CN105452627A - 用于内燃机的恒温阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的恒温阀，所述恒温阀包括具有多个冷却液连接的壳体，并包括至少两个中空阀元件，所述阀元件被布置成在壳体内彼此相邻并被安装于壳体内，以便可围绕同一旋转轴线旋转，其中所述阀元件各自具有在其壳表面区域形成的至少一个开口，其中，通过旋转阀元件，所述开口可以选择性地与壳体的冷却液连接中的一个或多个连通，其中，驱动装置被设置，通过该驱动装置，至少两个阀元件中的第一阀元件可在两个末端位置之间旋转，其中，至少两个阀元件中的第二阀元件可选择性地与第一阀元件耦合和与第一阀元件解除耦合，其中，在第二阀元件与第一阀元件耦合的状态下，第二阀元件通过第一阀元件的旋转也被驱动旋转，并且其中，耦合装置被提供，所述耦合装置通过旋转第一阀元件到第一末端位置而被驱动，以使得第二阀元件与第一阀元件耦合，并且通过旋转第一阀元件到第二末端位置被驱动，以使得第二阀元件与第一阀元件解除耦合。

Description

用于内燃机的恒温阀

本发明涉及用于内燃机的恒温阀，所述恒温阀包括具有若干冷却液连接的壳体，并包括被布置为在壳体内彼此相邻且可旋转地围绕共同的旋转轴线的至少两个中空阀元件，其中所述阀元件各自具有在其壳表面区域内形成的至少一个开口，其中，通过阀元件的旋转，所述开口能够选择性地与壳体的一个或若干个冷却液连接连通，其中，设置驱动装置，通过所述驱动装置，至少两个阀元件中的第一阀元件可在两个末端位置之间旋转。

为了执行汽车内燃机中的冷却液系统的开环和闭环控制，现在大量不同的冷却剂回路因变于预定操作值被设置。例如，使用由通过电动机驱动并能够控制一个或多个冷却液通路的恒温阀。这些恒温阀使用，例如，被称为旋转滑阀的可旋转的圆柱形或球形分段形状的中空辊作为阀元件。为了在必要时能够驱动一个或多个额外的冷却液回路，例如多个这样的旋转滑阀以某种方式彼此耦合使得它们位于同一旋转轴线上。例如，如果一个冷却液回路将伴随着汽车驾驶室的加热或不加热而被操作时，例如在一个方向旋转的情况下，控制操作而无需额外的冷却液回路是可能的，而在另一方向旋转的情况下，可以控制额外的冷却液回路。以此为目的，可以在阀元件之间布置合适的控制联系导向件。

然而，不利的是，为了在每种情况下控制两个冷却液回路，旋转滑阀只有不到一半的旋转周长可被使用。取决于恒温阀的必要切换状态，这导致旋转滑阀具有不理想的大直径。

用被解释的现有技术作为起点，本发明基于目的为使得在一开始提到的类型的恒温阀可供使用，所述恒温阀具有尽可能小的安装空间并以结构上简单的方式实现多个开关位置。

本发明借助权利要求1所述的主题解决了这个问题。有利的改进可在从属权利要求，说明书和附图中找到。

对于在一开始提到的所述类型的恒温阀，本发明解决的问题是，至少两个阀元件中的第二个阀元件可选择性地与所述第一阀元件耦合和从所述第一阀元件解除耦合，其中，所述第二阀元件，当与所述第一阀元件耦合时，通过第一阀元件的旋转也被旋转性地驱动，并且其中，提供耦合装置，所述耦合装置通过第一阀元件旋转到第一末端位置被驱动，使得所述第二阀元件与第一阀元件耦合，并且所述耦合装置通过所述第一阀元件旋转到第二末端位置被驱动，使得所述第二阀元件从第一阀元件解除耦合。

恒温阀被提供用于汽车的内燃机。在这方面，本发明还涉及具有根据本发明所述的恒温阀的汽车内燃机。

根据本发明提供的阀元件形成被称为旋转滑阀的阀元件。它们可以，例如，以中空的圆柱形方式或中空球形被体现。因此，阀元件可以具有球形形状的或球形分段形状的或圆柱形或圆柱形分段形状的壳表面。在每种情况下，一个或多个开口以本身已知的方式在壳表面内形成，所述开口特别被壳表面限定。所述开口可以选择性地打开或关闭壳体的不同冷却液连接，并且作为结果把它们彼此连接或者彼此断开。根据本发明的恒温阀的阀元件被布置成彼此相邻。特别是阀元件因此可以选择性地开关壳体的冷却液连接，所述冷却液连接沿阀元件的旋转轴线彼此相邻地就位，也就是说，它们可以将所述冷却液连接彼此连通或彼此断开。壳体的冷却液连接，以本身已知的方式形成通向内燃机冷却液系统的各种冷却液管线。例如，其本身不被驱动的阀元件，可以打开或关闭冷却回路循环，所述冷却回路循环在必要时必须被另外控制。

根据本发明，至少两个阀元件被提供，其中，所述阀元件可选择性地被彼此耦合或彼此解除耦合。阀元件中的一个被驱动旋转并在耦合状态拖带第二阀元件，所述第二阀元件特别地本身不被驱动。在耦合状态中，阀元件特别地以旋转固定方式彼此相连，其结果是它们在两个旋转方向上一起旋转。耦合的阀元件的同步运动因此随后发生。与此相反，在非耦合状态中，第一阀元件可以独立于第二阀元件旋转，也就是说第二阀元件不旋转。

根据本发明，阀元件的耦合或解除耦合发生在第一阀元件的旋转运动的相对末端位置。在这种情况下，在耦合或解除耦合状态的阀元件的旋转可以在末端位置之间的整个旋转范围内。只是不得到达末端位置，除非需要耦合状态的改变。因此，根据本发明，一个显著更大的旋转范围可用于控制，也就是说，相比现有技术，用于产生合需的开口几何形状，特别是，如旋转滑阀的阀元件的几乎整个圆周。其结果是，相比现有技术，具有相同的安装空间能够实现显著更多的开关状态。

第一阀元件的末端位置可以是彼此相邻。特别是，第一阀元件的末端位置也可以形成用于第二阀元件旋转运动的末端位置。第一阀元件旋转到第一或第二末端位置导致耦合装置的驱动，以便耦合或解除耦合阀元件。当第一阀元件被旋转到诸末端位置中的一个末端位置时，耦合或解除耦合因此自动发生。无需单独的驱动器用于耦合和解除耦合。相反，这可以容易地借助驱动装置来发生，所述驱动装置被提供以在任何情况下旋转所述第一阀元件。其结果是，根据本发明的阀元件以结构上特别简单的方式被耦合和解除耦合。

当然，也可能提供多于两个的阀元件。另外的阀元件可以是自身驱动的或者可以不那样。在后一种情况下，它们也可以被另一阀元件——例如第一阀元件——的驱动装置驱动。

根据一个实践实施例，至少一个所述第一阀元件和至少一个所述第二阀元件可以被设置在相同的旋转轴上。

此外，所述第一阀元件和所述第二阀元件可以包括连通的轴向开口，在其两侧彼此朝向面对。冷却液可以从阀元件中的一个流入另一个阀元件并因此通过所述彼此连通的轴向开口在冷却液连接之间流动，所述冷却液连接通过壳体的两个阀元件可选择地连接。

第一阀元件的末端位置可相对于彼此在第一阀元件的旋转方向上被偏移超过180°，优选地，偏移至少270°。对于末端位置，也可在旋转方向上被隔开超过270°。如前所述，末端位置之间的整个旋转范围可供使用以切换根据本发明所述恒温阀而不会发生解除耦合或耦合。这种可用的旋转范围借助在旋转方向上的末端位置之间的长距离被最大化。

根据又一实施例，拖带装置也被提供，所述拖带装置被设计成：在所述第二阀元件在第二末端位置从所述第一阀元件解除耦合之后，拖带所述第二阀元件和所述第一阀元件进入与所述第一末端位置接近的初始位置，其中，所述第一阀元件随后独立于第二阀元件可旋转。此外，拖带装置可以包括设置在朝向彼此面对的第一和第二阀元件两侧上的拖带突起，当所述第一阀元件从所述第二末端位置旋转到接近第一末端位置的所述初始位置时，所述拖带突起彼此接合。根据又一相关实施例，可以使第二阀元件通过壳体的冷却液连接的密封装置保持在初始位置，所述密封装置抵接在第二阀元件的壳表面上，直到第二阀元件当第一阀元件旋转到第一末端位置时通过拖带装置也被旋转到第一末端位置并与第一阀元件耦合。

在阀元件在第二末端位置解除耦合后，在这些实施例中，所述第二阀元件通过借助拖带装置被第一阀元件拖曳回到接近第一末端位置的初始位置，并且特别是直接相邻于初始位置。在初始位置，阀元件不重新耦合，其结果是所述第一阀元件可以随后独立于第二阀元件在第二末端位置和初始位置之间的旋转范围内被旋转。拖带装置因而只在一个方向上作用，特别是从第二末端位置开始在第一末端位置的方向上作用。如果阀元件再次彼此耦合，则第一阀元件旋转到第一末端位置为止，其中拖带装置则再次把第二阀元件拖离初始位置直至第一末端位置，其结果是耦合发生。为了以特别简单的方式防止第二阀元件在没有与所述第一阀元件耦合的状态中从初始位置移离，如所解释的，可以使壳体的冷却液连接的密封装置在最初位置下抵接第二阀元件的壳表面，并且保持所述第二阀元件在初始位置，直到它被第一阀元件和拖带装置拖离初始位置并进入第一末端位置为止。

根据又一实施例，可以提供耦合装置，所述耦合装置包括被设置在所述第一阀元件或所述第二阀元件上轴向移动的耦合销，其中所述耦合销，在所述第一阀元件旋转到第一末端位置时，被推入到第一和第二阀元件中的另一个的耦合销接纳部，以便第二阀元件与第一阀元件耦合，并且其中，所述耦合销，通过第一阀元件到第二末端位置的旋转，从销接纳部被撤回，以便从第一阀元件解除耦合第二阀元件。在这方面，还可以使耦合销的销头在所述第一阀元件的第一末端位置区域内与设置在壳体上的耦合斜楔接合，所述耦合斜楔把耦合销推入耦合销接纳部，并且使耦合销的销头在所述第一阀元件的第二末端位置区域内与同样设置在壳体上的解除耦合斜楔接合，该解除耦合斜楔把耦合销从销接纳部撤回。所述解除耦合斜楔可以以颚形状被体现并可在所述第一阀元件的第二末端位置接合在耦合销的销头后面。

以耦合为目的，耦合销因而接合在相应的其它阀元件中的适当的销接纳部，例如孔。其结果是，两个阀元件以旋转固定的方式彼此连接。以特别简单的方式，耦合斜楔可以设置在壳体上，销头在第一阀元件旋转到第一末端位置的过程中压靠在所述耦合斜楔上末端位置，并通过所述耦合斜坡，销头然后以销头的轴向位移行进入销接纳部。借助解除耦合斜楔的解除耦合可以相应的方式发生，其中斜楔可以以颚形开槽，例如被称为牛脚形。颚形解除耦合斜楔卡住耦合销的销头，并且销头沿着解除耦合斜楔被引导，同时从销接纳部沿轴向被拔出。

根据另选的实施例，可以提供耦合装置，所述耦合装置包括被枢转性设置在所述第一或第二阀元件上的耦合摇杆，其中，所述耦合摇杆通过第一阀元件的旋转进入第一末端位置被枢转，使得所述耦合摇杆与第一和第二阀元件中的另一个的摇杆接纳部接合，以便所述第二阀元件与第一阀元件耦合，并且其中，所述耦合摇杆通过所述第一阀元件旋转到第二末端位置被枢转，如此使得所述第二阀元件从所述第一阀元件解除耦合，所述耦合摇杆从摇杆接纳部脱离。在这方面，还可以提供，在第一阀元件的第一末端位置，耦合摇杆与设置在壳体上且使耦合摇杆枢转的耦合突起接合，并且，在第一阀元件的第二末端位置，耦合摇杆与同样设置在壳体上且使耦合摇杆枢转的解除耦合突起接合。在这些实施方案中，耦合摇杆被提供，在第一阀元件移入第一或第二末端位置期间，所述耦合摇杆以这种方式枢转：通过与摇杆接纳部接合，它导致阀元件的耦合或解除耦合。

用本身已知的方式，驱动装置可以包括电动机驱动器或真空驱动器。当然，为了控制所述恒温阀，可以提供合适的开环和闭环控制装置，例如本身已知的那些。

参照附图，以下更详细地说明本发明的典型实施例。在附图中，以示意图形式表示每种情况：

图1以立体图显示了在第一操作状态中根据本发明所述恒温阀的一部分，

图2显示了在第二操作状态中来自图1的示图，

图3显示了在第三操作状态中来自图1的示图，

图4显示了在第四操作状态中来自图1的示图，

图5显示了在第五操作状态中来自图1的示图，

图6显示了在第六操作状态中来自图1的示图，

图7显示了在第七操作状态中来自图1的示图，

图8显示了在第一操作状态中来自图1的示图的放大细节，

图9显示了在第二操作状态中来自图1的示图的放大细节，

图10显示了在第三操作状态中来自图1的示图的放大细节，

图11显示了在第四操作状态中来自图1的示图的放大细节。

除非另有说明，否则相同的附图标记表示附图中相同的对象。在图1中显示的根据本发明所述用于汽车内燃机的恒温阀包括壳体，所述壳体具有与内燃机冷却液系统的冷却液管线的多个冷却液连接。冷却液系统可具有开环和闭环控制装置，其本身是已知的，用于执行对所述恒温阀的开环和闭环控制。开环和闭环控制装置然后接收至少一个传感器的测量值，所述测量值是开环和闭环控制的基础。例如，可以提供一个或多个温度传感器，其测量冷却液的温度。

为清楚起见，图1仅显示恒温阀壳体的一部分10。第一阀元件14和第二阀元件16被布置在共同的旋转轴12上。第一阀元件14被固定地连接到旋转轴12。旋转轴12，连带第一个阀元件14，可借助例如电动机驱动装置的驱动装置(没有被更详细地显示)围绕旋转轴线18被旋转，如通过双箭头20另外在图1中表示的那样。第二阀元件16也被安装在旋转轴12上，以便围绕旋转轴18旋转。第一和第二阀元件14，16各自具有球形分段形的壳表面，并且是中空设计的。阀元件14，16各自具有由壳表面界定的至少一个开口22，24。开口22,24可以选择性地与壳体的冷却液连接一致地安置，为了使各自的冷却液管线彼此连接或彼此断开。以此为目的，第一和第二阀元件14，16至少在它们彼此面对的端面上具有轴向开口26，28，通过所述轴向开口26，28，冷却液可在阀元件14，16之间流动。

第一阀元件14的旋转运动的第一末端位置用附图标记30被示意地表示。所述旋转运动的第二末端位置用附图标记32被示意地表示。在这些末端位置30，32之间具有一个旋转范围34。靠近第一末端位置30使阀元件14，16彼此耦合。耦合的阀元件14，16随后可以在旋转范围34内在两个旋转方向上同步移动而不会释放耦合。为了释放耦合，靠近第二末端位置32。阀元件14，16然后解除耦合并且在第二阀元件16被向下拖动之后，如下所述地，第一阀元件14可以被移动到接近转动范围34内的初始位置的第一末端位置30中的一个末端位置，第二阀元件16则不移动。第一阀元件14旋转运动的末端位置30，32因此也形成了第二阀元件16旋转运动的末端位置。

参照图1至7，阀元件14，16的耦合和解除耦合现在将被更详细地解释。为了耦合阀元件14，16，以轴向移动方式被安装在第一阀元件14上的耦合销36，在其一端设有销头38。与销头38相对的所述耦合销36的末端，可以保持在第二阀元件16相应的销接纳部。在耦合销36处于被保持在销接纳部状态下，阀元件14，16以旋转固定方式借助耦合销36彼此耦合。

在图1中，第一阀元件14处于第二末端位置32并且耦合销36从第二阀元件16的销接纳部被拔出。阀元件14，16，因此彼此解除耦合。第二阀元件16处在接近第一末端位置30的初始位置。通过驱动装置的驱动，第一阀元件14可以在阀元件14，16的这种解除耦合状态下独立于未被驱动的第二阀元件16在第二末端位置32和在图2中所示的位置之间旋转。

如果第一阀元件14被旋转到图2所示的位置，形成在端侧并面向第二阀元件16的第一阀元件14的拖带突起40，与在第二阀元件16的相对端侧上形成的拖带突起42接合。第二阀元件16在解除耦合状态通过拖带突起40，42也被第一阀元件14拖带到第一末端位置30。如从图2和图3的比较明显可知，销头38在形成于壳体部分10上的耦合斜楔44之上行进，并且作为结果沿轴向被推入第二阀元件16的销接纳部。阀元件14，16然后以旋转固定的方式彼此耦合并且在旋转范围34内彼此同步地移动。

图4显示阀元件14，16在即将到达第二末端位置32前的状态。在阀元件14，16进一步旋转进入第二末端位置32期间，销头38与以颚形体现并也在壳体部分10上形成的解除耦合斜楔46接合。在此过程中，解除耦合斜楔46的颚形部分在销头38后面接合并且沿着解除耦合斜楔引导销头，其中，耦合销36再次从第二阀元件16的销接纳部被撤回。这种被解除耦合的状态显示于图5中。在随后的旋转期间，如图6和7所示，由于拖带突起40，42，第一阀元件14拖带第二阀元件16到接近第一末端位置30的初始位置。

通过轴向偏移销头36在第一末端位置30的耦合可以在图8和图9的放大示图中更好地被看到。相应地，通过轴向把耦合销36从第二阀元件16的销接纳部拔出的阀元件14，16的解除耦合可以在图10和11的放大示图中更好地被看到。在这些图中，阀元件14，16的轴向开口26，28也可更好地被看到。

Claims (13)

1.用于内燃机的恒温阀，所述恒温阀包括具有多个冷却液连接的壳体，并包括被布置为在壳体内彼此相邻并安装在壳体内以可围绕同一旋转轴线(18)旋转的至少两个中空阀元件(14，16)，其中所述阀元件(14，16)各自具有在其壳表面区域内形成的至少一个开口(22，24)，其中，所述开口(22，24)能够通过旋转阀元件(14，16)选择性地与至少一个或多个壳体的冷却液连接相连通，其中，设置驱动装置，通过所述驱动装置，所述至少两个阀元件(14，16)中的第一个阀元件可在两个末端位置(30，32)之间旋转，其特征在于，

至少两个阀元件(14，16)中的第二个阀元件可选择性地与所述第一阀元件(14)耦合和与所述第一阀元件(14)解除耦合，其中，在与所述第一阀元件(14)耦合的状态下，通过第一阀元件(14)的旋转，所述第二阀元件(16)也被旋转性地驱动，并且其中，耦合装置被提供，所述耦合装置通过旋转第一阀元件(14)到第一末端位置被驱动，以使所述第二阀元件(16)与第一阀元件(14)耦合，并且所述耦合装置通过旋转所述第一阀元件(14)到第二末端位置被驱动，以使所述第二阀元件(16)从第一阀元件(14)解除耦合。

2.根据权利要求1中所述的恒温阀，其特征在于，至少一个第一阀元件(14)和至少一个第二阀元件(16)被安置于同一旋转轴(12)上。

3.根据如前所述权利要求中的任一项所述的恒温阀，其特征在于，第一阀元件(14)和第二阀元件(16)在其面向彼此的两侧具有相互连通的轴向开口(26，28)。

4.根据如前所述权利要求中的任一项所述的恒温阀，其特征在于，末端位置(30，32)相对于彼此在所述第一阀元件(14)的旋转方向上偏移超过180°，优选地偏移至少270°。

5.根据如前所述权利要求中的任一项所述的恒温阀，其特征在于，拖带装置也被提供，所述拖带装置被设计为第二阀元件(16)在第二末端位置与所述第一阀元件(14)解除耦合后，拖带所述第二阀元件(16)旋转进入与所述第一末端位置接近的初始位置，其中，所述第一阀元件(14)随后可独立于第二阀元件(16)被旋转。

6.根据权利要求5所述的恒温阀，其特征在于，所述拖带装置包括在面向彼此的第一阀元件(14)和第二阀元件(16)两侧上形成的拖带突起，在第一阀元件(14)从第二末端位置旋转到接近第一末端位置的所述初始位置期间，所述拖带突起彼此接合。

7.根据权利要求5和6中任一项所述的恒温阀，其特征在于，第二阀元件(16)通过壳体的冷却液连接的密封装置被保持在初始位置，所述密封装置支承靠在第二阀元件(16)的壳表面，直到当第一阀元件(14)被旋转到第一末端位置并且第二阀元件(16)通过拖带装置也被旋转到第一末端位置并与第一阀元件(14)耦合为止。

8.根据如前所述权利要求中的任一项所述的恒温阀，其特征在于，所述耦合装置包括以轴向位移方式被安装在第一阀元件(14)或第二阀件(16)上的耦合销(36)，其中，通过旋转第一阀元件(14)到第一末端位置以为了使第二阀元件(16)与第一阀元件(14)耦合，所述耦合销(36)被推至第一和第二阀元件(16)中的另一个上的耦合销接纳部，并且其中，所述耦合销(36)，通过旋转第一阀元件(14)到第二末端位置以为了从第一阀元件(14)解除耦合第二阀元件(16)，耦合销(36)从耦合销接纳部被拔出。

9.根据权利要求8所述的恒温阀，其特征在于，在第一阀元件(14)的第一末端位置区域内，耦合销(36)的销头(38)与在壳体上形成的耦合斜楔(44)相互作用，所述耦合斜楔把耦合销(36)推入销接纳部，并且在第一阀元件(14)的第二末端位置区域内，耦合销(36)的销头(38)与同样在壳体上形成的解除耦合斜楔(46)相互作用，所述解除耦合斜楔把耦合销(36)从销接纳部拔出。

10.根据权利要求9所述的恒温阀，其特征在于，所述解除耦合斜楔(46)以颚形被体现并在第一阀元件(14)的第二末端位置接合在耦合销(36)的销头(38)后面。

11.根据权利要求1至7中任一项所述的恒温阀，其特征在于，所述耦合装置包括被枢转性设置在第一或第二阀元件(14，16)上的耦合摇杆，其中通过旋转第一阀元件(14)进入第一末端位置，所述耦合摇杆被枢转，以使为了将第二阀元件(16)与第一阀元件(14)耦合，所述耦合摇杆与第一和第二阀元件(14，16)中的另一个的摇杆接纳部接合，并且其中，通过旋转第一阀元件(14)到第二末端位置，所述耦合摇杆被枢转，以使为了将第二阀元件(16)从第一阀元件(14)解除耦合，所述耦合摇杆从摇杆接纳部脱离。

12.根据权利要求11所述的恒温阀，其特征在于，在第一阀元件(14)的第一末端位置，所述耦合摇杆与在壳体上形成且使所述耦合摇杆枢转的耦合突起相互作用，并且，在第一阀元件(14)的第二末端位置，所述的耦合摇杆与同样在壳体上形成且使耦合摇杆枢转的解除耦合突起相互作用。

13.根据如前所述权利要求中的任一项所述的恒温阀，其特征在于，所述驱动装置包括电动机驱动器或真空驱动器。