DE102009025351A1

DE102009025351A1 - Control valve for controlling coolant circuit of internal combustion engine, has sealing element arranged in hole of valve housing such that sealing system of sealing element acts on valve element and/or valve housing

Info

Publication number: DE102009025351A1
Application number: DE102009025351A
Authority: DE
Inventors: Thomas Traudt
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-06-18
Filing date: 2009-06-18
Publication date: 2010-12-23
Anticipated expiration: 2029-06-19
Also published as: DE102009025351B4

Abstract

The valve has feed connections (2) for cooling water of a bypass circuit and a cooler circuit. A sealing element (4) is provided for sealing a coolant flow path in an axial and/or radial direction. The sealing element is arranged in a hole (6) of a valve housing (1) by axial and/or radial pretension such that a sealing system of the sealing element acts on a valve element (3) and/or the valve housing, where the hole is provided as the feed connections. The sealing element is made of sprayable thermoplastic material i.e. polyvinylidene fluoride, and comprises a bellows-like formed part (5).

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein Regelventil zur Regelung eines Kühlmittelkreislaufs einer Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Kühlmittelkreislauf mit einem solchen Regelventil.The The invention relates to a control valve for controlling a coolant circuit an internal combustion engine with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a coolant circuit with such a control valve.

Eine Verbrennungskraftmaschine weist in der Regel zwei Kühlmittelkreise auf. Dabei führt der Bypasskreis, welcher auch Kurzschlusskreis genannt wird, der Verbrennungskraftmaschine das Kühlwasser ohne Kühlung wieder zu. Im außerdem vorgesehen Kühlerkreis durchströmt das Kühlwasser zuvor einen als Kühler bezeichneten Wärmetauscher, bevor es der Verbrennungskraftmaschine wieder zugeführt wird. In dem Wärmetauscher wird überschüssige Wärme abgeführt und an ein sekundäres Kühlmittel abgegeben. Beide Kühlkreise der Verbrennungskraftmaschine können gleichzeitig oder zeitlich verschoben eingeschaltet werden. Durch die erzielte Verteilung des Kühlwasserstroms auf beide Kreisläufe wird die Verbrennungskraftmaschine im Bereich der optimalen Kühlmitteltemperatur eingeregelt. Hierdurch wird in erster Linie die Einhaltung der zulässigen Grenztemperaturen für Motor und Getriebe sichergestellt. Darüber hinaus muss den zueinander konkurrierenden Anforderungen hinsichtlich eines verbrauchsoptimierten Warmlaufs und einer raschen Innenraumklimatisierung Rechnung getragen werden.A Internal combustion engine usually has two coolant circuits on. This leads the bypass circuit, which also short circuit is called, the internal combustion engine, the cooling water closed again without cooling. Im also provided Radiator circuit flows through the cooling water previously a heat exchanger called a cooler, before it is fed back to the internal combustion engine becomes. In the heat exchanger is excess Heat dissipated and sent to a secondary Coolant delivered. Both cooling circuits of the internal combustion engine can be switched on simultaneously or shifted in time become. By the achieved distribution of the cooling water flow on both circuits is the internal combustion engine adjusted in the range of the optimum coolant temperature. This is primarily the compliance with the permissible Limit temperatures for engine and transmission ensured. In addition, the competing requirements in terms of consumption-optimized warm-up and rapid interior climate control Be taken into account.

Bei modernen Kühlsystemen des Standes der Technik werden diese Anforderungen gewöhnlich durch Einsatz flexibel ansteuerbarer Ventile umgesetzt. Sie ermöglichen eine optimale Auslegung des Kühlsystems auf sämtliche Randbedingungen sowie ein flexibles Wärmemanagement. Weiterhin lassen sich Kraftstoffverbrauch und Schallemissionen bei einer optimierten Auslegung des Kühlsystems reduzieren.at modern refrigeration systems of the prior art become these Requirements usually by using flexibly controllable Valves implemented. They allow an optimal design of the cooling system to all boundary conditions as well as a flexible heat management. You can continue Fuel consumption and noise emissions with an optimized design of the cooling system.

Einen Kühlmittelregler der vorstehend genannten Art offenbart beispielsweise die US 4,644,909 . Der hierin beschriebene Regler umfasst einen Ventilmechanismus, mit welchem ein Kühlerkreis und/oder ein Bypasskreis eines Kühlsystems schaltbar sind. Dies erfolgt mit Hilfe eines Elektromotors, welcher durch eine elektronische Steuerung ansteuerbar ist, die eingangsseitig das Signal eines Kühlwassertemperatursensors auswertet, um abhängig von der herrschenden Kühlwassertemperatur den Ventilmechanismus zu betätigen, damit das Mischverhältnis des Kühlwasser zwischen den beiden Kühlkreisen und damit eine vorgebbare Kühlwassertemperatur eingestellt wird. Der Ventilmechanismus umfasst einen Ventilschieber, der je nach Ausführungsform entweder eine lineare oder eine rotatorische Schaltbewegung durchführt. Insbesondere für die lineare Schaltbewegung wird ein hohlzylindrisches Ventilglied verwendet, dessen geschlossener Mantelflächen abwechselnd zueinander versetzte Kühlmittelanschlüsse verschließen. Der elektromotorische Antrieb ist für die lineare Schaltbewegung als Linearantrieb ausgeführt, beispielsweise in Form eines Proportionalmagneten, oder als elektrischer Schrittmotor zur Erzeugung der rotatorischen Schaltbewegung.A coolant regulator of the type mentioned above discloses, for example, the US 4,644,909 , The regulator described herein comprises a valve mechanism with which a radiator circuit and / or a bypass circuit of a cooling system can be switched. This is done by means of an electric motor, which is controlled by an electronic control, the input side evaluates the signal of a cooling water temperature sensor to actuate the valve mechanism depending on the prevailing cooling water temperature, so that the mixing ratio of the cooling water between the two cooling circuits and thus a predetermined cooling water temperature is set , The valve mechanism comprises a valve spool which, depending on the embodiment, performs either a linear or a rotational switching movement. In particular, for the linear switching movement, a hollow cylindrical valve member is used whose closed lateral surfaces alternately close mutually offset coolant connections. The electromotive drive is designed for the linear switching movement as a linear drive, for example in the form of a proportional magnet, or as an electric stepper motor for generating the rotational switching movement.

Insbesondere bei einem elektromotorischen Antrieb der Ventilmechanik, muss bei einem Kühlmittelregler, welcher eine Kühlwasser durchströmte Ventilme chanik aufweist, eine zuverlässig dauerdichte Trennung von Kühlwasser durchströmten und elektrisch/mechanischen Bauteilbereichen gewährleistet sein. Ansonsten könnte über eine Dichtungsleckage Kühlmittel in den Bereich der elektromotorischen Antriebsmittel eindringen und dort einen elektrischen Kurzschluss und/oder einen fortschreitenden Verschleiß verursachen, der dann zum Ausfall des Antriebs für den Kühlmittelregler führen kann. Eine möglichst dauerhaft sichere Abdichtung der Kühlmittelströmungswege ist jedoch auch bei Regelventilen vorzusehen, die nicht elektromotorisch betrieben werden. Denn auch hier führen Dichtungsleckagen grundsätzlich zu einer Einschränkung der Funktionsfähigkeit des Systems.Especially in an electromotive drive of the valve mechanism, at a coolant regulator, which is a cooling water flowed through Ventilme has a reliable continuous separation of cooling water flowed through and electrical / mechanical component areas guaranteed be. Otherwise could have a seal leakage Coolant in the range of electromotive drive means penetrate and there an electrical short circuit and / or a cause progressive wear, which then leads to failure of the Guide the drive for the coolant regulator can. A permanently as possible secure sealing of the coolant flow paths However, it should also be provided with control valves that are not electromotive operate. Because even here lead seal leaks basically to a restriction of the functionality of the system.

Es ist daher ein allgemeines Anliegen, ein Regelventil, insbesondere ein Regelventil zur Regelung eines Kühlmittelkreislaufes einer Verbrennungskraftmaschine, derart auszuführen, dass Dichtungsleckagen weitestgehend unterbunden werden. Besonderes Augenmerk gilt es dabei den Dichtstellen eines Regelventils zu widmen, die im Bereich sich bewegender Bauteile liegen, da diese zusätzlich einer dynamischen Belastung ausgesetzt sind. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann somit darin gesehen werden, ein Regelventil zur Regelung eines Kühlmittelkreislaufs einer Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, welches eine möglichst dauerhaft sichere Abdichtung der Kühlmittelströmungswege ermöglicht und dabei kompakt und einfach aufgebaut ist. Die Betätigung des Regelventils kann elektromotorisch, hydraulisch oder pneumatisch erfolgen.It is therefore a general concern, a control valve, in particular a control valve for controlling a coolant circuit an internal combustion engine to be executed such that Seal leaks are largely prevented. Special attention It is important to devote the sealing points of a control valve, the lie in the range of moving components, as these additional are subjected to a dynamic load. The invention of the invention lying task can thus be seen therein, a control valve for controlling a coolant circuit of an internal combustion engine to provide, as long as possible secure Sealing the coolant flow paths allows while being compact and simple. The operation The control valve can be electric motor, hydraulic or pneumatic respectively.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Regelventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben. Die Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Kühlmittelkreislauf gemäß Anspruch 10.to Solution of the task is a control valve with the features of claim 1 proposed. Preferred developments of the invention are specified in the subclaims. The task is further solved by a coolant circuit according to claim 10th

Das vorgeschlagene Regelventil umfasst einen ersten an einem Ventilgehäuse angeordneten Zuführanschluss für Kühlwasser eines Bypasskreises sowie mindestens einen zweiten Zuführanschluss für Kühlwasser eines Kühlerkreises, wobei diese je nach Stellung eines im Ventilgehäuse untergebrachten Ventilgliedes mit einem Abführanschluss verbindbar sind. Erfindungsgemäß ist zur Abdichtung der Kühlmittelströmungswege in axialer und/oder radialer Richtung wenigstens ein dynamisch belastbares Dichtelement vorgesehen, das einen balgartig geformten Teil umfasst, der elastisch verformbar ist, wobei das Dichtelement derart unter axialer und/oder radialer Vorspannung in einer als Zuführanschluss vorgesehenen Bohrung des Ventilgehäuses angeordnet ist, dass eine dichtende Anlage des Dichtelementes am Ventilglied und/oder dem Ventilgehäuse bewirkt wird. Die balgartige, elastische Form ermöglicht ein Nachstellen des Dichtelementes, wenn beispielsweise aufgrund von Fertigungs- und/oder Montagetoleranzen das Ventilglied keine exakt koaxiale Lage in Bezug auf das Ventilgehäuse einnimmt und demzufolge beispielsweise oszillierende Bewegungen ausführt. Der notwendige Anpressdruck, um das Dichtelement in dichtende Anlage mit dem Ventilglied zu halten, wird durch die axiale Vorspannung des Dichtelementes bewirkt. Insoweit eignet sich das vorgeschlagene Dichtelement insbesondere zur Abdichtung dynamisch belasteter Dichtstellen.The proposed control valve comprises a first arranged on a valve housing supply port for cooling water of a bypass circuit and at least one second Zuführan conclusion for cooling water of a radiator circuit, which are connectable depending on the position of a valve housing housed in the valve member with a discharge port. According to the invention, at least one dynamically loadable sealing element is provided for sealing the coolant flow paths in the axial and / or radial direction, which comprises a bellows-shaped part, which is elastically deformable, wherein the sealing element under such axial and / or radial bias in a provided as a feed port bore of Valve housing is arranged, that a sealing contact of the sealing element on the valve member and / or the valve housing is effected. The bellows-like, elastic shape allows readjustment of the sealing element, for example, if due to manufacturing and / or assembly tolerances, the valve member does not assume an exact coaxial position with respect to the valve housing and therefore performs, for example, oscillating movements. The necessary contact pressure to hold the sealing element in sealing engagement with the valve member is effected by the axial bias of the sealing element. In that regard, the proposed sealing element is particularly suitable for sealing dynamically loaded sealing points.

Zur Ausbildung des balgartig geformten Teils weist das Dichtelement außenumfangseitig und/oder innenumfangseitig schraubenförmig verlaufende Nuten auf. Die Nuten können einen gerundeten oder eckigen Nutquerschnitt besitzen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitzen sie einen V-förmigen Nutquerschnitt. Weiterhin bevorzugt sind die Nuten sowohl außen- als auch innenumfangseitig angeordnet. Vorzugsweise sind dabei die außen- und innenumfangseitigen Nuten derart angeordnet, dass die Wandungsstärke des Dichtelementes im Wesentlichen gleich bleibend ist, so dass sich der balgartig geformte Teil unter Belastung gleichmäßig verformt.to Formation of the bellows-shaped part has the sealing element outside circumference and / or inside circumference helical extending grooves on. The grooves can be a rounded one or have square groove cross-section. According to one preferred embodiment, they have a V-shaped Flute geometry. Further preferably, the grooves are both external as well as inside circumference arranged. Preferably, the outer and inner peripheral grooves arranged in such a way that the wall thickness of the sealing element substantially is constant, so that the bellows-shaped part under Load evenly deformed.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Dichtelement eine Druckfeder. Die Druckfeder unterstützt die axiale Vorspannung des Dichtelementes und bewirkt den notwendigen Anpressdruck. Ein definierter Anpressdruck kann zudem über die Federkraft der Druckfeder eingestellt werden. Als Druckfeder ist vorzugsweise eine Schraubenfeder aus Federstahl vorgesehen. Weiterhin vorzugsweise ist die Druckfeder in das Dichtelement integriert.To Another preferred embodiment comprises Sealing element a compression spring. The compression spring supports the axial bias of the sealing element and causes the necessary Contact pressure. A defined contact pressure can also over the spring force of the compression spring can be adjusted. As a compression spring Preferably, a coil spring made of spring steel is provided. Further preferably, the compression spring is integrated in the sealing element.

Hierzu kann die Druckfeder in einem Fügeverfahren nachträglich außen um den balgartig geformten Teil des Dichtelementes gelegt oder in diesen eingesetzt worden sein. Alternativ kann die Druckfeder aber auch bei der Herstellung des balgartig geformten Teils in das Material eingelegt worden sein. Ferner ist es möglich, die Feder als Grundstruktur für den balgartig geformten Teil des Dichtelementes zu verwenden und sie mit dem jeweiligen Material zur Ausbildung des Balges zu umspritzen. Dieses Verfahren erweist sich als besonders vorteilhaft, da Herstellung des balgartig geformten Teils und Einlegen der Druckfeder in einem Arbeitsschritt erfolgt, zum Anderen ein optimaler Formschluss zwischen Druckfeder und Dichtelement erzielt wird.For this can the compression spring in a joining process subsequently on the outside around the bellows-shaped part of the sealing element be placed or used in these. Alternatively, the compression spring but also in the production of bellows-shaped part in the Material has been inserted. It is also possible the spring as a basic structure for the bellows-shaped Part of the sealing element to use and they with the respective Material to form the bellows to spray. This method proves to be particularly advantageous since production of the bellows molded part and inserting the compression spring in one step on the other hand, an optimal positive connection between the compression spring and sealing element is achieved.

Vorteilhafterweise besteht demzufolge das Dichtelement zumindest teilweise aus einem spritzbaren thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise aus Polyvinylidenfluorid (PVDF). Die Druckfeder ist dann in entsprechender Weise mit thermoplatischem Kunststoff umspritzt.advantageously, Consequently, the sealing element consists at least partially of a sprayable thermoplastic, preferably polyvinylidene fluoride (PVDF). The compression spring is then in a corresponding manner with thermoplastic material molded.

Als Druckfeder wird bevorzugt eine Schraubenfeder gewählt, deren Windungen ganggleich mit der jeweiligen Balgkontur verlaufen. Das heißt die Steigung entspricht der der schraubenförmigen Gänge der Balgkontur. Wird die Schraubenfeder mit thermoplastischem Kunststoff umspritzt, ist sichergestellt, dass sie gleichmäßig von dem Material umgeben wird. Neben einem hervorragenden Formschluss wird auf diese Weise auch ein Schutz für die Druckfeder bewirkt. Die Auswahl einer Schraubenfeder mit ganggleichen Windungen entsprechend der Balgkontur erweist sich jedoch nicht nur bei Umspritzen der Druckfeder mit thermoplastischem Kunststoff als sinnvoll. Auch bei einer Integration der Feder mittels eines Fügeverfahrens dient eine entsprechende Auswahl einem verbesserten Formschluss.When Compression spring is preferably chosen a coil spring, whose turns are the same pitch as the respective bellows contour. That is, the slope corresponds to that of the helical Gears of the bellows contour. Will the coil spring with thermoplastic Plastic encapsulated, it is ensured that they are even surrounded by the material. In addition to an excellent fit In this way, a protection for the compression spring causes. The selection of a coil spring with equi-parallel turns accordingly However, the Balgkontur proves not only when encapsulating the Compression spring with thermoplastic material makes sense. Also at an integration of the spring by means of a joining process a corresponding selection serves for an improved fit.

Weiterhin ist zur Erzielung einer dauerhaft sicheren Abdichtung vorgesehen, dass das Dichtelement eine am Ventilglied anliegende ringförmige Stirnfläche als axial wirkende Dichtfläche aufweist, die der Außenkontur des Ventilgliedes angepasst ist. Je nach Außenkontur bzw. Querschnittsform des Ventilgliedes kann die am Ventilglied anliegende Dichtfläche des Dichtelementes beispiels weise ring- oder sattelförmig ausgebildet sein. Letztere ergibt sich zum Beispiel bei einem zylinderförmigen Ventilglied. Das bevorzugt radial außen am Ventilglied anliegende Dichtelement weist dann einen teilzylinderförmigen Ausschnitt zur Ausbildung der am Ventilglied anliegenden Dichtfläche auf. Vorzugsweise ist die Längsachse des Dichtelementes senkrecht zur Längsachse des Ventilgliedes ausgerichtet. Weist das Ventilglied anstelle einer runden Querschnittsform eine mehreckige Querschnittsform auf, liegt das Dichtelement vorzugsweise mit einer flachen, ringförmigen Dichtfläche an einer geraden Seitenkante des Ventilgliedes an. Vorzugsweise ist die stirnseitige Dichtfläche des Dichtelementes nicht nur der Außenkontur des Ventilgliedes angepasst, sondern weist auch eine vergleichbare Oberflächengüte auf.Farther is intended to provide a permanently secure seal, the sealing element has an annular end face bearing against the valve element has as an axially acting sealing surface, the outer contour the valve member is adapted. Depending on the outer contour or Cross-sectional shape of the valve member may be applied to the valve member sealing surface the sealing element example, ring or saddle-shaped be educated. The latter results, for example, in a cylindrical Valve member. This preferably radially outward on the valve member adjacent sealing element then has a partially cylindrical Section for forming the voltage applied to the valve member sealing surface on. Preferably, the longitudinal axis of the sealing element aligned perpendicular to the longitudinal axis of the valve member. Does the valve member a instead of a round cross-sectional shape polygonal cross-sectional shape, the sealing element is preferably with a flat, annular sealing surface a straight side edge of the valve member. Preferably the frontal sealing surface of the sealing element not only adapted to the outer contour of the valve member, but also points a comparable surface quality.

Vorteilhafterweise erfolgt über das Dichtelement auch eine Abdichtung der Kühlmittelströmungswege in radialer Richtung. Vorzugsweise geht hierzu der balgartig geformte Teil des Dichtelementes an seinem dem Ventilglied abgewandten Ende in einen hohlzylinderförmigen Bund über, der zumindest in einem Teilbereich gegenüber dem balgartig geformten Teil radial übersteht. Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass der Bund der Aufnahme eines radial überstehenden Dichtringes dient. Bund und/oder Dichtring besitzen vorzugsweise ein radiales Übermaß in Bezug auf das Querschnittsmaß der als Zuführanschluss vorgesehen Bohrung, in der das Dichtelement angeordnet ist. Durch das gewählte radiale Übermaß liegen der Bund und/oder der Dichtring unter radialer Vorspannung dichtend am Gehäuse an. An den Bund kann zur Ausbildung eines radialen Übermaßes eine Dichtlippe angeformt sein. Ein zusätzlicher Dichtring ist dann entbehrlich.Advantageously, via the sealing element, a sealing of the coolant flow paths in the radial direction. Preferably, this is the bellows-shaped part of the sealing element his the valve member remote from the end in a hollow cylindrical collar over which projects radially at least in a partial region opposite the bellows-shaped part. Alternatively or additionally, it can be provided that the collar serves to receive a radially projecting sealing ring. The collar and / or sealing ring preferably have a radial oversize in relation to the cross-sectional dimension of the bore provided as feed port in which the sealing element is arranged. Due to the selected radial excess of the federal government and / or the sealing ring are under radial bias sealingly on the housing. At the collar may be formed to form a radial excess a sealing lip. An additional sealing ring is then unnecessary.

Um das Dichtelement axial vorzuspannen, ist dieses bevorzugt gehäuseseitig in axialer Richtung lagefixiert. Zur Lagefixierung des Dichtelementes ist vorzugsweise ein Axialanschlag in der als Zuführanschluss vorgesehenen Bohrung des Ventilgehäuses vorgesehen. Das Dichtelement ist somit gehäuseseitig abgestützt. Der Axialanschlag kann die Form einer radial verlaufenden Anlageschulter aufweisen. Hierzu kann die Bohrung zum Beispiel als Stufenbohrung ausgeführt sein. Die Lagefixierung des dem Ventilglied abgewandten En des des Dichtelementes ermöglicht erst die Einstellung einer definierten Anpresskraft zwischen der Dichtfläche des Dichtelementes und dem Ventilglied. Zudem ist sichergestellt, dass die radial wirkenden Dichtflächen am Gehäuse keine dynamische Belastung erfahren.Around axially biasing the sealing element, this is preferably on the housing side Position-fixed in the axial direction. For fixing the position of the sealing element is preferably an axial stop in the feed connection provided bore of the valve housing provided. The Sealing element is thus supported on the housing side. The axial stop may take the form of a radial abutment shoulder exhibit. For this purpose, the bore, for example, as a stepped bore be executed. The position fixation of the valve member facing away En of the sealing element allows only the Setting a defined contact force between the sealing surface the sealing element and the valve member. In addition, it is ensured that the radially acting sealing surfaces on the housing experience no dynamic load.

Wird das vorstehend beschriebene Dichtelement eines erfindungsgemäßen Regelventils bevorzugt in einem Spritz- oder Spritzgießverfahren hergestellt, ist weiterhin bevorzugt die Außen- und/oder Innenkontur des Dichtelementes derart gestaltet, dass das Spritzgusswerkzeug beim Entformen durch eine lineare und/oder rotatorische Bewegung einfach entfernbar ist. Dadurch ist eine kostengünstige Herstellung des Dichtelementes und damit des Regelventils gewährleistet.Becomes the above-described sealing element of an inventive Control valve preferably in a spray or injection molding manufactured, is still preferred the outside and / or Inner contour of the sealing element designed such that the injection molding tool during demolding by a linear and / or rotational movement is easily removable. This is a cost effective Manufacture of the sealing element and thus the control valve guaranteed.

Die vorstehend genannten Vorteile eines erfindungsgemäßen Regelventils zeigen sich unabhängig davon, welche Schaltbewegung das Ventilglied zur Regelung der Kühlmittelströme vollzieht. Das Ventilglied eines erfindungsgemäßen Regelventils kann demnach ein linear bewegbarer Schieberkolben oder ein rotatorisch bewegbarer Drehschieber sein, wobei das Ventilglied auch eine kombinierte, d. h. eine linear-rotatorische Schaltbewegung ausführen kann.The aforementioned advantages of an inventive Regulating valves show up regardless of which switching movement the valve member for controlling the coolant flows takes place. The valve member of an inventive Regulating valve can therefore be a linearly movable spool or be a rotatably movable rotary valve, wherein the valve member also a combined, d. H. a linear-rotary switching movement can perform.

Beansprucht wird ferner ein Kühlmittelkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen, vorstehend beschriebenen Regelventil. Zur Betätigung des in den Kühlmittelkreislauf eingesetzten Regelventils können elektromotorische, hydraulische oder pneumatische Stellmittel vorgesehen sein.claimed Furthermore, a coolant circuit of an internal combustion engine with an inventive, described above Control valve. For actuating the in the coolant circuit used control valve can electromotive, hydraulic or pneumatic adjusting means may be provided.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:preferred Embodiments of the invention are described below described in more detail in the drawings. Show it:

1 eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen Regelventils im Bereich eines Zuführanschlusses, 1 3 is a perspective view of a section of a control valve according to the invention in the region of a feed connection,

2 eine angeschnittene perspektivische Darstellung des Dichtelementes des Regelventils aus 1 und 2 a truncated perspective view of the sealing element of the control valve 1 and

3 einen Längsschnitt durch das Dichtelement der 1 und 2. 3 a longitudinal section through the sealing element of 1 and 2 ,

Der Darstellung der 1 ist ein linear bewegbarer Ventilschieber mit einer prismatischen Grundform als Ventilglied 3 sowie ein den Schieber umgebendes Ventilgehäuse 1 jeweils im Anschnitt zu entnehmen. Aufgrund seiner prismatischen Grundform bildet der Ventilschieber wenigstens eine ebene Anlagefläche zur dichtenden Anlage eines balgartig geformten Dichtelementes 4 aus, das eine an die Außenkontur 10 des Ventilschiebers angepasste, das heißt ebenfalls ebene, Stirnfläche 9 als Dichtfläche besitzt. Die stirnseitig ausgebildete Dichtfläche umschließt zumindest teilweise eine Öffnung 12 des Ventilschiebers, über welche der Zuführanschluss 2 je nach Schaltstellung des Ventilschiebers mit einem Abführanschluss (nicht dargestellt) verbindbar ist. Der erforderliche Anpressdruck, der das Dichtelement 4 in dichtender Anlage mit dem Ventilschieber hält, wird über eine in den balgartig geformten Teil 5 des Dichtelementes 4 integrierte Druckfeder 8 bewirkt, die vorliegend eine Schraubenfeder ist, deren Windungen ganggleich mit den Einkerbungen des balgartig geformten Teils 5 verlaufen. Die Einkerbungen des balgartig geformten Teils 5 werden aus V-förmigen Nuten 7 gebildet, die sich schraubenförmig um die Außenumfangsfläche und die Innenumfangsfläche des Dichtelementes 4 winden. Die innenumfangseitigen Nuten 7 sind um eine halbe Steigung versetzt zu den außenumfangseitigen Nuten 7 angeordnet, so dass der balgartig geformte Teil 5 des Dichtelementes 4 eine gleich bleibende Wandungsstärke aufweist (siehe 2 und 3).The representation of the 1 is a linearly movable valve spool with a prismatic basic shape as a valve member 3 and a valve housing surrounding the slider 1 each to be taken in the bleed. Due to its prismatic basic shape of the valve slide at least forms a flat contact surface for sealing engagement of a bellows-shaped sealing element 4 out, the one to the outer contour 10 the valve spool adapted, that is also flat, end face 9 has as a sealing surface. The frontally formed sealing surface encloses at least partially an opening 12 the valve spool, via which the supply port 2 depending on the switching position of the valve slide with a discharge port (not shown) is connectable. The required contact pressure, the sealing element 4 held in sealing engagement with the valve spool, is via a in the bellows-shaped part 5 of the sealing element 4 integrated pressure spring 8th causes, which in this case is a helical spring whose turns equal to the notches of the bellows-shaped part 5 run. The indentations of the bellows-shaped part 5 are made of V-shaped grooves 7 formed helically around the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the sealing element 4 squirm. The inner peripheral side grooves 7 are offset by half a pitch to the outer peripheral side grooves 7 arranged so that the bellows-shaped part 5 of the sealing element 4 has a constant wall thickness (see 2 and 3 ).

Die schraubenförmige Führung der Nuten 7 sowohl an der Außen- als auch an der Innenumfangseite des Dichtelementes vereinfachen die Herstellung des Dichtelementes 4, da beispielsweise bei Herstellung des Dichtelementes in einem Spritzgießverfahren die Spritzgussform einfach abgedreht und abgezogen werden kann (siehe Pfeile in den 2 und 3 zur Verdeutlichung der jeweiligen Dreh- und Zugbewegung, um das außenliegende (2) oder in nenliegende (3) Formwerkzeug zu entfernen). Somit sind sogar Hinterschneidungen möglich.The helical guide of grooves 7 both on the outer and on the inner peripheral side of the sealing element simplify the production of the sealing element 4 because, for example, when manufacturing the sealing element in an injection molding process, the injection mold can be simply turned off and pulled off (see arrows in FIGS 2 and 3 to clarify the respective rotation and traction movement to the outside ( 2 ) or in lying ( 3 ) To remove mold NEN). Thus, even undercuts are possible.

Während ventilgliedseitig die ebene Stirnfläche 9 des balgartig geformten Teils 5 des Dichtelementes 4 unter axialer Vorspannung am Ventilglied 3 anliegt und damit eine Abdichtung in axialer Richtung gegenüber dem Ventilglied 3 bewirkt, geht zur radialen Abdichtung gegenüber dem Ventilgehäuse 1 der balgartig geformte Teil 5 des Dichtelementes 4 an seinem dem Ventilglied 3 abgewandten Ende in einen hohlzylinderförmigen Bund 11 über, auf den ein Dichtring 13 aufgesteckt ist. Der Dichtring 13 besitzt ein radiales Übermaß gegenüber dem Querschnittsmaß der Bohrung 6 des Ventilgehäuses 1, die der Ausbildung eines Zuführanschlusses 2 dient. Das radiale Übermaß des Dichtringes 13 bewirkt eine radiale Vorspannung, so dass das Dichtelement 4 bzw. der Dichtring 13 dichtend am Gehäuse 1 anliegt. Da das dem Ventilglied 3 abgewandte Ende des Dichtelementes 4 in axialer Richtung lagefixiert ist, indem es an einer radial verlaufenden Anlageschulter (nicht dargestellt) abgestützt ist, wird die Dichtstelle gegenüber dem Gehäuse 1 nicht dynamisch belastet. Im Unterschied dazu bildet der Kontaktbereich Dichtelement 4 und Ventilglied 3 eine dynamisch belastete Dichtstelle 14 aus.While valve member side, the flat end face 9 the bellows-shaped part 5 of the sealing element 4 under axial bias on the valve member 3 is applied and thus a seal in the axial direction relative to the valve member 3 causes, goes to the radial seal against the valve body 1 the bellows-shaped part 5 of the sealing element 4 at its the valve member 3 turned away end in a hollow cylindrical collar 11 over, on which a sealing ring 13 is plugged. The sealing ring 13 has a radial excess over the cross-sectional dimension of the bore 6 of the valve housing 1 that is the training of a feed terminal 2 serves. The radial excess of the sealing ring 13 causes a radial bias, so that the sealing element 4 or the sealing ring 13 sealing on the housing 1 is applied. Because that's the valve member 3 opposite end of the sealing element 4 Positionally fixed in the axial direction, by being supported on a radially extending abutment shoulder (not shown), the sealing point with respect to the housing 1 not loaded dynamically. In contrast, the contact area forms sealing element 4 and valve member 3 a dynamically loaded sealing point 14 out.

Anhand des konkret dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiels wird deutlich, dass sich das erfindungsgemäße Regelventil insbesondere durch eine Minimierung möglicher Leckageströme auszeichnet, wobei eine dauerhaft sichere Abdichtung der Kühlmittelströmungswege in axialer und/oder radialer Richtung durch die vorgeschlagene Ausgestaltung des Dichtelementes gegeben ist. Aufgrund der elastischen Verformbarkeit des Dichtelementes, vorzugsweise in Kombination mit einer integrierten Druckfeder, wird das Dichtelement in dauerhaft dichtender Anlage mit dem Ventilglied und/oder dem Gehäuse gehalten, so dass weitere Bauteile, insbesondere zusätzliche, separat anzuordnende Federelemente, zur Vorspannung des Dichtelementes entbehrlich sind. Das erfindungsgemäße Regelventil zeichnet sich dadurch des Weiteren durch einen einfachen, kompakten Aufbau aus und ist zudem kostengünstig herstellbar.Based the concretely illustrated and described embodiment it becomes clear that the invention Control valve in particular by minimizing possible Leakage flows is distinguished, with a permanently secure seal the coolant flow paths in axial and / or radial direction by the proposed embodiment of the sealing element given is. Due to the elastic deformability of the sealing element, preferably in combination with an integrated compression spring is the sealing element in permanently sealing contact with the valve member and / or the housing, so that further components, in particular additional, separately arranged spring elements, for prestressing the sealing element are dispensable. The invention Control valve is further characterized by a simple, compact design and is also inexpensive to produce.

11: Ventilgehäusevalve housing
22: Zuführanschlusssupply port
33: Ventilgliedvalve member
44: Dichtelementsealing element
55: balgartig geformter Teilbellows shaped part
66: Bohrungdrilling
77: Nutengroove
88th: Druckfedercompression spring
99: Stirnflächeface
1010: Außenkonturouter contour
1111: BundFederation
1212: Öffnungopening
1313: Dichtringseal
1414: dynamisch belastete Dichtstelledynamic loaded sealing point

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 4644909 [0004]

Claims

Control valve for controlling a coolant circuit of an internal combustion engine with a first on a valve housing ( 1 ) arranged feed connection ( 2 ) for cooling water of a bypass circuit and at least one second feed connection ( 2 ) for cooling water of a cooler circuit, which, depending on the position of a valve member housed in the valve housing ( 3 ) are connectable to a discharge port, characterized in that for sealing the coolant flow paths in the axial and / or radial direction at least one dynamically loadable sealing element ( 4 ) is provided, which has a bellows-shaped part ( 5 ), which is elastically deformable, wherein the sealing element ( 4 ) under axial and / or radial pretension in a feed connection ( 2 ) provided bore ( 6 ) of the valve housing ( 1 ) is arranged, that a sealing contact of the sealing element ( 4 ) on the valve member ( 3 ) and / or the valve housing ( 1 ) is effected.

Control valve according to claim 1, characterized in that the sealing element ( 4 ) on the outer circumference side and / or inner circumference side helically extending grooves ( 7 ) for forming the bellows-shaped part ( 5 ), wherein the grooves ( 7 ) have a rounded or angular groove cross-section, preferably a V-shaped groove cross-section.

Control valve according to claim 1 or 2, characterized in that the sealing element ( 4 ) a compression spring ( 8th ), wherein as compression spring ( 8th ) is preferably provided a spring made of spring steel, which further preferably in the sealing element ( 4 ) is integrated.

Control valve according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing element ( 4 ) consists at least partially of a sprayable thermoplastic, preferably of polyvinylidene fluoride (PVDF), wherein preferably the compression spring ( 8th ) is encapsulated with thermoplastic material.

Control valve according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing element ( 4 ) one on the valve member ( 3 ) adjacent annular end face ( 9 ) has an axially acting sealing surface, the outer contour ( 10 ) of the valve member ( 3 ) is adjusted.

Control valve according to one of the preceding claims, characterized in that the bellows-shaped part ( 5 ) of the sealing element ( 4 ) at its the valve member ( 3 ) facing away from the end in a hollow cylindrical collar ( 11 ), which protrudes radially at least in a partial region relative to the bellows-shaped part and / or serves to receive a radially protruding sealing ring.

Control valve according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing element ( 4 ) is fixed in position on the housing side in the axial direction, wherein for fixing the position of the sealing element ( 4 ) an axial stop in the as feed connection ( 2 ) provided bore ( 6 ) of the valve housing ( 1 ) is provided.

Control valve according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing element ( 4 ) has an outer and / or inner contour, which allows easy demolding by a linear and / or rotational movement of an injection mold.

Control valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve member ( 3 ) is a linearly movable spool and / or rotatably movable rotary valve.

Coolant circuit of an internal combustion engine with a control valve according to one of the preceding claims.