(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイルクーラを迂回したオイルが通流するバイパス通路と上記オイルクーラを通過したオイルが通流する出口側通路との接続部分に配置され、閉弁時に上記バイパス通路から上記出口側通路へのオイルの流れを遮断するバイパスバルブにおいて、
上記バイパス通路内のオイルから開弁方向の力を受ける弁体と、上記弁体を付勢するコイルスプリングと、を有し、
上記弁体は、筒状を呈して内側にオイルが通流する内部通路を有し、
上記コイルスプリングは、上記弁体を閉弁方向に付勢する１本の形状記憶合金からなるコイルスプリングのみであり、
上記バイパスバルブの閉弁時には、上記オイルクーラを通過したオイルが上記内部通路を経て上記出口側通路へ流れ、
上記バイパスバルブの開弁時には、上記バイパス通路を通過したオイルが上記内部通路を経て上記出口側通路へ流れることを特徴とするバイパスバルブ。
【請求項２】
上記コイルスプリングは、上記内部通路に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のバイパスバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイルクーラにオイルを供給する回路内に配置され、オイルクーラに供給されるオイルを迂回させることが可能なバイパスバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
形状記憶合金製のスプリングを用いたオイルクーラのバイパスバルブが従来から知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１、２には、弁体を閉弁方向に付勢する第１のコイルスプリングと、弁体を開弁方向にする形状記憶合金製の第２のコイルスプリングと、を有するバイパスバルブが開示されている。
【０００４】
形状記憶合金製のコイルスプリングを用いた従来のバイパスバルブでは、オイルの温度が高くなると、形状記憶合金製のコイルスプリングである第２のコイルスプリングのコイル長が長くなり、第２コイルスプリングによる閉弁方向の付勢力が第１コイルスプリングによる開弁方向の付勢力よりも大きくなって、バイパスバルブが閉弁する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平２−１１４７３３号公報
【特許文献２】実開昭６３−７８７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明のバイパスバルブは、オイルクーラを迂回したオイルが通流するバイパス通路と上記オイルクーラを通過したオイルが通流する出口側通路との接続部分に配置され、閉弁時に上記バイパス通路から上記出口側通路へのオイルの流れを遮断するものであって、上記バイパス通路内のオイルから開弁方向の力を受ける弁体と、上記弁体を付勢するコイルスプリングと、を有し、上記弁体は、筒状を呈して内側にオイルが通流する内部通路を有し、上記コイルスプリングは、上記弁体を閉弁方向に付勢する１本の形状記憶合金からなるコイルスプリングのみであり、上記バイパスバルブの閉弁時には、上記オイルクーラを通過したオイルが上記内部通路を経て上記出口側通路へ流れ、上記バイパスバルブの開弁時には、上記バイパス通路を通過したオイルが上記内部通路を経て上記出口側通路へ流れることを特徴としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のバイパスバルブは、オイルクーラを迂回したオイルが通流するバイパス通路と上記オイルクーラを通過したオイルが通流する出口側通路との接続部分に配置され、閉弁時に上記バイパス通路から上記出口側通路へのオイルの流れを遮断するものであって、上記バイパス通路内のオイルから開弁方向の力を受ける弁体と、上記弁体を常時付勢するコイルスプリングと、を有し、上記コイルスプリングは、上記弁体を閉弁方向に付勢する１本の形状記憶合金からなるコイルスプリングのみであることを特徴としている。
【０００９】
また、上記コイルスプリングは、上記内部通路に配置するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、弁体を付勢するコイルスプリングが形状記憶合金製の１本のコイルスプリングのみであるため、形状記憶合金製のコイルスプリングを用いたバイパスバルブを小型化することができ、レイアウトの自由度を向上させることができる。
【００１１】
そして、バイパスバルブに用いるコイルスプリングを形状記憶合金製とすることで、高温時のコイルスプリングのばね定数を相対的に大きくすることができ、バイパス通路のオイルの圧力と出口側通路内のオイルの圧力との圧力差の他、オイルの温度によってもバイパスバルブを開閉することが可能となる。
【００１２】
また、形状記憶合金製のコイルスプリングをオイルが通流する弁体の内部通路内に配置すれば、オイルの温度の変化に、コイルスプリングの温度を速やかに追従させることができ、オイルの温度に応じて精度よくバイパスバルブを開閉させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るバイパスバルブの第１実施例をオイルクーラのオイルバイパス構造とともに模式的に示すものであって、バイパスバルブ閉弁時の要部の断面図。
【図２】本発明に係るバイパスバルブの第１実施例をオイルクーラのオイルバイパス構造とともに模式的に示すものであって、バイパスバルブ開弁時の要部の断面図。
【図３】第１実施例におけるバイパスバルブの斜視図。
【図４】第１実施例におけるバイパスバルブの断面図。
【図５】第１実施例におけるバイパスバルブの一部を切り欠いて示した説明図。
【図６】本発明に係るバイパスバルブに用いられる形状記憶合金製のコイルスプリングのばね特性の概略を説明する説明図。
【図７】第２実施例におけるバイパスバルブの斜視図。
【図８】第２実施例におけるバイパスバルブの断面図。
【図９】第２実施例におけるバイパスバルブの一部を切り欠いて示した説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１及び図２は、第１実施例のバイパスバルブ１をオイルクーラ２のオイルバイパス構造とともに模式的に示すものであって、図１はバイパスバルブ１の閉弁時における断面図であり、図２はバイパスバルブ１の開弁時における断面図である。なお、以下の説明では、説明の便宜上、図１、図２の姿勢を基準として、「上」、「下」、「頂部」、「底部」等の用語を用いているが、実際のオイルクーラ２の使用時には、図１、図２の取り付け姿勢に限定されるものではない。また、図１、図２においては、便宜上、一部の部材の断面に対してハッチングを省略している。
【００１５】
このオイルクーラ２は、自動車のエンジンオイルを冷却水との熱交換により冷却するものであり、ブロックとしての内燃機関のシリンダブロック３に直接取り付けられている。
【００１６】
オイルクーラ２は、オイルと冷却水との熱交換を行う熱交換部４と、熱交換部４の上面に取り付けられる比較的厚肉の頂部プレート５と、熱交換部４の最下面に取り付けられる第１底部プレート６と、第１底部プレート６の下面に取り付けられ、シリンダブロック３のオイルクーラ取り付け面８にボルト（図示せず）により固定される比較的厚肉の第２底部プレート７と、から大略構成されている。
【００１７】
熱交換部４は、基本的な形状が同一の矩形状をなす浅皿状のコアプレート９をフィンプレート１０とともに多数積層することで、隣接する２枚のコアプレート９、９間に、オイル流路１１と冷却水流路１２とを交互に構成するようにしたものである。なお、コアプレート９としては、実際には細部が異なる複数種のコアプレート９を含み、これらが適宜に組み合わせてある。
【００１８】
多数のコアプレート９、多数のフィンプレート１０、頂部プレート５、第１、第２底部プレート６、７は、ロー付けによって互いに接合され一体化されている。詳しくは、これらの各部品は、アルミニウム合金の基材の表面にロー材層を被覆したいわゆるクラッド材を用いて形成されており、各部を所定の位置に仮組付して炉内で加熱することにより、一体にロー付けされる。
【００１９】
第１底部プレート６は、熱交換部４の最下面と第２底部プレート７との間に位置している。この第１底部プレート６には、第１底部プレート６の対角線上に沿った長穴状の第１貫通穴１５が形成されている。この第１貫通穴１５は、一端側が熱交換部４の最下面に形成されたオイル導入口１６と連通し、他端側が熱交換部４の最下面に形成されたオイル排出口１７と連通するよう形成されている。この第１貫通穴１５は、熱交換部４の最下面と第２底部プレート７の上面とともに熱交換部４を迂回したオイルが通流するバイパス通路１８を構成する。バイパス通路１８は、オイルクーラ２が取り付けられるシリンダブロック３のオイルクーラ取り付け面８と平行になっている。
【００２０】
第２底部プレート７には、熱交換部４内のオイル流路１１に導入されるオイルが通流する断面円形の第２オイル入口側貫通穴２１と、熱交換部４内のオイル流路１１から排出されるオイルが通流する断面円形の第２オイル出口側貫通穴２２、が形成されている。第２オイル入口側貫通穴２１は、下端がシリンダブロック３に形成されたブロック側オイル導入路２３と連通しているとともに、上端が第１底部プレート６に形成された第１貫通穴１５の一端側と連通している。第２オイル出口側貫通穴２２は、下端がシリンダブロック３に形成されたブロック側オイル排出路２４と連通しているとともに、上端が第１底部プレート６に形成された第１貫通穴１５の他端側と連通している。
【００２１】
熱交換部４のオイル導入口１６には、ブロック側オイル導入路２３と、第２オイル入口側貫通穴２１と、第１貫通穴１５の一端側の部分等によって構成される入口側通路２５からオイルが導入される。また、熱交換部４のオイル排出口１７からは、第１貫通穴１５の他端側の部分と、第２オイル出口側貫通穴２２と、ブロック側オイル排出路２４等とによって構成される出口側通路２６にオイルが排出される。
【００２２】
なお、第１、第２底部プレート６、７には、図示はしないが、熱交換部４内の冷却水流路１２に導入される冷却水が通流する通路用の穴と、熱交換部４内の冷却水流路１２から排出される冷却水が通流する通路用の穴が形成されている。
【００２３】
シリンダブロック３に形成されたブロック側オイル排出路２４は、オイルクーラ取り付け面８側に位置する断面円形の上流側穴部２７と、この上流側穴部２７に接続された断面円形の下流側穴部２８と、を有している。
【００２４】
上流側穴部２７は、その内径がバイパスバルブ１の下端側の外径よりも大きくなるよう形成されているとともに、オイルクーラ取り付け面８に対してその中心軸が直交するよう形成されている。下流側穴部２８は、その内径が上流側穴部２７の内径よりも小径に形成されている。
【００２５】
なお、図１及び図２中の２９はオイルクーラ取り付け面８において第２オイル入口側貫通穴２１の周囲をシールするシール材であり、３０はオイルクーラ取り付け面８において第２オイル出口側貫通穴２２の周囲をシールするシール材である。また、第１貫通穴１５の幅は、オイル導入口１６、オイル排出口１７、第２オイル入口側貫通穴２１及び第２オイル出口側貫通穴２２の直径よりも大きく形成されている。そのため組み付け状態では、オイル導入口１６、オイル排出口１７、第２オイル入口側貫通穴２１及び第２オイル出口側貫通穴２２が第１貫通穴１５の内側に位置している。
【００２６】
オイルクーラ２を通過したオイルが通流する出口側通路２６には、バイパスバルブ１が配置されている。バイパスバルブ１は、図３〜図５に示すように、段付き円筒状の弁体３１と、弁体３１が収容されるケーシング３２と、ケーシング３２に収容され、弁体３１を閉弁方向（図１、図２における上方側）に常時付勢する形状記憶合金製のコイルスプリング３３と、を有している。つまり、バイパスバルブ１は、弁体３１を常時付勢するコイルスプリングとして形状記憶合金製のコイルスプリング３３のみを有している。
【００２７】
弁体３１は、例えば樹脂材料からなり、内部に当該弁体３１の軸方向（図１、図２における上下方向）に沿ってオイルが通流する内部通路３４が形成されている。この弁体３１は、相対的に小径となる上端部３５と、相対的に大径となる下端部３６と、を有し、上端部３５と下端部３６とが連続する部分の内外周に、それぞれ全周に亙って連続する弁体内周側段差面３７と弁体外周側段差面３８とが形成されている。弁体外周側段差面３８は、バイパス通路１８内のオイルから弁体３１の開弁方向（図１、図２における下方側）の力を受ける受圧面となっている。
【００２８】
ここで、弁体３１の閉弁方向及び開弁方向は、それぞれ弁体３１の軸方向に沿ったものである。
【００２９】
弁体３１は上端部３５の上端内周側には、全周に亙って連続する環状の突出壁３９が形成されている。そして、この突出壁３９の内周側が弁体３１の上端側の開口となっている。換言すると、弁体３１は、段付き有底円筒状に形成され、かつ上端側に位置する底壁には貫通穴が形成されたものである。
【００３０】
弁体内周側段差面３７と突出壁３９の内側面は、内部通路３４内のオイルから弁体３１の閉弁方向の力を受ける受圧面となっている。
【００３１】
ケーシング３２は、樹脂材料からなり、弁体３１を収容する有底円筒状の上部ケーシング４１と、段付き有底円筒状の下部ケーシング４２と、を有している。
【００３２】
上部ケーシング４１は、弁体３１の上端が押し付けられる上端側の底壁４３の中央に、オイル排出口１７と弁体３１の内部通路３４とを連通させる断面円形の貫通穴からなる上端開口部４４が形成されている。また上部ケーシング４１は、側壁４５の上端側に、周方向に沿った複数の貫通穴により複数の側方開口部４６が形成されている。この側方開口部４６からバイパス通路１８内のオイルの圧力が弁体３１の弁体外周側段差面３８に作用する。
【００３３】
上部ケーシング４１の内径は、弁体３１の下端部３６が摺動可能となるように設定される。つまり、上部ケーシング４１の内径は、弁体３１の下端部３６と所定のクリアランスを有するように設定される。
【００３４】
下部ケーシング４２は、相対的に大径となる上端側の大径部４７と、相対的に小径となる下端側の小径部４８と、を有し、大径部４７と小径部４８とが連続する部分の内外周に、それぞれ全周に亙って連続するケーシング内周側段差面４９と、ケーシング外周側段差面５０が形成されている。
【００３５】
下部ケーシング４２は、小径部４８が底壁５１を有し、この底壁５１の中央に、断面円形の貫通穴からなる下端開口部５２が形成されている。また、下部ケーシング４２の小径部４８の内径は、弁体３１の下端部３６の内径よりも小径となるように設定されている。
【００３６】
下部ケーシング４２の大径部４７には、上部ケーシング４１の下端側が挿入され、上部ケーシング４１の下端外周の突起５３が下部ケーシング４２の大径部４７の開口５４に係合することで両者が固定されている。換言すると、上部ケーシング４１と下部ケーシング４２は、スナップフィットにより互いに連結される。
【００３７】
コイルスプリング３３は、例えばニッケル及びチタンを含んでなるＮｉ−Ｔi系合金からなり、変態温度が概ね６０℃〜１００℃の間の所定温度となるように設定されている。このコイルスプリング３３は、弁体３１及びケーシング３２の内周側に配置され、弁体３１の突出壁３９と下部ケーシング４２の下端側の底壁５１との間に挟み込まれている。また、コイルスプリング３３は、弁体３１の内部通路３４内に位置しており、内部通路３４を通流するオイルに直接接している。
【００３８】
このバイパスバルブ１は、上端側が第２底部プレート７の第２オイル出口側貫通穴２２からオイルクーラ２に挿入され、上部ケーシング４１上端の底壁４３が熱交換部４の最下面に密着した状態で、下部ケーシング４２の大径部４７上端の外周側の突起５５を第２オイル出口側貫通穴２２の上部開口縁に係合させることで、オイルクーラ２に固定されている。
【００３９】
このとき、オイル排出口１７と上端開口部４４が重なり合った状態となる。また、バイパスバルブ１の上端側は、バイパス通路１８内に配置される。すなわち、バイパスバルブ１は、出口側通路２６とバイパス通路１８との接続部分に配置されているとともに、弁体３１の軸直角方向からバイパス通路１８が接続されている。換言すると、バイパスバルブ１には、弁体３１の進退方向に直交する方向からバイパス通路１８が接続されている。
【００４０】
バイパスバルブ１の下端側は、オイルクーラ２をシリンダブロック３に取り付ける際に、ブロック側オイル排出路２４の上流側穴部２７に収容される。
【００４１】
なお、弁体３１の開弁方向へのスライド移動は、ケーシング内周側段差面４９に弁体３１の下端部３６の下端が突き当たることで規制される。また、弁体３１の内部通路３４は、バイパスバルブ１の開閉状態に関わらずオイルが常に通流した状態となっているものであり、実質的に出口側通路２６の一部として機能する。
【００４２】
ここで、図６を用いてバイパスバルブ１に用いられるコイルスプリング３３のばね特性の概略を説明する。
【００４３】
コイルスプリング３３は、形状記憶合金からなっているので、高温時のばね定数が低温時に比べて大きくなっている。
【００４４】
高温時におけるコイルスプリング３３は、荷重を印加すると、印加した荷重に応じてコイル長が短くなり、印加した荷重を取り除くと（解放すると）、コイル長は荷重を印加する前の長さに戻る。つまり、高温時におけるコイルスプリング３３は、印加した荷重を取り除いた際に、基本的には歪みが残らない。
【００４５】
低温時におけるコイルスプリング３３は、低荷重でも大きく歪むとともに、荷重を取り除いても歪みが残った状態となる。すなわち、低温時におけるコイルスプリング３３は、所定の荷重Ａ（低荷重）を印加すると、印加した荷重Ａに応じてコイル長が短くなるが、印加した荷重Ａを取り除いても（解放しても）、コイル長は荷重Ａを印加する前の長さ（高温時のコイル長）まで戻らない。また、印加した荷重Ａを取り除いた後に同一の荷重Ａを再び印加すると、前回荷重Ａを印加した際のコイル長までコイルスプリング３３は短くなるが、再び印加した荷重Ａを取り除いても、前回荷重Ａを取り除いた際のコイル長までしかコイルスプリング３３のコイル長は戻らない。そして、このような状態（歪みが残った状態）のコイルスプリング３３は、加熱することにより高温時のコイル長に戻すことができる。
【００４６】
次にバイパスバルブ１の動作について説明する。
【００４７】
熱交換部４内のオイル流路１１に目詰まり等がなければ、弁体３１の内部通路３４を流れるオイルの圧力と、入口側通路２５と連通するバイパス通路１８のオイルの圧力との圧力差が基本的には小さくなる。つまり、弁体外周側段差面３８に作用して弁体３１を開弁方向へと付勢するバイパス通路１８内のオイルの圧力と、弁体内周側段差面３７及び突出壁３９の内面に作用して弁体３１を閉弁方向へと付勢する内部通路３４内のオイルの圧力との圧力差が基本的には小さくなる。
【００４８】
そのため、バイパスバルブ１は、弁体３１の内部通路３４を流れるオイルの圧力が相対的に低下していなければ、図１に示すように閉弁状態となる。このとき弁体３１はコイルスプリング３３の付勢力により閉弁方向に上部ケーシング４１の底壁４３に押し付けられた状態となり、バイパス通路１８から出口側通路２６へオイルが流れなくなる。すなわち、バイパスバルブ１の閉弁時には、弁体３１によってバイパス通路１８から出口側通路２６へのオイルの流れが遮断される。そして、内部通路３４が熱交換部４のオイル排出口１７と直接連続するため、入口側通路２５を流れるオイルは、必ず熱交換部４を経て出口側通路２６へと流れ込むことになり、熱交換部４の性能に応じてオイルは冷却される。
【００４９】
熱交換部４内のオイル流路１１に目詰まり等が生じて圧力損失が増大すると、弁体３１の内部通路３４を流れるオイルの圧力が相対的に低下する。つまり、弁体外周側段差面３８に作用して弁体３１を開弁方向へと付勢するバイパス通路１８内のオイルの圧力が、弁体内周側段差面３７及び突出壁３９の内側面に作用して弁体３１を閉弁方向へと付勢する内部通路３４内のオイルの圧力よりも大きくなる。
【００５０】
そのため、バイパスバルブ１は、コイルスプリング３３の付勢力よりも弁体外周側段差面３８に作用するバイパス通路１８内のオイルの圧力が大きくなると、図２に示すように開弁状態となる。このとき弁体３１は開弁方向にスライド移動した状態となり、弁体３１の内部通路３４とバイパス通路１８とが連通する。そして、入口側通路２５のオイルは、バイパス通路１８へ流れ込むことにより熱交換部４を迂回して出口側通路２６へと流れることが可能となり、入口側通路２５のオイルの圧力が過度に高くなることが回避される。
【００５１】
オイルの温度が低い場合、オイルの粘度が高くなり、オイルがオイルクーラ２を流れる際の通流抵抗が相対的に大きくなる。つまり、オイルの温度が低くなると、オイルクーラ２における圧力損失が相対的に大きくなり、バイパス通路１８内のオイルの圧力が出口側通路２６内のオイルの圧力よりも高くなる。
【００５２】
そのため、オイルの温度が低い場合、コイルスプリング３３のばね定数が小さいこともあり、図２に示すようにバイパスバルブ１は開弁状態となる。
【００５３】
オイルの温度が高い場合、オイルの粘度が低くなり、オイルがオイルクーラ２を流れる際の通流抵抗が相対的に小さくなる。つまり、オイルの温度が高くなると、オイルクーラ２の圧力損失が相対的に小さくなり、バイパス通路１８内のオイルの圧力と出口側通路２６内のオイルの圧力との圧力差が小さくなる。
【００５４】
そのため、オイル温度が高い場合は、コイルスプリング３３のばね定数が大きいこともあり、図１に示すようにバイパスバルブ１は基本的に閉弁状態となる。
【００５５】
このような第１実施例のバイパスバルブ１においては、弁体３１を付勢するコイルスプリングが形状記憶合金製の１本のコイルスプリング３３のみであるため、形状記憶合金製のコイルスプリング３３を用いたバイパスバルブ１を小型化することができ、レイアウトの自由度を向上させることができる。
【００５６】
また、コイルスプリング３３を形状記憶合金製とすることで、高温時のコイルスプリング３３のばね定数を相対的に大きくすることができ、バイパス通路１８のオイルの圧力と出口側通路２６内のオイルの圧力との圧力差の他、オイルの温度によってもバイパスバルブ１を開閉することが可能となる。詳述すると、オイルの温度が低い場合には、バイパスバルブ１を開弁してバイパス通路１８と出口側通路２６とを連通させ、オイルクーラ２を迂回してオイルを通流させることが可能となる。オイルの温度が高い場合には、基本的にはバイパスバルブを閉弁してオイルをオイルクーラで冷却することが可能となる。
【００５７】
そして、コイルスプリング３３は、弁体３１の内部通路３４に配置されているので、オイルの温度変化にコイルスプリング３３の温度を速やかに追従させることができ、オイルの温度に応じて精度良くバイパスバルブ１を開閉させることが可能となる。
【００５８】
次に、本発明の他の実施例について説明するが、上述した第１実施例と同一の構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００５９】
図７〜図９は、本発明の第２実施例のバイパスバルブ６２を示している。このバイパスバルブ６２は、上述した第１実施例のバイパスバルブ１と略同一構成となっているが、この第２実施例のバイパスバルブ６２は、上述した第１実施例のバイパスバルブ１の上部ケーシング４１を省略したものとなっている。
【００６０】
すなわち、第２実施例におけるバイパスバルブ６２は、段付き有底円筒状のケーシング４２に弁体３１と形状記憶合金製のコイルスプリング３３が収容され、閉弁時に弁体３１が熱交換部４の最下面に直接押し付けられる構成となっている。
【００６１】
このような第２実施例においても、上述した第１実施例と略同様の作用効果を得ることが可能である。
【００６２】
また、この第２実施例においては、バイパスバルブ６２の部品点数を相対的に少なくできる利点がある。
【符号の説明】
【００６３】
１…バイパスバルブ
３１…弁体
３２…ケーシング
３３…コイルスプリング
３４…内部通路
【図１】
0006668068.tif 000002
【図２】
0006668068.tif 000003
【図３】
0006668068.tif 000004
【図４】
0006668068.tif 000005
【図５】
0006668068.tif 000006
【図６】
0006668068.tif 000007
【図７】
0006668068.tif 000008
【図８】
0006668068.tif 000009
【図９】
0006668068.tif 000010