JP3545997B2

JP3545997B2 - エンジン冷媒循環回路用ワックス式熱応動制御弁

Info

Publication number: JP3545997B2
Application number: JP2000193844A
Authority: JP
Inventors: 滋佐藤; 薫中川
Original assignee: Fuji Bellows Co Ltd
Current assignee: Fuji Bellows Co Ltd
Priority date: 2000-06-28
Filing date: 2000-06-28
Publication date: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2020-06-28
Also published as: JP2002004859A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車用エンジンの冷媒（冷却水）をラジエータ回路及びバイパス回路を介して循環させる冷媒循環回路上に設置されるワックス式熱応動制御弁の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車等には、走行時、エンジンからの高温冷却水をウォータポンプの圧力によりラジエータにて冷却し、この低温冷却水をエンジンのウオータジャケット内に再供給することにより、エンジンを冷却するような冷媒循環回路が設けられているとともに、この冷媒循環回路上には、エンジンへの冷却水の流量及び温度を調整するワックス式熱応動制御弁が設置されている。
【０００３】
従来、このようなワックス式熱応動制御弁としては、例えば、本出願人が先に出願し公開された特開平１０−１９１６０号公報（先行技術）に開示してなるような構成を有するものが提案されている。この先行技術に記載の発明においては、エンジンへの冷却水管路内に弁本体をシールパッキンを介して設置している。そして、弁本体は、冷却水が通水可能な環状弁座と、この環状弁座の内周部にその外周部が所定の開弁ストローク範囲で摺接して接離自在に開閉動作する筒状弁体とで構成され、環状弁座の内周部が摺接する筒状弁体の外周部側にゴム製環状シールを設けてなるとともに、筒状弁体を環状弁座に対してスプリングの付勢力にて常に下流側方向に付勢させて閉弁状態が維持されるように組み付けられている。
【０００４】
また、筒状弁体は、例えば、特公昭６１−２０６９７号公報に開示されているように、ワックス式熱応動伸縮素子に連動させることにより、自動的に開弁および閉弁動作が行われるように構成され、熱応動伸縮素子は、筒状ハウジング内に冷媒循環回路に流れる冷却水の温度変化により応動するワックスと、このワックスの膨脹／収縮にて伸縮駆動するプランジャとを有する。
【０００５】
すなわち、上記したワックス式熱応動制御弁は、主に、エンジンの出口側のラジエータ回路上に設置され、エンジンからの冷却水が所望の設定温度、例えば、６０℃を超えると、その高温冷却水の温度上昇に伴い、熱応動伸縮素子を構成するワックスの膨脹により、プランジャを軸方向に伸長動作させるとともに、このプランジャの伸長動作にて筒状ハウジングを相対的に移動させ、これにより、筒状弁体をスプリングの付勢力に抗して所定の開弁ストローク範囲で環状弁座から離間する方向（開弁方向）に移動させるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した従来構造のワックス式熱応動制御弁にあっては、エンジンからの冷却水の水温上昇速度が速くて、ウォータポンプの圧力が高いと、図５に実線で示すように、筒状弁体の所定の開弁ストローク範囲Ｌにおいて、初期開弁ストローク範囲Ｌ１、例えば、３〜４ｍｍから完全開弁ストローク範囲Ｌ２、例えば、８〜１０ｍｍに至る範囲で、ラジエータ内及びバイパス回路内に残量する低温な冷却水が、例えば、２５０〜３００Ｌ（リットル）／ｍｉｎの過剰な流量Ｑでエンジンのウオータジャケット内に一気に流入する。これにより、水温のオーバーシュート、ハンチングが発生する。特に、冬季における暖気運転時のように、水温ハンチングの温度幅が大きいと、エンジンの冷却系全体に悪影響を与える。
【０００７】
そこで従来、例えば、特開平７−３０５７８７号公報等に開示されているように、筒状弁体の外周部側に設けたゴム製環状シールの内周面円周方向に複数の切欠溝を上流側から下流側の冷媒流出方向に向けて形成し、図５に点線で示すように、筒状弁体の初期開弁ストローク範囲Ｌ１で少量の冷却水を流出させることにより、エンジンのウオータジャケット内に大量の低温冷却水が一気に流入するのを防止してなる構成を有するものが提案されている。しかしながら、このようなワックス式熱応動制御弁では、筒状弁体が板金等にてプレス成型されているため、筒状弁体の外周部に設けたゴム製環状シールに形成される切欠溝の形状の寸法精度が出しにくく、製品にバラツキが多い。これにより、筒状弁体の初期開弁ストローク範囲Ｌ１での冷却水の流量が不安定となるばかりでなく、構造的にも３０〜４０Ｌ（リットル）／ｍｉｎの範囲での流量調整が限度であり、水温ハンチングの発生を確実に防止することが困難である。
【０００８】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、筒状弁体の初期開弁ストローク範囲におけるエンジンへの過剰な低温冷却水の供給を防止して、水温ハンチングの発生を確実に防止することができるエンジン冷媒循環回路用ワックス式熱応動制御弁を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、本発明は、エンジン冷媒循環回路上に設置される弁本体からなり、弁本体は、冷媒が通水可能な環状弁座と、環状弁座の内周部にその外周部が所定の開弁ストローク範囲で摺接して接離自在に開閉動作する筒状弁体と、筒状弁体を冷媒の温度に応じて駆動させるワックス式熱応動伸縮素子とを有するとともに、筒状弁体と環状弁座との摺接面間にゴム製環状シールを介在してなるエンジン冷媒循環回路用ワックス式熱応動制御弁において、環状弁座の内周部側にゴム製環状シールを加硫成型にて一体に設け、ゴム製環状シールの内周面には円周方向に所望の間隔を置いて筒状弁体の初期開弁ストローク範囲で少量の冷媒が流出可能な複数の切欠溝を上流側から下流側の冷媒流出方向に向けて形成し、かつ、前記ゴム製環状シールの内周面略中間部に、前記筒状弁体の摺接面に摺接する内向き凸部を円周方向に一体に突出形成し、該内向き凸部を境として、前記各切欠溝の先端部側の一部を冷媒流出方向の下流側に位置するように設け、さらに、前記各切欠溝は縦断面において、上流側の溝深さが深い急傾斜面と、内向き凸部を越してから内周面側に屈折した緩傾斜面を有する切欠溝としたことを特徴とする。
【００１０】
ここで、本発明において、切欠溝の形状は、冷媒流出方向に向けて均等幅な矩形状の形態、または、先端部がＲ面の略逆Ｕ字形状の形態、あるいは、冷媒流出方向に向けて先端部が先細の三角形状の形態を有する。前記各切欠溝は、冷媒流出方向（下流側）に向けて横断面積が漸次小さくなる形態とすると、開弁初期において微量の冷媒を下流方向にながすことができる。
【００１１】
すなわち、本発明は、上記した構成を採用することにより、環状弁座の内周部側にゴム製環状シールを加硫一体成型にて一体に設けてなるため、切欠溝を金型にてゴム製環状シールの加硫成型と共に成型することが可能になり、切欠溝の形状の寸法精度が向上し、筒状弁体の初期開弁ストローク範囲での冷却水の流量が微小流量でも安定する。前記のように、切欠溝を金型にてゴム製環状シールの加硫成型と共に成型するので、従前のような製品のバラツキを少なくすることが可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の参考形態を図１から図４に示す図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の参考形態に係るエンジン冷媒循環回路用ワックス式熱応動制御弁の全体構成を概略的に示し、エンジン冷媒循環回路を形成する管路Ｐ内に設置される弁本体１からなる。この弁本体１は上部ケーシング１ａと下部ケーシング１ｂと前記各ケーシングを固定するための環状部材１ｃとから構成されており、前記環状部材１ｃの外周部の固定用フランジ３ａに管路Ｐ内に水密的に組み付けられるシールパッキン２を有するとともに、前記環状部材１ｃの内周部には、冷却水Ｗが通水可能な環状弁座３を備えており、前記外周部の固定用フランジ３ａにシールパッキン２を固着してなる構成を有する。
【００１３】
また、前記環状部材１ｃは、図３に示すように、鋼板にプレス加工が施されて、円環状の固定用フランジ３ａと、そのフランジ３ａの内周に上向きに屈折連設された縦筒４と、その縦筒３ｄの上端に内向きに屈折連設された上部フランジ３ｅとが構成されている。前記縦筒４に多数の連通孔３ｆが縦筒４の周囲方向に間隔をおいて設けられ、前記縦筒４の内面および上部フランジ３ｅの下面に固着されたシール用環状ゴム材本体５ｂと、縦筒４の外周面と上部フランジ３ｅおよび固定用フランジ３ａの内周部側に固着された補助環状ゴム材５ｃとは、前記連通孔３ｆ内に充填されたゴム材を介して結合されてゴム製環状シール５が構成されている。
【００１４】
前記環状部材１ｃの内周部３ｂには、図２に示すように、筒状の起立片からなる縦筒４が円周方向に沿って一体に立上り形成され、この縦筒４には、前記シール用環状ゴム材本体５ｃの一部を縦筒４と固定用フランジ３ａとの接続部の下面３ｃ側に回り込ませてなるゴム製環状弁座３が一体成型により固着されている。
【００１５】
前記ゴム製環状シール５の内周面５ａには、上流側と下流側との間の冷媒流出方向Ｙの中間部（図示の場合は略中央部）に縦断面ほぼく字状の内向き凸部（リップ部）６を円周方向に一体に突出形成してなるとともに、複数の切欠溝７が円周方向に所望の間隔（図示の場合は９０度の等角度間隔をおいて４つ）を置いて形成され、これら各切欠溝７の先端部７ａ側は、内向き凸部６を境として、その一部を冷媒流出方向Ｙの下流側に臨ませている。すなわち、筒状内周面５ａに接続し、上流方向から下流方向に向かって漸次内側に突出するように傾斜する上流側傾斜面６ａと、これに屈折した状態で接続し上流方向から下流方向に拡径するように傾斜して内周面５ａに接続する下流側傾斜面６ｂとを備えており、前記切欠溝７の先端部は下流側傾斜面６ｂよりもさらに下流側に越した位置の筒状内周面５ａに位置している。また前記各切欠溝７の横断面は下流方向に向かって漸次小さくなるように設けられている。前記内向き凸部６は筒状弁体８における後記の摺接片８ｂに当接した状態では、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ程度押し潰された状態で当接される。
【００１６】
一方、環状部材１ｃの内周部３ｂには、筒状弁体８が配置され、この筒状弁体８の下流側外周部には、フランジ部８ａと、このフランジ部８ａから鉛直方向に立ち上がる筒状の摺接片８ｂとが形成されている。そして、筒状弁体８は、下部ケーシング１ｂと前記筒状弁体８間に圧縮した状態で介在された圧縮コイルばねからなるスプリング９により、常に冷媒流出方向Ｙの下流側方向に付勢され、そのフランジ部８ａを環状部材１ｃの上流側下面３ｃ側に固着したゴム製環状シール５の一部の環状弁座面を間に介して当接させてなるとともに、その筒状の摺接片８ｂを環状部材１ｃの内周部３ｂに固着したゴム製環状シール５の内周面５ａ側の前記内向き凸部６に摺接させることにより、環状弁座３に対して閉弁状態が維持されるようになっている。
【００１７】
また、筒状弁体８には、ワックス式熱応動伸縮素子１０が組み付けられ、この熱応動伸縮素子１０は、筒状ハウジング１１内に冷媒循環回路に流れる冷却水Ｗの温度変化により応動するワックス１２と、このワックス１２の膨脹／収縮にてゴム製底付きスリーブを介して伸縮（進退）駆動するプランジャ１３とを有する。すなわち、開弁時には、熱応動伸縮素子１０を構成するワックス１２の冷却水Ｗの温度上昇に伴う膨脹により、プランジャ１３が軸方向に伸長動作する。そして、このプランジャ１３の伸長動作にて筒状ハウジング１１が相対的に上流側に移動し、筒状弁体８をスプリング９の付勢力に抗して所定の開弁ストローク範囲Ｌで環状弁座３から離間する方向（開弁方向）Ｘに移動させることにより、自動的に開弁動作が行われるようになっている。
【００１８】
ところで、上記したような弁本体１に組み付けられる環状部材１ｃの外周端縁部３ａ及び内周部３ｂの縦筒４には、図３に示すように、金型（図示せず）を用いた加硫一体成型により、シールパッキン２及びゴム製環状シール５を一体に成型し固着すると同時に、ゴム製環状シール５に切欠溝７を金型成型している。これにより、ゴム製環状シール５に形成される切欠溝７の形状の寸法精度を向上させることが可能になるとともに、製品のバラツキも少ない。
【００１９】
この場合、切欠溝７の形状は、図４（Ａ）に示すような冷媒流出方向Ｙに向けて等幅な矩形状の形態、図４（Ｂ）に示すような下流側先端部７ａがＲ面の略逆Ｕ字形状の形態、あるいは、図４（Ｃ）に示すような冷媒流出方向Ｙに向けて下流側先端部７ａが先細の三角形状などの任意の形態に変化させて形成するとともに、切欠溝７の深さ及び幅寸法や、数などを調整することにより、冷却水Ｗの流量Ｑを容易に調整することが可能になる。しかも、図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の形態にそれぞれ対応させて、図５に１点破線Ａ、２点破線Ｂ及び３点破線Ｃで示すように、筒状弁体８の開弁ストローク範囲Ｌにおいて、初期開弁ストローク範囲Ｌ１から完全開弁ストローク範囲Ｌ２に至る範囲での冷却水Ｗの流量Ｑが、例えば、３〜１０Ｌ（リットル）／ｍｉｎの範囲で流出させることが可能になるとともに、図５に実線及び点線で示すような従来のワックス式熱応動制御弁のそれよりも安定して流出させることが可能になる。
【００２０】
前記実施形態においては、上流側から下流方向に一様に傾斜する切欠溝７の形態を示したが、本発明を実施する場合、図６に示すように、縦断面において、上流側が深くほぼ垂直に近い急傾斜面７ｂと、内向き凸部６を越したあたりから内周面側に屈折した緩傾斜面７ｃを有する切欠溝７としてもよく、このようにすると、切欠溝７の上流側の容積が大きくなるので、下流側に流出する冷媒量を、初期の開弁状態でもさらに安定させることができる。
【００２１】
本発明を実施する場合、前記内向き凸部６としては、鈍角倒Ｖ字状または台形断面としてもよく、また前記切欠部７を１つまたは２つ以上の偶数または奇数の数だけ等角度または適宜の間隔をおいて設けるようにしてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るエンジン冷媒循環回路用ワックス式熱応動制御弁は、環状弁座の内周部側にゴム製環状シールを加硫成型にて一体に設けてなることから、環状弁座へのゴム製環状シールの加硫成型時、切欠溝を金型にて成型することができる。これにより、切欠溝の形状の寸法精度を向上させることができ、従前のような製品のバラツキを少なくすることができる。これにより、筒状弁体の初期開弁ストローク範囲での冷却水の流量を少量でも安定させることができるため、水温ハンチングの発生を確実に防止することができる。また、切欠溝の形状を変化させることにより、冷却水の流量を容易に調整することができる。また、本発明では、切欠溝は縦断面において、上流側の溝深さが深い急傾斜面と、内向き凸部を越してから内周面側に屈折した緩傾斜面を有する切欠溝としたので、切欠溝の上流側の容積が大きくなるので、下流側に流出する冷媒量を、初期の開弁状態でもさらに安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考形態に係るエンジン冷媒循環回路用ワックス式熱応動制御弁の全体構成を概略的に示す説明図である。
【図２】同じく環状弁座と筒状弁体との摺接面間における要部拡大断面図である。
【図３】同じく環状弁座へのシールパッキン及びゴム製環状シールの加硫成型による添着状態を示す要部断面図である。
【図４】図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はゴム製環状シールに形成される切欠溝の形態を示す説明図である。
【図５】同じく筒状弁体の開弁ストローク範囲での冷却水の流量を従来のワックス式熱応動制御弁と比較して示す説明図である。
【図６】切欠溝の変形形態を示す説明断面図である。
【符号の説明】
１弁本体
１ａ上部ケーシング
１ｂ下部ケーシング
１ｃ環状部材
２シールパッキン
３環状弁座
３ａ固定用環状フランジ
３ｂ内周部
３ｃ下面
４縦筒
５ゴム製環状シール
５ａ内周面
５ｂシール用環状ゴム材本体
５ｃ補助環状ゴム材
６内向き凸部
６ａ上流側傾斜面
６ｂ下流側傾斜面
７切欠溝
７ａ先端部
７ｂ急傾斜面
７ｃ緩傾斜面
８筒状弁体
８ａフランジ部
８ｂ摺接片
９スプリング
１０熱応動伸縮素子
１１筒状ハウジング
１２ワックス
１３プランジャ
Ｌ筒状弁体の開弁ストローク範囲
Ｌ１筒状弁体の初期開弁ストローク範囲
Ｌ２筒状弁体の完全開弁ストローク範囲
Ｐ冷媒循環回路（管路）
Ｑ冷媒の流量
Ｗ冷媒（冷却水）
Ｘ開弁方向
Ｙ冷媒流出方向

Claims

エンジン冷媒循環回路上に設置される弁本体からなり、該弁本体は、冷媒が通水可能な環状弁座と、該環状弁座の内周部にその外周部が所定の開弁ストローク範囲で摺接して接離自在に開閉動作する筒状弁体と、該筒状弁体を冷媒の温度に応じて駆動させるワックス式熱応動伸縮素子とを有するとともに、前記筒状弁体と環状弁座との摺接面間にゴム製環状シールを介在してなるエンジン冷媒循環回路用ワックス式熱応動制御弁において、
前記環状弁座の内周部側にゴム製環状シールを加硫成型にて一体に設け、該ゴム製環状シールの内周面には円周方向に所望の間隔を置いて前記筒状弁体の初期開弁ストローク範囲で少量の冷媒が流出可能な複数の切欠溝を上流側から下流側の冷媒流出方向に向けて形成し、かつ、前記ゴム製環状シールの内周面略中間部に、前記筒状弁体の摺接面に摺接する内向き凸部を円周方向に一体に突出形成し、該内向き凸部を境として、前記各切欠溝の先端部側の一部を冷媒流出方向の下流側に位置するように設け、さらに、前記各切欠溝は縦断面において、上流側の溝深さが深い急傾斜面と、内向き凸部を越してから内周面側に屈折した緩傾斜面を有する切欠溝としたことを特徴とするエンジン冷媒循環回路用ワックス式熱応動制御弁。
前記切欠溝は、冷媒流出方向に向けて等幅な矩形状の形態を有することを特徴とする請求項１に記載のエンジン冷媒循環回路用ワックス式熱応動制御弁。
前記切欠溝は、先端部がＲ面の略逆Ｕ字形状の形態を有することを特徴とする請求項１に記載のエンジン冷媒循環回路用ワックス式熱応動制御弁。
前記切欠溝は、冷媒流出方向に向けて先端部が先細の三角形状の形態を有することを特徴とする請求項１に記載のエンジン冷媒循環回路用ワックス式熱応動制御弁。
前記切欠溝は、冷媒流出方向に向けて横断面積が漸次小さくなる形態を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエンジン冷媒循環回路用ワックス式熱応動制御弁。