DE19523610A1 - Thermostatventileinheit mit zwei gegenläufig öffnenden und schließenden Ventileinheiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Thermostatventileinheit mit zwei gegenläufig öffnenden und schließenden Ventileinheiten für den Kühlmittelkreislauf zwischen Verbrennungs­ motor und Kühler gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Vorbekannt ist eine gattungsgemäße Thermostatventileinheit durch die Schrift DE 32 26 988 A1.

Beide Schließelemente der in einem Gehäuse eingebauten Thermostatventileinheit sind mit dem Zylinder des Thermostaten verbunden.

Das Stellelement des Thermostaten ist gegen das Gehäuse abgestützt und steht unter der Kraft einer am Zylinder des Thermostaten angreifenden, am Gehäuse gegen­ gelagerten Feder. Die bei Erwärmung des Kühlmittels zunehmend öffnende Ventil­ einheit weist ein tellerförmiges Schließelement auf, das durch die Kraft der Feder gegen eine Dichtfläche gedrängt wird. Diese Ventileinheit steuert den Zulauf- oder Ablaufquerschnitt für den Kühlerdurchfluß.

Die im kalten Zustand des Kühlmittels offene und mit zunehmender Erwärmung schließende Ventileinheit weist ein im Gehäuse geführtes zylinderförmiges Schließelement auf. Es steuert im Bereich seines Stellweges mehrere radial in seiner Führung mün­ dende Zuflußquerschnitte zum Kurzschlußkanal des Kühlkreislaufes.

Bei dieser Ausführung ist nachteilig, daß die Ventileinheiten mit Dichtflächen bzw. Führungen an zwei Gehäuseteilen zusammenwirken und hierfür ein mehrteiliger Aufbau notwendig ist. Weiterhin wird das zylinderförmige Schließelement nur für einen Zufluß zum Kurzschlußkanal genutzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Thermostatventileinheit der eingangs genannten Gattung so zu gestalten, daß

• - sie eine vormontierte, funktionsfähige mechanische Einheit bildet, bei der in den Endlagen der beiden Ventileinheiten das Dichten an Flächen der Thermostat­ ventileinheit selbst erfolgt
• - mehrere Einzelkreise, z. B. Heizung, Ölkühlung, innerhalb des Kühlsystems unterschiedlich gesteuert und mit Bypässen versehen werden können,
• - das Umströmen des Thermostatelementes bei allen Regelzuständen gesichert ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Haupt­ anspruches genannten Merkmale gelöst. Die vormontierte Thermostatventileinheit weist für beide ihrer Ventileinheiten die Dichtflächen für die Endlagen an ihrem Träger auf und ist dabei in der Lage, einen etwaigen Versatz der Führung im Gehäuse für das zylinderförmige Schließelement auszugleichen. Die Thermostatventileinheit kann aus einfachen Stanz-, Zieh- und Prägeteilen bzw. Kunststoffteilen aufgebaut werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß den Unteransprüchen werden in der Beschrei­ bung im Zusammenhang erläutert.

Anhand einer Zeichnung wird der Aufbau, die Funktion und die Einordnung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Thermostateinheit erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Thermostateinheit in einer Stellung bei mittlerer Temperatur, bei der beide Ventilein­ heiten offen sind,

Fig. 2 die erfindungsgemäße Thermostateinheit bei kaltem Kühlkreislauf,

Fig. 3 die erfindungsgemäße Thermostateinheit bei warmem Kühlkreislauf,

Fig. 4 die erfindungsgemäße Thermostateinheit mit ihrer Einordnung in eine Anlage zur Motorkühlung und Fahrzeugheizung.

In Fig. 1 ist ein Querschnitt einer erfindungsgemäßen Thermostateinheit in einer Stellung bei mittlerer Temperatur dargestellt.

Im Gehäuse 1 ist die Thermostateinheit über ihren axial geklemmten Träger 2 ge­ halten. Der Träger 2 trägt das Thermostatelement 5 und weist beidseitig axiale Dicht­ flächen 23; 24 auf, gegen die von dem Stellglied des Thermostatelementes betätigten Ventileinheiten 3; 4 alternativ in den beiden Endlagen, bei Kalt- und Heißzustand, dichten.

Das Stellglied 5, welches seinen Stellweg gegen eine am Träger 2 gegengelagerte Feder 43 ausführt, trägt ein tellerförmiges Schließelement 31. Es wird im kalten Zu­ stand durch die Kraft der Feder 6 gegen einen Dichtring 23 am Träger 2 für den Zu­ lauf- oder Ablaufquerschnitt des Kühlers gedrängt. Durch dieses Schließelement 31, welches gegen den Dichtring 23 schließt, ist eine sichere Abdichtung bei kaltem Kühlkreislauf zum Kühler KU gewährleistet.

Im Bereich innerhalb des Dichtringes 23 weist der Träger 2 axiale und der korbförmige Mitnehmer 42 radiale Durchflußquerschnitte auf, so daß ein Durchströmen vom Raum innerhalb des topfförmiges Schließelement 41 zum Kühleranschluß K hin bei im warmen Zustand vom Dichtring 23 angehobenen Schließelement 31 möglich ist. Die im kalten Zustand des Kühlmittels offene und mit zunehmender Erwärmung schließende Ventileinheit 4 weist ein im Gehäuse 1 in der Führung 10 schiebbares topfför­ miges Schließelement 41 mit in seinem Boden angeordneten axialen Durchflußquer­ schnitten auf. Diese Ausführung sichert bei allen Betriebszuständen, ob kalter oder heißer Kühlkreislauf, eine intensive Umströmung des Thermostatelementes 5. Das Schließelement 41 wird über den korbförmigen Mitnehmer 42 vom Stellglied 52 direkt oder indirekt bewegt und läßt bei im warmen Zustand vom Dichtring 23 angehobenen Schließelement 31 vom Zufluß Z ein Strömen zum Kühleranschluß K zu.

Im Bereich seines Stellweges regelt das topfförmige Schließelement 41 die radial in seiner Führung 10 des Gehäuses 1 mündenden den jeweiligen Zuflußquerschnitt der radialen Kanäle 7 und 8. Das Schließelement 41 ist mit radialem Spiel geführt und kann sich zur Führung 10 einstellen.

Der Kanal 7 bildet der Kurzschlußpfad zur Umgehung des Kühlers, der Zuflußquer­ schnitt des Kanals 8 regelt den Durchfluß durch den Heizkreis.

Um im heißen Zustand beim Anliegen des Schließelementes 41 an der Dichtung 24 des Trägers 2 eine elastische Aufnahme des weiteren Stellweges des Thermostat­ elementes 5 zu sichern, erfolgt die Mitnahme des Schließelementes 41 mittels der an ihm festen Hülse 412 kraftschlüssig über die am Mitnehmer 42 abgestützten Feder 6. Zur Umgehung des Schließelementes 41 können gesteuerte oder konstante Bypässe zu den Zuflußquerschnitt der radialen Kanäle 7 und 8 geführt sein.

Eine gesteuerte Bypassnute 11 ist in der Führung 10 im Gehäuse 1 zum Kanal 8 führend angeordnet. Ihr Querschnitt ist wirksam, wenn das Schließelement 41 an der Dichtfläche 24 anliegt. Ebenso wirkt auch ein in die Mantelfläche des Schließelemen­ tes 41 eingebrachter Bypassschlitz 411, sein Querschnitt bleibt auch an der Dicht­ fläche 24 anliegendem Schließelement 41 wirksam.

Fig. 2 und 3 zeigt erfindungsgemäße Thermostateinheit in den alternativen Endstel­ lungen bei kaltem Kühlkreislauf und bei heißem Kühlkreislauf.

Bei kaltem Kühlkreislauf - Fig. 2 - fließt das Kühlmittel durch die im Boden des topf­ förmigen Schließelementes 41 angeordneten axialen Durchflußquerschnitte unge­ hindert zu den Kanälen 7 und 8. Das tellerförmige Schließelement 31 ist geschlossen, die Kraft der Feder 6 legt es am Dichtring 23 des Trägers 2 an.

Bei heißem Kühlkreislauf ist das Stellglied 52 gegen die Kraft der am Träger 2 gegen­ gelagerten Feder 43 voll aus dem Zylinder 51 ausgefahren - Fig. 3 -. Das tellerförmige Schließelement 31 steht von der Dichtung 23 entfernt und öffnet den Zulauf- oder Ablaufquerschnitt K des Kühlers. Im Bereich seines Stellweges verdeckt das topf­ förmige Schließelement 41 die radial in seiner Führung 10 des Gehäuses 1 münden­ den, jeweiligen Zuflußquerschnitte der radialen Kanäle 7 und 8 und verschließt sie. Dabei liegt das Schließelement 41 an der Dichtung 24 des Trägers 2 an. Der Kurz­ schlußpfad zur Umgehung des Kühlers ist ebenso wie der Heizkreis verschlossen, der Heizkreis ist nur mit geringer Menge über den Querschnitt der Bypassnut 11 durch­ strömt.

Eine zwischen den beiden vorbeschriebenen Zuständen liegende Regelphase zeigt Fig. 1. In dem dargestellten Zustand fließt das warme Kühlmittel in Teilströmen so­ wohl über den Kurzschlußpfad und den Heizkreis als auch über den Kühler.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel des Einbaues der Thermostateinheit in einer Anlage zur Motorkühlung und Fahrzeugheizung.

Am Verbrennungsmotor M ist eine Kühlmittelpumpe P angeordnet, die Kühlmittel aus dem Rücklauf R in diesen fördert. Das Kühlmittel gelangt vom Verbrennungs­ motor M zum Zulauf Z der Thermostateinheit, an der am Kanal 7 die Kurzschlußlei­ tung KS, am Kanal 8 die Heizleitung H und nach der Ventileinheit 3 die Kühlleitung K angeschlossen sind. Der Kühler KÜ, die Heizung HZ und die Kurzschlußleitung KS sind jeweils einerseits an der Thermostateinheit und andererseits an den Rücklauf R angeschlossen.

Die Thermostateinheit realisiert eine gleitende, gegenläufige Steuerung des Durch­ flusses vom Kühler sowie des Heizungskreislaufes oder auch anderer Kreisläufe einschließlich des Kurzschlußdurchflusses.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
2 Träger
23 Dichtfläche
3; 4 Ventileinheiten
31 Schließelement, tellerförmig
41 Schließelement, zylinderförmig
410 Mantelflächenbereich von 41
411 Bypassnuten in 41
42 Mitnehmer, korbförmig
43 Feder
5 Thermostatelement
51 Zylinder von 5
52 Stellglied von 5
6 Feder
7 radialer Kanal in 1
8 radialer Kanal von Heizkreislauf in 1
10 Führung in 1
11 Bypassnuten in 1

Claims (5)

1. Thermostatventileinheit mit zwei gegenläufig öffnenden und schließenden Ventil­ einheiten für den Kühlmittelkreislauf zwischen Verbrennungsmotor und Kühler folgender Bauart:

• - beide Schließelemente (31; 41) der Ventileinheiten (3; 4) sind mit einem der Stellelemente (51; 52) eines im Gehäuse 1 abgestützten Thermostatelemen­ tes (5) verbunden, welches seinen Stellweg gegen eine am Gehäuse (1) gegengelagerte Feder (6) ausführt,
• - die bei Erwärmung des Kühlmittels zunehmend öffnende Ventileinheit (3) weist ein tellerförmiges, durch die Kraft der Feder (6) gegen eine Dichtfläche für den Zulauf- oder Ablaufquerschnitt für den Kühlerdurchfluß gedrängtes Schließ­ element (31) auf,
• - die im kalten Zustand des Kühlmittels offene und mit zunehmender Erwärmung schließende Ventileinheit (4) weist ein im Gehäuse (1) geführtes zylinderför­ miges Schließelement (41) auf und steuert einen im Bereich seines Stellweges radial in seiner Führung mündenden Querschnitt vom Kurzschlußkanal des Kühlkreislaufes, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
• - das Thermostatelement (5) ist über seinen Zylinder (51) oder Kolben (52) an einem Träger (2) befestigt, der im Gehäuse (1) ortsfest gehalten ist,
• - mit dem Stellglied (52) des Thermostatelementes (5) ist das, axiale Öffnun­ gen (21) im Träger (2) überdeckende tellerförmige Schließelement (31) und das über einen den Träger (2) durchreichenden korbförmigen Mitnehmer (42) gehaltene zylinderförmige Schließelement (41) verbunden,
• - das tellerförmige Schließelement (31) ist kraftschlüssig durch die am Träger (1) gegengelagerte Feder (6) an einer Dichtfläche (22) am Träger (2) gehalten,
• - das zylinderförmige Schließelement (41) ist bei größtem Stellweg kraftschlüs­ sig dichtend axial gegen eine Dichtfläche (23) am Träger (2) angelegt.

2. Thermostatventileinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zylinderförmige Schließelement (41) mit dem Stellglied (52) in Richtung des Öffnens der radialen Kanäle (7; 8) formschlüssig und in Gegenrichtung unter Zwischenschaltung einer Feder (43) kraftschlüssig gehalten ist.

3. Thermostatventileinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zylinderförmige Schließelement (41) zum korbförmigen Mitnehmer (42) und dem Zylinder (51) des Thermostatelementes (5) mit radialem Spiel geführt ist.

4. Thermostatventileinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Stellweges des zylinderförmigen Schließelementes (41) der Querschnitt (8) für den Heizkreislauf und anderer Kreisläufe münden.

5. Thermostatventileinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel geschaltet zum zylinderförmigen Schließelement (41) Bypass-Nuten (11 oder 411) von den im Bereich seines Stellweges radial in seiner Führung (10) mündenden Querschnitten (z. B. 8) in der Innenwand der Führung (10) oder in seinem Mantelflächenbereich (410) angeordnet sind.