JPH0438892B2 - - 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
圧力が上昇して初めて開弁し、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
タンク内を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。

〔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冷却水の動圧
が瞬間的に上昇すると、その動圧によつて圧力調
整弁が閉弁してしまい、その瞬間的な動圧上昇が
消滅した後でも、ラジエータタンク内の静圧によ
つて圧力調整弁が閉弁したままとなつてしまう。
ラジエータタンク内の圧力はエンジン運転時にお
いては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
て閉弁たま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上記
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。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明は上記問題点を解決するために、
連通孔を開閉させる圧力調整弁に、この圧力調整
弁を所定の力で開弁方向に付勢する圧力調整弁付
勢スプリングを配した。

〔作用〕 したがつて、圧力調整弁は所定の力で開弁方向
に付勢されているので、ラジエータタンク内の圧
力が瞬間的に上昇しても閉弁することはなく、上
述の所定圧力値以下の時にはラジエータタンク内
の圧力を連通孔を介して外部に解放する。

〔発明の効果〕

よつて、ラジエータタンク内に余分な圧力が残
留することがないので、ラジエータタンク壁やチ
ユーブ壁に及ぼす圧力ダメージといつた心配はな
く、ひいては各壁の薄肉化をより一層おしすすめ
ることができる。

〔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内
筒体２０１の外周を囲むように配される外筒体２
０３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
の外周を覆い、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とは相対移動できないように溶接
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
板よりなるばね板１１４が挾持されている。この
板ばね１１４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。このポトムプレ
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、底面部１２１、この
底面部１２１の外縁より垂直に起立する側壁部１
２３、この側壁部１２３の端部より水平に延びる
平面部１２５、この平面部１２５の外縁より垂直
に起立するフランジ部１２７、このフランジ部１
２７の先端部より水平方向に突出する係止部１２
９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
出部１１１内径より微小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。その結果、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
となり、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
の外蓋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
る貫通孔が穿設されており、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、その
上方端には貫通孔の内方に向つて延びる円環状の
係止部１３４が形成されている。

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。圧力調整弁１４０は、
円板状の平板部１４１と、この平板部１４１の中
心部に突出する中心棒部１４３とからなる。平板
部１４１のボトムプレート１２０側の面には、調
圧パツキン１４７が貼着されている。また、中心
棒部１４３は先端にいくほど細くなる２段先細り
形状をなしており、中央壁１３３内に所定間隙を
介して挿入されている。

中心棒部１４３の先端部には止め板１４５が嵌
着されており、圧力調整弁１４０が中央壁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、中央壁１３３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おり、この所定間隙が上タ
ンク５内部とボトムプレート１２０上面とを連通
する連通路１５０を形成している。

中央壁１３３の係止部１３４の下面と、２段先
細り形状をなす中心棒部１４３の段肩部との間に
は、圧力調整弁１４０を開弁方向（第１図中下
方）に向つて付勢する圧力調整弁付勢スプリング
１４８が配されている。この圧力調整弁付勢スプ
リング１４８は比較的弱いバネ力しか有しておら
ず、上タンク５内の圧力が約0.4〜0.6Kg／cm²以上
になると、圧力調整弁１４０を閉弁方向に付勢す
る抗力が付勢スプリング１４８の付勢力より大き
くなり、圧力調整弁１４０が閉弁方向に移動す
る。すなわち、連通路１５０を通過する蒸気の流
速が速くなり、この流速の２乗に比例して抗力が
大きくなつて圧力調整弁１４０が閉弁する。尚、
エンジンを急加速、空吹かしした時には、冷却水
を循環させるウオータポンプ（省図示）が急回転
し、これにより上タンク５内の圧力が瞬間的に約
0.4〜0.6Kg／cm²上昇するものである。

また、圧力調整弁１４０が図中上方に押しあげ
られ、調圧パツキン１４７が底面部１２１の下面
に着座している時には、連通路１５０の連通は遮
断される。

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
より絞めプレート５５で包むようにしてめ下降
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。

そこで、上タンク５内の圧力が圧力調整弁１４
０を押し上げる圧力より、それ以下に低下する
と、圧力調整弁１４０は図中下方に移行し、調圧
パツキンン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、圧力調整弁１
４０の中心棒部１４３と中央壁１３３との間に形
成されている連通路１５０が連通する。そしてさ
らに上タンク５内の圧力が大気圧以下に低下する
と、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
通路１５０を介して、上タンク５内に吸い込まれ
る。

一方、エンジンが始動するなどして、上タンク
５内の圧力及び連通路１５０を通る圧力蒸気によ
つて圧力調整弁１４０を上方に吸い上げる力が圧
力調整弁付勢スプリングの付勢力に相当する圧力
より高くなると、圧力調整弁１４０はボトムプレ
ート１２０の底面部１２１に向けて移動する。す
なわち、調圧パツキン１４７が底面部１２１に密
着し、連通路１５０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との間を連過し、さらに外筒体２
０３と内筒体２０１との間の空間、及びパイプ９
を介してリザーブタンクへと流出する。

エンジン（省図示）の急加速した場合や、空吹
かしした時に、エンジン冷却水を循環させるウオ
ータポンプが急回転し、その結果、上タンク５内
も含むラジエータ内の系統圧が瞬間的に上昇する
ことがある。しかし、本例ではこの上昇圧力に対
しては圧力調整弁１４０が圧力調整弁付勢スプリ
ング１４８の付勢力によつて閉弁することはなく
開弁したままとなつているので、上タンク５内の
上昇圧力は連通路１５０を通つてリザーブタンク
側に逃がされる。

次に、本実施例における正圧弁体（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
とすると、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。すねわち、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。

このように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。

尚、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。

【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
は本発明実施例を示す模式図である。 ５……上タンク、１０１……外蓋、１０７……
内蓋、１２０……コイルプレート（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シール部材を接
   合するためのシール部材接合面を有する正圧弁体
   と、 この正圧弁体のシール部材接合面に接合され、
   前記注水口パイプのシール座面に着座するシール
   部材と、 前記正圧弁体を前記注水口パイプのシール座面
   に向けて付勢するスプリング手段と、 前記正圧弁体に設けられ、前記正圧弁体の上方
   空間と下方空間とを結ぶ連通孔の連通・遮断を行
   う圧力調整弁と、 この圧力調整弁を所定の力で開弁方向に付勢す
   る圧力調整弁付勢スプリングとを備える自動車用
   ラジエータキヤツプ。 ２ 前記スプリングの手段の一端は前記内蓋に当
   接し、他端は前記正圧弁体のシール部材接合面の
   延長面上、もしくは、この延長面より前記内蓋の
   反対側位置にて前記正圧弁に当接している特許請
   求の範囲第１項記載の自動車用ラジエータキヤツ
   プ。