(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定側の弁座に対して接触および離間可能に配されている第１の弁体と、
前記第１の弁体を押圧して前記弁座に圧着させる第１のばねと、
前記第１の弁体に設けられ、感温物質を充填した感温ケースと、
前記感温ケース内に挿入されたスプールが前記感温物質によって絞られると外に押出されて先端部が前記固定側の当接部に当接し、その反力によって前記第１の弁体を前記第１のばねに抗して開くロッドと、
前記ロッドの先端部が前記固定側の当接部に当接するのに抗して押圧する第２のばねと、
前記固定側の当接部の孔に嵌合されて受入れられる突部と、該突部よりも大径の筒状部分とを備え、前記突部と前記筒状部分との間の段部で前記第２のばねの先端部を受けた状態で前記筒状部分内に前記第２のばねを保持するキャップ状ばね受けと、
を有し、
前記第１のばねの弾性復元力が前記第２のばねの弾性復元力よりも大きく設定され、前記第２のばねの弾性変形によって前記第１の弁体が前記弁座に圧着された状態で初期の温度上昇によって前記ロッドが押出されたときの前記ロッドの初期ストロークが吸収され、所定の温度を越えると前記第２のばねが完全に押潰されて前記固定側当接部の反力が前記キャップ状ばね受けを介して前記ロッドに直接伝達されて前記第１の弁体が前記弁座から離間して開弁する感温式弁装置。
【請求項２】
前記固定側の当接部が前記弁座を備えるフレームに連設されたアームに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の感温式弁装置。
【請求項３】
前記アームの中間部に形成された小孔に前記キャップ状ばね受けの先端側突部が嵌合されるとともに、該突部よりも大径の筒状部分に前記第２のばねの先端部が受入れられていることを特徴とする請求項２に記載の感温式弁装置。
【請求項４】
前記ロッドが前記感温ケースの蓋体に形成された貫通孔によって摺動可能に支持され、しかも前記蓋体に結合された状態で前記感温ケース内に挿入されたスプールに前記ロッドの基端側が挿入されていることを特徴とする請求項２に記載の感温式弁装置。
【請求項５】
前記感温ケースの前記ロッドが押出される端部とは反対側の端部に第２の弁体が取付けられていることを特徴とする請求項４に記載の感温式弁装置。
【請求項６】
前記第２の弁体が前記感温ケースの端部に取付けられた支持部材に摺動可能に取付けられ、しかも第３のばねによってケーシングの開口を閉じるように付勢されていることを特徴とする請求項５に記載の感温式弁装置。
【請求項７】
エンジンの冷却水の循環を前記冷却水の温度に応じて切換えることを特徴とする請求項１に記載の感温式弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は感温式弁装置に係り、とくに温度に応じて開閉し、あるいは弁体の開口量が制御されるようにした感温式弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の内燃機関から成るエンジンの温度が異常に上昇するのを防止するために、従来より冷却水をエンジンのシリンダブロックのウオータジャケットとラジエータとの間で循環させるようにした水冷式の冷却装置が広く用いられている。このような水冷式冷却装置における冷却水のラジエータとバイパス管路との循環の切換えのために、従来より感温式弁装置が広く用いられている。
【０００３】
このような弁装置は、特開２００５−９８１５３号公報、特開２００５−１２７２１７号公報、特開２００５−２１４２６９号公報等に開示されているように、冷却水の流動環境中に配されている感温ケース内に感温物質を充填するとともに、この感温ケースの開口端側からケース内に挿入されたスプール内にさらにロッドを挿入するようにし、温度が上昇して感温物質が膨張し、スプールが絞られてロッドを押出すと、このロッドの先端側の部分を固定側の当接部に当接させるようにし、そのときの反力によって弁体を押して弁座から離間させることによって開弁動作を行なうようにしている。
【０００４】
ここで従来の感温式弁装置は、弁体を弁座に対して圧着するためのばねを備えており、スプールによって押出された上述のロッドの反力を利用して上記弁体を上記ばねとは反対側に押圧するようにし、上記ばねとロッドの反力とのバランスによって弁体の開度を調整するようにしている。このような従来の感温式弁装置の温度に対する弁体の開口量、すなわちリフトの特性は、図６あるいは図１０において点線で示す特性になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−９８１５３号公報
【特許文献２】特開２００５−１２７２１７号公報
【特許文献３】特開２００５−２１４２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明の課題は、温度変化に対する開口量あるいはリフトの特性を目的に応じて変更するようにした感温式弁装置を提供することである。
【０００７】
本願発明の別の課題は、弁体を弁座に圧着するための第１のばねの他にさらに開弁用のロッドを逆方向から押圧する第２のばねを設けるようにし、このばねを利用して開口量あるいはリフトの特性を変更するようにした感温式弁装置を提供することである。
【０００８】
本願発明のさらに別の課題は、低温時における初期ストロークを吸収し、開弁温度が高温側に変更されるようにした感温式弁装置を提供することである。
【０００９】
本願発明の上記の課題および別の課題は、以下に述べる本願発明の技術的思想およびその実施の形態によって明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願の主要な発明は、固定側の弁座に対して接触および離間可能に配されている第１の弁体と、
前記第１の弁体を押圧して前記弁座に圧着させる第１のばねと、
前記第１の弁体に設けられ、感温物質を充填した感温ケースと、
前記感温ケース内に挿入されたスプールが前記感温物質によって絞られると外に押出されて先端部が前記固定側の当接部に当接し、その反力によって前記第１の弁体を前記第１のばねに抗して開くロッドと、
前記ロッドの先端部が前記固定側の当接部に当接するのに抗して押圧する第２のばねと、
前記固定側の当接部の孔に嵌合されて受入れられる突部と、該突部よりも大径の筒状部分とを備え、前記突部と前記筒状部分との間の段部で前記第２のばねの先端部を受けた状態で前記筒状部分内に前記第２のばねを保持するキャップ状ばね受けと、
を有し、
前記第１のばねの弾性復元力が前記第２のばねの弾性復元力よりも大きく設定され、前記第２のばねの弾性変形によって前記第１の弁体が前記弁座に圧着された状態で初期の温度上昇によって前記ロッドが押出されたときの前記ロッドの初期ストロークが吸収され、所定の温度を越えると前記第２のばねが完全に押潰されて前記固定側当接部の反力が前記キャップ状ばね受けを介して前記ロッドに直接伝達されて前記第１の弁体が前記弁座から離間して開弁する感温式弁装置に関するものである。
【００１１】
ここで、前記固定側の当接部が前記弁座を備えるフレームに連設されたアームに設けられていてよい。また前記アームの中間部に形成された小孔に前記キャップ状ばね受けの先端側突部が嵌合されるとともに、該突部よりも大径の筒状部分に前記第２のばねの先端部が受入れられていてよい。また前記ロッドが前記感温ケースの蓋体に形成された貫通孔によって摺動可能に支持され、しかも前記蓋体に結合された状態で前記感温ケース内に挿入されたスプールに前記ロッドの基端側が挿入されていてよい。また前記感温ケースの前記ロッドが押出される端部とは反対側の端部に第２の弁体が取付けられていてよい。また前記第２の弁体が前記感温ケースの端部に取付けられた支持部材に摺動可能に取付けられ、しかも第３のばねによってケーシングの開口を閉じるように付勢されていてよい。またエンジンの冷却水の循環を前記冷却水の温度に応じて切換えてよい。
【発明の効果】
【００１２】
本願の主要な発明は、弁座に対して接触および離間可能に配されている第１の弁体と、第１の弁体を押圧して弁座に圧着させる第１のばねと、第１の弁体に設けられ、感温物質を充填した感温ケースと、感温ケース内に挿入されたスプールが感温物質によって絞られると外に押出されて先端部が固定側の当接部に当接し、その反力によって第１の弁体を第１のばねに抗して開くロッドと、ロッドの先端部が固定側の当接部に当接するのに抗して押圧する第２のばねと、固定側の当接部の孔に嵌合されており、ロッドの先端部を押圧する第２のばね受けを受けるキャップ状ばね受けと、を有し、第１のばねの弾性復元力が第２のばねの弾性復元力よりも大きく設定され、第２のばねの弾性変形によって第１の弁体が弁座に圧着された状態で初期ストロークが吸収されるようにしたものである。
【００１３】
従ってこのような感温式弁装置によれば、ロッドの先端部が固定側の当接部に当接するのに抗して押圧する第２のばねによって、この感温式弁装置のとくに第１の弁体のストロークあるいはリフトを変更することができる。ここで第１のばねの弾性復元力の方が第２のばねの弾性復元力よりも大きいために、初期ストロークが吸収され、第１の弁体が開くタイミングが高温側に移行される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施の形態の感温式弁装置の外観斜視図である。
【図２】同縦断面図である。
【図３】常温時の動作を示す縦断面図である。
【図４】初期リフトの吸収動作を示す縦断面図である。
【図５】開弁動作を示す縦断面図である。
【図６】温度に対するリフトの変化を示すグラフである。
【図７】第２の実施の形態の弁装置の常温時の状態の構造を示す縦断面図である。
【図８】バイパス用開口を閉じた状態の縦断面図である。
【図９】オーバストロークを吸収する状態を示す縦断面図である。
【図１０】温度に対するリフトの変化を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下本願発明を図示の実施の形態によって説明する。図１および図２は第１の実施の形態の感温式弁装置を示しており、この感温式弁装置は、上から見ると円形であって円板状のリング状フレーム１０を備えている。リング状フレーム１０にはその中心側に円形の開口１１が形成されるとともに、この開口１１の下側のエッジの部分が弁座１２になっている（図２参照）。そして弁座１２に対して接触および離間可能にゴムリングから成る第１の弁体１３が配されている。第１の弁体１３は取付け板１４の外周部に取付け固定されている。
【００１６】
上記第１の弁体１３を弁座１２に対して圧着および離間させるための感温式のアクチュエータについて説明する。この感温式のアクチュエータは円筒状をなす有底の感温ケース１８を備えており、この感温ケース１８内に外部の温度に応じて膨張および収縮する感温物質１９が充填される。また感温物質１９を充填した感温ケース１８内には上部開口からスプール２０が挿入されている。そしてスプール２０内にはさらに上方に突出するようにロッド２１が挿入されている。ロッド２１は上記感温ケース１８の上部開口を閉塞する小さな円盤状の蓋体２２の中心部に軸線方向に形成された貫通孔２３を貫通している。なお上記ロッド２１の外周部と蓋体２２の貫通孔２３との間をシールするように上下一対のＯリング２４が蓋体２２の貫通孔２３の内周面に形成された凹部に装着されている。そして上側のＯリング２４の上にはさらに押えリング２５が取付けられている。
【００１７】
感温ケース１８の蓋体２２から突出したロッド２１の上端側の部分には止め輪２８が装着されるとともに、この止め輪２８よりも上側の部分においてロッド２１の外周部にはばね受け２９が摺動可能に嵌合されており、その下面が止め輪２８で受けられるようになっている。そしてばね受け２９はロッド２１の外周部に装着された第２のばね３０の下端部を受けるようになっている。第２のばね３０の上端側の部分はキャップ状ばね受け３１によって受けられている。キャップ状ばね受け３１はリング状フレーム１０の円形の開口１１を跨ぐように設けられているアーム３２の小孔３３に嵌合されており、このアーム３２によって押えられている。
【００１８】
上記リング状フレーム１０の下側には、側面が開放されたＵ字状のブラケット３６が取付けられており、上記ブラケット３６の両側の上部の係止片３７がリング状フレーム１０の小孔に係合されて取付けられている。そしてブラケット３６の内側には第１のばね３８が配され、この第１のばね３８の上端側の部分が、上記取付け板１４の下面を押圧している。すなわち第１のばね３８は、取付け板１４を介して、第１の弁体１３を弁座１２に圧着するように付勢している。
【００１９】
感温ケース１８の下端側の部分にはロッド状をなす支持部材４１が下方に突出するように取付けられている。そしてこの支持部材４１の外周部には円錐台状の第３のばね４２が配されている。第３のばね４２は支持部材４１に摺動自在に保持されている第２の弁体４３の上面を押圧するようになっている。なお第２の弁体４３は、上記支持部材４１によって摺動可能に支持されるとともに、この支持部材４１に取付けられた止め輪４４によってその下端が受けられており、これによって第２の弁体４３が支持部材４１から脱落しないようにしている。
【００２０】
このような感温式の弁装置は、図２に示すように、エンジンの冷却水を冷却する循環管路中に接続されたハウジング５０内に配されている。このハウジング５０の上部には、キャップ５１が結合されており、ハウジング５０とキャップ５１との接合部においてハウジング５０の開口の縁部に形成された保持用凹部５２が、上記リング状フレーム１０の外周側のゴムリング５３を保持し、このようなゴムリング５３を介して感温式弁装置がハウジング５０とキャップ５１との接合部に取付け固定される。
【００２１】
キャップ５１には上部に開放するように入口ポート５５が形成されている。これに対してハウジング５０の側部には出口ポート５６が形成される。またハウジング５０の底部にはバイパス用開口５７が形成されている。エンジン６１のシリンダブロックのウオータジャケットは、冷却水の循環回路に接続されたラジエータ６２と接続されるとともに、このラジエータ６２の出口側の管路が上記キャップ５１の入口ポート５５に接続される。またウオータポンプ６３の入口側の部分が上記ハウジング５０の出口ポート５６に接続される。またエンジン６１のシリンダブロックからのバイパス管路が上記バイパス用開口５７に接続される。
【００２２】
ここでエンジン６１の冷却水の温度が高い場合には、この感温式弁装置が開かれるようになり、このためにエンジン６１の冷却水はラジエータ６２で冷却された後に、この感温式弁装置の入口ポート５５から出口ポート５６に流れ、ウォータポンプ６３によって再びエンジン６１のシリンダブロックに戻るようになっている。このような循環を行なうことにより、温度が上昇した冷却水を、ラジエータ６２で放熱してその温度を低くすることができる（図５参照）。
【００２３】
これに対してエンジンの冷却水の温度が低い場合には、図２および図３に示すように、この感温式弁装置の第１の弁体１３が弁座１２に圧着されて閉じられる。従ってエンジン６１の冷却水はラジエータ６２内を循環することはなく、バイパス管路を通してバイパス用開口５７からこの感温式弁装置のハウジング５０内に入り、その後に出口ポート５６からウオータポンプ６３に導かれ、エンジン６１のシリンダブロックに戻るようになる。すなわちエンジン６１の冷却水の温度が低い場合には、さらにラジエータ６２で冷却することなく、バイパス管路を介して循環させるようにし、過冷却を防止している。
【００２４】
次にこの第１の実施の形態の感温式弁装置の動作について説明する。この感温式弁装置は、その第１のばね３８の弾性復元力の方が第２のばね３０の弾性復元力よりも大きな値に設定されている。このようなばね３８、３０の弾性復元力の設定によって、ロッド２１の初期のストロークが吸収されるようにしており、従来の図６における点線で示す特性を、実線で示す特性に変更するようにしており、温度に対する開弁量あるいはリフトの特性が改善されている。
【００２５】
エンジンの冷却水の温度が低い場合には、感温ケース１８内の感温物質１９が膨張していないために、スプール２０に挿入されたロッド２１は図３に示すように上方に押出されていない。従ってロッド２１とキャップ状ばね受け３１の受け面との間には所定の初期ストロークに相当する隙間がある。
【００２６】
このような状態においてエンジンの冷却水の温度が上昇すると、感温ケース１８内の感温物質１９が膨張し、このために感温物質１９によってスプール２０が絞られる。従ってロッド２１は図４に示すように、上方に押出されることになる。このときにロッド２１はその上端側に取付けられている第２のばね３０によって下方に押されているために、この第２のばね３０を圧縮させながら上昇し、このロッド２１の上端とキャップ状ばね受け３１との間の隙間を無くすように移動する。
【００２７】
ロッド２１とキャップ状ばね受け３１が当接するまでの間は、ロッド２１はキャップ状ばね受け３１を保持しているアーム３２に対して押圧力を及ぼすことがないために、このロッド２１がアーム３２から反力を受けることがない。従ってこの初期のリフトの状態において、図６においてＡで示す低温側では、温度の変化に対してリフトを生じない。すなわちＡと対応する温度までは、ロッド２１の初期ストロークが吸収されるようになり、第１の弁体１３は弁座１２に圧着された状態で維持される。従ってこの初期ストロークの段階においてはこの感温式弁装置は閉じたままの状態になっている。
【００２８】
エンジンの冷却水の温度がさらに上昇すると、図５に示すように、感温ケース１８内の感温物質１９がさらに膨張するために、スプール２０がロッド２１を絞出し、これによってロッド２１が上方へ大きく押出される。ロッド２１の上端部は第２のばね３０を完全に押潰し、キャップ状ばね受け３１を介してアーム３２を押圧する。ここでアーム３２は固定されているために、ロッド２１はアーム３２からの反力によって、逆に感温ケース１８を下方に押圧する。従ってこの感温ケース１８と結合されている取付け板１４の外周側の第１の弁体１３が図５に示すように下方に移動するようになり、第１の弁体１３が弁座１２から離間する。これによってこの感温式弁装置が開かれるようになる。すると入口ポート５５から入ってきた冷却水が出口ポート５６に流れるようになり、これによってラジエータ６２を通過する冷却水の循環管路が確立される。
【００２９】
なお所定の温度に達すると、上記感温ケース１８の下端側の支持部材４１に取付けられている第２の弁体４３がハウジング５０のバイパス用開口５７を閉じるようになり、このためにエンジンの冷却水がバイパス管路を循環しなくなる。そして以降は、第３のばね４２が圧縮されるとともに、この第３のばね４２が感温ケース１８に対して上方への付勢力を与えるために、ロッド２１の下方への反力に対する抵抗力が増大する。図６におけるＢ点で、温度に対するリフトの移動量が緩やかになるのは、温度上昇に伴う感温ケース１８内の感温物質１９の膨張による。そしてこの後は、温度の上昇に伴って、感温ケース１８内の感温物質１９が膨張し、ロッド２１をさらに押出すために、ロッド２１がアーム３２からの反力によって感温ケース１８を下方に押すとともに、このときの感温ケース１８の移動量は、第１のばね３８と第３のばね４２の弾性復元力の和に抗した移動になり、このために温度に対するリフトの変化が図６に示すように、緩やかになる。
【００３０】
従って本実施の形態の感温式弁装置は、図６に示すような特性になる。この特性の特徴は、初期ストロークが吸収され、開弁動作が開始される位置が高温側であってＡ点に移行することである。またその後における開弁動作は、とくにＡ〜Ｂの区間において、温度の変化に対する第１の弁体１３の移動量が急峻な特性になる。従って温度の変化に対する開弁動作の感度が改善されることになる。
【００３１】
次に第２の実施の形態を図７〜図１０によって説明する。この実施の形態は、第２のばね３０がリボン状の鋼板をコイル状に成形した硬いばねから構成され、この板ばね３０の弾性復元力の方が線材をコイル状に巻いた第１のばね３８の弾性復元力よりも大きな値に設定される。さらにここでは、第３のばね４２の弾性復元力が、第２のばね３０の弾性復元力よりも大きな値に設定される。このようなばねの設定によって、図１０における点線で示す特性を実線で示す特性に改善することが可能になる。
【００３２】
温度が低い場合には図７に示すように、感温ケース１８内の感温物質１９が収縮しており、スプール２０がロッド２１を絞出すことがない。従ってこのロッド２１はスプール２０にほぼ収納された状態にあり、ロッド２１がアーム３２から受ける反力によって第１の弁体１３を下方に押圧することがない。従って第１の弁体１３は弁座１２に圧着された状態に維持される。これによってこの感温式弁装置は閉じた状態に維持される。
【００３３】
エンジンの冷却水の温度が上昇すると、図８に示すように、感温ケース１８内の感温物質１９が膨張し、スプール２０が絞られ、ロッド２１が上方に押出される。このときに第２のばね３０の弾性復元力の方が第１のばね３８の弾性復元力よりも大きく設定されているために、第２のばね３０はここでは収縮しない。従ってロッド２１の上方への移動に伴う押圧力が、止め輪２８、ばね受け２９、第２のばね３０、キャップ状ばね受け３１を介してアーム３２に伝達される。固定側のアーム３２は逆にキャップ状ばね受け３１、第２のばね３０、下側のばね受け２９、止め輪２８を介してロッド２１に対して下方への力を与える。従ってこの力によって、ロッド２１が感温ケース１８を下降させることになる。従ってこの感温ケース１８に取付け板１４を介して取付けられている第１の弁体１３が弁座１２から離間し、この感温式弁装置が開弁される。
【００３４】
従ってエンジンの冷却水は、入口ポート５５から入り、出口ポート５６に出るように循環し、ラジエータを通過し、ラジエータによる冷却作用が働くことになる。
【００３５】
所定の温度までエンジンの冷却水の温度が上昇し、感温ケース１８がロッド２１によって下方に押圧されると、やがてこの感温ケース１８の下端側の支持部材４１に取付けられている第２の弁体４３がハウジング５０のバイパス用開口５７を閉じる。これによってバイパス管路による冷却水の循環が停止される。
【００３６】
さらに冷却水の温度が上昇すると、図９に示すように、第２のばね３０が弾性変形してオーバストロークを吸収する動作が行なわれる。すなわち第３のばね４２によって下方に押圧されている第２の弁体４３がハウジング５０のバイパス用開口５７を閉じる位置まで移動されると、第２の弁体４３を下方に押圧している第３のばね４２の弾性復元力が感温ケース１８を上方に付勢する。従って感温ケース１８は、第１のばね３８の弾性復元力と第３のばね４２の弾性復元力の和によって上方に押されるようになる。ここでこの２つのばね３８、４２の弾性復元力の和は、上側の第２のばね３０の弾性復元力よりも大きな値に設定されるために、それ以上感温ケース１８が下降することがない。
【００３７】
従って冷却水の温度がさらに上昇し、感温ケース１８内の感温物質１９がさらに膨張した場合には、ロッド２１が止め輪２８および下側のばね受け２９を介して第２のばね３０を押圧して弾性変形させる。従って以降はロッド２１の上端とキャップ状ばね受け３１の間のギャップを詰めるように第２のばね３０の弾性変形によってオーバストロークが吸収され、この間の感温ケース１８および第１の弁体１３の下方への移動が停止される。
【００３８】
従って図１０において実線で示すように、Ｂ点よりもさらに温度が上昇した場合において、この感温式弁装置の第１の弁体１３のリフトあるいは開口量は変化しなくなる。これによって、所定の温度以上になった場合における弁体１３のオーバストロークが吸収され、所定の温度になった後における弁体の開口量が増大することがなくなり、安定な特性の感温式弁装置が得られるようになる。
【００３９】
以上本願発明を図示の実施の形態によって説明したが、本願発明は上記実施の形態によって限定されることなく、本願発明の技術的思想の範囲内において各種の変更が可能である。例えば上記実施の形態における感温式弁装置の具体的な構造や、部品の組合せ等については、各種の設計変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本願発明は、エンジンの冷却水をラジエータとバイパス管路とに切換えるための感温式の切換え弁として利用することができ、エンジンの冷却装置の主要部分である感温弁として利用可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  リング状フレーム
１１  円形の開口
１２  弁座
１３  第１の弁体（ゴムリング）
１４  取付け板
１８  感温ケース
１９  感温物質
２０  スプール
２１  ロッド
２２  蓋体
２３  貫通孔
２４  Ｏリング
２５  押えリング
２８  止め輪
２９  ばね受け
３０  第２のばね
３１  キャップ状ばね受け
３２  アーム
３３  小孔
３６  ブラケット
３７  係止片
３８  第１のばね
４１  支持部材
４２  第３のばね
４３  第２の弁体
４４  止め輪
５０  ハウジング
５１  キャップ
５２  保持用凹部
５３  ゴムリング
５５  入口ポート
５６  出口ポート
５７  バイパス用開口
６１  エンジン
６２  ラジエータ
６３  ウオータポンプ
【図１】
0005451814.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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