DE19814252A1 - Thermostatventil - Google Patents

Abstract

Bei einem Thermostatventil, insbesondere für eine Regelung einer Kühlmittelzufuhr zu einem Getriebeölkühler, sind zwei jeweils mittels thermostatischen Arbeitselementen verstellbare Ventile (14, 15, 31, 23) vorgesehen. Einem Ventil (14, 15) sind zwei thermostatische Arbeitselemente (18, 24) zugeordnet, die gleichsinnig an ein zum Öffnen des zweiten Ventils verstellbares Ventilelement (15) angreifen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Thermostatventil, insbesondere für eine Regelung einer Kühlmittelzufuhr zu einem Getriebölküh­ ler, mit einem ersten, mittels eines thermostatischen Ar­ beitselementes verstellbaren Ventil, das die Zufuhr von ge­ kühltem Kühlmittel in eine Mischkammer regelt, und mit einem zweiten, mittels eines thermostatischen Arbeitselementes ver­ stellbaren Ventil, das die Zufuhr von erwärmtem Kühlmittel zur Mischkammer regelt.

Ein Thermostatventil der eingangs genannten Art hat die Funk­ tion, nach einem Kaltstart eines Verbrennungsmotors einer­ seits die Warmlaufphase zu verkürzen, d. h. das Erreichen ei­ ner Betriebstemperatur beispielsweise eines Getriebeölkühlers für ein Automatikgetriebe. Andererseits hat es die Funktion, dafür zu sorgen, daß eine relativ hohe Betriebstemperatur eingehalten wird und eine maximal zulässige Temperatur nicht überschritten wird. Das die Zufuhr des erwärmten Kühlmittels zur Mischkammer regelnde Ventil öffnet erst, wenn das Kühl­ mittel des Verbrennungsmotors eine Mindesttemperatur erreicht hat, die beispielsweise in der Größenordnung von 80°C liegt. Das die Zufuhr des kalten oder gekühlten Kühlmittels regelnde Ventil öffnet erst, wenn die Betriebstemperatur in der Grö­ ßenordnung von 110°C bis 120°C erreicht worden ist. Die dabei verwendeten thermostatischen Arbeitselemente haben heute ei­ nen hohen Qualitätsstandard erreicht. Dennoch kann nicht mit absoluter Sicherheit ausgeschlossen werden, daß die Thermo­ statventile ausfallen. In diesem Fall besteht das Problem, daß dann beide Ventile geschlossen bleiben, so daß dann eine Kühlung unterbunden wird und beispielsweise der Getriebeöl­ kühler nicht arbeitet, und deshalb eine Überhitzung im Be­ reich eines Automatikgetriebes auftreten kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Thermostatven­ til der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Si­ cherheit gegen einen Ausfall weiter erhöht wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß dem zweiten Ventil zwei thermostatische Arbeitselemente zugeordnet sind, die gleichsinnig an ein zum Öffnen des zweiten Ventils verstell­ bares Ventilelement angreifen.

Das zusätzliche thermostatische Arbeitselement erhöht die Si­ cherheit gegen einen Funktionsausfall wesentlich, da es in der Praxis als nahezu ausgeschlossen gelten kann, daß alle thermostatischen Arbeitselemente ausfallen. Die Verwendung eines zweiten thermostatischen Arbeitselementes für das die Zufuhr von erwärmtem Kühlmittel regelnde Ventil führt darüber hinaus zu einem Funktionsvorteil. Es ist daher möglich, die­ ses Ventil so auszubilden, daß es bis zu einer vorgegebenen Mindesttemperatur vollständig geschlossen bleibt. Diese Aus­ bildung hat gegenüber einer anderen Lösung den Vorteil, bei der eine Bypass-Strömung für dieses Ventil vorgesehen wird. Für diese Bypass-Strömung muß ein Strömungsquerschnitt vorge­ sehen werden, der sicherstellt, daß diese Bypass-Strömung ausreicht, um bei einem Ausfall des Thermostatventils sicher­ zustellen, daß eine zulässige Maximaltemperatur nicht über­ schritten wird. Eine derartige Lösung ist jedoch insbesondere für Dieselmotoren mit Direkteinspritzung ungünstig, da diese nur relativ wenig Wärme entwickeln. In diesem Fall besteht die Gefahr, daß bei kalten Außentemperaturen die Bypass- Strömung so stark ist, daß die Betriebstemperatur überhaupt nicht erreicht wird.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß die bei­ den thermostatischen Arbeitselemente des zweiten Ventils koa­ xial hintereinander angeordnet sind. Diese Anordnung erlaubt eine räumlich günstige Bauweise und einfache Übertragungsele­ mente.

In vorteilhafter Weiterbildung wird vorgesehen, daß das zwei­ te Ventil einen Ventilteller enthält, der mit einer Schließ­ feder belastet ist und der in Öffnungsrichtung in Mitnahme­ verbindung mit beiden thermostatischen Arbeitselementen steht. Jedes der beiden thermostatischen Arbeitselemente be­ wirkt somit bei Erreichen der entsprechenden Kühlmitteltempe­ ratur eine Öffnung dieses Ventils.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß die beiden thermostatischen Arbeitselemente quer zu einer Längsachse spiegelsymmetrisch angeordnet sind. Dies erlaubt die Verwendung von weitgehend identisch ausgebildeten thermo­ statischen Arbeitselementen für dieses zweite Ventil.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist für die beiden thermostatischen Arbeitselemente ein gemeinsames Gehäuse vor­ gesehen, das mittels einer Querwand in zwei jeweils einem thermostatischen Arbeitselement zugeordnete Kammern unter­ teilt ist. Damit ergibt sich eine einfache Konstruktion.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen darge­ stellten Ausführungsbeispiele und den Unteransprüchen.

Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch eine erste Ausfüh­ rungsform eines erfindungsgemäßen Thermostatventils und

Fig. 2 einen Axialschnitt durch eine abgewandelte Ausfüh­ rungsform.

Das in Fig. 1 dargestellte Thermostatventil 10 ist als ein vormontierter, patronenartiger Einsatz ausgebildet, der in der zusammengebauten Form eingebaut wird. Das Thermostatven­ til besitzt ein aus drei Kunststoffteilen 11, 12, 13 zusam­ mengefügtes Ventilgehäuse. Das Teil 12 bildet einen Ventil­ sitz 14, dem ein Ventilteller 15 zugeordnet ist. Der Ventil­ teller 15 wird mittels einer Schließfeder 16 gegen den Ven­ tilsitz 14 angedrückt, die sich an dem Teil 11 des Ventilge­ häuses abstützt. Der Ventilteller 15 ist gleitend auf einem Gehäuse 17 eines ersten thermostatischen Arbeitselemtens 18 geführt. Der Ventilteller 15 hintergreift mit einer Ein­ schnürung 19 einen Ringbund des Gehäuses 17.

In dem Gehäuse 17 des thermostatischen Arbeitselementes 18 ist ein Dehnstoff untergebracht, insbesondere eine Wachsmi­ schung. Der mit dem Dehnstoff gefüllt Raum ist mittels einer sackförmigen Membran 20 nach außen abgedichtet, die mittels eines eingebördelten Führungsteils 21 gesichert ist. In dem Führungsteil 21 ist ein Arbeitskolben 22 geführt, der in die sackförmige Membran 20 und damit in das Innere des Gehäuses 17 eindringt. Der Arbeitskolben 22 ist an einem Steg 23 des Teils 12 des Ventilsgehäuses abgestützt.

Dem aus dem Ventilsitz 14 und dem Ventilteller gebildeten Ventil ist ein zweites thermostatisches Arbeitselement 24 zu­ geordnet, das weitgehend identisch mit dem ersten thermosta­ tischen Arbeitselement 18 ausgebildet ist und spiegelsymme­ trisch quer zur Längsachse angeordnet ist. Das zweite thermo­ statische Arbeitselement 24 besitzt ein mit Dehnstoff befüll­ tes Gehäuse 25, das nach außen mittels einer sackförmigen Membran 26 abgedichtet ist. Die Membran 26 ist mittels eines in das Gehäuse 25 eingebördelten Führungsteils 27 gehalten. In dem Führungsteil 27 ist ein Arbeitskolben 28 geführt, der in die sackförmige Membran 26 eindringt. An einer Schulter des Arbeitskolbens 28 liegt ein Zwischenring 29 an, der auf einen Bügel 30 wirkt, dessen beide Schenkel mit dem Ventil­ teller 15 verbunden sind.

Das Thermostatventil 10 enthält ein weiteres Ventil, das aus einem Ventilsitz 31 des Teils 13 des Gehäuses und aus einem Ventilteller 32 gebildet wird. Der Ventilteller 32 ist auf ein Gehäuse 34 eines weiteren thermostatischen Arbeitselemen­ tes 33 aufgepreßt. Das thermostatische Arbeitselement 33 ist entsprechend den thermostatischen Arbeitselementen 18 und 24 gestaltet, d. h. es enthält einen Dehnstoff und eine mittels eines eingebördelten Führungsteils 35 gesicherte sackförmige Membran sowie einen Arbeitskolben 36. Der Arbeitskolben 36 ist gegen einen Steg 37 des Teils 13 des Ventilgehäuses abge­ stützt. Der Ventilteller 32 ist mit einer vorgespannten Schließfeder 38 belastet, die sich an dem Teil 12 des Ventil­ gehäuses abstützt.

Auf das dem Arbeitskolben 36 gegenüberliegende Ende des Ge­ häuses 34 des thermostatischen Arbeitselementes 33 ist ein Ventilschieber 39 aufgepreßt, der mit Fenstern 40 des Teils 12 des Ventilgehäuses ein Schieberventil bildet. An dem Ven­ tilschieber 39 ist ferner ein ringförmiger Prallsteg 41 vor­ gesehen, der sich im Bereich einer Mischkammer 42 befindet. Die Mischkammer 42 ist mit einer fensterartigen Aussparung des Teils 13 des Ventilgehäuses versehen, die mit einem Kanal in Verbindung steht, der zu einem nicht dargestellten Getrie­ beölkühler führt.

Das aus Ventilsitz 14 und Ventilteller 15 gebildete Ventil regelt einen Zulauf eines erwärmten Kühlmittels, das unter Umgehung eines Kühlmittelkühlers von dem Motoraustritt zu diesem Ventil und damit zu den thermostatischen Arbeitsele­ menten 18, 24 strömt. Das aus Ventilsitz 31 und Ventilteller 32 gebildete Ventil regelt die Zufuhr von aus einem nicht dargestellten Kühlmittelkühler kommendem gekühlten Kühlmit­ tel.

Das Thermostatventil 10 sperrt bis zu einer vorgebbaren Min­ desttemperatur von beispiels 80°C jegliche Kühlmittelströmung zu dem nicht dargestellten Ölkühler. Nach Erreichen dieser Mindesttemperatur öffnet das aus Ventilsitz 14 und Ventiltel­ ler 15 gebildete Ventil. Die beiden thermostatischen Arbeits­ elemente 18, 24, die diesem Ventil zugeordnet sind, können auf die gleiche Öffnungstemperatur ausgelegt sein. Es kann aber auch vorgesehen werden, daß beispielsweise das Thermo­ statventil 24 auf eine höhere Öffnungstemperatur ausgelegt ist, beispielsweise eine Öffnungstemperatur, die in der Grö­ ßenordnung von 10% höher liegt. Wenn die Mindesttemperatur erreicht ist, öffnet das aus Ventilsitz 14 und Ventilteller 15 gebildete Ventil, so daß erwärmtes Kühlmittel zuströmt, das unter Umgehung eines Kühlmittelkühlers von dem Motoraus­ tritt kommt. Das Kühlmittel strömt über die Fenster 40 in die Mischkammer 42 und von dort über das Fenster 43 zu dem Ölküh­ ler, so daß dieser erwärmt wird.

Das von dem Ventilsitz 31 und dem Ventilteller 32 gebildete Ventil bleibt so lange geschlossen, bis der Bereich der ge­ wünschten Betriebstemperatur erreicht wird. Hierzu wird der in dem thermostatischen Arbeitselement 33 vorhandene Dehn­ stoff auf eine entsprechende Öffnungstemperatur ausgelegt. Wenn das von Ventilsitz 31 und Ventilteller 32 gebildete Ven­ til geöffnet wird, so strömt von dem Kühlmittelkühler kommen­ des kaltes Kühlmittel in die Mischkammer 42 und wird dort mit dem direkt vom Motoraustritt kommenden erwärmten Kühlmittel gemischt. Dieses eine Mischtemperatur aufweisende Kühlmittel strömt dann durch das Fenster 43 hindurch zu dem Getriebeöl­ kühler. Die Mischtemperatur wird mittels der von dem Kühlmit­ telkühler strömenden Kühlmittelmenge und der über das Schie­ berventil 39, 40 in die Mischkammer 42 einströmenden, direkt von dem Motoraustritt kommenden Kühlmittelmenge auf eine vor­ gebbare Temperatur geregelt. In diesem Temperaturbereich ist das von dem Ventilsitz 14 und dem Ventilteller 15 gebildete Ventil voll geöffnet, so daß die Regelung mittels des thermo­ statischen Arbeitselementes 33 und den von ihm verstellten Ventilen 31, 32 und 39, 40 erfolgt.

Sollte das thermostatische Arbeitselement 43 ausfallen, so hält die Schließfeder 38 das von Ventilsitz 31 und Ventiltel­ ler 32 gebildete Ventil geschlossen, so daß die Zufuhr von gekühltem Kühlmittel gesperrt ist. In diesem Fall strömt nur erwärmtes Kühlmittel in die Mischkammer 42, wobei dieses er­ wärmte Kühlmittel jedoch noch eine Temperatur hat, die aus­ reicht, um mittels des Getriebeölkühlers das Öl eines Automa­ tikgetriebes so weit zu kühlen, daß eine maximal zulässige Temperatur von beispielsweise 130°C nicht überschritten wird. Diese Funktion bleibt erhalten, so lange wenigstens eines der beiden thermostatischen Arbeitselemente 18 oder 24 nicht aus­ fällt. Eine kritische Situation ist äußerst unwahrscheinlich, da nur dann eine Überhitzung auftreten könnte, wenn alle drei thermostatischen Arbeitselemente 18, 24, 33 ausfallen.

Das in Fig. 2 dargestellte Thermostatventil entspricht von seinem grundsätzlichen Aufbau und seiner Funktion her dem Thermostatventil nach Fig. 1, so daß auf dessen Beschreibung Bezug genommen wird und die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Ein Unterschied besteht lediglich bezüglich der Aus­ bildung der thermostatischen Arbeitselemente 18' und 24', die dem aus Ventilsitz 14 und Ventilteller 15 gebildeten Ventil zugeordnet sind. Die beiden thermostatischen Arbeitselemente 18', 24' besitzen ein gemeinsames, metallisches Gehäuse 45, das mittels einer Querwand 46 in zwei Kammern unterteilt ist, so daß zwei getrennte thermostatische Arbeitselemente in dem gemeinsamen Gehäuse 45 untergebracht sind. Mit diesem Unter­ schied bezüglich des Gehäuses 45 ist der übrige Aufbau der thermostatischen Arbeitselemente 18' und 24' identisch.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform, die in ihrem Aufbau im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ent­ spricht, wird vorgesehen, daß das thermostatische Arbeitsele­ ment 24 um 180° um eine horizontale Achse gedreht ist. In diesem Fall stützt sich der Arbeitskolben 28 an dem Boden des Gehäuses 17 ab, während das Gehäuse 25 dann an dem Quersteg des Bügels 30 anliegt.

Claims (7)

1. Thermostatventil, insbesondere für eine Regelung der Kühlmittelzufuhr zu einem Getriebeölkühler, mit einem ersten, mittels eines thermostatischen Arbeitselementes verstellbaren Ventil, das die Zufuhr von gekühltem Kühlmittel zu einer Mischkammer regelt, und mit einem zweiten, mittels eines thermostatischen Arbeitselement verstellbaren Ventil, das die Zufuhr von erwärmtem Kühlmittel zu der Mischkammer regelt, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten Ventil (14, 15) zwei thermostatische Arbeitsele­ mente (18, 18', 24, 24') zugeordnet sind, die gleichsinnig an ein zum Öffnen des zweiten Ventils einstellbares Ventilele­ ment (15) angreifen.

2. Thermostatventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die beiden thermostatischen Arbeitselemente (18, 18', 24, 24') des zweiten Ventils (14, 15) koaxial hinterein­ ander angeordnet sind.

3. Thermostatventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das zweite Ventil einen Ventilteller (15) enthält, der mit einer Schließfeder (16) belastet ist und der in Öffnungsrichtung in Mitnahmeverbindung mit beiden thermo­ statischen Arbeitselementen (18, 18', 24, 24') steht.

4. Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (15) gleitend auf einem Gehäuse (17, 45) eines der thermostatischen Arbeitsele­ mente (18, 18') geführt ist und mit einer Einschnürung (19) einen Absatz dieses Gehäuses (17, 45) hintergreift, und daß an dem Ventilteller (15) ein Bügel (30) angebracht ist, an den das zweite thermostatische Arbeitselement (24, 24') an­ greift.

5. Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden thermostatischen Ar­ beitselemente (18, 18', 24, 24') quer zu einer Längsachse spiegelsymmetrisch angeordnet sind.

6. Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden thermostatischen Ar­ beitselemente (18, 24) mit den Böden ihrer Gehäuse (17, 25) aneinander liegen.

7. Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß für die beiden thermostatischen Ar­ beitselemente (18', 24') ein gemeinsames Gehäuse (45) vorge­ sehen ist, das mittels einer Querwand (46) in zwei jeweils einem thermostatischen Arbeitselement zugeordnete Kammern un­ terteilt ist.