DE102006011835B4

DE102006011835B4 - Ventileinrichtung

Info

Publication number: DE102006011835B4
Application number: DE102006011835.9A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Folea Nicolae
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2017-08-24
Anticipated expiration: 2026-03-16
Also published as: DE102006011835A1

Abstract

Ventileinrichtung (14; 54) zum Regeln eines Kühlmittelstroms, mit einem Ventilgehäuse (81), wobei in dem Ventilgehäuse (81) ein druckgeregeltes Bypassventil (22; 62), das druckabhängig einen Bypass (24; 64) zwischen einem Motorzulauf (2; 42) und einem Motorrücklauf (4; 44) öffnet, und ein Absperrventil (18; 58) kombiniert sind, das einen Heizungszulauf (6; 46) mit mindestens einem Heizungsrücklauf (12; 52, 53) verbindet oder von diesem trennt, wobei das Ventilgehäuse (81) mit einem Anschluss (82) für den Motorzulauf und einem Anschluss (83) für den Heizungszulauf versehen ist, das Ventilgehäuse (81) einen Anschluss (85) für den Heizungsrücklauf und einen Anschluss (88) für den Motorrücklauf aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (81) weiterhin ein Bypassventilgehäuse (90) aufweist, das einen direkten Durchtritt von Kühlmittel vom Motorzulauf (82) zum Motorrücklauf (88) ermöglicht, in dem Bypassventilgehäuse (90) ein Ventilkörper (91) hin und her bewegbar aufgenommen ist, der durch eine Feder (92) gegen einen zugehörigen Ventilsitz vorgespannt ist, die Feder (92) zwischen dem Ventilkörper (91) und einem Verschlusselement (94) eingespannt ist, wobei das Verschlusselement (94) eine (Öffnung mit dem Bypassventilgehäuse (90) verschließt und ein Sackloch (95) aufweist, das mit einer Querbohrung (96) in Verbindung steht, wobei das Sackloch (95) und die Querbohrung (96) den Durchtritt von Kühlmittel von dem Motorzulauf (82) zu dem Motorrücklauf (88) ermöglichen, sobald die Druckdifferenz zwischen den Drücken (98) und (99) beiderseits des Ventilkörpers einen vorgegebenen Wert überschreitet, der von der Vorspannkraft der Feder (92) abhängt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung zum Regeln eines Kühlmittelstroms, mit einem Ventilgehäuse. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Heiz-Kühlkreislauf, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Motorzulauf, einem Motorrücklauf, einem Heizungszulauf und mindestens einem Heizungsrücklauf.
Die DE 100 52 327 A1 offenbart ein Steuerventil gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ventileinrichtung zum Regeln eines Kühlmittelstroms, mit einem Ventilgehäuse zu schaffen, die einfach und kostengünstig herstellbar ist.
Die Aufgabe ist bei einer Ventileinrichtung zum Regeln eines Kühlmittelstroms, mit einem Ventilgehäuse, dadurch gelöst, dass in dem Ventilgehäuse ein druckgeregeltes Bypassventil, das druckabhängig einen Bypass zwischen einem Motorzulauf und einem Motorrücklauf öffnet, und ein Absperrventil kombiniert sind, das einen Heizungszulauf mit mindestens einem Heizungsrücklauf verbindet oder von diesem trennt. Das druckgeregelte Bypassventil dient dazu, den Differenzdruck zwischen dem Motorzulauf und dem Motorrücklauf weitgehend konstant zu halten, um Strömungsgeräusche und Druckspitzen in einem angeschlossenen Wärmeübertrager zu vermeiden. Darüber hinaus dient das druckgeregelte Bypassventil dazu, den Kühlmittelstrom von der Motordrehzahl zu entkoppeln. Das Absperrventil dient dazu, mindestens einen angeschlossenen Wärmeübertrager in bestimmten Betriebszuständen von dem Kühlmittelstrom zu trennen. Durch die Kombination des Bypassventils und des Absperrventils in einem gemeinsamen Ventilgehäuse wird die Montage vereinfacht.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung als 4/2-Wegeventil ausgeführt ist. Dieses Ausführungsbeispiel ist besonders für Systeme mit einer Frontheizung geeignet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung als 5/3-Wegeventil ausgeführt ist. Dieses Ausführungsbeispiel ist besonders für Systeme mit einer Frontheizung und einer Heckheizung geeignet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil elektro-motorisch betätigbar ist. Vorzugsweise umfasst das Absperrventil eine Schließeinrichtung mit einem Schließkörper, der in einem Absperrventilgehäuse drehbar angeordnet ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung im Motorraum eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Diese Anordnung hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen.
Bei einem Heiz-Kühlkreislauf, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Motorzulauf, einem Motorrücklauf, einem Heizungszulauf und mindestens einem Heizungsrücklauf, ist die vorab angegebene Aufgabe dadurch gelöst, dass die Zu- und Rückläufe an ein Ventilgehäuse einer vorab beschriebenen Ventileinrichtung angeschlossen sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
1 einen Teil eines Heiz-Kühlkreislaufs mit einer 4/2-Kombinationsventileinrichtung;
2 eine ähnliche Darstellung wie in 1 mit einer 5/3-Kombinationsventileinrichtung;
3 eine schematische Darstellung einer 4/2-Kombinationsventileinrichtung im Schnitt in einer ersten Schaltstellung;
4 die Ventileinrichtung aus 3 in einer zweiten Schaltstellung;
5 eine 5/3-Kombinationsventileinrichtung im Schnitt in einer ersten Schaltstellung;
6 die Ventileinrichtung aus 5 in einer zweiten Schaltstellung und
7 die Ventileinrichtung aus 5 in einer dritten Schaltstellung.
In 1 ist ein Teil eines Heiz-Kühlkreislaufs 1 eines Kraftfahrzeugs schematisch dargestellt. Der Heiz-Kühlkreislauf 1 wird über einen Motorzulauf 2 mit einem heißen Kühlmittelstrom versorgt, wie durch einen Pfeil 3 angedeutet ist. Nach Durchlaufen des Heiz-Kühlkreislaufs 1 wird der Kühlmittelstrom über einen Motorrücklauf 4 wieder dem Motor zugeführt, wie durch einen Pfeil 5 angedeutet ist. Der über den Motorzulauf 2 zugeführte Kühlmittelstrom wird über einen Heizungszulauf 6, der wahlweise mit einer Pumpe 8 und/oder einer Standheizung 9 ausgestattet sein kann, einer Frontheizung 10 eines Kraftfahrzeugs zugeführt. Die Frontheizung 10 umfasst einen Wärmeübertrager, in welchen dem heißen Kühlmittelstrom Wärme entzogen wird, die wiederum dem Innenraum des Kraftfahrzeugs im Frontbereich zugeführt wird. Die Frontheizung 10 steht über einen Heizungsrücklauf 12 mit dem Motorrücklauf 4 in Verbindung.
Zwischen den Motorzulauf 2 und den Heizungszulauf 6 beziehungsweise den Heizungsrücklauf 12 und den Motorrücklauf 4 ist eine Kombinationsventileinrichtung 14 geschaltet. Die Kombinationsventileinrichtung 14 ist als 4/2-Wegeventil mit vier Anschlüssen und zwei Schaltstellungen ausgeführt. In der Kombinationsventileinrichtung 14 ist ein Absperrventil 18, das durch einen Elektromotor 19 betätigt wird, mit einem druckgeregelten Bypassventil 22 kombiniert. Das Absperrventil 18 ist zwischen dem Heizungsrücklauf 12 und dem Motorrücklauf 4 angeordnet und dient dazu, den Durchtritt des Kühlmittelstroms durch die Frontheizung 10 in bestimmten Betriebszuständen zu unterbrechen. Das Bypassventil 22 ist zwischen dem Motorzulauf 2 und dem Motorrücklauf angeordnet und dient dazu, einen direkten Durchtritt von Kühlmittel vom Motorzulauf 2 über einen Bypass 24 zu dem Motorrücklauf 4 zu ermöglichen.
In 2 ist ein Teil eines Heiz-Kühlkreislaufs 41 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Der Heiz-Kühlkreislauf 41 umfasst einen Motorzulauf 42, durch den ein Kühlmittelstrom eintritt, wie durch einen Pfeil 43 angedeutet ist. Der Kühlmittelstrom tritt an einem Motorrücklauf 44 aus, wie durch einen Pfeil 45 angedeutet ist. Der eintretende Kühlmittelstrom wird über den Motorzulauf 42 einem Heizungszulauf 46 zugeführt, der mit einer elektrischen Pumpe 48 und gegebenenfalls einer Standheizung 49 ausgestattet sein kann. Über den Heizungszulauf 46 wird der Kühlmittelstrom einer Frontheizung 50 und einer Heckheizung 51 eines Kraftfahrzeugs zugeführt. Die Frontheizung 50 steht über einen Frontheizungsrücklauf 52 mit einer Kombinationsventileinrichtung 54 in Verbindung. Die Heckheizung 51 steht über einen Heckheizungsrücklauf 53 mit der Kombinationsventileinrichtung 54 in Verbindung. Die Kombinationsventileinrichtung 54 ist bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel als 5/3-Wegeventil mit fünf Anschlüssen und drei Schaltstellungen ausgeführt.
Die Kombinationsventileinrichtung 54 umfasst ein Absperrventil 58, das durch einen Elektromotor 59 betätigbar ist. Des Weiteren umfasst die Kombinationsventileinrichtung 54 ein druckgeregeltes Bypassventil 62. Das Bypassventil 62 dient dazu, den Kühlmittelstrom nicht durch die Heizungen 50 und 51, sondern zumindest teilweise durch einen Bypass 64 zu leiten.
Die erfindungsgemäße Kombinationsventileinrichtung 14; 54 verbindet die Funktion eines druckgeregelten Bypassventils 22; 62 mit einem 4/2- oder einem 5/3-Absperrventil. Das Absperrventil dient dazu, die zugehörige Heizung bei der Heizeinstellung ”voll kalt” vom Kühlmittelstrom zu trennen. Die Unterbrechung des Kühlmittelstroms soll Aufheizungseffekte durch eine unerwünschte Klappenleckage und/oder Wärmestrahlung vermeiden. Das druckgeregelte Bypassventil dient dazu, den Differenzdruck zwischen Motorzulauf und Motorrücklauf weitgehend konstant zu halten, um Strömungsgeräusche und Druckspitzen in dem Wärmetauscher beziehungsweise der Heizung zu vermeiden. Außerdem wird der Kühlmittelstrom durch den Bypass von der Motordrehzahl entkoppelt. Die erfindungsgemäße Kombinationsventileinrichtung 14; 54 ist im Motorraum eines Kraftfahrzeugs angeordnet und wird elektrisch betätigt.
In den 3 und 4 ist eine Kombinationsventileinrichtung 14 im Schnitt dargestellt. Die Kombinationsventileinrichtung 14 umfasst ein Ventilgehäuse 81 mit einem Anschluss 82 für den Motorzulauf und einem Anschluss 83 für den Heizungszulauf. Das Ventilgehäuse 81 umfasst des Weiteren einen Anschluss 85 für den Heizungsrücklauf und einen Anschluss 88 für den Motorrücklauf. Darüber hinaus umfasst das Ventilgehäuse 81 ein Bypassventilgehäuse 90, das einen direkten Durchtritt von Kühlmittel vom Motorzulauf 82 zum Motorrücklauf 88 ermöglicht. In dem Bypassventilgehäuse 90 ist ein Ventilkörper 91 hin und her bewegbar aufgenommen, der durch eine Feder 92 gegen einen zugehörigen Ventilsitz vorgespannt ist. Die Feder 92 ist zwischen dem Ventilkörper 91 und einem Verschlusselement 94 eingespannt. Das Verschlusselement 94 verschließt eine Öffnung mit dem Bypassventilgehäuse 90 und weist ein Sackloch 95 auf, das mit einer Querbohrung 96 in Verbindung steht. Das Sackloch 95 und die Querbohrung 96 ermöglichen den Durchtritt von Kühlmittel von dem Motorzulauf 82 zu dem Motorrücklauf 88, sobald die Druckdifferenz zwischen den Drücken 98 und 99 einen vorgegebenen Wert überschreitet, der von der Vorspannkraft der Feder 92 abhängt.
Das Bypassventilgehäuse 90 ist einstückig mit einem Absperrventilgehäuse 102 ausgebildet, das über ein Durchgangsloch 103 mit dem Bypassventilgehäuse 90 in Verbindung steht. Das Absperrventilgehäuse 102 weist einen Anschlussstutzen 104 auf, der mit dem Anschluss 85 für den Heizungsrücklauf ausgestattet ist. In dem Absperrventilgehäuse 102 ist eine Schließeinrichtung 105 für das Durchgangsloch 103 verstellbar aufgenommen. Die Schließeinrichtung 105 umfasst einen Schließkörper 106, von dem ein Führungszapfen 107 ausgeht. Der Führungszapfen 107 ist in einem Aufnahmeelement 108 in Längsrichtung verschiebbar geführt. Zwischen dem Aufnahmeelement 108 und dem Schließkörper 106 ist eine Feder 109 vorgespannt. Durch die Vorspannkraft der Feder 109 wird der Schließkörper 106 innen gegen das Absperrventilgehäuse 102 in Anlage gehalten. In der in 3 dargestellten Stellung der Schließeinrichtung 105 ist eine Verbindung zwischen dem Durchgangsloch 103 und dem Anschlussstutzen 104 geöffnet. In der in 4 dargestellten Stellung der Schließeinrichtung 105 ist das Durchgangsloch 103 durch den Schließkörper 106 verschlossen.
In den 5 bis 7 ist ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie in den 3 und 4 in verschiedenen Schaltstellungen dargestellt. Zur Bezeichnung gleicher Teile werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden wird auf die vorangegangene Beschreibung der 3 und 4 verwiesen. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen eingegangen.
Die in den 5 bis 7 dargestellte Kombinationsventileinrichtung 54 ist als 5/3-Wegeventil ausgeführt. Das Absperrventilgehäuse 102 weist, im Unterschied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel, einen weiteren Anschlussstutzen 130 mit einem Anschluss 131 für den Heckheizungsrücklauf auf. In der in 5 dargestellten Schaltstellung stehen sowohl der Anschlussstutzen 104 als auch der Anschlussstutzen 130 mit dem Durchgangsloch 103 in Verbindung. In der in 6 dargestellten Schaltstellung ist das Durchgangsloch 103 durch den Schließkörper 106 der Schließeinrichtung 105 verschlossen. In der in 7 dargestellten Schaltstellung ist die Verbindung zwischen dem Anschlussstutzen 104 und dem Durchgangsloch 103 freigegeben. Allerdings ist bei dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel der Anschlussstutzen 130 durch den Schließkörper 106 verschlossen.

Claims

Ventileinrichtung (14; 54) zum Regeln eines Kühlmittelstroms, mit einem Ventilgehäuse (81), wobei in dem Ventilgehäuse (81) ein druckgeregeltes Bypassventil (22; 62), das druckabhängig einen Bypass (24; 64) zwischen einem Motorzulauf (2; 42) und einem Motorrücklauf (4; 44) öffnet, und ein Absperrventil (18; 58) kombiniert sind, das einen Heizungszulauf (6; 46) mit mindestens einem Heizungsrücklauf (12; 52, 53) verbindet oder von diesem trennt, wobei das Ventilgehäuse (81) mit einem Anschluss (82) für den Motorzulauf und einem Anschluss (83) für den Heizungszulauf versehen ist, das Ventilgehäuse (81) einen Anschluss (85) für den Heizungsrücklauf und einen Anschluss (88) für den Motorrücklauf aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (81) weiterhin ein Bypassventilgehäuse (90) aufweist, das einen direkten Durchtritt von Kühlmittel vom Motorzulauf (82) zum Motorrücklauf (88) ermöglicht, in dem Bypassventilgehäuse (90) ein Ventilkörper (91) hin und her bewegbar aufgenommen ist, der durch eine Feder (92) gegen einen zugehörigen Ventilsitz vorgespannt ist, die Feder (92) zwischen dem Ventilkörper (91) und einem Verschlusselement (94) eingespannt ist, wobei das Verschlusselement (94) eine (Öffnung mit dem Bypassventilgehäuse (90) verschließt und ein Sackloch (95) aufweist, das mit einer Querbohrung (96) in Verbindung steht, wobei das Sackloch (95) und die Querbohrung (96) den Durchtritt von Kühlmittel von dem Motorzulauf (82) zu dem Motorrücklauf (88) ermöglichen, sobald die Druckdifferenz zwischen den Drücken (98) und (99) beiderseits des Ventilkörpers einen vorgegebenen Wert überschreitet, der von der Vorspannkraft der Feder (92) abhängt.
Ventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bypassventilgehäuse (90) einstückig mit einem Absperrventilgehäuse (102) ausgebildet ist, das über ein Durchgangsloch (103) mit dem Bypassventilgehäuse (90) in Verbindung steht.
Ventileinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventilgehäuse (102) einen Anschlussstutzen (104) aufweist, der mit dem Anschluss (85) für den Heizungsrücklauf ausgestattet ist.
Ventileinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Absperrventilgehäuse (102) eine Schließeinrichtung (105) für das Durchgangsloch (103) verstellbar aufgenommen ist.
Ventileinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließeinrichtung (105) einen Schließkörper (106) umfasst, von dem ein Führungszapfen (107) ausgeht, wobei der Führungszapfen (107) in einem Aufnahmeelement (108) in Längsrichtung verschiebbar geführt ist und zwischen dem Aufnahmeelement (108) und dem Schließkörper (106) eine Feder (109) vorgespannt ist.
Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (14) als 4/2-Wegeventil ausgeführt ist.
Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (54) als 5/3-Wegeventil ausgeführt ist.
Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil (18; 58) elektromotorisch betätigbar ist.
Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (14; 54) im Motorraum eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
Heiz-Kühlreislauf, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Motorzulauf (2; 42), einem Motorrücklauf (4; 44), einem Heizungszulauf (6; 46) und mindestens einem Heizungsrücklauf (12; 52, 53), dadurch gekennzeichnet, dass die Zu- und Rückläufe an ein Ventilgehäuse (81) einer Ventileinrichtung (14; 54) nach einem der vorhergehenden Ansprüche angeschlossen sind.