DE102005032295A1

DE102005032295A1 - Durchsatzsteuerventil für Kraftmaschinenkühlwasser

Info

Publication number: DE102005032295A1
Application number: DE102005032295A
Authority: DE
Inventors: Yuichiro Kariya Miura; Shinji Kariya Ishida; Akira Kariya Furukawa; Douji Kariya Imai
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-07-12
Filing date: 2005-07-11
Publication date: 2006-04-27
Also published as: US20060005789A1; JP2006029113A

Abstract

Ein Durchsatzsteuerventil (2) hat ein erstes Ventil (5) zum Steuern einer Kühlerdurchsatzrate und ein zweites Ventil (6) zum Steuern einer Umgehungsdurchsatzrate. Druckeinstellkanäle (61, 62) sind für das erste beziehungsweise für das zweite Ventil (5, 6) vorgesehen, um Räume (31, 41, 32, 42) zu verbinden, die an beiden Seiten der entsprechenden Ventile ausgebildet sind, um die Fluiddrücke an beiden Seiten auszugleichen, so dass eine Drucklast in einer axialen Richtung auf die entsprechenden Ventile beseitigt werden kann. Infolgedessen kann die Antriebskraft eines Aktuators (3) des Durchsatzsteuerventils (2) zum direkten oder indirekten Antreiben des ersten und des zweiten Ventils (5, 6) reduziert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Durchsatzsteuerventil, das bei einem Kraftmaschinenkühlsystem für eine wassergekühlte Kraftmaschine verwendet wird, bei der ein Kraftmaschinenkühlwasser zu der Kraftmaschine zirkuliert, nachdem es durch einen Kühler gekühlt wurde. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Durchsatzsteuerventil zum Optimieren einer Temperatur des Kraftmaschinenkühlwassers durch Einstellen einer Durchsatzmenge des Kraftmaschinenkühlwassers, das durch den Kühler hindurch strömt, und einer Durchsatzmenge des Kraftmaschinenkühlwassers, das den Kühler umgeht, und zwar in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Kraftmaschine.

Es ist ein Kraftmaschinenkühlsystem für eine wassergekühlte Kraftmaschine aus dem Stand der Technik als ein System zum Kühlen einer Kraftmaschine bekannt, die in einem Fahrzeug mit einem Kühler eingebaut ist, wobei das Kraftmaschinenkühlwasser in die Kraftmaschine zirkuliert, nachdem es durch den Kühler gekühlt wurde. Ein Thermostat ist bei einem derartigen Kraftmaschinenkühlsystem vorgesehen, so dass das Kraftmaschinenkühlwasser den Kühler durch einen Betrieb des Thermostates umgeht, wenn die Temperatur des Kühlwassers niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, und es zirkuliert in die Kraftmaschine durch eine Wasserpumpe zurück.

Unlängst wurden zwei entgegenstehende Forderungen für eine Kraftmaschine immer mehr gefordert, wie zum Beispiel eine höhere Kraftmaschinenabgabe und ein niedrigereres Kraftstoffverbrauchsverhältnis. Ein Kraftmaschinenkühlsystem, das derartige Anforderungen für die Kraftmaschine erfüllen könnte, ist dementsprechend gewünscht. Es ist nämlich erforderlich, einen Kühlwirkungsgrad der Kraftmaschine durch Verringern der Kühlwassertemperatur zu erhöhen und die Temperatur im jedem Abschnitt der Kraftmaschine auf eine derartige Temperatur aufrecht zu erhalten, die niedriger als eine Haltbarkeitsgrenztemperatur hinsichtlich einer thermischen Last ist, um die höhere Kraftmaschinenabgabe zu verwirklichen. Andererseits ist es erforderlich, einen Verbrennungswirkungsgrad in der Brennkammer der Kraftmaschine zu erhöhen, indem die Kühlwassertemperatur erhöht wird, um das niedrigerere Kraftstoffverbrauchsverhältnis zu erzielen. Gemäß der vorstehenden Beschreibung ist ein derartiges Kraftmaschinenkühlsystem erforderlich, das die Kühlwassertemperatur gemäß verschiedenen Betriebszuständen der Kraftmaschine steuern kann, zum Beispiel ein Betrieb mit hoher Drehzahl und hoher Last der Kraftmaschine, wobei das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit bei der hohen Kraftmaschinenabgabe fährt, ein Betrieb mit niedriger Drehzahl und hoher Last, während das Fahrzeug auf einem Anstieg fährt, ein Betrieb mit niedriger Drehzahl und niedriger Last oder ein normaler Betrieb, der ein Betrieb für das niedrige Kraftstoffverbrauchsverhältnis ist, ein Betrieb zum Neustarten der Kraftmaschine nach einem Kraftmaschinenstopp (ein Kraftmaschinenleerlaufstoppbetrieb) zum Zwecke einer Verringerung der schädlichen Emissionen und des niedrigen Kraftstoffverbrauchsverhältnisses und so weiter.

Ein Kraftmaschinenkühlsystem für die wassergekühlte Kraftmaschine wurde in dem Stand der Technik vorgeschlagen, bei dem ein Durchsatzsteuerventil so vorgesehen ist, dass die Steuerung der Kühlwassertemperatur in Abhängigkeit der vielfältigen Betriebszustände der Kraftmaschine möglich ist. Gemäß einem derartigen Kühlsystem ist ein Durchsatzsteuerventil an einem mittleren Abschnitt eines Kühlwasserkreislaufes und eines Umgehungskreislaufes vorgesehen, so dass eine Durchsatzmenge des Kühlwassers zu dem Kühler (nachfolgend auch als „Kühlerdurchsatzmenge" bezeichnet) und eine Durchsatzmenge des Kühlwassers, das den Kühler umgibt, nachfolgend auch als „Umgehungsdurchsatzmenge" bezeichnet) genau gesteuert werden. Das Durchsatzsteuerventil kann die Kühlwassertemperatur noch genauer als jenes Steuerventil steuern, das durch das Thermostat betrieben wird, und dadurch wird das niedrigerere Kraftstoffverbrauchsverhältnis erreicht.

Jedoch wird ein äußerst hoher Fluiddruck durch eine Wasserpumpe auf einen Ventilkörper des Durchsatzsteuerventils aufgebracht, das in dem Kraftmaschinenkühlsystem vorgesehen ist, wenn der Ventilkörper durch einen Aktuator betätigt wird, und zwar unabhängig dessen, ob der Kraftmaschinenbetrieb der Betrieb mit hoher Last oder der normale Betrieb ist. Dementsprechend ist eine große Betätigungskraft oder ein großes Antriebsmoment zum Antreiben einer Welle des Aktuator erforderlich, um den Ventilkörper zu bewegen. Der Aktuator wird größer oder teurer, wenn es erforderlich ist, eine Untersetzungsvorrichtung (eine Getriebeuntersetzungsvorrichtung) zwischen der Abtriebswelle des Aktuators und einer Bewegungswelle des Ventilkörpers vorzusehen, um eine Drehzahl der Abtriebswelle des Aktuators auf ein bestimmtes Untersetzungsverhältnis zu untersetzen.

Angesichts des vorstehend genannten Problems wurde ein anderes Durchsatzsteuerventil vorgeschlagen, wie es zum Beispiel in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP-2003-286843 offenbart ist (die der US-6 837 193 B2 entspricht), bei dem ein für den Aktuator erforderliches Antriebsmoment verringert wird, um einen kleinen Aktuator zu erhalten. Insbesondere wird eine auf das Durchsatzsteuerventil aufgebrachte Antriebslast durch eine Druckdifferenz zwischen einem Kühlerströmungsdruck und einem Umgehungsströmungsdruck beseitigt, um die Antriebslast für den Aktuator zu verringern. Bei dem vorstehend beschriebenen Durchsatzsteuerventil sind ein erster Ventilkörper und ein erster Ventilsitz zum Steuern der Kühlerdurchsatzrate (des Kühlwassers, das durch die Kraftmaschine und den Kühler hindurch strömt und zu der Wasserpumpe zurückkehrt) sowie ein zweiter Ventilkörper und ein zweiter Ventilsitz zum Steuern der Umgehungsdurchsatzrate (des Kühlwassers, das durch die Kraftmaschine hindurch strömt, den Kühler umgeht und zu der Wasserpumpe zurückkehrt) vorgesehen, wobei der erste Ventilkörper und der zweite Ventilkörper als ein einziger Ventilkörper einstückig ausgebildet sind, der dann durch den Aktuator angetrieben wird.

Bei dem vorstehend beschriebenen Durchsatzsteuerventil können sich jedoch der Kühlerströmungsdruck und der Umgehungsströmungsdruck stark voneinander unterscheiden, und zwar während des Betriebes mit hoher Last der Kraftmaschine, währenddem ausschließlich der erste Ventilkörper geöffnet ist, oder falls eine Differenz zwischen Fluidströmungswiderständen auf Grund einer Differenz eines Kanaldurchmessers zwischen einem kühlerseitigen Kanal und einem Umgehungskanal auftritt. Dann würde es schwierig werden, die Antriebslast zu beseitigen, die auf das Durchsatzsteuerventil aufgebracht ist, die Druckdifferenz zwischen dem Kühlerströmungsdruck und dem Umgehungsströmungsdruck. Infolgedessen kann das vorstehend beschriebene Durchsatzsteuerventil die Wirkung zum Verringern der Antriebslast auf den Aktuator nicht ausreichend bewirken.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Durchsatzsteuerventil vorzusehen, bei dem eine Last bei einem Antriebsvorgang durch einen Aktuator minimiert wird, und zwar unabhängig von einem geschlossenen oder geöffneten Zustand eines Kühlerdurchsatzsteuerventils und eines Umgehungsdurchsatzsteuerventils, und unabhängig von einem Fluiddruck der Kühlerströmung oder der Umgehungsströmung, indem eine Drucklast auf das Kühlerdurchsatzsteuerventil und/oder das Umgehungsdurchsatzventil beseitigt wird, während das Ventil (oder die Ventile) in seiner axialen Richtung bewegt wird.

Es gehört auch zur Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Durchsatzsteuerventil vorzusehen, das eine kleinere Größe aufweist und das eine Untersetzungsvorrichtung nicht erfordert.

Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung hat ein Durchsatzsteuerventil ein erstes und ein zweites Ventil, die in einem entsprechenden Ventilgehäuse bewegbar untergebracht sind, und einen Aktuator zum direkten oder indirekten Antreiben des ersten und des zweiten Ventils, wobei das erste Ventil eine Kühlerdurchsatzrate des Kraftmaschinenkühlwassers steuert, das durch einen Kühler hindurch strömt, und wobei das zweite Ventil eine Umgehungsdurchsatzrate des Kraftmaschinenkühlwassers steuert, das den Kühler umgeht. Die Kühlerdurchsatzrate und die Umgehungsdurchsatzrate werden durch den Aktuator in Abhängigkeit von einem Betriebszustand einer Kraftmaschine unabhängig voneinander gesteuert. Infolgedessen kann eine Temperatur des Kraftmaschinenkühlwassers auf einen gewünschten Wert entsprechend den jeweiligen Betriebszuständen der Kraftmaschine gesteuert werden.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung hat das Durchsatzsteuerventil des Weiteren Druckeinstellkanäle für das entsprechende erste und zweite Ventil, damit sie mit entsprechenden Räumen in Verbindung sind, die an beiden Seiten der entsprechenden Ventile ausgebildet sind, so dass der Fluiddruck an beiden Seiten der jeweiligen Ventile ausgeglichen wird. Infolgedessen wird eine Drucklast auf das erste und auf das zweite Ventil beseitigt, während das Ventil (oder die Ventile) in seiner axialen Richtung bewegt wird.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist das zweite Ventil derart angeordnet, dass eine axiale Richtung des zweiten Ventils ungefähr senkrecht zu einer axialen Richtung des ersten Ventils ist, so dass ein auf das zweite Ventil aufgebrachter Fluiddruck keinen nachteiligen Einfluss auf eine axiale Bewegung des ersten Ventils hat, und umgekehrt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine Nockenseite an einer Außenfläche des ersten Ventils ausgebildet, und das zweite Ventil ist so angeordnet, dass seine axiale Richtung ungefähr senkrecht zu der axialen Richtung des ersten Ventils ist, und dass ein vorderes Ende des zweiten Ventils in Kontakt mit der Nockenseite ist. Infolgedessen kann das zweite Ventil in seiner axialen Richtung gemäß der axialen Bewegung des ersten Ventils bewegt werden, so dass eine gewünschte Charakteristik der Umgehungsdurchsatzrate durch ein geeignetes Ausbilden einer Form der Nockenseite erhalten werden kann.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung kann das Durchsatzsteuerventil als ein Steuerventil zum Steuern einer Heizvorrichtungsdurchsatzrate verwendet werden, und zwar zusätzlich zu der Kühlerdurchsatzrate und der Umgehungsdurchsatzrate. Zum Zwecke der Steuerung der Heizvorrichtungsdurchsatzrate des Kraftmaschinenkühlwassers (Heizwasser) zum Erwärmen von Luft, die in eine Fahrgastzelle eines Fahrzeuges geblasen wird, ist ein drittes Ventil in dem Durchsatzsteuerventil bewegbar vorgesehen.

Gemäß dem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist in ähnlicher Weise eine andere Nockenseite an der Außenfläche des ersten Ventils ausgebildet, und das dritte Ventil ist so angeordnet, dass seine axiale Richtung ungefähr senkrecht zu der axialen Richtung des ersten Ventils ist, und dass ein vorderes Ende des dritten Ventils mit der Nockenseite in Kontakt ist. Infolgedessen kann das dritte Ventil in seiner axialen Richtung gemäß der axialen Bewegung des ersten Ventils bewegt werden, so dass eine gewünschte Charakteristik der Heizvorrichtungsdurchsatzrate durch geeignetes Ausbilden einer Form der Nockenseite erhalten w erden kann.

Die vorstehend genannte Aufgabe sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Zu den Zeichnungen:
1A zeigt eine schematische Ansicht eines Kraftmaschinenkühlsystems für eine wassergekühlte Kraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung;
1B zeigt eine grafische Darstellung von Charakteristika einer Kühlerdurchsatzrate und einer Umgehungsdurchsatzrate hinsichtlich eines Drehwinkels eines Aktuators;
2 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht eines Durchsatzsteuerventils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und sie zeigt einen Startzustand des Ventilbetriebs;
3A und 3B zeigen ebenfalls vertikale Querschnittsansichten des Durchsatzsteuerventils, sie zeigen einen Ventilzustand während eines normalen Betriebes beziehungsweise eine Ventilzustand während eines Betriebes mit hoher Last;
4A bis 4C zeigen Querschnittsansichten entlang der Linien IVA – IVA, IVB-IVB beziehungsweise IVC – IVC in der 2;
5A und 5B zeigen horizontale Querschnittansichten jeweils eines Hauptabschnittes eines Durchsatzsteuerventils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
5C und 5D zeigen vertikale Querschnittsansichten jeweils von weiteren Abwandlungen des Durchsatzsteuerventils gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
6 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht eines Durchsatzsteuerventils gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht eines Durchsatzsteuerventils gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8A und 8B zeigen eine vertikale beziehungsweise eine horizontale Querschnittsansicht eines Durchsatzsteuerventils gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel und deren Abwandlung gemäß der vorliegenden Erfindung;
9A zeigt eine schematische Ansicht eines Kraftmaschinenkühlsystems für eine wassergekühlte Kraftmaschine gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel; und
9B zeigt eine grafische Darstellung von Charakteristika einer Kühlerdurchsatzrate, einer Umgehungsdurchsatzrate und einer Heizvorrichtungsdurchsatzrate hinsichtlich eines Drehwinkels eines Aktuators des fünften Ausführungsbeispiels.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Die 1A bis 4C zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei die 1A eine schematische Ansicht eines Kraftmaschinenkühlsystems für eine wassergekühlte Kraftmaschine zeigt, und wobei die 1B eine grafische Darstellung Vorsprung Charakteristika einer Kühlerdurchsatzrate und einer Umgehungsdurchsatzrate hinsichtlich eines Drehwinkels eines Aktuators zeigt.
Ein Durchsatzsteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung hat ein Kraftmaschinenkühlsystem für eine wassergekühlte Kraftmaschine 1 mit einem Kühlwasserkreislauf, einem Durchsatzsteuerventil 2, das in dem Kühlwasserkreislauf vorgesehen ist, einer elektronischen Steuereinheit (nicht gezeigt und nachfolgend als ECU bezeichnet) zum elektronischen Steuern eines Öffnungsgrades des Durchsatzsteuerventils 2 in Abhängigkeit von Betriebszuständen der Kraftmaschine 1. Das Durchsatzsteuerventil 2 hat einen Aktuator 3, wie dies in der 2 gezeigt ist, der durch die ECU elektronische betrieben wird, ein Ventilgehäuse 4, das außerdem einen Teil eines mittleren Abschnittes des Kühlwasserkreislaufs bildet, einen Ventilkörper 5 (auch als ein erstes Schiebeventil bezeichnet) zum Steuern einer Durchsatzrate des Kraftmaschinenkühlwassers, das durch einen Kühler 9 hindurch strömt, und einen Ventilkörper 6 (auch als ein zweites Schiebeventil bezeichnet) zum Steuern einer Durchsatzrate des Kraftmaschinenkühlwassers, das durch eine Umgehungsschaltung 11 hindurch strömt (auch als ein Umgehungskanal bezeichnet).
Die ECU hat einen Mikrocomputer mit einer allgemein bekannten Struktur und Komponenten, die eine CPU für eine Signalverarbeitung und eine Berechnung, Speichervorrichtung wie zum Beispiel einen ROM und eine RAM zum Speichern von Programmen und Daten, eine Eingabeschaltung, eine Abgabeschaltung, eine Stromversorgungsschaltung und so weiter sind. Sensorsignale von verschiedenen Sensoren werden in den Mikrocomputer eingegeben, nachdem diese Signal A/D-Wandler verarbeitet wurden. Verbunden mit dem Mikrocomputer sind ein Kurbelwinkelsensor, ein Beschleunigungssensor, ein Einlassluftdurchsatzsensor (eine Luftdurchsatzmessvorrichtung etc.), ein Einlasslufttemperatursensor, ein Einlassluftdruckssensor, ein Drosselöffnungssensor, ein Kühlwassertemperatursensor seitens einer Kraftmaschine, ein Kühlwassertemperatursensor seitens eines Kühlers, ein Kühlwassertemperatursensor seitens einer Umgehungsschaltung, ein Kühlwassertemperatursensor seitens einer Wasserpumpe und so weiter. Eine Startermotorantriebsschaltung ist mit der ECU verbunden, um einen Antriebsstrom in einem Startermotor zum Starten eines Betriebs der Kraftmaschine zu steuern.
Wenn ein Zündschlüssel in einen Schließzylinder eines Fahrzeuges eingeführt wird und zu einer Position „ST" gedreht wird, dann wird ein Startschalter (nicht gezeigt) eingeschaltet (ST:EIN), und ein Startrelais (nicht gezeigt) wird eingeschaltet, das in der Startermotorantriebsschaltung vorgesehen ist. Die Kraftmaschine 1 wird gekurbelt, um ihren Betrieb zu starten. Wenn der Zündschlüssel zu einer Position „IG" zurückgedreht wird und dadurch ein Zündschalter (nicht gezeigt) eingeschaltet wird (IG:EIN), nachdem die Kraftmaschine 1 ihren Betrieb gestartet hat, dann startet die ECU ihre elektronischen Steuerungen für die verschiedenen Aktuatoren wie zum Beispiel das Durchsatzsteuerventil 2 gemäß den Steuerprogrammen, die in der Speichervorrichtung gespeichert sind. Die ECU stoppt ihre elektronische Steuerung, wenn der Zündschalter ausgeschaltet wird (IG:AUS).
Das Kraftmaschinenkühlsystem hat den Kühlwasserkreislauf, in dem das Kraftmaschinenkühlwasser zirkuliert, um die Kraftmaschine 1 zu kühlen. Der Kühlwasserkreislauf hat einen Kühlerkreislauf, in dem das Kühlwasser zu und von einer Wasserpumpe 8 durch die Kraftmaschine 1, den Kühler 9 und das Durchsatzsteuerventil 2 zirkuliert. Der Kühlwasserkreislauf hat des Weiteren den Umgehungskreislauf, in dem das Kühlwasser zu und von der Wasserpumpe 8 durch die Kraftmaschine 1, dem Umgehungskanal 11 und das Durchsatzsteuerventil 2 zirkuliert. Als das Kraftmaschinenkühlwasser kann eine nicht gefrierende Flüssigkeit mit Ethylenglykol als eine Hauptkomponente oder ein langlebiges Kühlmittel verwendet werden, das die nicht gefrierende Flüssigkeit Antioxidationsmittel und dergleichen enthält.
Die Wasserpumpe 8 ist angrenzend an einer Abgabewelle (zum Beispiel eine Kurbelwelle) der Kraftmaschine 1 angeordnet, und sie ist einstückig an einem Einlassanschluss der Kraftmaschine 1 vorgesehen. Die Wasserpumpe 8 ist ein Kraftmaschinenaggregat, das durch die Kraftmaschine 1 über eine Übertragungsvorrichtung wie zum Beispiel ein Riemen drehend angetrieben wird, und sie soll das Kühlwasser zirkulieren. Die Wasserpumpe 8 kann als eine Pumpe ausgebildet sein, die durch einen Elektromotor angetrieben wird. Die Kraftmaschine 1 ist einem Motorraum des Fahrzeugs angebracht, und sie ist die wassergekühlte Kraftmaschine mit einem Wassermantel 12, der in einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock der Kraftmaschine 1 ausgebildet ist, so dass das Kühlwasser durch die Kraftmaschine 1 hindurch strömt (durch den Wassermantel hindurch). Jeder Abschnitt der Kraftmaschine 1 wird dadurch gekühlt, um die Kraftmaschine 1 wirksam zu betreiben.
Der Kühler 9 ist in dem Motorraum an einer derartigen Position angeordnet, an der der Kühler 9 einen Fahrtwind wirksam aufnimmt, während das Fahrzeug fährt. Der Kühler 9 hat einen oberen Behälter, einen unteren Behälter und einen Kernabschnitt zwischen dem oberen und dem unteren Behälter, wobei der Kernabschnitt mehrere Rohre aufweist, durch die das Kühlwasser strömt. In dem Kühler 9 wird ein Wärmeaustausch zwischen dem durch die Rohre strömenden Kühlwasser und einer Kühlluft bewirkt, die zwischen den Außenflächen der vielen Rohre hindurch strömt, wobei die Kühlluft jener Wind ist, der durch den Kühler hindurch strömt, während das Fahrzeug fährt, und es ist der Wind, der durch ein Windrad (nicht gezeigt) geblasen wird. Daher ist der Kühler 9 ein Wärmetauscher zum Kühlen des Kühlwassers, wobei seine Wassertemperatur in Folge einer Absorption von abgegebener Wärme von der Kraftmaschine 1 erhöht wird, während das Kühlwasser durch den Wassermantel 12 der Kraftmaschine 1 hindurch tritt.
Der Kühlkreislauf hat Kanalabschnitte 13 bis 16, und die Kanalabschnitte sind flüssigdicht mit dem Kühler 9 verbunden. Eine stromabwärtige Seite des Kanalabschnittes 15 ist flüssigdicht mit einer stromaufwärtigen Seite des Durchsatzsteuerventils 2 verbunden. Ein Umgehungskanal 11 ist in der Gestalt vorgesehen, dass das aus der Kraftmaschine 1 herausströmende Kühlwasser den Kühler 9 umgeht, wobei der Umgehungskanal 11 von einem Verbindungsabschnitt der Kanalabschnitte 13 und 14 abzweigt und flüssigdicht mit der stromaufwärtigen Seite des Durchsatzsteuerventils 2 verbunden ist.
Ein Aufbau des Durchsatzsteuerventils 2 gemäß dem Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die 2 bis 4C beschrieben. Die 2 zeigt eine Ventilposition des Durchsatzsteuerventils bei einem Start des Betriebs, während die 3A und 3B jeweils die Ventilpositionen während des normalen Betriebes beziehungsweise des Betriebs mit hoher Last zeigen. Das Durchsatzsteuerventil 2 steuert eine Kühlerdurchsatzrate des Kühlwassers genau, das in dem Kühlkreislauf (13, 14, 9, 15, 2 und 16) strömt, und außerdem eine Umgehungsdurchsatzrate des Kühlwassers, das in dem Umgehungskreislauf 11 strömt, und zwar in Abhängigkeit von den verschiedenen Betriebszuständen der Kraftmaschine. Das Durchsatzsteuerventil 2 kann die Kühlwassertemperatur noch genauer als jenes Steuerventil steuern, das durch das Thermostat betrieben wird, und dadurch wird das niedrigerere Kraftstoffverbrauchsverhältnis erreicht.
Der Aktuator 3 ist ein Antriebskrafterzeugungsabschnitt zum Erzeugen einer Antriebskraft in Abhängigkeit von dem Kraftmaschinenbetrieb, und er hat einen Schrittmotor zum Bewegen des ersten und des zweiten Schiebeventils 5 und 6 in ihren jeweiligen axialen Richtungen (in einer Ventilöffnungs- oder Schließrichtung). Eine Rotorwelle 21 des Aktuators 3 ist durch das Ventilgehäuse 4 drehbar gestützt. Ein Ende der Rotorwelle 21 ragt in das Innere des Ventilgehäuses 4 hinein, und eine Öldichtung (eine Wellendichtung) ist zwischen der Rotorwelle 21 und dem Ventilgehäuse 4 vorgesehen. Ein Außengewindeabschnitt 23 ist an dem Außenumfang der Rotorwelle 21 ausgebildet, der mit einem Annengewindeabschnitt 57 (4C) in Eingriff ist, der an einem Innenumfang des ersten Schiebeventils 5 ausgebildet ist, welches in seiner axialen Richtung bewegbar ist (in einer vertikalen Richtung in der 2). Ein ausgeschnittener Abschnitt 24, der sich vertikal (in der axialen Richtung) erstreckt, ist an dem Außengewindeabschnitt 23 ausgebildet, wie dies in der 4C gezeigt ist. An Stelle des Schrittmotors können ein bürstenloser Motor, ein Gleichstrommotor mit Bürsten, ein Wechselstrommotor in Gestalt eines 3-Phasen-Induktionsmotors für den Aktuator 3 verwendet werden. Des Weiteren kann ein Solenoidaktuator zum linearen Antreiben der Welle als der Antriebskrafterzeugungsabschnitt verwendet werden.
Das Ventilgehäuse 4 wird durch einen Aluminiumdruckgussprozess hergestellt, und es ist an dem mittleren Abschnitt angeordnet, an dem die Kanalabschnitte 15 und 16 des Kühlkreislaufes und der Umgehungskanal 11 aneinander gefügt sind. Ein Kühlwasserkanal ist in dem Ventilgehäuse 4 ausgebildet. Das Ventilgehäuse 4 hat einen ersten zylindrischen Wandabschnitt 40a, um das erste Schiebeventil 5 bewegbar (hin- und her bewegbar) zu stützen, einen runden Rohrfügeabschnitt 40b, der sich in der 2 (3A und 3B) von einer Außenfläche des ersten zylindrischen Wandabschnittes 40a horizontal nach links erstreckt, einen zweiten zylindrischen Wandabschnitt 40c, der sich in der 2 (3A und 3B) von der Außenfläche des ersten zylindrischen Wandabschnittes 40a horizontal nach rechts erstreckt und das zweite Schiebeventil 6 bewegbar (hin- und her bewegbar) stützt, und einen runden Rohrfügeabschnitt 40d, der sich in der 2 (3A und 3B) von einer Außenfläche des zweiten zylindrischen Wandabschnittes 40c vertikal nach oben erstreckt. Die runden Rohrfügeabschnitte 40b und 40d sind mit dem Kanalabschnitt 16 beziehungsweise dem Umgehungskanal 11 verbunden.
Das Ventilgehäuse 4 hat des Weiteren einen runden Rohrfügeabschnitt 40e an einem unteren Ende des ersten zylindrischen Wandabschnittes 40a, und eine zylindrische Ventileinfassung 25, die an dem runden Rohrfügeabschnitt 40e durch Schrauben oder irgendeine andere Befestigungseinrichtung befestigt ist. Ein O-Ring ist zwischen dem Rohrfügeabschnitt 40e und der Ventileinfassung 25 vorgesehen, um das Austreten von Kühlwasser zu verhindern. Der Rohrfügeabschnitt 40e ist mit dem Kühler 9 durch den Kanalabschnitt 15 verbunden. Eine Mischkammer 27 ist in dem Inneren des ersten zylindrischen Wandabschnittes 40a ausgebildet, in die das Kühlwasser mit niedriger Temperatur, das durch den Kühler 9 heruntergekühlt wurde, und das Kühlwasser mit hoher Temperatur, das den Kühler 9 umgangen hat, hineinströmen und miteinander vermischt werden.
Ein Raum 31, der durch eine obere Endfläche des ersten Wandabschnittes 40a des Ventilgehäuses 4 und eine obere Endfläche des ersten Schiebeventils 5 definiert ist, ist ein erster Raum mit variablem Volumen, dessen Innenvolumen gemäß der Bewegung des ersten Schiebeventils 5 in dessen axialer Richtung geändert wird. Ein Raum 32, der durch eine rechte Endfläche des zweiten zylindrischen Wandabschnittes 40c und durch eine rechte Endfläche des zweiten Schiebeventils 6 definiert ist, ist ein zweiter Raum mit variablem Volumen, dessen Innenvolumen gemäß der Bewegung des zweiten Schiebeventils 6 in dessen axialer Richtung geändert wird. Ein Innendurchmesser des Rohrfügeabschnittes 40e ist größer als ein Innendurchmesser des ersten zylindrischen Wandabschnittes 40a. Ein Kanal 34 an der Seite des Kühlers (ein erster Einlassanschluss) ist in dem Inneren des Rohrfügeabschnittes 40e so ausgebildet, dass das Kühlwasser aus dem Kühler 9 in die Mischkammer 27 strömt.
Ein Kanal 35 an der Seite der Umgehung (ein zweiter Einlassanschluss) ist in dem Inneren des Rohrfügeabschnittes 40d so ausgebildet, dass das Kühlwasser aus dem Kühlkreislauf 11 in die Mischkammer 27 strömt. Ein Kanal 37 an der Seite der Pumpe (ein Auslassanschluss) ist in dem Inneren des Rohrfügeabschnittes 40b so ausgebildet, dass das Kühlwasser aus der Mischkammer 27 zu der Wasserpumpe 8 durch den Wasserpumpekanalabschnitt 16 strömt. Der erste Wandabschnitt (die Mischkammer 27) des Ventilgehäuses 4 ist entsprechend mit den drei Anschlüssen (34, 35 und 37) mit der Gestalt einer T-Form im vertikalen Querschnitt des Ventilgehäuses verbunden.
Der erste zylindrische Wandabschnitt 40a des Ventilgehäuses 4 hat einen ersten zylindrischen Trennabschnitt 40f, um die Mischkammer 27 wirksam von dem Kanal 34 an der Seite des Kühlers zu trennen. Eine zylindrische Innenfläche des ersten Trennabschnittes 50a bildet eine erste Gleitfläche (einen ersten Ventilsitz), an dem ein erster Dichtabschnitt (5a) des ersten Schiebeventils 5 gleitbar hin- und herbewegt wird.
Der zweite zylindrische Wandabschnitt 40c des Ventilgehäuses 4 hat in ähnlicher Weise einen zweiten zylindrischen Trennabschnitt 40g zum wirksamen Trennen der Mischkammer 27 von dem Kanal 35 an der Seite der Umgehung. Eine zylindrische Innenfläche des zweiten Trennabschnittes 40g bildet eine zweite Gleitfläche (einen zweiten Ventilsitz), an dem ein zweiter Dichtabschnitt (6a) des zweiten Schiebeventils 6 gleitend hin- und herbewegt wird.
Mehrere erste Führungsabschnitte 4a sind einstückig in dem Ventilgehäuse 4 an der unteren Endseite des ersten zylindrischen Trennabschnittes 40f ausgebildet, um den ersten Dichtabschnitt (5a) zu führen, wenn sich das erste Schiebeventil 5 nach unten bewegt. Mehrere zweite Führungsabschnitte 4b sind in ähnlicher Weise in dem Ventilgehäuse 4 an der linken Seite des zweiten zylindrischen Trennabschnittes 40g einstückig ausgebildet, um einen vorstehenden Abschnitt 60a mit kleinem Durchmesser des zweiten Dichtabschnittes (6a) zu führen, wenn sich das zweite Schiebeventil 5 nach links und nach rechts bewegt.
Ein innerer Raum 41, der an einer unteren Seite des ersten zylindrischen Wandabschnittes 40a ausgebildet ist, bildet einen ersten Ventilkanal 41, der durch die ersten Führungsabschnitte 4a, die Außenfläche des ersten Schiebeventils 5 und die Innenfläche des runden Rohrfügeabschnittes 40e umgeben ist. Der erste Ventilkanal 41 ist mit der Mischkammer 27 in Verbindung; der Kanal 34 an der Seite des Kühlers ist mit der Mischkammer 27 durch den ersten Ventilkanal 41 in Verbindung, wenn sich das erste Schiebeventil 5 nach unten bewegt und geöffnet wird, wie dies in der 3B gezeigt ist.
In ähnlicher Weise wie bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ventilkanal 41 ist ein innerer Raum 42 an der linken Seite des zweiten zylindrischen Wandabschnittes 40c ausgebildet und bildet einen zweiten Ventilkanal 42, der durch mehrere zweite Führungsabschnitte 40b, die Außenfläche des zweiten Schiebeventils 6 und die Innenfläche des zweiten Wandabschnittes 40c umgeben ist. Der zweiten Ventilkanal 42 ist mit der Mischkammer 27 in Verbindung; der Kanal 35 an der Seite der Umgehung ist mit der Mischkammer 27 durch den zweiten Ventilkanal 42 in Verbindung, wenn das zweite Schiebeventil 6 nach rechts bewegt wird und geöffnet wird, wie dies in der 3A gezeigt ist.
Das erste Schiebeventil 5 wird durch eine Rückstellfeder 44 in einer Ventilöffnungsrichtung (nach unten gemäß der 2) gedrückt, um eine Überhitzung der Kraftmaschine bei einem Systemfehler zu verhindern. Eine Drehung des ersten Schiebeventils 5 wird durch einen Stopperstift 51 verhindert, der an dem Ventilgehäuse 4 befestigt ist, so dass das erste Schiebeventil 5 in der axialen Richtung (nach oben und nach unten) hin- und herbewegt werden kann, wenn die Rotorwelle 21 durch den Aktuator 3 gedreht wird. Wenn das erste Schiebeventil 5 nach oben oder nach unten bewegt wird, wenn es die Antriebskraft von der Rotorwelle 21 aufnimmt, dann wird ein Öffnungsgrad des ersten Ventilkanals 41 zum Steuern der Kühlerdurchsatzrate geändert. Wie dies vorstehend beschrieben ist, dient das erste Schiebeventil 5 als ein Steuerventil für die Kühlerdurchsatzrate.
Das erste Schiebeventil 5 hat ein paar Randabschnitte 5a und 5b (die jeweils einen Scheibenabschnitt, einen Außenumfang und einen Dichtabschnitt aufweisen), einen zylindrischen Abschnitt 5c, der die Randabschnitte 5a und 5b miteinander verbindet, und einen Seitenwandabschnitt 5d, der mit einer Bogenform zwischen den Außenumfängen der beiden Randabschnitte 5a und 5b ausgebildet ist. Der Seitenwandabschnitt 5d ist so ausgebildet, dass er dem zweiten Schiebeventil 6 zugewandt ist. Ein Paar Ringdichtungsnuten ist an den Außenumfängen der Randabschnitte 5a und 5b ausgebildet, in die Ringdichtungen 47a und 47b eingefügt sind. Die Ringdichtung 47b ist in einem flüssigdichten Kontakt mit der Innenfläche des ersten zylindrischen Wandabschnittes 40a, um den ersten Raum 31 mit variablem Volumen von der Mischkammer 27 zu trennen.
Die andere Ringdichtung 47a ist in ähnlicher Weise in einem flüssigdichten Kontakt mit der Innenfläche des ersten Trennabschnittes 40f, um den Kanal 34 an der Seite des Kühlers (des ersten Ventilkanals 41) wirksam von der Mischkammer 27 zu trennen. Wie dies in der 1B gezeigt ist, kann dementsprechend eine gewünschte Kühlerdurchsatzrate hinsichtlich des Drehwinkels des Aktuators 3 erhalten werden, wenn das Maß der Randabschnitte 5a und 5b des Paares Randabschnitte und außerdem der ersten Gleitfläche (ihr Maß in der Längsrichtung) geeignet ausgewählt werden.
Der zylindrische Abschnitt 5c des ersten Schiebeventils 5 hat den Anßengewindeabschnitt 57, der an seinem Innenumfang ausgebildet ist und mit dem Außengewindeabschnitt 23 der Rotorwelle 21 im Eingriff ist. En Raum 5e ist zwischen den beiden Randabschnitten 5a und 5b an dem Außenumfang des zylindrischen Abschnittes 5c ausgebildet, wobei der Raum 5e die Mischkammer 27 als Ganzes oder teilweise ausbildet. Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird das erste Schiebeventil 5 als Reaktion auf die Drehung der Drehwelle 21 nach oben oder nach unten bewegt, wobei der Außengewindeabschnitt 23 und der Annengewindeabschnitt 57 eine Antriebsrichtungsänderungsvorrichtung bilden. Ein dicker Wandabschnitt ist an dem Seitenwandabschnitt 5d des ersten Schiebeventils 5 vorgesehen, wobei ein Einfügungsloch so ausgebildet ist, dass einer von den Stopperstiften 51 eingefügt wird. Ein Profil 52 ist an einer Außenfläche des dicken Wandabschnittes (5d) so ausgebildet, dass sich das zweite Schiebeventil 6 zusammen mit dem ersten Schiebeventil 5 bewegt. Das Profil 52 hat einen konkaven und einen konvexen Abschnitt, die so ausgebildet sind, dass die gewünschte Umgehungsdurchsatzrate erhalten wird, wie dies in der 1B gezeigt ist, und zwar hinsichtlich des Drehwinkels des Aktuators 3.
Das Profil 52 ist als eine Nockenseite zum Antreiben des zweiten Schiebeventils 6 in seiner axialen Richtung ausgebildet (das heißt in einer Richtung, die senkrecht zu einer axialen Richtung des ersten Schiebeventils 5 ist). Die Nockenseite (52) hat einen ersten und einen zweiten ebenen Flächenabschnitt 52a und 52d (konkave Abschnitte), die sich parallel zu der axialen Richtung des ersten Schiebeventils 5 erstrecken, einen ersten und einen zweiten geneigten Flächenabschnitt 52b und 52c, die von dem ersten und von dem zweiten ebenen Flächenabschnitt 52a und 52d nach außen vorstehen und die jeweils einen Neigungswinkel hinsichtlich der axialen Richtung des ersten Schiebeventils 5 haben. Der erste und der zweite geneigte Flächenabschnitt 52b und 52c bilden einen konvexen Abschnitt, und der Neigungswinkel des ersten geneigten Flächenabschnittes 52b (mit dem eine Kugel 55 des zweiten Schiebeventils 6 in Kontakt ist, wenn das erste Schiebeventil 5 an seiner Startposition positioniert ist, wie dies in der 2 gezeigt ist) ist größer als der Neigungswinkel des geneigten Flächenabschnittes 52c (mit dem die Kugel 55 außer Kontakt gelangt, wenn das erste Schiebeventil 5 zu seiner Position des normalen Betriebes oder des Betriebes mit hoher Last nach unten bewegt wird, wie dies in den 3A und 3B gezeigt ist).
Ein erster Druckeinstellkanal 61 ist zwischen der Innenfläche (dem Innengewindeabschnitt 57) des zylindrischen Abschnittes 5c des ersten Schiebeventils 5 und dem ausgeschnittenen Abschnitt 24 der Rotorwelle 21 ausgebildet, wie dies in der 4C gezeigt ist, damit sie mit dem Räumen in Verbindung sind, die an den anderen Seiten der Randabschnitte 5a und 5b des Paares Randabschnitte ausgebildet sind. Insbesondere verbindet der erste Druckeinstellkanal 61 den ersten Raum 31 mit variablem Volumen mit dem Kanal 34 an der Seite des Kühlers (das heißt dem ersten Ventilkanal 41), um die Fluiddrücke in beiden Räumen auszugleichen.
Das zweite Schiebeventil 6 wird durch eine bestimmte Feder 45 zu dem ersten Schiebeventil 5 so vorgespannt, dass das zweite Schiebeventil 6 mit dem Profil 52 des ersten Schiebeventils 5 über die Kugel 55 in Kontakt ist. Das zweite Schiebeventil 6 bewegt sich in seiner axialen Richtung (in einer Richtung, die senkrecht zu der axialen Richtung des ersten Schiebeventils ist) gemäß der Bewegung des ersten Schiebeventils 5. Wenn sich das erste Schiebeventil 5 nach unten bewegt, und zwar aus der Position in der 2 zu der Position in der 3A, dann bewegt sich das zweite Schiebeventil 6 zu seiner rechten Richtung, um den Öffnungsgrad des zweiten Ventilkanals 42 zu ändern, so dass die Umgehungsdurchsatzrate gesteuert wird. Das zweite Schiebeventil 6 arbeitet gemäß der vorstehenden Beschreibung als ein Umgehungsdurchsatzsteuerventil.
Das zweite Schiebeventil 6 hat ein Paar Randabschnitte (das heißt die zweiten Dichtabschnitte) 6a und 6b, die durch die zweite Gleitfläche gleitbar gestützt sind, und einen zylindrischen Abschnitt 6c, der die Randabschnitte 6a und 6b miteinander verbindet. Der Randabschnitt 6b des zweiten Schiebeventils 6 trennt den zweiten Raum 32 mit variablem Volumen flüssigdicht von dem Kanal 35 an der Seite der Umgehung. Der zweite Raum 32 mit variablem Volumen wird durch ein Stöpselelement 58 flüssigdicht geschlossen.
Der andere Randabschnitt 6a des zweiten Schiebeventils 6 trennt den Kanal 35 an der Seite der Umgehung wirksam und flüssigdicht von dem zweiten Ventilkanal 42 (und dadurch die Mischkammer 27). Der vorstehende Abschnitt 60a mit kleinem Durchmesser ist an dem anderen Randabschnitt 6a ausgebildet, der von dem Randabschnitt 6a in der axialen Richtung des zweiten Schiebeventils 6 nach außen vorsteht (nach links). Ein Aussparungsabschnitt 64 ist an einem vorderen Ende des vorstehenden Abschnittes 60a mit kleinem Durchmesser ausgebildet, um die Kugel 55 zu halten.
Dementsprechend kann eine gewünschte Durchsatzrate hinsichtlich des Drehwinkels des Aktuators 3 erhalten werden, wie dies in der 1B gezeigt ist, wenn die Maße der Randabschnitte 6a und 6b des Paares Randabschnitte, der zweiten Gleitfläche (ihr Maß in Längsrichtung) und des Profils 52 geeignet ausgewählt werden.
Ein Raum 6e ist zwischen den beiden Randabschnitten 6a und 6b sowie an dem Außenumfang des zylindrischen Abschnittes 6c ausgebildet, wobei der Raum 6e den Kanal 35 an der Seite der Umgehung als Ganzes oder teilweise ausbildet. Ein zweiter Druckeinstellkanal 62 ist in dem zylindrischen Abschnitt 6c ausgebildet, wie dies in den 2 und 4A gezeigt ist, damit sie mit den Räumen in Verbindung sind, die an Außenseiten des Paares Randabschnitte 6a und 6b ausgebildet sind. Insbesondere verbindet der zweite Druckeinstellkanal 62 den zweiten Raum 32 mit variablem Volumen mit der Mischkammer 27 durch den zweiten Ventilkanal 42, um die Fluiddrücke in beiden Räumen auszugleichen. Gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel ist der vorstehende Abschnitt 60a mit kleinem Durchmesser an dem Randabschnitt 6a ausgebildet, und der Aussparungsabschnitt 64 ist an dessen vorderem Ende ausgebildet, und daher ist der zweite Druckeinstellkanal 62 als ein L-förmiger Kanal ausgebildet, wie dies in der 2 gezeigt ist.
Ein Betrieb des vorstehend beschriebenen Kraftmaschinenkühlsystems wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben.
Der Aktuator 3 des Durchsatzsteuerventils 2 wird durch die ECU gesteuert, um die Öffnungsgrade des ersten und des zweiten Schiebeventils 5 und 6 in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der wassergekühlten Kraftmaschine 1 zu ändern, wie dies in der 1B gezeigt ist. Das erste Schiebeventil 5 wird in seiner axialen Richtung (in der Ventilöffnungs- oder Schließrichtung) beim direkten Aufnehmen der Antriebskraft von der Rotorwelle 21 bewegt, wobei die Drehbewegung der Rotorwelle 21 durch den Gewindeabschnitt 23 zu einer linearen Bewegung umgewandelt wird, so dass der Öffnungsgrad des ersten Ventilkanals 21 vergrößert oder verringert wird. Infolgedessen kann die Kühlerdurchsatzrate des Kraftmaschinenkühlwassers, das in dem Kühlkreislauf strömt, gemäß dem Kraftmaschinenbetriebszustand gesteuert werden.
Das zweite Schiebeventil 6 wird in seiner axialen Richtung (in der Ventilöffnungs- oder Schließrichtung) beim indirekten Aufnehmen der Antriebskraft von der Rotorwelle 21 durch das erste Schiebeventil 5 und die Kugel 55 bewegt, die mit dem Profil 52 in Kontakt ist, das an dem ersten Schiebeventil 5 ausgebildet ist, so dass der Öffnungsgrad des zweiten Ventilkanals 42 in ähnlicher Weise vergrößert oder verringert wird. Infolgedessen kann die Umgehungsdurchsatzrate des Kraftmaschinenkühlwassers, das in dem Umgehungskreislauf strömt, gemäß dem Kraftmaschinenbetriebszustand gesteuert werden. Wie dies vorstehend beschrieben ist, kann sowohl die Kühlerdurchsatzrate als auch die Umgehungsdurchsatzrate gemäß dem Betriebszustand der Kraftmaschine genau gesteuert werden, so dass die Temperatur des Kraftmaschinenkühlwassers, das durch den Wassermantel 12 hindurchströmt, bei einer derartigen Temperatur gesteuert werden kann, die am geeignetsten für den entsprechenden Betriebszustand der Kraftmaschine ist.
Das erste und das zweite Schiebeventil 5 und 6 werden in der folgenden Art und Weise gemäß den Betriebszuständen der Kraftmaschine gesteuert. Bei einer Startzeitperiode der Kraftmaschine 1 wird der Aktuator 3 so betrieben, dass sich das erste und das zweite Schiebeventil 5 und 6 zu den Positionen bewegen, die in der 2 gezeigt sind. In dieser Position ist der Randabschnitt 5b des ersten Schiebeventils 5 in dem Gleitkontakt mit der Innenfläche des Ventilgehäuses 4, wohingegen der anderen Randabschnitt 5a mit der ersten Gleitfläche in einem Gleitkontakt ist (das heißt mit dem ersten Ventilsitz 40f). Dementsprechend wird der erste Ventilkanal 41 von der Mischkammer 27 und dem Kanal 37 an der Seite der Pumpe getrennt.
In der gleichen Art und Weise wie bei dem ersten Schiebeventil 5 ist der Randabschnitt 6b des zweiten Schiebeventils 6 in dem Gleitkontakt mit der Innenfläche des Ventilgehäuses 4 (mit der zweiten Gleitfläche an der rechten Seite), wohingegen der andere Randabschnitt 6a mit der zweiten Gleitfläche in dem Gleitkontakt ist (mit dem zweiten Ventilsitz 40g). Dementsprechend wird der Kanal 35 an der Seite der Umgehung von dem zweiten Ventilkanal 42 und der Mischkammer 27 getrennt.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, werden das erste und das zweite Schiebeventil 5 und 6 während der Zeitperiode für den Startbetrieb der Kraftmaschine geschlossen, wie dies in der 1B gezeigt ist, so dass sowohl die Kühlerdurchsatzrate des Kraftmaschinenkühlwassers, das in dem Kühlkreislauf zirkuliert, als auch die Umgehungsdurchsatzrate des Kraftmaschinenkühlwassers Null betragen, das in dem Umgehungskreislauf zirkuliert.
Wenn die Kraftmaschine in ihrem normalen Betrieb betrieben wird, aber die Temperatur des Kraftmaschinenkühlwassers, die durch den Temperatursensor an der Seite der Kraftmaschine erfasst wird, unter einem vorbestimmten Wert wie zum Beispiel 60 bis 78°C ist, dann wird das erste Schiebeventil 5 aus dessen Startposition gemäß der 2 nach unten zu einer Position bewegt, die in der 3A gezeigt ist. In dieser Ventilposition ist der Randabschnitt 5a des ersten Schiebeventils 5 weiterhin in dem Gleitkontakt mit dem ersten Ventilsitz 40f, so dass die Trennung zwischen dem ersten Ventilkanal 41 und der Mischkammer 27 (und dem Kanal 37 an der Seite der Pumpe) aufrechterhalten wird.
Andererseits wird die Kugel 55 des zweiten Schiebeventils 6 durch den konvexen Abschnitt des Profils 52, das in dem dicken Wandabschnitt des ersten Schiebeventils 5 ausgebildet ist, nach oben angehoben (sie wird nach rechts bewegt), wie dies in der 3A gezeigt ist, und dadurch wird der Randabschnitt 6a des zweiten Schiebeventils 6 von der zweiten Gleitfläche (dem zweiten Ventilsitz 40g) getrennt. Der Kanal 35 an der Seite der Umgehung ist mit dem zweiten Ventilkanal 42 und der Mischkammer 27 in Verbindung.
Da das erste Schiebeventil 5 geschlossen gehalten wird, während das zweite Schiebeventil 6 geöffnet ist, ist infolgedessen die Kühlerdurchsatzrate des Kraftmaschinenkühlwassers weiterhin Null, das in dem Kühlkreislauf zirkuliert, wohingegen die Umgehungsdurchsatzrate des Kraftmaschinenkühlwassers, das in dem Umgehungskreislauf zirkuliert, so gesteuert wird, dass sie ein Betrag entsprechend dem Öffnungsgrad des zweiten Schiebeventils 6 wird (das heißt dem Betrag der Bewegung des zweiten Schiebeventils 6).
Wenn das zweite Schiebeventil 6 gemäß der vorstehenden Beschreibung geöffnet wird, dann zirkuliert das Kraftmaschinenkühlwasser, das aus der Wasserpumpe 8 gepumpt wird, durch den Wassermantel 12 der Kraftmaschine 1, den Kanalabschnitt 13, den Umgehungskanal 11, den Kanal 35 an der Seite der Umgehung des Durchsatzsteuerventils 2, den zweiten Ventilkanal 42, die Mischkammer 27, den Kanal 37 an der Seite der Pumpe und den Kanalabschnitt 16. Während dieses Betriebs wird die Temperatur des Kraftmaschinenkühlwassers allmählich erhöht, und zwar auf Grund des Kraftmaschinenkühlwassers, das durch den Wassermantel 12 der Kraftmaschine 1 hindurch strömt, so dass sie den vorbestimmten Wert erreicht.
Wenn die Temperatur des Kraftmaschinenkühlwassers, die durch den Temperatursensor an der Seite der Kraftmaschine erfasst wird, größer als der vorbestimmte Wert wie zum Beispiel 60 bis 78°C während des normalen Betriebs der Kraftmaschine wird, dann wird das erste Schiebeventil 5 aus seiner ersten normalen Position gemäß der 3A zu einer Position weiter nach unten bewegt, die in der 3B gezeigt ist. In dieser Ventilposition (vor dem Erreichen der Position in der 3B) wird der Randabschnitt 5a des ersten Schiebeventils 5 von dem ersten Ventilsitz 40f getrennt, so dass der erste Ventilkanal 41 mit der Mischkammer 27 und dem Kanal 37 an der Seite der Pumpe in Verbindung gebracht wird.
Der Kontakt zwischen der Kugel 55 und dem Profil 52 des ersten Schiebeventils 5 ändert sich von dem Kontakt mit der ersten geneigte Fläche 52b zu einem Kontakt mit der zweiten geneigten Fläche 52c, und das zweite Schiebeventil 6 wird allmählich nach links (in der Ventilschließrichtung) durch die Vorspannkraft der bestimmten Feder 45 proportional zu der Abwärtsbewegung des ersten Schiebeventils 5 bewegt.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, startet das erste Schiebeventil 5 seinen Öffnungsbetrieb, während das zweite Schiebeventil 6 zu seiner Schließposition bewegt wird, wenn die Temperatur des Kraftmaschinenkühlwassers, die durch den Temperatursensor an der Seite der Kraftmaschine erfasst wird, größer wird als der vorbestimmte Wert wie zum Beispiel 60° bis 78°C, und zwar während des normalen Betriebs der Kraftmaschine. Wie dies in der 1B gezeigt ist, wird dementsprechend die Kühlerdurchsatzrate des Kraftmaschinenkühlwassers, das in dem Kühlkreislauf zirkuliert, auf eine derartige Rate gesteuert, die einem Hub der Abwärtsbewegung (das heißt dem Öffnungsgrad) des ersten Schiebeventils 5 entspricht, wohingegen die Umgehungsdurchsatzrate des Kraftmaschinenkühlwassers, das in dem Umgehungskreislauf zirkuliert, auf eine derartige Rate gesteuert wird, die einen Hub der Linksbewegung (das heißt dem Öffnungsgrad) des zweiten Schiebeventils 6 entspricht.
Wenn das erste Schiebeventil 5 gemäß der vorstehenden Beschreibung geöffnet wird, dann zirkuliert das Kraftmaschinenkühlwasser, das aus der Wasserpumpe 8 herausgepumpt wird, durch den Wassermantel 12 der Kraftmaschine 1, den Kanalabschnitt 13, den Kühlerkanalabschnitt 14, den Kühler 9, den Kühlerkanalabschnitt 15, den Kanal 34 an der Seite des Kühlers des Durchsatzsteuerventils 2, den ersten Ventilkanal 41, die Mischkammer 27, den Kanal 37 an der Seite der Pumpe und den Kanalabschnitt 16. Da das zweite Schiebeventil 6 weiterhin in seinem geöffneten Zustand ist, zirkuliert das Kraftmaschinenkühlwasser, das aus der Wasserpumpe 8 herausgepumpt wird, andererseits durch den Wassermantel 12 der Kraftmaschine 1, dem Kanalabschnitt 13, den Umgehungskanal 11, den Kanal 35 an der Seite der Umgehung des Durchsatzsteuerventils 2, den zweiten Ventilkanal 42, die Mischkammer 27, den Kanal 37 an der Seite der Pumpe und den Kanalabschnitt 16. Auf Grund des vorstehend beschriebenen Betriebes wird die Temperatur des Kraftmaschinenkühlwassers, das durch den Wassermantel 12 der Kraftmaschine 1 hindurch strömt, auf den vorbestimmten Wert aufrechterhalten.
Wenn die Kraftmaschine 1 mit hoher Last betrieben wird, dann wird das erste Schiebeventil 5 aus seiner zweiten normalen Position zu jener Position weiter nach unten bewegt, die in der 3V gezeigt ist. In dieser Ventilposition (3B) wird der Randabschnitt 5a des ersten Schiebeventils 5 von dem ersten Ventilsitz 40f weiter getrennt, so dass der Öffnungsgrad des ersten Ventilkanals 41 größer ist als während des normalen Betriebs, wohingegen die Kugel 55 in einen Kontakt mir dem ebenen Flächenabschnitt 52d des Profils 52 des ersten Schiebeventils 5 gebracht wird, und der Randabschnitt 6a des zweiten Schiebeventils 6 gelangt dadurch in den Gleitkontakt mit der zweiten geneigten Fläche (40g), um so den zweiten Ventilkanal 42 zu schließen. Der Kanal 35 an der Seite der Umgehung wird dadurch von dem zweiten Ventilkanal 42 und der Mischkammer 27 getrennt. Da das erste Schiebeventil 5 offengehalten wird, während das zweite Schiebeventil 6 geschlossen ist, wie dies in der 1b gezeigt ist, wird infolgedessen die Kühlerdurchsatzrate des Kraftmaschinenkühlwassers, das in dem Kühlkreislauf zirkuliert, kontinuierlich auf die Rate entsprechend dem Hub der Abwärtsbewegung (das heißt dem Öffnungsgrad) des ersten Schiebeventils 5 gesteuert, wohingegen die Umgehungsdurchsatzrate des Kraftmaschinenkühlwassers zu Null wird, das in dem Umgehungskreislauf zirkuliert.
Da das erste Schiebeventil 5 gemäß der vorstehenden Beschreibung offengehalten wird, zirkuliert das Kraftmaschinenkühlwasser, das aus der Wasserpumpe 8 herausgepumpt wird, durch den Wassermantel 12 der Kraftmaschine 1, den Kanalabschnitt 13, den Kühlerkanalabschnitt 14, den Kühler 9, Kühlerkanalabschnitt 15, den Kanal 34 an der Seite des Kühlers des Durchsatzsteuerventils 2, den ersten Ventilkanal 41, die Mischkammer 27, den Kanal 37 an der Seite der Pumpe und den Kanalabschnitt 16. Bei diesem Betrieb kann die Temperatur des Kraftmaschinenkühlwassers auf den vorbestimmten Wert aufrechterhalten werden, da eine größere Menge des Kraftmaschinenkühlwassers, das durch den Wassermantel 12 der Kraftmaschine 1 hindurch strömt, in dem Kühler abgekühlt wird. Wie dies in der 1B angegeben ist, ist es nicht immer erforderlich, den zweiten Ventilkanal 42 vollständig zu schließen. Stattdessen kann der Öffnungsgrad des zweiten Ventilkanals 42 auf einen kleineren Betrag als während des normalen Betriebes reduziert werden.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wie es vorstehend beschrieben ist, werden die Fluiddrücke an beiden Längsseiten des ersten Schiebeventils 5 ausgeglichen (P1 = P2), da der erste Raum 31 mit variablem Volumen mit dem Raum in Verbindung ist, der an der entgegengesetzten Seite des ersten Schiebeventils 5 ausgebildet ist (das heißt der erste Ventilkanal 41 und der Kanal 34 an der Seite des Kühlers), und zwar durch den ersten Druckeinstellkanal 61.
Infolgedessen kann die Drucklast für die Bewegung des ersten Schiebeventils 5 in dessen axialer Richtung beseitigt werden (in der vertikalen Richtung gemäß der 2).
In der gleichen Art und Weise wie bei dem ersten Schiebeventil 5 werden die Fluiddrücke an beiden Seiten in der Längsrichtung des zweiten Schiebeventils 6 ausgeglichen (P3 = P4), da der zweite Raum 32 mit variablem Volumen mit jenem Raum in Verbindung ist, der an der entgegengesetzten Seite des zweiten Schiebeventils 6 ausgebildet ist (das heißt der zweite Ventilkanal 42 und die Mischkammer 27), und zwar durch den zweiten Druckeinstellkanal 62. Infolgedessen kann die Drucklast für die Bewegung des zweiten Schiebeventils 6 in dessen axialer Richtung beseitigt werden (in der Links/Rechts-Richtung in der 2).
Wie dies vorstehend beschrieben ist, kann die Antriebslast für den Aktuator 3 des Durchsatzsteuerventils 2 minimiert werden, und zwar unabhängig von der Ventilöffnung- oder Ventilschließposition des ersten und des zweiten Schiebeventils 5 und 6, und außerdem unabhängig von dem Fluiddruck in dem Kühlkreislauf (insbesondere der Fluiddruck in dem Kanal 34 an der Seite des Kühlers) oder dem Fluiddruck in dem Umgehungskreislauf (insbesondere der Fluiddruck in dem Kanal 35 an der Seite der Umgehung). Das Durchsatzsteuerventil 2 kann daher eine kleinere Größe haben, und es kann unter geringeren Kosten hergestellt werden, da eine Untersetzungsvorrichtung zum Untersetzen einer Drehzahl des Aktuators um ein vorbestimmtes Untersetzungsverhältnis weggelassen werden kann. Da die in der 1B gezeigten Durchsatzratencharakteristika durch Ändern der Form des Profils 52 frei geändert werden können, können die Hauptkomponenten in das Durchsatzsteuerventil 2 allgemein für verschiedene Bauarten der Durchsatzsteuerventile verwendet werden, und zwar unabhängig von den unterschiedliche Anforderungen für die verschiedenen Kühlsysteme oder die verschiedenen Fahrzeugmodelle. Daher können außerdem die Entwicklungskosten reduziert werden.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Ein zweites Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die 5A bis 5D beschrieben, wobei sich das zweite Ausführungsbeispiel von dem ersten Ausführungsbeispiel darin unterscheidet, dass der erste Druckeinstellkanal 61 abgewandelt ist, und zwar an Stelle des ausgeschnittenen Abschnittes 24 an der Rotorwelle 21.
Die 5A zeigt eine Querschnittsansicht des zylindrischen Abschnittes 5c des ersten Schiebeventils 5. Ein Teil des zylindrischen Abschnittes 5c erstreckt sich in einer radialen Richtung, um so den ersten Druckeinstellkanal 61 zu bilden.
Die 5b zeigt außerdem eine Querschnittsansicht des zylindrischen Abschnittes 5c des ersten Schiebeventils 5. Drei Abschnitte des zylindrischen Abschnittes 5c erstrecken sich in radialen Richtungen, um so mehrere Druckeinstellkanäle 61 zu bilden.
Die 5C zeigt eine vertikale Querschnittsansicht des Durchsatzsteuerventils 2, wobei der erste Druckeinstellkanal 61 in dem Seitenwandabschnitt 5d des ersten Schiebeventils 5 ausgebildet ist.
Die 5D zeigt außerdem eine vertikale Querschnittsansicht des Durchsatzsteuerventils 2, wobei ein Verbindungsrohrabschnitt 69 zwischen den Randabschnitten 5a und 5b vorgesehen ist, und der erste Druckeinstellkanal 61 ist in dem Verbindungsrohrabschnitt 69 ausgebildet.
Bei den vorstehend beschriebenen Abwandlungen ist der erste Druckeinstellkanal 61 in dem ersten Schiebeventil 5 ausgebildet. Auch wenn dies nicht in den Zeichnungen gezeigt ist, kann jedoch der erste Druckeinstellkanal in dem Ventilgehäuse 4 ausgebildet sein.
Gemäß dem zweiten vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel kann der Querschnittflächeninhalt des ersten Druckeinstellkanals 61 frei gestaltet werden, und insbesondere kann der Querschnittflächeninhalt größer als bei dem ersten Ausführungsbeispiel sein, so dass der Druckausgleich zwischen dem ersten Raum 31 mit variablem Volumen und dem ersten Ventilkanal 41 (das heißt dem Kanal 34 an der Seite des Kühlers) noch behutsamer durchgeführt werden kann.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Ein drittes Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die 6 beschrieben.
Das vordere Ende des vorstehenden Abschnittes mit kleinem Durchmesser des zweiten Schiebeventils 6 ist mit einer Halbkugelform ausgebildet, so dass die Kugel 55 des ersten Ausführungsbeispiels weggelassen werden kann. Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel können sowohl die Anzahl der Bauteile als auch die Anzahl der Montageprozesse für das Durchsatzsteuerventil reduziert werden, um so eine Kostreduzierung zu verwirklichen.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
Ein viertes Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die 7 beschrieben.
Ein Lamellenabschnitt 71 ist an dem Randabschnitt 5a des ersten Schiebeventils 5 ausgebildet, um die Fluidströmung in dem Kanal 34 an der Seite des Kühlers und in dem ersten Ventilkanal 41 gleich zu richten, um so den Fluidwiderstand für das Kraftmaschinenkühlwasser zu reduzieren, das aus dem Kühler 9 in das Durchsatzsteuerventil 2 hineinströmt. Infolgedessen kann die Durchsatzrate bei dem vollständig geöffneten Zustand des ersten Schiebeventils 5 erhöht werden, um so die maximale Kühlwirkung des Kühlers 9 abzurufen.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
Ein fünftes Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die 8A bis 9B beschrieben, wobei die 8A eine vertikale Querschnittsansicht des Durchsatzsteuerventils zeigt, die 8B eine Querschnittsansicht eines abgewandelten Durchsatzsteuerventils zeigt, die 9A eine schematische Ansicht eines Kraftmaschinenkühlsystems zeigt und die 9B eine grafische Darstellung von Charakteristika einer Kühlerdurchsatzrate, einer Umgehungsdurchsatzrate und einer Heizvorrichtungsdurchsatzrate hinsichtlich eines Drehwinkels eines Aktuators zeigt. Dieselben Bezugszeichen entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel bezeichnen jene Bauteile, die identisch oder ähnlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel sind.
Das in der 9A gezeigte Kraftmaschinenkühlsystem hat drei verschiedene Strömungskreisläufe; einen Kühlkreislauf, in dem das Kraftmaschinenkühlwasser aus der Wasserpumpe 8 durch die Kraftmaschine 1, den Kühler 9, das Durchsatzsteuerventil 2 und zurück zu der Wasserpumpe 8 strömt; einen Umgehungskreislauf, in dem das Kraftmaschinenkühlwasser aus der Wasserpumpe 8 durch die Kraftmaschine 1, den Umgehungskanal 11, das Durchsatzsteuerventil 2 und zurück zu der Wasserpumpe 8 strömt, und einen Heizvorrichtungskreislauf, in dem das Kraftmaschinenkühlwasser (Heißwasser) aus der Wasserpumpe 8 durch die Kraftmaschine 1, eine Heißwasser-Heizvorrichtung 10 für ein Klimaanlagensystem, das durch Durchsatzsteuerventil 2 und zurück zu der Wasserpumpe 8 strömt.
Die Heißwasser-Heizvorrichtung 10 ist in einem Luftkanal der Fahrzeugklimaanlage vorgesehen, um eine Fahrgastzelle eines Fahrzeugs zu kühlen. Die Heizvorrichtung 10 hat einen Heizkern mit einem Paar Behältern und mehrere Rohre, die zwischen den Behältern verbunden sind, so dass das Kraftmaschinenkühlwasser (das Heißwasser) aus einem der Behälter zu dem anderen Behälter durch die Rohre strömt. Wenn Luft durch die Heizvorrichtung 10 hindurch tritt, dann wird ein Wärmeaustausch zwischen dem Heißwasser, das durch die Rohre hindurch strömt, und der Luft bewirkt, die um die äußeren Flächen der Rohre strömt, so dass die durch einen Verdampfer (nicht gezeigte) abgekühlte Luft durch die Heizvorrichtung 10 erneut erwärmt wird. Dabei kann das Kraftmaschinenkühlwasser (Heißwasser), das durch die abgegebene Wärme von der Kraftmaschine 1 erwärmt wird, durch die Heizvorrichtung 10 abgekühlt werden. Die Heizvorrichtung 10 ist mit der Kraftmaschine 1 durch einen Heizvorrichtungskanal 17 und mit dem Durchsatzsteuerventil durch einen anderen Heizvorrichtungskanal 18 verbunden, der mit dem Durchsatzsteuerventil 2 flüssigdicht verbunden ist.
Das Durchsatzsteuerventil 2 hat ein drittes Schiebeventil 7 zusätzlich zu dem ersten und dem zweiten Schiebeventil 5 und 6, die hauptsächlich identisch zu jenen sind, die in der 2 gezeigt sind. Das dritte Schiebeventil 7 ist ebenfalls in seinem Aufbau ähnlich zu dem zweiten Schiebeventil 6, und es wird durch eine bestimmte Feder 46 zu dem ersten Schiebeventil 5 so vorgespannt, dass das dritte Schiebeventil 7 in einen Kontakt mir einem Profil 53 des ersten Schiebeventils 5 über eine Kugel 56 gebracht wird. Das dritte Schiebeventil 7 wird in seine axiale Richtung (in eine Richtung, die senkrecht zu der axialen Richtung des ersten Schiebeventils ist) gemäß der Bewegung des ersten Schiebeventils 5 bewegt. Wenn das erste Schiebeventil 5 nach unten bewegt wird, dann wird das dritte Schiebeventil 7 in seine rechte Richtung bewegt, um einen Öffnungsgrad des dritten Ventilkanals 43 zu ändern, so dass die Heizvorrichtungsdurchsatzrate gesteuert wird. Das dritte Schiebeventil 7 arbeitet gemäß der vorstehenden Beschreibung als ein Heizvorrichtungsdurchsatzsteuerventil. Wenn das dritte Schiebeventil 7 geöffnet ist, dann ist ein Kanal 36 an der Seite der Heizvorrichtung mit dem dritten Ventilkanal 43, der Mischkammer 27 und dem Kanal 37 an der Seite der Pumpe in Verbindung.
Das dritte Schiebeventil 7 hat ein Paar Randabschnitte (das heißt dritte Dichtabschnitte) 7a und 7b, die durch eine dritte Dichtfläche gleitend gestützt sind, und einen zylindrischen Abschnitt 7c, der die Randabschnitte 7a und 7b miteinander verbindet. Der Randabschnitt 7b des dritten Schiebeventils 7 trennt einen dritten Raum 33 mit variablem Volumen flüssigdicht von dem Kanal 36 an der Seite der Heizvorrichtung. Der dritte Raum 33 mit variablem Volumen wird durch ein Stöpselelement 59 flüssigdicht geschlossen. Ein Führungsabschnitt 4c ist einstückig in dem Ventilgehäuse 4 ausgebildet, um das dritte Schiebeventil 7 zu führen.
Der andere Randabschnitt 7a des dritten Schiebeventils 7 trennt den Kanal 36 an der Seite der Heizvorrichtung wirksam und flüssigdicht von dem dritten Ventilkanal (und dadurch von der Mischkammer 27). Der vorstehende Abschnitt 70a mit kleinem Durchmesser ist an dem anderen Randabschnitt 7a ausgebildet, der von dem Randabschnitt 7a in der axialen Richtung des dritten Schiebeventils 7 nach außen (nach links) vorsteht. Ein Aussparungsabschnitt 67 ist an einem vorderen Ende des vorstehenden Abschnittes 70a mit kleinem Durchmesser ausgebildet, um die Kugel 56 zu halten.
Dementsprechend kann eine gewünschte Heizvorrichtungsdurchsatzrate hinsichtlich des Drehwinkels des Aktuators 3 erhalten werden, wie dies in der 9B gezeigt ist, wenn die Maße der Randabschnitte 7a und 7b des Paares Randabschnitte, der dritten Gleitfläche (ihr Maß in der Längsrichtung) und des Profils 53 in geeigneter Weise ausgewählt werden.
Ein Raum 7e ist zwischen den beiden Randabschnitten 7a und 7b sowie an dem Außenumfang des zylindrischen Abschnittes 7c ausgebildet, wobei der Raum 7e den Kanal 36 an der Seite der Heizvorrichtung als Ganzes oder teilweise ausbildet. Ein dritter Druckeinstellkanal 63 ist in dem zylindrischen Abschnitt 7c ausgebildet, wie dies in den 8A und 8B gezeigt ist, damit er mit den Räumen in Verbindung ist, die an den Außenseiten des Paares Randabschnitte 7a und 7b ausgebildet sind. Insbesondere verbindet der dritte Druckeinstellkanal 63 den dritten Raum 33 mit variablem Volumen mit der Mischkammer 27 durch den dritten Ventilkanal 43, um die Fluiddrücke in beiden Räumen auszugleichen. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der vorstehende Abschnitt 70a mit kleinem Durchmesser an dem Randabschnitt 7a ausgebildet, und der Aussparungsabschnitt 56 ist an seinem vorderen Ende ausgebildet, und daher ist der dritte Druckeinstellkanal 63 als ein L-förmiger Kanal ausgebildet, wie dies in der 8A gezeigt ist. Das dritte Schiebeventil 7 ist in dem Ventilgehäuse 4 an derselben vertikalen Linie hinsichtlich des zweiten Schiebeventils 6 ausgebildet, wie dies in der 8A gezeigt ist. Doch kann es an derselben horizontalen Linie hinsichtlich des zweiten Schiebeventils 6 ausgebildet sein, wie dies in der 8B gezeigt ist, wobei das dritte Schiebeventil 7 an dem zweiten Schiebeventil 6 um einen bestimmten Winkel versetzt ist. Falls ein weiteres Schiebeventil bei dem Durchsatzsteuerventil ausgebildet ist, kann das weitere Schiebeventil gemäß der vorstehenden Beschreibung in der gleichen Art und Weise wie das dritte Schiebeventil 7 ausgebildet sein.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen fünften Ausführungsbeispiel kann die Heizvorrichtungsdurchsatzrate zusätzlich zu der Kühlerdurchsatzrate und der Umgehungsdurchsatzrate gesteuert werden, ohne dass die Antriebslast auf den Aktuator 3 stark erhöht wird. Das Durchsatzsteuerventil 2 kann daher mit einer geringen Größer verglichen mit jenem Teil hergestellt werden, bei dem Heizvorrichtungsventil zum Steuern der Heizvorrichtungsdurchsatzrate unabhängig vorgesehen ist.
Da darüber hinaus die Heizvorrichtungsdurchsatzrate unabhängig von der Steuerung für die Kühlerströmung oder die Umgehungsströmung gesteuert werden kann, können die Heizvorrichtungskanäle 17 und 18 durch das Durchsatzsteuerventil 2 verbunden werden, bevor der Kühlkreislauf und der Umgehungskreislauf geöffnet werden, wenn die Temperatur der Heizvorrichtung 10 in gewünschter Weise schnell erhöht werden soll, wie dies in der 9B gezeigt ist, und zwar während einer Zeitperiode eines gewünschten Heizvorrichtungsbetriebs. Dementsprechend kann die von der Kraftmaschine abgegebene Wärme intensiv der Heizvorrichtung 10 zugeführt werden, damit die Fahrgastzelle des Fahrzeugs schnell erwärmt wird.
Darüber hinaus können die vielen Schiebeventile 6 und 7 in dem Ventilgehäuse 4 in einer beliebigen gewünschten Art und Weise angeordnet sein, so dass es möglich ist, das Durchsatzsteuerventil so zu gestalten, dass die beste Anordnung hinsichtlich des Kühlsystems verwirklicht wird.
Ein Durchsatzsteuerventil (2) hat ein erstes Ventil (5) zum Steuern einer Kühlerdurchsatzrate und ein zweites Ventil (6) zum Steuern einer Umgehungsdurchsatzrate. Druckeinstellkanäle (61, 62) sind für das erste beziehungsweise für das zweite Ventil (5, 6) vorgesehen, um Räume (31, 41, 32, 42) zu verbinden, die an beiden Seiten der entsprechenden Ventile ausgebildet sind, um die Fluiddrücke an beiden Seiten auszugleichen, so dass eine Drucklast in einer axialen Richtung auf die entsprechenden Ventile beseitigt werden kann. Infolgedessen kann die Antriebskraft eines Aktuators (3) des Durchsatzsteuerventils (2) zum direkten oder indirekten Antreiben des ersten und des zweiten Ventils (5, 6) reduziert werden.

Claims

Durchsatzsteuerventil für Kraftmaschinenkühlwasser eines Fahrzeugs, mit: einem Ventilgehäuse (4) mit einem ersten Einlassanschluss (34), der mit einem Kühler (9) verbindbar ist, einem zweiten Einlassanschluss (35), der mit einem Umgehungskanal (11) verbindbar ist, und einem Auslassanschluss (37), der mit einer Wasserpumpe (8) verbindbar ist, wobei das Ventilgehäuse (4) des Weiteren einen ersten Ventilkanal (41) aufweist, der einen Teil eines Kühlkreislaufs (1, 12, 13, 14, 9, 15, 16, 8) bildet, in dem das Kraftmaschinenkühlwasser aus einer Kraftmaschine (1) zu der Wasserpumpe (8) durch den Kühler (9) zirkuliert, wobei das Ventilgehäuse (4) des Weiteren einen zweiten Ventilkanal (42) aufweist, der einen Teil eines Umgehungskreislaufs (1, 12, 13, 11, 16, 8) bildet, in dem das Kraftmaschinenkühlwasser aus der Kraftmaschine (1) zu der Wasserpumpe (8) durch den Umgehungskanal (11) zirkuliert, der den Kühler (9) umgeht; einem Aktuator (3) zum Erzeugen einer Antriebskraft gemäß einem Betriebszustand der Kraftmaschine (1); einem ersten Ventil (5), das in dem Ventilgehäuse (4) bewegbar untergebracht ist und sich in seiner axialen Richtung beim wirksamen Aufnehmen der Antriebskraft von dem Aktuator (3) so bewegt, dass ein Öffnungsgrad des ersten Ventilkanals (41) gesteuert wird; einem zweiten Ventil (6), das in dem Ventilgehäuse (4) bewegbar untergebracht ist und sich in seiner axialen Richtung beim wirksamen Aufnehmen der Antriebskraft von dem Aktuator (3) so bewegt, dass ein Öffnungsgrad des zweiten Ventilkanals (42) gesteuert wird; und einem Druckeinstellkanal (61, 62) zum Ausgleichen von Fluiddrücken an beiden axialen Seiten zumindest des ersten oder des zweiten Ventils (5, 6).
Durchsatzsteuerventil gemäß Anspruch 1, wobei der Druckeinstellkanal (61) in dem ersten Ventil (5) ausgebildet ist und sich in der axialen Richtung erstreckt, um Räume (31, 34) miteinander zu verbinden, die entsprechend an den beiden axialen Seiten des ersten Ventils (5) ausgebildet sind.
Durchsatzsteuerventil gemäß Anspruch 1, wobei der Druckeinstellkanal (62) in dem zweiten Ventil (6) ausgebildet ist und sich in der axialen Richtung erstreckt, um Räume (32, 35) miteinander zu verbinden, die entsprechend an den beiden axialen Seiten des zweiten Ventils (6) ausgebildet sind.
Durchsatzsteuerventil gemäß Anspruch 1, wobei der Aktuator (3) eine Rotorwelle (21) aufweist, die sich um eine Achse dreht, die koaxial zu einer Mittelachse des ersten Ventils (5) ist, und die axiale Richtung des zweiten Ventils (6) ungefähr senkrecht zu der axialen Richtung der Rotorwelle (21) ist.
Durchsatzsteuerventil gemäß Anspruch 4, wobei das erste Ventil (5) ein Profil (52) zum Antreiben des zweiten Ventils (6) in dessen axialer Richtung aufweist, so dass eine gewünschte Umgehungsdurchsatzrate hinsichtlich eines Drehwinkels der Rotorwelle (21) erhalten wird, und das zweite Ventil (6) zu dem Profil (52) durch eine Vorspanneinrichtung (45) vorgespannt wird.
Durchsatzsteuerventil gemäß Anspruch 1, wobei das Ventilgehäuse (4) des Weiteren folgendes aufweist: eine Mischkammer (27) zum Mischen des Kraftmaschinenkühlwassers mit niedriger Temperatur aus dem Kühler (9) mit dem Kraftmaschinenkühlwasser mit hoher Temperatur, das den Kühler (9) umgeht; einen Kanal (34) an der Seite des Kühlers, damit das Kraftmaschinenkühlwasser aus dem Kühler (9) in die Mischkammer (27) strömt; einen Kanal (35) an der Seite der Umgehung, damit das Kraftmaschinenkühlwasser aus dem Umgehungskanal (11) in die Mischkammer (27) strömt; und einen Kanal (37) an der Seite der Pumpe, damit das Kraftmaschinenkühlwasser aus der Mischkammer (27) zu der Wasserpumpe (8) strömt.
Durchsatzsteuerventil gemäß Anspruch 1, wobei das Ventilgehäuse (4) des Weiteren einen dritten Ventilkanal (43) aufweist, der einen Teil eines Heizvorrichtungskreislaufs (1, 12, 17, 10, 18, 8) bildet, in dem das Kraftmaschinenkühlwasser aus der Kraftmaschine (1) zu der Wasserpumpe (8) durch eine Heizvorrichtung (10) zirkuliert.
Durchsatzsteuerventil gemäß Anspruch 7, des Weiteren mit: einem dritten Ventil (7), das in dem Ventilgehäuse (4) bewegbar untergebracht ist und sich in seiner axialen Richtung beim wirksamen Aufnehmen der Antriebskraft von dem Aktuator (3) so bewegt, dass ein Öffnungsgrad des dritten Ventilkanals (43) gesteuert wird; und einem anderen Druckeinstellkanal (63) zum Ausgleichen von Fluiddrücken an beiden axialen Seiten des Ventils (7).
Durchsatzsteuerventil gemäß Anspruch 8, wobei der andere Druckeinstellkanal (63) in dem dritten Ventil (7) ausgebildet ist und sich in der axialen Richtung erstreckt, um Räume (33, 43) miteinander zu verbinden, die entsprechend an den beiden axialen Seiten des dritten Ventils (7) ausgebildet sind.
Durchsatzsteuerventil gemäß Anspruch 8, wobei der Aktuator (3) eine Rotorwelle (21) aufweist, die sich um eine Achse dreht, die koaxial zu einer Mittelachse des ersten Ventils (5) ist, und die axiale Richtung des dritten Ventils (7) ungefähr senkrecht zu der axialen Richtung der Rotorwelle (21) ist.
Durchsatzsteuerventil gemäß Anspruch 10, wobei das erste Ventil (5) ein Profil (53) zum Antreiben des dritten Ventils (7) in dessen axialer Richtung aufweist, so dass eine gewünschte Heizvorrichtungsdurchsatzrate hinsichtlich eines Drehwinkels der Rotorwelle (21) erhalten wird, und das dritte Ventil (79 zum dem Profil (53) durch eine Vorspanneinrichtung (46) vorgespannt wird.
Durchsatzsteuerventil gemäß Anspruch 7, wobei das Ventilgehäuse (4) des Weiteren folgendes aufweist: eine Mischkammer (27) zum Mischen des Kraftmaschinenkühlwassers mit niedriger Temperatur, das aus der Heizvorrichtung (10) ausgelassen wird, des Kraftmaschinenkühlwassers mit niedriger Temperatur aus dem Kühler (9) und des Kraftmaschinenkühlwasser mit einer hohen Temperatur, das den Kühler (9) umgeht; einen Kanal (36) an der Seite der Heizvorrichtung, damit das Kraftmaschinenkühlwasser aus der Heizvorrichtung (10) in die Mischkammer (27) strömt; einen Kanal (34) an der Seite des Kühlers, damit das Kraftmaschinenkühlwasser aus dem Kühler (9) in die Mischkammer (27) strömt; einen Kanal (35) an der Seite der Umgehung, damit das Kraftmaschinenkühlwasser aus dem Umgehungskanal (11) in die Mischkammer (27) strömt; und einen Kanal (37) an der Seite der Pumpe, damit das Kraftmaschinenkühlwasser aus der Mischkammer (27) zu der Wasserpumpe (8) strömt.