DE102010046811A1 - Thermostatic valve for regulating temperature of coolant of internal combustion engine, particularly motor vehicle engine, has main valve, bypass valve and actuating element - Google Patents

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Abstract

The thermostatic valve (10) has a main valve (30), a bypass valve (40) and an actuating element (16). The main valve has a cup-shaped main spool sleeve (31) with base-sided openings (33), where the wall (32) of the main spool sleeve controls a circumferential main valve opening (24) of the valve housing (23).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Thermostatventil zur Regelung der Temperatur eines Kühlmittels einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugmotors, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.The invention relates to a thermostatic valve for controlling the temperature of a coolant of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle engine, the type mentioned in the preamble of claim 1.

Bei Brennkraftmaschinen, vor allem Motoren für Fahrzeuge und hierbei insbesondere Personenkraftwagen, werden zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs beim Kaltstart solche Thermostatventile eingesetzt, bei denen im kalten Zustand der Brennkraftmaschine der Kühlmittelfluss unterbunden ist und somit keine Zirkulation erfolgt. Dies führt zu einer schnellen Erwärmung der Brennkraftmaschine, die somit schnell ihre Betriebstemperatur erreichen kann, wodurch der Kraftstoffaufwand gesenkt wird. Damit nach dem Kaltstart die Funktion des Thermostatventils einsetzen kann, ist das Betätigungselement des Hauptventils und Kurzschlussventils in vorteilhafter Weise mit einer Heizeinrichtung versehen, über die das Thermostatventil aktiv geöffnet und dessen Arbeitsbereich verstellt werden kann.In internal combustion engines, especially engines for vehicles and in particular passenger cars, such thermostatic valves are used to reduce fuel consumption during cold start, in which the coolant flow is prevented in the cold state of the engine and thus no circulation takes place. This leads to a rapid heating of the internal combustion engine, which can thus quickly reach their operating temperature, whereby the fuel consumption is reduced. So that the function of the thermostatic valve can be used after the cold start, the actuating element of the main valve and short-circuit valve is advantageously provided with a heating device, via which the thermostatic valve can be actively opened and its working range can be adjusted.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Thermostatventil der eingangs genannten Art so auszubilden, dass durch dieses einerseits der Kühlmittelfluss im kalten Zustand der Brennkraftmaschine unterbunden werden kann und andererseits große Volumenströme möglich sind und somit auch bei großvolumigen Brennkraftmaschinen deren schnelle Erwärmung erreichbar ist.The invention has the object of providing a thermostatic valve of the type mentioned in such a way that on the one hand the coolant flow in the cold state of the internal combustion engine can be prevented and on the other hand, large volume flows are possible and thus even in large-volume internal combustion engines whose rapid heating can be achieved.

Die Aufgabe ist bei einem Thermostatventil der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Hierbei weist das Hauptventil eine etwa topfförmige Hauptschieberhülse mit bodenseitigen Öffnungen auf, deren Wandung eine umfangsseitige Hauptventilöffnung des Ventilgehäuses steuern und bei geschlossenem Hauptventil verschließen kann. Ferner weist das Kurzschlussventil eine zur Hauptschieberhülse koaxiale Bypassschieberhülse mit bodenseitigen Öffnungen auf, deren Wandung eine umfangsseitige Bypassventilöffnung steuern und bei geschlossenem Kurzschlussventil verschließen kann. Die Hauptschieberhülse kann auch in ihrer offenen Stellung bei geöffnetem Kurzschlussventil die Bypassventilöffnung verschließen und damit den Bypass unterbinden. Durch diese Ausbildung des Thermostatventils mit Ringschiebern als Ventilglieder des Hauptventils und des Kurzschlussventils lassen sich große Volumenströme durch diese Ventilglieder steuern. Eine weitgehende Entkopplung der im wesentlichen radialen Wirkrichtung der Strömungskräfte des Kühlmittels und der axialen Betätigungskraft der Ventilglieder erlaubt die Verwendung kostengünstiger Betätigungselemente, z. B. in Form von Wachselementen, insbesondere Dehnstoffelementen. Das Thermostatventil ist einer Beheizung, z. B. auf elektrischem Wege, zugänglich und kann daher aktiv geöffnet werden und einen großen Betriebstemperaturbereich abdecken. Aufgrund der möglichen großen Volumenströme eignet sich das Thermostatventil mit Vorzug auch für großvolumige Brennkraftmaschinen, bei denen trotz großer Volumina wegen der Unterbindung des Kühlmittelflusses im kalten Zustand eine schnelle Erwärmung beim Kaltstart erreicht werden kann. Dadurch sind Thermostatventile erfindungsgemäßer Art mit Vorteil nicht nur für großvolumige und leistungsstarke Motoren von Personenkraftwagen sondern insbesondere auch von Nutzfahrzeugen vorteilhaft geeignet.The object is achieved in a thermostatic valve of the type mentioned according to the invention by the features in claim 1. Here, the main valve has an approximately pot-shaped main slide sleeve with bottom-side openings, the wall of which control a circumferential main valve opening of the valve housing and can close when the main valve is closed. Furthermore, the short-circuit valve has a coaxial to the main spool sleeve bypass sleeve with bottom-side openings, the wall of which control a circumferential bypass valve opening and can close when the short-circuit valve is closed. The main slide sleeve can also close the bypass valve opening in its open position with the short-circuit valve open and thus prevent the bypass. This design of the thermostatic valve with annular valves as valve members of the main valve and the short-circuit valve can control large volume flows through these valve members. A substantial decoupling of the substantially radial effective direction of the flow forces of the coolant and the axial actuating force of the valve members allows the use of cost-effective actuators, for. B. in the form of wax elements, in particular expansion elements. The thermostatic valve is a heating, z. B. by electrical means, accessible and therefore can be actively opened and cover a wide operating temperature range. Due to the possible large volume flows, the thermostatic valve is also suitable for large-volume internal combustion engines in which, despite large volumes due to the inhibition of the coolant flow in the cold state rapid heating can be achieved at cold start. As a result, thermostatic valves according to the invention are advantageously suitable not only for large-volume and high-performance engines of passenger cars but in particular also of commercial vehicles.

Das erfindungsgemäße Thermostatventil kann als Einsteckbauteil bereitgestellt werden, das einbaufertig vorbereitet ein Betätigungselement, ein Hauptventil und ein Kurzschlussventil an einem Deckel trägt und in dieser Form in ein Ventilgehäuse eingesetzt werden kann. Gleichermaßen kann das Thermostatventil auch im in ein Ventilgehäuse eingebauten Zustand bereitgehalten werden. Beide Gestaltungsformen sind erfindungsgemäßer Art. Das Thermostatventil ist bei allem kompakt, benötigt nur wenig Bauteile und ist hinsichtlich des Aufwandes einfach und kostengünstig. Es sind lediglich zusätzlich zum insbesondere thermostatischen Betätigungselement, vorzugsweise mit elektrischer Beheizung dieses, lediglich die Schieberhülsen des Hauptventils und des Kurzschlussventils erforderlich mit jeweils darauf in Schließrichtung arbeitenden Federn und einem Widerlager für die eine der Federn, die der Rückstellung des Betätigungselements mit Ringschieber des Kurzschlussventils dient.The thermostatic valve according to the invention can be provided as a plug-in component, which ready to install carries an actuating element, a main valve and a short-circuit valve on a cover and can be used in this form in a valve housing. Similarly, the thermostatic valve can also be kept in the installed state in a valve housing. Both designs are inventive type. The thermostatic valve is compact in all, requires only a few components and is simple and inexpensive in terms of effort. There are only in addition to the particular thermostatic actuator, preferably with electrical heating this, only the pusher sleeves of the main valve and the short-circuit valve required each acting on it in the closing direction springs and an abutment for one of the springs, which serves to restore the actuator with ring slide of the short-circuit valve ,

Eine vorteilhafte Ausführungsform des Thermostatventils sieht vor, dass auf oder bei der Wandung der Hauptschieberhülse für beide Axialseiten der Hauptventilöffnung eine Dichtung vorgesehen ist. Eine der Dichtungen kann dabei eine stirnseitig am einen offenen Ende der etwa topfförmigen Hauptschieberhülse platzierte Axialdichtung sein, die zusammen mit dem stirnseitigen Hülsenende eine Abdichtung gegenüber einem Deckel bewirkt. Eine andere Dichtung kann eine in Axialabstand davon angeordnete Umfangsdichtung sein, die die Wandung der Hauptschieberhülse umfasst, wobei diese zweckmäßigerweise in einer Nut im Ventilgehäuse aufgenommen ist.An advantageous embodiment of the thermostatic valve provides that a seal is provided on or at the wall of the main slide sleeve for both axial sides of the main valve opening. One of the seals may be an end face of an open end of the approximately cup-shaped main slide sleeve placed axial seal, which causes a seal against a lid together with the end-side sleeve end. Another seal may be arranged at an axial distance therefrom peripheral seal, which comprises the wall of the main slide sleeve, which is suitably accommodated in a groove in the valve housing.

In vorteilhafter Weise kann ferner auf oder bei der Wandung der Bypassschieberhülse eine Umfangsdichtung für diese vorgesehen sein. Diese ist mit Vorzug z. B. in einer Ringnut im Ventilgehäuse aufgenommen.In an advantageous manner, a circumferential seal can also be provided on or at the wall of the bypass slide sleeve. This is with preference z. B. received in an annular groove in the valve housing.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Bypassschieberhülse in der geschlossenen Stellung mit ihrem Boden axial am Boden der Hauptschieberhülse anliegt und bei Öffnungsbeginn in Öffnungsrichtung davon abhebt zur Freigabe der Bypassventilöffnung. Beide Schieberhülsen bilden somit mit ihren aneinanderliegenden Böden eine axiale Abstützung mit möglicher Abdichtung in diesem Bereich. So kann es vorteilhaft sein, wenn auf der der Hauptschieberhülse zugewandten Axialseite der Bypassschieberhülse zwischen dieser und der Hauptschieberhülse eine Axialdichtung vorgesehen ist, die z. B. bei geschlossener Bypassschieberhülse zwischen beiden Schieberhülsen wirksam ist und eine Verbindung zwischen der Bypassventilöffnung und der Ventilkammer sperren kann. Die Axialdichtung kann z. B. im Boden der Hauptschieberhülse aufgenommen sein. Statt dessen kann es vorteilhaft sein, wenn die Bypassschieberhülse im Bodenbereich eine Nut aufweist, in der die Axialdichtung gehalten ist, die axial übersteht und zum Boden der Hauptschieberhülse hin weist.A further advantageous embodiment provides that the bypass slide sleeve in the closed position with its bottom axially on Bottom of the main slide sleeve abuts and at the beginning of the opening in the opening direction lifts off to release the bypass valve opening. Both slide sleeves thus form with their adjacent bottoms an axial support with possible sealing in this area. Thus, it may be advantageous if on the main slide sleeve facing axial side of the bypass slide sleeve between this and the main slide sleeve, an axial seal is provided, the z. B. is effective with closed bypass slide sleeve between the two slide sleeves and can block a connection between the bypass valve opening and the valve chamber. The axial seal may, for. B. be added to the bottom of the main slide sleeve. Instead, it may be advantageous if the bypass slide sleeve in the bottom region has a groove in which the axial seal is held, which projects axially and facing the bottom of the main slide sleeve.

Von Vorteil kann es ferner sein, wenn die Hauptschieberhülse mit Schiebesitz axial verschiebbar auf dem Betätigungselement gehalten ist und von einer in Schließrichtung wirkenden Feder beaufschlagt ist. Mittels der Feder ist die Hauptschieberhülse mit ihrer Stirnseite gegen die zugeordnete Axialdichtung angepresst. Die Feder kann mit dem anderen Ende an der Bypassschieberhülse axial abgestützt sein.It may also be advantageous if the main slide sleeve with sliding seat is held axially displaceable on the actuating element and is acted upon by a spring acting in the closing direction. By means of the spring, the main slide sleeve is pressed with its end face against the associated axial seal. The spring may be axially supported at the other end on the bypass slide sleeve.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Bypassschieberhülse mittels einer Feder gegen eine axiale Anschlagfläche des Betätigungselements und in Schließrichtung gegen den Boden der Hauptschieberhülse beaufschlagt ist. Diese Feder kann die Rückstellfeder des Betätigungselements sein, die die Bypassschieberhülse federnd mit dem Betätigungselement durch Anschlag an der einen axialen Anschlagfläche verbindet.A further advantageous embodiment provides that the bypass slide sleeve is acted upon by means of a spring against an axial stop surface of the actuating element and in the closing direction against the bottom of the main slide sleeve. This spring may be the return spring of the actuating element which connects the bypass slide sleeve resiliently with the actuating element by abutment against the one axial stop surface.

Von Vorteil kann es ferner sein, wenn beide Schieberhülsen zylindrische Wandungen aufweisen, die vorzugsweise etwa gleiche Durchmesser haben und von der Wandung des Ventilgehäuses mit axialer Gleitverschiebbarkeit umfasst sind. In diesem Zustand ist das Thermostatventil als mit dem Ventilgehäuse verbundene Baueinheit ausgebildet. Durch etwa gleiche Durchmesser beider Schieberhülsen ist es möglich, dass beide Schieberhülsen je nach Betriebszustand des Thermostatventils innerhalb einer gemeinsamen zylindrischen Einsatzöffnung des Ventilgehäuses verschoben werden können.It may also be advantageous if both slide sleeves have cylindrical walls, which preferably have approximately the same diameter and are covered by the wall of the valve housing with axial Gleitverschiebbarkeit. In this state, the thermostatic valve is designed as a unit connected to the valve housing. By approximately equal diameter of the slider sleeves, it is possible that both slide sleeves can be moved depending on the operating state of the thermostatic valve within a common cylindrical insertion opening of the valve housing.

Zumindest die Bypassventilöffnung kann einen Ringkanal in der Wandung des Ventilgehäuses aufweisen. Gleiches kann auch hinsichtlich der Hauptventilöffnung der Fall sein. Es versteht sich, dass die jeweiligen Ventilöffnungen bei ringförmiger Gestaltung an geeigneter Umfangsstelle einen Anschluss zur Kühlmittelführung aufweisen können. Dies gilt auch für die Ventilkammer, aus der das Kühlmittel zur Kühlmittelpumpe und zum Motor zurück geführt wird.At least the bypass valve opening may have an annular channel in the wall of the valve housing. The same can also be the case with regard to the main valve opening. It is understood that the respective valve openings may have a connection to the coolant guide in an annular design at a suitable circumferential location. This also applies to the valve chamber from which the coolant is returned to the coolant pump and the engine.

In vorteilhafter Weise ist das Betätigungselement als elektrisch beheiztes thermostatisches Arbeitselement, z. B. als Dehnstoffelement, ausgebildet. Die Beheizung kann aus zumindest einem elektrischen Heizelement gebildet sein. Dieses kann an geeigneter Stelle platziert sein. Mit Vorzug ist das elektrische Heizelement im Inneren des Arbeitskolbens des thermostatischen Arbeitselements, insbesondere Dehnstoffelements, enthalten.Advantageously, the actuating element is an electrically heated thermostatic working element, for. B. as expansion element formed. The heating may be formed from at least one electric heating element. This can be placed at a suitable location. With preference, the electric heating element is contained in the interior of the working piston of the thermostatic working element, in particular expansion element.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.Further details and advantages of the invention will become apparent from the following description.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen schematischen senkrechten Schnitt eines Thermostatventils bei geschlossenem Hauptventil und geschlossenem Kurzschlussventil, und damit in einem Zustand, in dem keine Zirkulation erfolgt.The invention is explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing. The drawing shows a schematic vertical section of a thermostatic valve with the main valve closed and the short-circuited valve closed, and thus in a state in which no circulation takes place.

Das Thermostatventil 10 ist zur Regelung der Temperatur eines Kühlmittels, insbesondere einer Kühlflüssigkeit, einer nicht weiter gezeigten Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugmotors, ausgebildet. Es regelt den Kühlmittelfluss von der Brennkraftmaschine durch einen Bypass und/oder durch einen Wärmeaustauscher, insbesondere Kühler, zurück zur Brennkraftmaschine.The thermostatic valve 10 is for controlling the temperature of a coolant, in particular a cooling liquid, an internal combustion engine, not shown in detail, in particular a motor vehicle engine is formed. It regulates the coolant flow from the internal combustion engine through a bypass and / or through a heat exchanger, in particular radiator, back to the internal combustion engine.

Das Thermostatventil ist sowohl zur Einlassregelung, wie gezeigt, als auch zur nicht gezeigten Auslassregelung geeignet. In der gezeigten Form zur Einlassregelung wird das Kühlmittel gemäß Pfeil 11 von der Brennkraftmaschine her kommend über einen Bypass 12 geführt bzw. einem Wärmeaustauscher, insbesondere Kühler, zugeführt und von diesem gemäß Pfeil 13 dem Thermostatventil zugeführt und gemäß Pfeil 14 aus der Ventilkammer 15 zurück zur Kühlmittelpumpe und Brennkraftmaschine geleitet.The thermostatic valve is suitable both for inlet control, as shown, as well as the exhaust control, not shown. In the form shown for inlet control, the coolant is as indicated by arrow 11 Coming from the internal combustion engine via a bypass 12 guided or a heat exchanger, in particular cooler, fed and from this according to arrow 13 supplied to the thermostatic valve and according to arrow 14 from the valve chamber 15 directed back to the coolant pump and internal combustion engine.

Das Thermostatventil 10 weist ein Betätigungselement 16 in Gestalt eines elektrisch beheizten thermostatischen Arbeitselements 17 auf, das in der Ventilkammer 15 enthalten ist und darin vom Kühlmittel beaufschlagt wird, sobald eine gewisse Zirkulation in der Ventilkammer 15 vorherrscht. Das Arbeitselement 17 enthält in einem Gehäuse 18 einen sich bei Erwärmung ausdehnenden Dehnstoff, z. B. Wachs. In den Dehnstoff im Gehäuse 18 taucht ein dazu koaxialer Kolben 19 ein, der oben aus dem Gehäuse 18 herausgeführt und mittels eines Widerlagers 20 axial abgestützt ist. Das thermostatische Arbeitselement 17 weist zumindest ein elektrisches Heizelement auf, das z. B. im Inneren des Kolbens 19 enthalten ist und nicht weiter dargestellt ist.The thermostatic valve 10 has an actuator 16 in the form of an electrically heated thermostatic working element 17 on that in the valve chamber 15 is contained and is acted upon by the coolant, as soon as a certain circulation in the valve chamber 15 prevails. The work item 17 Contains in a housing 18 a expanding when heated expansion material, for. B. wax. In the wax in the housing 18 dives into a coaxial piston 19 a, the top of the housing 18 brought out and by means of an abutment 20 is axially supported. The thermostatic working element 17 has at least one electrical Heating element on the z. B. inside the piston 19 is included and not shown.

Das Thermostatventil 10 weist ein Hauptventil 30 und ein Kurzschlussventil 40 auf, die beide vom Arbeitselement 17 temperaturabhängig betätigt werden. Das Widerlager 20 ist an einem Deckel 21 befestigt, der das Betätigungselement 16 mit dem Hauptventil 30 und dem Kurzschlussventil 40 trägt, wobei diese Elemente zusammen ein Einsteckteil bilden, das montagefertig ist und in eine etwa zylindrische Einsatzöffnung 22 eines zweiteiligen Ventilgehäuses 23 in der Zeichnung von oben her einsteckbar ist.The thermostatic valve 10 has a main valve 30 and a short-circuit valve 40 up, both from the work item 17 be operated dependent on temperature. The abutment 20 is on a lid 21 attached, the actuator 16 with the main valve 30 and the short-circuit valve 40 carries, wherein these elements together form a plug-in part, which is ready for installation and in an approximately cylindrical insertion opening 22 a two-piece valve housing 23 in the drawing from above can be inserted.

Im Bereich des Hauptventils 30 enthält das Ventilgehäuse 23 eine umfangsseitige Hauptventilöffnung 24 z. B. in Form eines Ringkanals. Im Bereich des Kurzschlussventils 40 enthält das Ventilgehäuse 23 eine umfangsseitige Bypassventilöffnung 25, die wie die Hauptventilöffnung 24 einen Ringkanal 26 in der Wandung 27 des Ventilgehäuses 23 aufweisen kann.In the area of the main valve 30 contains the valve body 23 a circumferential main valve opening 24 z. B. in the form of an annular channel. In the area of the short-circuit valve 40 contains the valve body 23 a circumferential bypass valve opening 25 like the main valve opening 24 a ring channel 26 in the wall 27 of the valve housing 23 can have.

Das Hauptventil 30 weist eine etwa topfförmige Hauptschieberhülse 31 auf mit etwa zylindrischer Wandung 32, die in der Zeichnung oben offen ist und am gegenüberliegenden Ende einen mit Öffnungen 33 für den Kühlmitteldurchlass versehenen Boden 34 hat. Dem oberen, stirnseitigen Ende der etwa topfförmigen Hauptschieberhülse 31 ist eine Axialdichtung 35 zugeordnet, die im Deckel 21 enthalten ist und an der die Hauptschieberhülse 31 in der dargestellten geschlossenen Stellung dichtend anliegt.The main valve 30 has an approximately pot-shaped main slide sleeve 31 on with approximately cylindrical wall 32 , which is open at the top in the drawing and at the opposite end one with openings 33 for the coolant passage provided bottom 34 Has. The upper, frontal end of the approximately cup-shaped main slide sleeve 31 is an axial seal 35 assigned in the lid 21 is included and on the main slide sleeve 31 sealingly abuts in the illustrated closed position.

Auf der anderen Axialseite der Hauptventilöffnung 24, die der Axialdichtung 35 gegenüberliegt, ist eine Umfangsdichtung 36 angeordnet, die an der Wandung 32 der Hauptschieberhülse 31 dichtend anliegt und in einer Nut 37 des Ventilgehäuses 23 gehalten ist. Die Hauptschieberhülse 31 steuert mit ihrer Wandung 32 die Hauptventilöffnung 24, die bei geschlossenem Hauptventil 30 gemäß Darstellung von der Hauptschieberhülse 31 verschlossen ist, und zwar dadurch, dass die Hauptschieberhülse 31 an der Axialdichtung 35 dichtend aufsitzt und den Kühlmittelfluss in das Hülseninnere sperrt.On the other axial side of the main valve opening 24 that of the axial seal 35 is opposite, is a circumferential seal 36 arranged on the wall 32 the main slide sleeve 31 sealingly and in a groove 37 of the valve housing 23 is held. The main slide sleeve 31 controls with its wall 32 the main valve opening 24 with the main valve closed 30 as shown by the main slide sleeve 31 is closed, in that the main slide sleeve 31 at the axial seal 35 sealingly seated and blocks the flow of coolant into the sleeve interior.

Das Kurzschlussventil 40 weist eine zur Hauptschieberhülse 31 koaxiale Bypassschieberhülse 41 auf, die eine zylindrische Wandung 42 und einen tellerförmig eingezogenen Boden 43 mit Ringrand 44 im Übergangsbereich aufweist, wobei der Boden 43 mit Öffnungen 45 für den Kühlmitteldurchlass versehen ist. Die Wandung 42, die bis zum Ringrand 44 führt, steuert die umfangsseitige Bypassventilöffnung 25, wobei diese bei geschlossenem Kurzschlussventil 40 gemäß Darstellung durch die Bypassschieberhülse 41 geschlossen ist. Die Bypassventilöffnung 25 wird bei geöffnetem Kurzschlussventil 40 von diesem freigegeben, zumindest solange, bis das Hauptventil 30 angesprochen hat und die Hauptschieberhülse 31 in Öffnungsrichtung soweit bewegt wird, bis die Bypassventilöffnung 25 durch die Wandung 32 der Hauptschieberhülse 31 verschlossen wird. Im Bereich der Wandung 42 der Bypassschieberhülse 41 ist eine Umfangsdichtung 46 vorgesehen, die in einer Nut 47 des Ventilgehäuses 23 aufgenommen ist.The short-circuit valve 40 has a main slide sleeve 31 coaxial bypass valve sleeve 41 on, which is a cylindrical wall 42 and a dish-shaped bottom 43 with ring edge 44 in the transition area, the ground 43 with openings 45 is provided for the coolant passage. The wall 42 that go to the edge of the ring 44 leads, controls the circumferential bypass valve opening 25 , this with closed short-circuit valve 40 as shown by the bypass slide sleeve 41 closed is. The bypass valve opening 25 is when the short-circuit valve is open 40 released by this, at least until the main valve 30 has addressed and the main slide sleeve 31 in the opening direction is moved until the bypass valve opening 25 through the wall 32 the main slide sleeve 31 is closed. In the area of the wall 42 the bypass slide sleeve 41 is a circumferential seal 46 provided in a groove 47 of the valve housing 23 is included.

In der in der Zeichnung dargestellten geschlossenen Stellung des Hauptventils 30 und des Kurzschlussventils 40, die keine Zirkulation in der Ventilkammer 15 zulässt, liegt die Bypassschieberhülse 41 mit ihrem Boden 43 axial am Boden 34 der Hauptschieberhülse 31 an. Dabei ist vorgesehen, dass bei Öffnungsbeginn des Kurzschlussventils 40 die Bypassschieberhülse 41 mit ihrem Boden 43 in Öffnungsrichtung vom Boden 34 abhebt unter Freigabe der Bypassventilöffnung 25.In the closed position of the main valve shown in the drawing 30 and the short-circuit valve 40 that does not circulate in the valve chamber 15 allows, lies the bypass slide sleeve 41 with her bottom 43 axially on the ground 34 the main slide sleeve 31 at. It is provided that at the beginning of the opening of the short-circuit valve 40 the bypass slide sleeve 41 with her bottom 43 in the opening direction from the ground 34 lifts off releasing the bypass valve opening 25 ,

Auf der Axialseite der Bypassschieberhülse 41, die der Hauptschieberhülse 31 zugewandt ist, befindet sich zwischen der Bypassschieberhülse 41 und der Hauptschieberhülse 31 eine Axialdichtung 48. Diese ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel in eine Ringnut 49 der Bypassschieberhülse 41 eingesetzt, wobei die Ringnut 49 etwa im Bereich des Ringrandes 44 vorgesehen ist. Die Axialdichtung 48 steht in Axialrichtung zum Boden 34 der Hauptschieberhülse 31 über, so dass im geschlossenen Zustand beider Ventile 30 und 40 durch die Axialdichtung 48 eine Abdichtung gegeneinander erreicht ist. Dadurch ist eine Verbindung zwischen der Bypassventilöffnung 25 und der Ventilkammer 15 gesperrt.On the axial side of the bypass valve sleeve 41 that is the main pusher sleeve 31 facing, is located between the bypass slide sleeve 41 and the main slide sleeve 31 an axial seal 48 , This is in the embodiment shown in an annular groove 49 the bypass slide sleeve 41 used, with the annular groove 49 approximately in the area of the ring edge 44 is provided. The axial seal 48 is in the axial direction to the ground 34 the main slide sleeve 31 over, so that when closed both valves 30 and 40 through the axial seal 48 a seal against each other is achieved. This is a connection between the bypass valve opening 25 and the valve chamber 15 blocked.

Die Hauptschieberhülse 31 ist mit Schiebesitz axial verschiebbar auf einem Abschnitt 51 des Betätigungselements 16 gehalten. Am oberen Ende des Abschnitts 51 ist ein Anschlag 52 in Form einer Scheibe befestigt, der als Mitnehmer für die Hauptschieberhülse 31 ausgebildet ist. Die Hauptschieberhülse 31 ist von einer Feder 53 in Schließrichtung beaufschlagt, die z. B. an der Bypassschieberhülse 41 abgestützt ist.The main slide sleeve 31 is axially movable with sliding fit on a section 51 of the actuating element 16 held. At the top of the section 51 is a stop 52 attached in the form of a disc, which serves as a driver for the main sliding sleeve 31 is trained. The main slide sleeve 31 is from a spring 53 acted upon in the closing direction, the z. B. on the bypass slide sleeve 41 is supported.

Die Bypassschieberhülse 41 ist mittels einer Feder 50 gegen eine axiale Anschlagfläche 54 des Betätigungselements 16 und in Schließrichtung gegen den Boden 34 der Hauptschieberhülse 31 beaufschlagt.The bypass slide sleeve 41 is by means of a spring 50 against an axial stop surface 54 of the actuating element 16 and in the closing direction against the ground 34 the main slide sleeve 31 applied.

Die Wandungen 32 und 42 der Schieberhülsen 31 bzw. 41 sind jeweils zylindrisch und weisen vorzugsweise etwa gleiche Durchmesser auf. Sie sind von der Wandung 27 mit entsprechend zylindrischer Einsatzöffnung 22 des Ventilgehäuses 23 mit axialer Gleitverschiebbarkeit umfasst.The walls 32 and 42 the pusher sleeves 31 respectively. 41 are each cylindrical and preferably have approximately the same diameter. They are from the wall 27 with correspondingly cylindrical insertion opening 22 of the valve housing 23 with axial Gleitverschiebbarkeit includes.

Die Wirkungsweise des Thermostatventils ist wie folgt.The operation of the thermostatic valve is as follows.

In der Ausgangssituation bei kalter Brennkraftmaschine ist das Hauptventil 30 und das Kurzschlussventil 40 geschlossen. Die Hauptschieberhülse 31 dichtet die Zuströmung gemäß Pfeil 13 von der Hauptventilöffnung 24 über die Axialdichtung 35 und Umfangsdichtung 36 ab, so dass kein Kühlmittel von der Hauptventilöffnung 24 in die Ventilkammer 15 gelangen kann. Die Bypassschieberhülse 41 dichtet in dieser geschlossenen Stellung die Zuströmung gemäß Pfeil 11 von der Brennkraftmaschine her zur Ventilkammer 15 über die Umfangsdichtung 46 sowie die Axialdichtung 48 gegenüber der Hauptschieberhülse 31 ab. In the initial situation with cold internal combustion engine is the main valve 30 and the short-circuit valve 40 closed. The main slide sleeve 31 seals the inflow according to the arrow 13 from the main valve opening 24 over the axial seal 35 and peripheral seal 36 off, leaving no coolant from the main valve opening 24 in the valve chamber 15 can get. The bypass slide sleeve 41 seals in this closed position the inflow according to the arrow 11 from the internal combustion engine forth to the valve chamber 15 over the peripheral seal 46 as well as the axial seal 48 opposite the main slide sleeve 31 from.

Bei Kaltstart der Brennkraftmaschine erfolgt zunächst keine Zirkulation. Das thermostatische Arbeitselement 17 kann mittels der elektrischen Beheizung so angesteuert werden, dass danach eine geringfügige Öffnungsbewegung eingeleitet wird. Das Gehäuse 28 des Arbeitselements 17 bewegt sich dann zumindest geringfügig relativ zum feststehenden Kolben 19 in der Zeichnung nach unten. Dabei wird über die Anschlagfläche 54 die Bypassschieberhülse 41 gegen die Wirkung der Feder 50 mitgenommen und nach unten bewegt. Die Axialdichtung 48 hebt ab vom Boden 34 und gibt einen Durchlass zwischen den Böden 43, 34 frei. Die Wandung 42 gibt die Bypassventilöffnung 25 frei, so dass durch diese und durch die Öffnungen 45 im Boden 43 Kühlmittel in die Ventilkammer 15 gelangen kann. Das Hauptventil 30 bleibt hierbei zunächst geschlossen. Die Hauptschieberhülse 31 wird aufgrund der Relativbewegung zwischen dieser und dem Abschnitt 51 über den Leerweg nicht verschoben, sondern mittels der Feder 53 in der dargestellten Schließstellung gehalten, wodurch eine Abdichtung der Hauptventilöffnung 24 in Bezug auf die Bypassventilöffnung 25 beibehalten bleibt. Das Kühlmittel fließt somit von der Bypassventilöffnung 25 über die Ventilkammer 15 zurück zur Kühlmittelpumpe und zur Brennkraftmaschine.When cold starting the engine initially no circulation. The thermostatic working element 17 can be controlled by the electric heating so that thereafter a slight opening movement is initiated. The housing 28 of the work item 17 then moves at least slightly relative to the fixed piston 19 in the drawing down. It is about the stop surface 54 the bypass slide sleeve 41 against the action of the spring 50 taken along and moved down. The axial seal 48 takes off from the ground 34 and gives a passage between the floors 43 . 34 free. The wall 42 gives the bypass valve opening 25 free, so through these and through the openings 45 in the ground 43 Coolant in the valve chamber 15 can get. The main valve 30 this is initially closed. The main slide sleeve 31 is due to the relative movement between this and the section 51 not moved over the free travel, but by means of the spring 53 held in the illustrated closed position, whereby a seal of the main valve opening 24 with respect to the bypass valve opening 25 maintained. The coolant thus flows from the bypass valve opening 25 over the valve chamber 15 back to the coolant pump and the internal combustion engine.

Mit zunehmender Temperaturerhöhung dehnt sich der Dehnstoff im Arbeitselement 17 unter Volumenzunahme weiter aus mit einhergehender weiterer Verschiebung des Gehäuses 18 in der Zeichnung nach unten relativ zum feststehenden Kolben 19, bis schließlich der Anschlag 52 an der Hauptschieberhülse 31 anschlägt. Bei dieser Bewegung nimmt das Gehäuse 18 somit nicht nur die Bypassschieberhülse 41 sondern nun auch die Hauptschieberhülse 31 mit, die in der Zeichnung nach unten verschoben werden. Die Hauptschieberhülse 31 hebt ab von der Axialdichtung 35, wodurch ein Durchlass von der Hauptventilöffnung 24 zum Inneren der Hauptschieberhülse 31 und durch deren bodenseitige Öffnungen 33 und die bodenseitigen Öffnungen 45 der Bypassschieberhülse 41 zur Ventilkammer 15 hin geschaffen ist. Das vom Wärmeaustauscher gemäß Pfeil 13 über die Hauptventilöffnung 24 zugeführte Kühlmittel gelangt somit zur Ventilkammer 15 und aus dieser zur Kühlmittelpumpe und zurück zur Brennkraftmaschine. In diesem Stadium kann je nach Position der Bypassschieberhülse 31 die Bypassventilöffnung 25 noch zur Ventilkammer 15 hin offen sein. Bei weiterer Verschiebung der Schieberhülsen 31 und 41 in der Zeichnung nach unten taucht die Bypassschieberhülse 41 aus dem Bereich der Umfangsdichtung 46 heraus Die Hauptschieberhülse 31 gelangt mit ihrer Wandung 32 in den Bereich der Umfangsdichtung 46, so dass dadurch eine Abdichtung der Bypassventilöffnung 25 geschieht. Nun strömt das Kühlmittel ohne Bypassströmung von der Hauptventilöffnung 24 durch die Öffnungen 33, 45 zur Ventilkammer 15 und aus dieser zurück zur Kühlmittelpumpe und zur Brennkraftmaschine.With increasing temperature increase, the expansion material expands in the working element 17 under volume increase further off with concomitant further displacement of the housing 18 in the drawing down relative to the fixed piston 19 until finally the stop 52 on the main slide sleeve 31 strikes. During this movement, the housing takes 18 thus not only the bypass valve sleeve 41 but now also the main slide sleeve 31 with, which are moved down in the drawing. The main slide sleeve 31 lifts off from the axial seal 35 , whereby a passage from the main valve opening 24 to the interior of the main slide sleeve 31 and through the bottom-side openings 33 and the bottom-side openings 45 the bypass slide sleeve 41 to the valve chamber 15 created. The heat exchanger according to arrow 13 over the main valve opening 24 supplied coolant thus passes to the valve chamber 15 and from this to the coolant pump and back to the engine. At this stage, depending on the position of the bypass pusher sleeve 31 the bypass valve opening 25 still to the valve chamber 15 be open. Upon further displacement of the pusher sleeves 31 and 41 in the drawing down the bypass slide sleeve emerges 41 from the area of the peripheral seal 46 out The main pusher sleeve 31 gets to its wall 32 in the area of the peripheral seal 46 , thereby sealing the bypass valve opening 25 happens. Now, the coolant flows without bypass flow of the main valve opening 24 through the openings 33 . 45 to the valve chamber 15 and from this back to the coolant pump and the internal combustion engine.

Nimmt die Temperatur des Kühlmittels ab, erfolgt aufgrund Erkaltung eine Volumenreduzierung des Dehnstoffes im Arbeitselement 17, wodurch dieses mittels der Feder 50 in der Zeichnung nach oben verschoben wird relativ zum feststehenden Kolben 19. Dabei wird die Bypassschieberhülse 41 mitgenommen, die nach Durchlauf des Leerweges der Hauptschieberhülse 31 auf dem Abschnitt 51 des Gehäuses 18 die Hauptschieberhülse 31 durch axiales Anstoßen mit der Axialdichtung 48 mitnimmt. Die Bypassschieberhülse 41 taucht wieder in den Bereich der Umfangsdichtung 46 unter Abdichtung. Schließlich wird jede Schieberhülse 41 und 31 gegensinnig wieder in die in der Zeichnung gezeigte Ausgangsstellung verschoben, die dem Zustand einer kalten Brennkraftmaschine entspricht.If the temperature of the coolant decreases, a reduction in volume of the expansion substance in the working element takes place due to cooling 17 , whereby this by means of the spring 50 moved upward in the drawing is relative to the fixed piston 19 , In this case, the bypass slide sleeve 41 taken along, after passing through the free travel of the main slide sleeve 31 on the section 51 of the housing 18 the main slide sleeve 31 by axial abutment with the axial seal 48 entraining. The bypass slide sleeve 41 dives back into the area of the peripheral seal 46 under seal. Finally, every sliding sleeve 41 and 31 moved in the opposite direction back to the starting position shown in the drawing, which corresponds to the state of a cold internal combustion engine.

Das beschriebene Thermostatventil 10, sei es in der Version als Einsteckbauteil ohne Ventilgehäuse 23 und lediglich mit dem Deckel 21 oder sei es in der in das Ventilgehäuse 23 eingesteckten Version, ist hinsichtlich seiner Bauweise einfach und kompakt. Es werden nur wenige Bauteile benötigt. Dadurch, dass sowohl das Hauptventil 30 als auch das Kurzschlussventil 40 Ringschieber als Schieberelemente aufweisen, ermöglicht das Thermostatventil 10 dadurch bedingt große Volumenströme. Aufgrund der weitgehenden Entkopplung der Wirkrichtung der Strömungskräfte des Kühlmittels und der Betätigungskraft für das Hauptventil 30 und das Kurzschlussventil 40 können als Betätigungselemente 16 kostengünstige Dehnstoffelemente, insbesondere Wachselemente, eingesetzt werden. Vorteilhaft bei diesem Thermostatventil 10 ist die Tatsache, dass im kalten Zustand der Brennkraftmaschine der Kühlmittelfluss unterbunden werden kann und somit eine Durchströmung im kalten Zustand gestoppt ist. Dies führt zu schneller Erwärmung der Brennkraftmaschine beim Kaltstart und zu einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs. Mit Vorteil lassen sich Thermostatventile 10 beschriebener Art für Nutzfahrzeugmotoren oder andere großvolumige und leistungsstarke Motoren einsetzen.The described thermostatic valve 10 , be it in the version as plug-in component without valve housing 23 and only with the lid 21 or be it in the valve body 23 plugged version, is simple and compact in its construction. Only a few components are needed. In that both the main valve 30 as well as the short-circuit valve 40 Ring slide as slide elements have, allows the thermostatic valve 10 As a result, large volume flows. Due to the extensive decoupling of the effective direction of the flow forces of the coolant and the actuation force for the main valve 30 and the short-circuit valve 40 can as actuators 16 low-cost expansion elements, in particular wax elements are used. Advantageous in this thermostatic valve 10 is the fact that in the cold state of the internal combustion engine, the coolant flow can be prevented and thus a flow in the cold state is stopped. This leads to rapid warming of the engine during cold start and to a reduction in fuel consumption. Advantageously, thermostatic valves can be 10 described type for commercial vehicle engines or other large-volume and powerful engines use.

Claims (11)

Thermostatventil zur Regelung der Temperatur eines Kühlmittels einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugmotors, das den Kühlmittelfluss von der Brennkraftmaschine durch einen Bypass (12) und/oder durch einen Wärmeaustauscher, insbesondere Kühler, zurück zur Brennkraftmaschine regelt und mit einem Hauptventil (30), einem Kurzschlussventil (40) und einem Betätigungselement (16) für diese versehen ist und mit diesen in ein eine Ventilkammer (15) enthaltendes Ventilgehäuse (23) einsteckbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptventil (30) eine etwa topfförmige Hauptschieberhülse (31) mit bodenseitigen Öffnungen (33) aufweist, deren Wandung (32) eine umfangsseitige Hauptventilöffnung (24) des Ventilgehäuses (23) steuern und bei geschlossenem Hauptventil (30) verschließen kann, dass das Kurzschlussventil (40) eine zur Hauptschieberhülse (31) koaxiale Bypassschieberhülse (41) mit bodenseitigen Öffnungen (45) aufweist, deren Wandung (42) eine umfangsseitige Bypassventilöffnung (25) steuern und bei geschlossenem Kurzschlussventil (40) verschließen kann, und dass die Hauptschieberhülse (31) bei geöffnetem Kurschlussventil (40) die Bypassventilöffnung (25) in ihrer offenen Stellung verschließen kann.Thermostat valve for controlling the temperature of a coolant of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle engine, which bypasses the coolant flow from the internal combustion engine ( 12 ) and / or regulated by a heat exchanger, in particular radiator, back to the internal combustion engine and with a main valve ( 30 ), a short-circuit valve ( 40 ) and an actuating element ( 16 ) is provided for this and with this in a valve chamber ( 15 ) containing valve housing ( 23 ) is insertable, characterized in that the main valve ( 30 ) an approximately pot-shaped main slide sleeve ( 31 ) with bottom-side openings ( 33 ) whose wall ( 32 ) a circumferential main valve opening ( 24 ) of the valve housing ( 23 ) and with the main valve closed ( 30 ) can close the short-circuit valve ( 40 ) one to the main slide sleeve ( 31 ) coaxial bypass slide sleeve ( 41 ) with bottom-side openings ( 45 ) whose wall ( 42 ) a peripheral bypass valve opening ( 25 ) and with closed short-circuit valve ( 40 ) and that the main slide sleeve ( 31 ) with open short-circuit valve ( 40 ) the bypass valve opening ( 25 ) in its open position. Thermostatventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandung (32) der Hauptschieberhülse (31) für beide Axialseiten der Hauptventilöffnung (24) eine Dichtung (35, 36) zugeordnet ist.Thermostatic valve according to claim 1, characterized in that the wall ( 32 ) of the main slide sleeve ( 31 ) for both axial sides of the main valve opening ( 24 ) a seal ( 35 . 36 ) assigned. Thermostatventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Wandung (42) der Bypassschieberhülse (41) eine Umfangsdichtung (46) zugeordnet ist.Thermostatic valve according to claim 1 or 2, characterized in that on the wall ( 42 ) of the bypass valve sleeve ( 41 ) a peripheral seal ( 46 ) assigned. Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassschieberhülse (41) in der geschlossenen Stellung mit ihrem Boden (43) axial am Boden (34) der Hauptschieberhülse (31) anliegt und bei Öffnungsbeginn in Öffnungsrichtung davon abhebt zur Freigabe des Zwischenraumes zwischen beiden Böden (34, 43) und der Bypassventilöffnung (25).Thermostatic valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that the bypass slide sleeve ( 41 ) in the closed position with its bottom ( 43 ) axially on the ground ( 34 ) of the main slide sleeve ( 31 ) abuts and at the start of the opening in the opening direction thereof lifts off to release the gap between the two floors ( 34 . 43 ) and the bypass valve opening ( 25 ). Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der Hauptschieberhülse (31) zugewandten Axialseite der Bypassschieberhülse (41) zwischen dieser und der Hauptschieberhülse (31) eine Axialdichtung (48) vorgesehen ist, die bei geschlossener Bypassschieberhülse (41) zwischen beiden Schieberhülsen (31, 41) wirksam ist und eine Verbindung zwischen der Bypassventilöffnung (25) und der Ventilkammer (15) sperren kann.Thermostatic valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that on the main slide sleeve ( 31 ) facing axial side of the bypass slide sleeve ( 41 ) between this and the main slide sleeve ( 31 ) an axial seal ( 48 ) is provided, which is closed with bypass slide sleeve ( 41 ) between the two pusher sleeves ( 31 . 41 ) and a connection between the bypass valve opening ( 25 ) and the valve chamber ( 15 ) can lock. Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptschieberhülse (31) mit Schiebesitz und Leerweg axial verschiebbar auf dem Betätigungselement (16) gehalten ist und von einer in Schließrichtung wirkenden Feder (53) beaufschlagt ist.Thermostatic valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that the main slide sleeve ( 31 ) with sliding seat and Leerweg axially displaceable on the actuating element ( 16 ) is held by a spring acting in the closing direction ( 53 ) is acted upon. Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassschieberhülse (41) mittels einer Feder (50) gegen eine axiale Anschlagfläche (54) des Betätigungselements (16) und in Schließrichtung gegen den Boden (34) der Hauptschieberhülse (31) beaufschlagt ist.Thermostatic valve according to one of claims 1 to 6, characterized in that the bypass slide sleeve ( 41 ) by means of a spring ( 50 ) against an axial stop surface ( 54 ) of the actuating element ( 16 ) and in the closing direction against the ground ( 34 ) of the main slide sleeve ( 31 ) is acted upon. Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass beide Schieberhülsen (31, 41) zylindrische Wandungen (32, 42) aufweisen, die vorzugsweise etwa gleiche Durchmesser haben und von der Wandung (27) mit zylindrischer Einsatzöffnung (22) des Ventilgehäuses (23) mit axialer Gleitverschiebbarkeit umfasst sind.Thermostatic valve according to one of claims 1 to 7, characterized in that both slide sleeves ( 31 . 41 ) cylindrical walls ( 32 . 42 ), which preferably have approximately the same diameter and from the wall ( 27 ) with cylindrical insert opening ( 22 ) of the valve housing ( 23 ) are included with axial Gleitverschiebbarkeit. Thermostatventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Bypassventilöffnung (25) einen Ringkanal (26) in der Wandung (27) des Ventilgehäuses (23) aufweist.Thermostatic valve according to claim 1, characterized in that at least the bypass valve opening ( 25 ) an annular channel ( 26 ) in the wall ( 27 ) of the valve housing ( 23 ) having. Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (16) als elektrisch beheiztes thermostatisches Arbeitselement (17) ausgebildet ist.Thermostatic valve according to one of claims 1 to 9, characterized in that the actuating element ( 16 ) as an electrically heated thermostatic working element ( 17 ) is trained. Thermostatventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beheizung aus zumindest einem elektrischen Heizelement gebildet ist, das im Inneren des Arbeitskolbens (19) des mit einem Dehnstoff versehenen thermostatischen Arbeitselements (17) enthalten ist.Thermostat valve according to claim 10, characterized in that the heating is formed from at least one electric heating element which is located in the interior of the working piston ( 19 ) of the thermostatic working element provided with an expansion material ( 17 ) is included.
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