WO2014142041A1 - 樹脂製ラジエータキャップとその取付構造 - Google Patents

Abstract

　樹脂製ラジエータキャップは、キャップ本体と弁本体とを別個に成形し、キャップ本体の内周側とキャップ本体の外周側を溶着する構造を有することにより容易に成形でき、信頼性が高く、また破損した場合でも、シール不良減少やラジエータタンク内への落下を防止することができる。　

Description

樹脂製ラジエータキャップとその取付構造

　本発明は、樹脂製のキャップ本体と樹脂製の弁本体とを有し、それら両者が溶着によって互いに接続される樹脂製ラジエータキャップに関し、及びその樹脂製ラジエータキャップをラジエータタンクに設けたフィラーネックに取り付けた取付構造に関する。

　本出願人は過去にラジエータに装着する樹脂製のラジエータキャップを提案している（特許文献１）。
　樹脂製ラジエータキャップは、ラジエータタンクの上部から上方に突出するフィラーネックに着脱自在に取り付けられる。この樹脂製ラジエータキャップは上端が閉塞された筒状のキャップ本体と、その内部に装着される弁本体を備える。そしてキャップ本体がラジエータタンクの開口部であるフィラーネックに取り付けられ、弁本体がラジエータタンクへの水の供給及びラジエータタンクから水や蒸気の排出を制御する。
　キャップ本体と弁本体を組み合わせた樹脂製ラジエータキャップは複雑な三次元構造を有する。したがって樹脂成形を複雑化もしくは困難化しないため、通常は、両者をそれぞれ別個に射出成形し、成形されたキャップ本体と弁本体を互いに組み合わせることにより、目的とする樹脂製ラジエータキャップを完成させている。

特開２０１２−２３３４５２号公報

　しかし、別個射出成形方法を採用したとしても、かなり複雑な構造を有している樹脂製のキャップ本体と弁本体を、互いに細部まで整合して組み立てるには、かなり高度の樹脂成形技術を必要とする。そのための開発コストや製造コストも高くなる。樹脂成形に際してキャップ本体と弁本体の間に僅かな寸法の相違が生じると、両者を組み合わせる際に不都合が生じる。さらにキャップ本体と弁本体を互いに組み合わせた後に、予想しなかった部分に間隙等が発生することもある。
　他方、組み立てて完成したキャップを温度変化等の厳しい環境で長期間繰り返し使用すると、キャップ本体と弁本体の両者の間に熱膨張差や劣化による歪差が発生し、それが次第に増加し、樹脂製キャップの機能低下を起こすことになる。
　そこで本発明は、これら課題を解決した樹脂製ラジエータキャップ及びそれをラジエータタンクの開口部であるフィラーネックに取り付ける取付構造を提供することを課題とする。

　前記課題を解決する本発明の第１のキャップは、ラジエータタンク（１）の頂部から上方に突出して設けられるフィラーネック（２）に着脱自在に取り付けられる樹脂製のキャップであって、
　前記フィラーネック（２）は筒状体に形成され、その筒状体の軸方向の中間部に水の出入り口パイプ（２７）が設けられると共に、その筒状体の軸方向の下部にネック部（２８）が設けられ、
　前記キャップは、キャップ本体（３）と弁本体（５）を備え、前記キャップ本体（３）は上端が閉塞された筒状体に形成され、前記弁本体（５）は筒状体に形成されると共に、その筒状体の軸方向の中間部に前記出入り口パイプ（２７）に連通するための連通孔（１７）が設けられ、筒状体の内周側に内フランジ状の弁座（２９）が設けられ、
　前記キャップ本体（３）の軸方向の中間部外周側に上側環状溝（２１）が形成され、前記弁本体（５）の軸方向の下部外周側に下側環状溝（２２）が形成され、
　前記弁本体（５）はその上端部の外周を前記キャップ本体（３）の下端開口からその内部に嵌め込んで装着され、その状態で樹脂製キャップを前記フィラーネック（２）に取り付けた際に、弁本体（５）の前記連通孔（１７）が前記フィラーネック（２）の前記出入り口パイプ（２７）に連通され、更に、前記上側環状溝（２１）には第１シールリング（１５）が嵌め込まれ、その嵌め込まれた第１シールリング（１５）は、樹脂製キャップを前記フィラーネック（２）に取り付けた際に、前記フィラーネック（２）における前記出入り口パイプ（２７）より軸方向の上方位置の内周面に圧着状態で接触できるように構成され、下側環状溝（２２）には第２シールリング（１６）が嵌め込まれ、その嵌め込まれた第２シールリング（１６）は、樹脂製キャップを前記フィラーネック（２）に取り付けた際に、前記フィラーネック（２）のネック部（２８）の内周面に圧着状態で接触できるように構成した樹脂製のキャップにおいて、
　樹脂製キャップを前記フィラーネック（２）に取り付けた際に、前記第１シールリング（１５）と第２シールリング（１６）との間における前記フィラーネック（２）の内周面により形成されるシール空間の内側に溶着部（１０）が位置するように、前記キャップ本体（３）の軸方向の下端部内周側と弁本体（５）の軸方向の上端部外周側が溶着されており、その溶着部（１０）により前記キャップ本体（３）と弁本体（５）が互いに接合されていることを特徴とする樹脂製ラジエータキャップである。
　また第２の発明は、上記第１の発明の樹脂製ラジエータキャップにおいて、
　溶着前の状態においては、
　前記溶着部分におけるキャップ本体（３）の内周側に、軸方向の下端部に向かって内径が拡大する（末広がり）第１テーパ部（６）が設けられ、前記溶着部分における弁本体（５）の外周側に、軸方向の上端部に向かって外径が縮小する（先細り）する第２テーパ部（７）が設けられ、且つ、前記第１テーパ部（６）の軸線に対する傾斜角αは、第２テーパ部（７）の軸線に対する傾斜角βより大きく形成された状態となっており、
　溶着開始に際しては、
　キャップ本体（３）の第１テーパ部（６）の軸方向の上端部のみが弁本体（５）の第２テーパ部（７）の軸方向の上端部に接触するようになっており、
　上記の状態から溶着が開始されて、溶着領域が次第に軸方向の下方に拡大することにより、溶着部（１０）が形成されるように構成されていることを特徴とする、樹脂製ラジエータキャップである。
　また第３の発明は、上記第１の発明の樹脂製ラジエータキャップにおいて、弁本体（５）またはキャップ本体（３）の一部に、それらの材料の経年劣化に対して優先的に劣化し損傷する脆弱部（３０）が設けられ、前記脆弱部（３０）は、その劣化損傷後も前記シール空間のシール機能を破壊しないところのシール空間内側に形成されることを特徴とする樹脂製ラジエータキャップである。
　また第４の発明は、上記第３の発明の樹脂製ラジエータキャップにおいて、弁本体（５）に設けられる前記下側環状溝（２２）の形状は、その軸方向の断面が方形に形成され、その方形の周壁面における上コーナ部（２２ａ）から弁本体（５）に形成される弁座（２９）の前記上コーナ部（２２ａ）に最も近い部分（２９ａ）までの肉厚ｔを、前記方形を形成する他のコーナ周壁の肉厚より小さくすることにより、該部分に前記脆弱部（３０）が形成されるように構成したこと特徴とする樹脂製ラジエータキャップである。
　上記課題を解決する第５の発明は、ラジエータタンク（１）の頂部から上方に突出して設けられるフィラーネック（２）に対し、樹脂製のキャップを着脱自在に取り付ける取付構造であって、
　前記フィラーネック（２）は筒状体に形成され、その筒状体の軸方向の中間部に水の出入り口パイプ（２７）が設けられると共に、その筒状体の軸方向の下部にネック部（２８）が設けられ、
　前記キャップは、キャップ本体（３）と弁本体（５）を備え、前記キャップ本体（３）は上端が閉塞された筒状体に形成され、前記弁本体（５）は筒状体に形成されると共に、その筒状体の軸方向の中間部に前記出入り口パイプ（２７）に連通するための連通孔（１７）が設けられ、筒状体の内周側に内フランジ状の弁座（２９）が設けられ、
　前記キャップ本体（３）の軸方向の中間部外周側に上側環状溝（２１）が形成され、前記弁本体（５）の軸方向の下部外周側に下側環状溝（２２）が形成され、
　前記弁本体（５）はその上端部の外周を前記キャップ本体（３）の下端開口からその内部に嵌め込んで装着され、その状態で弁本体（５）の前記連通孔（１７）が前記フィラーネック（２）の前記出入り口パイプ（２７）に連通され、更に、前記上側環状溝（２１）には第１シールリング（１５）が嵌め込まれ、その嵌め込まれた第１シールリング（１５）は、前記フィラーネック（２）における前記出入り口パイプ（２７）より軸方向の上方位置の内周面に圧着状態で接触し、下側環状溝（２２）には第２シールリング（１６）が嵌め込まれ、その嵌め込まれた第２シールリング（１６）は、前記フィラーネック（２）のネック部（２８）の内周面に圧着状態で接触することにより構成されているキャップにおいて、
　前記キャップは、前記第１シールリング（１５）と第２シールリング（１６）の間における前記フィラーネック（２）の内周面により形成されるシール空間の内側に溶着部（１０）が位置するように、前記キャップ本体（３）の軸方向の下端部内周側と弁本体（５）の軸方向の上端部外周側が溶着され、その溶着部（１０）により前記キャップ本体（３）と弁本体（５）が互いに接合され、
　前記弁本体（５）の軸方向下端より下側に位置する前記フィラーネック（２）の内周側部分に、弁本体（５）の受け部（５０）が設けられ、弁本体（５）が前記キャップ本体（３）から離脱した際に、弁本体（５）が前記フィラーネック（２）を通してタンク本体（１）内に落下することを防止できるように構成したことを特徴とするフィラーネックに対するキャップの取付構造である。
　また第６の発明は、上記第５の発明のキャップの取付構造において、前記受け部（５０）は、フィラーネック（２）の内周側に設けた段差部（５１）により形成され、その段差部（５１）の上面で前記離脱した際の弁本体（５）を受けることができるように構成されていることを特徴とするフィラーネックに対するキャップの取付構造である。
　また第７の発明は、上記第５の発明のキャップの取付構造において、前記受け部（５０）は、フィラーネック（２）の内周側からその中心軸に向けて延長する爪部（５２）により形成され、その爪部（５２）の上面で前記離脱した際の弁本体（５）を受けることができるように構成されていることを特徴とするフィラーネックに対するキャップの取付構造である。
　上記課題を解決する第８の発明は、ラジエータタンク（１）の頂部から上方に突出して設けられるフィラーネック（２）に対して樹脂製のキャップを着脱自在に取り付ける取付構造であって、
　前記フィラーネック（２）は筒状体に形成され、その筒状体の軸方向の中間部に水の出入り口パイプ（２７）が設けられると共に、その筒状体の軸方向の下部にネック部（２８）が設けられ、
　前記キャップは、キャップ本体（３）と弁本体（５）を備え、キャップ本体（３）は上端が閉塞された筒状体に形成され、弁本体（５）は筒状体に形成されると共に、その筒状体の軸方向の中間部に前記出入り口パイプ（２７）に連通するための連通孔（１７）が設けられ、筒状体の内周側には内フランジ状の弁座（２９）が設けられ、
　前記弁本体（５）は、その上端部の外周を前記キャップ本体（３）の下端開口からその内部に嵌め込んで装着され、その状態で弁本体（５）の前記連通孔（１７）が前記フィラーネック（２）の前記出入り口パイプ（２７）に連通され、
　前記キャップ本体（３）の内周側と弁本体（５）の外周側が溶着により接合されて構成され、
　前記フィラーネック（２）には、弁本体（５）の軸方向下端より下側に位置する内周側に弁本体（５）の受け部（５０）が設けられ、弁本体（５）が前記キャップ本体（３）から離脱した際に、弁本体（５）が前記フィラーネック（２）を通してタンク本体（１）内に落下することを防止できるように構成したことを特徴とするフィラーネックに対するキャップの取付構造である。

　第１の発明は、第１シールリング（１５）と第２シールリング（１６）との間における前記フィラーネック（２）の内周面により形成されるシール空間の内側に溶着部が位置するように、キャップ本体（３）の軸方向の下端部内周側と弁本体（５）の軸方向の上端部外周側が溶着され、その溶着部（１０）によりキャップ本体（３）と弁本体（５）が互いに接合されていることを特徴とする。
　溶着は超音波溶着法、振動溶着法、レーザ溶着法等で行われる。超音波溶着法では、キャップ本体（３）と弁本体（５）を互いに接触させ、両者が互いに接触する部分を超音波で微細振動させることにより、該部分が発熱溶解して互いに溶着する。その際、樹脂成形したキャップ本体（３）と弁本体（５）の間に多少の整合誤差が存在していたとしても、接触部分が溶解しながら互いに位置整合して当初の不整合の値を減少させることができる。
　さらに、キャップ本体（３）と弁本体（５）を互いに溶着した溶着部（１０）の位置が前記のようにシール空間内であるため、溶着部（１０）に多少のシール不全が生じたとしても、キャップ本体（３）と弁本体（５）の連結部分とキャップ外部との間のシール不良現象は発生せず、信頼性の高い樹脂製ラジエータキャップとなる。
　第２の発明は、溶着部分におけるキャップ本体（３）の内周側には軸方向の下端部に向かって内径が拡大する（末広がり）第１テーパ部（６）が設けられ、前記溶着部分における弁本体（５）の外周側には軸方向の上端部に向かって外径が縮小する（先細り）する第２テーパ部（７）が設けられ、
　前記第１テーパ部（６）の軸線に対する傾斜角αは、第２テーパ部（７）の軸線に対する傾斜角βより大きく形成され、
　溶着開始に際しては、キャップ本体（３）の第１テーパ部（６）の軸方向の上端部のみが弁本体（５）の第２テーパ部（７）の軸方向の上端部に接触され、
　溶着が開始されて溶着領域が次第に軸方向の下方に拡大することにより、溶着部（１０）が形成されるように構成したことを特徴とする。
　このように構成すると、溶着領域が最小限に抑制され、必要な溶着領域だけが溶着される。そのため溶着時に過剰に溶融した樹脂が不要な部分に漏れ出ることがなく、それによって完成後の組み立て精度が高く、信頼性のある樹脂製ラジエータキャップとなる。
　第３の発明は、弁本体（５）またはキャップ本体（３）の一部に、それらの材料の経年劣化に対して優先的に劣化損傷する脆弱部（３０）が設けられ、前記脆弱部（３０）は、その劣化後も前記シール空間のシール機能を破壊しないところのシール空間内側に形成されていることを特徴とする。
　樹脂製ラジエータキャップは、温度変化が大きい内燃機関付近などの厳しい環境で長期間使用されると、材料の経年劣化による損傷トラブルが発生する。トラブル防止のために行われる定期検査の際、経年劣化の程度を見分けるには高い熟練性を必要とし、しばしば劣化を見落とすこともある。
　第３の発明のような脆弱部（３０）を設けることにより損傷に至る経年劣化時期より早めに、劣化の程度を容易に判別できる。それによって樹脂製ラジエータキャップ自体が大きな損傷に至る以前にキャップ交換できるので、ラジエータの使用上の安全性を高めることができる。また、脆弱部（３０）が劣化により損傷に至ったとしても、脆弱部（３０）が前記シール空間のシール機能を破壊しない位置、すなわちシール空間の内側に形成されているため、樹脂製ラジエータキャップのシール性を損なうことはない。
　第４の発明は、弁本体（５）に設けられる前記下側環状溝（２２）の形状がその軸方向の断面を方形に形成し、その方形の周壁面における上コーナ部（２２ａ）から弁本体（５）に形成される弁座（２９）の前記上コーナ部（２２ａ）に最も近い部分（２９ａ）までの肉厚ｔを、前記方形を形成する他のコーナ周壁の肉厚より小さくすることにより、該部分に前記脆弱部（３０）が形成されるように構成したこと特徴とする。
　上記のような脆弱部（３０）の位置は、他の部分より弁本体を押圧するスプリングなどからの応力集中の割合が比較的大きいので、経年劣化によるダメージを受けやすい。そのため材料の経年劣化をより早期に且つ容易にこの脆弱部（３０）で発現させることができる。
　また、この部分を脆弱部にした場合には、亀裂およびそこから分離した場合、それを外部から目視することが容易にできる。即ち、亀裂の存否は、下側環状溝（２２）の第２シールリング（１６）を取り外せば、亀裂を目視できる。
　また、その部分から上下にキャップが分離した場合には、把持部材（４）を螺回してそれを取り外したとき、キャップ本体（３）と弁本体（５）の上部のみフィラーネック（２）から分離し、弁本体（５）の下部がフィラーネック（２）内に残存する。そのため、フィラーネック（２）内でそれらの分離が直に確認できる。そこで、ラジエータキャップの交換をすることができ、その時期を逸することがない。
　第５の発明は、弁本体（５）の軸方向下端より下側に位置するフィラーネック（２）の内周側部分に、弁本体（５）の受け部（５０）が設けられ、弁本体（５）がキャップ本体（３）から離脱した際に、弁本体（５）がフィラーネック（２）を通してラジエータタンク（１）の本体内に落下することを防止できるように構成したことを特徴とする取付構造である。
　このように構成すると、仮に溶着部（１０）または樹脂成形部分の一部が損傷し、弁本体（５）が離脱して下方に落下したとしても、弁本体（５）は受け部（５０）で受け止められる。弁本体（５）がラジエータタンク（１）の本体内に落下すると、それを回収することが困難な場合も多いが、この構成により、そのような問題を容易に回避できる。
　第６の発明は、受け部（５０）がフィラーネックの内周側に設けた段差部（５１）により形成され、その段差部（５１）の上面で前記弁本体（５）を受けることができるように構成されていることを特徴とする。このように構成すると、受け部（５０）をフィラーネックと一体的に形成することができる。
　第７の発明は、受け部（５０）がフィラーネックの内周側からその中心軸に向けて延長する爪部（５２）により形成され、その爪部（５２）の上面で前記弁本体（５）を受けることができるように構成されていることを特徴とする。このように構成すると、受け部（５０）をフィラーネックと一体的に形成することができる。
　第８の発明は、キャップ本体（３）の内周側と弁本体（５）の外周側が溶着により接合されて構成され、フィラーネック（２）には、弁本体（５）の軸方向下端より下側に位置する内周側に弁本体（５）の受け部（５０）が設けられ、弁本体（５）が前記キャップ本体（３）から離脱した際に、弁本体（５）が前記フィラーネック（２）を通してラジエータタンク（１）の本体内に落下することを防止できるように構成したことを特徴とする取付構造である。
　第８の発明も第５の発明と同様に、仮に溶着部（１０）または樹脂成形部分の一部が損傷し、弁本体（５）が離脱して下方に落下したとしても、弁本体（５）は受け部（５０）で受け止められるので、ラジエータタンク（１）の本体内に落下することを防止できる。

　図１は第１の発明における樹脂製ラジエータキャップの接続構造を示す縦断面図である。
　図２は図１の要部拡大図であり、その溶着前の状態を示す図である。
　図３は図２の溶着後の状態を示す図である。
　図４は第３の発明における脆弱部とその周囲を示す部分拡大断面図である。
　図５は第５の発明におけるキャップをフィラーネックに取り付ける前の分解斜視図である。
　図６は図５におけるＶＩ−ＶＩ矢視図である。
　図７は図５におけるＶＩＩ−ＶＩＩ矢視図である。

　次に図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
　最初に、図面に示された機器や部品間または部品内の上下の位置関係について説明もしくは定義する。各断面図は縦方向の断面図であり、これらの断面図に示されている図面上部方向（上側部分）が本発明で説明されている上部方向（上部または上側）を意味し、または示しており、これらの断面図に示されている図面下部方向（下側部分）が本発明で説明されている下部方向（下部または下側）を意味し、または示している。そして、図面上における上下方向の中間が本発明で説明されている中間部を意味し、または示す。図１を基に１例を説明すると、ラジエータタンク１は下部に配置され、キャップの弁本体５はラジエータタンク１の本体上部に配置され、且つキャップ本体３の下側に配置されることを示す。すなわちラジエータタンク１から上方に垂直に延長するフィラーネック２の軸の上下方向が本発明において定義する上下方向に一致する。
　図１に示す樹脂製ラジエータキャップをフィラーネックに取り付けた構造において、樹脂製ラジエータキャップは、ラジエータタンク１から上方に垂直に突出して設けられたフィラーネック２に着脱自在に取り付けられる。この樹脂製ラジエータキャップは上から順に把持部材４、キャップ本体３および弁本体５を備えている。なおフィラーネック２は、ラジエータタンク１に近い下側部分に断面が縮小するネック部２８を有し、そのネック部２８の付根内側における上縁の部分が内フランジ状（内側の中心軸方向にフランジの面が延びる形状）に形成されている。その内フランジ部分から軸方向の上方に向けて拡大する筒部が形成され、その筒部の内周面に雌ネジが形成されている。ネック部２８の上側の筒部には、水を通す出入口パイプ２７が筒部の側面に一体的に形成され、その出入り口パイプ２７は筒部から半径方向外側に水平に延びている。
　キャップ本体３はその上端が閉塞された筒状体からなり、全体がカップ状に形成されている。弁本体５も筒状に形成されている。弁本体５の上端部の外周部分をキャップ本体３における下端部の開口から上方に向けて嵌め込まれた状態で、両者間が溶着固定されている。
　樹脂製ラジエータキャップの最上端には把持部材４が配置される。把持部材４はその上部にフランジ部を有し、全体が浅いカップ状に形成されている。把持部材４の内周部分にキャップ本体３の上端部が圧入される。キャップ本体３に設けた係合部１９を把持部材４の係止部２３に係合させることにより、把持部材４とキャップ本体３が接続される。把持部材４の外周面には雄ネジで形成した螺着部２５が形成される。螺着部２５はフィラーネック２の内周面に形成した雌ネジに着脱自在に螺着される。なお把持部材４の上面の中心には外周が四角または六角の工具嵌着部が突設されている。その嵌着部に工具を嵌め込んで回転することにより、把持部材４をフィラーネック２に容易に着脱できるようになっている。
　キャップ本体３の軸方向の中間部外周側に上側環状溝２１が形成され、弁本体５の軸方向の下部外周側に下側環状溝２２が形成されている。上側環状溝２１には第１シールリング１５が嵌め込まれている。嵌め込まれた第１シールリング１５は、フィラーネック２における出入り口パイプ２７より軸方向の上方位置の内周面に圧着して接触する。下側環状溝２２には第２シールリング１６が嵌め込まれている。嵌め込まれた第２シールリング１６は、フィラーネック２のネック部２８の内周面に圧着して接触する。これら第１シールリング１５と第２シールリング１６は、通常、この分野で使用される弾力性のあるリング状のシール材で構成される。
　弁本体５の下端の中心にはバネ座４０が設けられている。また弁本体５の内周面には内フランジ状の弁座部２９が設けられる。弁座部２９に正圧弁１３が環状シール板１８を介して着脱自在に装着する。さらに弁本体５の中間部には、その半径方向外側に向かう連通孔１７が周囲方向に等間隔で複数設けられている。
　環状シール板１８の上面に正圧弁１３が固定され、環状シール板１８の下面に負圧弁１４のフランジ部上面が着脱自在に接触する。この負圧弁１４の底面と弁本体５のバネ座４０との間には第２スプリング１２が配置される。正圧弁１３とキャップ本体３の上端の閉塞面との間には、第１スプリング１１が配置される。
　キャップ本体３の第１シールリング１５はフィラーネック２の内周側で且つ出入口パイプ２７より上方位置に圧着状態で接触している。弁本体５の第２シールリング１６は、フィラーネック２のネック部２８の内周側に圧着状態で接触している。それにより第１シールリング１５と第２シールリング１６で上下方向を制限され、且つフィラーネック２の内周面から中心軸方向に向かう内側領域（円柱状の領域）にシール空間（又はシール可能領域）が形成される。この上下方向が制限されたシール空間は、樹脂製キャップにおけるキャップ本体３と弁本体５の接続部分からそれらの外側に位置するフィラーネック２側への漏水（最終的にはフィラーネック２の外側への漏水）を防止するための防水空間を形成する。
　シール空間内において、キャップ本体３の内周面の一部と弁本体５の上端部外周面の一部が互いに溶着により接合されている。溶着は超音波溶着法により行うことが好ましい。超音波溶着法は溶着すべき部材同士を互いに接触させた状態で溶着用の強力な超音波をそれらの接触領域に伝達する。それによって接触部分が強く微細振動して発熱溶解する。次いで冷却して硬化させると部材間が溶着する。
　次に溶着により接続されたキャップ本体３と弁本体５の組立構造について説明する。図１はキャップ本体３の軸方向下端部の内周側と、弁本体５の軸方向上端部の外周側を互いに溶着した状態を示すものである。そして図２はその溶着前の状態を示し、図３はその溶着後を示す。
　図２において、キャップ本体３の軸線上の断面の内周部における中間部より下方部分はその内径が拡大された拡大部（段付き部分）を形成する。内径の大きい拡大部とそれより上方に位置する内径の小さい部分の間には、上方に延長する環状溝部８が形成されている。その環状溝部８に略整合するように、弁本体５の上端部には環状凸部９が形成されている。環状溝部８より下方の内径の大きい拡大部の内周の上部に、軸方向の下端部に向かって内径が拡大する（末広がり）第１テーパ部６が設けられる。
　一方、溶着部分における弁本体５の外周側、即ち、前記の環状凸部９の下方には軸方向の上端部に向かって外径が縮小する（先細り）する第２テーパ部７が設けられている。第１テーパ部６のキャップ本体３の軸線に対する傾斜角αは、第２テーパ部７の弁本体５の軸線に対する傾斜角βより大きく形成される。なお、キャップ本体３の中心軸線と弁本体５の中心軸線は同軸である。
　溶着開始に際しては、キャップ本体３の第１テーパ部６の軸方向の上端部のみが弁本体５の第２テーパ部７の軸方向の上端部に接触する。溶着を開始した後、溶着領域は次第に軸方向の下方に拡大し、下方に向かう円環状の溶着部１０が形成される。
　弁本体５の第２テーパ部７の下端外周には仮組用の環状凸部２４が形成されている。キャップ本体３と弁本体５の組立に際し、環状凸部２４はキャップ本体３の下端内周に突設された同仮組用の係止爪２６の内側に下方から圧入される（図２、図４参照）。その際、図２に示すようにキャップ本体３の下端部の内周と、環状凸部２４および第２テーパ部７との間には、環状のポケット部２３ａが形成される。また、弁本体５の上端の環状凸部９の外周と、中間筒部３ａの内周との間には、図示しない僅かの隙間が形成される。
　図２に示すように、中間筒部３ａの第１テーパ部６の上端には交差部３ｂが設けられている。溶着開始時にはその交差部３ｂに第２テーパ部７の上端が接触した状態となる。図２の状態で超音波溶着を開始すると、キャップ本体３の交差部３ｂを始点として溶着領域が次第に下方へ進行拡大する。そのときキャップ本体３は弁本体５側に押つけられ、その溶着点が次第に下方に移動し、図３のごとくキャップ本体３が相対的に弁本体５に対して下方に移動する。そして弁本体５とキャップ本体３との間に溶着部１０が形成される。超音波溶着装置の電源を切ることにより溶解領域が硬化し、弁本体５とキャップ本体３との間が溶着される。溶着部１０は図３に示す黒塗り部である。溶着部１０の大きさは通常の溶着部よりも大幅に低減され、余剰の溶融樹脂が外周に漏洩して硬化することを防止できる。
　作用
　前記のように組み立てられた樹脂製ラジエータキャップにおいて、把持部材４の上端の中心にスパナ等の工具を嵌め込んで回転することにより、把持部材４の螺着部２５がフィラーネック２の上端開口に螺着して両者が接続される。その際、スプリングの加圧力により、正圧弁１３と負圧弁１４は閉じた状態となり、ラジエータタンク１の内部を密閉状態にする。ラジエータタンク１の冷却水温度が上昇し、その圧力が設定以上になると、正圧弁１３が第１スプリング１１を押し上げで上昇する。それによってタンク内の過剰な蒸気および冷却水が連通孔１７を介し、出入口パイプ２７から図示しないサージタンクに導かれる。再びラジエータタンク１の内圧が低下すると、正圧弁１３が閉じられる。
　他方、例えばエンジンの停止によりラジエータタンク１の内部の冷却水温度が低下すると、ラジエータタンク１の内部が負圧になる。すると負圧弁１４が第２スプリング１２を押し下げて下方に移動する。それによって水が出入り口パイプ２７から負圧弁１４を経てラジエータタンク１内に供給される。
　図１の樹脂製ラジエータキャップにおいて、仮にキャップ本体３と弁本体５との溶着部１０にシール不良があったとしても、第１シールリング１５とフィラーネック２の筒部内周面との気密（シール性）は保たれる。それとともに、第２シールリング１６とネック部２８間の気密も保たれる。その結果、ラジエータタンク１の温度上昇時には、正圧弁１３が正常に機能して上昇し、内部が負圧になると負圧弁１４が下降する。このように各弁は正常に動作するので、本発明の樹脂製ラジエータキャップは、万一溶着部１０にシール不全が発生したとしても、樹脂製ラジエータキャップの機能を正常に維持することができる。
　図４は図１の樹脂製キャップにおける弁本体５の部分に脆弱部３０を設けた例を示す図である。図４において、図１と同じ部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
　弁本体５に設けられる下側環状溝２２の形状は、図４に示すように、その軸方向の断面が方形に形成される。その方形の周壁面における上コーナ部２２ａから弁本体５に形成される弁座２９の前記上コーナ部２２ａに最も近い部分２９ａまでの肉厚ｔを他の部分より小さくする。即ち肉厚ｔは前記方形を形成する他のコーナ周壁（方形を取り囲む周壁）の肉厚より小さくなるように形成される。それにより該部分に前記脆弱部３０が形成される。
　前述のように、この肉厚ｔの部分は、他の部分より弁本体５を押し下げる第１スプリング１１などからの応力集中の割合が比較的大きい。そのため経年劣化によるダメージを受けやすい。それに加えて上記のように該部分の肉厚ｔを小さくすることにより、該部分の劣化速度が他の部分より大きくなる。その結果、経年劣化の兆候をより迅速に、且つ正確に確認することが可能になる。仮に脆弱部３０が劣化して損傷に至った場合でも、脆弱部３０はシール空間のシール機能を破壊しない領域、すなわちシール空間の内側領域に形成されているので、シール空間のシール機能が損なわれることはない。
　図５は弁本体５を下方から受け止める受け部５０を設けた例を示す図である。樹脂製キャップを構成する弁本体５が損傷などによりキャップ本体３から離脱した場合、この受け部５０が弁本体５を受け止め、ラジエータタンク１内への落下することを防止する。
　なお、図５の上方に示されたキャップ本体３と弁本体５の組み合わせ及び把持部材４の構造は、図１に示されているキャップ本体３と弁本体５の組み合わせ及び把持部材４の構造と同じである。
　図５の下方にラジエータタンク１とそれから上方に向かって垂直に突出するフィターネック２の縦断面が示されている。図５におけるラジエータタンク１から突出するフィラーネック２の中心軸の位置は、図１のようにラジエータタンク１の中心軸と一致せず、図５の左側に偏っている。そしてフィラーネック２の偏った左側の内周側に段差部５１が設けられている。
　段差部５１は偏った側の周壁を外側に略９０度折り曲げ、そこから更に略９０度上方に折り曲げた形状である。このような形状により、段差部５１は図６に示されるように、その平面が円形リングの一部（円弧状リング）のようになる。仮に、弁本体５に関連する溶着部１０または樹脂成形部分の一部が損傷し、弁本体５がキャップ本体３から離脱して下方に落下したとする。その際、弁本体５は受け部５０を構成する段差部５１で受け止められるので、ラジエータタンク１の本体内に落下することはない。なお図１のように、フィラーネック２の中心軸の位置をラジエータタンク１の中心軸と一致させた状態として、フィラーネック２の内周側に段差部５１を設けることもできる。
　図５には受け部５０として更に爪部５２が示されている。爪部５２はフィラーネック２の内周部から中心軸方向に水平に延長するように設けられる。図５の例では段差部５１の位置より僅かに下方の内周部において、４つの円弧板を円周方向に等間隔に設けることによって爪部５２群が構成されている。図５のように、受け部５０として段差部５１と爪部５２の両者を設けてもよいが、図５のような偏りのない場合には、爪部５２のみ設ける等、爪部５２または段差部５１の何れか一方のみを設けることもできる。

　１　ラジエータタンク
　２　フィラーネック
　３　キャップ本体
　３ａ　中間筒部
　３ｂ　交差部
　４　把持部材
　５　弁本体
　６　第１テーパ部
　７　第２テーパ部
　８　環状溝部
　９　環状凸部
　１０　溶着部
　１１　第１スプリング
　１２　第２スプリング
　１３　正圧弁
　１４　負圧弁
　１５　第１シールリング
　１６　第２シールリング
　１７　連通孔
　１８　環状シール板
　１９　係合部
　２１　上側環状溝
　２２　下側環状溝
　２２ａ　上コーナ部
　２３　係止部
　２３ａ　ポケット部
　２４　環状凸部
　２５　螺着部
　２６　係止爪
　２７　出入り口パイプ
　２８　ネック部
　２９　弁座
　２９ａ　最も近い部分
　３０　脆弱部
　４０　バネ座
　５０　受け部
　５１　段差部
　５２　爪部
　ｔ　肉厚
　α　傾斜角
　β　傾斜角

Claims (8)

1. 　ラジエータタンク（１）の頂部から上方に突出して設けられるフィラーネック（２）に着脱自在に取り付けられる樹脂製のキャップであって、
   　前記フィラーネック（２）は筒状体に形成され、その筒状体の軸方向の中間部に水の出入り口パイプ（２７）が設けられると共に、その筒状体の軸方向の下部にネック部（２８）が設けられ、
   　前記キャップは、キャップ本体（３）と弁本体（５）を備え、前記キャップ本体（３）は上端が閉塞された筒状体に形成され、前記弁本体（５）は筒状体に形成されると共に、その筒状体の軸方向の中間部に前記出入り口パイプ（２７）に連通するための連通孔（１７）が設けられ、筒状体の内周側に内フランジ状の弁座（２９）が設けられ、
   　前記キャップ本体（３）の軸方向の中間部外周側に上側環状溝（２１）が形成され、前記弁本体（５）の軸方向の下部外周側に下側環状溝（２２）が形成され、
   　前記弁本体（５）はその上端部の外周を前記キャップ本体（３）の下端開口からその内部に嵌め込んで装着され、その状態で樹脂製キャップを前記フィラーネック（２）に取り付けた際に、弁本体（５）の前記連通孔（１７）が前記フィラーネック（２）の前記出入り口パイプ（２７）に連通され、更に、前記上側環状溝（２１）には第１シールリング（１５）が嵌め込まれ、その嵌め込まれた第１シールリング（１５）は、樹脂製キャップを前記フィラーネック（２）に取り付けた際に、前記フィラーネック（２）における前記出入り口パイプ（２７）より軸方向の上方位置の内周面に圧着状態で接触できるように構成され、下側環状溝（２２）には第２シールリング（１６）が嵌め込まれ、その嵌め込まれた第２シールリング（１６）は、樹脂製キャップを前記フィラーネック（２）に取り付けた際に、前記フィラーネック（２）のネック部（２８）の内周面に圧着状態で接触できるように構成した樹脂製のキャップにおいて、
   　樹脂製キャップを前記フィラーネック（２）に取り付けた際に、前記第１シールリング（１５）と第２シールリング（１６）との間における前記フィラーネック（２）の内周面により形成されるシール空間の内側に溶着部（１０）が位置するように、前記キャップ本体（３）の軸方向の下端部内周側と弁本体（５）の軸方向の上端部外周側が溶着されており、その溶着部（１０）により前記キャップ本体（３）と弁本体（５）が互いに接合されていることを特徴とする樹脂製ラジエータキャップ。
2. 　クレーム１の樹脂製ラジエータキャップにおいて、
   　溶着前の状態においては、
   　前記溶着部分におけるキャップ本体（３）の内周側に、軸方向の下端部に向かって内径が拡大する（末広がり）第１テーパ部（６）が設けられ、前記溶着部分における弁本体（５）の外周側に、軸方向の上端部に向かって外径が縮小する（先細り）する第２テーパ部（７）が設けられ、且つ、前記第１テーパ部（６）の軸線に対する傾斜角αは、第２テーパ部（７）の軸線に対する傾斜角βより大きく形成された状態となっており、
   　溶着開始に際しては、
   　キャップ本体（３）の第１テーパ部（６）の軸方向の上端部のみが弁本体（５）の第２テーパ部（７）の軸方向の上端部に接触するようになっており、
   　上記の状態から溶着が開始されて、溶着領域が次第に軸方向の下方に拡大することにより、溶着部（１０）が形成されるように構成されていることを特徴とする、樹脂製ラジエータキャップ。
3. 　クレーム１の樹脂製ラジエータキャップにおいて、弁本体（５）またはキャップ本体（３）の一部に、それらの材料の経年劣化に対して優先的に劣化し損傷する脆弱部（３０）が設けられ、前記脆弱部（３０）は、その劣化損傷後も前記シール空間のシール機能を破壊しないところのシール空間内側に形成されることを特徴とする樹脂製ラジエータキャップ。
4. 　クレーム３の樹脂製ラジエータキャップにおいて、弁本体（５）に設けられる前記下側環状溝（２２）の形状は、その軸方向の断面が方形に形成され、その方形の周壁面における上コーナ部（２２ａ）から弁本体（５）に形成される弁座（２９）の前記上コーナ部（２２ａ）に最も近い部分（２９ａ）までの肉厚ｔを、前記方形を形成する他のコーナ周壁の肉厚より小さくすることにより、該部分に前記脆弱部（３０）が形成されるように構成したこと特徴とする樹脂製ラジエータキャップ。
5. 　ラジエータタンク（１）の頂部から上方に突出して設けられるフィラーネック（２）に対し、樹脂製のキャップを着脱自在に取り付けた取付構造であって、
   　前記フィラーネック（２）は筒状体に形成され、その筒状体の軸方向の中間部に水の出入り口パイプ（２７）が設けられると共に、その筒状体の軸方向の下部にネック部（２８）が設けられ、
   　前記キャップは、キャップ本体（３）と弁本体（５）を備え、前記キャップ本体（３）は上端が閉塞された筒状体に形成され、前記弁本体（５）は筒状体に形成されると共に、その筒状体の軸方向の中間部に前記出入り口パイプ（２７）に連通するための連通孔（１７）が設けられ、筒状体の内周側に内フランジ状の弁座（２９）が設けられ、
   　前記キャップ本体（３）の軸方向の中間部外周側に上側環状溝（２１）が形成され、前記弁本体（５）の軸方向の下部外周側に下側環状溝（２２）が形成され、
   　前記弁本体（５）はその上端部の外周を前記キャップ本体（３）の下端開口からその内部に嵌め込んで装着され、その状態で弁本体（５）の前記連通孔（１７）が前記フィラーネック（２）の前記出入り口パイプ（２７）に連通され、更に、前記上側環状溝（２１）には第１シールリング（１５）が嵌め込まれ、その嵌め込まれた第１シールリング（１５）は、前記フィラーネック（２）における前記出入り口パイプ（２７）より軸方向の上方位置の内周面に圧着状態で接触し、下側環状溝（２２）には第２シールリング（１６）が嵌め込まれ、その嵌め込まれた第２シールリング（１６）は、前記フィラーネック（２）のネック部（２８）の内周面に圧着状態で接触することにより構成されているキャップにおいて、
   　前記キャップは、前記第１シールリング（１５）と第２シールリング（１６）の間における前記フィラーネック（２）の内周面により形成されるシール空間の内側に溶着部（１０）が位置するように、前記キャップ本体（３）の軸方向の下端部内周側と弁本体（５）の軸方向の上端部外周側が溶着され、その溶着部（１０）により前記キャップ本体（３）と弁本体（５）が互いに接合され、
   　前記弁本体（５）の軸方向下端より下側に位置する前記フィラーネック（２）の内周側部分に、弁本体（５）の受け部（５０）が設けられ、弁本体（５）が前記キャップ本体（３）から離脱した際に、弁本体（５）が前記フィラーネック（２）を通してタンク本体（１）内に落下することを防止できるように構成したことを特徴とするフィラーネックに対するキャップの取付構造。
6. 　クレーム５のキャップの取付構造において、前記受け部（５０）は、フィラーネック（２）の内周側に設けた段差部（５１）により形成され、その段差部（５１）の上面で前記離脱した際の弁本体（５）を受けることができるように構成されていることを特徴とするフィラーネックに対するキャップの取付構造。
7. 　クレーム５のキャップの取付構造において、前記受け部（５０）は、フィラーネック（２）の内周側からその中心軸に向けて延長する爪部（５２）により形成され、その爪部（５２）の上面で前記離脱した際の弁本体（５）を受けることができるように構成されていることを特徴とするフィラーネックに対するキャップの取付構造。
8. 　ラジエータタンク（１）の頂部から上方に突出して設けられるフィラーネック（２）に対して樹脂製のキャップを着脱自在に取り付けた取付構造であって、
   　前記フィラーネック（２）は筒状体に形成され、その筒状体の軸方向の中間部に水の出入り口パイプ（２７）が設けられると共に、その筒状体の軸方向の下部にネック部（２８）が設けられ、
   　前記キャップは、キャップ本体（３）と弁本体（５）を備え、キャップ本体（３）は上端が閉塞された筒状体に形成され、弁本体（５）は筒状体に形成されると共に、その筒状体の軸方向の中間部に前記出入り口パイプ（２７）に連通するための連通孔（１７）が設けられ、筒状体の内周側には内フランジ状の弁座（２９）が設けられ、
   　前記弁本体（５）は、その上端部の外周を前記キャップ本体（３）の下端開口からその内部に嵌め込んで装着され、その状態で弁本体（５）の前記連通孔（１７）が前記フィラーネック（２）の前記出入り口パイプ（２７）に連通され、
   　前記キャップ本体（３）の内周側と弁本体（５）の外周側が溶着により接合されて構成され、
   　前記フィラーネック（２）には、弁本体（５）の軸方向下端より下側に位置する内周側に弁本体（５）の受け部（５０）が設けられ、弁本体（５）が前記キャップ本体（３）から離脱した際に、弁本体（５）が前記フィラーネック（２）を通してタンク本体（１）内に落下することを防止できるように構成したことを特徴とするフィラーネックに対するキャップの取付構造。

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