DE69918963T2

DE69918963T2 - Vorrichtung zur regelung des kühlflüssigkeitsdurchflusses

Info

Publication number: DE69918963T2
Application number: DE69918963T
Authority: DE
Inventors: Takahiro Kiyose-City IWAKI
Original assignee: Nippon Thermostat Co Ltd
Current assignee: Nippon Thermostat Co Ltd
Priority date: 1999-01-27
Filing date: 1999-06-11
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2019-06-12
Also published as: TW397896B; EP1067280B2; DE69918963D1; KR100685213B1; CN1110623C; KR20060073977A; CA2326360A1; KR20010042163A; ES2226390T5; EP1067280A4; US6386150B1; EP1067280A1; WO2000045036A1; JP2000213351A; ES2226390T3; CN1295648A; EP1067280B1; KR100609826B1; JP3284407B2; DE69918963T3

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Bereich der Erfindung
Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung, um die Fließmenge einer Kühlflüssigkeit zu regeln, die durch eine Verbrennungskraftmaschine fließt.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Zur Zeit sind als handelsübliche Kühlsysteme für Verbrennungskraftmaschinen meistens Ausführungen gebräuchlich, die die Verbrennungskraftmaschinen mit Wasser kühlen. Wassergekühlte Systeme verhindern Überhitzung infolge der Erwärmung der Maschine und verhindern Unterkühlung der Maschine zu einer kalten Zeit, so dass die Maschine immer eine optimale Temperatur aufweist.
Im Kühlsystem durch Wasserkühlung ist ein Kühler außerhalb des Motors angeordnet. Kühler und Maschine sind zum Zirkulieren der Kühlflüssigkeit durch einen Gummischlauch etc. verbunden. Die Hauptausrüstung des Wasserkühlsystems besteht aus dem Kühler, der als ein Wärmeaustauscher dient, einer Wasserpumpe, die die Kühlflüssigkeit unter Druck vom Motor zum Kühler zuführt, einem Thermostaten, der den Durchfluss der Kühlflüssigkeit zum oder vom Kühler je nach Temperaturänderung der Kühlflüssigkeit steuert, um die Temperatur der Kühlflüssigkeit auf einem optimalen Zustand zu halten, und einem Gummischlauch, der einen Zirkulationskanal für die Kühlflüssigkeit und ähnliches bildet. Solch ein Wasserkühlsystem zum Kühlen einer Maschine wird benutzt in einem Motor für zweirädrige Fahrzeuge sowie in einem Motor für vierrädrige Fahrzeuge.
In modernen Fahrzeugen hängt das Gewicht von der Ausführung des äußeren Aussehens ab. Daher wird für die im Motorraum unterzubringenden Vorrichtungen gefordert, die Ausführung der Vorrichtungen zu verbessern, um eine effektive Anordnung im Motorraum möglich zu machen. Z.B. gibt es hinsichtlich des Kühlers einen abwärts fließenden Kühlertyp, in dem sich ein höher und ein tiefer gelegener Behälter befinden, die den Wärmeaustausch durch Umwälzen der Kühlflüssigkeit ausführen. Infolge der Anordnung, bei der der Durchfluss der Kühlflüssigkeit in vertikaler Richtung verläuft, ist der abwärts fließende Kühlertyp nicht geeignet, um in ein Fahrzeug, das eine niedrige Haube hat, eingesetzt zu werden. In dem Fall, wo die Fahrzeuge eine niedrige Haube haben, wird ein quer fließender Kühlertyp verwendet, bei dem die Kühlflüssigkeit in horizontaler Richtung fließt. Der quer fließende Kühlertyp kann in der Höhe justiert werden und dadurch kann er der Gestalt eines Fahrzeuges, das eine niedrige Haube hat, angepasst werden.
Wie oben beschrieben, wird der Thermostat zum Steuern des Durchflusses der Kühlflüssigkeit in vierrädrige Fahrzeuge eingebaut, die eine wassergekühlte Verbrennungskraftmaschine aufweisen. Wie in der 6 dargestellt, ist ein Thermostat 1', der in einem üblichen Fahrzeug benutzt wird, in ein geeignetes Teilstück eines Kühlflüssigkeits kanales eingebaut, der zwischen dem Körper eines Motors E und einem Kühlkörper R verläuft. Der Thermostat 1' seinerseits ist in einem Gehäuse oder dergleichen untergebracht. Als Mechanismus zum schnellen Erhöhen der Kühlmitteltemperatur bei Maschinenstart auf die optimale Temperatur haben einige der Thermostate eine Konfiguration, um einen Umgehungskanal 3A' an einem Kühlflüssigkeitskanal 3' anzuordnen. Viele Thermostate 1' wurden mit einer Umgehungsleitungs-Ventil-Bauweise entwickelt, untergebracht in dem Thermostat 1', um die Kühlflüssigkeit in den Bypass-Kanal 3A umzuleiten.
Abhängig von der Ausführung des Fahrzeuges gibt es Fahrzeuge, die einen extrem kleinen Platz im Motorraum haben. In diesem Falle werden die Rohrleitungspositionen des Kühlflüssigkeitskanals 3' und des Bypass-Kanals 3A' geregelt, und die Position des Thermostaten 1' wird in der Ummantelung untergebracht oder seine Anordnung wird auch geregelt.
Im Hinblick auf die zweirädrigen Fahrzeuge, die den wassergekühlten Motor mit sich führen, ist der Platz noch kleiner und die Rohrleitungspositionen des Kühlflüssigkeitskanals 3', des Umgehungsleitungskanals 3A' und des Thermostaten 1' werden auch ähnlich oder viel mehr als im Falle der vierrädrigen Fahrzeuge geregelt.
Wie in 7 gezeigt, ist der übliche Thermostat 1' in der Kühlflüssigkeit 3' angeordnet und ein Kolben 16' wird vorwärts und rückwärts in paralleler Richtung zum Kühlflüssigkeitsfluss bewegt, um ein Thermostatventil 12 zu öffnen oder zu schließen. Die Durchflussmenge der Kühlflüssigkeit, die an der Position fließt, wo der Thermostat sich befindet, soll gesichert annähernd dieselbe Höhe haben, wie die Durchflussmenge der Kühlflüssigkeit, die in anderen Abschnitten durchfließt. Aus diesem Grund ist es erforderlich, in einem unteren Bereich des Temperaturventils 12 ein Durchflussvolumen der Kühlflüssigkeit mit einer geringeren Menge sicherzustellen (um die Wachsummantelung 15'). Insbesondere soll der Rohrleitungsdurchmesser (Querschnitt) des Kühlflüssigkeitskanals 3' an dem Abschnitt, wo sich der Thermostat 1' befindet, größer sein als der Rohrleitungsdurchmesser (Querschnitt) des Kühlflüssigkeitskanals 3' in irgendeinem anderen Abschnitt.
In dem in 7 gezeigten Thermostaten 1': Da die Wachsummantelung 15', die die Temperaturveränderungen ermittelt, direkt in der Kühlflüssigkeit versenkt worden ist, reagiert sie empfindlich auf Temperaturveränderungen in der Kühlflüssigkeit. Aus diesem Grund ist, wenn die Temperatur der Kühlflüssigkeit nicht gleichmäßig ist, z.B. im Falle der Aufwärmung des Motors an einem kalten Morgen, das Temperaturventil 12' häufig offen oder gelegentlich geschlossen, wodurch ein Nachlaufphänomen verursacht wird. Wenn das Nachlaufphänomen verursacht wird, kann die Durchflussmenge der Kühlflüssigkeit nicht stabil gesteuert werden und die Temperatur des Motors E kann nicht auf einer optimalen Temperatur gehalten werden. Als Ergebnis ändert sich das Kraftstoffverhältnis zum Schlechteren und eine große Menge an schädlichem Auspuffgas entweicht.
Dokument US 5,791,557 lehrt ein thermostatisches Ventil mit einem Ventilgehäuse und einer vormontierten Aufbaueinheit, einfügbar in das Ventilgehäuse, um einen kompletten Zusammenbau zu bilden. Das Ventilgehäuse ist abgestuft mit einem weitesten Abschnitt nächst der Einführungsöffnung. Die vormontierte Aufbaueinheit beinhaltet ein thermostatisch arbeitendes Element mit Rückholfeder und bewegbaren Ventilelementen. Das Ventilelement gemäß diesem Dokument zeigt einen Kolben, der in Kontakt mit dem fließenden Medium ist, und das Ventilelement blockiert nicht den Einlassabschnitt und den Auslassabschnitt des Ventilgehäuses. Die geöffnete oder geschlossene Einlassöffnung ist kantig an das Thermoventil angeordnet.
Dokument JP 58184374 lehrt ein ölhydraulische Steuerungsventil zum Ausführen der automatischen Temperaturkompensation einer ganzen ölhydraulischen Einheit durch elastische Aufrechterhaltung der gleitenden Richtungsposition einer Spule in einer Ventilkammer und auch durch elastisches Halten der Spule mittels eines Druckspeichers. Die Spule wird durch die Ausdehnung eines Gases bewegt, das sich in einer äußeren Gaskammer befindet, oder durch den Druckspeicher, gebildet durch einen Teil der Spule, kombiniert mit einem Teil des Ventilgehäuses. Das Gas in der Gaskammer wird ausgedehnt, um auf die Spule Druck auszuüben, die nach rechts bewegt wird und bei einer ausgeglichenen Position gestoppt wird. Die Druckkraft des Gases in der Gaskammer wird durch die Druckkraft einer Feder ausgeglichen, die auf die Spule wirkt und die die entlastende Position als Funktion der zu handhabenden Öltemperatur bestimmt, in welcher die Spule gestoppt wird. Als Ergebnis wird der Durchflusswiderstand der Hauptöldurchflusspassage erhöht.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Vorrichtung zum Steuern eines Kühlflüssigkeitsdurchflusses bereitzustellen, die eine angemessene Durchflussmenge sicherstellen kann, ohne den Rohrdurchmesser des vorhandenen Kühlflüssigkeitskanals zu verändern, und die eine Verschlechterung des Treibstoffverhältnisses und das Ausströmen des schädlichen Auspuffgases in Folge der Nachlauferscheinung verhindern kann.
Die Durchflussregelung gemäß der vorliegenden Erfindung, welche die Aufgabe löst, ist so gestaltet, um in einem Kühlflüssigkeitskanal eines eingebauten Verbrennungsmotors angeordnet zu werden, und ist so gestaltet, einen Durchfluss von Kühlflüssigkeit durch den Kühlflüssigkeitskanal, abhängig von der Temperatur der Kühlflüssigkeit zu steuern.
Die Durchflussregelung weist auf:
einen zylindrischen Ventilkörper, der eine Einlass- und eine Auslassöffnung aufweist, die auf einer Umfangsinnenfläche des Ventilkörpers ausgebildet sind, und der so gestaltet ist, dass die Einlassöffnung und die Auslassöffnung mit dem Kühlflüssigkeitskanal verbunden sind;
einen Flüssigkeitskanalbereich, vorgesehen im Ventilkörper zum Verbinden der Einlassöffnung und der Auslassöffnung, und
ein Ventilelement mit einem temperaturempfindlichen Abschnitt, das so gestaltet ist, um sich gleitend vorwärts und rückwärts quer zur Kanalfläche auf der Innenfläche des Ventilkörpers zu bewegen, abhängig von der Temperaturänderung der Kühlflüssigkeit, wobei durch die Bewegung des Ventilelements die Einlassöffnung und die Auslassöffnung geöffnet oder geschlossen werden, um den Flüssigkeitskanalbereich zu verbinden oder zu blockieren,
gekennzeichnet dadurch, dass es eine Umgehungsleitungsöffnung aufweist, gebildet auf der Umfangsinnenfläche des Ventilkörpers, die mit dem Umgehungsleitungskanal aufgrund einer Bewegung des Ventilelementes verbunden oder blockiert wird.
Gemäß dem Durchflussregler zum Steuern einer Kühlflüssigkeit:
Da das Ventilelement so gestaltet ist, um sich vorwärts oder rückwärts quer zum Kühlflüssigkeitskanalbereich zu bewegen, kann die Durchflussmenge der Kühlflüssigkeit ohne Änderung des Rohrdurchmessers des Kühlflüssigkeitskanals sichergestellt werden, und der Regler kann in einen willkürlichen Abschnitt des Kühlflüssigkeitskanals eingepasst werden. Ferner wird aufgrund der Bewegung des Ventilelements, der Hauptkanal des Kühlflüssigkeitskanals verbunden oder blockiert, und die Umgehungsleitungsöffnung und der Umgehungsleitungskanal werden verbunden oder blockiert. Aus diesem Grund kann, nur durch einen sehr einfachen Aufbau, die Kühlflüssigkeit durch einen Umgehungsleitungskanal gesteuert werden.
Gemäß eines weiteren charakteristischen Merkmals ist das Ventilelement ausgestaltet, um sich aufgrund der Ausdehnung bzw. des Zusammenziehens des temperaturempfindlichen Abschnitts, vorwärts und rückwärts zu bewegen und die Temperaturänderung der Kühlflüssigkeit wird zu diesem temperaturempfindlichen Abschnitt über das Ventilelement übertragen.
Da die Temperaturänderung in dem temperaturempfindlichen Abschnitt durch das Ventilelement übertragen wurde, antwortet das temperaturabhängige Ausdehnungselement innerhalb des temperaturempfindlichen Abschnitts auf die Temperaturänderung der Kühlflüssigkeit in einer gelinden Weise, die das Nachlaufphänomen verhindert.
Nach einem weiteren charakteristischen Merkmal ist eine Verbindungsabdeckung, ausgestaltet um den Ventilkörper zu befestigen, mit dem Ventilkörper vereinigt.
Die Vereinigung des Ventilkörpers mit der Verbindungsabdeckung erleichtert es, den Flussregler des Kühlmittels im Flüssigkeitskanal anzuordnen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsansicht eines Thermostaten, ohne die Öffnung der Umgehungsleitung, die den Zustand des Öffnens des Ventils zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht eines Thermostaten, ohne die Umgehungsleitung, die den Zustand des Schließens des Ventils zeigt.
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Hauptbaugruppen des Thermostaten von 1 und 2.
4 ist eine Querschnittsansicht eines Thermostaten nach der vorliegenden Erfindung, die den Zustand des Öffnens des Ventils zeigt.
5 ist eine Querschnittsansicht eines Thermostaten gemäß der vorliegenden Erfindung, die den Zustand des Schließens des Ventils zeigt.
6 ist eine erläuternde Zeichnung des Kühlflüssigkeitskanals einer allgemeinen Verbrennungskraftmaschine.
7 ist eine Teilquerschnittsansicht des Thermostaten von 6.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform(en)
Eine Vorrichtung zum Regeln einer Durchflussmenge einer Kühlflüssigkeit wird nun unter Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben.
1 ist eine Querschnittsansicht eines Thermostaten, die den Zustand des Öffnens des Ventils zeigt,
2 ist eine Querschnittsansicht eines Thermostaten, die den Zustand des Schließen des Ventils zeigt, und
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Hauptbaugruppen des Thermostaten.
In dieser Vorrichtung wird der Durchflussregler der Kühlflüssigkeit auf einen Thermostaten angewandt, der auf einem zu erklärenden Wasserkühlsystem für Fahrzeuge angeordnet ist. Der Regelungsvorgang wird auch auf Grundlage der Thermostatfunktion beschrieben. In dieser Vorrichtung wird gekühltes Wasser, das durch den Kühlflüssigkeitskanal des wassergekühlten Systems läuft, als Kühlflüssigkeit benutzt.
In der Beschreibung des Durchflusses wird jetzt die Vorrichtung beschrieben, in der der Thermostat im Kühlmittelkanal des Motorkopfes angeordnet ist.
Die Position des anzuordnenden Thermostaten ist nicht auf den Motorkopf beschränkt, und so kann der Thermostat in jedem Abschnitt innerhalb des Kühlflüssigkeitskanals eingepasst werden. Z.B. werden dieselben Funktionen und Effekte erhalten, wenn der Thermostat in dem Abschnitt des Motorblocks, des Kühlerinneren oder in einem verzweigten Abschnitt des Umgehungsleitungskanals oder dergleichen eingepasst wird.
Ein Thermostat 1 ist eingebettet in dem oberen Einlassloch 4a, angeordnet auf einer oberen Oberfläche 4 des Kühlflüssigkeitskanals 3 und dem unteren Einlassloch 5a, angeordnet auf einer unteren Oberfläche 5 des Kühlflüssig keitskanals 3 quer zu einem Kühlflüssigkeitskanal 3 des Motorkopfes 2. Der so angeordnete Thermostat 1 steuert die Durchflussmenge der Kühlflüssigkeit im Kühlflüssigkeitskanal 3, abhängig von einer Temperaturänderung der Kühlflüssigkeit, welche durch den Kühlflüssigkeitskanal 3 fließt, aufgrund der Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung des Ventilelements 12 quer zum Kühlflüssigkeitskanal zum Verbinden oder Blockieren des Kühlflüssigkeitskanals 3.
Der Thermostat 1 setzt sich hauptsächlich aus einem ausgehöhltem und zylindrischen Ventilkörper 17 und einem Temperaturventil 7 zusammen, das in dem ausgehöhlten Abschnitt des Ventilkörpers 17 gleitbar gelagert ist, einem kappenartigen Bauelement 18, das in ein Ende des Ventilkörpers 17 eingefügt wird, einer Verbindungsabdeckung 19, die in das andere Ende des Ventilkörpers 17 eingefügt wird, und einer Schraubenfeder, die als ein Federelement des Temperaturventils dient. Das Temperaturventil setzt sich hauptsächlich aus einem Element 10 zusammen, das aus einem Ventilelement 12 zum Durchlassen und Blockieren des Kühlflüssigkeitsflusses und einem Führungsabschnitt 11 zum Führen der Bewegung des Elementes 10 zusammengesetzt ist, einer Wachsummantelung 15, am Boden des Elementes 10 angeordnet, einem Wachs 15a, in der Wachsummantelung 15 aufbewahrt, einem Kolben 16, und dergleichen.
Bauteile, aus denen das Thermostatventil gebildet wird, werden nachfolgend beschrieben:
(1) Ventilkörper 17:
Wie in den 1 bis 3 gezeigt, hat der Ventilkörper einen derartigen Umfangsaußendurchmesser, um in eine abgestufte Wand 4b eines durchlöcherten Hohlraumes 4a eingepasst zu werden, der auf der Oberfläche 4 des Kühl flüssigkeitskanals 3 des Motorkopfes 2 gebildet wird und in eine Innenwand 5b eines durchlöcherten Hohlraums 5a eingefügt wird, der auf der unteren Oberfläche 5 gebildet wird. Der Ventilkörper ist eine hohle, zylindrische Form mit beiden Enden offen. Auf einer Umfangsfläche 17e des Ventilkörpers 17 ist eine Einlassöffnung 17a für die Kühlflüssigkeit gebildet und durchlöchert gegenüberliegend eine Auslassöffnung 17b. Mit Hilfe der Einlassöffnung 17a, der Auslassöffnung 17b und dem Element 10 (Ventilelement 12) ist ein Flüssigkeitskanalbereich FA aus dem Kühlflüssigkeitskanal 33 im Thermostat 1 gebildet, und der Hauptkanal (Flüssigkeitskanal der Kühlflüssigkeit von der Kühler- zur Motorseite) durchgängig oder blockiert. Wenn das Element 10 (Ventilelement 12) gleitend hinunterfährt, werden die Einlassöffnung 17a und die Auslassöffnung 17b zum Übertragen des Flüssigkeitskanals FA geöffnet, wodurch die Kühlflüssigkeit von der Kühlerseite zur Motorseite fließt (siehe 2). Andererseits, wenn der Thermostat 1 gleitend hinauffährt, werden die Einlassöffnung 17a und die Auslassöffnung 17b zum Blockieren des Flüssigkeitskanals FA verschlossen, wodurch die Kühlflüssigkeit, die von der Kühlerseite zur Motorseite fließt, blockiert wird (siehe 1). Der hierbei benutzte Ausdruck "Flüssigkeitskanalbereich FA" bedeutet einen Flüssigkeitskanal mit Kühlflüssigkeit, der im Ventilkörper 17 durch Öffnen der Einlassöffnung 17a und der Auslassöffnung 17b verbunden wird, wenn das Element 10 (Ventilelement 12) gleitend hinunterfährt. Wenn der Thermostat 1 am Motorkopf 2 angebracht wird, wird der Ventilkopf ortsfest an der Position, an der die Einlassöffnung 17a und die Auslassöffnung 17b zu dem Kühlflüssigkeitskanal 3 hin geöffnet werden, befestigt (entsprechend der Position, wo sie mit dem Kühlmittelkanal 3 verbunden werden). Der offene Bereich der Einlassöffnung 17a und der offene Bereich der Auslassöffnung 17b sind erforderlich, um fähig zu sein, eine genügende Menge an Kühlfüssigkeit sicherzustellen, die durch den Kühlflüssigkeitskanal 3 fließt.
Der Endumfang 17f des Ventilkörpers 17 ist so ausgebildet, um in die Form der abgestuften Wand 4b des durchlöcherten Hohlraumes 4a einzugreifen, und ein Kappenglied 18, das später beschrieben wird, wird durch Backen oder einer ähnlichen Behandlung befestigt und vereinigt (siehe 2).
Ein Schraubabschnitt 17d ist an einem Ende der inneren Wand 17c des Ventilkörpers 17 angeordnet, um mit einem Schraubabschnitt 19f der Verbindungsabdeckung 19 verschraubt zu werden. Durch Verschrauben des Schraubabschnitts 17d des Ventilkörpers 17 mit dem Schraubabschnitt 19f der Verbindungsabdeckung 19 kann die eingestellte Länge des Ventilkörpers 17 und der Befestigungsabdeckung 19 justiert werden, und der Ventilkörper 17 und die Befestigungsabdeckung 19 können miteinander vereinigt werden, wodurch es einfach wird, den Ventilkörper 17 und die Befestigungsabdeckung am Motorkopf 2 anzuordnen.
(2) Thermoventil 7
Wie in den 1 bis 3 gezeigt, ist das Thermoventil 7 so in den Ventilkörper 17 eingeführt, dass es zu einem gleitenden Kontakt mit einer Innenwand 17c des Ventilkörpers 17 kommt. Das Thermoventil 7 besteht hauptsächlich aus einer Wachsummantelung 15 zum speichern von Wachs 15a, das als thermisches Ausdehnungselement dient, einer Membran 15b, die die Ausdehnung oder das Zusammenziehen des Wachses 15a zu einer zähen Flüssigkeit 15c der oberen Schicht überträgt, die zähe Flüssigkeit 15c, die die Nachfolge-Bewegung der Membran 15b auf einen Gummikolben 15d einer oberen Schicht überträgt, dem Gummikolben 15d, einem Sicherheitsblech 15e, das die Nachfolge-Bewegung der zähen Flüssigkeit auf den Kolben 16 einer oberen Schicht überträgt, dem Kolben 16, der einen Metalleinsatz 18a des Kappengliedes 18 schiebt, und dem Element 10, das diese Strukturteile in einen geschichteten Zustand zusammenfasst.
Ein Außenumfang 10b des Elementes 10, das an der Innenwand 17c des Ventilkörpers 17 gleiten kann, weist eine zylindrische Form auf und besitzt eine Funktion des Ventilelements 12, das die Einlassöffnung 17a und die Auslassöffnung 17b durch die gleitende Bewegung öffnet oder schließt.
In dem Ventilelement 12 (Element 10) bewegt sich der Kolben 16 aufgrund der Ausdehnung oder des Zusammenziehens des Wachses 15a in der Wachsummantelung 15 gleitend im Ventilkörper 17 vorwärts und rückwärts, um dadurch die Einlassöffnung 17a und die Auslassöffnung 17b zu öffnen oder zu schließen. Durch Öffnen der Einlassöffnung 17a und der Auslassöffnung 17b wird ein Flüssigkeitskanalbereich FA verbunden, während durch Schließen der Einlassöffnung 17a und der Auslassöffnung 17b ein Flüssigkeitskanalbereich FA blockiert wird. Die Wachsummantelung 15, zum Speichern des Wachses 15a, ist am Boden des Elementes 10 befestigt, z.B. durch Abdichtung. Die Wachsummantelung 15 ist am Boden des Inneren von Element 10 (Ventilelement 12) befestigt und ist nicht direkt in die Kühlflüssigkeit eingetaucht. Infolge wird die Temperaturänderung der Kühlflüssigkeit zur Wachsummantelung 15 über das Element 10 (Ventilelement 12) übertragen. Da die Wachsummantelung 15 nicht direkt in die Kühlflüssigkeit eingetaucht ist, ist die Temperaturempfindlichkeit der Wachsummantelung geringer und sodurch wird auch die Ausdehnung oder das Zusammenziehen des Wachses 15a geringer.
Auf der Seite des Elementes 10, entgegengesetzt der Wachsummantelung 15, ist der Führungsabschnitt 11 geformt, der als Führung für den Kolben 16 dient. Ein Außenumfang 11a des Führungsabschnitts 11 ist in einer Form gebildet, um auf der Wandinnenfläche des Kappengliedes 18 zu gleiten.
Kreisförmige Rillen 14a und 14b sind am Außenumfang 11a des Führungsabschnitts 11 entlang der Umfangsfläche ausgehöhlt. Die kreisförmigen Rillen 14a und 14b greifen in eine Vielzahl von Wulstabschnitten 18e und 18f ein, die aus der Wandinnenfläche 18h des Kappenglieds 18 herausragen, wodurch das Kappenglied 18 in einer sicheren Art und Weise gehalten wird. Das Eingreifen verhindert auch das Eindringen der Kühlflüssigkeit in den Spalt, der zwischen dem Führungsabschnitt 11 und dem Kolben 16 gebildet ist. Da das Kappenglied 18 den Außenumfang 11a des Führungsabschnittes 11 hält, wird es möglich, die Schrägstellung des Führungsabschnitts 11 zu verhindern, der sich entsprechend der Bewegung des Kolbens 16 bewegt.
Das Thermoventil 7 überträgt die Temperatur der Kühlflüssigkeit im Kühlflüssigkeitskanal 3 zum Wachs 15a in der Wachsummantelung 15 über das Ventilelement 12 auf das Element 10.
Dann dehnt sich das Wachs 15a aus oder zieht sich zusammen, wodurch der Kolben 16 heraus- oder hineingezogen wird. Weiter gibt es einen Kontaktabschnitt 16a, der ein Kippabschnitt des Kolbens 16 ist, und immer in Kontakt mit einer Kontaktoberfläche 18a eines Metallanschlussstückes 18 ist. Aufgrund dieser Ausdehnung oder diesem Einziehen des Kolbens 16 wird folglich das Element 10 hinunter- oder hinaufgeschoben.
(3) Kappenglied 18:
Wie in den 1 bis 3 gezeigt, weist das Kappenglied 18 eine Hutform auf und ist so gebildet, dass der konvex gewölbte Abschnitt des Kappengliedes 18 in ein Einfügeloch 4a des Motorkopfes 2 eingefügt und gekoppelt ist. Das Kappenglied 18 ist mit dem Ventilkörper 17 dergestalt vereinigt, dass das Kappenglied 18 die Endumfangsoberfläche 17f des Ventilkörpers 17 durch Backen oder Ähnlichem beinhaltet.
Wulstabschnitte 18b, 18c und 18d stehen von dem Kappenglied 18 hervor, um das Eindringen der Kühlflüssigkeit in den Motorkopf 2 zu verhindern.
Wulstabschnitte 18e und 18f, die mit kreisförmigen Schlitzen 14a und 14b des Führungsabschnitts 14 gekoppelt sind, ragen von einer inneren Wand 18h des Kappengliedes 18 heraus. Die Kopplung des Wulstabschnittes 18e und 18f mit den kreisförmigen Schlitzen 14a und 14b verhindert das Eindringen der Kühlflüssigkeit in einen zwischen Führungsabschnitt 11 und dem Kolben 14 geformten Spalt. Die Kopplung der kreisförmigen Schlitze 14a und 14b mit den Wulstabschnitten 18e und 18f verhindert auch die Schrägstellung des Elementes 10 in der Schaftrichtung des Kolbens 16, wenn das Element 10 gleitet.
Hinsichtlich der Wulstabschnitte 18b, 18c, 18d, 18d, 18e und 18f des Kappengliedes 18 kann die Anzahl der gebildeten Wulstabschnitte und der Abstand zwischen den Wulstabschnitten frei gestaltet werden, abhängig von den Bedingungen der Ausdehnung und des Zusammenziehens und der Hubhöhe des Kolbens 16 des Thermoventils 7.
Die Kappenglieder 18 sind vereinigt und befestigt, z.B. durch Backen, und das Eindringen der Kühlflüssigkeit und von Staub kann aufgrund der Kopplung des kreisförmigen Schlitzes 17h verhindert werden, der sich auf der Oberfläche des Ventilkörpers 17 in Kontakt mit dem Kappenglied 18 mit Wulstabschnitt 18i befindet, das auf der Oberfläche des Kappengliedes 18 in Kontakt dem Ventilkörper 17 angeordnet ist.
Das Material, aus dem das Kappenglied zusammengesetzt ist, ist nicht besonders beschränkt, so lange es die physikalischen und mechanischen Eigenschaften übertrifft, solche wie Hitzebeständigkeit, Verschleiß, Abriebsbeständigkeit und Vibrationswiderstandsfähigkeit. Z.B. hat ein elastisches Glied wie Gummi diese Eigenschaften. Wenn das Kappenglied 18 aus dem Material hergestellt wird, das hitzebeständig ist, besitzt das Kappenglied auch eine thermische Isolationsfunktion, die die direkte Übertragung der Hitze, die vom Motor erzeugt wird, zum Kolben 16 verhindert.
(4) Verbindungsabdeckung 19
Wie in den 1 bis 3 dargestellt, hat die Verbindungsabdeckung 19 eine im Wesentlichen zylindrische Form und einen Schraubabschnitt 19f, der mit dem Schraubabschnitt 17d verschraubt ist, der am Ende gegenüber dem Endumfang 17f des Ventilkörpers 17 angeordnet ist und auf einem Abschnitt des äußeren Umfangs der Verbindungsabdeckung 19 gebildet ist. Durch Verschrauben des Schraubabschnitts 19f mit dem Schraubabschnitt 17f ist die Verbindungsabdeckung 19 eine Einheit mit dem Ventilkörper 17.
Ein Schlitz 19a zum Befestigen eines Dichtungsringes 19b ist am äußeren Umfang 19e der Verbindungsabdeckung 19 gebildet. Auch ein Befestigungsschlitz 17c, der einen Halter 19d zum Befestigen des Thermostaten 1 an dem Motorkopf 2 befestigt, ist am äußeren Umfang 19e der Verbindungsabdeckung ausgebildet. Durch den Dichtungsring 19b ist ein Spalt zwischen einer Innenwand 5b eines durchlöcherten Hohlraumes 5a und einer Umfangsoberfläche 17e des Ventilkörpers 17 in einem wasserundurchlässigen Zustand, was das Eindringen der Kühlflüssigkeit in den Motorblock verhindert.
Durch Justieren können die Bedingungen der Verschraubung zwischen dem Schraubabschnitt 17d und dem Schraubabschnitt 19f, die elastische Kraft der Schraubenfeder 6, die das Federglied des Thermoventils 7 ist, erhöht oder vermindert werden, um den Zustand des Öffnens des Ventilelements 12 zu justieren. Dies ermöglicht es, die Durchflussmenge der Kühlflüssigkeit einzustellen.
Es soll vermerkt werden, dass der Weg, den Ventilkörper 17 mit der Verbindungsabdeckung 19 zu verbinden, nicht auf die Verschraubung zwischen dem Schraubabschnitt 17d und dem Schraubabschnitt 19f beschränkt ist, und dass die ähnlichen Funktionen und die ähnlichen Effekte sogar schneller erhalten werden können, wenn so etwas wie ein C-Ring benutzt wird.
(5) Schraubenfeder 6 (Federglied)
Wie in den 1 bis 3 gezeigt, dient die Schraubenfeder 6 als ein Federglied für das Thermoventil 7 und ist in einem Spalt zwischen der Verbindungsabdeckung 19 und dem Thermoventil 7 eingefügt. Wenn das Thermoventil 7 aufgrund der Temperaturänderung der Kühlflüssigkeit, gleitend im Ventilkörper 17 hinunterfährt, drückt die Schraubenfeder 6 mit elastischer Kraft auf das Thermoventil 7 in die obere Richtung.
Änderungen der Gesamthöhe der Schraubenfeder 6 ermöglichen es, Änderungen in den Bedingungen anzubringen, solche wie die festgelegte Ingangsetzungstemperatur des Thermostaten 1, die Durchflussmenge, usw.
Als Nächstes wird das Anbringen des Thermostaten 1 an dem Motorkopf 2 beschrieben.
Der Thermostat 1 ist am Motorkopf 2 in dem Zustand angebracht, in dem der Thermostat 1 aufgrund der Verschraubung eine Einheit mit dem Ventilkörper und der Verbindungsabdeckung 19 bildet. Zuerst wird der Thermostat 1 in den Motorkopf 2 eingesetzt, an die Position, an der die Einlassöffnung 17a und die Auslassöffnung 17b des Ventilkörpers 17 zum Kühlflüssigkeitskanal 3 hin geöffnet sind. Dann wird die Haltevorrichtung 19d von einem Einkupplungsschlitz 2a des Motorkopfes 2 aus eingesetzt, um die Haltevorrichtung 19d mit dem Haltevorrichtungsschlitz 19c der Verbindungsabdeckung 19 zu koppeln. Diese Kopplung der Haltevorrichtung 19d mit dem Haltevorrichtungsschlitz 19c reguliert die Bewegung des Thermostaten in der Gleitrichtung (die Bewegungsrichtung des Kolbens 16). Die Vereinigung des Ventilkörpers 17 mit der Verbindungsabdeckung 19 vereinfacht das Anbringen und das Ablösen des Thermostaten 1 und vermindert die Arbeitsstunden.
Wie oben beschrieben, ist der Thermostat 1 so angeordnet, dass der Kolben 16 (Ventilelement 12) sich in Querrichtung des Flüssigkeitskanals 3 und in Durchflussrichtung der Kühlflüssigkeit (vertikale Richtung zur Durchflussrichtung) bewegt. Aus diesem Grund kann eine ausreichende Durchflussmenge der Kühlflüssigkeit sichergestellt werden, ohne den Rohrdurchmesser des Kühlmittelkanals 3 zu vergrößern.
Aufgrund der Wulstabschnitte 18b, 18c und 18d des Kappengliedes 18 und des Dichtungsringes 19b der Verbindungsabdeckung 19 besitzt der Thermostat die Funktionen, die Kühlfüssigkeit vom Motor abzuschirmen und die Vibration zu isolieren.
Mit Bezug auf die 1 und 2 wird die Funktion des Thermostaten beschrieben, die den Vorgang zum Regeln der Kühlflüssigkeit erklärt.
(1) Funktionen des Thermostaten beim Übergang vom geschlossenen zum offenen Zustand
Die Kühlflüssigkeit im Kühlflüssigkeitskanal 3 hat vor der Erwärmung eine niedrige Temperatur. Zu diesem Zeitpunkt ist das Wachs 15a in der Wachsummantelung 15 in einem zusammengezogenen Zustand und eine elastische Kraft in die obere Richtung, verursacht durch die Schraubenfeder 6, liegt immer an dem Thermoventil 7 an. Aus diesem Grund erhält das Ventilelement 12 des Elements 10 den Zustand des Schließens der Einlassöffnung 17a und der Auslassöffnung 17b des Ventilkörpers 17 aufrecht. Insbesondere ist der Flüssigkeitskanalbereich FA blockiert und dadurch fließt die Kühlflüssigkeit niemals von der Kühler- zur Motorseite.
Die Temperatur des Motors steigt mit verstreichender Betriebszeit und die Temperatur der Kühlflüssigkeit im Kühlflüssigkeitskanal 3 steigt auch. Dann wird die erhöhte Temperatur zum Wachs 15a in der Wachsummantelung 15 über das Element 12 übertragen und das Wachs 15a in der Wachsummantelung 15 schwillt auf ein vergrößertes Volumen an. Aufgrund dieser Volumenvergrößerung des Wachses 15a schwillt die Membran 15b aufwärts an. Dies ergibt die Kraft zum Schieben des Gummikolbens 15d aufwärts gegen die obere zähe Flüssigkeit 15c. Diese Kraft wird zum Kolben 16 über das Sicherungsblech 15e übertragen, wodurch der Kolben 16 aus dem Führungsabschnitt 11 herausragen wird. Da der Kontaktabschnitt 16a, der die Kante des Kolbens 16 ist, jedoch immer in Kontakt mit der Kontaktoberfläche 18 des Metallanschlussstückes 18a des Kappengliedes 18 ist, das befestigt wurde, wird das Element 10 seinerseits aufgrund der zum Kolben 16 relativen Bewegung abwärts gedrückt (siehe 2).
Da der Kontaktabschnitt 16a, der ein Neigungsabschnitt des Kolbens 16 ist, jedoch immer in Kontakt mit einer Kontaktfläche 18a eines Metallanschlussstückes 18 ist, fährt der Führungsabschnitt 11 und das Element 10 (Ventilelement 12) tatsächlich hinunter.
Gleichzeitig fährt der kreisförmige Schlitz 14a des Führungsabschnittes 11, der gekuppelt ist mit dem Wulstabschnitt 18e des Kappengliedes 18 (siehe 1), entlang der inneren Wandoberfläche 18h des Kappengliedes 18 hinunter, und ist am Ende gekoppelt mit dem Wulstabschnitt 18f des Kappengliedes 18 (siehe 2).
Die Position des Wulstabschnitts 18f, gebildet durch die Auskragung, ist eine angenäherte Position zur Bestimmung der endgültigen Hinunterfahrposition des Elementes 10. Auf dem Weg vom Wulstabschnitt 18e zum Wulstabschnitt 18f kann ein anderer Wulstabschnitt gebildet werden, um das Eindringen der Kühlflüssigkeit in den Spaltabschnitt zwischen Führungsabschnitt 11 und Kolben 16 besser zu verhindern.
Die Schraubenfeder 6, die den Zweck hat, auf das Thermoventil 7 stets die elastische, hochwärts gerichtete Kraft auszuüben, wird im Spalt zwischen dem Thermoventil 7 und der Verbindungsabdeckung 19 angeordnet, und dadurch fährt das Temperaturventil 7 gleitend gegen die elastische Kraft der Schraubenfeder 6 hinunter.
Wenn das Thermoventil 7 hinunterfährt, werden die Einlassöffnung 17a und die Auslassöffnung 17b des Ventilkörpers 17, die im geschlossenen Zustand waren, durch das Ventilelement 12 des Elements 10 geöffnet, um mit dem Flüssigkeitskanalbereich FA verbunden zu werden. Als Ergebnis fließt das Kühlmittel von der Kühler- zur Motorseite (siehe den umrandeten Pfeil von 2). Dann durchquert die Kühlflüssigkeit, die im Kühler gekühlt wurde, den Kühlmittelkanal 3 und fließt in den Motor. Da gleichzeitig die Temperaturänderung der Kühlflüssigkeit über das Element 10 des Ventilelements 12 zur Wachsummantelung 15, die ein temperaturempfindlicher Abschnitt ist, übertragen wird, lässt die Kühlflüssigkeit, die auf der Kühlerseite gekühlt wurde, das Wachs 15a nie plötzlich zusammenschrumpfen.
(2) Funktionen des Thermostaten 1 beim Übergang vom offenen zum geschlossenen Zustand
Wenn der Motor gestoppt wird, wird der Antrieb der Wasserpumpe auch gestoppt und die Zirkulation der Kühlflüssigkeit im Kühlflüssigkeitskanal 3 wird ebenso gestoppt. Die Temperatur der Kühlflüssigkeit im Kühlmittelkanal 3 wird im Laufe der Zeit vermindert. Entsprechend der Temperaturänderung zieht sich das Wachs 15a, das sich ausgedehnt hat, zusammen. Da die Temperaturänderung der Kühlflüssigkeit, die von der Kühlerseite her fließt, zur Wachsummantelung 15, die ein temperaturempfindlicher Abschnitt ist, über das Ventilelement 12 des Elementes 10 übertragen wurde, ist das Wachs 15a leicht geschrumpft. Dies veranlasst das Thermoventil 7 durch den elastischen Druck der Schraubenfeder 6 aufwärts zu gleiten, die immer die aufwärts gerichtete elastische Kraft auf das Thermoventil 7 ausübt. Der äußere Umfang 12 des Elementes 10 schließt als Ergebnis endgültig die Einlassöffnung 17a und die Auslassöffnung 17b des Ventilkörpers 17, um den Flüssigkeitskanalbereich FA zu blockieren (siehe 1).
Da die Temperaturänderung der Kühlflüssigkeit über das Element 10 des Ventilelements 12 zur Wachsummantelung 15a übertragen wird, die ein temperaturempfindlicher Abschnitt ist, wird die Volumenänderung beim Wachs 15a geringer. Als Ergebnis wird es schwierig, das Nachlaufphänomen herbeizuführen, bei dem das Ventilelement 12 mehrmalig die Einlassöffnung 17a und die Auslassöffnung 17b öffnet und schließt.
Als Nächstes wird jetzt eine Ausführungsform des Thermostaten gemäß der vorliegenden Erfindung durch Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben.
4 ist eine Querschnittsansicht eines Thermostaten nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die den Zustand des Öffnens des Ventils zeigt, und
5 ist eine Querschnittsansicht des Thermostaten nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die den Zustand des Schließens des Ventils zeigt.
In dieser Ausführungsform wird der Durchflussregler der Kühlflüssigkeit auf einen Thermostaten angewandt, der an einem Wasserkühlsystem für einen Fahrzeugmotor angeordnet ist, welches erklärt wird.
Der Regelungsprozess wird auch auf Basis der Funktionen des Thermostaten beschrieben. In dieser Ausführungsform fließt Kühlwasser, das als Kühlflüssigkeit verwendet wird, durch den Kühlflüssigkeitskanal des wassergekühlten Systems.
In dieser Ausführungsform wird ein Thermostat 1A auf einen Kühlflüssigkeitskanal 3 angewandt, der einen Umgehungsleitungskanal 3A aufweist. Die Grundkonstruktion des Thermostaten 1A ist ähnlich dem Thermostaten 1 gemäß 1 bis 3, aber der Thermostat 1A weist auch einen Aufbau auf, damit die Kühlflüssigkeit von dem Umgehungsleitungskanal 3A fließt. Hinsichtlich der Teile, die den gleichen Aufbau aufweisen und bei denen in dieser Ausführungsform die gleichen Funktionen benutzt werden, werden dieselben Symbole benutzt.
Ein Thermostat 1a ist in ein durchlöchertes Loch 4a eingebettet, das auf der oberen Oberfläche 4 des Kühlflüssigkeitskanals 3 gebildet ist, und ein durchlöchertes Loch 5a ist an der unteren Oberfläche 5 des Kühlflüssigkeitskanals 3 an der Position quer zum Kühlmittelkanal 3 gebildet, und ist mit einem Umgehungskanal 3A verbunden. Eine abgestufte Wand 5c ist am durchlöcherten Hohlraum 5a zum Zwecke des Sicherstellens des Kühlflüssigkeitsflusses von einer Umgehungsleitungsöffnung 17g gebildet.
Der Thermostat 1A regelt die Durchflussmenge der Kühlflüssigkeit im Kühlflüssigkeitskanal 3, abhängig von der Temperaturänderung der Kühlflüssigkeit, die aufgrund der Bewegung des Ventilelements 12 durch den Kühlflüssigkeitskanal 3 fließt, das den Kühlflüssigkeitskanal 3 quert, um den Kühlflüssigkeitskanal 3 zu verbinden oder zu blockieren.
Der Thermostat 1A ist hauptsächlich zusammengesetzt aus einem hohlen und zylindrischen Ventilkörper 17a und einem Thermoventil 7, das in dem hohlen Abschnitt des Ventilkörpers 17 gleitbar gelagert ist, einem Kappenglied 18, das in ein Ende des Ventilkörpers 17a eingefügt ist, eine Verbindungsabdeckung 19a, die in das andere Ende des Ventilkörpers 17 eingefügt ist und eine Schraubenfeder, die als Federglied für das Thermoventil 7 dient. Das Thermoventil 7 ist hauptsächlich zusammengesetzt aus einem Element 10, das aus dem Ventilelement 12 zum Verbinden und Blockieren des Kühlflüssigkeitsdurchflusses zusammengesetzt ist, und eines Führungsabschnittes 11 zum Führen der Bewegung des Elementes 10, einer Wachsummantelung 15, angeordnet am Boden von Element 10, Wachs 15a, gespeichert in der Wachsummantelung 15, einem Kolben 16 und dergleichen.
Teile, aus denen der Thermostat zusammengesetzt ist, werden nachfolgend beschrieben. Hinsichtlich von Teilen, die die gleichen Zusammensetzungen und Funktionen wie beim Thermostat 1 entsprechend den 1 bis 3 aufweisen, werden die detaillierten Erklärungen deshalb wegfallen.
(1) Ventilkörper 17A:
Wie in den 4 und 5 gezeigt, sind in dem Ventilkörper 17A eine Einlassöffnung 17a und eine Auslassöffnung 17b in die Umfangsfläche 17e gebildet und eine Umgehungsleitungsöffnung 17g ist am unteren Abschnitt der Auslassöffnung 17b durchlöchert ausgebildet. Ein Flüssigkeitsbereich FA (siehe 5) des Kühlflüssigkeitskanals wird durch die Einlassöffnung 17a, die Auslassöffnung 17b und das Element 10 (Ventilelement 12) gebildet, und der Hauptkanal (Flüssigkeitskanal der Kühlflüssigkeit von der Kühler- zur Motorseite) ist durchgängig oder blockiert. Andererseits kann die Kühlflüssigkeit in Folge der Umgehungsleitungsöffnung 17g und dem Element 10 (Ventilelement 12) im Motor über den Umgehungsleitungskanal 3A zirkulieren, ohne den Kühler zu durchlaufen.
Wenn das Element 10 (Ventilelement 12) gleitend hinunterfährt, werden die Einlassöffnung 17a und die Auslassöffnung 17b zum Verbinden des Flüssigkeitskanalbereiches FA geöffnet, wodurch die Kühlflüssigkeit von der Kühler- zur Motor seite fließt. Außerdem ist die Umgehungsleitungsöffnung 17g geschlossen, um den Kühlkanal zu blockieren, der vom Umgehungsleitungskanal 3A zur Motorseite verläuft (siehe 4).
Andererseits, wenn der Thermostat 1A gleitend hinauffährt, werden die Einlassöffnung 17a und die Auslassöffnung 17b zum Blockieren des Flüssigkeitskanalbereiches FA geschlossen, wodurch der Kühlflüssigkeitsdurchfluss von der Kühler- zur Motorseite blockiert wird. Außerdem ist der Umgehungsleitungskanal 3A geöffnet, wodurch die Kühlflüssigkeit von dem Umgehungsleitungskanal 3A zur Motorseite hin fließt (siehe 5).
Wenn der Thermostat 1A am Motorkopf 2A angebracht wird, ist der Ventilkörper 17A auf der Position befestigt, wo die Einlassöffnung 17a, die Auslassöffnung 17b und die Umgehungsleitungsöffnung 17g zum Kühlflüssigkeitskanal 3 hin geöffnet sind (die Position, in der sie mit dem Kühlflüssigkeitskanal 3 verbunden sind). Ferner ist der Ventilkörper 17A so angeordnet, dass die Umgehungsleitungsöffnung 17g zu der Seite des durchlöcherten Hohlraums 5a geöffnet wird, der die abgestufte Wand 5c für die Umgehungsleitung aufweist. Der offene Bereich der Umgehungsleitungsöffnung 17g ist erforderlich, um eine ausreichende Menge der Kühlflüssigkeit, die in dem Umgehungsleitungskanal 3A fließt, sicherzustellen.
Ähnlich dem Ventilkörper 17 gemäß den 1 bis 3 ist ein Schraubabschnitt 17d an einem Ende einer Innenwand 17c des Ventilkörpers 17A so angeordnet, um mit einem Schraubabschnitt 19f der Verbindungsabdeckung 19A verschraubt zu werden. Durch Verschrauben des Schraubabschnitts 17d des Ventilkörpers 17A mit dem Schraubabschnitt 19f der Verbindungsabdeckung 19A, kann die festgesetzte Länge des Ventilkörpers 17A und der Verbindungsabdeckung 19A justiert werden, und der Ventilkörper 17A und die Verbindungsabdeckung 19A können miteinander vereinigt werden, wodurch es einfacher wird, den Ventilkörper 17A und die Verbindungsabdeckung 19A am Motorkopf 2A anzuordnen.
Bei der Bestimmung des Materials des Ventilkörpers 17A, der Installationsumgebung, usw., soll die thermische Leitfähigkeit von Motorblock 2A und die mechanische Verarbeitbarkeit in die Betrachtung mit einfließen und ein beliebiges Material kann so lange benutzt werden, wie es an solche Bedingungen angepasst ist.
(2) Thermoventil 7:
Da das Thermoventil 7 den gleichen Aufbau und die gleichen Funktionen aufweist, wie das Thermoventil 7 gemäß der 1 bis 3, wird eine detaillierte Beschreibung weggelassen. Das Element 10 (Ventilelement 12) öffnet und schließt die Einlassöffnung 17a und die Auslassöffnung 17b sowie auch die Umgehungsleitungsöffnung 17g.
(3) Kappenglied 18:
Da das Kappenglied 18 den gleichen Aufbau und die gleichen Funktionen aufweist, wie das Kappenglied 18 gemäß den 1 bis 3, wird eine detaillierte Beschreibung weggelassen.
(4) Verbindungsabdeckung 19A:
Wie in den 4 und 5 dargestellt, weist die Verbindungsabdeckung 19A eine Flanschform auf und ist zusammengesetzt aus einem Einfügeabschnitt 19, der in ein durchlöchertes Loch 5a des Motorkopfes 2A eingefügt wird, Kopplungsabschnitten 19j und 10j, die an den Motorkopf 2A gekoppelt werden und durch Schraubenbolzen mit Muttern 22 und 23 befestigt werden und einem Umgehungsleitungskanalabschnitt 19h, der den Umgehungsleitungskanal 3A bildet, und der mit dem Umgehungsleitungskanal 3A innerhalb des Motorraumes verbunden ist.
Der Einfügeabschnitt 19k weist eine hohle und zylindrische Form auf und wird in den Motorkopf 2A eingesetzt. Der hohle Anteil bildet den Umgehungsleitungskanal 3A aus. Ein Schraubanteil 19f, der mit einem Schraubanteil 17d des Ventilkörpers 17A verschraubt ist, ist auf dem Einfügeabschnitt 19k ausgebildet. Diese Verschraubung vereinigt die Verbindungsabdeckung 19A und den Ventilkörper 17A. Ferner ist ein Schlitzabschnitt 19a zum Befestigen eines Dichtungsringes 19b am Außenumfang 19e auf dem Einfügeabschnitt 19k ausgebildet. Der Dichtungsring 19b hat die Funktion, das Eindringen der Kühlflüssigkeit durch einen Spalt zwischen einer Innenwand 5b des durchlöcherten Hohlraumes 5a und einer Umfangsfläche 17e des Ventilkörpers 17A in den Motorblock zu verhindern.
Die Kopplungsabschnitte 19j und 19j regulieren die Bewegung des Thermostaten 1A in Gleitrichtung (die Bewegungsrichtung des Kolbens 16), wenn der Thermostat 1A am Motorkopf 2A befestigt ist. Die Kopplungsabschnitte 19j und 19j haben die Form ausgebreiteter Flügel relativ zum Einfügeabschnitt 19k. Insbesondere sind die Kopplungsabschnitte 19j und 19j in einer Plattenform, dessen beide Enden vertikal relativ zu der Bewegungsrichtung des Kolbens 16 verlaufen. Um den Thermostaten 19A zu fixieren, wenn der Thermostat 1A am Motorkopf 2A befestigt ist, sind Spannungshohlräume 19i und 19i jeweils bei den Kopplungsabschnitten 19j und 19j ausgebildet.
Der Umgehungsleitungsabschnitt 19h, der eine hohle zylindrische Form hat, bildet den Umgehungsleitungskanal 3A und ist mit dem Umgehungsleitungskanal 3A (nicht dargestellt) im Motorraum verbunden. Der Umgehungsleitungskanal 3A des Umgehungsleitungskanalabschnittes 19h ist durchgängig zum hohlen Abschnitt des Ventilkörpers 17A. Wenn das Element 10 (Ventilelement 12) gleitend hinauffährt, wird die Umgehungsleitungsöffnung 17g des Ventilkörpers 17A geöffnet, um den Umgehungsleitungskanal 3A mit der Umgehungsleitungsöffnung 17g über den hohlen Abschnitt des Ventilkörpers 17A zu verbinden, wodurch die Kühlflüssigkeit von dem Umgehungsleitungskanal 3A zur Motorseite fließt und im Motor zirkuliert. Andererseits, wenn das Element 10 (Ventilelement 12) gleitend hinunterfährt, ist die Umgehungsleitungsöffnung 18g des Ventilkörpers 17A geschlossen, um den Umgehungsleitungskanal 3A und die Umgehungsleitungsöffnung 17g zu blockieren, wodurch die Kühlflüssigkeit niemals vom Umgehungsleitungskanal 3A zur Motorseite fließt.
Durch Einstellen der Verschraubungsbedingungen zwischen dem Schraubabschnitt 17d und dem Schraubabschnitt 19f kann die elastische Kraft der Schraubenfeder 6, die das Federglied von dem Thermoventil 7 ist, erhöht oder vermindert werden, um den Öffnungszustand des Ventilkörpers 12 einzustellen. Dies ermöglicht es, die Durchflussmenge der Kühlflüssigkeit einzustellen.
Es sollte bemerkt werden, das die Art der Verbindung des Ventilkörpers 17A zur Verbindungsabdeckung 19A in der vorliegenden Erfindung nicht auf die Verschraubung zwischen dem Schraubanteil 17d und dem Schraubanteil 19f beschränkt ist und die gleichen Funktionen und die gleichen Effekte erzielt werden können, wenn Befestigungselemente wie ein C-Ring benutzt werden.
(5) Schraubenfeder (Federglied)
Da die Schraubenfeder 6 den gleichen Aufbau und die gleichen Funktionen aufweist, wie die Schraubenfeder 6 nach der Vorrichtung der 1 bis 3, wird die detaillierte Beschreibung weggelassen.
Als Nächstes wird die Installation des Thermostaten 1A an den Motorkopf 2A beschrieben.
Der Thermostat 1A ist am Motorkopf 2A so angebracht, dass der Thermostat 1A mit dem Ventilkörper 17A und der Verbindungsabdeckung 19A, infolge der Verschraubung vereinigt ist. Zuerst wird der Thermostat 1A an die Position in den Motorkopf 2A eingefügt, wo die Einlassöffnung 17a, die Auslassöffnung 17b und die Umgehungsleitungsöffnung 17g des Ventilkörpers 17A zur Seite des Kühlflüssigkeitskanales 3 hin geöffnet sind. Außerdem ist der Thermostat 1A so angeordnet, dass die Umgehungsleitungsöffnung 17g zur Seite des durchlöcherten Hohlraumens 5a, der die abgestufte Wand 5c für die Umgehungsleitung aufweist, geöffnet ist.
Gleichzeitig werden im Thermostaten die Kupplungsabschnitte 19j und 19j mit dem Motorkopf 2A gekuppelt. Diese Kopplung reguliert die Bewegung des Thermostaten 1A in der Gleitrichtung (die Richtung des bewegten Kolbens 16). Ferner werden Bolzen 23 und 23 in die Bolzenhohlräume 19i und 19i der Kupplungsabschnitte 19j und 19j eingefügt, um den Thermostat 1A am Motorkopf 2A durch Bolzen zu befestigen. Diese Befestigung durch Bolzen reguliert die Bewegung des Thermostates 1A in der radialen Richtung (die Rotationsrichtung wie die des Kolbenschaftes 16). Vereinigung des Ventilkörpers 17A mit der Verbindungsabdeckung 19A vereinfachen den Ein- und Ausbau des Thermostaten 1 und vermindern die Arbeitsstunden. Ferner kann die Einlassöffnung 17a, die Auslassöffnung 17b und die Umgehungsleitungsöffnung 17g leichter durch die Bolzenbefestigung ausgerichtet werden.
Wie oben beschrieben, wird der Thermostat so angebracht, dass der Kolben 16 (Ventilelement 12) sich in Richtung quer zum Flüssigkeitskanal 3 in Fließrichtung der Kühlflüssigkeit (vertikale Richtung zur Fließrichtung) bewegt. Aus diesem Grund kann eine ausreichende Durchflussmenge der Kühlflüssigkeit sichergestellt werden, ohne den Rohrdurchmesser des Kühlflüssigkeitskanals 3 zu vergrößern.
Aufgrund der Wulstabschnitte 18b, 18c und 18d des Kappengliedes 18 und des Dichtungsringes 19d der Verbindungsabdeckung 19, besitzt der Thermostat 1 Funktionen zur Abschirmung des Motors vor dem Kühlmittel und zur Vibrationsisolation.
In Bezugnahme auf 5 wird die Funktion des Thermostaten 1A beschrieben, die den Regelungsprozess des Kühlmittels erklärt.
(1) Funktionen des Thermostaten 1A beim Übergang vom geschlossenen zum geöffneten Zustand
Das Kühlmittel im Kühlflüssigkeitskanal 3 hat eine niedrige Temperatur vor der Aufwärmung. Zu diesem Zeitpunkt ist das Wachs 15a in der Wachsummantelung 15 in einem zusammengezogenen Zustand und eine elastische Kraft in die obere Richtung wird stets auf das Thermoventil 7 durch die Schraubenfeder 6 aufgebracht. Aus diesem Grund schließt das Ventilelement 12 des Elementes 10 die Einlassöffnung 17a und die Auslassöffnung 17b des Ventilkörpers 17A und öffnet die Umgehungsleitungsöffnung 17g. Insbesondere ist der Flüssigkeitskanalbereich FA blockiert und dadurch fließt die Kühlflüssigkeit niemals von der Kühler- zur Motorseite. Andererseits werden der Umgehungsleitungskanal 3A und die Umgehungsleitungsöffnung 17g über den hohlen Abschnitt des Ventilkörpers 17A verbunden, wodurch die Kühlflüssigkeit von dem Umgehungsleitungskanal 3A zur Motorseite fließt (siehe 4).
Die Motortemperatur erhöht sich im Laufe der Zeit und die Kühlflüssigkeitstemperatur im Kühlflüssigkeitskanal 3 erhöht sich ebenfalls. Dann schwillt das Wachs 15a in der Wachsummantelung 15 auf ein vergrößertes Volumen an. Gleichzeitig wird die Temperaturänderung der Kühlflüssigkeit, die vom Umgehungsleitungskanal 3A zur Umgehungsleitungsöffnung 17g fließt, direkt auf die Wachsummantelung 15 übertragen. Aufgrund der Volumenerhöhung des Wachses 15a, schwillt die Membran 15b aufwärts an. Dies erzeugt die Kraft, um den Gummikolben 17d über die obere zähe Flüssigkeit aufwärts zu schieben. Diese Kraft wird über das Sicherungsblech 15e zum Kolben 16 übertragen, wodurch der Kolben 16 aus dem Führungsabschnitt 11 herausragen wird. Da jedoch der Kontaktabschnitt 16a, der die Kante des Kolbens 16 ist, immer in Kontakt mit der Kontaktoberfläche 18 des Metallanschlussstückes 18a des Kappengliedes 18 ist, das befestigt wurde, wird das Element 10 aufgrund der Relativbewegung des Kolbens 16 seinerseits hinuntergeschoben (siehe 5).
Da der Kontaktabschnitt 16a, der ein Neigungsabschnitt des Kolbens 16 ist, jedoch immer in Kontakt mit einer Kontaktfläche 18a des Metallanschlussstückes 18 ist, fahren der Führungsabschnitt 11 und das Element 10 (Ventilelement 12) tatsächlich hinunter.
Gleichzeitig fährt der kreisförmige Schlitz 14a des Führungsabschnittes 11, der mit dem Wulstabschnitt 18e des Kappengliedes 18 in Eingriff steht, entlang der inneren Wandoberfläche 18h des Kappengliedes 18 hinunter (siehe 4), und ist schließlich in Eingriff mit dem Wulstabschnitt 18f des Kappengliedes 18 (siehe 5). Die Position des Wulstabschnittes 18f, durch die Hervorragung ausgebildet, ist eine angenäherte Position zur Bestimmung der endgültigen Hinunterfahrposition des Elementes 10. Auf der Strecke vom Wulstabschnitt 18e zum Wulstabschnitt 18f kann ein anderer Wulstabschnitt ausgebildet werden, um das Verhindern des Eindringens der Kühlflüssigkeit in den Spaltabschnitt zwischen Führungsabschnitt 11 und Kolben 16 zu verbessern.
Die Schraubenfeder 6, die den Zweck hat, immer die elastische aufwärts gerichtete Kraft auf das Thermoventil 7 aufzubringen, ist im Spalt zwischen Thermoventil 7 und Verbindungsabdeckung 19A angeordnet, und dadurch fährt das Thermoventil 7 gleitend gegen die elastische Kraft der Schraubenfeder 6 hinunter.
Wenn das Thermoventil 7 hinunterfährt, werden die Einlassöffnung 17a und die Auslassöffung 17b des Ventilkörpers 17A, die im geschlossenen Zustand waren, geöffnet, um das Ventilelement 12 des Elementes 10 mit dem Flüssigkeitskanalbereich FA zu verbinden. Als Ergebnis fließt die Kühlflüssigkeit von der Kühler- zur Motorseite (siehe den umrandeten Pfeil in 2). Dann durchläuft die Kühlflüssigkeit, die im Kühler gekühlt wurde, den Kühlflüssigkeitskanal 3 und fließt in den Motor. Da gleichzeitig die Temperaturänderung der Kühlflüssigkeit über das Element 10 des Ventilelementes 12 zur Wachsummantelung 15, die ein temperaturempfindlicher Teil ist, übertragen wird, lässt die Kühlflüssigkeit, die auf der Kühlerseite gekühlt wurde, das Wachs 15a nie plötzlich schrumpfen.
Auch wenn das Thermoventil 7 hinunterfährt, schließt das Ventilelement 12 des Elementes 10 die Umgehungsleitungsöffnung 17g des Ventilkörpers 17A, der in einem offenen Zustand ist. Genau gesagt, sind der Umgehungsleitungskanal 3A und die Umgehungsleitungsöffnung 17g blockiert und die Kühlflüssigkeit fließt nie über den Umgehungsleitungskanal 3A zu der Motorseite (siehe 5).
(2) Funktionen des Thermostaten 1A beim Übergang vom offenen zum geschlossenen Zustand
Wenn der Motor gestoppt wird, wird auch der Antrieb der Wasserpumpe gestoppt und der Kühlflüssigkeitsumlauf im Kühlflüssigkeitskanal 3 wird auch gestoppt. Die Temperatur der Kühlflüssigkeit im Kühlflüssigkeitskanal 3 wird im Laufe der Zeit erniedrigt. Entsprechend der Temperaturänderung schrumpft das Wachs, das sich ausgedehnt hatte. Da die Temperaturänderung der vom Kühler zur Wachsummantelung 15, die ein temperaturempfindliches Teil ist, fließenden Kühlflüssigkeit über das Ventilelement 12 des Elementes 10 übertragen wird, schrumpft das Wachs 15a leichter. Dies bewirkt, dass das Thermoventil 7 durch den elastischen Druck der Schraubenfeder 6, die immer den aufwärts gerichteten elastischen Druck auf das Thermoventil 7 aufbringt, aufwärts gleitet. Als Ergebnis schließt der Ventilabschnitt 12 des Elementes 10 die Einlassöffnung 17a und die Auslassöffnung 17b des Ventilkörpers 17A, die geöffnet waren, und öffnet die Umgehungsleitungsöffnung 17g. Insbesondere wird der Flüssigkeitskanalbereich FA blockiert, und die Kühlflüssigkeit fließt nicht von der Umgehungsleitungskanalseite 3A zur Motorseite. Folglich zirkuliert die Kühlflüssigkeit im Motor, ohne den Kühler zu durchlaufen (siehe 4).
Da die Temperaturänderung der Kühlflüssigkeit über das Element 10 des Ventilelementes 12 übertragen auf die Wachsummantelung 15 wird, die ein temperaturempfindliches Teil ist, wird die Volumenänderung des Wachses 15a geringer ausfallen. Als Ergebnis wird es schwierig, das Nachlaufphänomen zu bewirken, bei dem das Ventilelement 12 wiederholt die Einlassöffnung 17a, die Auslassöffnung 17b und die Umgehungsleitungsöffnung 17g öffnet und schließt.
Es sollte deutlich sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt ist und in verschiedenen Ausführungsformen ausgeführt wird. Beispielsweise sind der Ventilkörper und die Verbindungsabdeckung in der obigen Ausführungsform vereinigt, aber sie können auch getrennt sein.
Auch kann der Thermostat in den obigen Ausführungsformen innerhalb des Kühlflüssigkeitskanales des Motorkopfes angeordnet sein, aber er könnte auch in einem beliebigen geeigneten Abschnitt des Kühlflüssigkeitskanales angeordnet sein.
Da gemäß dem Durchflussregler zum Regeln einer Kühlflüssigkeit nach Anspruch 1 das Ventilelement vorwärts oder rückwärts quer zum Kühlflüssigkeitskanal bewegt wird, kann die Durchflussmenge der Kühlflüssigkeit sicher gestellt werden, ohne den Rohrdurchmesser des Kühlflüssigkeitskanals zu verändern, und die Vorrichtung kann an einen beliebigen Abschnitt des Kühlflüssigkeitskanals befestigt werden.
Da gemäß dem Durchflussregler zum Regeln einer Kühlflüssigkeit nach Anspruch 2 der Durchflussregler so angeordnet ist, um den Flüssigkeitskanalbereich zu queren, kann der Regler in einem beliebigen Abschnitt des Kühlflüssigkeitskanales angeordnet sein. Zusätzlich kann eine ausreichende Durchflussmenge der Kühlflüssigkeit sicher gestellt werden, ohne den Rohrdurchmesser zu verändern.
Da gemäß dem Durchflussregler zum Regeln einer Kühlflüssigkeit nach Anspruch 3 die Temperaturänderung der Kühlflüssigkeit zum temperaturempfindlichen Abschnitt über das Ventilelement übertragen wird, reagiert das thermische Ausdehnungselement im temperaturempfindlichen Abschnitt auf die Temperaturänderung der Kühlflüssigkeit in einer abgeschwächten Art und Weise, wodurch das Nachlaufphänomen verhindert wird, und so die Durchflussmenge des Kühlmittels stabil geregelt werden kann. Als Ergebnis kann die Temperatur des Motors bei einer beliebigen Temperatur aufrechterhalten werden, der Treibstoffwirkungsgrad verbessert, und die Abgabe der schädlichen Auspuffgase vermindert werden. Ferner wird auch die Haltbarkeit des Durchflussreglers zum Regeln einer Kühlflüssigkeit vergrößert.
Da gemäß dem Durchflussregler zum Regeln eines Kühlmittes, nach Anspruch 4 der Ventilkörper und die Verbindungsabdeckung miteinander vereinigt sind, ist das Anbringen und Ablösen des Thermostaten vereinfacht und die Arbeitstunden sind reduziert. Auch die Ausrichtung des Durchflussreglers zum Regeln einer Kühlflüssigkeit ist vereinfacht.
Gemäß dem Durchflussregler zum Regeln einer Kühlflüssigkeit nach Anspruch 5 wird aufgrund der Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen des Ventilelements der Hauptkanal des Kühlmittelkanals verbunden oder blockiert und die Umgegehungsleitungsöffnung und ein Umgehungsleitungskanal werden verbunden oder blockiert. Deshalb kann die Durchflussregelung über den Umgehungskanal auf eine sehr einfache Art und Weise ausgeführt werden.

Claims

Durchflussregler, der zur Anordnung in einem Kühlflüssigkeitskanal einer Verbrennungskraftmaschine ausgebildet ist und der zum Regeln eines Durchflusses einer durch den Kühlflüssigkeitskanal strömenden Kühlflüssigkeit in Abhängigkeit von der Temperaturänderung der Kühlflüssigkeit ausgebildet ist, mit: – einem zylindrischen Ventilkörper (17, 17A), der eine Einlassöffnung (17a) und eine Auslassöffnung (17b) aufweist, die auf einer inneren Umfangsfläche des Ventilkörpers ausgebildet sind und der so angeordnet ist, dass die Einlassöffnung und die Auslassöffnung mit dem Kühlflüssigkeitskanal (3) verbunden sind; – einem Flüssigkeitskanalbereich (FA), der in dem Ventilkörper vorgesehen ist, um die Einlassöffnung und die Auslassöffnung zu verbinden; und – einem Ventilelement (12) mit einem temperaturempfindlichen Teil (15), das zum gleitenden Bewegen auf der inneren Oberfläche des Ventilkörpers vorwärts und rückwärts in einer den Kanalbereich überquerenden Weise ausgebildet ist in Abhängigkeit von der Temperaturänderung der Kühlflüssigkeit, wodurch die Einlassöffnung und die Auslassöffnung durch die Bewegung des Ventilelementes geöffnet oder verschlossen werden, um den Flüssigkeitskanalbereich freizugeben oder zu versperren, dadurch gekennzeichnet, dass er eine auf der inneren Umgebungsfläche des Ventilkörpers (17A) ausgebildete Umgehungsöffnung (17g) aufweist und die Umgehungsöffnung und ein Umgehungskanal (3A) durch eine Bewegung des Ventilelementes miteinander verbunden oder versperrt werden.
Durchflussregler der Kühlflüssigkeit nach Anspruch 1, wobei das Ventilelement (12) so angeordnet ist, dass es sich durch Ausdehnen/Zusammenziehen eines temperaturempfindlichen Teils (15) vorwärts oder rückwärts bewegt und die Temperaturänderung der Kühlflüssigkeit auf den temperaturempfindlichen Teil über das Ventilelement übertragen wird.
Durchflussregler der Kühlflüssigkeit nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Verbindungsabdeckung (19, 19A), die zum Befestigen des Ventilkörpers (17, 17A) ausgebildet ist mit dem Ventilkörper vereint ist.
Durchflussregler der Kühlflüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Ventilelement einen Führungsabschnitt (11) aufweist, der als eine Führung für einen Kolben (16) dient, wenn sich das Ventilelement vorwärts und rückwärts bewegt, wobei der Kolben von der durch den Kühlflüssigkeitskanal strömenden Kühlflüssigkeit isoliert ist.
Durchflussregler der Kühlflüssigkeit nach Anspruch 4, wobei der Führungsabschnitt (11) am äußeren Umfang (11a) des Führungsabschnittes ausgehöhlte kreisförmige Rillen (14a, 14b) aufweist, wobei. die kreisförmigen Rillen mit einer Vielzahl von Wulstbereichen (18e, 18f) ineinandergreifen, die auf der Innenwand eines Deckelgliedes (18), in dem der Führungsbereich gleitet, vorstehen.
Durchflussregler der Kühlflüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Ventilelement (12) den querverlaufenden Abschnitt der Einlassöffnung (17a) und den querverlaufenden Abschnitt der Auslassöffnung (17b) versperrt, wenn das Ventilelement den Flüssigkeitskanalbereich versperrt.