JPH0437254B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車用ラジエータキヤツプの注水
口パイプに嵌着せしめられるラジエータキヤツプ
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のラジエータキヤツプを示すものとして、
例えば米国特許第3265048号明細書がある。

この明細書に示されるラジエータキヤツプで
は、ラジエータタンク内の圧力が一定値以上にな
つたら閉弁する正圧弁体が、コイルスプリングの
付勢力によつて注水口のシール座面に着座してい
る。この正圧弁体はラジエータタンク内の冷却水
の沸点を上昇させるためのもので、冷却水の温度
が大気圧時の沸点に達し、ラジエータタンク内が
それ相応の圧力（以下、沸点相応圧力と呼ぶ）に
なつても正圧弁体は開弁しない。そして、さらに
圧力が上昇して始めて開弁し、ラジエータタンク
内の圧力蒸気を開放している。

この正圧弁体の略中心部には連通孔が穿設され
ており、この連通孔を開閉する圧力調整弁が正圧
弁体に配されている。

この圧力調整弁は、ラジエータタンク内の圧力
が所定圧力以下（少なくとも沸点相応圧力以下）
の時にはこの圧力を連通孔より開放し、ラジエー
タタンク内の大気圧に保つておくことを目的とし
ているもので、通常はその自重により開弁位置に
移動している。そして、ラジエータタンク内の蒸
気圧力が上昇し、圧力調整弁を閉弁方向に移動さ
せようとする力が圧力調整弁の自重より勝ると、
圧力調整弁は閉弁して前記連通孔を遮断する。

また、従来のラジエータキヤツプでは、第３図
に示す如く正圧弁体を閉弁方向に付勢するスプリ
ングの作用点が正圧弁体のシール面より上方に位
置している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

通常、ラジエータタンク内の圧力はエンジンの
運転時間に応じて徐々に上昇していくものである
が、エンジンの急加速時あるいは空吹かし時に
は、冷却水を循環させているウオータポンプが急
回転し、ラジエータタンク内の冷却水の動圧が瞬
間的に上昇してしまうという現象が生じる。

このような現象が生じるなかにあつて、従来の
ラジエータキヤツプでは、次のような問題があ
る。

すなわち、ラジエータタンク内の瞬間的な圧力
上昇により、圧力調整弁が開弁してしまい、その
瞬間的な圧力上昇が消滅した後でも圧力調整弁は
閉弁したまとなつてしまう。ラジエータタンク内
の圧力はエンジン運転時において通常大気圧以上
となつているので、一旦、圧力調整弁が瞬間的な
圧力上昇によつて閉弁してしまうと、ラジエータ
タンク内の通常圧力によつて閉弁したままとなつ
ているのである。

このように、ラジエータタンク内の圧力が蒸気
所定圧力になるまでに圧力調整弁が閉弁してしま
うと、本来、連通孔より外部に解放されるべき圧
力がラジエータタンク内に残留したままとなり、
この残留圧力がラジエータタンク壁や比較的薄肉
板より成形されるチユーブ壁に圧力ダメージとし
て作用してしまうという問題がある。

また、従来のラジエータキヤツプでは、正圧弁
体を閉弁方向に付勢するスプリングの作用点が正
圧弁体のシール面より上方に位置しているため、
正圧弁体に作用する回転モーメントが正圧弁体の
開弁方向に作用することとなり、正圧弁体の着座
性が損なわれるという問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明では、ラジーエータタンク部内の
圧力がラジエータタンク部内の温度と相関関係に
あることに着目し、連通孔を開閉する調整弁をタ
ンク部内の温度じ応じて変形する熱応動部材より
構成する。そして、タンク部内の温度が所定値以
下の時には前記連通孔を開放し、前記タンク部内
の温度が所定値以上になると変形して前記連通孔
を閉塞するようにした。

さらに、コイルスプリングの他端を、前記正圧
弁体の前記シール面より前記内蓋の反対側位置に
て前記正圧弁体に当接させた。

〔作用〕

ラジエータタンク部内の温度が所定値以下の時
には圧力調整弁は連通孔を開放しているので、ラ
ジエータタンク部内の圧力蒸気は連通孔を介して
外部に開放されたままとなつている。

そして、ラジエータタンク部内の温度が所定値
以上になつて初めて圧力調整弁は連通孔を閉塞
し、ラジエータタンク内の圧力が上昇する。

また、正圧弁体が偏開きした場合、正圧弁体を
閉弁方向に付勢するコイルスプリングの付勢力
は、常に正圧弁体に対し閉弁方向への回転力とし
て作用する。

〔発明の効果〕

従つて、ラジエータタンク部内の温度が所定値
以下の時には常に連通孔を開放しており、ラジエ
ータタンク部内の圧力が瞬間的に上昇しても閉弁
することがないので、ラジエータタンク部内の余
分な残留圧力を外部に開放でき、ラジエータタン
ク部内も含めるラジエータ系統内の加圧頻度を低
減させることができる。そして、ラジエータ系統
内の加圧頻度を低減させることにより、各構成部
品に与える圧力ダメージを低減でき、ひいては各
構成部品の薄肉化をより一層推しすすめることが
できる。

また、本願発明ではコイルスプリングの付勢力
は、常に正圧弁体に対し閉弁方向への回転力とし
て作用するするので、正圧弁体は常に良好に着座
するととなり、着座性の向上を図ることができ
る。

正圧弁体の着座性が向上するということは、正
圧弁体が常に同じ位置で注水口パイプのシール面
に着座するということであり、正圧弁体に接合さ
れているシール部材が常に同じ位置で注水口のシ
ール座面に当接するということである。シール部
材は、注水口パイプのシール座面との当接によ
り、その表面に当接溝が永久歪みとして形成され
るので、もし、シール部材とシール座面との当接
位置が閉弁のたびに異なると、当接点以外の箇所
に当接溝が位置することとなり、シール部材とシ
ール座面との間のシールが損なわれるという問題
が生じるが、本発明ではとこのような問題は生じ
ない。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を図に基づき説明する。

第２図は自動車用ラジエータを示す正面図で、
複数本並設されたチユーブ１の両端部には端板
３，４を介して上タンク５、下タンク６が連結さ
れている。複数本のチユーブ１の間には、波形状
をなすフイン２がロウ付等の手段により接合され
ており、チユーブ１内を流れるエンジン冷却水と
チユーブ１外の大気との熱交換を促進させてい
る。

上タンク５にはエンジン（省図示）からの冷却
水を導入するための導入パイプ７、エンジン冷却
水を補給するための注水口パイプ９が形成されて
いる。注水口パイプ９には、注水口パイプ９内部
とリザーブタンク（省図示）とを結ぶためのパイ
プ１０が形成されており、さらに注水口パイプ９
の開口端にはキヤツプ１００が嵌着せしめられて
いる。

下タンク６には、チユーブ１内を流れて下タン
ク６内に集合した冷却水を、再びエンジン側に導
くための導出パイプ８が形成されている。

第１図は第２図の−断面図を示す図で、こ
の図に基づきながらキヤツプ１００及び注水口９
の形状について説明する。

注水口９は上タンク５に接続される内筒体２０
１と、この内筒体２０１の中間外壁に接続された
内筒体２０１の外周を囲むように配される外筒体
２０３とからなる。

内筒体２０１の開口端は円環状の正圧シール座
面２０２を形成し、また外筒体２０３の開口端は
円環状の嵌着シール座面２０４を形成している。
そして、嵌着シール座面２０４は正圧シール座面
２０２より上方に位置している。また、外筒体２
０３の開口端には、径方向外方に突出する円環状
のフランジ部２０５が形成されている。

キヤツプ１００の外蓋１０１は受け皿形状をな
し、その外周部には側壁部１０３を有し、さら
に、この側壁部１０３の先端の一部には、中心に
向けて折り曲がつている折り曲げ爪部１０５を有
している。この側壁部１０３がフランジ部２０５
の外周を多い、折り曲げ爪部１０５がフランジ部
２０５に係合することにより、キヤツプ１００が
注水口パイプ９に嵌着される。

尚、円環状のフランジ部２０５の一部には切り
欠き部（省図示）が形成されており、この切り欠
き部に折り曲げ爪部１０５が位置するよう外蓋１
０１を回転させることにより、キヤツプ１００が
注水口パイプ９より取りはずされる。

外蓋１０１の内方には、内蓋１０７が配されて
いる。この内蓋１０７も受け皿形状をなしてお
り、その外周部には側壁部１０９を有し、さらに
側壁部１０９の先端側には内方に向つて突出する
係合突出部１１１を有している。

外蓋１０１の略中心部には円形孔１０２が形成
されており、また内蓋１０７の略中心部には円形
窪み１０８が形成されている。この円形孔１０２
と円形窪み１０８とが対向するように、外蓋１０
１と内蓋１０７とを重ね合せ、抑え板１１３によ
つて両者を接合させる。

抑え板１１３は外周端にフランジを有するコツ
プ形状をなしており、その底面は外蓋１０１の円
形孔１０２を通つて内蓋１０７の円形窪み１０８
にスポツト溶接されている。従つて、抑え板１１
３と内蓋１０７とは相対移動でいないように溶接
されているが、外蓋１０１は抑え板１１３のフラ
ンジと内蓋１０７とにより挾持されているのみで
あるから、外蓋１０１は内蓋１０７及び抑え板１
１３に対して回転自在となつている。

外蓋１０１と内蓋１０７との間には、金属製薄
板よりなる板ばね１１３が挾持されている。この
板ばね１１３もただ単に挾持されるのみであるか
ら、外蓋１０１及び内蓋１０７に対して回転自在
となつている。また、この板ばね１１３の内面に
はゴム材よりなる円環状の押さえパツキン１１５
が貼着されており、キヤツプ１００を注水口パイ
プ９に嵌着せしめた時、この押さえパツキン１１
５は板ばね１１３の付勢力によつて嵌着シール座
面２０４に着座するようになつている。

内蓋１０７の内方には、正圧弁体であるボトム
プレート１２０が配されている。このボトムプレ
ート１２０は、段付コツプ形状をなすもので、内
蓋１０７と向い合うように配されている。

ボトムプレート１２０は、円板状の底面部１２
１、この底面部１２１の外縁より垂直に起立する
円筒状の側壁部１２３、この側壁部１２３の端部
より水平に延びる円輪状の平面部１２５、この平
面部１２５の外縁より垂直に起立する円筒状のフ
ランジ部１２７、このフランジ部１２７の先端部
より水平方向に突出する円輪状の係止部１２９を
有する。

底面部１２１及び側壁部１２３の外径は、内筒
体２０１の内径よりも小さく設定されており、底
面部１２１及び側壁部１２３は内円筒体２０１の
内部に位置している。

平面部１２５は、内筒体２０１の外径より若干
量外方に拡がつており、平面部１２５の底面側で
あるシール部材接合面にはゴム材よりなる円環状
の正圧パツキン１３１が貼着されている。そし
て、この正圧パツキン１３１が正圧シール座面２
０２に着座することになる。

フランジ部１２７の外径は内蓋１０７の係合突
起部１１１内径より微少量小さく設定されてお
り、また、係止部１２９の外径は内蓋１０７の側
壁部１０９内径より微小量小さく設定されてい
る。そのため、フランジ部１２７及び係止部１２
９は内蓋１０７の側壁部１０９内に位置すること
になり、係止部１２９は側壁部１０９の内壁を案
内面とし、係合突出部１１１はフランジ部１２７
の外壁と案内面としながら、ボトムプレート１２
０が内蓋１０７内を上下に相対移動可能となる。

また、ボトムプレート１２０は、係止部１２９
が係合突出部１１１に係合することにより下方へ
の抜け落ちが防止されている。

底面部１２１の略中心部には、上下面を貫通す
る円形の連通孔１２２が穿設されており、この底
面部１２１の内蓋１０７側の面には前記貫通孔を
囲むようにして略円筒状の中央壁１３３が形成さ
れている。この中央壁１３３は上方に向つて延び
ており、上方端においてその内径が減少した係合
部１３４が形成している。

水平部１２５、側壁部１２３、底面部１２１、
中央壁１３３の内蓋１０７に対向する面には、ボ
トムプレート１２０の強度を上げるために複数本
のリブ１３５が形成されている。

内蓋１０７とボトムプレート１２０との間に
は、ボトムプレート１２０を内筒体２０１に向け
て付勢するコイルスプリング１３７が配されてい
る。このコイルスプリング１３７の一端は、内蓋
の内壁面に当接し、他端は底面部１２１の上面壁
に当接している。

ボトムプレート１２０の下面側には、圧力調整
弁１４０が配されている。圧力弁１４０は連通孔
１２２内に位置せしめられる中心部１４３と、こ
の中心棒部１４３の上タンク５側の端部に固定さ
れる円板状の円板部１４１と、この円板部１４１
のボトムプレート１２０側の面に貼着される調圧
パツキン１４７とからなる。

円板部１４１は上タンク５内の温度によつて反
転変位するバイメタルから構成されるもので、そ
の中心部にて中心棒部１４３と連結されている。
そして、上タンク５内の温度が所定値以下の時に
は第１図に示す様に図中上方に凸の形状となつて
おり、調圧パツキン１４７もこの円板部１４１に
沿つて変形しているので、連通孔１２２は開放さ
れている。

一方上タンク５内の温度が所定値以上となる
と、円板部１４１は図示状態から図中下方に凸の
形状に反転変位し、これに沿つて変形した調圧パ
ツキン１４７が底面部１２１に押圧されて連通孔
１２２を閉塞する。

円板部１４１の反転温度は、上タンク５内の冷
却水の沸点以下で、その近傍の温度に設定される
もので、本実施例では80℃〜95℃に設定されてい
る。

尚、本実施例では円板部１４１をバイメタルよ
り構成したが、所定温度で変形する形状記憶合金
より構成してもよい。

中心棒部１４３の先端部には止め板１４５が嵌
着されており、この止め板１４５が係合部１３４
に当接することにより、圧力調整弁１４０が中心
壁１３３内部より抜け落ちるのを防止している。

中心棒部１４３の外径は、連通孔１２２の内径
より所定量小さくなつているので、両者の間には
所定間隙が確保されている。

上タンク５の開口端である足部５１は、コアプ
レート３の外周部に形成された溝部内にＯリング
５３を介して嵌入されており、この嵌入部を外方
よりめプレート５５で包むようにしてめ加工
することによりコアプレート３と上タンク５との
連結がなされている。

尚、下タンク６とコアプレート４とも、同様に
して連結されている。

次に、本実施例の作動について説明する。ボト
ムプレート１２０の図中上方の空間は、パイプ１
０によつて図示しないリザーブタンクに連通して
いるので、常に大気圧に保たれている。

エンジンの運転にともなつて上タンク５内に流
入する冷却水温度が上昇する。この冷却水温度が
所定値（80℃〜95℃）以下の場合には、円板部１
４１は第１図に示すように上に凸の状態にあり、
調圧パツキン１４７がボトムプレート１２０の底
面部１２１より開離する。その結果、ボトムプレ
ート１２０に形成されている連通孔１２２が連通
し、リザーブタンク内に蓄えられている冷却水が
パイプ１０、ボトムプレート１２０上方空間、連
通孔１２２を介して、上タンク５内に吸い込まれ
る。

その後、さらに上タンク５内の冷却水温度が上
昇し、所定値（80℃〜95℃）以上になると、円板
部１４１が下方に凸の状態に変形し、ボトムプレ
ート１２０の底面部１２１に向けて圧力調整弁１
４０が押しつけられる。すなわち、調圧パツキン
１４７が底面部１２１に密着し、連通孔１２２が
遮断される。

さらに、上タンク５内の圧力が上昇し、この圧
力によつてボトムプレート１２０が図中上方に向
けて受ける力が、コイルスプリング１３７によつ
て図中下方に向けて受ける力より大きくなると、
ボトムプレート１２０は図中上方に移動する。

すなわち、ボトムプレート１２０に貼着されて
いる正圧パツキン１３１が、内筒体２０１の正圧
シール座面２０２より開離し、上タンク５内の高
圧になつた蒸気が、正圧パツキン１３１と正圧シ
ール座面２０２との間を通過し、さらに外筒体２
０３と内筒体２０１との間の空間、及びパイプ１
９を介してリザーブタンクへと流出する。

次に本発明の第２実施例について説明する。

上タンク５内の温度が所定値以下の時には、圧
力調整弁１４０の円板部１４１は、上述の実施例
と同様に、上に凸の状態となつており、連通孔１
２２を開放している。

上タンク５内の温度が上昇し、所定値（70℃〜
80℃）に達すると、圧力調整弁１４０の円板部１
４１は、上に凸の状態から平板円板状に変形す
る。この時、円板部１４１に貼着された調圧パツ
キン１４７と、ボトムプレート１２０の底面部１
２１との間には、所定間隙が形成されるように構
成されているので、連通孔１２２は開放したまま
となつている。

その後、さらに温度が上昇し連通孔１２２を通
つてリザーブタンク側に放出される蒸気量が多く
なるとこの連通孔１２２を通過する蒸気の流速も
増大し、蒸気の流速増大に伴う圧力調整弁１４０
の引き上げ力が増大する。この引き上げ力が圧力
調整弁１４０の自重に勝ると圧力調整弁１４０は
開弁方向に移動し、調圧パツキン１４７が底面部
１２１に押圧されて連通孔１２２を閉塞する。

尚、本実施例では圧力調整弁１４０は連通孔１
２２内を中心棒部１４３の軸方向に移動自在とな
つている。

その他の構成及び作動は第１実施例と同様であ
る。

上述の実施例では、圧力調整弁１４０に貼着せ
しめる調圧パツキン１４７を、平板状の円環パツ
キンとしたが、このような形状に限られるもので
はなく、例えば従来公知のＯリング４０１として
もよい。

次に上述実施例のボトムプレート１２０に作用
する力を、従来例と比較しながら説明する。

第３図は従来の正圧弁体と注水口端面とを模式
的に示す図で、符号５０１が注水口の端面、符号
５０３が正圧弁体、矢印F₀が、コイルスプリン
グが正圧弁体５０３に及ぼす付勢力である。

コイルスプリングの付勢力F₀は、正圧弁体５
０３の表面５０５に対し、常に鉛直方向に作用し
ているので、正圧弁体５０３が第３図に示す様、
点Ｏを中心として偏開きした場合、正圧弁体５０
３の表面５０５には、その表面５０５と平行な分
力F₁が作用することになる。

正圧弁体５０３の偏開き角をθ、正圧弁体５０
３の表面５０５からシール５０７までの距離をＤ
すると、分力F₁は、 F₁＝F₀ sin θとなり、 また、点Ｏに関して、 M₀＝F₁×Ｄ という回転モーメントが、図中矢印Ｒ方向に作用
する。

この回転モーメントはM₀が、矢印Ｒ方向に作
用するということは、正圧弁体５０３を開弁方向
に付勢させるということである。すなわち、本来
付勢力F₀は正圧弁体５０３を閉弁方向に付勢す
るものであるにもかかわらず、その分力F₁が開
弁方向に作用することとなり、その結果として、
正圧弁体５０３の着座性が損なわれるという問題
が生じるのである。

第４図は、本実施例のラジエータキヤツプの正
圧弁体と、注水口端面を模式的に示す図である。
コイルスプリングと正圧弁体６０３との当接点
が、正圧弁体６０３のシール面６０７より反内蓋
側、すなわち図中下方に位置しているので、コイ
ルスプリングの付勢力F₀の作用点も正圧弁体６
０３のシール面より下方に位置する。

第３図の説明で述べたのと同様、正圧弁体６０
３の表面６０５には、表面６０５と平行方向に付
勢力F₀の分力F₁が作用している。正圧弁体６０
３の表面６０５からシール面６０７の延長線まで
の垂直距離をD₁とすると、点Ｏを中心に M₁＝F₁×D₁ という回転モーメントが矢印Ｐ方向に作用する。
すなわち、正圧弁体６０３に対して閉弁方向の回
転力が作用することになる。

従つて本実施例のラジエータキヤツプでは、正
圧弁体が偏開きした場合、正圧弁体を閉弁方向に
付勢するコイルスプリングの付勢力は、常に正圧
弁体に対し閉弁方向への回転力として作用するの
で、正圧弁体は常に良好に着座することとなり、
着座性の向上を図ることができる。

正圧弁体の着座性が向上するということは、正
圧弁体が常に同じ位置で注水口パイプのシール座
面に着座するということであり、正圧弁体に接合
されているシール部材が常に同じ位置で注水口パ
イプのシール座面に当接するということである。
シール部材は、注水口パイプのシール座面との当
接により、その表面に当接溝が永久歪みとして形
成されるので、もしシール部材とシール座面との
当接位置が閉弁のたびごとに異なると、当接点以
外の箇所に当接溝が位置することとなり、シール
部材とシール座面との間のシールが損なわれると
いう問題が生じるが、本実施例ではこのような問
題はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例を示す断面図で、第２図の
−断面図、第２図は自動車用ラジエータを示
す正面図、第３図は従来例を示す模式図、第４図
は本発明を示す模式図である。 ５……上タンク、１０１……外蓋、１０７……
内蓋、１２０……ボトムプレート（正圧弁体）、
１３７……コイルスプリング、１４０……圧力調
整弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 自動車用ラジエータのタンク部に形成された
   注水口パイプに嵌着せしめられるラジエータキヤ
   ツプであつて、 前記注水口パイプに係合する外蓋と、 この外蓋の内方であつて、この外蓋と相対回転
   自在に接合される内蓋と、 この内蓋に相対する位置に軸方向移動自在に配
   され、前記内蓋とは反対側の面に前記注水口パイ
   プのシール座面に着座するシール面を有する正圧
   弁体と、 前記内蓋と前記正圧弁体との間に配されるもの
   であつて、一端が前記内蓋に当接し、他端が前記
   正圧弁体に当接し、前記正圧弁体を前記内蓋とは
   反対方向に付勢するコイルスプリングと、 前記正圧弁に形成され、正圧弁体の上方空間と
   下方空間とを連通する連通孔と、 前記正圧弁体に設けられ、前記連通孔の連通・
   遮断を行う圧力調整弁とを備え、 前記圧力調整弁は、前記自動車用ラジエータの
   タンク部内温度に応じて変形する熱応動部材より
   構成されるもので、前記タンク部内の温度が所定
   値以下の時には前記連通孔を開放し、前記タンク
   部内の温度が所定値以上になると変形して前記連
   通孔を閉塞し、 前記コイルスプリングの他端は、前記正圧弁体
   の前記シール面より前記内蓋の反対側位置にて前
   記正圧弁体に当接している自動車用ラジエータキ
   ヤツプ。