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JP2015514186A - サーモスタット・デバイス及び冷却システム - Google Patents

サーモスタット・デバイス及び冷却システム Download PDF

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JP2015514186A
JP2015514186A JP2015504529A JP2015504529A JP2015514186A JP 2015514186 A JP2015514186 A JP 2015514186A JP 2015504529 A JP2015504529 A JP 2015504529A JP 2015504529 A JP2015504529 A JP 2015504529A JP 2015514186 A JP2015514186 A JP 2015514186A
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ウーマン、フレドリク
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スカニア シーブイ アクチボラグ
スカニア シーブイ アクチボラグ
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Abstract

本発明は、自動車の冷却システム用のサーモスタット・デバイス１であって、自動車の燃焼機関を通して循環される冷却流体を受けるように意図された入口ダクト３と、冷却システムのパイロット・ラインから冷却流体を受けるように意図された入口開口１７と、第１の出口ダクト５ａ及び第２の出口ダクト５ｂと、弁本体１０が固定される軸方向に変位可能な弁ロッド１１とからなる、サーモスタット・デバイス１に関する。温度依存作動要素１４が、入口開口１７を通して受けられる冷却流体の温度に依存して、弁ロッドの変位位置に影響を与えるように配置され、前記入口開口は、弁ロッドを貫通して軸方向に延在する連結ダクト１８を介して第２の出口ダクト５ｂに連結される。また、本発明は、かかるサーモスタット・デバイスからなる冷却システムに関する。

Description

本発明は、請求項１の前文によるサーモスタット・デバイスと、請求項９の前文による冷却システムとに関する。
ワックス体を有する温度依存作動要素からなるサーモスタット・デバイスが、自動車の燃焼機関を冷却する冷却システム内の冷却流体の温度を調整するためにしばしば使用される。サーモスタット・デバイスは、冷却流体の温度に依存して、燃焼機関から流れ出る冷却流体を、燃焼機関に戻る前に冷却すべきラジエータへと、又はラジエータを通過させずに燃焼機関に直接的に戻すように、案内する。多くの自動車においては、サーモスタット・デバイスは、燃焼機関の冷却流体出口と、ラジエータの冷却流体入口との間において、冷却システムの冷却回路中に結合される。燃焼機関を出る冷却流体の温度に依存してサーモスタット・デバイスを制御する代わりに、燃焼器館内に案内される冷却流体の温度に依存してサーモスタット・デバイスを制御することが有利であることが判明している。冷却回路内におけるサーモスタット・デバイスの配置を変更する必要性を伴わずにかかる制御を可能にするために、燃焼機関の冷却流体入口に向かって流れている冷却流体の一部を分流させるパイロット・ラインから制御冷却流体流を受けるように構成されたサーモスタット・デバイスが開発されている。後者のタイプのサーモスタット・デバイスは、ＥＰ２０３７０９７Ａ２及びＥＰ２３６６８７８Ａ２から以前より公知である。
ＥＰ２０３７０９７Ａ２ ＥＰ２３６６８７８Ａ２
本発明の目的は、新規の及び有利な設計を有する上記で指定したタイプのサーモスタット・デバイスを提供することである。
前記目的は、請求項１に規定する特徴を有するサーモスタット・デバイスにより、本発明に従って達成される。
本発明によるサーモスタット・デバイスは、
自動車の燃焼機関を通り循環される冷却流体を受けるように意図された入口ダクトと、
パイロット・ラインから冷却流体を受けるように意図された入口開口と、
前記入口ダクトに連結される第１の出口ダクトであって、そこから冷却流体がラジエータまで案内されるように意図される、第１の出口ダクトと、
前記入口ダクトに連結される第２の出口ダクトであって、そこから冷却流体が前記ラジエータを通過せずに燃焼機関に戻されるように意図される、第２の出口ダクトと、
前記入口ダクトから前記出口ダクトへの冷却流体流を調整するために様々な位置間で変位可能である弁本体と、
温度依存作動要素と、
弁本体が固定される軸方向に変位可能な弁ロッドであって、作動要素が、前記入口開口内に受けられる冷却流体の温度に依存して、弁ロッド及び弁本体の変位位置に影響を及ぼすように構成され、前記入口開口が、弁ロッドを貫通して軸方向に延在する連結ダクトを介して第２の出口ダクトに連結される、軸方向に変位可能な弁ロッドと、
からなる。
したがって、弁ロッドは、本発明によるサーモスタット・デバイスにおいて、パイロット・ラインから受けられる冷却流体を第２の出口ダクトまで案内するために使用される。その結果、このサーモスタット・デバイスは、特にコンパクト且つ空間効率の高い設計を得ることが可能となる。
本発明の一実施例によれば、弁ロッドは、弁ロッドの内部の連結ダクトを通り流れる冷却流体からワックス体への熱伝達を可能にするために、作動要素内に組み込まれたワックス体を貫通して延在する。このようにして内部からワックス体を加熱することにより、外部からワックス体を加熱する従来のタイプのサーモスタット・デバイスに比較して、弁ロッドの内部の連結ダクトを通り流れる冷却流体からの熱の作用下におけるワックス体のより効率的な全体加熱が可能となる。
本発明の第２の実施例は、
サーモスタット・デバイスが、ピストン・チャンバと、ピストン・チャンバ内に変位自在に受けられるピストンとからなり、それにより、弁ロッドが、前記ピストン・チャンバを貫通して延在し、
前記ピストンが、弁ロッドの外部にしっかりと連結され、弁ロッドの外部上に配設され、
ワックス体が、ピストン・チャンバ内に収容され、前記ピストンに対して作用するように配置されることを特徴とする。それにより、効率的且つ空間効率の高い方法で、ワックス体の膨張を弁ロッド及び弁本体の軸方向変位へと変換することが可能となる。
本発明によるサーモスタット・デバイスの他の有利な特徴は、従属クレーム及び以下に続く説明に記載される。
また、本発明は、請求項９に規定される特徴を有する冷却システムに関する。
以下、本発明を、例示の実施例の補助により及び添付の図面を参照として説明する。以下のものが図示される。
本発明の第１の実施例によるサーモスタット・デバイスの側面図である。 図１によるサーモスタット・デバイスの正面図である。 図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図である。 本発明の第２の実施例によるサーモスタット・デバイスの断面図である。 本発明によるサーモスタット・デバイスからなる冷却システムの概略図である。
図１〜図３は、本発明の一実施例によるサーモスタット・デバイス１を示す。サーモスタット・デバイス１は、例えば図５に示すタイプの冷却システム４０などの、自動車内の冷却システムに組み込まれるように意図される。サーモスタット・デバイス１は、サーモスタット・ハウジング２を備える。自動車の燃焼機関を通り循環される冷却流体を受けるための入口ダクト３が、サーモスタット・ハウジング２に配置される。この入口ダクト３は、サーモスタット・ハウジング２に配置された入口開口４を通して、前記ラインから冷却流体を受けることが可能となるように、前記冷却システム内のラインに対して連結されるように意図される。第１の出口ダクト５ａ及び第２の出口ダクト５ｂは、サーモスタット・ハウジング２内にさらに配置される。これらの両出口ダクト５ａ、５ｂは、入口ダクト３に対して連結される。第１の出口ダクト５ａからの冷却流体は、前記冷却システムにおいてサーモスタット・デバイス１からラジエータに案内されるように意図され、一方で、第２の出口ダクト５ｂからの冷却流体は、前記ラジエータを通過せずに燃焼機関に戻されるように意図される。第１の出口ダクト５ａは、前記冷却システム内のラインに対して連結されることにより、サーモスタット・ハウジング２に配置された第１の出口開口６ａを通して前記ラインに冷却流体を通過させ得るように意図され、一方で、第２の出口ダクト５ｂは、前記冷却システム内の第２のラインに対して連結されることにより、サーモスタット・ハウジング２に配置された第２の出口開口６ｂを通して前記後者のラインに冷却流体を通過させ得るように意図される。
弁本体１０が、サーモスタット・ハウジング２内に変位自在に配置される。この弁本体１０は、前記入口ダクト３から前記出口ダクト５ａ、５ｂへの冷却流体流を調整するために、様々な位置同士の間において軸方向に変位可能である。弁本体１０は、軸方向に変位可能な弁ロッド１１に固定され、この弁ロッド１１と共に変位可能である。弁ロッド１１は、サーモスタット・ハウジング２内に変位自在に配設される。第１の弁座１２ａが、入口ダクト３と第１の出口ダクト５ａとの間においてサーモスタット・ハウジング２内に配置され、第２の弁座１２ｂが、入口ダクト３と第２の出口ダクト５ｂとの間においてサーモスタット・ハウジング２内に配置される。図示する実例においては、第１の弁座１２は、入口ダクト３と第１の出口ダクト５ａとの間に流路を構成する第１の開口１３ａの周囲に延在するエッジによって形成され、一方で、第２の弁座１２ｂは、入口ダクト３と第２の出口ダクト５ｂとの間に流路を構成する第２の開口１３ｂの周囲に延在するエッジによって形成される。弁本体１０は、第１の弁部材１０ａを備え、この第１の弁部材１０ａは、弁本体が第１の端部位置にある場合に、第１の弁座１２ａ内に受けられ得ることにより、前記第１の開口１３ａを閉じ、それにより入口ダクト３から第１の出口ダクト５ａに冷却流体が流れるのを防止する。弁本体１０は、第２の弁部材１０ｂをさらに備え、この第２の弁部材１０ｂは、弁本体が第２の端部位置にある場合に、第２の弁座１２ｂ内に受けられ得ることにより、前記第２の開口１３ｂを閉じ、それにより入口ダクト３から第２の出口ダクト５ｂに冷却流体が流れるのを防止する。２つの弁部材１０ａ、１０ｂは、弁ロッドの軸方向において見た場合に相互からある距離を置いて配置される。第１の弁部材１０ａが、第１の弁座１２ａと係合状態にある閉位置に位置する場合に、第２の弁部材１０ｂは、図３に示すように、第２の弁座１２ｂからある距離を置いて開位置に位置し、それにより、冷却流体は、前記第２の開口１３ｂを通り入口ダクト３から第２の出口ダクト５ｂへと流れることが可能となる。第２の弁部材１０ｂが、第２の弁座１２ｂと係合状態にある閉位置に位置する場合に、第１の弁部材１０ａは、第１の弁座１２ａからある距離を置いて開位置に位置し、それにより、冷却流体は、前記第１の開口１３ａを通り入口ダクト３から第１の出口ダクト５ａに流れることが可能となる。弁本体１０が、２つの前記端部位置間に位置する場合には、冷却流体は、入口ダクト３から、変動的な度合いにおいて、前記第１の開口１３ａを通り第１の出口ダクト５ａに及び前記第２の開口１３ｂを通り第２の出口ダクト５ｂに流れることが可能となる。弁ロッド１１は、各弁部材１０ａ、１０ｂの中心を通り延在する。図示する実例においては、各弁部材１０ａ、１０ｂは、円すい弁頭から構成される。
弁本体１０は、サーモスタット・ハウジング２内に配置された作動要素１４の作用の下で、及び弁本体１０又は弁ロッド１１に作用するばねデバイス１５空のばね力の作用に対抗して、前記第１の端部位置から前記第２の端部位置の方向へと変位可能である。図示する実例においては、ばねデバイス１５は、圧縮ばねから構成され、この圧縮ばねの一方の端部は、第２の出口ダクト５ｂ内部において支持表面１６ａを圧迫し、他方の端部は、第２の弁部材１０ｂ上の支持表面を圧迫する。この圧縮ばねは、弁ロッドの端部１１ｂを囲み、この端部は、第２の出口ダクト５ｂ内に受けられる。
サーモスタット・デバイス１は、前記冷却システム内のパイロット・ラインからの冷却流体を受けるように意図された入口開口１７をさらに備える。作動要素１４は、前記入口開口１７を通してパイロット・ラインから受けられる冷却流体の温度に依存して、弁ロッド１１及び弁本体１０の変位位置に影響を及ぼすように配置される。入口開口１７は、弁ロッド１１を通り軸方向に延在する連結ダクト１８を介して第２の出口ダクト５ｂに対して連結される。パイロット・ラインから受けられる冷却流体は、弁ロッド１１及び弁本体１０の位置に関わらず、連結ダクト１８を通り第２の出口ダクト５ｂへとさらに流れることが常に可能である。
図示する実例においては、弁ロッド１１は、両端部が管状及び開状態であり、それにより、連結ダクト１８は、弁ロッドの端部同士の間において弁ロッドを軸方向に貫通して延在する内部空間によって形成される。弁ロッド１１は、有利には、高い熱伝導性能力を有する金属材料から作製される。
図示する実例においては、作動要素１４は、ワックス体２０を備える。弁ロッド１１は、弁ロッド１１の内部の連結ダクト１８を通り流れる冷却流体からワックス体２０への熱伝達を可能にするために、前記ワックス体２０を貫通して延在する。ピストン・チャンバ２１が、サーモスタット・ハウジング２内に配置され、ピストン２２が、前記ピストン・チャンバ内に変位自在に受けられる。弁ロッド１１は、ピストン・チャンバ２１を貫通して延在し、ピストン２２は、弁ロッド１１の外部にしっかりと連結され、弁ロッド１１の外部上に配設される。ワックス体２０は、ピストン・チャンバ２１内に収容され、ピストン２２に対して作用するように配置される。連結ダクト１８を通り流れる冷却流体が、ワックス体２０中のワックス物質の融解温度未満の温度を有する場合には、ワックス体は、固体状態にあり、弁本体１０は、図３に示す第１の端部位置に置かれる。ワックス体２０が、連結ダクト１８を通り流れる冷却流体からの熱の作用下において前記融解温度まで加熱されると、ワックス体は、融解し始める。ワックス体２０が、融解することにより、ワックス体２０は、体積が増加し、したがってピストン２２に対して圧縮力を加え、それにより、前記ピストンは、ばねデバイス１５の作用に抵抗して弁ロッド１１及び弁本体１０と共に変位される。したがって、弁本体１０は、前述の第１の端部位置から前述の第２の端部位置の方向に変位される。ワックス体２０全体が、実質的に融解すると、弁本体１０は、第２の端部位置に到達する。このとき、ワックス体２０が、連結ダクト１８を通り流れる低温の冷却流体により、前記融解温度未満の温度まで冷却されている場合には、ワックス体は、硬化し始める。ワックス体２０が、硬化することにより、ワックス体２０は、体積が低減し、それによりピストン２２は、弁ロッド１１及び弁本体１０と共に、ばねデバイス１５の作用下において逆方向に変位される。
図示する実例においては、Ｏリングの形態の封止部材２３ａ、２３ｂは、ピストン・チャンバ２１の両側において弁ロッド１１とサーモスタット・ハウジング２との間に配置される。
図１〜図３に示す実施例においては、パイロット・ラインに対して連結されるように意図されたサーモスタット・デバイス１の入口開口１７は、サーモスタット・ハウジング２からその開口２４を貫通して突出する弁ロッドの一方の端部１１ａに配置される。この場合には、パイロット・ラインは、弁ロッドの前記突出端部１１ａに対して直接的に連結されるように意図され、また、この場合には、関連する入口開口１７は、連結ダクト１８の入口開口を構成する。図４は、パイロット・ラインに対して連結されるように意図されたサーモスタット・デバイス１の入口開口１７が、代わりにサーモスタット・ハウジング２に配置され、それにより、弁ロッド１１は、その一方の端部１１ａが、サーモスタット・ハウジング２に配置され前記入口開口１７に対して連結された入口ダクト２５内に延在する、代替的な一実施例を示す。この後者の場合には、パイロット・ラインは、サーモスタット・ハウジング２に対して連結されるように意図され、この場合には、連結ダクトは、パイロット・ラインから独立するように意図された入口開口２６を備える。詳細なこれらの相違点を除けば、図４に示すサーモスタット・デバイスは、図１〜図３に示すサーモスタット・デバイス及び上述のサーモスタット・デバイスと一致する。
図５は、自動車用に意図された本発明による冷却システム４０を概略的に示す。この冷却システム４０は、車両内の燃焼機関４２を冷却するための冷却回路４１を備え、燃焼機関４２は、好ましくは例えばグリコールなどのオプションの凝固点降下添加物を含む水の形態である、冷却回路内を流れる冷却流体により冷却される。冷却流体ポンプ４３は、冷却回路４１内の冷却流体を循環させるために、この冷却回路に対して結合される。また、例えば従来の冷却流体ラジエータの形態などのラジエータ４４が、前記冷却流体を冷却するために冷却回路４１中に結合される。前記ラジエータ４４は、冷却回路の第１のライン４７を介して燃焼機関４２の冷却流体出口４６ｂに連結された冷却流体入口４５ａと、冷却回路の第２のライン４８を介して燃焼機関４２の冷却流体入口４６ａに連結された冷却流体出口４５ｂとを備える。前記第１のライン４７は、冷却回路の第３のライン４９を介して前記第２のライン４８に連結される。前記第３のライン４９は、第１の箇所Ｐ１において第２のライン４８に対して連結され、前記ラジエータ４４に冷却流体を通過させることなく、燃焼機関の冷却流体出口４６ｂから燃焼機関の冷却流体入口４６ａまで冷却流体を戻し得るように配置される。したがって、第３のライン４９は、迂回ラインを構成し、この迂回ラインにより、冷却回路４１内を循環する冷却流体は、燃焼機関４２の冷却流体出口４６ｂと冷却流体入口４６ａとの間における通過において、ラジエータ４４を迂回することが可能となる。燃焼機関の冷却流体入口４６ａと冷却流体出口４６ｂとの間の冷却流体は、燃焼機関から熱を吸収しつつ、燃焼機関の内部において冷却流体ダクトを通り循環される。
ラジエータ４４を通り流れる冷却流体は、自動車の動作時にラジエータに対して吹き付けられる空気により冷却される。また、冷却システム４０は、ラジエータ４４を通過する空気流を発生させるように配置されたファン５１を備えることが可能である。このファン５１は、燃焼機関４２により駆動されるように、燃焼機関４２に対して結合され得る。
上述のタイプのサーモスタット・デバイス１は、以下のような様式で冷却回路４１中に結合される。
サーモスタット・デバイスの入口ダクト３が、第１のライン４７の第１のライン・セクション４７ａを介して燃焼機関４２の冷却流体出口４６ｂに連結される。
サーモスタット・デバイスの第１の出口ダクト５ａが、第１のライン４７の第２のライン・セクション４７ｂを介してラジエータ４４の冷却流体入口４５ａに連結される。
サーモスタット・デバイスの第２の出口ダクト５ｂが、第３のライン４９に連結される。
サーモスタット・デバイスの入口開口１７が、冷却回路４０のパイロット・ライン５０に連結される。
パイロット・ライン５０は、前記第１の箇所Ｐ１と燃焼機関４２の冷却流体入口４６ａとの間に位置する第２の箇所Ｐ２において、第２のライン４８に対して連結される。燃焼機関の冷却流体入口４６ａに対して送られる冷却流体の小部分が、第２のライン４８からパイロット・ライン５０に分流され、パイロット・ラインによりサーモスタット・デバイス１へと案内される。サーモスタット・デバイス１においては、パイロット・ライン５０から受けられた冷却流体は、作動要素１４と熱伝達接触状態になされ、次いでサーモスタット・デバイス１内の連結ダクト１８及び第２の出口ダクト５ｂと、第３のライン４９とを介して、第２のライン４８へと案内されて戻る。パイロット・ライン５０を介してサーモスタット・デバイス１に案内される冷却流体は、燃焼機関４２内に案内される冷却流体と同一の温度を有する。したがって、サーモスタット・デバイスの作動要素１４は、燃焼機関４２内に案内される冷却流体の温度におり制御されるようになる。
冷却回路４１内の冷却流体の温度が、低い場合には、ワックス体２０は、固体状態に留まり、弁本体１０は、前述の第１の端部位置に維持され、それにより、燃焼機関４２から第１のライン３７を通りサーモスタット・デバイス１に流れる全ての冷却流体が、ラジエータ４４を通過することなく、第３のライン４９及び第２のライン４８を経由して燃焼機関４２に戻される。冷却回路４１内の冷却流体が、ワックス体２０が融解し始めるのに十分な高温になっている場合には、弁本体１０は、前述の第１の端部位置と前述の第２の端部位置との間の位置に位置を取ることとなり、それにより、第１のライン４７を経由して燃焼機関４２からサーモスタット・デバイス１まで流れるある一定量の冷却流体が、ラジエータ４４へとさらに案内され、そこで冷却され、その後、冷却流体は、第２のライン４８を経由して燃焼機関に戻されるが、一方で、第２の量の冷却流体が、ラジエータ４４を通過することなく、第３のライン４９及び第２のライン４８を経由して燃焼機関４２に戻される。ワックス体２０が実質的に融解した場合には、弁本体１０は、前述の第２の端部位置を取り、それにより、第１のライン４７を経由して燃焼機関４２からサーモスタット・デバイス１に流れる全ての冷却流体が、ラジエータ４４へとさらに案内され、そこで冷却され、その後、冷却流体は、第２のライン４８を経由して燃焼機関４２に戻される。
本発明によるサーモスタット・デバイス及び本発明による冷却システムは、特に、バス、トラクタ、又は貨物自動車などの大型自動車において使用されるように意図される。
本発明は、当然ながら上述の実施例には決して限定されず、むしろ、添付の特許請求の範囲に規定されるような本発明の基本概念から逸脱することなく、その複数の可能な変更形態が当業者には自明となるはずである。
本発明は、請求項１の前文によるサーモスタット・デバイスと、請求項７の前文による冷却システムとに関する。
ワックス体を有する温度依存作動要素からなるサーモスタット・デバイスが、自動車の燃焼機関を冷却する冷却システム内の冷却流体の温度を調整するためにしばしば使用される。サーモスタット・デバイスは、冷却流体の温度に依存して、燃焼機関から流れ出る冷却流体を、燃焼機関に戻る前に冷却すべきラジエータへと、又はラジエータを通過させずに燃焼機関に直接的に戻すように、案内する。多くの自動車においては、サーモスタット・デバイスは、燃焼機関の冷却流体出口と、ラジエータの冷却流体入口との間において、冷却システムの冷却回路中に結合される。燃焼機関を出る冷却流体の温度に依存してサーモスタット・デバイスを制御する代わりに、燃焼器館内に案内される冷却流体の温度に依存してサーモスタット・デバイスを制御することが有利であることが判明している。冷却回路内におけるサーモスタット・デバイスの配置を変更する必要性を伴わずにかかる制御を可能にするために、燃焼機関の冷却流体入口に向かって流れている冷却流体の一部を分流させるパイロット・ラインから制御冷却流体流を受けるように構成されたサーモスタット・デバイスが開発されている。後者のタイプのサーモスタット・デバイスは、ＥＰ２０３７０９７Ａ２及びＥＰ２３６６８７８Ａ２から以前より公知である。
ＥＰ２０３７０９７Ａ２ ＥＰ２３６６８７８Ａ２
本発明の目的は、新規の及び有利な設計を有する上記で指定したタイプのサーモスタット・デバイスを提供することである。
前記目的は、請求項１に規定する特徴を有するサーモスタット・デバイスにより、本発明に従って達成される。
本発明によるサーモスタット・デバイスは、
自動車の燃焼機関を通り循環される冷却流体を受けるように意図された入口ダクトと、
パイロット・ラインから冷却流体を受けるように意図された入口開口と、
前記入口ダクトに連結される第１の出口ダクトであって、そこから冷却流体がラジエータまで案内されるように意図される、第１の出口ダクトと、
前記入口ダクトに連結される第２の出口ダクトであって、そこから冷却流体が前記ラジエータを通過せずに燃焼機関に戻されるように意図される、第２の出口ダクトと、
前記入口ダクトから前記出口ダクトへの冷却流体流を調整するために様々な位置間で変位可能である弁本体と、
温度依存作動要素と、
弁本体が固定される軸方向に変位可能な弁ロッドであって、作動要素が、前記入口開口内に受けられる冷却流体の温度に依存して、弁ロッド及び弁本体の変位位置に影響を及ぼすように構成され、前記入口開口が、弁ロッドを貫通して軸方向に延在する連結ダクトを介して第２の出口ダクトに連結される、軸方向に変位可能な弁ロッドと、
からなる。
したがって、弁ロッドは、本発明によるサーモスタット・デバイスにおいて、パイロット・ラインから受けられる冷却流体を第２の出口ダクトまで案内するために使用される。その結果、このサーモスタット・デバイスは、特にコンパクト且つ空間効率の高い設計を得ることが可能となる。
本発明によれば、弁ロッドは、弁ロッドの内部の連結ダクトを通り流れる冷却流体からワックス体への熱伝達を可能にするために、作動要素内に組み込まれたワックス体を貫通して延在する。このようにして内部からワックス体を加熱することにより、外部からワックス体を加熱する従来のタイプのサーモスタット・デバイスに比較して、弁ロッドの内部の連結ダクトを通り流れる冷却流体からの熱の作用下におけるワックス体のより効率的な全体加熱が可能となる。
本発明の実施例は、
サーモスタット・デバイスが、ピストン・チャンバと、ピストン・チャンバ内に変位自在に受けられるピストンとからなり、それにより、弁ロッドが、前記ピストン・チャンバを貫通して延在し、
前記ピストンが、弁ロッドの外部にしっかりと連結され、弁ロッドの外部上に配設され、
ワックス体が、ピストン・チャンバ内に収容され、前記ピストンに対して作用するように配置されることを特徴とする。それにより、効率的且つ空間効率の高い方法で、ワックス体の膨張を弁ロッド及び弁本体の軸方向変位へと変換することが可能となる。
本発明によるサーモスタット・デバイスの他の有利な特徴は、従属クレーム及び以下に続く説明に記載される。
また、本発明は、請求項７に規定される特徴を有する冷却システムに関する。
以下、本発明を、例示の実施例の補助により及び添付の図面を参照として説明する。以下のものが図示される。
本発明の第１の実施例によるサーモスタット・デバイスの側面図である。 図１によるサーモスタット・デバイスの正面図である。 図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図である。 本発明の第２の実施例によるサーモスタット・デバイスの断面図である。 本発明によるサーモスタット・デバイスからなる冷却システムの概略図である。
図１〜図３は、本発明の一実施例によるサーモスタット・デバイス１を示す。サーモスタット・デバイス１は、例えば図５に示すタイプの冷却システム４０などの、自動車内の冷却システムに組み込まれるように意図される。サーモスタット・デバイス１は、サーモスタット・ハウジング２を備える。自動車の燃焼機関を通り循環される冷却流体を受けるための入口ダクト３が、サーモスタット・ハウジング２に配置される。この入口ダクト３は、サーモスタット・ハウジング２に配置された入口開口４を通して、前記ラインから冷却流体を受けることが可能となるように、前記冷却システム内のラインに対して連結されるように意図される。第１の出口ダクト５ａ及び第２の出口ダクト５ｂは、サーモスタット・ハウジング２内にさらに配置される。これらの両出口ダクト５ａ、５ｂは、入口ダクト３に対して連結される。第１の出口ダクト５ａからの冷却流体は、前記冷却システムにおいてサーモスタット・デバイス１からラジエータに案内されるように意図され、一方で、第２の出口ダクト５ｂからの冷却流体は、前記ラジエータを通過せずに燃焼機関に戻されるように意図される。第１の出口ダクト５ａは、前記冷却システム内のラインに対して連結されることにより、サーモスタット・ハウジング２に配置された第１の出口開口６ａを通して前記ラインに冷却流体を通過させ得るように意図され、一方で、第２の出口ダクト５ｂは、前記冷却システム内の第２のラインに対して連結されることにより、サーモスタット・ハウジング２に配置された第２の出口開口６ｂを通して前記後者のラインに冷却流体を通過させ得るように意図される。
弁本体１０が、サーモスタット・ハウジング２内に変位自在に配置される。この弁本体１０は、前記入口ダクト３から前記出口ダクト５ａ、５ｂへの冷却流体流を調整するために、様々な位置同士の間において軸方向に変位可能である。弁本体１０は、軸方向に変位可能な弁ロッド１１に固定され、この弁ロッド１１と共に変位可能である。弁ロッド１１は、サーモスタット・ハウジング２内に変位自在に配設される。第１の弁座１２ａが、入口ダクト３と第１の出口ダクト５ａとの間においてサーモスタット・ハウジング２内に配置され、第２の弁座１２ｂが、入口ダクト３と第２の出口ダクト５ｂとの間においてサーモスタット・ハウジング２内に配置される。図示する実例においては、第１の弁座１２は、入口ダクト３と第１の出口ダクト５ａとの間に流路を構成する第１の開口１３ａの周囲に延在するエッジによって形成され、一方で、第２の弁座１２ｂは、入口ダクト３と第２の出口ダクト５ｂとの間に流路を構成する第２の開口１３ｂの周囲に延在するエッジによって形成される。弁本体１０は、第１の弁部材１０ａを備え、この第１の弁部材１０ａは、弁本体が第１の端部位置にある場合に、第１の弁座１２ａ内に受けられ得ることにより、前記第１の開口１３ａを閉じ、それにより入口ダクト３から第１の出口ダクト５ａに冷却流体が流れるのを防止する。弁本体１０は、第２の弁部材１０ｂをさらに備え、この第２の弁部材１０ｂは、弁本体が第２の端部位置にある場合に、第２の弁座１２ｂ内に受けられ得ることにより、前記第２の開口１３ｂを閉じ、それにより入口ダクト３から第２の出口ダクト５ｂに冷却流体が流れるのを防止する。２つの弁部材１０ａ、１０ｂは、弁ロッドの軸方向において見た場合に相互からある距離を置いて配置される。第１の弁部材１０ａが、第１の弁座１２ａと係合状態にある閉位置に位置する場合に、第２の弁部材１０ｂは、図３に示すように、第２の弁座１２ｂからある距離を置いて開位置に位置し、それにより、冷却流体は、前記第２の開口１３ｂを通り入口ダクト３から第２の出口ダクト５ｂへと流れることが可能となる。第２の弁部材１０ｂが、第２の弁座１２ｂと係合状態にある閉位置に位置する場合に、第１の弁部材１０ａは、第１の弁座１２ａからある距離を置いて開位置に位置し、それにより、冷却流体は、前記第１の開口１３ａを通り入口ダクト３から第１の出口ダクト５ａに流れることが可能となる。弁本体１０が、２つの前記端部位置間に位置する場合には、冷却流体は、入口ダクト３から、変動的な度合いにおいて、前記第１の開口１３ａを通り第１の出口ダクト５ａに及び前記第２の開口１３ｂを通り第２の出口ダクト５ｂに流れることが可能となる。弁ロッド１１は、各弁部材１０ａ、１０ｂの中心を通り延在する。図示する実例においては、各弁部材１０ａ、１０ｂは、円すい弁頭から構成される。
弁本体１０は、サーモスタット・ハウジング２内に配置された作動要素１４の作用の下で、及び弁本体１０又は弁ロッド１１に作用するばねデバイス１５空のばね力の作用に対抗して、前記第１の端部位置から前記第２の端部位置の方向へと変位可能である。図示する実例においては、ばねデバイス１５は、圧縮ばねから構成され、この圧縮ばねの一方の端部は、第２の出口ダクト５ｂ内部において支持表面１６ａを圧迫し、他方の端部は、第２の弁部材１０ｂ上の支持表面を圧迫する。この圧縮ばねは、弁ロッドの端部１１ｂを囲み、この端部は、第２の出口ダクト５ｂ内に受けられる。
サーモスタット・デバイス１は、前記冷却システム内のパイロット・ラインからの冷却流体を受けるように意図された入口開口１７をさらに備える。作動要素１４は、前記入口開口１７を通してパイロット・ラインから受けられる冷却流体の温度に依存して、弁ロッド１１及び弁本体１０の変位位置に影響を及ぼすように配置される。入口開口１７は、弁ロッド１１を通り軸方向に延在する連結ダクト１８を介して第２の出口ダクト５ｂに対して連結される。パイロット・ラインから受けられる冷却流体は、弁ロッド１１及び弁本体１０の位置に関わらず、連結ダクト１８を通り第２の出口ダクト５ｂへとさらに流れることが常に可能である。
図示する実例においては、弁ロッド１１は、両端部が管状及び開状態であり、それにより、連結ダクト１８は、弁ロッドの端部同士の間において弁ロッドを軸方向に貫通して延在する内部空間によって形成される。弁ロッド１１は、有利には、高い熱伝導性能力を有する金属材料から作製される。
図示する実例においては、作動要素１４は、ワックス体２０を備える。弁ロッド１１は、弁ロッド１１の内部の連結ダクト１８を通り流れる冷却流体からワックス体２０への熱伝達を可能にするために、前記ワックス体２０を貫通して延在する。ピストン・チャンバ２１が、サーモスタット・ハウジング２内に配置され、ピストン２２が、前記ピストン・チャンバ内に変位自在に受けられる。弁ロッド１１は、ピストン・チャンバ２１を貫通して延在し、ピストン２２は、弁ロッド１１の外部にしっかりと連結され、弁ロッド１１の外部上に配設される。ワックス体２０は、ピストン・チャンバ２１内に収容され、ピストン２２に対して作用するように配置される。連結ダクト１８を通り流れる冷却流体が、ワックス体２０中のワックス物質の融解温度未満の温度を有する場合には、ワックス体は、固体状態にあり、弁本体１０は、図３に示す第１の端部位置に置かれる。ワックス体２０が、連結ダクト１８を通り流れる冷却流体からの熱の作用下において前記融解温度まで加熱されると、ワックス体は、融解し始める。ワックス体２０が、融解することにより、ワックス体２０は、体積が増加し、したがってピストン２２に対して圧縮力を加え、それにより、前記ピストンは、ばねデバイス１５の作用に抵抗して弁ロッド１１及び弁本体１０と共に変位される。したがって、弁本体１０は、前述の第１の端部位置から前述の第２の端部位置の方向に変位される。ワックス体２０全体が、実質的に融解すると、弁本体１０は、第２の端部位置に到達する。このとき、ワックス体２０が、連結ダクト１８を通り流れる低温の冷却流体により、前記融解温度未満の温度まで冷却されている場合には、ワックス体は、硬化し始める。ワックス体２０が、硬化することにより、ワックス体２０は、体積が低減し、それによりピストン２２は、弁ロッド１１及び弁本体１０と共に、ばねデバイス１５の作用下において逆方向に変位される。
図示する実例においては、Ｏリングの形態の封止部材２３ａ、２３ｂは、ピストン・チャンバ２１の両側において弁ロッド１１とサーモスタット・ハウジング２との間に配置される。
図１〜図３に示す実施例においては、パイロット・ラインに対して連結されるように意図されたサーモスタット・デバイス１の入口開口１７は、サーモスタット・ハウジング２からその開口２４を貫通して突出する弁ロッドの一方の端部１１ａに配置される。この場合には、パイロット・ラインは、弁ロッドの前記突出端部１１ａに対して直接的に連結されるように意図され、また、この場合には、関連する入口開口１７は、連結ダクト１８の入口開口を構成する。図４は、パイロット・ラインに対して連結されるように意図されたサーモスタット・デバイス１の入口開口１７が、代わりにサーモスタット・ハウジング２に配置され、それにより、弁ロッド１１は、その一方の端部１１ａが、サーモスタット・ハウジング２に配置され前記入口開口１７に対して連結された入口ダクト２５内に延在する、代替的な一実施例を示す。この後者の場合には、パイロット・ラインは、サーモスタット・ハウジング２に対して連結されるように意図され、この場合には、連結ダクトは、パイロット・ラインから独立するように意図された入口開口２６を備える。詳細なこれらの相違点を除けば、図４に示すサーモスタット・デバイスは、図１〜図３に示すサーモスタット・デバイス及び上述のサーモスタット・デバイスと一致する。
図５は、自動車用に意図された本発明による冷却システム４０を概略的に示す。この冷却システム４０は、車両内の燃焼機関４２を冷却するための冷却回路４１を備え、燃焼機関４２は、好ましくは例えばグリコールなどのオプションの凝固点降下添加物を含む水の形態である、冷却回路内を流れる冷却流体により冷却される。冷却流体ポンプ４３は、冷却回路４１内の冷却流体を循環させるために、この冷却回路に対して結合される。また、例えば従来の冷却流体ラジエータの形態などのラジエータ４４が、前記冷却流体を冷却するために冷却回路４１中に結合される。前記ラジエータ４４は、冷却回路の第１のライン４７を介して燃焼機関４２の冷却流体出口４６ｂに連結された冷却流体入口４５ａと、冷却回路の第２のライン４８を介して燃焼機関４２の冷却流体入口４６ａに連結された冷却流体出口４５ｂとを備える。前記第１のライン４７は、冷却回路の第３のライン４９を介して前記第２のライン４８に連結される。前記第３のライン４９は、第１の箇所Ｐ１において第２のライン４８に対して連結され、前記ラジエータ４４に冷却流体を通過させることなく、燃焼機関の冷却流体出口４６ｂから燃焼機関の冷却流体入口４６ａまで冷却流体を戻し得るように配置される。したがって、第３のライン４９は、迂回ラインを構成し、この迂回ラインにより、冷却回路４１内を循環する冷却流体は、燃焼機関４２の冷却流体出口４６ｂと冷却流体入口４６ａとの間における通過において、ラジエータ４４を迂回することが可能となる。燃焼機関の冷却流体入口４６ａと冷却流体出口４６ｂとの間の冷却流体は、燃焼機関から熱を吸収しつつ、燃焼機関の内部において冷却流体ダクトを通り循環される。
ラジエータ４４を通り流れる冷却流体は、自動車の動作時にラジエータに対して吹き付けられる空気により冷却される。また、冷却システム４０は、ラジエータ４４を通過する空気流を発生させるように配置されたファン５１を備えることが可能である。このファン５１は、燃焼機関４２により駆動されるように、燃焼機関４２に対して結合され得る。
上述のタイプのサーモスタット・デバイス１は、以下のような様式で冷却回路４１中に結合される。
サーモスタット・デバイスの入口ダクト３が、第１のライン４７の第１のライン・セクション４７ａを介して燃焼機関４２の冷却流体出口４６ｂに連結される。
サーモスタット・デバイスの第１の出口ダクト５ａが、第１のライン４７の第２のライン・セクション４７ｂを介してラジエータ４４の冷却流体入口４５ａに連結される。
サーモスタット・デバイスの第２の出口ダクト５ｂが、第３のライン４９に連結される。
サーモスタット・デバイスの入口開口１７が、冷却回路４０のパイロット・ライン５０に連結される。
パイロット・ライン５０は、前記第１の箇所Ｐ１と燃焼機関４２の冷却流体入口４６ａとの間に位置する第２の箇所Ｐ２において、第２のライン４８に対して連結される。燃焼機関の冷却流体入口４６ａに対して送られる冷却流体の小部分が、第２のライン４８からパイロット・ライン５０に分流され、パイロット・ラインによりサーモスタット・デバイス１へと案内される。サーモスタット・デバイス１においては、パイロット・ライン５０から受けられた冷却流体は、作動要素１４と熱伝達接触状態になされ、次いでサーモスタット・デバイス１内の連結ダクト１８及び第２の出口ダクト５ｂと、第３のライン４９とを介して、第２のライン４８へと案内されて戻る。パイロット・ライン５０を介してサーモスタット・デバイス１に案内される冷却流体は、燃焼機関４２内に案内される冷却流体と同一の温度を有する。したがって、サーモスタット・デバイスの作動要素１４は、燃焼機関４２内に案内される冷却流体の温度におり制御されるようになる。
冷却回路４１内の冷却流体の温度が、低い場合には、ワックス体２０は、固体状態に留まり、弁本体１０は、前述の第１の端部位置に維持され、それにより、燃焼機関４２から第１のライン３７を通りサーモスタット・デバイス１に流れる全ての冷却流体が、ラジエータ４４を通過することなく、第３のライン４９及び第２のライン４８を経由して燃焼機関４２に戻される。冷却回路４１内の冷却流体が、ワックス体２０が融解し始めるのに十分な高温になっている場合には、弁本体１０は、前述の第１の端部位置と前述の第２の端部位置との間の位置に位置を取ることとなり、それにより、第１のライン４７を経由して燃焼機関４２からサーモスタット・デバイス１まで流れるある一定量の冷却流体が、ラジエータ４４へとさらに案内され、そこで冷却され、その後、冷却流体は、第２のライン４８を経由して燃焼機関に戻されるが、一方で、第２の量の冷却流体が、ラジエータ４４を通過することなく、第３のライン４９及び第２のライン４８を経由して燃焼機関４２に戻される。ワックス体２０が実質的に融解した場合には、弁本体１０は、前述の第２の端部位置を取り、それにより、第１のライン４７を経由して燃焼機関４２からサーモスタット・デバイス１に流れる全ての冷却流体が、ラジエータ４４へとさらに案内され、そこで冷却され、その後、冷却流体は、第２のライン４８を経由して燃焼機関４２に戻される。
本発明によるサーモスタット・デバイス及び本発明による冷却システムは、特に、バス、トラクタ、又は貨物自動車などの大型自動車において使用されるように意図される。
本発明は、当然ながら上述の実施例には決して限定されず、むしろ、添付の特許請求の範囲に規定されるような本発明の基本概念から逸脱することなく、その複数の可能な変更形態が当業者には自明となるはずである。

Claims (9)

  1. 自動車の冷却システム用のサーモスタット・デバイスであって、
    前記自動車の燃焼機関を通り循環される冷却流体を受けるように意図された入口ダクト（３）と、
    前記冷却システムのパイロット・ラインから冷却流体を受けるように意図された入口開口（１７）と、
    前記入口ダクト（３）に連結される第１の出口ダクト（５ａ）であって、そこから冷却流体が前記冷却システムのラジエータまで案内されるように意図される、第１の出口ダクト（５ａ）と、
    前記入口ダクト（３）に連結される第２の出口ダクト（５ｂ）であって、そこから冷却流体が前記ラジエータを通過せずに前記燃焼機関に戻されるように意図される、第２の出口ダクト（５ｂ）と、
    前記入口ダクト（３）から前記出口ダクト（５ａ、５ｂ）への冷却流体流を調整するために様々な位置間で変位可能である、弁本体（１０）と、
    温度依存作動要素（１４）と、
    前記弁本体（１０）が固定される軸方向に変位可能な弁ロッド（１１）であって、これにより、前記作動要素（１４）は、前記入口開口（１７）内に受けられる前記冷却流体の温度に依存して、前記弁ロッド（１１）及び前記弁本体（１０）の変位位置に影響を及ぼすように構成される、軸方向に変位可能な弁ロッド（１１）と、
    からなる、サーモスタット・デバイス（１）において、
    前記入口開口（１７）は、前記弁ロッド（１１）を貫通して軸方向に延在する連結ダクト（１８）を介して前記第２の出口ダクト（５ｂ）に連結されることを特徴とする、サーモスタット・デバイス。
  2. 前記作動要素（１４）は、ワックス体（２０）からなることを特徴とする、請求項１に記載のサーモスタット・デバイス。
  3. 前記弁ロッド（１１）は、前記弁ロッド（１１）の内部の前記連結ダクト（１８）を通り流れる冷却流体から前記ワックス体（２０）への熱伝達を可能にするために、前記ワックス体（２０）を貫通して延在することを特徴とする、請求項２に記載のサーモスタット・デバイス。
  4. 前記サーモスタット・デバイス（１）は、ピストン・チャンバ（２１）と、前記ピストン・チャンバ内に変位自在に受けられるピストン（２２）とからなり、前記弁ロッド（１１）は、前記チャンバ（２１）を貫通して延在し、
    前記ピストン（２２）は、前記弁ロッド（１１）の外部にしっかりと連結され、前記弁ロッド（１１）の前記外部上に配設され、
    前記ワックス体（２０）は、前記ピストン・チャンバ（２１）内に収容され、前記ピストン（２２）に対して作用するように配置されることを特徴とする、請求項３に記載のサーモスタット・デバイス。
  5. 前記サーモスタット・デバイス（１）は、前記入口ダクト（３）と前記第１の出口ダクト（５ａ）との間に配置された第１の弁座（１２ａ）と、前記入口ダクト（３）と前記第２の出口ダクト（５ｂ）との間に配置された第２の弁座（１２ｂ）とからなり、
    前記弁本体（１０）は、第１の弁部材（１０ａ）からなり、前記第１の弁部材（１０ａ）は、前記弁本体が第１の端部位置にある場合に、前記第１の弁座（１２ａ）内に受けられることにより、冷却流体が前記入口ダクト（３）から前記第１の出口ダクト（５ａ）に流れるのを防止し、
    前記弁本体（１０）は、第２の弁部材（１０ｂ）からなり、前記第２の弁部材（１０ｂ）は、前記弁本体が第２の端部位置にある場合に、前記第２の弁座（１２ｂ）内に受けられることにより、冷却流体が前記入口ダクト（３）から前記第２の出口ダクト（５ｂ）に流れるのを防止することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項に記載のサーモスタット・デバイス。
  6. 前記弁本体（１０）は、前記作動要素（１４）の作用下において、及び前記弁本体（１０）又は前記弁ロッド（１１）に対するばねデバイス（１５）のばね力の作用に対抗して、前記第１の端部位置から前記第２の端部位置の方向に変位可能であることを特徴とする、請求項５に記載のサーモスタット・デバイス。
  7. 前記弁ロッド（１１）は、両端部において管状及び開状態にあり、それにより、前記連結ダクト（１８）は、前記弁ロッドの前記両端部間の前記弁ロッド（１１）の内部空間により形成されることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一項に記載のサーモスタット・デバイス。
  8. 前記入口開口（１７）は、前記弁ロッド（１１）の一方の端部に配置されることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一項に記載のサーモスタット・デバイス。
  9. 冷却流体が冷却回路内を流れることにより自動車内の燃焼機関（４２）を冷却するための当該冷却回路（４１）からなる自動車用の冷却システムであって、
    前記冷却回路（４１）内に前記冷却流体を循環させるための冷却流体ポンプ（４３）と、
    前記冷却流体を冷却するために前記冷却回路（４１）中に結合されたラジエータ（４４）であって、前記ラジエータ（４４）は、前記冷却回路中の第１のライン（４７）を介して前記燃焼機関（４２）の冷却流体出口（４６ｂ）に連結される冷却流体入口（４５ａ）、及び前記冷却回路中の第２のライン（４８）を介して前記燃焼機関（４２）の冷却流体入口（４６ａ）に連結される冷却流体出口（４５ｂ）からなり、それにより、前記第１のライン（４７）は、前記冷却回路中の第３のライン（４９）を介して前記第２のライン（４８）に連結され、前記第３のライン（４９）は、第１の箇所（Ｐ１）において前記第２のライン（４８）に連結され、前記ラジエータ（４４）を通過することなく前記燃焼機関（４２）に前記冷却流体を戻し得るように配置される、ラジエータ（４４）と、
    からなる、冷却システムにおいて、
    請求項１から８までのいずれかに記載のサーモスタット・デバイス（１）が、前記第１のライン（４７）中に結合され、それにより、
    前記サーモスタット・デバイスの前記入口ダクト（３）は、前記燃焼機関（４２）の前記冷却流体出口（４６ｂ）に連結され、
    前記サーモスタット・デバイスの前記第１の出口ダクト（５ａ）は、前記ラジエータ（４４）の前記冷却流体入口（４５ａ）に連結され、
    前記サーモスタット・デバイスの前記第２の出口ダクト（５ｂ）は、前記第３のライン（４９）に連結され、
    前記サーモスタット・デバイスの前記入口開口（１７）は、前記冷却回路内のパイロット・ライン（５０）に連結され、前記パイロット・ライン（５０）は、前記第１の箇所（Ｐ１）と前記燃焼機関（４２）の前記冷却流体入口（４６ａ）との間に位置する第２の箇所（Ｐ２）において前記第２のライン（４８）に対して連結されることを特徴とする、冷却システム。
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