DE102007045766B4

DE102007045766B4 - Zu Kühlzwecken einer Steuereinrichtung ausgebildete Thermostatventilanordnung

Info

Publication number: DE102007045766B4
Application number: DE102007045766.0A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Wahler Hans
Original assignee: BorgWarner Esslingen GmbH
Current assignee: Arlington Germany GmbH
Priority date: 2007-09-25
Filing date: 2007-09-25
Publication date: 2017-06-08
Anticipated expiration: 2027-09-26
Also published as: DE202007018909U1; DE102007045766A1

Abstract

Thermostatventilanordnung für einen Kühlkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine, die einen ein Kühlmittel leitenden Gehäuseteil (11) aufweist, wobei an dem Gehäuseteil (11) eine Steuereinrichtung (40) in Wärme von der Steuereinrichtung (40) abführender Weise gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (40) auf einer Außenseite des Gehäuseteils (11) angeordnet ist, und dass der Gehäuseteil (11) und/oder ein Gehäuse (41) der Steuereinrichtung (40) aus Metall gebildet sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Thermostatventilanordnung für einen Kühlkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.
Thermostatventilanordnungen sind in vielfältiger Weise bekannt ( DE 102 06 359 A1 , US 4 032 067 ). Aus der US 2001/0019081 A1 ist eine Thermostatventilanordnung der eingangs genannten Art bekannt, bei welcher eine elektrische Widerstandsheizung zur Steuerung des Thermostatventils in das Innere eines Gehäuses eingesteckt ist. Aus der DE 103 21 732 A1 ist eine Kühlung einer Ansteuerung von Kühlgebläsen für Kraftfahrzeugmotoren bekannt, bei welcher ein elektronisches Steuergerät durch einen von dem Kühlgebläse erzeugten Luftstrom gekühlt wird. Aus der DE 10 2006 026 656 A1 ist es bekannt, dass ein Haltebauteil für einen Filter für Betriebsstoffe einer Brennkraftmaschine an einer Kühlmittelleitung angebracht ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Thermostatventilanordnung der eingangs genannten Art zu verbessern.
Die Aufgabe ist bei einer Thermostatventilanordnung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Hierdurch wird die Thermostatventilanordnung zusätzlich zu Kühlzwecken nutzbar gemacht, indem von der am Gehäuseteil gehaltenen Steuereinrichtung Wärme abgeführt wird. Dies geschieht durch das den Gehäuseteil passierende Kühlmittel, welches mittels eines Kühlers im Kühlkreislauf der Verbrennungskraftmaschine gekühlt wird und dafür geeignet ist, über den Gehäuseteil der Thermostatventilanordnung Wärme von der daran gehaltenen Steuereinrichtung abzuführen. Somit wird in einfacher Weise die Thermostatventilanordnung dazu zusätzlich genutzt, der auf einer Außenseite des Gehäuseteils angeordneten Steuereinrichtung Wärme zu entziehen. Der Gehäuseteil und/oder das Gehäuse der Steuereinrichtung sind aus einem Material mit großer Wärmeleitfähigkeit gebildet, nämlich aus Metall. Dies erweist sich insbesondere in einem solchen Fall als günstig, bei dem die Steuereinrichtung aus einem elektrischen Steuergerät gebildet ist, das z. B. zur Steuerung der Lüfterdrehzahl eines dem Kühler des Kühlkreislaufs zugeordneten Kühlerlüfters dient. Bei derartigen Kühlerlüftern kann die Drehzahl in mehreren Stufen z. B. über mehrere Relais geregelt werden. Zur Steuerung kann dafür ein Steuergerät, bestehend aus einem elektrischen Steuerteil und einem Leistungsteil, verwendet werden. Mittels einer solchen Steuereinrichtung können Kühlerlüfter z. B. bis 600 W direkt angesteuert werden. Bei einer solchen relativ großen Stromaufnahme entsteht Wärme, die dadurch in einfacher Weise abgeführt wird, dass die Steuereinrichtung an dem Gehäuseteil in Wärme abführender Weise gehalten ist.
Vorteilhafte weitere Erfindungsmerkmale und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Es versteht sich, dass eine Steuereinrichtung zum Zwecke der beschriebenen Kühlung gleichermaßen an einem Gehäuseteil einer solchen Thermostatventilanordnung gehalten sein kann, wie sie beispielsweise aus DE 102 06 359 A1 ersichtlich ist, oder statt dessen an dem Gehäuseteil einer solchen Thermostatventilanordnung, bei der analog US 4 032 067 in ein Ventilgehäuse ein als Funktionseinheit gestaltetes Thermostatventil eingesetzt ist. Gleichermaßen kann die erfindungsgemäße Gestaltung auch bei anderen Thermostatventilanordnungen verwirklicht sein, sofern diese einen das Kühlmittel leitenden Gehäuseteil aufweisen, an dem die Steuereinrichtung in Wärme abführender Weise gehalten werden kann.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
Der vollständige Wortlaut der Ansprüche ist vorstehend zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht wiedergegeben, sondern statt dessen lediglich durch Hinweise auf die Ansprüche darauf Bezug genommen, wodurch jedoch alle diese Anspruchsmerkmale als an dieser Stelle ausdrücklich und erfindungswesentlich offenbart zu gelten haben.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 einen schematischen senkrechten Schnitt einer Thermostatventilanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 einen schematischen Schnitt einer Thermostatventilanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
3 einen schematischen Schnitt etwa entsprechend demjenigen in 2 einer Thermostatventileinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
In 1 ist vereinfacht eine Thermostatventilanordnung 10 gezeigt, die für einen nicht weiter dargestellten Kühlkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine vorgesehen ist. Der Kühlkreislauf weist üblicherweise eine von der Verbrennungskraftmaschine zu einem Kühler führende Vorlaufleitung, eine vom Kühler zur Verbrennungskraftmaschine zurück führende Rücklaufleitung und eine beide Leitungen verbindende Bypassleitung auf, wobei die Thermostatventilanordnung dort angeordnet ist, wo die Bypassleitung entweder in die Vorlaufleitung oder in die Rücklaufleitung einmündet.
Die Thermostatventilanordnung 10 weist einen ein Kühlmittel leitenden Gehäuseteil 11 auf, der beim Ausführungsbeispiel gemäß 1 z. B. als Deckelteil 12 oder bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel z. B. als Rohrgehäuse statt des Deckelteils 12 ausgebildet ist. Der Gehäuseteil 11, insbesondere der dargestellte Deckelteil 12 oder ein Rohrgehäuse, weist ein thermostatisches Arbeitselement 13 und zumindest ein Ventilelement 14 auf. Das Arbeitselement 13 enthält innerhalb seines Gehäuses 15 einen sich bei Temperaturausdehnung ausdehnenden Dehnstoff, z. B. Wachs, in den ein Stößel 16 eintaucht, der unter Abdichtung aus dem Gehäuse 15 herausragt. Der Stößel 16 ist mit seinem freien Ende an einem Abstützteil 17 des Deckelteils 12 axial abgestützt. Das Ventilelement 14 ist insbesondere als Ventilteller ausgebildet und z. B. mit Presssitz auf dem Gehäuse 15 des Arbeitselements 13 gehalten. An dem Endbereich, aus dem der Stößel 16 herausragt, weist das Gehäuse 15 einen verdickten Kopf 18 mit ringförmiger Schulter 19 auf, an der das Ventilelement 14 derart anliegt, dass es vom Gehäuse 15 bei dessen Relativbewegung relativ zum abgestützten Stößel 16 in Öffnungsrichtung gemäß Pfeil 20 mitgenommen wird.
Im Gehäuseendbereich 21, der dem Kopf 18 gegenüberliegt, ist ein Brückenglied 22 mit beiden Enden an herabstrebenden Armen 23 und 24 des Deckelteils 12 z. B. lösbar gehalten. Das Brückenglied 22 enthält einen zur Längsmittelachse koaxialen zentralen Durchlass 25 für den Durchlass des Gehäuses 15 des Arbeitselements 13. Das Brückenglied 22 dient als Abstützung für ein Rückstellmittel 26, z. B. in Form einer Feder, das sich mit dem zugeordneten Ende axial am Brückenglied 22 abstützt. Mit dem gegenüberliegenden Ende ist das Rückstellmittel 26 am Ventilelement 14 oder, wie nicht gezeigt ist, am Gehäuse 15 abgestützt. An einem in 1 unteren, im Durchmesser reduzierten Gehäuseabschnitt 27 ist verschiebbar ein zweites, etwa tellerförmiges Ventilelement 28 gehalten, das durch einen endseitigen Anschlag 29 am Gehäuseabschnitt 27 gegen Herabrutschen gesichert ist und mittels einer Feder 30 gegen den Anschlag 29 angedrückt ist, die sich mit ihrem anderen Ende an einer Schulter 31 des Gehäuseabschnitts 27 axial abstützt. Das zweite Ventilelement 28 stellt üblicherweise das die Bypassströmung steuernde Ventilelement dar, während das erste Ventilelement 14 die Hauptströmung steuert. Dem Ventilelement 14 ist ein Ventilsitz 32 zugeordnet, der innenseitig des Deckelteils 12 ausgebildet ist.
Ein mittels der Thermostatventilanordnung 10 zu steuerndes Medium, z. B. Kühlmittel eines Kühlmittelkreislaufs einer Verbrennungskraftmaschine, wird beispielsweise oberhalb des thermostatischen Arbeitselements 13 in Richtung des Pfeiles 33 zugeführt und strömt bei geöffnetem Ventilelement 14 in Pfeilrichtung 34 nach unten ab. Auch eine gegensinnige Strömung ist möglich.
An dem Gehäuseteil 11 z. B. in Form des dargestellten Deckelteils 12 ist eine nur schematisch angedeutete Steuereinrichtung 40 in von dieser Wärme abführender Weise gehalten. Diese Steuereinrichtung 40 ist in wärmeleitender Weise mit dem Gehäuseteil 11 verbunden. Sie liegt mit ihrem Gehäuse 41 an dem Gehäuseteil 11 an und ist mit ihrem Gehäuse 41 in Berührungskontakt mit dem Gehäuseteil 11 gehalten. Die Steuereinrichtung 40 ist auf der Außenseite des Gehäuseteils 11 angeordnet. Von Vorteil kann es sein, wenn die Steuereinrichtung 40 mit dem Gehäuseteil 11 lösbar verbunden ist. Der Gehäuseteil 11 und/oder das Gehäuse 41 der Steuereinrichtung 40 sind aus einem Material mit großer Wärmeleitfähigkeit gebildet, nämlich aus Metall, wie beispielsweise Aluminium od. dgl. Die Steuereinrichtung 40 ist aus einem elektrischen Steuergerät gebildet, das z. B. zur Steuerung der Lüfterdrehzahl des Kühlerlüfters vorgesehen ist. Die Steuereinrichtung 40 ist über eine nur angedeutete elektrische Leitung 42 mit einem Steuerkreislauf verbunden. Der Gehäuseteil 11 weist eine Aufnahme 35 auf, an der die Steuereinrichtung 40 mit ihrem Gehäuse 41 platziert ist. Die Aufnahme 35 weist z. B. abstrebende Halter 36, 37 auf, die am Gehäuse 41 der Steuereinrichtung 40 zur Halterung dieser angreifen.
Ein dem Kühlkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere dem Kühler, zugeordneter Kühlerlüfter moderner Bauart kann hinsichtlich seiner Drehzahl in mehreren Stufen z. B. über mehrere Relais geregelt werden. Dies wird beispielsweise mittels der Steuereinrichtung 40, die aus einem Steuer- und Leistungsteil gebildet ist, bewerkstelligt. Die Steuereinrichtung 40 ermöglicht eine Ansteuerung von Lüftern z. B. bis etwa 600 W. Bei dieser relativ großen Stromaufnahme wird von der Steuereinrichtung 40 Wärme erzeugt, die als Verlustwärme abgeführt werden muss. Dies geschieht nun in einfacher und vorteilhafter Weise dadurch, dass die Steuereinrichtung 40 an dem Gehäuseteil 11 in Wärme abführender Weise gehalten ist. Da die Thermostatventilanordnung 10 vom Kühlmittel des Kühlkreislaufs durchflossen ist, wird im Bereich der Steuereinrichtung 40 anfallende Wärme über Wärmeleitung zum Gehäuseteil 11 und aus diesem über das hindurchströmende Kühlmittel abgeführt. Insbesondere dann, wenn die Thermostatventilanordnung 10 in der Rücklaufleitung des Kühlmittelkreislaufs angeordnet ist, die vom Kühler stammendes abgekühltes Kühlmittel zurück zur Verbrennungskraftmaschine führt, ist durch das hindurchströmende Kühlmittel eine besonders große Wärmeabfuhr erzielbar.
Bei dem in 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel sind für die Teile, die dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechen, gleiche Bezugszeichen verwendet, so dass dadurch auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispieles Bezug genommen ist.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 weist die Thermostatventilanordnung 10 ebenfalls einen das Kühlmittel leitenden Gehäuseteil 11 auf, an dem die Steuereinrichtung 40 mit ihrem Gehäuse 41 gehalten ist, z. B. wie in 1 im Bereich einer Aufnahme 35 mittels Haltern 36 und 37. Die Steuereinrichtung 40 ist in wärmeleitender Weise mit dem Gehäuseteil 11 verbunden. Sie liegt mit ihrem Gehäuse 41 am Gehäuseteil 11 an. Die Steuereinrichtung 40 ist mit ihrem Gehäuse 41 in Berührungskontakt mit dem Gehäuseteil 11 gehalten. Der Gehäuseteil 11 kann als Rohrgehäuse ausgebildet sein. Die Steuereinrichtung 40 ist auf der Außenseite des Gehäuseteils 11 angeordnet. Die Steuereinrichtung 40 ist mit dem Gehäuseteil 11 lösbar verbunden. Der Gehäuseteil 11 und/oder das Gehäuse 41 der Steuereinrichtung 40 ist aus einem Material mit großer Wärmeleitfähigkeit gebildet, nämlich aus Metall.
Beim Ausführungsbeispiel in 2 ist ein besonderes Ventilgehäuse 50 vorgesehen, das aus einem oberen Gehäuseabschnitt 51 und einem unteren Gehäuseabschnitt 52 zusammengesetzt ist. Im Inneren 53 dieses Ventilgehäuses 50 ist ein Thermostatventil 54 enthalten, das mit einem Ringflansch 55 im Bereich der Verbindungsstelle zwischen den beiden Gehäuseabschnitten 51 und 52 gehalten ist. Der Stößel 16 des Arbeitselements 13 ist an einem Bügel 56 abgestützt, der mit dem Ringflansch 55 verbunden ist. Im Bereich des Ringflansches 55 ist der Ventilsitz 32 ausgebildet. Am Ringflansch 55 sind ferner die beidseitigen Arme 23, 24 gehalten, die im Bereich der unteren Enden das Rückstellmittel 26 endseitig abstützen. Das Ventilgehäuse 50 ist mit drei Stutzen, die in das Innere 53 ausmünden, versehen, die mit der Vorlaufleitung, der Rücklaufleitung und der Bypassleitung des Kühlmittelkreislaufs verbindbar sind. Auch bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird für die Steuereinrichtung 40 in einfacher Weise eine wirkungsvolle Abfuhr erzeugter Verlustwärme über das Ventilgehäuse 50, insbesondere dessen Gehäuseteil 11 und das hindurchgeführte Kühlmittel, erreicht. Während beim Beispiel gemäß 2 die Steuereinrichtung 40 mit demjenigen Gehäuseteil 11 verbunden ist, der den oberen Gehäuseabschnitt 51 bildet, ist beim anderen Beispiel gemäß 3 die Steuereinrichtung 40 an demjenigen Gehäuseteil 11 angeordnet, der vom unteren Gehäuseabschnitt 52 gebildet ist. Je nach den Anschlüssen an die Rohrstutzen des Ventilgehäuses 50 ist im Hinblick auf eine gute Wärmeabfuhr die Anordnung gemäß 2 oder diejenige gemäß 3 von Vorteil. Je nach Gestaltung der Thermostatventilanordnung 10 kann deren thermostatisches Arbeitselement 13 mit einem elektrischen Heizelement versehen sein, um den Arbeitsbereich des Arbeitselements 13 zu steuern. In solchen Fällen führt eine elektrische Leitung für die Heizung zur Thermostatventilanordnung 10. Dann ist es besonders einfach, mit dieser Leitung die der Steuereinrichtung 40 zugeordnete Leitung 42 zusammenzufassen und gemeinsam zu verlegen.

Claims

Thermostatventilanordnung für einen Kühlkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine, die einen ein Kühlmittel leitenden Gehäuseteil (11) aufweist, wobei an dem Gehäuseteil (11) eine Steuereinrichtung (40) in Wärme von der Steuereinrichtung (40) abführender Weise gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (40) auf einer Außenseite des Gehäuseteils (11) angeordnet ist, und dass der Gehäuseteil (11) und/oder ein Gehäuse (41) der Steuereinrichtung (40) aus Metall gebildet sind.
Thermostatventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (40) in wärmeleitender Weise mit dem Gehäuseteil (11) verbunden ist.
Thermostatventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (40) mit ihrem Gehäuse (41) an dem Gehäuseteil (11) anliegt.
Thermostatventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (40) mit ihrem Gehäuse (41) in Berührungskontakt mit dem Gehäuseteil (11) gehalten ist.
Thermostatventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseteil (11) als Rohrgehäuse ausgebildet ist.
Thermostatventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseteil (11) als Deckelteil (12) ausgebildet ist.
Thermostatventilanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuseteil (11) in Form eines Rohrgehäuses oder Deckelteils (12) ein thermostatisches Arbeitselement (13) mit zumindest einem federbelasteten Ventilelement (14), dem ein Ventilsitz (32) zugeordnet ist, und ferner in Wärme abführender Weise die Steuereinrichtung (40) gehalten sind.
Thermostatventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseteil (11) in Form eines oberen Gehäuseabschnitts (51) oder unteren Gehäuseabschnitts (52) eines Ventilgehäuses (50) ausgebildet ist, das im Inneren (53) ein Thermostatventil (54) enthält und an dessen oberem Gehäuseabschnitt (51) oder unterem Gehäuseabschnitt (52) in Wärme abführender Weise die Steuereinrichtung (40) gehalten ist.
Thermostatventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (40) mit dem Gehäuseteil (11) lösbar verbunden ist.
Thermostatventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseteil (11) und/oder das Gehäuse (41) der Steuereinrichtung (40) aus Aluminium gebildet sind.
Thermostatventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (40) aus einem elektrischen Steuergerät gebildet ist.
Thermostatventilanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (40) aus einem elektrischen Steuergerät zum Steuern der Lüfterdrehzahl eines Kühlerlüfters gebildet ist.