DE19523610A1

DE19523610A1 - Cooling system thermostat with two opposing valves

Info

Publication number: DE19523610A1
Application number: DE1995123610
Authority: DE
Inventors: Winfried Dipl Ing Schloesser; Christian Dipl Ing Sehrndt
Original assignee: Volkswagen AG; IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 1997-01-02

Abstract

The thermostat has two valves (3,4) opening and shutting in opposite directions between an engine and a radiator. The plugs (31,41) of both valves are coupled to one component (51,52) of the thermostat itself (5), movement taking place against a spring (6). The first valve (3) opens as the coolant heats up, its plug (31) being thrust by the spring against a seat and controlling the radiator inlet or outlet. The second valve (4) is open when the coolant is cold and shuts as heat increases, its plug (41) shutting off the coolant by-pass passage, and being cylindrical The thermostat's piston or cylinder (52,51) is secured to a fixed bracket (2) in a housing (1). The piston is coupled to the first plug, which masks axial ports in the bracket, and to the second one via a cage drive (42) passing through the bracket. The first plug is held by the spring against a sealing face on the bracket and the second against another one after moving for the maximum distance.

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.The invention relates to a thermostatic valve unit with two oppositely opening and closing valve units for the coolant circuit between combustion engine and cooler according to the preamble of the main claim.

Vorbekannt ist eine gattungsgemäße Thermostatventileinheit durch die Schrift DE 32 26 988 A1.A thermostatic valve unit of the generic type is previously known from the document DE 32 26 988 A1.

Beide Schließelemente der in einem Gehäuse eingebauten Thermostatventileinheit sind mit dem Zylinder des Thermostaten verbunden.Both closing elements of the thermostatic valve unit built into a housing are connected to the cylinder of the thermostat.

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.The control element of the thermostat is supported against the housing and stands under the force of one engaging the cylinder of the thermostat against the housing stored spring. The valve that opens increasingly when the coolant is heated unit has a plate-shaped closing element, which by the force of the spring is pressed against a sealing surface. This valve unit controls the inlet or Drain cross-section for the cooler flow.

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.The one that is open when the coolant is cold and closes with increasing warming Valve unit has a cylindrical closing element guided in the housing on. It controls several radial muen in the range of its travel End cross sections to the short circuit channel of the cooling circuit.

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.It is disadvantageous in this embodiment that the valve units with sealing surfaces or Guides on two housing parts interact and a multi-part for this Construction is necessary. Furthermore, the cylindrical closing element is only for one Inflow to the short-circuit channel used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Thermostatventileinheit der eingangs genannten Gattung so zu gestalten, daßThe invention has for its object a thermostatic valve unit at the beginning mentioned genre so that

- It forms a pre-assembled, functional mechanical unit, in which in the End positions of the two valve units sealing on surfaces of the thermostat valve unit itself
- several individual circles, e.g. B. heating, oil cooling, within the cooling system can be controlled differently and provided with bypasses,
- The flow around the thermostat element is ensured in all control states is.

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.According to the invention, this object is achieved in the characterizing part of the main Claimed features resolved. The pre-assembled thermostatic valve unit has the sealing surfaces for the end positions on their carrier for both of their valve units and is able to compensate for any misalignment of the guide in the housing for the to compensate for the cylindrical closing element. The thermostatic valve unit can be off simple stamping, drawing and stamping parts or plastic parts can be built. Advantageous refinements according to the subclaims are given in the description Exercise explained in context.

Anhand einer Zeichnung wird der Aufbau, die Funktion und die Einordnung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Thermostateinheit erläutert. Es zeigt:Using a drawing, the structure, function and classification of a Embodiment of the thermostat unit according to the invention explained. It shows:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Thermostateinheit in einer Stellung bei mittlerer Temperatur, bei der beide Ventilein heiten offen sind, Fig. 1 shows a cross section through an inventive thermostat unit in a position at a medium temperature at which both Ventilein units are open,

Fig. 2 die erfindungsgemäße Thermostateinheit bei kaltem Kühlkreislauf, Fig. 2, the thermostat unit according to the invention in cold cooling circuit,

Fig. 3 die erfindungsgemäße Thermostateinheit bei warmem Kühlkreislauf, Fig. 3, the thermostat unit according to the invention in warm cooling circuit,

Fig. 4 die erfindungsgemäße Thermostateinheit mit ihrer Einordnung in eine Anlage zur Motorkühlung und Fahrzeugheizung. Fig. 4 shows the thermostat unit according to the invention with its classification in a system for engine cooling and vehicle heating.

In Fig. 1 ist ein Querschnitt einer erfindungsgemäßen Thermostateinheit in einer Stellung bei mittlerer Temperatur dargestellt.In Fig. 1 a cross section of a thermostat unit according to the invention is shown in a position at medium temperature.

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.In the housing 1 , the thermostat unit is holding ge via its axially clamped carrier 2 . The carrier 2 carries the thermostat element 5 and has axial sealing surfaces 23 on both sides; 24 , against the valve units 3 ; actuated by the actuator of the thermostat element; 4 alternatively seal in the two end positions, when cold and hot.

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. The actuator 5 , which executes its travel against a spring 43 mounted on the support 2 , carries a plate-shaped closing element 31 . It is in the cold to stand by the force of the spring 6 against a sealing ring 23 on the carrier 2 for the running or drain cross-section of the cooler. This closing element 31 , which closes against the sealing ring 23 , ensures a secure seal in the cold cooling circuit to the cooler KU.

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.In the area within the sealing ring 23 , the carrier 2 has axial and the basket-shaped driver 42 has radial flow cross sections, so that a flow through from the space inside the pot-shaped closing element 41 to the radiator connection K is possible with the closing element 31 raised in the warm state by the sealing ring 23 . The open in the cold state of the coolant and closing with increasing warming valve unit 4 has a sliding in the housing 1 in the guide 10 topfför shaped closing element 41 with axial flow cross sections arranged in its bottom. This design ensures an intensive flow around the thermostat element 5 in all operating conditions, whether cold or hot cooling circuit. The closing element 41 is moved directly or indirectly by the actuator 52 via the basket-shaped driver 42 and, when the closing element 31 is raised by the sealing ring 23 in the warm state, allows a flow to the radiator connection K from the inflow Z.

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.In the area of its travel, the cup-shaped closing element 41 regulates the respective inflow cross section of the radial channels 7 and 8, which ends radially in its guide 10 of the housing 1 . The closing element 41 is guided with radial play and can adjust itself to the guide 10 .

Der Kanal 7 bildet der Kurzschlußpfad zur Umgehung des Kühlers, der Zuflußquer schnitt des Kanals 8 regelt den Durchfluß durch den Heizkreis.The channel 7 forms the short circuit path to bypass the cooler, the inflow cross section of the channel 8 regulates the flow through the heating circuit.

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.In order to ensure elastic absorption of the further travel of the thermostat element 5 when the closing element 41 is in contact with the seal 24 of the carrier 2 in the hot state, the closing element 41 is entrained by means of the sleeve 412 fixed to it via the spring supported on the driver 42 6 . To bypass the closing element 41 , controlled or constant bypasses can be led to the inflow cross section of the radial channels 7 and 8 .

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.A controlled bypass groove 11 is arranged in the guide 10 in the housing 1 leading to the channel 8 . Their cross section is effective when the closing element 41 abuts the sealing surface 24 . Similarly, a bypass slot 411 introduced into the lateral surface of the closing element 41 , its cross section also remains effective on the sealing surface 24 of the closing element 41 .

Fig. 2 und 3 zeigt erfindungsgemäße Thermostateinheit in den alternativen Endstel lungen bei kaltem Kühlkreislauf und bei heißem Kühlkreislauf. Figs. 2 and 3 shows thermostat unit according to the invention in the alternative Endstel lungs in cold cooling circuit and in hot cooling circuit.

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. When the cooling circuit is cold - FIG. 2 - the coolant flows through the axial flow cross sections arranged in the bottom of the pot-shaped closing element 41 without obstruction to the channels 7 and 8 . The plate-shaped closing element 31 is closed, the force of the spring 6 applies it to the sealing ring 23 of the carrier 2 .

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.In the case of a hot cooling circuit, the actuator 52 is fully extended out of the cylinder 51 against the force of the spring 43 supported on the carrier 2 against FIG. 3. The plate-shaped closing element 31 is at a distance from the seal 23 and opens the inlet or outlet cross section K of the cooler. In the area of its travel path, the pot-shaped closing element 41 covers the radial inlet cross-sections of the radial channels 7 and 8 and closes them radially in its guide 10 of the housing 1 . The closing element 41 lies against the seal 24 of the carrier 2 . The short circuit path to bypass the cooler is closed as well as the heating circuit, the heating circuit is only in small quantities through the cross section of the bypass groove 11 through.

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. 1 shows a control phase lying between the two conditions described above . In the state shown, the warm coolant flows in partial flows via the short-circuit path and the heating circuit as well as via the cooler.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel des Einbaues der Thermostateinheit in einer Anlage zur Motorkühlung und Fahrzeugheizung. Fig. 4 shows an example of the installation of the thermostat unit in a system for engine cooling and vehicle heating.

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.A coolant pump P is arranged on the internal combustion engine M and delivers coolant from the return R into the latter. The refrigerant passes from the combustion motor M to the inlet Z of the thermostat unit to which the channel 7, the Kurzschlußlei Tung KS, on channel 8, the heating H and after the valve unit 3, the cooling line K are connected. The cooler KÜ, the heater HZ and the short-circuit line KS are each connected on the one hand to the thermostat unit and on the other hand to the return R.

Die Thermostateinheit realisiert eine gleitende, gegenläufige Steuerung des Durch flusses vom Kühler sowie des Heizungskreislaufes oder auch anderer Kreisläufe einschließlich des Kurzschlußdurchflusses.The thermostat unit realizes a sliding, counter-rotating control of the through flow from the cooler and the heating circuit or other circuits including the short circuit flow.

BezugszeichenlisteReference list

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 1 housing
2 carriers
23 sealing surface
3 ; 4 valve units
31 closing element, plate-shaped
41 closing element, cylindrical
410 lateral surface area of 41
411 bypass grooves in 41
42 carriers, basket-shaped
43 spring
5 thermostatic element
51 cylinders of 5
52 actuator of 5
6 spring
7 radial channel in 1
8 radial channel of heating circuit in 1
10 leadership in 1
11 bypass grooves in 1

Claims

1. Thermostatic valve unit with two counter-opening and closing valve units for the coolant circuit between the internal combustion engine and the radiator of the following type:

- Both closing elements ( 31 ; 41 ) of the valve units ( 3 ; 4 ) are connected to one of the actuating elements ( 51 ; 52 ) of a thermostatic element ( 5 ) supported in the housing 1, which adjusts its travel against a spring on the housing ( 1 ) ( 6 ) executes
- The valve unit ( 3 ), which increasingly opens when the coolant is heated, has a plate-shaped closing element ( 31 ), which is urged by the force of the spring ( 6 ) against a sealing surface for the inlet or outlet cross section for the cooler flow,
- The valve unit ( 4 ), which is open in the cold state of the coolant and closes with increasing heating, has a cylinder-shaped closing element ( 41 ) guided in the housing ( 1 ) and controls a cross-section of the short-circuit channel of the cooling circuit which opens radially into its guide in the region of its travel. characterized by the following features:
- The thermostatic element ( 5 ) is attached via its cylinder ( 51 ) or piston ( 52 ) to a carrier ( 2 ) which is held stationary in the housing ( 1 ),
- With the actuator ( 52 ) of the thermostat element ( 5 ), the axial openings ( 21 ) in the carrier ( 2 ) overlapping plate-shaped closing element ( 31 ) and the carrier ( 2 ) passing through basket-shaped driver ( 42 ) held cylindrical closing element ( 41 ) connected,
- The plate-shaped closing element ( 31 ) is held non-positively by the spring ( 6 ) mounted on the support ( 1 ) on a sealing surface ( 22 ) on the support ( 2 ),
- The cylindrical closing element ( 41 ) is axially applied against the sealing surface ( 23 ) on the carrier ( 2 ) with the largest actuating force.

2. Thermostatic valve unit according to claim 1, characterized in that the cylindrical closing element ( 41 ) with the actuator ( 52 ) in the direction of opening the radial channels ( 7 ; 8 ) is positively and in the opposite direction with the interposition of a spring ( 43 ) held non-positively.

3. Thermostatic valve unit according to claim 1, characterized in that the cylindrical closing element ( 41 ) to the basket-shaped driver ( 42 ) and the cylinder ( 51 ) of the thermostatic element ( 5 ) is guided with radial play.

4. Thermostatic valve unit according to claim 1, characterized in that in the region of the travel of the cylindrical closing element ( 41 ) the cross section ( 8 ) for the heating circuit and other circuits open.

5. Thermostatic valve unit according to claim 1, characterized in that connected in parallel to the cylindrical closing element ( 41 ) bypass grooves ( 11 or 411 ) in the region of its travel radially opening in its guide ( 10 ) cross sections (z. B. 8) in the inner wall of the guide ( 10 ) or in its lateral surface area ( 410 ) are arranged.