DE102007005557B4

DE102007005557B4 - Thermostatventil für eine Kühlmittelströmung

Info

Publication number: DE102007005557B4
Application number: DE102007005557.0A
Authority: DE
Inventors: Immanuel Buschatz; Michael Häfner; Jörg Luckner
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2007-01-24
Filing date: 2007-01-24
Publication date: 2019-06-19
Anticipated expiration: 2027-01-25
Also published as: DE102007005557A1

Abstract

Thermostatventil für eine Kühlmittelströmung mit einem ersten, auf die Temperatur des Kühlmittels reagierenden thermostatischen Arbeitselement (15) und mit einem zweiten, elektrisch beheizbaren thermostatischen Arbeitselement (24), die beide zum Verstellen wenigstens eines gemeinsamen Ventilelementes (14) dienen, dadurch gekennzeichnet, dass das erste thermostatische Arbeitselement (15) an einem stationären Widerlager (18) abgestützt ist, und dass ein Übertragungsglied (30) vorgesehen ist, das unter Umgehung des Widerlagers (18) zwischen dem Ventilelement (14) und dem zweiten thermostatischen Arbeitselement (24) angeordnet ist, wobei sich die Verstellbewegungen der beiden thermostatischen Arbeitselemente (15, 24) nicht addieren und wobei das erste thermostatische Arbeitselement (15) mit seinem Arbeitskolben (17) an dem stationären Widerlager (18) abgestützt ist und mit seinem Gehäuse (16) das Ventilelement (14) hält und wobei das erste thermostatische Arbeitselement (15) und das zweite thermostatische Arbeitselement (24) koaxial zueinander angeordnet sind, wobei die Arbeitskolben (17, 27) beider Arbeitselemente (15, 24) einander zugewandt sind und wobei das zweite thermostatische Arbeitselement (24) mit einer Isolierhülse (25) und einem Führungsteil (26) ummantelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Thermostatventil für eine Kühlmittelströmung mit einem ersten, auf die Temperatur des Kühlmittels reagierenden thermostatischen Arbeitselement und mit einem zweiten, elektrisch beheizbaren thermostatischen Arbeitselement, die beide zum Verstellen von wenigstens einem gemeinsamen Ventilelement dienen.
Bei Thermostatventilen der eingangs genannten Art ist es bekannt, für das erste, auf die Kühlmitteltemperatur reagierende thermostatische Arbeitselement ein Widerlager für dessen Arbeitskolben vorzusehen, das von dem Arbeitskolben des zweiten thermostatischen Arbeitselementes gebildet wird. Das Ventilelement wird bei dieser Bauart sowohl von dem ersten thermostatischen Arbeitselement als auch von dem zweiten thermostatischen Arbeitselement verändert, wenn dies mit elektrischer Energie beaufschlagt wird. Sobald das erste thermostatische Arbeitselement auf die Temperatur des Kühlmittels angesprochen hat und das Ventilelement bewegt hat, ist es mittels des beheizbaren thermostatischen Arbeitselementes nicht mehr möglich, eine von einer Steuerung oder Regelung vorgegebene Position exakt anzufahren, da sich die Bewegungen aufgrund des ersten thermostatischen Arbeitselementes und des elektrisch beheizbaren zweiten thermostatischen Arbeitselementes überlagern.
Die DE 91 10 126 U1 und die DE 88 08 932 U1 offenbaren ein Thermostatventil mit einem thermostatischen Arbeitselement zur Kühlmittelregelung eines Verbrennungsmotors.
Die DE 40 35 179 A1 offenbart ein Thermostatventil mit zwei thermostatischen Arbeitselementen, die entgegengesetzt zueinander angeordnet sind.
Die DE 198 14 252 A1 offenbart ein Thermostatventil mit einem ersten Ventil und mit einem zweiten Ventil, wobei dem zweiten Ventil zwei thermostatische Arbeitselemente zugeordnet sind.
Die DE 196 06 202 A1 offenbart ein Kühlsystem mit einem Ventilelement und mit einem Schaltelement zum Umschalten des Ventilelements.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Thermostatventil der eingangs genannten Art so auszubilden, dass jederzeit durch Zufuhr von elektrischer Energie zu dem elektrisch beheizbaren thermostatischen Arbeitselement vorgegebene Positionen des Ventilelementes angefahren werden können.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird erreicht, dass die von dem ersten thermostatischen Arbeitselement und von dem zweiten thermostatischen Arbeitselement verursachten Verstellbewegungen des Ventilelementes sich nicht addieren. Sofern die von dem elektrisch beheizbaren Arbeitselement beabsichtigte Verstellbewegung geringer ist als die Verstellbewegung, die das erste thermostatische Arbeitselement abhängig von der Temperatur des Kühlmittels verursacht hat, bleibt das Ventilelement in der von dem ersten thermostatischen Arbeitselement bestimmten Position. Falls die von der Temperatur des Kühlmittels abhängige Verstellbewegung durch das erste thermostatische Arbeitselement kleiner ist als die von dem elektrisch beheizbaren Arbeitselement verursachte Verstellbewegung, so wird das Ventilelement in die von der elektrischen Energie bestimmte Position gebracht.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform.

1 zeigt einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäßes Thermostatventil und
2 den Ausschnitt II der 1 in größerem Maßstab.

Das in der Zeichnung dargestellte Thermostatventil ist ein sogenannter Ölthermostat, der die Kühlmittelversorgung zu einem Ölkühler regelt. Das Gehäuse 10, das ein Motorblock oder ein Zylinderblock sein kann, ist mit einem von einem Ölkühler kommenden Zuführkanal 11, einem zurück zu dem Kühlmittelkühler führenden Kanal 12 und einem zu dem Ölkühler führenden Kanal 13 versehen. Die Verbindung zwischen den Kanälen 11, 12, 13 wird mittels eines als Ventilschieber ausgebildeten Ventilelementes 14 bestimmt, das in einer Axialbohrung des Gehäuses 10 verschiebbar ist. In der dargestellten, kalten Position ist die Verbindung zwischen dem vom Kühler kommenden Kanal 11 und zu dem Ölkühler führenden Kanal 13 gesperrt, während die Verbindung zu dem Kanal 12 offen ist.
Ein erstes thermostatisches Arbeitselement 15 ragt mit seinem als Fühlteil dienenden Gehäuse 16 in die Kühlmittelströmung. Es enthält einen Dehnstoff, insbesondere eine Wachsmischung, die abhängig von der Temperatur des Kühlmittels das Volumen ändert und dabei einen in einem Führungsteil des thermostatischen Arbeitselementes 15 geführten Arbeitskolben entsprechend der Temperatur des Kühlmittels ausfährt. Der Arbeitskolben 17 ist an einem stationären Widerlager 18 abgestützt. Bei einer Ausfahrbewegung des Arbeitskolbens 17 wird somit das Gehäuse 16 des thermostatischen Arbeitselementes 15 verschoben. An dem Gehäuse ist das Ventilelement 14 gehalten, das zwei Ventilschieberabschnitte 19, 20 aufweist, zwischen denen ein Schlitz 21 vorgesehen ist. Der Ventilschieberabschnitt 20 ist mit einer radial verlaufenden Wand versehen, mit der das Ventilelement 14 an dem Gehäuse 16 des thermostatischen Arbeitselementes 15 gehalten ist.
Wenn das strömende Kühlmittel die Öffnungstemperatur erreicht, so wird der Arbeitskolben 17 aus dem Gehäuse 16 ausgefahren. Da der Arbeitskolben 17 sich an dem stationären Widerlager 18 abstützt, wird das Gehäuse 16 des thermostatischen Arbeitselementes 15 entgegen der Ausfahrrichtung des Arbeitskolbens 17 verschoben. Dabei nimmt es das Ventilelement 14 mit, das sich axial verschiebt und zunächst die Verbindung zwischen dem Kanal 11 und dem Kanal 12 allmählich versperrt und entsprechend die Verbindung zwischen dem Kanal 11 und dem Kanal 13 freigibt.
Das Gehäuse 10 ist mit einem als Deckel ausgebildeten, eingeschraubten Einsatz 22 verschlossen, der das Widerlager 18 für den Arbeitskolben 17 des ersten thermostatischen Arbeitselementes 15 enthält. Zweckmäßigerweise wird zwischen einem Flansch 23 des Einsatzes 22 und dem Gehäuse 10 eine Dichtung vorgesehen.
Der Einsatz 22 nimmt ein zweites thermostatisches Arbeitselement 24 auf, das elektrisch ansteuerbar ist. Das thermostatische Arbeitselement 24 ist im Inneren einer Isolierhülle 25 und eines Führungsteils 26 angeordnet. Es entspricht im Wesentlichen dem thermostatischen Arbeitselement 15, d.h. es hat ein Gehäuse, das eine Wachsmischung enthält und das von einem Führungsteil verschlossen ist, das einen ausfahrbaren Arbeitskolben 27 führt. Am Boden des nicht sichtbaren Gehäuses dieses thermostatischen Arbeitselementes liegt ein elektrischer Heizwiderstand an, insbesondere ein PTC-Halbleiterelement, das über einen Anschluss 28 mit elektrischer Energie versorgbar ist. Die Isolierhülse 25 ist bevorzugt aus Kunststoff hergestellt. Das Führungsteil 26 besitzt einen Sechskant und ein daran anschließendes Gewindeteil 29, mit welchem es in eine Gewindebohrung des Einsatzes 22 so eingeschraubt ist, dass sich die Arbeitskolben 17 und 27 koaxial zueinander gegenüberliegen.
Zwischen dem Arbeitskolben 27 und dem Gehäuse oder dem in dem Gehäuse 16 gehaltenen Führungsteil des thermostatischen Arbeitselementes 15 und damit zwischen dem Arbeitskolben 27 und dem Ventilelement 14 ist ein Übertragungsglied 30 angeordnet, das unter Umgehung des Arbeitskolbens 17 des ersten thermostatischen Arbeitselementes 15 auf das Ventilelement 14 einwirkt.
Der Einsatz 22 ist mit einer zu den Arbeitskolben 17 und 27 koaxialen Bohrung versehen. In dieser Bohrung befinden sich das stationäre Widerlager 18 und das Übertragungsglied 30. Das stationäre Widerlager 18 und das Übertragungsglied 30 stellen zusammen ein zylindrisches Gebilde dar, das aus mehreren, vorzugsweise drei abwechselnd in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Stegen und jeweils einem Boden gebildet ist. Der Boden des Übertragungsgliedes 30 ist dem Arbeitskolben 27 zugeordnet. Der Boden des stationären Widerlagers 18 ist dem Arbeitskolben 17 zugeordnet. Das stationäre Widerlager ist in die Bohrung des Einsatzes 22 eingepresst und stützt sich mit seinem dem Arbeitskolben 27 des zweiten thermostatischen Arbeitselementes zugewandten Ende an einer Ringschulter des Einsatzes ab. Das Übertragungsglied 30 ist mit Gleitsitz in der Bohrung geführt und stützt sich mit seinem dem Arbeitskolben 27 abgewandten Ende auf dem Gehäuse 16, d.h. auf einem in dem Gehäuse 16 gehaltenen Führungseinsatz, ab. Das dem Arbeitskolben 27 abgewandte Ende des Übertragungsgliedes 30 ist mit einem nach außen weisenden Flansch versehen, der einen Zapfen des Einsatzes 22 radial überragt, in welchem die Bohrung vorgesehen ist, die das Widerlager 18 und das Übertragungsglied 30 aufnimmt. Dieser Zapfen ist mit einer Feder 31 umgeben, die dazu führt, dass das Übertragungsglied 30 dem thermostatischen Arbeitselement 15 folgt, wenn das Gehäuse 16 aufgrund eines Ausfahrens seines Arbeitskolbens 17 bewegt wird.
Das Ventilelement 14 ist mit einer Rückstellfeder belastet, die dafür sorgt, dass beide thermostatischen Arbeitselemente in die Ausgangsposition entsprechend 1 und 2 zurückgebracht werden, wenn die elektrische Beheizung beendet ist und die Kühlmitteltemperatur unter die Öffnungstemperatur abgesunken ist.
Das erfindungsgemäße Thermostatventil hat den Vorteil, dass die Verstellbewegungen der Arbeitskolben 17 und 27 der beiden thermostatischen Arbeitselemente sich nicht addieren. Insbesondere wird erreicht, dass mittels des elektrisch beheizbaren thermostatischen Arbeitselementes vorgegebene Ventilpositionen exakt angefahren werden können, die nicht von der Temperatur des Kühlmittels beeinflusst sind, d.h. von der Ausfahrbewegung des Arbeitskolbens des thermostatischen Arbeitselementes 15.
Da das zweite thermostatische Arbeitselement 24 mit dem Einsatz 22, der Feder 31, dem Übertragungsglied 30 und dem Widerlager 18 eine vorgefertigte Baueinheit bildet, ist es ohne weiteres möglich, ein bestehendes Thermostatventil, das nur ein auf die Kühlmitteltemperatur ansprechendes thermostatisches Arbeitselement enthält, umzurüsten. Hierzu muss nur der bisherige deckelartige Einsatz, der als Widerlager für das erste thermostatische Arbeitselement 15 dient, durch den Einsatz 22 mit dem zweiten thermostatischen Arbeitselement 24, dem Übertragungsglied 30, der Feder 31 und dem Widerlager 18 ausgetauscht werden.

Claims

Thermostatventil für eine Kühlmittelströmung mit einem ersten, auf die Temperatur des Kühlmittels reagierenden thermostatischen Arbeitselement (15) und mit einem zweiten, elektrisch beheizbaren thermostatischen Arbeitselement (24), die beide zum Verstellen wenigstens eines gemeinsamen Ventilelementes (14) dienen, dadurch gekennzeichnet, dass das erste thermostatische Arbeitselement (15) an einem stationären Widerlager (18) abgestützt ist, und dass ein Übertragungsglied (30) vorgesehen ist, das unter Umgehung des Widerlagers (18) zwischen dem Ventilelement (14) und dem zweiten thermostatischen Arbeitselement (24) angeordnet ist, wobei sich die Verstellbewegungen der beiden thermostatischen Arbeitselemente (15, 24) nicht addieren und wobei das erste thermostatische Arbeitselement (15) mit seinem Arbeitskolben (17) an dem stationären Widerlager (18) abgestützt ist und mit seinem Gehäuse (16) das Ventilelement (14) hält und wobei das erste thermostatische Arbeitselement (15) und das zweite thermostatische Arbeitselement (24) koaxial zueinander angeordnet sind, wobei die Arbeitskolben (17, 27) beider Arbeitselemente (15, 24) einander zugewandt sind und wobei das zweite thermostatische Arbeitselement (24) mit einer Isolierhülse (25) und einem Führungsteil (26) ummantelt ist.
Thermostatventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite thermostatische Arbeitselement (24) mittels eines deckelartigen Einsatzes (22) gehalten ist.
Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager (18) und das Übertragungsglied (30) zwei koaxiale, in Ausfahrrichtung der Arbeitskolben (17, 27) zueinander verschiebbare Teile sind, wobei das Übertragungsglied (30) einen quer zur Ausfahrrichtung verlaufenden Mitnahmeanschlag für den Arbeitskolben (27) des zweiten thermostatischen Arbeitselementes (24) aufweist und das Widerlager (18) für den Arbeitskolben (17) des ersten thermostatischen Arbeitselementes (15) einen Anschlag aufweist.
Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsglied (30) und das Widerlager (18) jeweils aus einem Boden und axialen Stegen gebildet sind, die sich zu einem im Wesentlichen zylindrischen Gebilde ergänzen.
Thermostatventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsglied (30) mittels eines Gleitsitzes in einer Bohrung des Einsatzes (22) geführt ist.
Thermostatventil nach dem Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager (18) mittels Presssitz in der Bohrung des Einsatzes (22) angeordnet ist.
Thermostatventil nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung in einem Ansatz des Einsatzes (22) vorgesehen ist, der mit einer Schraubenfeder umgeben ist, die sich an dem Einsatz (22) und einem nach außen ragenden Flansch des Übertragungsgliedes (30) abstützt.
Thermostatventil nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite thermostatische Arbeitselement (24) mit dem Einsatz (22), dem Übertragungsglied (30) und dem stationären Widerlager (18) eine vorgefertigte Baueinheit bildet.