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Die Erfindung betrifft ein Thermostatventil für eine Verbrennungskraftmaschine, umfassend ein Gehäuse, das mehrere Kühlflüssigkeitsanschlüsse aufweist und umfassend mindestens ein erstes hohles Ventilelement, das eine kugel- oder kugelsegmentförmige Mantelfläche besitzt und drehbar in dem Gehäuse gelagert ist, wobei das mindestens eine erste Ventilelement mehrere durch die Mantelfläche begrenzte Öffnungen besitzt, die durch Drehung des mindestens einen ersten Ventilelements wahlweise mit einem oder mehreren der Kühlflüssigkeitsanschlüsse des Gehäuses verbunden werden können.
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Derartige Thermostatventile werden zur Steuerung des Kühlkreislaufs von Verbrennungskraftmaschinen für Automobile eingesetzt. Das Gehäuse des Thermostatventils kann hierzu beispielsweise mindestens drei Kühlflüssigkeitsanschlüsse aufweisen, von denen einer mit dem Kühlkreislauf der Verbrennungskraftmaschine, einer mit einem Kühler und einer mit einem Bypass zur Umgehung des Kühlers verbunden wird. Das Gehäuse kann auch einen vierten Kühlflüssigkeitsanschluss aufweisen, der beispielsweise mit einer Heizung für den Innenraum des Automobils verbunden wird. Mit dem beispielsweise kugelsegmentschalenförmigen Ventilelement können die Kühlflüssigkeitsanschlüsse in gewünschter Weise miteinander verbunden werden. So kann beispielsweise während der Kaltstartphase der Verbrennungskraftmaschine die vom Motor kommende Kühlflüssigkeit unter Umgehung des Kühlers über den Bypass zurück in den Kühlkreislauf des Motors geleitet werden. Auf diese Weise wird die Kaltstartphase verkürzt. In entsprechender Weise kann die Kühlflüssigkeit nach teilweiser oder vollständiger Erreichung der Betriebstemperatur auch der Heizung des Automobils zugeführt werden.
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Grundsätzlich besteht ein Bedarf, in möglichst flexibler Weise viele unterschiedliche Schaltstellungen für die Kühlflüssigkeitsanschlüsse durch das Ventilelement zu realisieren. Beispielsweise kann es während der Kaltstartphase gewünscht sein, den durch den Kühlkreislauf der Verbrennungskraftmaschine zirkulierenden Kühlflüssigkeitsstrom vollständig stillzulegen. Die Verbrennungskraftmaschine muss dann nur stehende Kühlflüssigkeit erwärmen und erreicht schneller ihre Betriebstemperatur. Je mehr Schaltstellungen mit einem beispielsweise kugelsegmentschalenförmigen Ventilelement realisiert werden sollen, desto mehr unterschiedliche Öffnungen müssen entlang der Mantelfläche des Ventilelements vorgesehen werden. Hierdurch vergrößert sich die Mantelfläche und mit ihr steigt der Bauraum für das Gehäuse und das gesamte Thermostatventil.
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Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Thermostatventil der eingangs genannten Art bereitzustellen, das bei kompakter Bauart in flexibler Weise eine Vielzahl von Schaltanforderungen erfüllt.
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Die Erfindung löst die Aufgabe durch den Gegenstand von Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
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Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Thermostatventil für eine Verbrennungskraftmaschine, umfassend ein Gehäuse, das mehrere Kühlflüssigkeitsanschlüsse aufweist und umfassend mindestens ein erstes hohles Ventilelement, das eine kugel- oder kugelsegmentförmige Mantelfläche besitzt und drehbar in dem Gehäuse gelagert ist, wobei das mindestens eine erste Ventilelement mehrere durch die Mantelfläche begrenzte Öffnungen besitzt, die durch Drehung des mindestens einen ersten Ventilelements wahlweise mit einem oder mehreren der Kühlflüssigkeitsanschlüsse des Gehäuses verbunden werden können, wobei mindestens ein zweites Ventilelement vorgesehen ist, welches in dem Gehäuse relativ zu dem mindestens einen ersten Ventilelement drehbar gelagert ist, wobei das mindestens eine zweite Ventilelement durch Drehung wahlweise einen oder mehrere der Kühlflüssigkeitsanschlüsse des Gehäuses verschließen oder freigeben kann, und wobei ein Drehantrieb vorgesehen ist, mit dem das mindestens eine erste Ventilelement und/oder das mindestens eine zweite Ventilelement drehbar angetrieben werden können.
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Wie bereits eingangs erwähnt, dient das Thermostatventil zum Steuern des Kühlflüssigkeitskreislaufs einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Wie ebenfalls eingangs erläutert, kann das Gehäuse beispielsweise mindestens drei Kühlflüssigkeitsanschlüsse aufweisen, wobei ein erster der Kühlflüssigkeitsanschlüsse mit dem Kühlkreislauf der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist, ein zweiter der Kühlflüssigkeitsanschlüsse mit einer Kühlerleitung zu einem Kühler verbunden ist und ein dritter der Kühlflssigkeitsanschlüsse mit einer den Kühler umgebenden Bypassleitung verbunden ist. Auch ist es möglich, dass das Gehäuse einen oder mehrere weitere Kühlflüssigkeitsanschlüsse aufweist, die beispielsweise mit einer Heizleitung für eine Innenraumheizung des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Das Thermostatventil weist mindestens ein hohles Ventilelement mit einer kugel- oder kugelsegmentförmigen Mantelfläche auf, welches drehbar in dem Gehäuse gelagert ist und mittels eines Drehantriebs in dem Gehäuse gedreht werden kann. Das mindestens eine erste Ventilelement besitzt mehrere durch seine Mantelfläche begrenzte Öffnungen, die durch die Drehung des mindestens einen ersten Ventilelements wahlweise mit einem oder mehreren der Kühlflüssigkeitsanschlüsse des Gehäuses zur Steuerung des Kühlkreislaufs verbunden werden können. Die Steuerung des Kühlkreislaufs kann temperaturabhängig erfolgen. Hierzu kann ein Temperatursensor vorgesehen sein, der die Temperatur der von der Verbrennungskraftmaschine kommenden Kühlflüssigkeit aufnimmt und abhängig hiervon den Drehantrieb ansteuert. Es ist auch möglich, beispielsweise mittels eines Dehnstoffelements eine automatische Ansteuerung des Drehantriebs des Ventilelements zu realisieren.
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Erfindungsgemäß ist in dem Gehäuse des Thermostatventils mindestens ein zweites drehbares Ventilelement angeordnet. Das mindestens eine zweite Ventilelement kann ebenfalls eine kugel- oder kugelsegmentförmige Außenfläche besitzen. Es können auch mehrere derartige zweite Ventilelemente vorgesehen sein. Das mindestens eine erste und das mindestens eine zweite Ventilelement können kugelschalenförmig oder kugelsegmentschalenförmig ausgebildet sein.
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Es ist dabei insbesondere möglich, dass nur eines von dem mindestens einen ersten und dem mindestens einen zweiten Ventilelement drehend angetrieben wird. Es ist aber grundsätzlich auch möglich, dass sowohl das mindestens eine erste als auch das mindestens eine zweite Ventilelement drehend angetrieben werden. Sofern nur eines der Ventilelemente drehend angetrieben ist, also das mindestens eine erste Ventilelement oder das mindestens eine zweite Ventilelement, kann es im Zuge seiner angetriebenen Drehbewegung das andere Ventilelement, also das mindestens eine zweite Ventilelement oder das mindestens eine zweite Ventilelement, mitnehmen, insbesondere verzögert nach bestimmten überstrichenen Drehwinkeln, und so gezielt positionieren. Sofern mehrere erste oder zweite Ventilelemente vorgesehen sind, können diese dann ebenfalls in dieser Weise von dem oder den jeweils anderen Ventilelementen mitgenommen werden.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung mit mindestens zwei Ventilelementen ermöglicht eine flexiblere Verteilung der zu schaltenden Kühlflüssigkeitsanschlüsse des Thermostatventils. So können bei einem kompakten Gehäuse mehr unterschiedliche Schaltzustände realisiert werden als bei einem konventionellen Thermostatventil. Wie eingangs erläutert, müssen bei letzterem alle Schaltzustände in Drehrichtung des Ventilelements nacheinander auf der Mantelfläche vorgesehen werden. So ist bei konventionellen Thermostatventilen die Positionierung immer je nach Schaltungsanforderung vom Drehwinkel abhängig. Auf der Mantelfläche konventioneller Ventilelemente müssen daher alle Schaltzustände realisiert werden. Dies vergrößert die Mantelfläche und damit den erforderlichen Bauraum des Ventilelements und somit auch des Gehäuses. Durch das erfindungsgemäße Vorsehen zweier Ventilelemente, die zumindest über einen bestimmten Drehwinkelbereich relativ zueinander drehbar sind, lassen sich dagegen bei geringerem Bauraum mehr Schaltzustände realisieren.
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Es ist außerdem möglich, eine Fail-Safe-Schaltung zu realisieren, indem sich z. B. bei einem Ausfall des Drehantriebs beispielsweise das mindestens eine zweite Ventilelement oder beispielsweise ein weiteres zweites Ventilelement selbsttätig, z. B. durch Federvorspannung oder angetrieben durch ein Dehnstoffelement, in eine Fail-Safe-Stellung bewegt, in der eine Zirkulation der Kühlflüssigkeit durch die Verbrennungskraftmaschine über den Kühler oder über einen Bypass sichergestellt wird. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass es beispielsweise bei einem Stilllegen des Kühlkreislaufs der Verbrennungskraftmaschine und einem Ausfall des Drehantriebs zu einer katastrophalen Überhitzung der Verbrennungskraftmaschine kommen kann.
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Es ist insbesondere möglich, in einer einen Kühlflüssigkeitsanschluss des Gehäuses verschließenden Position des mindestens einen zweiten Ventilelements zwei andere Kühlflüssigkeitsanschlüsse des Gehäuses durch Drehung des mindestens einen ersten Ventilelements wahlweise miteinander zu verbinden oder voneinander zu trennen. Das Gehäuse weist dann also mindestens drei Kühlflüssigkeitsanschlüsse auf. Der durch das mindestens eine zweite Ventilelement verschlossene Kühlflüssigkeitsanschluss kann z. B. mit dem Kühlkreislauf der Verbrennungskraftmaschine verbunden sein. Dadurch kann der Kühlkreislauf insbesondere in der Kaltstartphase der Verbrennungskraftmaschine vollständig stillgelegt werden, so dass die Verbrennungskraftmaschine schneller ihre Betriebstemperatur erreicht. Dies ist insbesondere bei sich vergleichsweise langsam erwärmenden Dieselmotoren von Vorteil.
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Weiterhin können Haltemittel vorgesehen sein, die eine das mindestens eine zweite Ventilelement und/oder das mindestens eine erste Ventilelement in einer vorgegebenen Drehstellung haltenden Haltekraft ausüben, wobei das mindestens eine zweite Ventilelement und/oder das mindestens eine erste Ventilelement durch eine Drehbewegung des jeweils anderen von mindestens einem ersten Ventilelement und/oder mindestens einem zweiten Ventilelement gegen die Haltekraft der Haltemittel aus der vorgegebenen Drehstellung herausgedreht werden kann. Bei dieser Ausgestaltung ist insbesondere nur eines der mindestens zwei Ventilelemente angetrieben. Das mindestens eine andere Ventilelement wird dagegen mittelbar durch die Drehbewegung des mindestens einen drehend angetriebenen Ventilelements in definierter und gegebenenfalls verzögerter Weise mitgedreht. Die Haltemittel können das jeweils nicht angetriebene Ventilelement z. B. in einer einen Kühlflüssigkeitsanschluss verschließenden Stellung halten. Das mindestens eine angetriebene Ventilelement nimmt das mindestens eine andere Ventilelement bei seiner Drehbewegung dann mit und schiebt oder zieht es so aus seiner vorgegebenen Drehstellung.
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Die Haltemittel können nach einer Ausgestaltung Federvorspannungsmittel umfassen, die die zum Halten des mindestens einen zweiten Ventilelements und/oder des mindestens einen ersten Ventilelements in der vorgegebenen Drehstellung haltende Haltekraft ausüben. Die Federvorspannung kann das zweite Ventilelement z. B. gegen einen Anschlag, z. B. in der Mantelfläche des ersten Ventilelements vorspannen. Es wird dann von dem angetriebenen Ventilelement gegen die Vorspannung mitgenommen. Es erfolgt also eine Verzögerung der Mitnahme des Ventilelements nur in einer Richtung.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Haltemittel Dichtmittel umfassen, die im Bereich mindestens eines der durch das mindestens eine zweite Ventilelement und/oder das mindestens eine erste Ventilelement verschließbaren Kühlflüssigkeitsanschlüsse des Gehäuses angeordnet sind, wobei die Dichtmittel bei diesen Kühlflüssigkeitsanschluss verschließendem mindestens einen zweiten Ventilelement und/oder mindestens einen ersten Ventilelement eine Anpresskraft auf eine Außenfläche des mindestens einen zweiten Ventilelements und/oder des mindestens einen ersten Ventilelements ausüben derart, dass das mindestens eine zweite Ventilelement und/oder das mindestens eine erste Ventilelement in der vorgegebenen Drehstellung gehalten wird bis es durch eine Drehbewegung des jeweils anderen von mindestens einem ersten Ventilelement und/oder mindestens einem zweiten Ventilelement außer Kontakt mit den Dichtmitteln bewegt wird.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Dichtmittel mindestens einen an die Mantelfläche des mindestens einen ersten Ventilelements und/oder die Außenfläche des mindestens einen zweiten Ventilelements angepassten Gleitring sowie mindestens einen elastischen Dichtring umfassen, der den Gleitring gegen die Mantelfläche des mindestens einen ersten Ventilelements und/oder gegen die Außenfläche des mindestens einen zweiten Ventilelements vorspannt.
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Der Gleitring kann beispielsweise aus einem festen Kunststoff bestehen wie PTFE (Markenname: Teflon). Der elastische Dichtring kann ein elastomerer Dichtring sein, beispielsweise aus EPDM. Der Dichtring stützt sich an einer geeigneten Stützfläche eines Dichtsitzes ab. Grundsätzlich können derartige Dichtmittel im Bereich mindestens eines oder sämtlicher der durch die Ventilelemente verschließbaren Kühlflüssigkeitsanschlüsse des Gehäuses angeordnet sein. Derartige Dichtungsanordnungen zeichnen sich durch eine große Kompaktheit bei einfachem Aufbau aus.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine erste Ventilelement und das mindestens eine zweite Ventilelement über Verbindungsmittel, beispielsweise eine Kulissenführung, miteinander verbunden sind, derart, dass das mindestens eine erste Ventilelement und/oder das mindestens eine zweite Ventilelement bei seiner Drehbewegung das mindestens eine zweite Ventilelement und/oder das mindestens eine erste Ventilelement mitdreht. Auch bei dieser Ausgestaltung ist nur eines der Ventilelemente angetrieben. Das andere Ventilelement wird dagegen mittelbar durch die Drehbewegung des angetriebenen Ventilelements in definierter und gegebenenfalls verzögerter Weise mitgedreht.
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Gemäß einer besonders praxisgemäßen Ausgestaltung können die Drehachsen des mindestens einen ersten Ventilelements und des mindestens einen zweiten Ventilelements koaxial verlaufen. Insbesondere können das mindestens eine erste Ventilelement und das mindestens eine zweite Ventilelement auf derselben Rotationswelle angeordnet sein.
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Das mindestens eine zweite Ventilelement kann weiterhin zwischen zwei Anschlägen in einer der durch die Mantelfläche begrenzten Öffnung des mindestens einen ersten Ventilelements drehbar sein. Mindestens eine Außenfläche des mindestens einen zweiten Ventilelements kann dabei einen variablen Abschnitt der Mantelfläche des mindestens einen ersten Ventilelements bilden. Das Kugelventilelement ist also segmentförmig ausgebildet, insbesondere in mehrere relativ zueinander bewegbare Segmente unterteilt. Dabei bildet das zweite Ventilelement ein Ventilsegment, das innerhalb einer ersten Öffnung des ersten Ventilelements drehbar ist und so durch seine Außenfläche einen variablen Abschnitt der Mantelfläche des ersten Ventilelements bildet. Die Anschläge für das zweite Ventilelement können z. B. durch gegenüberliegende Kanten einer entsprechenden Öffnung in der Mantelfläche des ersten Ventilelements gebildet sein, in der das zweite Ventilelement drehbar angeordnet ist. Es stößt dann mit den zugeordneten Kanten seiner kugelsegmentförmigen Außenfläche gegen die Anschläge.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine zweite Ventilelement ebenfalls ein hohles Ventilelement ist, das eine kugel- oder kugelsegmentförmige Außenfläche besitzt, wobei das mindestens eine zweite Ventilelement mindestens eine durch die Außenfläche begrenzte Öffnung besitzt, die durch Drehung des mindestens einen zweiten Ventilelements wahlweise mit mindestens einem der Kühlflüssigkeitsanschlüsse des Gehäuses verbunden werden kann. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine zweite Ventilelement neben dem mindestens einen ersten Ventilelement in dem Gehäuse drehbar gelagert angeordnet ist, wobei das mindestens eine erste und das mindestens eine zweite Ventilelement jeweils an ihren einander zugewandten Seiten eine axiale Öffnung besitzen, wobei die axialen Öffnungen miteinander kommunizieren. Es sind also zwei kugelsegmentförmige Ventilelemente vorgesehen, die nebeneinander liegen und vorzugsweise auf einer koaxialen, insbesondere derselben Welle, drehbar gelagert sind. Über axiale Öffnungen kann Kühlflüssigkeit zwischen den Ventilelementen fließen, also insbesondere zwischen Kühlflüssigkeitsanschlüssen, die durch das erste und zweite Ventilelement wahlweise freigegeben oder geschlossen werden können. Dabei können die Achsen von zumindest zwei der Kühlflüssigkeitsanschlüsse des Gehäuses des Thermostatventils in Axialrichtung der Drehachsen des mindestens einen ersten Ventilelements und des mindestens einen zweiten Ventilelements gesehen in zueinander beabstandeten parallelen Ebenen liegen.
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Der Drehantrieb kann einen Vakuumantrieb oder einen elektrischen Antrieb umfassen. Es ist aber auch möglich, dass der Drehantrieb ein Dehnstoffelement umfasst, welches das Ventilelement temperaturabhängig dreht.
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Die Erfindung betrifft auch eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein erfindungsgemäßes Thermostatventil.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch:
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1 eine perspektivische und teilweise geschnittene Ansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Thermostatventils nach einem ersten Ausführungsbeispiel in einer ersten Betriebsposition,
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2 die Ansicht aus 1 in einer zweiten Betriebsposition,
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3 die Ansicht aus 1 in einer dritten Betriebsposition,
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4 eine Querschnittsansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Thermostatventils nach einem weiteren Ausführungsbeispiel,
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5 eine Querschnittsansicht eines Teils des in den 1 bis 3 gezeigten Thermostatventils,
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6 eine weitere perspektivische und teilweise geschnittene Ansicht eines Teils des in den 1 bis 3 gezeigten Thermostatventils,
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7 eine perspektivische und teilweise geschnittene Ansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Thermostatventils nach einem weiteren Ausführungsbeispiel in einer ersten Betriebsposition,
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8 eine Querschnittansicht des Thermostatventils aus 7,
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9 die Ansicht aus 7 in einer zweiten Betriebsposition,
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10 eine Querschnittansicht des Thermostatventils aus 9,
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11 die Ansicht aus 7 in einer dritten Betriebsposition, und
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12 eine Querschnittsansicht des Thermostatventils aus 11.
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Soweit nichts anderes angegeben ist, bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände. In den 1 bis 3 ist ein erfindungsgemäßes Thermostatventil nach einem ersten Ausführungsbeispiel in einer teilweise geschnittenen perspektivischen Ansicht gezeigt. Zur Veranschaulichung ist ein Gehäuse des Thermostatventils im Wesentlichen nicht dargestellt. Es sind lediglich bei den Bezugszeichen 10, 12, 14 Kühlflüssigkeitsanschlüsse des Gehäuses zu erkennen. Der in den 1 bis 3 obere Kühlflüssigkeitsanschluss 10 kann beispielsweise zu einem Kreislauf für eine Innenraumheizung eines mit dem Thermostatventil versehenen Automobils führen. Der in den 1 bis 3 untere Kühlflüssigkeitsanschluss 14 kann mit einem Kühler verbunden sein und der in den 1 bis 3 linke Kühlflüssigkeitsanschluss 12 kann mit einer Bypassleitung zur Umgehung des Kühlers verbunden sein. Darüber hinaus weist das in den 1 bis 3 nicht dargestellte Gehäuse des Thermostatventils einen vierten Kühlflüssigkeitsanschluss auf, der in Axialrichtung der in den 1 bis 3 gezeigten Drehwelle 16 verläuft. Insbesondere die in den 1 bis 3 gezeigten Kühlflüssigkeitsanschlüsse 10, 12, 14 weisen jeweils einen Dichtsitz 18 auf. In den Dichtsitzen 18 ist jeweils ein elastomerer Dichtring 20 angeordnet, der einen Gleitring 22 gegen ein in dem gezeigten Beispiel hohles erstes Ventilelement 24 mit einer kugelsegmentförmigen Mantelfläche 26 vorspannt. Das erste Ventilelement 24 ist auf der Drehwelle 16 drehbar angeordnet. Die Mantelfläche 26 besitzt in dem gezeigten Beispiel drei Öffnungen 30, 32, 34. Während die Öffnungen 30 und 32 jeweils kreisförmig sind, verläuft die Öffnung 34 über einen vorgegebenen Drehwinkelbereich vollständig über die Mantelfläche 16.
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Ebenfalls drehbar auf der Drehwelle 16 angeordnet ist ein in den 1 bis 3 bei dem Bezugszeichen 36 gezeigtes zweites Ventilelement. Das zweite Ventilelement 36 ist in der Öffnung 34 zwischen zwei Anschlägen drehbar, die durch die beiden einander gegenüberliegenden Querkanten 40, 42 der Öffnung 34 definiert sind. Das zweite Ventilelement 36 bildet mit seiner kugelsegmentförmigen Außenfläche 38 einen variablen Teil der Mantelfläche 26 des ersten Ventilelements 24.
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In dem in den 1 bis 3 gezeigten Beispiel wird das zweite Ventilelement 36 mittels eines Drehantriebs angetrieben. Dies ist beispielhaft in den 5 und 6 dargestellt. In 5 ist bei dem Bezugszeichen 44 eine gemäß 6 beispielsweise mit einem elektrischen Antrieb 46 verbundene Antriebswelle gezeigt. Die Antriebswelle 44 greift bei dem Bezugszeichen 48 in 5 kraftschlüssig in eine geeignete Aufnahme des zweiten Ventilelements 36 ein. Auf diese Weise ist mittels des Drehantriebs 46 das zweite Ventilelement 36 drehend antreibbar. Das erste Ventilelement 24 wird bei diesem Ausführungsbeispiel nicht aktiv durch den Drehantrieb angetrieben, sondern von einer Drehbewegung des zweiten Ventilelements 36 mitgedreht, wie unten noch erläutert wird. Es sei allerdings darauf hingewiesen, dass beispielsweise auch das erste Ventilelement 24 drehend angetrieben werden kann, wobei dann das zweite Ventilelement 36 nicht aktiv von dem Drehantrieb angetrieben wird, sondern von der Drehbewegung des ersten Ventilelements 24 mitgedreht wird. Dies ist beispielhaft in 4 gezeigt, wo die Antriebswelle 44 bei dem Bezugszeichen 48 kraftschlüssig in eine geeignete Aufnahme des ersten Ventilelements 24 eingreift.
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Anhand der 1 bis 3 soll die Funktion des Thermostatventils nach dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert werden. In der in 1 gezeigten Betriebsstellung verschließt das zweite Ventilelement 36 mit seiner Außenfläche 38 den zu der Heizung des Automobils führenden Kühlflüssigkeitsanschluss 10. Gleichzeitig werden durch die Mantelfläche 26 des ersten Ventilelements 24 auch die weiteren Kühlflüssigkeitsanschlüsse 12 und 14 verschlossen, so dass auch der axial in das Ventilelement 24 eintretende Kühlflüssigkeitsanschluss zum Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors stillgelegt ist. Aus dieser ersten Betriebsstellung kann das zweite Ventilelement 36 durch eine Drehung in 1 im Uhrzeigersinn verdreht werden bis es mit seiner Außenfläche 38 an die den ersten Anschlag bildende Kante 40 der Öffnung 34 des ersten Ventilelements 24 anstößt, wie in 2 zu erkennen. Wird das zweite Ventilelement 36 nun weiter im Uhrzeigersinn gedreht, nimmt es das erste Ventilelement 24 mit und dreht dieses ebenfalls beispielsweise bis in die in 3 gezeigte Betriebsstellung, in der die kreisförmige Öffnung 30 des ersten Ventilelements 24 mit dem zum Kühler führenden Kühlflüssigkeitsanschluss 14 ausgerichtet ist. Die Verbindung zum Bypass 12 kann in dieser Stellung verschlossen sein. Dies entspricht der Stellung des Thermostatventils nach Erreichen der Betriebstemperatur durch die Verbrennungskraftmaschine. Von dem Kühlkreislauf der Verbrennungskraftmaschine axial in das erste Ventilelement 24 fließende erwärmte Kühlflüssigkeit wird über die Kühlflüssigkeitsanschlüsse 10 und 14 einerseits über den Kühler zurück in den Kühlkreislauf der Verbrennungskraftmaschine und andererseits in den Kreislauf der Innenraumheizung des Automobils geleitet. Durch ein anschließendes Zurückdrehen des zweiten Ventilelements 36 kann nach Erreichen der den zweiten Anschlag bildenden gegenüberliegenden Kante 42 der Öffnung 34 das erste Ventilelement 24 wieder zurückgedreht werden, beispielsweise in die in 1 gezeigte Stellung. Danach kann das zweite Ventilelement 36 im Uhrzeigersinn in die in 1 gezeigte Stellung gedreht werden bis es den Kühlflüssigkeitsanschluss 10 verschließt.
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In den 7 bis 12 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Thermostatventils gezeigt. Dabei sind aus Veranschaulichungsgründen jeweils nur zwei oder drei Kühlflüssigkeitsanschlüsse des Gehäuses mit den entsprechenden Dichtungsanordnungen dargestellt. Das Thermostatventil nach den 7 bis 12 besitzt ein erstes Ventilelement 24, das identisch ausgebildet sein kann zu dem in den 1 bis 6 gezeigten ersten Ventilelement 24. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach den 1 bis 6 besitzt das Thermostatventil nach den 7 bis 12 allerdings ein zweites Ventilelement 24', welches weitgehend identisch zu dem ersten Ventilelement 24 ausgebildet sein kann. Es kann entsprechend eine große sich über einen bestimmten Drehwinkelbereich vollständig über seine kugelsegmentförmige Außenfläche 26' erstreckende Öffnung 34' besitzen. Darüber hinaus kann es beispielsweise eine weitere, in dem gezeigten Beispiel kreisförmige Öffnung 30' in seiner Außenfläche 26' aufweisen. Es ist möglich, dass es neben diesen beiden Öffnungen 30', 34' keine weiteren Öffnungen in seiner Außenfläche 26' besitzt. Darüber hinaus besitzt das zweite Ventilelement 24' ebenso wie das erste Ventilelement 24 eine durch beispielsweise drei Speichen unterbrochene axiale Öffnung 50'. Die entsprechende und insoweit identisch ausgebildete axiale Öffnung des ersten Ventilelements 24 ist bei dem Bezugszeichen 50 gezeigt. Die beiden Ventilelemente 24, 24' sind auf derselben Antriebswelle 16 drehend gelagert, und zwar derart, dass ihre axialen Öffnungen 50, 50' einander zugewandt sind. In dem gezeigten Beispiel kann durch das zweite Ventilelement 24' abhängig von seiner Drehposition ein in den 7, 9 und 11 oben gezeigter Kühlflüssigkeitsanschluss 11 freigegeben oder verschlossen werden. Dieser Kühlflüssigkeitsanschluss 11 kann beispielsweise mit dem Kühlkreislauf der Verbrennungskraftmaschine verbunden sein.
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Die beiden Ventilelemente 24, 24' sind in dem gezeigten Beispiel über eine Kulissenführung miteinander verbunden. Beispielsweise wird mittels der Antriebswelle 44 und des nicht gezeigten Drehantriebs das zweite Ventilelement 24' drehend angetrieben. Die Kulissenführung umfasst einerseits einen abschnittsweise entlang einer Kreisbahn über einen vergleichsweise kleinen Winkelbereich verlaufenden Vorsprung 52, der am ersten Ventilelement 24 ausgebildet ist. Die Kulissenführung umfasst außerdem einen ebenfalls abschnittsweise entlang der Kreisbahn und über einen vergleichsweise großen Winkelbereich verlaufenden Vorsprung 52', der am zweiten Ventilelement 24' ausgebildet ist. In den 8, 10, 12 sind diese Vorsprünge 52, 52' jeweils durch Pfeile kenntlich gemacht. In diesen 8, 10, 12 ist auch gut zu erkennen, dass die Vorsprünge 52, 52' gemeinsam einen Winkelbereich von weniger als 360° überstreichen, d. h. die Ventilelemente 24, 24' sind relativ zueinander drehbar.
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Wird nun beispielsweise aus dem in den 7 und 8 gezeigten Betriebszustand das zweite Ventilelement 24' im Uhrzeigersinn gedreht, wie durch den Pfeil 54 veranschaulicht, so dreht sich zunächst nur das zweite Ventilelement 24' bis es zu einem Eingriff des Vorsprungs 52' mit dem Vorsprung 52 und damit einer Drehbewegung des ersten Ventilelements 24 kommt. Die 9 und 10 zeigen diesbezüglich eine Zwischenstellung bevor ein Eingriff der Vorsprünge 52' und 52 erfolgt. Der Eingriff erfolgt erst bei einer weiteren Drehung des zweiten Ventilelements 24' in den in den 11 und 12 gezeigten Betriebszustand. Die Öffnung 30' des zweiten Ventilelements 24' befindet sich in dieser Stellung unter dem Gleitring 22. Wird aus diesem in den 11 und 12 gezeigten Betriebszustand das zweite Ventilelement 24' gemäß dem Pfeil 54 weiter im Uhrzeigersinn gedreht, so nimmt das zweite Ventilelement 24' bei seiner Drehbewegung das erste Ventilelement 24 mit und dreht dieses ebenfalls. Beispielsweise über den Kühlflüssigkeitsanschluss 11 in das zweite Ventilelement 24' zufließende Kühlflüssigkeit gelangt dann durch die axialen Öffnungen 50', 50 in das erste Ventilelement 24 und kann von dort in die jeweils geschalteten, d. h. durch die Öffnungen 30, 32, 34 des ersten Ventilelements 24 freigegebenen Kühlflüssigkeitsanschlüsse abfließen.
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Beide Ausführungsbeispiele der Erfindung erlauben in flexibler Weise eine Vielzahl von unterschiedlichen Schaltzuständen des Thermostatventils bei kompakter Bauart der Ventilelemente und damit des Gehäuses und damit wiederum des Thermostatventils insgesamt.
