JP2022115623A - サーモスタット装置及びサーモスタット装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】サーモスタット装置の大型化を抑制できるとともに、シール部材の組付性が良好で、コストを抑制できるサーモスタット装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】相手方部材の取付孔に取り付けられて、内側に冷却液の流路が形成されるハウジング１と、相手方部材とハウジング１との間を液密にシールするシール部材２５と、冷却液の温度に応じて伸縮作動するサーモエレメント１７と、サーモエレメント１７の伸縮作動によって流路を開閉する弁体１５と、弁体１５を閉じ方向へ付勢するコイルスプリング１６とを備え、ハウジング１には、シール部材２５が嵌る異形の環状溝２４が形成され、シール２５部材は、自然長となった状態で、真円形状である。【選択図】図２

Description

本発明は、サーモスタット装置及びサーモスタット装置の製造方法に関する。

サーモスタット装置は、例えば、自動車用エンジンの入口側又は出口側に配置され、エンジンとラジエータとを繋ぐ冷却路を開閉して、エンジンを循環する冷却液の温度を制御するのに利用される。

このようなサーモスタット装置は、例えば、特許文献１に開示されるように（図５参照）、内側に冷却路に通じる流路が形成されるハウジング６０と、一端がハウジング６０内に挿入されて温度に応じて伸縮するサーモエレメント５１と、サーモエレメント５１の伸縮により流路を開閉する弁体５２と、前記弁体５２を閉じる方向へ付勢するコイルスプリング５３とを有する。そして、サーモスタット装置は、相手方部材の取付孔に装着される。このとき、ハウジング６０と相手方部材はボルトで締結されるとともに、ハウジング６０と相手方部材との間がシール部材７１で液密にシールされる。

特開２００５－３３０９２０号公報

ここで、図６に示すように、ハウジング６０において、シール部材７１が嵌る環状溝７０が真円形状である場合、この環状溝７０よりも外側に締結用のボルトを挿通するためのボルト孔６３ａが設けられ、ボルト孔６３ａを形成するためのフランジ６３がハウジング６０の本体部から外側へ張り出すように形成される。
このように、真円状の環状溝７０の外周から外側へ張り出すようにフランジ６３を設けると、ハウジング６０が大型化してサーモスタット装置が大型化する。

これに対し、図７に示すように、環状溝７０を異形で縦長に形成し、環状溝７０の短手方向の両側から環状溝７０を挟むようにボルト孔６３ａ，６３ａを設けた場合、この一対のボルト孔６３ａ，６３ａの間隔（締結ピッチ）が小さくなり、サーモスタット装置を小型化できる。とはいえ、図７に示すように、異形の環状溝７０に、この環状溝７０形状と同形状の異形のシール部材７１を嵌める場合、環状溝７０の曲率が大きい部分にシール部材７１の曲率が大きい部分が嵌り、環状溝７０の曲率小さい部分にシール部材７１の曲率が小さい部分が嵌るよう、シール部材７１に位置決め用の突起７１ａを設け、環状溝７０に、その突起７１ａが嵌る溝７０ａを設けている。
これにより、シール部材７１に方向性ができる。よって、シール部材７１を組み付ける際、まずは位置決め用の突起７１ａを位置決め用の溝７０ａに嵌めてから、シール部材７１の本体部分を環状溝７０に嵌めることになり、シール部材７１の組付作業が煩雑になる。加えて、環状溝７０の形状に合わせて、それ専用のシール部材７１を用意する必要がある。即ち、シール部材７１が環状溝７０の形状に合わせた専用品となってしまうので、形状の異なる環状溝７０を有する種類の異なるサーモスタット装置でシール部材７１を共通化できず、シール部材７１の汎用性が低下してコスト高になる。

本発明は、前記した点に着目してなされたものであり、サーモスタット装置の大型化を抑制できるとともに、シール部材の組付性が良好で、コストを抑制できるサーモスタット装置及びサーモスタット装置の製造方法を提供することを目的とする。

前記した課題を解決する本発明に係るサーモスタット装置は、相手方部材の取付孔に取り付けられて、内側に冷却液の流路が形成されるハウジングと、前記相手方部材と前記ハウジングとの間を液密にシールするシール部材と、一端が前記ハウジングの内側に挿入されて冷却液の温度に応じて伸縮作動するサーモエレメントと、前記サーモエレメントの伸縮作動によって前記流路を開閉する弁体と、前記弁体を閉じ方向へ付勢する付勢部材と、を備え、前記ハウジングには、前記シール部材が嵌る異形の環状溝が形成され、前記シール部材は、自然長となった状態で、真円形状である。

また、前記した課題を解決するために、本発明に係るサーモスタット装置の製造方法は、内側に冷却液の流路が形成されるハウジングと、一端が前記ハウジング内に挿入されて冷却液の温度に応じて伸縮作動するサーモエレメントと、前記サーモエレメントの伸縮作動によって前記流路を開閉する弁体と、前記弁体を閉じ方向へ付勢する付勢部材と、を備え、前記ハウジング部材に、異形の環状溝が形成されたサーモスタット装置の製造方法であって、前記シール溝に、自然長となった状態で真円形状の前記シール部材を嵌める。

前記サーモスタット装置及びサーモスタット装置の製造方法によれば、環状溝が異形であって、真円形状でないので、環状溝の中心を通る直線方向の幅が狭い部分と、広い部分ができる。これにより、幅が狭い部分の両側に締結用のボルトを挿通するボルト孔を形成するようにすれば、締結ピッチを短くできる。よって、ハウジングの大型化を抑制し、ひいてはサーモスタット装置の大型化を抑制できる。
さらに、真円ではない環状溝に対し、自然長となった状態での形状が真円のシール部材が嵌められ、シール部材は弾性変形により環状溝の形状に沿うことになる。このように、自然長となった状態でのシール部材の形状を真円とすることにより、シール部材に方向性がなくなり、シール部材のどの位置からでの環状溝にシール部材を嵌められるので、組付性を良好にできる。
さらに、真円形状のシール部材の周長と同じ周長をもつ環状溝であれば、異なる形状の環状溝にも嵌められる。これにより、サーモスタットの種類に応じて形状違いのシール部材を用意する必要がなく、専用部品を少なくし（シール部材を汎用的に用いることができ）、コストを抑制できる。

また、前記サーモスタット装置では、前記ハウジングに、前記ハウジングと前記相手方部材とを締結する一対のボルトが挿通される一対のボルト孔が形成されていて、前記環状溝が、楕円形状又は角丸矩形状に形成され、前記一対のボルト孔が、前記環状溝の短手方向の両側から前記環状溝を挟むように配置されていてもよい。このように、環状溝を縦長に形成して、環状溝の短手方向の両側にボルト孔を設けることで、締結ピッチを容易に短くしてサーモスタット装置を小型化できる。さらには、環状溝が楕円形状又は角丸矩形状の場合、自然長状態で真円形状のシール部材を異形の環状溝に嵌め易い。

また、前記サーモスタット装置は、前記付勢部材の一端を支持するフレームを備え、 前記ハウジングが、一端に開口を有して内側に前記サーモエレメントの一端が挿入される中空の本体部と、前記本体部の開口縁から起立して先端部で前記フレームを支える一対の脚とを有し、前記一対の脚が、前記環状溝の内側であって、前記環状溝の長手方向の両端に位置するとしてもよい。このようにすると、締結ピッチを短くしつつ、脚を配置するのが容易である。

本発明に係るサーモスタット装置及びサーモスタット装置の製造方法によれば、サーモスタット装置の大型化を抑制できるとともに、シール部材の組付性が良好で、コストを抑制できる。

図１は、本発明の一実施の形態に係るサーモスタット装置を脚の先端側から見た斜視図である。 図２は、本発明の一実施の形態に係るサーモスタット装置の底面図である。 図３は、本発明の一実施の形態に係るサーモスタット装置を相手方部材に取り付けた状態を示す一部断面図である。 図４は、本発明の一実施の形態に係るサーモスタット装置のシール部材が自然長の状態の形状を示す平面図である。 図５は、従来のサーモスタット装置の一部断面図である。 図６は、図５のサーモスタット装置の底面図である。 図７は、従来の他のサーモスタット装置の底面図である。

以下、本発明の一実施の形態に係るサーモスタット装置を図面に基づき説明する。図１から図３に示す本実施の形態に係るサーモスタット装置１０は、例えば、エンジンの冷却液系に設けられる。具体的には、サーモスタット装置１０は、ラジエータとエンジンとを繋ぐ冷却路におけるエンジンの入口側又は出口側に設けられ、冷却液の温度に応じて冷却路を開閉し、エンジンを循環する冷却液温度を制御する。

前記サーモスタット装置１０は、図３に示すように、中空で、内側に前記冷却路に通じる流路Ｌが形成されるハウジング１と、このハウジング１内に一端が挿入されるサーモエレメント１７と、このサーモエレメント１７の外周に設けられ、流路Ｌを開閉する弁体１５と、この弁体１５を閉じ方向へ付勢する付勢部材としてのコイルスプリング１６と、このコイルスプリング１６の一端を支持するフレーム１９とを備える。以下、説明の便宜上、図３に示すサーモスタット装置１０の上下を単に「上」「下」という。

本実施の形態において、ハウジング１は、合成樹脂により形成されている。ハウジング１は、下端に開口２０ｃが形成される略有頂筒状の本体部２０と、この本体部２０の下端開口縁から下方へ相対向して延びる一対の脚２１，２１と、本体部２０の頂部に設けられるラジエータ側の接続口２３と、本体部２０の下端外周から外側へ張り出す一対のフランジ２，２とを有する。
また、ハウジング１は、脚２１を相手方部材４の取付孔５に挿入した状態で相手方部材４に装着される。相手方部材４には、エンジン側の接続口４０と、バイパス側の接続口４１が形成される。ハウジング１内の流路Ｌは、取付孔５を介してラジエータ側の接続口２３とエンジン側の接続口４０とを連通する。前述のように、流路Ｌは、エンジンとラジエータとを繋ぐ冷却路に通じており、この冷却路の一部を構成する。
その一方、バイパス側の接続口４１は、取付孔５を介してエンジン側の接続口４０と連通しており、これらは、ラジエータを経由しない冷却液をエンジンに循環させるバイパス路の一部を構成する。
ここでいう相手方部材とは、例えば、サーモスタット装置１０が自動車におけるエンジンの入口側に配置される場合、サーモスタット装置１０は、エンジンに冷却液を供給するウォーターポンプに取り付けられる。この場合、ウォーターポンプ側のサーモスタット装置を取り付けるための部材が相手方部材である。尚、サーモスタット装置は、自動車におけるエンジンの出口側に配置されていてもよいのは勿論である。

図２に示すように、一対のフランジ２，２には、それぞれボルト孔２ａが形成される。ボルト孔２ａには、金属製のスリーブ（符示せず）が圧入され、このスリーブにサーモスタット装置１０を相手方部材４へ固定するためのボルト（図示せず）が挿通される。このボルト孔２ａよりも内側に位置する本体部２０の下端開口縁には、開口２０ｃを取り囲むように環状溝２４が形成され、この環状溝２４にシール部材２５が装着される。シール部材２５は、ハウジング１と相手方部材４との間をシールし、サーモスタット装置１０を相手方部材４に取り付けた状態で、ハウジング１及び取付孔５内を流れる冷却液が外に漏れるのを防止する。
本体部２０におけるシール部材２５よりも内側（内部側）が、ハウジング１の内側である。このハウジング１の内側に位置する本体部２０の下端開口縁の直上部内周に、環状の弁座２０ｂが形成されており、この弁座２０ｂに弁体１５が離着座することで、流路Ｌが開閉される。

ハウジング１の内側に、サーモエレメント１７の上端側が挿入される。サーモエレメント１７は、本体部２０の軸芯部に、その軸芯線に沿うように配置される。サーモエレメント１７は、内部にワックス等の熱膨張体が封入されるエレメントケース３０と、このエレメントケース３０に進退可能に挿入されるピストン３とを備える。
そして、エレメントケース３０周囲の冷却液の温度が上昇し、内部の熱膨張体が温められて膨張すると、ピストン３がエレメントケース３０から退出し、サーモエレメント１７が伸長する。反対に、エレメントケース３０周囲の冷却液の温度が低下し、内部の熱膨張体が冷やされて収縮すると、ピストン３がエレメントケース３０内へ侵入し、サーモエレメント１７が収縮する。このように、サーモエレメント１７は、冷却液の温度に応じて伸縮作動する。
サーモエレメント１７の上端に位置するピストン３の先端は、本体部２０の内側、頂部に形成された筒状のボス部２０ａに篏合する。このため、ハウジング１に対するピストン３の上方への移動が阻止される。よって、サーモエレメント１７が伸縮作動すると、ハウジング１に対するピストン３の位置は変わらず、エレメントケース３０が上下に移動する。

エレメントケース３０の外周に、弁体１５が固定されている。これにより、弁体１５は、サーモエレメント１７の伸縮に伴ってエレメントケース３０とともに上下に移動する。そして、サーモエレメント１７が伸長して弁体１５が下方へ移動すると、弁体１５が弁座２０ｂから離座してこれらの間を冷却液が通過できるようになるので、流路Ｌの連通が許容される。反対に、サーモエレメント１７が収縮し、弁体１５が上方へ移動して弁座２０ｂに着座すると、流路Ｌの連通が遮断される。このように、弁体１５は、流路Ｌを開閉する。

弁体１５の背面には、コイルスプリング１６の上端が当接する。このコイルスプリング１６は、サーモエレメント１７の周りを囲うように配置されている。また、コイルスプリング１６の下端（一端）は、フレーム１９で支えられている。

フレーム１９は、ハウジング１に形成される一対の脚２１，２１の先端部に引っ掛かり、ハウジング１に対する下方への移動が阻止される。また、フレーム１９の中心部には、貫通孔１９ａが形成されている。この貫通孔１９ａに、エレメントケース３０が上下動自在に挿通される。つまり、エレメントケース３０は、フレーム１９に対して上下動可能となっている。

コイルスプリング１６は、圧縮ばねであり、弁体１５とフレーム１９との間に圧縮された状態で配置される。このため、弁体１５は、コイルスプリング１６で上方（弁座２０ｂ側）へ付勢される。この構成において、サーモエレメント１７の周囲の冷却液が高温になり、サーモエレメント１７が伸長すると、弁体１５がコイルスプリング１６の付勢力に抗して下方へ移動して、弁座２０ｂから離れる。その一方、サーモエレメント１７の周囲の冷却液が低温になり、サーモエレメント１７が伸長すると、弁体１５がコイルスプリング１６の付勢力に従って上方へ移動して、弁座２０ｂに近づく。

図２に示すように、ハウジング１に形成される環状溝２４は、本実施の形態において角丸矩形で、縦長の形状となっている。そして、一対のフランジ２，２は、環状溝２４の長手側から外側へ張り出すように設けられる。前述のように、一対のフランジ２，２には、それぞれボルト孔２ａが形成されている。このように、ボルト孔２ａは、一対設けられ、一対のボルト孔２ａ，２ａが環状溝２４の短手方向の両側から環状溝２４を挟むように配置されている。また、一対の脚２１，２１は、環状溝２４の内側であって、環状溝２４の長手方向両端に対応する位置に配置されている。

環状溝２４に嵌る、シール部材２５は、ゴム等で形成された弾性部材であり、図４に示すように、自然長となった状態で真円形状である。シール部材２５が自然長となった状態（自然長状態）とは、シール部材２５が圧縮されたり伸長されたりせずに、シール部材２５になにも負荷がかかっていない状態をいい、シール部材２５を形作る金型のキャビディ形状と言い換えることもできる。また、シール部材２５が真円形状とは、シール部材２５を全体としてみたときに、シール部材２５が平面視で真円形状となっていればよく、例えば、シール部材２５の内周又は外周に、周方向に並べて突起が形成されていてもよい。
また、シール部材２５の周方向長さ（周長）は、環状溝２５の周方向長さ（周長）と同等である。

以上に説明したように、本実施の形態に係るサーモスタット装置１０は、相手方部材４の取付孔５に取り付けられて、内側に冷却液の流路Ｌが形成されるハウジング１と、相手方部材４とハウジング１との間を液密にシールするシール部材２５と、一端がハウジング１の内側に挿入されて冷却液の温度に応じて伸縮作動するサーモエレメント１７と、サーモエレメント１７の伸縮作動によって流路Ｌを開閉する弁体１５と、弁体１５を閉じ方向へ付勢するコイルスプリング（付勢部材）１６とを備える。そして、ハウジング１には、シール部材２５が嵌る異形の環状溝２４が形成され、シール部材２５は、自然長となった状態で、真円形状である。

上記構成によれば、環状溝２４が異形であって、真円形状でないので、環状溝２４の中心を通る直線方向の幅が狭い部分と、広い部分ができる。これにより、幅が狭い部分の両側にフランジ２を設け、そのフランジ２にボルト孔２ａを形成すれば、締結ピッチ（ボルト孔２ａの間隔）を短くしてハウジング１の大型化を抑制し、ひいてはサーモスタット装置１０の大型化を抑制できる。

さらに、前記シール部材２５の形状は、前記環状溝２４に嵌められる前において、図４の平面図に示すように自然長となった状態で真円である。このシール部材２５の自然長での周長２πｒは、環状溝２４の周長と同等である。また、シール部材２５は、ゴム等で形成され、弾性を有するので、環状溝２４と異なる形状であっても、環状溝２４の形状に合わせて変形でき、環状溝２４に嵌る。

このように環状溝２４の形状が真円でなくても環状溝２４に嵌める前のシール部材２５の形状を真円とすることにより、シール部材２５に方向性がなくなり、従来の位置決め用の突起７１ａ（図７）も不要となって、シール部材２５のどの位置からでも環状溝２４に嵌められるので、シール部材２５の組付性を良好にできる。
さらに、自然長状態で真円形状のシール部材２５は、シール部材２５の周長２πｒと同じ周長をもつ環状溝であれば、図２に示す環状溝２４と異なる形状の環状溝にも嵌められる。これにより、サーモスタット装置１０の種類に応じて形状違いのシール部材２５を用意する必要がなく、専用部品を少なくできるのでシール部材２５の汎用性が向上し、コストを抑制できる。

また、環状溝２４の中心を通る直線方向の幅が広い部分では、ハウジング１の内部空間も同方向へ膨らませて膨出部を形成できる。このようにすると、前記膨出部をエンジン側の接続口４０へ向けて設ければ、ハウジング１内を通過する冷却液の圧損を低減できる。反対に、膨出部をエンジン側の接続口４０と反対側に設ければ、サーモスタット装置１０をエンジンの入口側に設けた場合に、ラジエータ側の接続口２３から流入するラジエータを経由した低温の冷却液とバイパス側の接続口４１から流入するラジエータを経由しない高温の冷却液とのミキシングを良好にできる。

また、本実施の形態に係るサーモスタット装置１０では、環状溝２４が角丸矩形状である。このように、環状溝２４を縦長に形成すると、環状溝２４の短手方向の両側にボルト孔２ａを設けることで、締結ピッチを容易に短くしてサーモスタット装置１０を小型化できる。さらには、環状溝２４を角丸矩形とすることで、環状溝２４の形状が真円でなくても、比較的単純な、曲率の変わる部分が少ない形状になるので、異形の環状溝２４に自然長状態で真円形状のシール部材２５を嵌める場合であっても、シール部材２５を嵌め易い。

また、本実施の形態に係るサーモスタット装置１０は、コイルスプリング（付勢部材）１６の一端を支持するフレーム１９を備える。また、ハウジング１は、一端に開口２０ｃを有して内側にサーモエレメント１７の一端が挿入される中空の本体部２０と、本体部２０の開口縁から起立して先端部でフレーム１９を支える一対の脚２１，２１とを有する。そして、一対の脚２１，２１は、環状溝２４の内側であって、環状溝２４の長手方向の両端に位置する。これにより、締結ピッチを短くしつつ、脚２１を配置するのが容易である。

しかし、脚２１の配置は上記の限りではなく、適宜変更できる。さらに、脚２１の数は一対（二つ）に限定されるものではなく、例えば、弁座２０ｂの周方向に沿って等間隔に脚を３以上設けてもよく、脚２１を廃して相手方部材４でコイルスプリング（付勢部材）１６の一端を支持してもよい。
さらに、環状溝２４の形状は、角丸矩形状に限られず、他の形状であってもよい。例えば、環状溝２４が楕円形状であってもよく、この場合には、環状溝２４が角丸矩形状である場合と同様の効果を得られる。ここでいう異形とは、前述の通り、真円以外の形状のことであり、角丸矩形、楕円以外にも、多角形、角丸多角形、切欠き円形、涙形等を含む。
また、フランジ２、ボルト孔２ａの数も、図示する限りでなく、適宜変更できる。

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、及び変更が可能である。

１ ハウジング
２ フランジ
２ａ ボルト孔
３ ピストン
４ 相手方部材
５ 取付孔
１０ サーモスタット装置
１５ 弁体
１６ コイルスプリング（付勢部材）
１９ フレーム
２０ 本体部
２０ａ ボス部
２０ｂ 弁座
２１ 脚
２４ 環状溝
２５ シール部材
Ｌ 流路

Claims (4)

1. 相手方部材の取付孔に取り付けられて、内側に冷却液の流路が形成されるハウジングと、
   前記相手方部材と前記ハウジングとの間を液密にシールするシール部材と、
   一端が前記ハウジングの内側に挿入されて冷却液の温度に応じて伸縮作動するサーモエレメントと、
   前記サーモエレメントの伸縮作動によって前記流路を開閉する弁体と、
   前記弁体を閉じ方向へ付勢する付勢部材と、を備え、
   前記ハウジングには、前記シール部材が嵌る異形の環状溝が形成され、
   前記シール部材は、自然長となった状態で、真円形状であることを特徴とするサーモスタット装置。
2. 前記ハウジングには、前記ハウジングと前記相手方部材とを締結する一対のボルトが挿通される一対のボルト孔が形成されており、前記環状溝は、楕円形状または角丸矩形状で、
   前記一対のボルト孔は、前記環状溝の短手方向の両側から前記環状溝を挟むように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のサーモスタット装置。
3. 前記付勢部材の一端を支持するフレームを備え、
   前記ハウジングは、
   一端に開口を有して内側に前記サーモエレメントの一端が挿入される中空の本体部と、
   前記本体部の開口縁から起立して先端部で前記フレームを支える一対の脚とを有し、
   前記一対の脚は、前記環状溝の内側であって、前記環状溝の長手方向の両端に位置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装置。
4. 内側に冷却液の流路が形成されるハウジングと、
   一端が前記ハウジング内に挿入されて冷却液の温度に応じて伸縮作動するサーモエレメントと、
   前記サーモエレメントの伸縮作動によって前記流路を開閉する弁体と、
   前記弁体を閉じ方向へ付勢する付勢部材と、を備え、
   前記ハウジング部材に、異形の環状溝が形成されたサーモスタット装置の製造方法であって、
   前記シール溝に、自然長となった状態で真円形状の前記シール部材を嵌めることを特徴とするサーモスタット装置の製造方法。

Images