DE2458767B2 - Thermostarventil für Kühlkreisläufe, insbesondere für Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Thermostatventil für Kühlkreisläufe, insbesondere für Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen, das mindestens zwei Einlaßstutzen und einen Auslaßstutzen für das Kühlmittel aufweist, sowie ein Ventilverschlußteil, mittels dem die Verbindungsöffnungen zwischen den Einlaßstutzen und dem Auslaßstutzen abzudrosseln sind und das aus einem hohlen Ventilkolben mit einem zylindrischen Gleit-Teil besteht, und das mindestens ein auf Temperatur ansprechendes Betätigungselement besitzt, das innerhalb des Auslaßstutzens angeordnet ist und geeignet ist, die Lage des Ventilverschlußteils einzustellen.

Bei einem bekannten Thermostatventil dieser Art (DE-OS 2019131) erfolgt eine Verbindung der Einlaßstutzen mit dem Auslaß des Kühlers und dem Auslaß des Motors, während der Auslaßstutzen an die Kühlmittelumwälzpumpe angeschlossen wird, welche wiederum mit dem Einlaß in den Motor verbunden ist Das Thermostatventil wird über ein Betätigungselement gesteuert, das die Stellung eines Ventilkolbens beeinflußt, der die Durchflußmengen durch die Einlaßstutzen

to und den Auslaßstutzen regelt Hierbei ist es nachteilig, daß der Ventilkolben in Richtung seiner Längsachse ausschließlich gleichmäßig zylindrisch ausgeführt ist. Da das Betätigungselement in diesem Bereich vom KOhlmittelstrom umspült wird, treten hier aufgrund der beengten Querschnittsverhältnisse im gleichmäßig gestalteten Ventilkolben Strömungsbeeinträchtigungen auf, die zum Teil erhebliche Änderungen der Fließrichtung und Geschwindigkeit des Kühlmittels herbeiführen. Es entstehen somit innerhalb der Thermostateinheit

2i) örtliche Widerstände, die die Leistungsverluste des gesamten Kühlkreislaufs erheblich erhöhen.

Demgemäß besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Thermostatventil für Kühlkreisläufe, insbesondere für Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen zu schaffen, mittels dem eine gute Regulierung des Verhältnisses von Kühlmittelmengen, die durch die Einlaßstutzer vom Kühler und vom Motorauslaß kommen, vorzunehmen ist, und bei der sowohl die inneren Mischkammern als auch das Betätigungselement so ausgebildet bzw. angeordnet werden können, daß die Strömungsverluste innerhalb des Thermostatventils erheblich reduziert werden, und wobei außerdem eine vollständige Mischung der zwei Ströme des hereinströmenden Kühlmittels unterstützt wird, damit das in dem Auslaßstutzen angeordnete Betätigungselement die Temperatur der vollkommen gemischten Flüssigkeit fühlt.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einem Thermostatventil für Kühlkreisläufe, insbesondere für Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen, die mindestens zwei Einlaßstutzen und einen AuslaDstutzen für das Kühlmittel aufweist, sowie ein Ventilverschlußteil, mittels dem die Verbindungsöffnungen zwischen den Einlaßstutzen und dem Auslaßstutzen abzudrosseln sind und das aus einem hohlen Ventilkolben mit einem zylindrischen Gleit-Teil besteht, und das ein auf Temperatur ansprechendes Betätigungselement besitzt, das innerhalb des Auslaßstutzens angeordnet ist und geeignet ist, die Lage des Ventilverschlußteils einzustellen, dadurch erreicht, daß der Ventilkolben zum Abdrosseln der Verbindungsöffnungen am Gleit-Teil einen aus einer Wand und einem Ringteil gebildeten Deckel-Teil aufweist, wobei der Durchmesser des Deckel-Teils mindestens 1,5 mal größer ist als der Durchmesser des Gleit-Teils.

Aus der US-PS 27 54 062 ist zwar ein nicht gattungsgemäßes thermostatisches Ventil bekannt, das einen als Sitzventil wirkenden Teil mit einem etwas größeren Durchmesser aufweist, doch kann dieses Ventil nichts zur vorliegenden Erfindung beitragen, da hier die Problematik, eine gute Regulierung des Verhältnisses der Teilströme durch gute Durchmischung, nicht besteht. Außerdem bewirkt der Durchmessersprung, dessen Größe im übrigen nicht erheblich

•'5 ist, im Gegensatz zur Erfindung auch eine direkte Vergrößerung des gesamten Ventils im Bereich des radialen Anschlusses.
Mit der Erfindung wird der Vorteil erreicht, daß eine

gute Durchmischung der von den zwei Einlaßstutzen kommenden Kühlmittelströme und damit eine gute Regulierung des Verhältnisses der durch die Einlaßstutzen vom Kühler und vom Motor kommenden Teilströme gegeben ist Außerdem ist aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Thermostatventils eine günstige Verminderung des Strömungswiderstands im Bereich des Betätigungselements zu erzielen, so daß eine ruhig gleichmäßige Fließrichtung und Geschwindigkeit des Kühlmittels im Steuerbereich in gegeben ist Die beanspruchte Gestalt des Ventüverschlußteils erlaubt die Erweiterung des Anschlußstutzens ohne Vergrößerung des Ventils im Bereich der Einlaßstutzen.

Hierbei ist es zweckmäßig, die ebene Wand des r. Deckel-Teils mit dem zylindrischen Gleit-Teil an einem Ende zu einem einzigen Blockteil miteinander zu verbinden, wobei der äußere Ringteil sich von der ebenen Wand in entgegengesetzter Richtung erstreckt als der Gleit-Teil. Der Ventilkolben mit dem erfindungsgemäßen Deckel-Teil und Gleit-Teil ist somit als ein einstückiges Bauteil ausgeführt

Ferner ist es vorteilhaft, in den Einlaßstutzen an einer Sitzplatte einen Dichtring anzuordnen, in dem der Gleit-Teil des Ventilkolbens dicht gleitend gelagert ist. r> Dadurch wird ein guter Dichtschluß des Ventilkolbens erreicht und es treten keine unerwünschten Teilströme des Kühlmittels an der Außenfläche des Gleit-Teils auf.

Darüber hinaus ist es günstig, die ebene Wand des Deckel-Teils im rechten Winkel zum Gleit-Teil aü- jo zuordnen, wodurch eine quer zur Bewegungsrichtung des Ventilkolbens verlaufende Dämpfungsfläche erzielt wird, über die eine zusätzliche Dämpfung während der Gleitbewegungen des Ventilkolbens erreicht wird.

Werden gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausge- J5 staltung die Verbindungsöffnungen der zwei Einlaßstutzen innerhalb de" Umfangs ihrer jeweils zugehörigen Einlaßstutzen angeordnet, so wird dadurch eine ausgesprochen kompakte Baueinheit erzielt.

Weiterhin ist es günstig, das Betätigungselement in einem Erweiterungsbereich des Auslaufstutzens anzuordnen, da hierdurch ausgesprochen große Strömungsquerschnitte erzielt werden, so daß ein äußerst verlustarmer und gleichmäßiger Strömungsdurchsatz sowie eine zuverlässige Steuerfunktion gegeben ist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung, die in schematischer Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform als Beispiel zeigt, beschrieben. Es stellt dar

F i g. 1 ein Thermostatventil eines Kühlkreislaufs für einen Verbrennungsmotor, insbesondere für Kraftfahrzeuge, im Axialschnitt,

F i g. 2 eine Seitenansicht des Ventilkolbens des in F i g. 1 dargestellten Thermostatventils, ebenfalls im Schnitt,

F i g. 3 den in F i g. 2 dargestellten Ventilkolben in Ansicht von unten,

F i g. 4 eine Seitenansicht des Auslaßstutzens des in F i g. 1 dargestellten Thermostatventils im Schnitt,

F i g. 5 den in F i g. 4 dargestellten Auslaßstutzen in Seitenansicht und

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

In F i g. 1 ist ein Thermostatventil dargestellt, das Gegenstand dieser Erfindung ist. Das Thermostatventil besteht aus zwei Kühlmittel-Einlaßstutzen 1 und 2 sowie einem Kühlmittel-Auslaßstutztin 3 und ist in einen nicht dargestellten Kühlkreislauf eingebaut, in dem 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 kreisringförmigen 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 des Thermostatventils ist, ausgehend von der Schulter 5, eine halbringförmige Wand 9 im rechten Winkel zu dem Stutzen 1 vorgesehen, und die halbrmgförmige 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 halbringförmige 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 durch 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 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 F i g. 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 des 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 Ventiikolbens 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 bilde! jede der drei Speichen 24, deren obere Enden eine bestimmte Länge über den oberen Rand des zylindrischen Teils 18 überstehen und deren Auöendurchmesser Bleich dem

Außendurchmesser des Teiles 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, ist hierbei mit seinem Stößel 27 in der Höhlung 26 der Nabe 25 des Ventilkolbens 19 angeordnet und mit seiner Röhre 34 in eine Nabe 36 eingelassen, die mit der inneren Wand des Auslaßstutzens 3 mittels der drei Speichen 37 verbunden ist. Der ringförmige Flansch 35 des Betätigungselements 20 kommt somit auf der oberen Wand der Nabe 36 zur Auflage.

Unterhalb der Zone, in der das Betätigungselement 20 angeordnet ist, wird der Auslaßstutzen 3 dann enger im Durchmesser durch den schrägstehenden Wand teil 38.

Das Thermostatventil gemäß der vorliegenden Erfindung, dessen Zweck in der Regulierung des Verhältnisses von Kühlmittelmengen besteht, die einerseits vom Kühler durch den Einiaßstutzen 1 und andererseits vom Motorauslaß durch den Einlaßstutzen 2 kommen, funktioniert wie folgt:

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 F i g. 1 dargestellten Lage ist die halbringförmige öffnung 11 vollständig geschlossen, während die halbringförmige öffnung 14 vollständig offen ist. Unter diesen Bedingungen fließt durch das Thermostatventil 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 gedruckt 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

in oben und nimmt damit den Ventilkolben 19 mit. Auf diese Weise schließt sich die öffnung 14 teilweise und die öffnung 11 öffnet sich teilweise. Das in den Auslaßstutzen 3 fließend«: Kühlmittel wird deshalb eine Mischung sein von kühlerer Flüssigkeit aus dem EiniaBstutzen ί und wärmerer Flüssigkeit aus dem Einlaßstutzen 2, so daß sich als Funktion der Flüssigkeitsmengen aus den Stutzen 1 und 2 eine optimale Flüssigkeitstemiperatur im Auslaßstutzen 3 einstellt.

>o Die Haupteigenschaft des Thermostatventils, das den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, nämlich, daß ein Ventilkolben 19 vorgesehen ist, der einen zylindrischen Ringteil 18 und einen ringförmigen Deckelteil 22 besitzt, wobei der Durchmesser des

2i 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

κι 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

ii Kühlung gegeben ist.

Dadurch, daß die öffnungen 11 und 14 der Einlaßstutzen 1 und 2 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 Geschwiridigkeits- und Richtungsänderungen der Flüssigkeitsströmung hervorgerufene Widerstände günstig auswirkt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche: 24 51S 767

1. Thermostatventil für Kühlkreisläufe, insbesondere für Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen, das mindestens zwei Einlaßstutzen und einen Auslaßstutzen für das Kühlmittel aufweist, sowie ein Ventilverschlußteil, mittels dem die Verbindungsöffnungen zwischen den Einlaßstutzen und dem Auslaßstutzen abzudrosseln sind und das aus einem hohlen Ventilkolben mit einem zylindrischen Gleit-Teil besteht, und das ein auf Temperatur ansprechendes Betätigungselement besitzt, das innerhalb des Auslaßstutzens angeordnet ist und geeignet ist, die Lage des Ventilverschlußteils einzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (19) zum Abdrosseln der Verbindungsöffnungen (11,14) Em Gleit-Teil (18) einen aus einer Wand (23) and einem Ringteil (22) gebildeten Deckel-Teil aufweist, wobei der Durchmesser des Deckel-Teils (22, 23) mindestens 1,5 mal größer ist als der Durchmesser des Gleit-Teils (18).

2. Thermostateinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ebene Wand (23) des Deckel-Teils mit dem zylindrischen Gleit-Teil (18) an einem Ende zu einem Block verbunden ist und daß der äußere Ringteil (22) in die zum Gleit-Teil (18) entgegengesetzte Richtung verläuft.

3. Thermostateinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Sitzplatte (10, 13) in den Einlaßstutzen (1, 2) ein Dichtring (21) angeordnet ist, in dem der Gleit-Teil (18) des Ventilkolbens (19) dicht gleitend gelagert ist.

4. Thermostateinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ebene Wand (23) des Deckel-Teils im rechten Winkel zum Gleit-Teil (18) angeordnet ist.

5. Thermostateinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, da3 die Verbindungsöffnungen (11, 14) der zwei Einlaßstutzen (1, 2) innerhalb des Umfangs ihres zugehörigen Einlaßstutzens (1,2) liegen.

6. Thermostateinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (20) in einem Erweiterungsbereich des Auslaßstutzens (3) angeordnet ist.

7. Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem äußeren Ringteil (22) des Ventilkolbens (19) eingeschlossene Querschnitt im wesentlichen dem Querschnitt der Verbindungsöffnung des Auslaßstutzens (3) zu dem die Einlaßstutzen (1 und 2) tragenden Gehäuseteil entspricht.