DE102009025351B4

DE102009025351B4 - Control valve for controlling a coolant circuit of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102009025351B4
Application number: DE102009025351.3A
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: 2015-06-11
Anticipated expiration: 2029-06-19
Also published as: DE102009025351A1

Abstract

Regelventil zur Regelung eines Kühlmittelkreislaufs einer Verbrennungskraftmaschine mit einem ersten an einem Ventilgehäuse (1) angeordneten Zuführanschluss (2) für Kühlwasser eines Bypasskreises sowie mindestens einem zweiten Zuführanschluss (2) für Kühlwasser eines Kühlerkreises, die je nach Stellung eines im Ventilgehäuse untergebrachten Ventilgliedes (3) mit einem Abführanschluss verbindbar sind, wobei zur Abdichtung der Kühlmittelströmungswege in axialer und radialer Richtung wenigstens ein dynamisch belastbares Dichtelement (4) vorgesehen ist, das einen elastisch verformbaren, balgartig geformten Teil (5) umfasst und derart unter axialer und radialer Vorspannung in einer als Zuführanschluss (2) vorgesehenen Bohrung (6) des Ventilgehäuses (1) angeordnet ist, dass eine dichtende Anlage des Dichtelementes (4) am Ventilglied (3) und dem Ventilgehäuse (1) bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (4) als Grundstruktur eine Druckfeder (8) als balgartig geformter Teil (5) verwendet, wobei diese mit einem thermoplastischen Kunststoff zur Ausbildung eines Balges umspritzt ist und der balgartig geformte Teil (5) an seinem dem Ventilglied (3) abgewandten Ende in einen hohlzylinderförmigen Bund (11) übergeht, der zur Aufnahme eines radial überstehenden Dichtringes (13) dient.Control valve for controlling a coolant circuit of an internal combustion engine having a first on a valve housing (1) arranged feed port (2) for cooling water of a bypass circuit and at least a second supply port (2) for cooling water of a radiator circuit, depending on the position of a valve housing housed in the valve member (3) can be connected to a discharge port, wherein for sealing the coolant flow paths in the axial and radial direction at least one dynamically loadable sealing element (4) is provided, which comprises an elastically deformable, bellows-shaped part (5) and so under axial and radial bias 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 the valve housing (1) is effected, characterized in that the sealing element (4) as a basic structure a compression spring (8) as a bellows used molded part (5), wherein this is molded with a thermoplastic material to form a bellows and the bellows-shaped part (5) at its end facing away from the valve member (3) in a hollow cylindrical collar (11) merges to receive a radially protruding sealing ring (13) is used.

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 invention relates to a control valve for controlling a coolant circuit of 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.An internal combustion engine usually has two coolant circuits. In this case, the bypass circuit, which is also called short circuit, the internal combustion engine, the cooling water without cooling again. In addition, provided in the cooler circuit, the cooling water flows through a previously designated as a cooler heat exchanger before it is returned to the internal combustion engine. Excess heat is dissipated in the heat exchanger and delivered to a secondary coolant. Both cooling circuits of the internal combustion engine can be switched on simultaneously or shifted in time. Due to the achieved distribution of the cooling water flow to both circuits, the internal combustion engine is regulated in the region of the optimum coolant temperature. As a result, compliance with the permissible limit temperatures for engine and transmission is ensured in the first place. In addition, the competing requirements with regard to consumption-optimized warm-up and rapid indoor climate control must 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.In modern cooling systems of the prior art, these requirements are usually implemented by using flexible controllable valves. They allow an optimal design of the cooling system to all boundary conditions as well as a flexible heat management. Furthermore, fuel consumption and noise emissions can be reduced with an optimized design of the cooling system.

Ein in der US 4,644,909 offenbarter Kühlmittelregler 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.An Indian US 4,644,909 disclosed coolant regulator 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 Ventilmechanik 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.Particularly in the case of an electromotive drive of the valve mechanism, in the case of a coolant regulator which has a valve mechanism through which cooling water flows, a reliably permanent-tight separation of cooling water flows through and electrical / mechanical component regions must be ensured. Otherwise, coolant could penetrate into the region of the electromotive drive means via a seal leakage and cause an electrical short circuit and / or progressive wear there, which can then lead to failure of the drive for the coolant regulator. However, as long as possible secure sealing of the coolant flow paths is also to be provided with control valves that are not operated by electric motor. Because even here leak leaks basically lead to a restriction of the functionality of the system.

Ein Regelventil der eingangs genannten Art geht aus der DE 103 29 024 A1 hervor.A control valve of the type mentioned goes out of the DE 103 29 024 A1 out.

Die DE 1 425 699 A offenbart ein Regelventil mit einem Dichtelement, das schraubenförmig verlaufende Nuten zur Ausbildung eines balgartig geformten Teils aufweist.The DE 1 425 699 A discloses a control valve having a sealing member having helical grooves for forming a bellows-shaped member.

Die DE 94 02 180 U1 offenbart die Verwendung von PVDF für gewellte Kühlflüssigkeitsleitungen in Kraftfahrzeugen.The DE 94 02 180 U1 discloses the use of PVDF for corrugated coolant pipelines in automobiles.

Es ist daher ein allgemeines Anliegen, 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 to perform a control valve for controlling a coolant circuit of an internal combustion engine such that sealing leaks are largely prevented. Particular attention should be given to the sealing points of a control valve, which are in the range of moving components, since they are also exposed to a dynamic load. The object underlying the invention can thus be seen to provide a control valve for controlling a coolant circuit of an internal combustion engine, which enables the most reliable possible sealing of the coolant flow paths and is made compact and simple. The actuation of the control valve can be carried out by an electric motor, hydraulically or pneumatically.

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 6.To solve the problem, a control valve with the features of claim 1 is proposed. Preferred developments of the invention are specified in the subclaims. The object is further achieved by a coolant circuit according to claim 6.

Das vorgeschlagene Regelventil umfasst einen ersten an einem Ventilgehäuse angeordneten Zuführanschluss für Kühlwasser eines Bypasskreises sowie mindestens einen zweiten Zuführanschluss für Kühlwasser eines Kühlerkreises, die je nach Stellung eines im Ventilgehäuse untergebrachten Ventilgliedes mit einem Abführanschluss verbindbar sind, wobei zur Abdichtung der Kühlmittelströmungswege in axialer und radialer Richtung wenigstens ein dynamisch belastbares Dichtelement vorgesehen ist, das einen elastisch verformbaren, balgartig geformten Teil umfasst und derart unter axialer und radialer Vorspannung in einer als Zuführanschluss vorgesehenen Bohrung des Ventilgehäuses angeordnet ist, dass eine dichtende Anlage des Dichtelementes am Ventilglied und dem Ventilgehäuse bewirkt wird. Das Dichtelement verwendet als Grundstruktur eine Druckfeder als balgartig geformter Teil, wobei diese mit einem thermoplastischen Kunststoff zur Ausbildung eines Balges umspritzt ist und der balgartig geformte Teil an seinem dem Ventilglied abgewandten Ende in einen hohlzylinderförmigen Bund übergeht, der zur Aufnahme eines radial überstehenden Dichtringes dient.The proposed control valve comprises a first arranged on a valve housing supply port for cooling water of a bypass circuit and at least a second supply port for cooling water of a radiator circuit, which can be connected depending on the position of a housed in the valve housing valve member with a discharge port, wherein for sealing the coolant flow paths in the axial and radial directions at least one dynamically loadable sealing element is provided, which comprises an elastically deformable, bellows-shaped part and is arranged under axial and radial bias in a provided as feed port bore of the valve housing, that a sealing contact of the sealing element on the valve member and the valve housing is effected. The sealing element uses as a basic structure a compression spring as bellows-shaped part, which is molded with a thermoplastic material to form a bellows and the bellows-shaped part at its end facing away from the valve member merges into a hollow cylindrical collar, which serves to receive a radially projecting sealing ring.

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 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 form the bellows-shaped part, the sealing element on the outer circumference side and / or inner circumference side helically extending grooves. The grooves may have a rounded or angular groove cross-section. According to a preferred embodiment, they have a V-shaped groove cross-section. Further preferably, the grooves are arranged both outside and inside circumference side. Preferably, the outer and inner peripheral side grooves are arranged such that the wall thickness of the sealing element is substantially constant, so that the bellows-shaped part deforms uniformly under load.

Das Dichtelement umfasst eine Druckfeder. Diese 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. Die Druckfeder ist in das Dichtelement integriert. 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. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, die Feder als Grundstruktur für den balgartig geformten Teil des Dichtelementes zu verwenden und sie mit einem thermoplastischen Kunststoff zur Ausbildung des Balges zu umspritzen. Dieses Verfahren erweist sich als besonders vorteilhaft, da die Herstellung des balgartig geformten Teils und das Einlegen der Druckfeder in einem Arbeitsschritt erfolgen und ein optimaler Formschluss zwischen Druckfeder und Dichtelement erzielt wird.The sealing element comprises a compression spring. This supports the axial preload of the sealing element and causes the necessary contact pressure. A defined contact pressure can also be adjusted via the spring force of the compression spring. As a compression spring, a helical spring made of spring steel is preferably provided. The compression spring is integrated in the sealing element. For this purpose, the compression spring in a joining process subsequently be placed outside the bellows-shaped part of the sealing element or used in this. Alternatively, however, the compression spring may also have been inserted into the material in the production of the bellows-shaped part. According to the invention, it is provided to use the spring as a basic structure for the bellows-shaped part of the sealing element and to overmold it with a thermoplastic material to form the bellows. This method proves to be particularly advantageous because the preparation of the bellows-shaped part and the insertion of the compression spring take place in one step and an optimal positive connection between the compression spring and the sealing element is achieved.

Demzufolge besteht das Dichtelement zumindest teilweise aus dem spritzbaren, thermoplatischem Kunststoff, vorzugsweise aus Polyvinylidenfluorid (PVDF).Accordingly, the sealing element consists at least partially of the sprayable, thermoplastic material, preferably polyvinylidene fluoride (PVDF).

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.As a compression spring, a helical spring is preferably selected, the turns of which are equal in pitch to the respective bellows contour. That is, the slope corresponds to that of the helical gears of the bellows contour. If the helical spring is encapsulated with thermoplastic material, it is ensured that it is uniformly surrounded by the material. In addition to an excellent positive connection, a protection for the compression spring is effected in this way.

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 beispielsweise 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.Furthermore, it is provided to achieve a permanently secure seal that the sealing element has a voltage applied to the valve member annular end face as an axially acting sealing surface which is adapted to the outer contour of the valve member. Depending on the outer contour or cross-sectional shape of the valve member which bears against the valve member sealing surface of the sealing element may be formed, for example, ring or saddle-shaped. The latter results, for example, in a cylindrical valve member. The sealing element which preferably bears radially on the outside of the valve member then has a partially cylindrical cut-out for forming the sealing surface bearing against the valve member. Preferably, the longitudinal axis of the sealing element is aligned perpendicular to the longitudinal axis of the valve member. If the valve member has a polygonal cross-sectional shape instead of a round cross-sectional shape, the sealing element preferably rests with a flat, annular sealing surface against a straight side edge of the valve member. Preferably, the end-side sealing surface of the sealing element is not only adapted to the outer contour of the valve member, but also has a comparable surface quality.

Über das Dichtelement erfolgt auch eine Abdichtung der Kühlmittelströmungswege in radialer Richtung. Hierzu geht 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 überstehen kann und zur Aufnahme eines radial überstehenden Dichtringes dient. Bund und/oder Dichtring besitzen vorzugsweise ein radiales Übermaß in Bezug auf das Querschnittsmaß der als Zuführanschluss vorgesehenen 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.About the sealing element is also a seal of the coolant flow paths in the radial direction. For this purpose, the bellows-shaped part of the sealing element is at its end facing away from the valve member in a hollow cylindrical collar over which can protrude radially at least in a portion opposite the bellows-shaped part and serves to receive a radially projecting sealing ring. The collar and / or sealing ring preferably have a radial excess with respect to the cross-sectional dimension of the provided as a feed port hole 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 Endes 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.To axially bias the sealing element, this is preferably fixed in position on the housing side in the axial direction. In order to fix the position of the sealing element, an axial stop is preferably provided in the bore of the valve housing provided as the feed connection. The sealing element is thus supported on the housing side. The axial stop may have the form of a radially extending abutment shoulder. For this purpose, the bore may be designed, for example, as a stepped bore. The fixing of the position of the valve member facing away from the end of the sealing element allows only the setting of a defined contact force between the sealing surface of the sealing element and the valve member. In addition, it is ensured that the radially acting sealing surfaces on the housing do not experience a dynamic load.

Die Außen- und/oder Innenkontur des in einem Spritz- oder Spritzgießverfahren hergestellten Dichtelementes soll derart gestaltet sein, 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.The outer and / or inner contour of the sealing element produced in an injection or injection molding process should be designed such that the injection molding tool during removal from the mold by a linear and / or rotational movement is easily removable. As a result, a cost-effective production of the sealing element and thus of the control valve is ensured.

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 a control valve according to the invention are independent of which switching movement the valve member performs to control the coolant flows. The valve member of a control valve according to the invention may therefore be a linearly movable spool or a rotary rotary valve movable, wherein the valve member is also a combined, d. H. can perform a linear-rotary switching movement.

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.Also claimed is a coolant circuit of an internal combustion engine with a control valve according to the invention described above. To actuate the control valve used in the coolant circuit electromotive, hydraulic or pneumatic actuating 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 with reference to 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 innenliegende (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 internal ( 3 ) Remove mold). 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.On the basis of the concrete embodiment illustrated and described, it is clear that the control valve according to the invention is characterized in particular by minimizing possible leakage flows, with a permanently secure sealing of the coolant flow paths in the axial and / or radial direction is given by the proposed embodiment of the sealing element. Due to the elastic deformability of the sealing element, preferably in combination with an integrated compression spring, the sealing element is held in permanently sealing engagement with the valve member and / or the housing, so that further components, in particular additional, separately arranged spring elements for dispensing the sealing element are dispensable , The control valve according to the invention is characterized by further characterized by a simple, compact structure and is also inexpensive to produce.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

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 Dichtstelledynamically loaded sealing point

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, wherein for sealing the coolant flow paths in the axial and radial directions at least one dynamically loadable sealing element ( 4 ) is provided, which has an elastically deformable, bellows-shaped part ( 5 ) and thus under axial and radial prestressing 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 the valve housing ( 1 ), characterized in that the sealing element ( 4 ) as a basic structure a compression spring ( 8th ) as bellows-shaped part ( 5 ), wherein this is molded with a thermoplastic material to form a bellows and the bellows-shaped part ( 5 ) at its the valve member ( 3 ) facing away from the end in a hollow cylindrical collar ( 11 ), which is for receiving a radially projecting sealing ring ( 13 ) serves.

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 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 is a simple demolding by a linear and / or rotational movement of an injection mold allows.

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.