DE102008034185B4 - Temperature control valve for temperature-dependent flow control of special engine oil - Google Patents

Temperature control valve for temperature-dependent flow control of special engine oil Download PDF

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Abstract

Temperaturregelventil (10, 40, 50, 70) zur temperaturabhängigen Durchflussregelung von insbesondere Motoröl, mit einem Ventilsitz (18), mit einem axial verstellbaren Ventilkörper (16), der in einer Schließstellung am Ventilsitz (18) anliegt und in einer Öffnungsstellung vom Ventilsitz (18) abgehoben ist, mit einer den Ventilkörper (16) in die Öffnungsstellung drängenden Ventilfeder (30), dadurch gekennzeichnet, dass eine den Ventilkörper (16) in die Schließstellung drängende Schließfeder (32) vorgesehen ist, wobei die Schließfeder (32) aus einer Formgedächtnis-Legierung besteht und derart ausgelegt ist, dass zum einen die Federkraft der Schließfeder (32) bei Überschreiten einer Grenztemperatur größer ist als die Federkraft der Ventilfeder (30) und bei Unterschreiten der Grenztemperatur kleiner ist als die Federkraft der Ventilfeder (30), und dass zum anderen der Ventilkörper (16) bei überschrittener Grenztemperatur und bei Überschreiten eines auf der Anströmseite des Ventilkörpers (16) vorgegebenen Grenzdrucks öffnet.Temperature control valve (10, 40, 50, 70) for temperature-dependent flow control of in particular engine oil, with a valve seat (18), with an axially adjustable valve body (16) which bears against the valve seat (18) in a closed position and in an open position from the valve seat ( 18) is lifted off, with a valve spring (30) urging the valve body (16) into the open position, characterized in that a closing spring (32) urging the valve body (16) into the closed position is provided, the closing spring (32) consisting of a Shape memory alloy and is designed such that, on the one hand, the spring force of the closing spring (32) is greater than the spring force of the valve spring (30) when a limit temperature is exceeded and is smaller than the spring force of the valve spring (30) when the temperature falls below the limit, and that on the other hand the valve body (16) when the limit temperature is exceeded and when one on the upstream side is exceeded of the valve body (16) predetermined limit pressure opens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Temperaturregelventil zur temperaturabhängigen Durchflussregelung von insbesondere Motoröl. Aus der Motorentechnik sind verschiedene Systeme bekannt, die je nach Betriebstemperatur des Motorenöls verschiedene Ölkreisläufe schalten. Hierbei finden sogenannte Temperaturregelvorrichtungen, wie insbesondere Temperaturregelventile oder Thermostatventile Verwendung.The invention relates to a temperature control valve for temperature-dependent flow control of particular engine oil. From engine technology, various systems are known, which switch different oil circuits depending on the operating temperature of the engine oil. Here are so-called temperature control devices, such as in particular temperature control valves or thermostatic valves use.

Aus der US 4,570,851 ist eine Ventilanordnung vorbekannt, bei der ein sich in axialer Richtung erstreckender Draht aus einer Formgedächtnis-Legierungen vorgesehen ist. Ein Ventilkörper wir bei ansteigender Temperatur durch eine Längenausdehnung des Drahts gegen die Kraft einer Feder verschlossen.From the US 4,570,851 a valve arrangement is previously known in which an axially extending wire made of a shape memory alloys is provided. A valve body is closed with increasing temperature by a longitudinal extension of the wire against the force of a spring.

Aus der US 4,227,646 ist eine Ventilanordnung vorbekannt, bei der das Verschlussteil des Ventils von einer Schraubenfeder aus einer Formgedächtnis-Legierungen besteht. Problematisch ist hierbei die Dichtheit der Ventilanordnung in geschlossenem Zustand, insbesondere zwischen den benachbarten Wendelungen der Schraubenfeder.From the US 4,227,646 a valve arrangement is previously known, in which the closure part of the valve consists of a helical spring made of a shape memory alloys. The problem here is the tightness of the valve assembly in the closed state, in particular between the adjacent turns of the coil spring.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Temperaturregelventil bereitzustellen, das funktionssicher arbeitet und dennoch vergleichsweise einfacher aufgebaut ist.The present invention has for its object to provide a temperature control valve, which works reliable and yet is constructed comparatively simple.

Diese Aufgabe wird durch ein Temperaturregelventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a temperature control valve having the features of claim 1.

Ein derartiges Ventil hat insbesondere den Vorteil, dass es mit vergleichsweise wenig Bauteilen auskommt und deshalb auf einfache Art und Weise herstellbar ist und zudem kostengünstig realisiert werden kann.Such a valve has the particular advantage that it manages with relatively few components and therefore can be produced in a simple manner and also can be realized inexpensively.

Das Vorsehen einer Schließfeder aus einer Formgedächtnis-Legierung, die auch als Memory-Metalle bezeichnet werden, hat den Vorteil, dass die Legierungsbestandteile derart wählbar sind, dass bei einer speziell vorgegebenen Grenztemperatur eine entsprechende Längsausdehnung der insbesondere als Schraubenfeder ausgebildeten Schließfeder erreicht werden kann. Findet das Temperaturregelventil beispielsweise in einem Motorölkreislauf Verwendung, kann es beispielsweise derart ausgelegt sein, dass es bei einer Öltemperatur von cirka 80° schließt. Die von der Schließfeder bereitgestellte Federkraft übersteigt dann die von der Ventilfeder in die entgegengesetzte Richtung wirkende Federkraft.The provision of a closing spring made of a shape memory alloy, which are also referred to as memory metals, has the advantage that the alloy components are selectable such that at a specially predetermined limit temperature, a corresponding longitudinal extent of the closing spring designed in particular as a helical spring can be achieved. For example, if the temperature control valve is used in an engine oil circuit, it may be designed such that it closes at an oil temperature of approximately 80 °. The spring force provided by the closing spring then exceeds the spring force acting from the valve spring in the opposite direction.

Die Schließfeder kann dabei vorteilhafterweise so ausgelegt sein, dass der Ventilkörper bei überschrittener Grenztemperatur und bei Überschreiten eines auf der Anströmseite des Ventilkörpers vorgegebenen Grenzdrucks öffnet. Aufgrund der Wahl einer geeigneten Legierung und Dimensionierung der Schließfeder kann folglich eine Druckbegrenzungsfunktion erzielt werden; bei Überschreiten des Grenzdrucks öffnet das Temperaturregelventil.The closing spring can advantageously be designed so that the valve body opens at exceeded limit temperature and when exceeding a predetermined on the inflow side of the valve body limit pressure. Due to the choice of a suitable alloy and dimensioning of the closing spring, consequently, a pressure limiting function can be achieved; when the limit pressure is exceeded, the temperature control valve opens.

Das erfindungsgemäße Temperaturregelventil kann dabei einen den Ventilsitz umfassenden Ventilkäfig und einen den Ventilkäfig abschnittsweise abdeckenden Abdeckkörper umfassen. Der Abdeckkörper kann dabei insbesondere am Ventilkäfig befestigt und vorzugsweise verrastet sein. Hierdurch kann ein Temperaturregelventil bereitgestellt werden, das eine separat handhabbare und separat vormontierbare Baugruppe bildet. Die Ventilfeder ist dann zwischen dem Ventilkäfig und dem Ventilkörper angeordnet und stützt sich vorzugsweise einerends am Ventilkäfig und andererends am Ventilkörper ab. Die Schließfeder befindet sich hierbei vorzugsweise zwischen dem Ventilkörper und dem Abdeckkörper, wobei insbesondere die Schließfeder einerends am Ventilkörper und andererends am Abdeckkörper anliegt. Ventilfeder und Schließfeder können dabei insbesondere als Schraubenfedern ausgebildet sein.The temperature control valve according to the invention can comprise a valve cage comprising the valve seat and a cover body covering the valve cage in sections. The cover body can in particular be attached to the valve cage and preferably locked. In this way, a temperature control valve can be provided, which forms a separately manageable and separately preassembled module. The valve spring is then arranged between the valve cage and the valve body and is preferably supported at one end on the valve cage and at the other end on the valve body. The closing spring is in this case preferably between the valve body and the cover body, wherein in particular the closing spring abuts the valve body at one end and the cover body at the other end. Valve spring and closing spring can be designed in particular as coil springs.

Zur axialen Führung des Ventilkörpers kann der Abdeckkörper im Bereich der Mittellängsachse einen Führungsabschnitt vorsehen. Zudem ist denkbar, dass der Ventilkäfig im Bereich der Mittellängsachse einen Führungsabschnitt zur axialen Führung des Ventilkörpers vorsieht. Insgesamt kann hierdurch der Ventilkörper in axialer Richtung zwischen dem Ventilkäfig und dem Abdeckkörper definiert bewegt werden.For axial guidance of the valve body, the cover body can provide a guide section in the region of the central longitudinal axis. In addition, it is conceivable that the valve cage in the region of the central longitudinal axis provides a guide section for the axial guidance of the valve body. Overall, this allows the valve body to be moved in the axial direction defined between the valve cage and the cover body.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert sind.Further details and advantageous embodiments of the invention will become apparent from the following description, with reference to which the embodiments illustrated in the figures are described and explained in detail.

Es zeigen:Show it:

1 einen Längsschnitt durch ein erstes erfindungsgemäßes Temperaturregelventil in Öffnungsstellung; 1 a longitudinal section through a first inventive temperature control valve in the open position;

2 das Ventil gemäß 1 in Schließstellung; und 2 the valve according to 1 in closed position; and

3 eine perspektivische Ansicht des Ventils gemäß 1 und 2. 3 a perspective view of the valve according to 1 and 2 ,

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Temperaturregelventil 10, das einen Ventilkäfig 12, einen die obere Seite des Ventilkäfigs 10 abdeckenden Abdeckkörper 14 sowie ein zwischen dem Ventilkäfig 12 und dem Abdeckkörper 14 angeordneten, axial verlagerbaren Ventilkörper 16 umfasst. Der Abdeckkörper 14 ist dabei mit dem Ventilkörper 16 über Rastverbindungen verbunden. 1 shows a temperature control valve according to the invention 10 that has a valve cage 12 , one the upper side of the valve cage 10 Covering cover body 14 and one between the valve cage 12 and the cover body 14 arranged, axially displaceable valve body 16 includes. The cover body 14 is with the valve body 16 connected via locking connections.

Der Ventilkörper 12 umfasst einen Ventilsitz 18, an den in geschlossener Stellung des Ventils 10 ein Dichtbereich 20 des Ventilkörpers 16 zum Anliegen kommt.The valve body 12 includes a valve seat 18 , in the closed position of the valve 10 a sealing area 20 of the valve body 16 comes to the concern.

In 2 ist deutlich zu erkennen, wie der Dichtbereich 20 am Ventilsitz 18 anliegt.In 2 is clearly visible how the sealing area 20 at the valve seat 18 is applied.

Wie aus 3 deutlich wird, weist der Ventilkäfig 12 Einlassdurchbrüche 22 zum Einströmen des das Ventil 10 durchströmenden Motoröls und der Abdeckkörper 14 Auslassdurchbrüche 24 für das aus dem Ventil 10 ausströmenden Motoröl auf.How out 3 becomes clear, the valve cage 12 Inlet openings 22 for inflow of the valve 10 flowing through engine oil and the cover body 14 Auslassdurchbrüche 24 for that out of the valve 10 escaping engine oil.

Wie insbesondere aus den 1 und 2 deutlich wird, weist der Ventilkörper 12 im Bereich seiner Mittellängsachse einen Führungszapfen 26 zur axialen Führung des Ventilkörpers 16 auf. Zudem weist der Abdeckkörper 14 einen Zylinderabschnitt 28 ebenfalls zur axialen Führung des Ventilkörpers 16 auf.As in particular from the 1 and 2 becomes clear, the valve body points 12 in the region of its central longitudinal axis a guide pin 26 for axial guidance of the valve body 16 on. In addition, the cover body 14 a cylinder section 28 also for the axial guidance of the valve body 16 on.

Zwischen dem Ventilkäfig 12 und dem Führungskörper 16 ist eine den Ventilkörper 16 in Öffnungsstellung drängende Ventilfeder 30 vorgesehen. Ferner ist zwischen dem Abdeckkörper 14 und dem Ventilkörper 16 eine den Ventilkörper 16 in Schließstellung drängende Schließfeder 32 vorgesehen.Between the valve cage 12 and the guide body 16 is a valve body 16 in the open position urging valve spring 30 intended. Furthermore, between the cover body 14 and the valve body 16 a the valve body 16 in the closed position urgent closing spring 32 intended.

Bei der Schließfeder 32 handelt es sich um eine Feder aus einer Formgedächntis-Legierung, die derart ausgebildet ist, dass sie bei Überschreiten einer Grenztemperatur sich in Axialrichtung ausdehnt. Die Ventilfeder 30 weist dabei eine Federkraft auf, die größer ist als die Federkraft der Schließfeder 32, sofern diese eine Temperatur unterhalb der Grenztemperatur aufweist. Insofern ist bei einer Temperatur unterhalb der Grenztemperatur das Ventil, wie in 1 dargestellt, geöffnet. Wird eine Grenztemperatur, die insbesondere im Bereich von 80°C liegen kann, erreicht beziehungsweise überschritten, so dehnt sich die Schließfeder 32 in Axialrichtung aus. Ihre Federkraft ist dabei so gewählt, dass sie die Federkraft der Ventilfeder dann übersteigt. Das Ventil 10 befindet sich folglich bei Überschreiten der Grenztemperatur, wie in 2 gezeigt, im geschlossenen Zustand.At the closing spring 32 it is a spring made of a Formgedächntis alloy, which is designed such that it expands when a limit temperature is exceeded in the axial direction. The valve spring 30 in this case has a spring force which is greater than the spring force of the closing spring 32 if it has a temperature below the limit temperature. In this respect, the valve is at a temperature below the limit temperature, as in 1 shown, opened. If a limit temperature, which may be in the range of 80 ° C in particular, is reached or exceeded, then the closing spring expands 32 in the axial direction. Their spring force is chosen so that it then exceeds the spring force of the valve spring. The valve 10 is therefore at the limit temperature exceeded, as in 2 shown in the closed state.

Die Schließfeder 32 ist dabei ferner so ausgelegt, dass sie bei überschrittener Grenztemperatur und bei Überschreiten eines Grenzdrucks auf der der Schließfeder abgewandten Anströmseite des Ventilkörpers 16 sich elastisch derart verformt, dass der Ventilkörper 16 vom Ventilsitz 18 abhebt und das Ventil öffnet. Hierdurch realisiert das Ventil 10 zudem eine Überdruckventilfunktion. Der Grenzdruck kann bei beispielsweise im Bereich von > = 0,7 bar liegen.The closing spring 32 is further designed so that they are at exceeded limit temperature and at a limit pressure on the side facing away from the closing spring upstream side of the valve body 16 elastically deformed such that the valve body 16 from the valve seat 18 takes off and the valve opens. This realizes the valve 10 In addition, a pressure relief valve function. The limiting pressure can be, for example, in the range of> = 0.7 bar.

Durch geeignete Dimensionierung der Ventilfeder 30 und der Schließfeder 32 sowie durch geeignete Wahl der Legierungsbestandteile der Formgedächtnis-Legierung der Schließfeder 32 kann zum einen die Grenztemperatur vorgegeben werden und zum anderen der Grenzdruck.By suitable dimensioning of the valve spring 30 and the closing spring 32 and by a suitable choice of the alloy components of the shape memory alloy of the closing spring 32 On the one hand, the limit temperature can be specified and, on the other hand, the limit pressure.

Das in den 1 bis 3 dargestellte Ventil 10 hat folglich den Vorteil, dass es mit lediglich drei beweglichen Funktionsbauteilen, nämlich der Schließfeder 32, der Ventilfeder 30 und des Ventilkörpers 20 auskommt, und dennoch zwei Funktionen, nämlich eine Temperaturregelfunktion und eine Überdruckbegrenzungsfunktion, realisiert werden können.That in the 1 to 3 illustrated valve 10 thus has the advantage that it has only three movable functional components, namely the closing spring 32 , the valve spring 30 and the valve body 20 gets along, and yet two functions, namely a temperature control function and a pressure relief function, can be realized.

Claims (6)

Temperaturregelventil (10, 40, 50, 70) zur temperaturabhängigen Durchflussregelung von insbesondere Motoröl, mit einem Ventilsitz (18), mit einem axial verstellbaren Ventilkörper (16), der in einer Schließstellung am Ventilsitz (18) anliegt und in einer Öffnungsstellung vom Ventilsitz (18) abgehoben ist, mit einer den Ventilkörper (16) in die Öffnungsstellung drängenden Ventilfeder (30), dadurch gekennzeichnet, dass eine den Ventilkörper (16) in die Schließstellung drängende Schließfeder (32) vorgesehen ist, wobei die Schließfeder (32) aus einer Formgedächtnis-Legierung besteht und derart ausgelegt ist, dass zum einen die Federkraft der Schließfeder (32) bei Überschreiten einer Grenztemperatur größer ist als die Federkraft der Ventilfeder (30) und bei Unterschreiten der Grenztemperatur kleiner ist als die Federkraft der Ventilfeder (30), und dass zum anderen der Ventilkörper (16) bei überschrittener Grenztemperatur und bei Überschreiten eines auf der Anströmseite des Ventilkörpers (16) vorgegebenen Grenzdrucks öffnet.Temperature control valve ( 10 . 40 . 50 . 70 ) for the temperature-dependent flow control of particular engine oil, with a valve seat ( 18 ), with an axially adjustable valve body ( 16 ), which in a closed position on the valve seat ( 18 ) and in an open position from the valve seat ( 18 ) is lifted off, with a valve body ( 16 ) in the open position urging valve spring ( 30 ), characterized in that a valve body ( 16 ) in the closed position urging closing spring ( 32 ) is provided, wherein the closing spring ( 32 ) is made of a shape memory alloy and is designed such that on the one hand, the spring force of the closing spring ( 32 ) is greater than the spring force of the valve spring when a limit temperature is exceeded ( 30 ) and falls below the limit temperature is less than the spring force of the valve spring ( 30 ), and that on the other hand, the valve body ( 16 ) at exceeded limit temperature and at a flow on the upstream side of the valve body ( 16 ) predetermined limit pressure opens. Temperaturregelventil (10) nach Anspruch 1, mit einem den Ventilsitz (18) umfassenden Ventilkäfig (12) und mit einem den Ventilkäfig (12) abschnittsweise abdeckenden Abdeckkörper (14).Temperature control valve ( 10 ) according to claim 1, with a valve seat ( 18 ) comprehensive valve cage ( 12 ) and with a valve cage ( 12 ) Covering covering sections ( 14 ). Temperaturregelventil (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder (30) zwischen dem Ventilkäfig (12) und dem Ventilkörper (16) angeordnet ist.Temperature control valve ( 10 ) according to claim 2, characterized in that the valve spring ( 30 ) between the valve cage ( 12 ) and the valve body ( 16 ) is arranged. Temperaturregelventil (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließfeder (32) zwischen dem Ventilkörper (16) und dem Abdeckkörper (14) angeordnet ist.Temperature control valve ( 10 ) according to claim 2 or 3, characterized in that the closing spring ( 32 ) between the valve body ( 16 ) and the cover body ( 14 ) is arranged. Temperaturregelventil (10) nach wenigstens einem der Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abdeckkörper (14) im Bereich der Mittellängsachse einen Führungsabschnitt (28) zur axialen Führung des Ventilkörpers (16) aufweist. Temperature control valve ( 10 ) according to at least one of claims 2 to 4, characterized in that the covering body ( 14 ) in the region of the central longitudinal axis a guide section ( 28 ) for axial guidance of the valve body ( 16 ) having. Temperaturregelventil (10) nach wenigstens einem der Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkäfig (12) im Bereich der Mittellängsachse einen Führungsabschnitt (26) zur axialen Führung des Ventilkörpers (16) aufweist.Temperature control valve ( 10 ) according to at least one of claims 2 to 5, characterized in that the valve cage ( 12 ) in the region of the central longitudinal axis a guide section ( 26 ) for axial guidance of the valve body ( 16 ) having.
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