角が大きくなってもさほど増大し
ないこととなる。−万、形状記憶合金ばね47の張力に
よって弁37に作用するモーメントは、低温時において
は同瓢ばね47の張力が弱いので伸長状態、収縮状態で
もさほど大きくはない。ところが高温時にはばねカが強
くなるため、伸長状態ではバイアスばね45に打勝って
収縮する。収縮するに従い張力が低下するが、逆に弁3
7の回転角が大きくなるため、その張力の弁37を回転
させる方向の分力が大きくなり、結果的には弁37に作
用するモーメントはさほど低下しないこととなる。
これらの挙動は、弁37の駆動源となる形状記憶合金ば
ね47及びそのバイアスばね45の張ヵを利用する除に
有利な作用となる6即ち、バイアスばね45によるモー
゛メントの変動幅が少ないため、弁37を駆動させるの
に必要な形状記憶合金ばね47の低温時或いは高温時に
おけるモーメント、の差が過大となるのを避けることが
できる。この結果、形状記憶合金ばね47の変位による
歪量及び材料に生ずる応力が過大になるのを防止でき、
繰返し疲労特性が向上し、さらに弁37の開閉動作を確
実にする等、信頼性も向上する。
また、弁37に作用する冷却液の流体圧力は、弁37の
軸39A、39Bを中心として左右に等しく作用するた
めバランスしており、開弁或いは閉弁の駆動に要する力
がわずかであっても動作させることができ、形状記憶合
金ばね47及びバイアスばね45の張力を小さく設定で
きると共に小型化も可能である。
第8図ないし第12図は本発明の他の実施例を示す。こ
の実施例が前述の実施例と異るところは、バイアスはね
45が、形状記憶合金ばね47と同じく、フランジ31
の下側に設けられていることである。即ち、フランジ3
1にバイアスばね45の一端を取付けるためのばね取付
片41Aをフランジ31の下面に取付けると共に、弁3
7にバイアスばね45の他端を取付けるためのばね取付
片41Bを、弁37の下面で、形状記憶合金ばね47用
のばね取付片43]3とは軸39A、39Bを通る直線
を挾んで反対側に取付け、両ばね取付片41A。
4113間にバイアスばね45を張設したものである。
この場合もバイアスばね45は閉弁状態のとき弁370
面にほぼ直交するよ5に配置されている。その他の構成
は前述の実施例と同じであるので、同一部分には同一符
号を付して説明を省略する。また動作も同じである。
本実施例のように構成すると、サーモスタットの容積が
減少し、小型化できると共に、部品の組付けが一方向か
ら行えるので組立も容易になる利点がある。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、弁の開閉を形状記
憶合金ばねとバイアスばねにより行っているので、冷却
液がオーバーヒートした場合でも ゛故障を起すおそれ
がなく、信頼性の高い水冷機関用サーモスタットが得ら
れる。また、従来のようにワックスを封入する工程が不
要であり、単なる部品の機械的な組立だけで全体を構成
できるので、組立が容易になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は従来の水冷機関用サーモスタットの
閉弁状態と開弁状態を示す半分切開正面図、第3図ない
し第7図は本発明の一実施例を示すもので、第3図は平
面図、第4図は第3図の八−A線断面図、第5図は底面
図、第6図は第3図のB−B線断面図、第7図は開弁状
態における第3図A−A線断面図、第8図ないし第12
図は本発明の他の実施例を示すもので、第8図は平面図
、第9図は正面図へ第10図は底面図、第11図は第8
図のC−C1jl断面図、第12図は開弁状態における
正面図である。 31・・・・・・フランジ、33・・・・・・弁穴、3
5A。 3513・・・・・・軸受、37・・・・・・弁、39
A、39B・・パ゛軸、41A、41B、43A、43
B・旧・・ばね取付片、45・・・・・・バイアスばね
、47・・団・形状記憶合金ばね。 B二 43B 第7図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 il+ 冷却液が通る弁穴な有するフランジと、その弁
    穴の縁に、周縁の相対する2点を回転自在に支持され、
    その2つの支持点を通る直線を中心とした回転により上
    記弁穴を開閉する弁と、上記フランジ及び弁にそれVれ
    設けられたばね取付片と、一端を上記フランジのばね取
    付片に、他端を上記弁のばね取付片に取付けられて、上
    記弁を開く方向に張設された形状記憶合金ばねと、一端
    を上記フランジのばね取付片に、他端を上記弁のばね取
    付片に取付けられて、上記弁を閉じる方向に張設された
    バイアスばねとから成り、冷却液が低温のときは上記バ
    イアスばねが形状記憶合金ばねに打勝って上記弁を閉じ
    、高温のときは上記形状記憶合金ばねが記憶形状を回復
    することによりバイアスばねに打勝って上記弁を開くよ
    うになっていることを特徴とする水冷機関用サーモスタ
    ット。 (21特許請求の範囲第1項記載のサーモスタットであ
    って、形状記憶合金ばねは弁が開いているとき弁面にほ
    ぼ直交するように、またバイアスばねは弁が閉じている
    とき弁面にほぼ直交するように、それぞれ配置されてい
    るもの。 (3) 特許請求の範囲第1項又は@2項記載のサーモ
    スタットであって、バイアスばねは、フランジの形状記
    憶合金ばねが配置されている側と反対側忙配置されてい
    るもの。 (4)特許請求の範囲第1項又は第2項記載のサーモス
    タットであって、バイアスばねは、フランジの形状記憶
    合金ばねが配置されている側に配置されているもの。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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