DE2458767A1

DE2458767A1 - Thermostateinheit fuer kuehlkreislaeufe, insbesondere fuer verbrennungsmotoren von kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2458767A1
Application number: DE19742458767
Authority: DE
Inventors: Franco De Benedetti
Original assignee: Gilardini Industriale SpA
Current assignee: Gilardini Industriale SpA
Priority date: 1973-12-18
Filing date: 1974-12-12
Publication date: 1975-06-19
Also published as: FR2254717A1; DE2458767B2; FR2254717B1; IT1000526B; ES433083A1

Description

Thermostateinheit für Kühlkreislaufe, insbesondere für Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Thermostateinheit für Kühlkreisläufe, insbesondere für Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen,; bei denen die Mischkammern für das Kühlmittel und das Betätigungsventil spezielle Formgebungen haben, die die vom Thermostat selbst herrührenden Leistungsverluste! erheblich reduzieren.

Bei solchen Thermostaten sind bekanntlich zwei Einlaßstutzen und ein Äuslaßstutzien vorgesehen. Im allgemeinen sind die Einlaßstutzen mit dem Auslaß des Kühlers und dem Auslaß; des Motors verbunden» während der Auslaßstutzen an die Kühlmittelumwälzpumpe angeschlossen ist und diese wiederum; ist mit dem Einlaß in den, Kontor verbunden., Die zwei Einlaßsturfcscei* der Thermostateinhejit können dann direkt und teilweise mittels eines Betätigungselements mit dem Auslaß stutz en verbunden werden, das auf Temperatur anspricht und das die Stellung eines VentllkoOLbens! beeinflußt» der wiederumi die diese Einlaßstutzen mit dem» Auslaßstuitzeni verbirtdenden öffnungen beeinflußt»

Zusätzlich: ist Tuet Tnermostatelnheiteöi von dem Tyj% zu dem der Thermostat gehört, auf den sich diese Erfindung bezieht, das auf Temperatur ansprechende Betätigungselement direkt

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in dem Auslaßstutzen angeordnet, so daß es im wesentlichen die Temperatur des von den zwei Einlaßstutzen kommenden Kühlmittelgemisches fühlt.

Um die Kühlmittelströme, die von den zwei Einlaßstutzen kommen, möglichst stark zu vermischen bevor diese Ströme zu dem auf Termperatur ansprechenden Betätigungselement gelangen, werden bei den verschiedenen Ausführungen von Thermostaten des oben beschriebenen Typs jedoch die inneren Kammern des Thermostats so ausgebildet, daß erhebliche Änderungen der Fließrichtung und Geschwindigkeit des Kühlmittels herbeigeführt werden. AuS diesem Grunde entstehen innerhalb der Thermostateinheit örtliche Widerstände, die die Leistungsverluste des gesamten Kühlkreislaufs erheblich erhöhen.

Aufgabe dieser Erfindung ist es daher, eine Thermostateinheit für Kühlkreisläufe, insbesondere für Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen zu schaffen, mittels der eine gute Regulierung des Verhältnisses von Kühlmittelmengen, die durch die Einlaßstutzen vom Kühler und vom Motorauslaß kommen, vorzunehmen ist,, und bei der sowohl die inneren Mischkammern als auch das Betätigungselement so auegebildet sind, daß die Leistungsverluste innerhalb der Thermostateinheit erheblich reduziert werden, und wobei außerdem die vollständige Mischung der zwei Ströme des hereinströmenden Kühlmittels unterstützt wird, damit das in dem Auslaßatutzen angeordnete Betätigungselement die Temperatur der vollkommen gemischten Flüssigkeit fühlt.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einer Thermostateinheit für Kühlkreisläufe, insbesondere für Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen,, die mindestens zwei Einlaßstutzen und einen Auslaßstutzen aufweist sowie ein Ventil enthält, mittels dem die Verbindungsöffnungen zwischen de» Einlmßetutzen und den Auslaßstutzen abzudrosseln sind,, und die;

mindestens ein auf Temperatur ansprechendes Betätigungselement besitzt, das mipdestens teilweise »in dem Auslaßstutzen angeordnet ist und die Stellung des Ventils beeinflussen kann, dadurch erreicht, daß das Ventil aus einem hohlen Ventilkolben besteht, der aus einem ersten Gleit-Teil und einem zweiten deckeiförmigen Teil zusammengesetzt ist, die derart ausgebildet sind, daß die Verbindungsöffnungen abzudrosseln sind, wobei der Umkreis des zweiten deckeiförmigen Teils erheblich größer ist als der Umkreis des ersten Gleit-Teils.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Um die vorliegende Erfindung besser verständlich zu machen, wird diese anhand eines in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausftihrungsbeispiel im einzelnen erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 einen Thermostaten eines .Kühlkreislaufs für einen Verbrennungsmotor, insbesondere für Kraftfahrzeuge, im Axialschnitt,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Ventilkolbens des in Fig. 1 dargestellten Thermostats, ebenfalls im Schnitt,

Fig. 3 den in Fig. 2 dargestellten Ventilkolben in Ansicht von unten,

Fig. 4 eine Seitenansicht des Auslaßstutzens des in Fig. 1 dargestellten Thermostaten im Schnitt,

Fig. 5 den in Fig. 4 dargestellten Auslaßstutzen in Seitenansicht und

Fig. 6 den in den Fig. 4 und 5 dargestellten Auslaßstutzen in Draufsicht.

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In Fig. 1 ist eine Thermostateinheit dargestellt, die Gegenstand dieser Erfindung ist. Die Thermostateinheit besteht aus zwei Kühlmittel-Einlaßstutzen 1 und 2 sowie einem Kühlmittel-Auslaßstutzen 3 und ist in einen nicht dargestellten Kühlkreislauf eingebaut, intern beispielsweise der Stutzen 1 mit dem Auslaß des Kühlers, der Stutzen 2 mit dem Kühlmittelauslaß aus dem Motor und der Stutzen 3 mit dem Einlaß der Umwälzpumpe verbunden wird.

Die Achsen der Einlaßstutzen 1 und 2 sind zueinander parallel und stehen im rechten Winkel zu der Achse des Auslaßstutzens 3 und eines kreisförmigen Deckels 4, der zwischen den Stutzen 1 und 2 angeordnet ist. Die Stutzen 1 und 2 sind nahezu zylinderförmig und besitzen obere halbkreisförmige Schultern 5 und 6 und untere halbkreisförmige Schultern 7 und 8.

Im Innern der Thermostateinheit ist , ausgehend von der Schulter 5, eine halbringförmige Wand 9 im rechten Winkel zu dem Stutzen 1 vorgesehen, und die halbringförmige Wand 9 ist über einen Radius mit einem halbringförmigen Teil 10 verbunden, das im wesentlichen parallel zum Stutzen 1 verläuft und so mit der unteren Schulter 7 eine halbringförmige öffnung 11 bildet.

Die untere Schulter 8 des Stutzens 2 ist mittels eines halbringförmigen 90°-Stutzens 12 mit einer halbringförmigen Wand 13 verbunden, die parallel zum Stutzen 2 verläuft und zusammen mit der oberen Schulter 6 eine hablringförmige Öffnung 14 bildet. Damit bilden der Deckel 4, die halbringförmige Wand 9, der halbringförmige Teil 10 und die halbringförmige Wand 13 eine obere Kammer 15» die dirch die öffnung 14 mit dem Einlaßstutzen 2 verbunden ist. Der halbringförmige Stutzen 12 mit der halbringförmigen Wand 13, der halbringförmige Teil 10 und der obere Teil des Stutzens 3

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definieren Ihrerseits eine untere Kammer 16, die durch die halbringförmige öffnung 11 mit dem Einlaßstutzen 1 verbunden ist.

Die beiden Kammern 15 und 16 stehen miteinander über eine öffnung 17 in Verbindung, die durch den halbringförmigen Teil 10 und das Ende der halbringförmigen Wand 13 gebildet wird. In der öffnung 17 ist ein hohler zylindrischer Teil 18 eines Ventilkolbens 19 angeordnet, der von einem auf Temperatur ansprechenden Betätigungselement 20 bewegt wird.

Auf diese Weise kann der zylindrische Teil 18 des auch in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ventilkolbens 19 in dem Sitz gleiten, der von dem halbringförmigen Teil 10 und dem Ende der halbringförmigen Wand 13 gebildet wird und in dem eine ringförmige Dichtung 21 angeordnet ist; während der untere ringförmige Teil 22 des Ventilkolbens 19 parallel zum Teil

18 ist und mit diesem über die ebene Wand 23 verbunden ist, die zur Achse das Ventilkolbens 19 senkrecht verläuft. Der Ventilkolben 19 besteht somit aus einem Gleit-Teil, das von dem zylinderförmigen Teil 18 gebildet wird, und aus einem Deckel-Teil, das vom ringförmigen Teil 22 und der Wand 23 gebildet wird. Der Durchmesser des ringförmigen Teils 22 ist erheblich größer als der des zylinderförmigen Teils 18; günstigerweise kann das Verhältnis dieser zwei Durchmesser gleich 2 sein und ist allgemein größer als 1,5.

Der Ventilkolben 19 besitzt außerdem drei Speichen 24, die auf um 120° verdrehten und durch die Achse des Ventilkolbens

19 gehenden Ebenen angeordnet sind und die sich sowohl von dem zylindrischen'Teil 18 als auch vom unteren Teil 22 nach innen erstrecken. Die Speichen 24 bilden mit ihren unteren Enden eine Nabe 25 mit einer Höhlung 26 zur Aufnahme eines Stössels 27 des Betätigungselements 20. Zudem bildet Jtdt

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der drei Speichen 24, deren obere Enden eine bestimmte Länge über den oberen Rand des zylindrischen Teils 18 überstehen und deren Außendurchmesser gleich dem Außendurchmesser des Tiles 18 ist, auf ihrer Innenkante gegen oben eine Schulter 28, die ein Lager für eine zwischen den Schultern 28 und dem Deckel 4 eingebaute Feder 29 darstellt.

Der Deckel 4 weist eine ebene ringförmige Wand 31 auf, die auf den Schultern 5 und 6 der Stutzen 1 und 2 aufliegt sowie eine innere zylindrische Wand 32, die koaxial mit dem' zylindrischen Teil 18 des Ventilkolbens 19 ist. Auf der Wand 32 liegen die außenliegenden Flächen der oberen Teile der drei Speichen 24 auf.

Das Betätigungselement 20 ist innerhalb des Auslaßstutzens 3 und koaxial mit dem Ventilkolben 19 angeordnet. Das Element 20, das eine auf Temperatur empfindliche Röhre 34 aufweist, die mit einem oberen ringförmigen Flansch 35 versehen ist, iit hiexubei nit «eint· StOMtI 27 in der Höhlung 26 der Nabe 25 des Ventilkolben« 19 angeordnet und Bit seiner Röhre 34 in eine Nabe 36 eingelassen, die mit der inneren Wand des Auelaßstutzen« 3 mittels dtr drei Speichen 37 verbunden ist. Der ringförmig« Flansch 35 d·· Betätigungeelement· 20 kommt auf der oberen Wand der Nabe 36 zur Auflage.

Unterhalb der Zone, in der da« Betätigungselement 20 angeordnet ist, wird der Auslaßstutzen 3 dann enger im Durchmes ser durch den schrägstehenden Wandteil 38.

Die Thermostateinheit gemäß der vorliegenden Erfindung, deren Zweck in der Regulierung dts Verhältnisses von KUhI-Bitt«lmeng«n besteht, di« «in«r««it« vom Kühler durch den linlafletutzen 1 und andererseits vob Motorauelaß durch dtn linlafletutzen 2 koma«n, funktioniert wie folgt:

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Das Verhältnis der Kühlmittelmengen wird reguliert durch die Lage des Ventilkolbens 19» der passend die halbringförmigen öffnungen 11 und 14 abdrosselt. Tatsächlich/ist die Lage des Ventilkolbens 19 eine Funktion der Temperatur des ausfliessenden Kühlmittels, das die Röhre bzw. Birne 34 des Betätigungselements 20 umspült. In der in Fig. 1 dargestellten Lage ist die halbringförmige öffnung 11 vollständig geschlossen, während die halbringförmige öffnung 14 vollständig offen ist. Unter diesen Bedingungen fließt durch die Thermostateinheit nur das von dem Einlaßstutzen 2, d.h. vom Auslaß des Motors kommende Kühlmittel, das nur der Umwälzpumpe und dem Einlaß in den Motor zugeführt wird. Der Stössel 27 des Betätigungselements 20 ist in der unteren Lage seines Hubs, und ebenso ist der Ventilkolben 19 voll abgesenkt, wobei die Nabe 25 durch die Feder 29 gegen den Stössel 27 gedrückt wird.

Wenn die Temperatur des aus dem Stutzen 3 kommenden Kühlmittels zu hoch wird, das damit keine gute Kühlwirkung für den Motor mehr hat, bewegt sich der Stössel 27 des auf die Temperatur der ausfließenden Flüssigkeit ansprechenden Betätigungselements 20 nach oben und nimmt damit den Ventilkolben 19 mit. Auf diese Weise schließt sich die öffnung 14 teilweise und die öffnung 11 öffnet eich teilweise. Das in den Auelaßstutzen 3 fließende Kühlmittel wird deshalb eine Mischung sein von kühlerer Flüssigkeit aus dem Einlaßstutzen 1 und wärmerer Flüssigkeit aus dem Einlaßstutzen 2, so daß sich als Funktion der Flüssigkeitsmengen aus den Stutzen 1 und 2 eine optimale Flüssigkeitstemperatur im Auslaßstutzen 3 einstellt.

Die Haupteigenschaft der Thermostateinheit, die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, nämlich, daß ein Ventilkolben 19 vorgesehen ist, der einen zylindrischen Ringteil 18 und einen ringförmigen Deckelteil 22 besitzt,

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wobei der Durchmesser des letzteren erheblich viel größer ist als der Durchmesser des zylindrischen Teils, erlaubt es, einen beträchtlich großen Ausfluß-Querschnitt ,gegen den Auslaßstutzen 3 zu erzielen, so daß mit der großen Mischkammer 16 es ermöglicht ist, nicht nur eine vollständige Mischung des von den Einlaßstutzen 1 und 2 kommenden Kühlmittels zu erreichen, sondern auch die örtlichen Widerstände beträchtlich zu reduzieren und folglich Leistungsverluste zu vermeiden, wobei zwangsweise eine schnellere Zirkulation des Kühlmittels und eine wirkungsvollere Kühlung gegeben ist,

Dadurch, daß keine scharfen Kanten in den Öffnungen 11 und 14 der Einlaßstutzen 1 und 2 durch den radiusförmigen übergang dieser Teile in den halbringförmigen Teil 10 und die halbringförmige Wand 13 vorhanden sind, und durch die Tatsache, daß diese öffnungen innerhalb des Umfangs der Stutzen 1 bzw. 2 liegen, wird überdies dazu beigetragen, daß sich ein Strömungszustand des Kühlmittels ausbildet, der sich hinsichtlich einer Begrenzung der durch plötzliche Geschwindigkeits- und Richtungsänderungen der Flüssigkeitsströmung hervorgerufenen Widerstände günstig auswirkt.

Es ist klar, daß bei der Realisierung der hier beschriebenen Erfindung Änderungen und Variationen vorgenommen werden können, ohne vom Geltungsbereich der Erfindung abzugehen.

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Claims

PatentansprÜ c h e

(1.jThermostateinheit für Kühlkreisläufe, insbesondere für Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen, die mindestens zwei Einlaßstutzen und einen Auslaßstutzen für das Kühlmittel aufweist, sowie ein Ventil, mittels dem die Verbindungsöffnungen zwischen den Einlaßstutzen und dem Auslaßstutzen abzudrosseln sind, und die mindestens ein auf Temperatur ansprechendes Betätigungselement besitzt, das mindestens teilweise innerhalb des Auslaßstutzens angeordnet ist und geeignet ist, die Lage des Ventils einzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil aus einem hohlen Ventilkolben (19) besteht, der.aus einem ersten Gleit-Teil (18) und einem zweiten deckeiförmigen Teil (22, 23) zusammengesetzt ist, die derart ausgebildet sind, daß die Verbindungsöffnungen (11, 14) abzudrosseln sind, wobei der zweite deckeiförmige Teil (22, 23) einen äußeren Umkreis hat, der erheblich größer ist als der äußere Umkreis des ersten Gleit-Teils (18).

2. Thermostateinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Teil des Ventilkolbens (19) aus einem ersten zylindrischen ringförmigen Teil (18) und einem zweiten ebenen Teil (23) besteht, der mit einem Ende mit dem ersten Teil (18) zu einem Block verbunden ist und dessen äußerer ringförmiger Rand (22) in die zu dem ersten Teil (18) entgegengesetzter Richtung verläuft, wobei der erste Teil (18) und der ringförmige Rand (22) des zweiten Teils koaxial zueinander sind und der Durchmesser des ringförmigen Randes (22) mindestens 1,5 mal größer ist als der Durchmesser des ersten Teils (18).

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Thermostateinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der zwei Einlaßstutzen (1, 2) in einander gegenüberliegender Stellung eine erste halbringförmige Wand (9, 12) aufweist, die sich nach innen erstrecken und deren Achsen im rechten Winkel zu den Achsen der Einlaßstutzen (1, 2) stehen, und daß die ersten halbringförmigen Wände (9, 12) über Radien mit zweiten halbringförmigen Wänden (10, 13) verbunden sind, die in einer Ebene liegen, die parallel zu den Achsen der zwei Stutzen (1, 2) ist und die Stutzen (1, 2) schneidet, und daß ferner die zweiten Wände (10, 13) einen ringförmigen, von einer ringförmigen Dichtung (21) abgedichteten Sitz für den Gleit-Teil (18) des ersten ringförmigen Teils des Ventilkolbens (19) bilden.

Thermostateinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten halbringförmigen Teile (9_f 10, 12, 13) in Verbindung mit den Stutzen (1, 2) eine erste obere Kammer (15) bilden, die durch eine erste öffnung (14) mit einem der zwei Einlaßstutzen (1, 2) und durch das Innere des Ventilkolbens (19) mit dem Auslaßstutzen (3) verbunden ist, daß eine zweite untere Kammer (16) vorge sehen ist, die durch eine zweite öffnung (17) mit dem Auslaßstutzen (3) und durch eine dritte öffnung (11) mit dem anderen der zwei Einlaßstutzen (1) verbunden ist, wobei der zweite Teil (22, 23) des Ventilkolbens (19) noch in der zweiten Kammer (16) enthalten ist, daß die erste öffnung (14) durch den ersten Teil (16) des Ventilkolbens (19) abzudrosseln ist, daß die zweite öffnung (17) in der Endhub-Stellung des Ventilkolbens (19) von dem zweiten Teil verschlossen ist und daß die dritte öffnung (11) durch den ersten und den zweiten Teil (18, 22, 23) des Ventilkolbens (19) abzudrosseln ist.

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5. Thermostateinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der zweiten Verbindungsöffnung (17) zwischen der zweiten Kammer (16) und dem Auslaßstutzen (3) im wesentlichen dem inneren Profil des ringförmigen Randes des zweiten Teils (22, 23) dieses Ventilkolbens (19) gleich ist.

6. Thermostateinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite ebene Teil (23) des Ventilkolbens (19) im rechten Winkel zu der Achse des . ersten Teils (18) steht.

7. Thermostateinheit nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und dritte Verbindungsöffnung (14, 17) der zwei Einlaßötutzen (1, 2) innerhalb des Umfangs ihres zugehörigen Einlaßstutzens liegen.

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