(57)【要約】【課題】  サーモスタット装置全体の構成を見直し、各部の構成部品点数を削減し、組立性や加工性を向上させ、コスト低減を図り、また装置全体の小型、軽量化を図ることができるようにする。【解決手段】  サーモスタット２０において、フランジ状部２７には、前記ピストンロッド２１ａの摺動と同軸方向に延設したキャップ２６に前記ピストンロッドの先端部を係止する係止部２６ａと、弁体２３を着座方向に付勢させるコイルばね２４の端部を保持するフレーム２５を支持する支持部と、前記フレームの支持部の外径側に、前記冷却水路と締結固定可能な取付構造部を一体的に形成されている。【選択図】        図１
2005127142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の冷却水路に設けられ、冷却液の温度変化により熱膨張又は収縮する熱膨張体を内蔵し、この熱膨張体の熱膨張、収縮により摺動するピストンロッドを有し、前記熱膨張体の体積変化にともなう前記ピストンロッドの摺動により弁体の開閉を行うサーモスタットにおいて、前記弁体が着座可能に配置される弁座を備えるフランジ状部には、前記ピストンロッドの摺動と同軸方向に延設したキャップ部に前記ピストンロッドの先端部を係止する係止部と、前記弁体を着座方向に付勢させる付勢手段の端部を保持するフレームを支持する支持部と、前記フレームの支持部の外径側に、前記冷却水路と締結固定可能な取付構造部を一体的に形成されていることを特徴とするサーモスタット装置。
【請求項２】
請求項１記載のサーモスタット装置において、前記キャップ部は、冷却水通路を構成する冷却水路部材との接続口として機能する筒状部を備えてなり、この筒状部の先端端部に前記係止部が設けられていることを特徴とするサーモスタット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば自動車等に使用される内燃機関（以下、エンジンという）を冷却する冷却水を、熱交換器（以下、ラジエータという）との間で循環させるエンジンの冷却水回路において、冷却水の温度変化により作動することでエンジン冷却水の流れを切換えて冷却水温度を制御するために用いられる温度感知式自動弁であるサーモスタット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジンにおいて、これを冷却するためには、一般にはラジエータを用いた水冷式の冷却システムが使用されている。従来からこの種の冷却システムにおいては、エンジンに導入する冷却水の温度を制御できるように、ラジエータ側に循環させる冷却水量を調節する熱膨張体を用いたサーモスタットや電気制御によるバルブユニットが使用されている。
【０００３】
すなわち、上記の熱膨張体を用いたサーモスタットまたは電気制御によるバルブユニット等による制御バルブを、冷却水通路の一部、たとえばエンジンの入口側または出口側に介装し、冷却水温度が低い場合に、該制御バルブを閉じて冷却水をラジエータを経由せずバイパス通路を介して循環させ、また冷却水温度が高くなった場合は、制御バルブを開いて冷却水がラジエータを通して循環させることで、エンジン冷却水の温度を所要の状態に制御することができるものである。
【０００４】
サーモスタットを用いた自動車用エンジンの冷却システム（冷却水温度制御系）の全体の概要を、図４を用いて以下に説明する。
図４において、１はシリンダブロックおよびシリンダヘッドにより構成された内燃機関としての自動車用エンジンであり、このエンジン１のシリンダブロックおよびシリンダヘッド内には、矢印ａで示した冷却水通路が形成されている。
２は熱交換器、すなわちラジエータであり、このラジエータ２には周知の通り冷却水通路が形成されており、ラジエータ２の冷却水入口部２ａおよび冷却水出口部２ｂは、前記エンジン１との間で冷却水を循環させる冷却水回路３により接続されている。
【０００５】
この冷却水回路３は、エンジン１に設けられた冷却水の出口部１ｃからラジエータ２に設けられた冷却水の入口部２ａまで連通する流出側冷却水路３ａと、ラジエータ２に設けられた冷却水の出口部２ｂからエンジン１に設けられた冷却水の入口部１ｂまで連通する流入側冷却水路３ｂと、これら冷却水路３ａ，３ｂの途中の部位を接続するバイパス通路３ｃとから構成されている。
これらのエンジン１、ラジエータ２、冷却水路３によって冷却水循環路が形成されている。
【０００６】
このような冷却水回路３における冷却水の流れと流量とを、該冷却水の温度に応じて制御するためのサーモスタット装置５を、前記エンジン１の入口側の冷却水路３ｂの途中であって、ラジエータ２と前記パイパス通路３ｃからの冷却水を切換え制御できる交差部に設けている。なお、図中３ｄは該交差部からエンジン１の入口部１ｂに至る冷却水路である。
【０００７】
また、図４では図示を省略したが、エンジン１の入口部１ｂ部分には、エンジン１の図示しないクランクシャフトの回転により回転軸が回転されて冷却水を冷却水路３内で強制的に循環させるためのウォータポンプが配置される。さらに、図中符号６はラジエータ２に強制的に冷却風を取り入れるための冷却ファンユニットである。
【０００８】
こような冷却水回路３における冷却水の流れは、サーモスタット装置５により切換え制御される。すなわち、冷却水温度が低いときは、冷却水をバイパス通路３ｃを介して循環させ、冷却水温度が高くなったときは該バイパス通路３ｃではなく、ラジエータ２側を循環させてエンジン１に冷却水を供給するように構成されている。
【０００９】
前記サーモスタット装置５は、図５に示すように、流体の温度変化により作動する作動体７の一端側（図中上側）に第１の弁体８を設け、その作動体７の他端側（図中下側）に第２弁体９を設け、第１の弁体８を弁閉位置に付勢する付勢手段であるコイルばね１０と、本体フレーム１１を備えている。
【００１０】
前記作動体７はいわゆるサーモエレメントと呼ばれるところであり、温度感知部７ａとガイド部７ｂからなり、流体の温度を感知して膨張収縮するワックス等の熱膨張体７ｃを温度感知部７ａに内蔵し、温度感知部７ａの先端から延出したガイド部７ｂにピストンロッド７ｄを内嵌している。また、ピストンロッド７ｄの先端にはピストンロッド７ｄの先端を押える押受体１２が設けられている。
【００１１】
前記第１の弁体８は、ガイド部７ｂに設けられており、押受体１２が第１の弁体８の弁座となっている。また、押受体１２は外側に水路構成部材との取付部となるフランジ状部分１２ａを突設している。１２ｂはパッキンである。
前記第２の弁体９は温度感知部７ａの後端から延出した弁棒１３に止め具１３ａで取付けられており、その第２の弁体９と温度感知部７ａとの間に介装したコイルばね１４で第２の弁体９が弁棒１３の端部側へばね付勢されている。
前記付勢手段であるコイルばね１０は、第１の弁体８とフレーム１１との間に、圧縮して弾撥力を持たせた状態で設け、第１の弁体８を常時弁閉位置に付勢している。
【００１２】
このようなサーモスタット装置５は、第１の弁体８が冷却水路３ｂを開閉し、第２の弁体９がバイパス通路３ｃを開閉するように位置させており、次のように作動する。すなわち、温度感知部７ａ内の熱膨張体７ｃが冷却水温の上昇により膨張してピストンロッド７ｄを押圧することになり、作動体５がコイルばね１０の付勢力に抗して作動する。これにより第１の弁体８が開放位置に移動して冷却水路３ｂを開放することになるとともに、第２の弁体９が弁閉位置に移動してバイパス通路３ｃを閉鎖することになる。また、冷却水温の下降により熱膨張体７ｃが収縮し、ピストンロッド７ｄの押圧力が弱まっていき、コイルばね１０の付勢力で第１の弁体２を弁閉位置に移動して水路３ｂを閉鎖するとともに、第２の弁体９を弁開位置に移動してバイパス通路３ｃを開放することになる。
【００１３】
このようにサーモスタット装置５は、温度感知式自動弁としてエンジンの冷却水回路３内で、エンジンウォータジャケット１からの暖められた冷却水と、ラジエータ２からの冷された冷却水とを混合および切換えることで、エンジンウォータジャケット１に送られる冷却水温を適温に制御している。
【００１４】
ところで、上述した構成によるサーモスタット装置５は、冷却水路系の途中、すなわち冷却水路３ｂ，３ｄとバイパス通路３ｃとの分岐部分において、一対のバルブハウジングによりフランジ状部分１２ａを挟持した状態で組込み固定されていた（例えば、特許文献１参照）。
【００１５】
また、上記のバルブハウジングのうちのアッパハウジングに、サーモエレメントの作動端であるピストンロッド先端を押さえる機能を持たせることにより、該アッパハウジングにサーモスタットを構成する各部材を一体的に組み付けてなる構造をもつサーモスタット装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【００１６】
【特許文献１】実開昭５５−１５２３２０号公報
【特許文献２】実開昭５７−１０４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかし、前述した特許文献１によるサーモスタット装置５の取付構造では、以下のような不具合があった。
すなわち、上述したように一対のバルブハウジング内に組み込む構造では、パッキン１２ｂを取り付けた後にバルブハウジング内にサーモスタット装置を円周上で位置決めを行った後に挿入取り付けし、その後アッパハウジングを被せ、さらに一対のバルブハウジングを締結固定するためのボルトなどで固定する必要があった。そのため、そのバルブハウジング等の取付部を含めたサーモスタット装置全体の構成部品点数が多くなり、構造が複雑となるばかりでなく、サーモスタットの円周上の取付位置を決めるための組立作業も繁雑で、装置全体が大型化する等の不具合があった。特に、この種のサーモスタット装置５を組み込むエンジンルーム内はスペース上での制約が大きいことから、近年この種のサーモスタット装置５を含めた部分の小型、軽量化を図ることが求められているものであって何らかの対策を講じることが望まれている。
【００１８】
一方、特許文献２によるサーモスタット装置では、アッパハウジングに、サーモエレメントの作動端であるピストンロッド先端を押さえる機能を持たせ、アッパハウジングとサーモスタット装置５を一体的に構成することにより、従来のサーモスタットの構成部品である、押受体１２及びパッキン１２ｂを省略することが可能となり、構成部品点数の削減が図れ、コスト低減化が図れるものの、ピストンロッド先端を押さえるアッパハウジングが樹脂製品であるから、相応の強度を確保するために肉厚を厚く形成する必要があり、アッパハウジングを含めた全体形状が大型化するという不具合があった。また、この特許文献２における第２図の構造であると、サーモスタットの開弁時にスプリングが圧縮され荷重が加わると支え片およびこれをアッパハウジングに固定しているねじが抜ける方向に荷重が作用するため、耐久性の面で問題であり、このような点についての対策も必要である。
【００１９】
さらに、この特許文献２のサーモスタット装置では、サーモスタット装置を組み込む冷却水路系等において、たとえばラジエータ２との間の冷却水路３ｂはゴムホース等で構成されるのが一般的である。このようなゴムホースは、上述した一方のバルブハウジングの他端に設けた接続口に接続されることで、ハウジング内の水路と接続されている。このような従来構造では、接続口がバルブハウジングの一部に一体に形成されるが、このハウジングが樹脂製あるいはアルミダイキャストで形成された場合に、パーティング面や角部にバリが生じる等の問題が生じる恐れがある。すなわち、接続口にこのようなバリがあるとホースを傷つけたり、冷却水路内部に侵入するなどの問題があるため、後加工で取り除く必要があり、加工作業が繁雑で、コスト高となる等の問題があり、このような点も解消し得ることが望まれている。
【００２０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、たとえばエンジンの冷却システムにおいて冷却水を冷却水温度に応じて制御して循環させるためのサーモスタット装置全体の構成を見直し、各部の構成部品点数を削減し、組立性や加工性を向上させるとともに、コスト低減を図り、サーモスタット装置やバルブハウジングを含む装置全体の小型、軽量化を図ることができるサーモスタット装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
このような目的に応えるために本発明（請求項１記載の発明）に係るサーモスタット装置は、内燃機関の冷却水路に設けられ、冷却液の温度変化により熱膨張又は収縮する熱膨張体を内蔵し、この熱膨張体の熱膨張、収縮により摺動するピストンロッドを有し、前記熱膨張体の体積変化にともなう前記ピストンロッドの摺動により弁体の開閉を行うサーモスタットにおいて、前記弁体が着座可能に配置される弁座を備えるフランジ状部には、前記ピストンロッドの摺動と同軸方向に延設したキャップ部に前記ピストンロッドの先端部を係止する係止部と、前記弁体を着座方向に付勢させる付勢手段の端部を保持するフレームを支持する支持部と、前記フレームの支持部の外径側に、前記冷却水路と締結固定可能な取付構造部を一体的に形成されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明（請求項２記載の発明）に係るサーモスタット装置は、請求項１記載のサーモスタット装置を技術的に限定したものであり、前記キャップ部は、冷却水通路を構成する冷却水路部材との接続口として機能する筒状部を備えてなり、この筒状部の先端端部に前記係止部が設けられていることを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、サーモスタット装置におけるフランジ状部を、エンジンブロック等を含むバルブハウジングの水路外である外側であって冷却水路を形成する通路孔の開口端周縁部分に取付構造によって締結固定することで、サーモスタット装置及びアッパハウジングとしての機能が得られるので、バルブハウジングへの直付けにより従来必要であった取付用のアッパハウジング等を不要とすることができる。したがって、全体の構成部品点数が削減でき、組立性やコスト面で有利であるとともに、装置全体としての小型、軽量化も図れる。
【００２４】
また、本発明によれば、フランジ状部からサーモエレメントのピストンロッドの摺動方向と同軸方向にに延設されるキャップの係止部までの部分を接続口とし、冷却水路を構成するゴムホース等を直付けすることができるようにしているので、上述した利点をより一層効果的に発揮させ得るものである。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように本発明に係るサーモスタット装置によれば、装置フレームに従来のバルブハウジングの一方（アッパハウジング）のもつ機能を持たせることでこれを省略しているから、サーモスタット装置全体の構成を簡素化し、各部の構成部品点数を削減し、組立性や加工性を向上させるとともに、コスト低減を図り、しかも従来構造に比べてサーモスタット装置やバルブハウジングを含む装置全体の小型、軽量化を図ることができる。
【００２６】
また、本発明によれば、フレーム状部に一体的に設けられるキャップ部の筒状部を相手部材であるゴムホースとの接続口としているから、構成部品点数の削減を図り、構造の簡易化、さらに組立性を向上させるとともに、装置全体の小型化を図ることができる。特に、従来のようにハウジングの一部に接続口を設けるには、該取付口が所定長さを必要とすることからハウジングの大型化が避けられなかったのに対し、本発明のように接続口をフランジ状部と一体的に延出したキャップ部の筒状部を利用して形成することにより、そのようなハウジングが不要となり、全体の小型、軽量化を図ることができるのである。
【００２７】
さらに、キャップ２６において、フランジ状部２７の中央部にピストンロッド２１ａの係止部２６ａは、筒状部の端部から冷却水路中の中心に向かって延出するため、筒状部の端部の開口部はＲ面を形成する連続面によって形成されるので、ゴムホース３３を取り付ける際にゴムホース端部と取付口端部とが接触すること無く取付可能となる。
さらに、本発明によれば、ホース口の長さは、ピストンストッパ部を軸線方向に所定長さ延設することで対処できるとともに、キャップがステンレス鋼材等を絞り加工等で形成されているから、従来のような後加工を必要とすることなくバリなどの発生を防げる為に不要となり、コスト低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１ないし図３は本発明に係るサーモスタット装置の一つの実施の形態を示す。ここで、この実施の形態では、エンジンの冷却システムにおいてエンジンの入口側に付設され、冷却水温度を制御するために用いた場合を説明する。
【００２９】
これらの図において、符号２０で示す温度感知式自動弁であるサーモスタット装置は、前述した従来例を示す図４から明らかなように、ラジエータ２側の冷却水路３ｂと、エンジン出口部１ｃ側からのバイパス通路３ｃとの交差部に付設され、これらの通路によって構成される第１、第２の流体流路での冷却水の流れを選択的に切り換えてエンジン入口部１ｂに至る冷却水路３ｄに給送するために用いられる。
【００３０】
このサーモスタット装置２０は、図１、図２に示すように、冷却水の温度変化により作動する作動体としてのサーモエレメント２１と、このサーモエレメント２１に一体または一体的に設けられ第１、第２の流体流路を開閉するための第１、第２の弁体２２，２３と、第１の弁体２２を弁閉位置に、第２の弁体２３を弁開位置に付設する付勢手段であるコイルばね２４と、前記コイルバネの端部を保持し、サーモエレメントの周囲を覆うカップ状を呈するフレーム２５とを備えている。
【００３１】
ここで、前記フレーム２５の上部には、後述するサーモエレメント２１から突設されたピストンロッド２１ａの上端部を係止する係止部２６ａを上方に突設したキャップ２６が、該フレーム２５の上端側に一体的に連結保持されている。すなわち、該フレーム２５の上端部２５ａが、図２および図３に示すように、キャップ２６の下端側に設けたフランジ状部２７に溶接、ろう付け、半田付け、かしめ等で固定されることで、これらの部材が一体化されている。
【００３２】
前記キャップ２６下端のフランジ状部２７における内周縁部分には、前記第１の弁体２２に対する弁座２９が設けられ、これにより第１の流体流路での冷却水の流れを開閉する第１のバルブが構成される。
また、前記第２の弁体２３は、図示しないが、バルブハウジング３０の一部に開口する前記バイパス通路３ｃの開口端に対向し、その開口端を弁座としてその流路をサーモエレメント２１の動きで開閉可能に構成されている。なお、２３ａは第２の弁体２３を弾性支持するばねである。
【００３３】
本発明によれば、上述したキャップ２６のフランジ状部２７の取付構造部で、バルブハウジング３０の外側に液密性を保って組み付け固定することにより、従来必要であったバルブハウジングの片方（アッパハウジング）を省略したところを特徴としている。
すなわち、フランジ状部２７には、締結固定可能に取り付けるための取付構造部であるボルト取付穴３１ａ，３１ａが形成され、このフランジ状部２７は、ボルト３１，３１でバルブハウジング３０における冷却水路を構成する通路孔３０ａの開口端周縁部分にねじ止め固定されている。そして、このキャップ２６を含めたフランジ状部２７は、従来必要であったアッパハウジングとしての機能を兼ね備えているから、従来のように後からアッパハウジングなどを取り付ける必要がなくなる。ここで、図中符号３２はシール用のＯリングである。
【００３４】
また、本発明によれば、フランジ状部２７の外周縁を折り返して筒状に立ち上げることにより、該フランジ状部２７の機械的強度を確保するようになっている。図中２７ａは立ち上がり部で、また２７ｂはこの立ち上がり部２７ａ内に水やゴミがたまるのを防ぐ水抜き穴である。
【００３５】
さらに、本発明によれば、この筒状部２６ｂから係止部２６ａにかけてのキャップ２６の外周部分を、冷却水の冷却水路を構成するゴムホース３３の接続口として用いるように構成している。なお、筒状部２６ｂの先端寄りの部分をバルジ形状に形成し、ゴムホース３３を確実に組み付けて固定することができるように構成している。
さらに、キャップ２６のピストンロッド２１ａの係止部２６ａは、筒状部の開口端部２６ｃから冷却水路中の中心に向かって延出するため、筒状部の端部の開口部はＲ面を形成する連続面によって形成されるので、ゴムホース３３を取り付ける際にゴムホース端部と取付口端部とが接触すること無く取付可能となる。
【００３６】
すなわち、キャップ２６の外周部分を取付口とし、ゴムホース３３を直付けすると、従来のようなバルブハウジングや該ハウジングに接続口を設けることなどが不要となるから、構造上からも、組立性、さらにこのサーモスタット装置２０の配設部分での小型、軽量化などの面からも有利となる。しかも、このような構成を採ると、このサーモスタット装置２０の取付けを、エンジンブロック等に直付けすることがきわめて簡単に行える。これは、ハウジング３０がエンジンブロックなどであると考えればよい。
【００３７】
また、本発明によれば、上述したキャップ２６において、係止部２６ａ、バルジ形状を含む筒状部２６ｂ、さらに立ち上がり部２７ａや弁座２９を含むフランジ状部２７を、一枚のステンレス材を絞り加工することで一体に形成している。
このようにすれば、アッパハウジングを樹脂で形成した場合に比べて、ステンレス材などの板状部材を使用することが可能となるため、装置全体の小型を図れると共に、全体の機械的強度が得られ、各部の精度なども得られる等の利点がある。
【００３８】
さらに、本発明によれば、サーモスタット装置の開弁時において、コイルばね２４の荷重がフランジ状部２７を、ハウジング３０に押しつける方向に作用するため、従来例のようにボルト３１等が緩むおそれはなく、固定状態を維持できるから液漏れ問題を生じることはない等の利点もある。
【００３９】
ここで、上述した構成によるサーモスタット装置２０においても、サーモエレメント２１での冷却水温度感知に基づく第１の弁体２２、第２の弁体２３による冷却水路の開閉制御により、冷却水の温度を所要の状態に制御するが、その詳細は従来と同様であり、ここでの具体的な説明は省略する。
【００４０】
なお、本発明は上述した実施の形態で説明した構造には限定されず、各部の形状、構造等を適宜変形、変更し得ることはいうまでもない。
たとえば上述した実施の形態では、冷却水路を構成するゴムホース３３を、キャップ２６の筒状部２６ｂの外周部分に装着するようにした場合を説明したが、この場合にゴムホースに限らず、適宜の材料からなるホースまたは冷却水路を構成する取付部材でよいことは言うまでもない。
【００４１】
また、上述した実施の形態では、サーモスタット装置１０を、エンジン冷却水回路においてエンジン１の入口部１ｂ側に組み込んだ例を説明したが、本発明はこれに限定されず、エンジン１の出口部１ｃ側に組み込んだ場合においても、同等の作用効果が得られることは言うまでもない。このときの流体（冷却水）の流れは逆になる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係るサーモスタット装置の一実施の形態を示し、サーモスタット装置全体の概略構成を説明するための要部断面図である。
【図２】図１のサーモスタット装置の平面図である。
【図３】図１、図２のサーモスタット装置の正面図である。
【図４】サーモスタット装置をエンジンの入口側に組み込んだエンジン冷却水回路を示す説明図である。
【図５】従来のサーモスタット装置の一例を説明するための要部断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…エンジン、１ｂ…エンジン入口部、１ｃ…エンジン出口部、２…ラジエータ、３…冷却水回路、３ａ，３ｂ…冷却水路、３ｃ…バイパス通路、３ｄ…冷却水路、２０…サーモスタット装置、２１…サーモエレメント、２２…第１のバルブを構成する第１の弁体、２３…第２のバルブを構成する第２の弁体、２４…コイルばね（付勢手段）、２５…フレーム、２６…キャップ、２６ａ…係止部、２６ｂ…筒状部、２７…フランジ状部、２７ａ…立ち上がり部、２７ｂ…水抜き穴、２９…弁座、３０…バルブハウジング、３０ａ…冷却水路を形成する通路孔、３１…ボルト、３２…Ｏリング、３３…ゴムホース。
【図１】
2005127142.tif 000003
【図２】
2005127142.tif 000004
【図３】
2005127142.tif 000005
【図４】
2005127142.tif 000006
【図５】
2005127142.tif 000007