DE19800681A1 - Ventileinrichtung für den Kühlmittelkreislauf eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventileinrichtung für den Kühlmittelkreislauf eines Verbrennungsmotors gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

So gestaltete Ventileinrichtungen, wie sie z. B. aus der DE-OS 19 38 097 bekannt sind, werden durch anschließbare Leitungen, insbesondere Schläuche, in den Kühlkreislauf eingebaut, der an irgendeiner anderen geeigneten Stelle eine Kühlmittel­ pumpe für einen Zwangsumlauf des Kühlmittels aufweist. Bekannt sind hierbei solche Kühlmittelpumpen, deren Antrieb direkt vom Verbrennungsmotor abgeleitet wird. Statt dessen wurden auch schon Kühlmittelpumpen mit eigenem An­ triebsmotor, z. B. Elektromotor, vorgeschlagen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilein­ richtung der eingangs genannten Art im Hinblick auch auf sonstige Komponenten des Kühlkreislaufs, insbesondere der Kühlmittelpumpe,zu vereinfachen. Insbesondere soll sich eine kompakte, platzsparende Baueinheit ergeben, die eine Kosten­ ersparung mit sich bringt und einfacher und kostengünstiger montierbar ist.

Die Aufgabe ist bei einer Ventileinrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Durch die Zusammenfassung der Ventilein­ richtung und der Kühlmittelpumpe zu einer einbaufertigen Baueinheit ergeben sich Einsparungen bei den Anschlußlei­ tungen des Kühlmittelkreislaufs und bei den notwendigen An­ schlüssen. Ferner wird der Platzbedarf reduziert und die Montage der Baueinheit vereinfacht. Die Bereitstellung der Baueinheit, Lagerhaltung und deren Transport führen eben­ falls zu Vereinfachungen und Kostenersparnissen.

Weitere besondere Merkmale der Erfindung und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen 2 bis 15.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich ferner aus der nachfolgenden Beschreibung.

Der vollständige Wortlaut der Ansprüche ist vorstehend allein zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht wieder­ gegeben, sondern statt dessen durch Nennung der Anspruchs­ nummern darauf Bezug genommen, wodurch jedoch alle diese Anspruchsmerkmale als an dieser Stelle ausdrücklich und erfindungswesentlich offenbart zu gelten haben.

Dabei sind alle in der vorstehenden und folgenden Beschrei­ bung erwähnten Merkmale sowie auch die allein aus der Zeich­ nung entnehmbaren Merkmale weitere Bestandteile der Erfin­ dung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und ins­ besondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kühlmittel­ kreislaufs eines Verbrennungsmotors,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ventileinrichtung für den Kühlkreislauf in Fig. 1,

Fig. 3 einen schematischen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2.

In Fig. 1 ist schematisch ein Kühlmittelkreislauf 10 eines Verbrennungsmotors 11, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, gezeigt. Der Kühlmittelkreislauf 10 weist eine Ventilein­ richtung 30 auf, die die Verteilung der von einem Austritt 12 zu einem Eintritt 13 des Verbrennungsmotors 11 geführten Kühlmittelströmung auf einen Kühler 14 und auf eine den Kühler 14 umgehende Kurzschlußleitung 15 regelt. Der Kühler 14 und ferner die Kurzschlußleitung 15 sind zwischen dem Austritt 12 und dem Eintritt 13 angeordnet. Vom Austritt 12 führt eine Leitung 16, die in Fig. 3 lediglich durch einen Pfeil verdeutlicht ist, zu einem Anschluß 31 der Ven­ tileinrichtung 30, an deren anderen Anschluß 32 eine zum Kühler 14 führende Leitung 17 angeschlossen ist. Eine Rückleitung 18 führt vom Kühler 14 zurück zum Eintritt 13, wobei die Kurzschlußleitung 15 mit der Rückleitung 18 in Verbindung steht. Mit einem dritten Anschluß 33 ist die Ventileinrichtung 30 an die Kurzschlußleitung 15 ange­ schlossen. Die Kurzschlußleitung 15 und die Leitung 17 sind in Fig. 2 ebenfalls nur durch dortige Pfeile angedeutet.

Die Ventileinrichtung 30 weist ein einteiliges oder mehr­ teiliges Ventilgehäuse 34 auf, an dem die Anschlüsse 31, 32 und 33 ausgebildet sind, z. B. in Form von Rohrstutzen, an die Schläuche anschließbar sind. Im Ventilgehäuse 34 ist ein von einem Stellantrieb 35 betätigbares Ventilglied 36 zur Steuerung und Verteilung der Kühlmittelströmung ent­ halten.

Wie insbesondere aus Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, weist ein Anschluß 31 des Ventilgehäuses 34 eine nur schematisch angedeutete und allgemein mit 37 bezeichnete Kühlmittel­ pumpe auf, wobei diese Kühlmittelpumpe 37 mit der Ventilein­ richtung 30 zu einer einbaufertigen Baueinheit vereinigt ist.

Die Kühlmittelpumpe 37 ist mit einem eigenen Antriebsmotor 38, insbesondere einem Elektromotor, versehen, der beim gezeigten Ausführungsbeispiel auf der Außenseite des Ventilgehäuses 34 angeordnet ist. Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Antriebsmotor 38 statt dessen im Inneren des Ventilgehäuses 34 enthalten.

Das nur in Fig. 2, und dort nur schematisch, angedeutete Pumpenrad 39 der Kühlmittelpumpe 37 ist innerhalb des Ventilgehäuses 34 angeordnet. Es befindet sich mit Vorzug in einer Ventilgehäusekammer 40, die einerseits mit dem Anschluß 31 für die Einleitung des Kühlmittels und anderer­ seits mit einer inneren Ventilöffnung 41 in Verbindung steht, die vom Ventilglied 36 gesteuert wird.

Der Stellantrieb 35 des Ventilgliedes 36 ist aus einem elektrischen Stellglied, insbesondere einem Elektromotor, einem Drehmagneten od. dgl., gebildet und z. B. an einem Deckel 42 mittels Schraubverbindung angeflanscht, der seinerseits unter dichtem Abschluß des Ventilgehäuses 34 mittels Schrauben 43 am Ventilgehäuse 34 lösbar befestigt ist. Da auch der Stellantrieb 35 lösbar am Deckel 42 ange­ bracht ist, ist eine einfache Montage und Demontage des Stellantriebs 35 und/oder des Deckels 42 möglich. Der Stell­ antrieb 35 ist über ein Verbindungsglied 44 mit dem Ventil­ glied 36 verbunden, über das das Ventilglied 36 koaxial verschiebbar ist. Der Stellantrieb 35 sitzt somit in gleicher Weise wie der Antriebsmotor 38 auf der Außenseite des Ventilgehäuses 34. Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Stellantrieb 35 statt dessen im Inneren des Ventilgehäuses 34 angeordnet.

Das Ventilglied 36 ist als innen hohler und einen inneren Durchgang des Kühlmittels zulassender Ringschieber 45 aus­ gebildet, der in einer Ringöffnung 46 einer etwa waage­ rechten Gehäusewandung 47 des Ventilgehäuses 34 verschieb­ bar ist, wobei ein Dichtungsring 48 für eine Umfangsab­ dichtung sorgt. Die Gehäusewandung 47 unterteilt das Innere des Ventilgehäuses 34 in eine obere Kammer 49 und eine untere Kammer 50. Die obere Kammer 49 steht mit dem Anschluß 32 in Verbindung, während die untere Kammer 50 einerseits mit dem Anschluß 33 und andererseits über die Ventilöffnung 41 mit der Ventilgehäusekammer 40 in Verbindung steht.

Der Ringschieber 45 trägt an einem axialen Ende, das sich in Fig. 2 unten befindet, einen Ringsitz 51, mit dem der Ring­ schieber 45 auf einem axial gegenüberliegenden, zugewandten Ringsitz 52 der Ventilöffnung 41 im Ventilgehäuse 34 auf­ sitzen kann.

In der in Fig. 2 gezeigten Stellung des Ringschiebers 45 kann Kühlmittel, das mittels der Kühlmittelpumpe 37 in die Ventilgehäusekammer 40 geführt wird, mit einem Teil­ strom durch den Anschluß 33 und in die Kurzschlußleitung 15 abfließen und mit einem anderen Teilstrom axial durch das Innere des Ringschiebers 45 hindurch in die obere Kammer 49 und von dort in den Anschluß 32 und von diesem in die zum Kühler 14 führende Leitung 17 gelangen. Diese Stellung des Ringschiebers 45 entspricht in etwa der Warmlauf­ phase des Vertrennungsmotors 11, zu dessen Kühlung zumindest ein Teilstrom des Kühlmittels über die Leitung 17 dem Kühler 14 zuführbar ist. Hat der Verbrennungs­ motor 11 nach dieser Warmlaufphase seine Betriebstempe­ ratur erreicht, so wird dies über einen nicht weiter ge­ zeigten Sensor erfaßt und auf den Stellantrieb 35 ein Stell­ befehl in dem Sinn geführt, daß vom Stellantrieb 35 der Ringschieber 45 in Fig. 2 nach unten verschoben wird, bis dessen Ringsitz 51 auf dem gehäuseseitigen Ringsitz 52 aufsitzt. Dann ist die Verbindung zwischen der Ventilöffnung 41 und der unteren Kammer 50 gesperrt, so daß die gesamte Menge des Kühlmittels durch die Ventilöffnung 41 und das Innere des Ringschiebers 45 hindurch in die obere Kammer 49 und von dort über den Anschluß 32 und die Leitung 17 zum Kühler 14 gelangen kann. Das mittels des Kühlers 14 gekühlte Kühlmittel wird über die Rückleitung 18 zum Eintritt 13 des Verbrennungsmotors 11 zurückgeführt. Die Kühlmittelpumpe 37 sorgt für einen entsprechenden Zwangsumlauf des Kühlmittels.

In die Baueinheit, bestehend aus Ventileinrichtung 30 und Kühlmittelpumpe 37, ist eine Steuereinrichtung 60 als Einheit integriert, die dem Antriebsmotor 38 der Kühlmittelpumpe 37 und dem Stellantrieb 35 des Ventilgliedes 36 zur Steuerung dieser gemeinsam ist. Die Steuereinrichtung 60 ist als Elek­ tronikeinheit ausgebildet. Sie ist beim gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel auf der Außenseite des Ventilgehäuses 34 angeordnet. Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel ist die Steuereinrichtung 60 statt dessen im Ventilgehäuse 34 angeordnet.

Die Steuereinrichtung 60 ist zur Steuerung des gesamten Wärmehaushalts des Kühlmittelkreislaufs 10 ausgebildet, und hierbei u. a. zur Steuerung eines, vorzugsweise elek­ trischen, Antriebsmotors 53 eines Ventilators 54, der beim gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 als Kühler-Ventilator ausgebildet ist. Über eine in Fig. 1 nur schema­ tisch angedeutete Steuerleitung 55 ist der Antriebsmotor 53 mit der Steuereinrichtung 60 verbunden.

Dadurch, daß die Ventileinrichtung 30 und die Kühlmittel­ pumpe 37 zu einer einbaufertigen Baueinheit vereinigt sind, ergeben sich vielfältige Vorteile. Es ist nur noch ein Ge­ häuse notwendig, das einteilig oder mehrteilig sein kann, wobei nur noch im Bereich der drei Anschlüsse 31, 32 und 33 Leitungen des Kühlmittelkreislaufs 10 anzuschließen sind. Dadurch wird das Anschließen der Leitungen vereinfacht. Ferner ergeben sich kürzere Leitungswege und kürzere Lei­ tungen, z. B. Schläuche. Dies führt zu einer Kostensenkung und Platzersparnis. Die kompakte beschriebene Baueinheit führt ebenfalls zu einer Kostensenkung mit Platzersparnis und Vereinfachung der Montage. Da in Form der Baueinheit nur noch ein Bauteil bereitgestellt, auf Lager gehalten und versandt werden muß, ergeben sich auch dementsprechende Kosteneinsparungen, z. B. beim der Lagerhaltung, beim Versand und beim sonstigen Handling. Durch die als Einheit in die Baueinheit integrierte Steuereinrichtung 60 ergeben sich weitere, die elektrischen Anschlüsse betreffenden Vorteile. Es müssen keine besonderen elektrischen Leitungen beim Ein­ bau bereitgestellt und elektrische Verbindungen hergestellt werden z. B. zum Stellantrieb 35 bzw. zum Antriebsmotor 38. Statt dessen können diese elektrischen Leitungsverbindungen bereits bei der Herstellung als Funktionseinheit hergestellt werden, wobei diese Funktionseinheit nach der Herstellung auch komplett hinsichtlich der Funktion geprüft und bedarfs­ weise justiert werden kann. Für die Anbringung der Steuer­ einrichtung 60 bedarf es z. B. in einem Fahrzeug keiner be­ sonderen Halterung, da diese in die Baueinheit, mit dieser vereinigt, integriert ist. Die gesamte Baueinheit ist ins­ gesamt kompakt, platzsparend und kostengünstig.

Claims (15)

1. Ventileinrichtung für den Kühlmittelkreislauf (10) eines Verbrennungsmotors (11), insbesondere eines Kraftfahrzeuges, die mittels eines von einem Stellantrieb (35) betätigbaren Ventilgliedes (36) in einem Ventilgehäuse (34) die Verteilung der von einem Austritt (12) zu einem Eintritt (13) des Ver­ brennungsmotors (11) geführten Kühlmittelströmung auf einen zwischen dem Austritt (12) und dem Eintritt (13) angeordneten Kühler (14) und auf eine den Kühler (14) umgehende Kurzschluß­ leitung (15) regelt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschluß (31) des Ventilgehäuses (34) eine Kühlmittel­ pumpe (37) aufweist und die Kühlmittelpumpe (37) mit der Ventileinrichtung (30) zu einer Baueinheit vereinigt ist.

2. Ventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelpumpe (37) mit einem eigenen Antriebsmotor (38), insbesondere Elektromotor, versehen ist.

3. Ventileinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenrad (39) der Kühlmittelpumpe (37) innerhalb des Ventilgehäuses (34) angeordnet ist, insbesondere in einer Ventilgehäusekammer (40), die einerseits mit einem Anschluß (31) für die Einleitung oder Ableitung des Kühl­ mittels und andererseits mit einer vom Ventilglied (36) gesteuerten Ventilöffnung (41) in Verbindung steht.

4. Ventileinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (38) der Kühlmittelpumpe (37) im Inneren oder vorzugsweise auf der Außenseite des Ventilgehäuses (34) angeordnet ist.

5. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (35) des Ventilgliedes (36) aus einem elektrischen Stellglied, insbesondere einem Elektro­ motor, einem Drehmagneten od. dgl. gebildet ist.

6. Ventileinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (35) des Ventilgliedes (36) im Inneren oder vorzugsweise auf der Außenseite des Ventilgehäuses (34) angeordnet ist.

7. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (36) als innen hohler und einen inneren Durchgang des Kühlmittels zulassender Ringschieber (45) ausgebildet ist, der in einer Ringöffnung (46) einer Ge­ häusewandung (47) verschiebbar ist und an einem axialen Ende einen Ringsitz (51) trägt, mit dem der Ringschieber (45) auf einem zugewandten Ringsitz (52) der Ventilöffnung (41) im Ventilgehäuse (34) aufsitzen kann.

8. Ventileinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite der die Ringöffnung (46) enthaltenden Gehäusewandung (47) eine Kammer (49, 50) gebildet ist, die mit einem Anschluß (32, 33), insbesondere einem Rohr­ stutzen, des Ventilgehäuses (34) in Verbindung steht.

9. Ventileinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschluß (33) des Ventilgehäuses (34) zum An­ schließen der Kurzschlußleitung (15) und der andere An­ schluß (32) zum Anschließen der zum Kühler (14) führenden Leitung (17) ausgebildet ist.

10. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß (31) der Ventilgehäusekammer (40), die das Pumpenrad (39) enthält, zum Anschließen der an den Austritt (12) des Verbrennungsmotors (11) angeschlossenen Leitung (16) ausgebildet ist.

11. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine dem Antriebsmotor (38) der Kühlmittelpumpe (37) und dem Stellantrieb (35) des Ventilgliedes (36) gemeinsame, vorzugsweise elektronische, Steuereinrichtung (60).

12. Ventileinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (60) in die Baueinheit als Ein­ heit mit dieser integriert ist.

13. Ventileinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (60) im Ventilgehäuse (34) oder vorzugsweise auf der Außenseite des Ventilgehäuses (34) angeordnet ist.

14. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (60) zur Steuerung des gesamten Wärmehaushalts des Kühlmittelkreislaufs (10) ausgebildet ist.

15. Ventileinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (60) zur Steuerung eines, vorzugs­ weise elektrischen, Antriebsmotors (53) eines Ventilators (54), insbesondere eines Kühler-Ventilators, ausgebildet ist.