DE102012218392A1

DE102012218392A1 - Directional valve for surge tank of cooling system of combustion engine for e.g. passenger car, has pressure spring that is acted on valve element such that valve blocking operation is performed based on screwing of lid of surge tank

Info

Publication number: DE102012218392A1
Application number: DE201210218392
Authority: DE
Inventors: Wolfram Imsel; Jochen Krupp; Alfred Gunther; Frank Horlacher
Original assignee: Reutter GmbH
Current assignee: Reutter GmbH
Priority date: 2012-10-09
Filing date: 2012-10-09
Publication date: 2014-04-10

Abstract

The directional valve (8) has a housing portion (4) provided with an inlet (5) and an outlet (7) which is opened into a surge tank (1). A valve element (10) and a sealing seat portion (9) are arranged in the housing portion. A pressure spring (6) is acted on the valve element. The blocking operation of a directional valve unit is performed based on the screwing of a lid (2) of the surge tank. Independent claims are included for the following: (1) a cooling circuit for combustion engine; and (2) a method for controlling cooling circuit.

Description

Zur Kühlung der beim Betrieb anfallenden Abwärme von Brennkraftmaschinen hat sich sowohl bei Pkws als auch bei Nutzfahrzeugen die Wasserkühlung durchgesetzt.To cool the waste heat from internal combustion engines during operation, water cooling has become popular in both passenger cars and commercial vehicles.

Die wichtigsten Komponenten einer solchen Wasserkühlung sind der Wassermantel an der Brennkraftmaschine selbst, eine Umwälzpumpe, auch als Wasserpumpe bezeichnet, ein Luft-Kühlmittelkühler, ein Kühlmittelausgleichsbehälter und ein Thermostat.The most important components of such water cooling are the water jacket on the internal combustion engine itself, a circulation pump, also referred to as a water pump, an air coolant cooler, a coolant expansion tank and a thermostat.

In der 7 ist ein solches stark vereinfachtes Kühlsystem schematisch dargestellt.In the 7 Such a simplified refrigeration system is shown schematically.

Der Kühlmittelausgleichsbehälter, nachfolgend auch als Ausgleichsbehälter bezeichnet, hat mehrere Funktionen. Zum Einen dient er dazu, die bei der Kavitation vor allem auf der Saugseite der Pumpe entstehenden Gasblasen zuverlässig abzuscheiden.The coolant expansion tank, also referred to as a surge tank, has several functions. On the one hand, it serves to reliably separate off the gas bubbles produced during cavitation, especially on the suction side of the pump.

Außerdem dient das Luftvolumen im Ausgleichsbehälter dazu, einen raschen Druckaufbau bei Erwärmung und Ausdehnung des Kühlmittels zu ermöglichen und das Austreten von Kühlmitteln beim Abstellen zu verhindern.In addition, the volume of air in the surge tank is used to allow a rapid pressure build-up when heating and expansion of the coolant and to prevent the escape of coolant when parking.

Weil die heutigen Kühlsysteme mit Überdruck betrieben werden, wird der Ausgleichsbehälter mit einer Verschlusskappe oder einem Deckel verschlossen, der beim Überschreiten des zulässigen Maximaldrucks ein Abblasen in die Umgebung ermöglicht. Eine weitere Funktion dieses Verschlussdeckels besteht darin, das Öffnen des Ausgleichsbehälters zu verhindern, solange die Temperatur des Kühlmittels erhöht und infolgedessen auch der Druck des Kühlmittels deutlich höher als der Umgebungsdruck ist.Because today's cooling systems are operated with overpressure, the expansion tank is closed with a cap or a lid that allows blowing off into the environment when the maximum pressure is exceeded. Another function of this closure cap is to prevent the expansion of the expansion tank, as long as the temperature of the coolant increases and consequently the pressure of the coolant is much higher than the ambient pressure.

Aus Umweltschutzgründen und Komfortgründen ist man bestrebt, ein Kühlsystem bereitzustellen, das beim Kaltstart der Brennkraftmaschine eine möglichst rasche Erwärmung der Brennkraftmaschine erlaubt. Dadurch wird der Kraftstoffverbrauch in der Kaltstartphase verringert und auch die Emissionen in der Kaltstartphase werden deutlich reduziert. Ein weiteres Ziel ist es, den Innenraum des Fahrzeugs möglichst rasch aufheizen zu können.For reasons of environmental protection and comfort, efforts are being made to provide a cooling system which allows the internal combustion engine to heat up as quickly as possible when the internal combustion engine starts cold. This reduces fuel consumption during the cold start phase and significantly reduces emissions in the cold start phase. Another goal is to be able to heat up the interior of the vehicle as quickly as possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wegeventil und ein Kühlsystem einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, welche diese Ziele, nämlich ein rasches Aufheizen der Brennkraftmaschine unterstützt.The invention has for its object to provide a directional control valve and a cooling system of an internal combustion engine, which supports these goals, namely a rapid heating of the internal combustion engine.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem insbesondere druckgesteuerten Wegeventil für einen Ausgleichsbehälter eines Kühlsystems einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass, wobei der Auslass in den Ausgleichsbehälter mündet, wobei das Wegeventil ein Ventilglied und einen im Gehäuse ausgebildeten Dichtsitz sowie eine auf das Ventilglied wirkende Druckfeder umfasst, dadurch gelöst, dass eine Sperrfunktion des Wegeventils von der Einschraubtiefe eines Deckels des Ausgleichsbehälters abhängt. This object is achieved in a particular pressure-controlled directional control valve for a reservoir of a cooling system of an internal combustion engine comprising a housing with an inlet and an outlet, wherein the outlet opens into the expansion tank, wherein the directional control valve a valve member and a sealing seat formed in the housing and one on the Valve member acting compression spring comprises, solved in that a blocking function of the directional valve depends on the depth of engagement of a lid of the expansion tank.

In anderen Worten: Wenn der Deckel fest zu geschraubt ist und somit ein Druckaufbau im Kühlsystem möglich ist, dann öffnet das erfindungsgemäße Wegeventil erst, sobald ein konstruktiv vorgegebener Überdruck im System herrscht. In other words, if the lid is screwed tight and thus a pressure build-up in the cooling system is possible, then the directional control valve according to the invention opens only as soon as a structurally predetermined excess pressure prevails in the system.

Weil das erfindungsgemäße Wegeventil mit seinem Auslass in den Ausgleichsbehälter mündet, ist der Ausgleichsbehälter solange vom Rest des Kühlsystems hydraulisch getrennt, bis das im restlichen Teil des Kühlsystems zirkulierende Kühlwasser eine gewisse Mindesttemperatur erreicht hat und sich infolgedessen ein vorgegebener Überdruck im Kühlsystem eingestellt hat. Somit wird das Volumen des Kühlmittelkreislaufs in der Kaltstartphase um den Inhalt des Ausgleichsbehälters reduziert, so dass der „aktive“ Teil des Kühlsystems und die Brennkraftmaschine sich schneller aufheizen. Because the directional control valve according to the invention opens with its outlet into the expansion tank, the expansion tank is hydraulically separated from the rest of the cooling system until the circulating in the remaining part of the cooling system cooling water has reached a certain minimum temperature and consequently has set a predetermined pressure in the cooling system. Thus, the volume of the refrigerant circuit is reduced in the cold start phase by the contents of the surge tank, so that the "active" part of the cooling system and the internal combustion engine heat up faster.

Der Vorteil eines druckgesteuerten Wegeventils ist darin zu sehen, dass unabhängig von der Positionierung des Ausgleichsbehälters, der Druck auf der Einlassseite des Wegeventils dem im Kühlsystem herrschenden Druck entspricht. Somit ist der Druck ein sehr direktes und zuverlässiges Kriterium zum Öffnen des Wegeventils nach Erreichen einer Betriebstemperatur. Selbstverständlich wäre es auch denkbar, anstelle eines druckgesteuerten Wegeventils ein temperaturgesteuertes Wegeventil vorzusehen. The advantage of a pressure-controlled directional valve is the fact that, regardless of the positioning of the expansion tank, the pressure on the inlet side of the directional control valve corresponds to the pressure prevailing in the cooling system. Thus, the pressure is a very direct and reliable criterion for opening the directional valve after reaching an operating temperature. Of course, it would also be conceivable to provide a temperature-controlled directional control valve instead of a pressure-controlled directional control valve.

Dadurch, dass eine Sperrfunktion des Wegeventils von der Einschraubtiefe des Verschlussdeckels des Ausgleichsbehälters abhängt, ist auch sichergestellt, dass bei mindestens teilweise aufgeschraubtem Deckel beispielsweise der Öffnungsdruck des Wegeventils stark reduziert werden kann, so dass das Wegeventil schon bei einer sehr geringen Druckdifferenz zwischen Einlass und Auslass öffnet. Dies ist hilfreich, wenn das Kühlsystem in der Werkstatt überprüft werden soll, ohne vorher die Brennkraftmaschine auf Betriebstemperatur bringen zu müssen. Außerdem stellt sich automatisch mit dem Abschrauben des Deckels des Ausgleichsbehälters ein Druckausgleich und Druckabbau im gesamten Kühlsystem ein. Somit ist die Sicherheit des Kühlsystems auch unter allen Umständen gewährleistet.The fact that a blocking function of the directional control valve depends on the depth of engagement of the closure cap of the expansion tank, it is also ensured that at least partially screwed lid, for example, the opening pressure of the directional control valve can be greatly reduced, so that the directional control valve already at a very low pressure difference between inlet and outlet opens. This is helpful if the cooling system is to be checked in the workshop without first having to bring the internal combustion engine up to operating temperature. In addition, automatically with the unscrewing of the cover of the expansion tank pressure equalization and pressure reduction in the entire cooling system. Thus, the safety of the cooling system is guaranteed under all circumstances.

Eine Aufhebung der Sperrfunktion des Wegeventils ist auch dadurch möglich, dass das Wegeventil mit dem Deckel bewegungsgekoppelt ist und dass das Wegeventil in einer Schließstellung des Deckels die vorstehend beschriebene Schließfunktion (Kühlwasser noch kalt) und Öffnungsfunktion (Kühlwasser warm) hat. In einer Servicestellung des Deckels wird das gesamte Wegeventil aus einer dichtenden Anlage mit einem Gehäuse heraus verlagert, sodass das Kühlwasser das Wegeventil umgehen kann. A reversal of the blocking function of the directional control valve is also possible because the directional control valve is motion-coupled with the lid and that the directional control valve in a closed position of the lid has the closing function described above (cooling water still cold) and opening function (cooling water warm). In a service position of the lid, the entire directional control valve is displaced out of a sealing contact with a housing so that the cooling water can bypass the directional control valve.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Gehäuse des Wegeventils ein Stift geführt, dessen Position relativ zu dem Ventilglied von der Einschraubtiefe des Deckels des Ausgleichsbehälters abhängt. In anderen Worten: Bei vielen Ausführungsbeispielen der Erfindung bewegt sich der Stift in Richtung des Ventilglieds, wenn der Deckel des Ausgleichsbehälters zugeschraubt wird. Diesen Effekt machen sich verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Wegeventils dahingehend zunutze, dass an einem Ende des Stifts ein Federteller ausgebildet ist, wobei sich die Druckfeder einenends gegen den Federteller anderenends gegen das Ventilglied abstützt. Dies bedeutet, dass die Vorspannung der Druckfeder erhöht wird, sobald der Deckel seine Schließstellung erreicht hat. Infolgedessen nimmt auch der Öffnungsdruck des erfindungsgemäßen Wegeventils zu. Umgekehrt nimmt der Öffnungsdruck ab, sobald der Deckel aufgeschraubt wird. Dadurch wird eine zuverlässige Druckentlastung des Kühlsystems gewährleistet.In an advantageous embodiment of the invention, a pin is guided in the housing of the directional control valve whose position relative to the valve member depends on the depth of engagement of the lid of the expansion tank. In other words, in many embodiments of the invention, the pin moves toward the valve member when the cover of the surge tank is screwed on. This effect, various embodiments of the directional control valve according to the invention take advantage of the fact that at one end of the pin, a spring plate is formed, wherein the compression spring at one end against the spring plate at the other end is supported against the valve member. This means that the bias of the compression spring is increased when the lid has reached its closed position. As a result, the opening pressure of the directional control valve according to the invention also increases. Conversely, the opening pressure decreases as soon as the lid is screwed on. This ensures a reliable pressure relief of the cooling system.

Alternativ ist es auch möglich, dass in dem Gehäuse eine Membran dichtend fixiert ist, dass die Membran einen mit dem Druck des Kühlsystems beaufschlagten Druckraum von einem drucklosen Raum trennt, und dass die Membran und das Ventilglied über ein Betätigungselement miteinander gekoppelt sind.Alternatively, it is also possible for a membrane to be sealingly fixed in the housing, for the membrane to separate a pressure space acted upon by the pressure of the cooling system from a non-pressurized space, and for the diaphragm and the valve member to be coupled to one another via an actuating element.

Die von dem Druckraum auf die Membran und das Betätigungselement ausgeübte Druckkraft wirkt der Schließkraft der Druckfeder entgegen und hebt das Ventilglied vom Dichtsitz ab, sobald der Druck in dem Druckraum einen vorgegebenen Wert bzw. Öffnungsdruck übersteigt.The force exerted by the pressure chamber on the diaphragm and the actuator pressure force counteracts the closing force of the compression spring and lifts the valve member from the sealing seat as soon as the pressure in the pressure chamber exceeds a predetermined value or opening pressure.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung dieses Wegeventils verläuft das Betätigungselement teilweise in dem Auslass. In diesem Fall ist vorgesehen, dass zwischen dem Auslass und dem drucklosen Raum eine Dichtung angeordnet ist, durch die das Betätigungselement hindurchgeführt wird. Dadurch wird verhindert, dass Kühlmittel in den drucklosem Raum, der über eine Entlüftungsbohrung mit der Umgebung verbunden ist, gelangen kann.In an advantageous embodiment of this directional valve, the actuating element extends partially in the outlet. In this case, it is provided that a seal is arranged between the outlet and the non-pressurized space, through which the actuating element is passed. This prevents coolant from entering the non-pressurized space, which is connected to the environment via a vent hole.

In weiterer Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Wegeventils ist vorgesehen, dass eine Verlängerung des Stifts und/oder eine Verlängerung des Ventilglieds den Einlass absperren, wenn sich der Deckel in seiner Schließstellung befindet und der Druck im Einlass einen Öffnungsdruck unterschreitet, und dass die Verlängerung des Stifts den Einlass zumindest teilweise freigibt, wenn der Deckel von seiner Schließstellung entfernt wird und zum Beispiel die sogenannte Servicestellung einnimmt.In a further embodiment of a directional control valve according to the invention it is provided that an extension of the pin and / or an extension of the valve member shut off the inlet when the lid is in its closed position and the pressure in the inlet below an opening pressure, and that the extension of the pin the inlet at least partially releases when the lid is removed from its closed position and occupies, for example, the so-called service position.

In diesem Fall hat die Verlängerung des Stifts die Funktion eines Absperrschiebers. Sobald der Deckel von seiner Schließstellung in Richtung entfernt wird, d.h. in aller Regel gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, bewegt sich auch die Verlängerung des Stifts ein wenig und gibt einen Teilquerschnitt des Einlasses frei. Dadurch kann der Druckausgleich zwischen Einlass und Auslass erfolgen.In this case, the extension of the pin has the function of a gate valve. Once the lid is removed from its closed position in the direction, i. E. is usually rotated counterclockwise, the extension of the pin moves a little and releases a partial cross-section of the inlet. This allows pressure equalization between inlet and outlet.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, wenn sich die Druckfeder einen Endes gegen ein im Gehäuse fixierten Federteller abstützt und sich die Druckfeder anderen Endes gegen das Ventilglied abstützt.In this embodiment, it is advantageous if the compression spring is supported at one end against a spring plate fixed in the housing and the compression spring is supported against the valve member at the other end.

Es hat sich in vielen Fällen als vorteilhaft erwiesen, wenn der Dichtsitz als Plattensitz ausgebildet ist. Dadurch ist die Herstellung vereinfacht, eine ausreichende Dichtheit wird ebenfalls erzielt und das erfindungsgemäße Wegeventil ist robust gegenüber kleineren Verunreinigungen oder Ablagerungen.It has proven advantageous in many cases if the sealing seat is designed as a plate seat. As a result, the production is simplified, a sufficient tightness is also achieved and the directional control valve according to the invention is robust against minor impurities or deposits.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen sind den nachfolgenden Zeichnungen, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous embodiments are the following drawings, the description and the claims can be removed.

Zeichnungendrawings

Es zeigen:Show it:

1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen, insbesondere druckgeregelten Wegeventils in eingebautem Zustand in einen Ausgleichsbehälter, 1 a longitudinal section through a first embodiment of an inventive, in particular pressure-controlled directional control valve in the installed state in a surge tank,

2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen, insbesondere druckgeregelten Wegeventils, 2 A second embodiment of an inventive, in particular pressure-controlled directional control valve,

3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen, insbesondere druckgeregelten Wegeventils und 3 a third embodiment of an inventive, in particular pressure-controlled directional control valve and

4 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen, insbesondere druckgeregelten Wegeventils und 4 A fourth embodiment of an inventive, in particular pressure-controlled directional control valve and

5 und 6 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen, insbesondere temperaturgeregelten Wegeventils und 5 and 6 A fifth embodiment of an inventive, in particular temperature-controlled directional control valve and

7 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kühlsystems einer Brennkraftmaschine. 7 a schematic representation of a cooling system according to the invention of an internal combustion engine.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In der 1 ist ein Teil eines Ausgleichsbehälters 1 mit aufgeschraubtem Sicherheitsverschlussdeckel 2 geschnitten dargestellt. Solche Sicherheitsverschlussdeckel 2 sind Stand der Technik und werden daher nicht näher erläutert. Im Zusammenhang mit der Erfindung ist jedoch von Bedeutung, dass der Deckel 2 in einen Stutzen des Ausgleichsbehälters 1 eingeschraubt ist. In der 1 ist die sog. Schließstellung erreicht. Das heißt, der Deckel 2 kann nicht mehr tiefer in den Stutzen eingeschraubt werden. In the 1 is part of a surge tank 1 with screwed on safety cover 2 shown cut. Such safety cover 2 are state of the art and are therefore not explained in detail. In connection with the invention, however, is important that the lid 2 in a socket of the expansion tank 1 is screwed. In the 1 is the so-called closed position reached. That is, the lid 2 can not be screwed deeper into the socket.

In der Schließstellung dichtet der Deckel 2 den Ausgleichsbehälter 1 gegenüber der Umgebung ab. Das in den Deckel 2 integrierte Sicherheitsventil (ohne Bezugszeichen) öffnet erst bei Erreichen eines voreingestellten Überdrucks, um unzulässig hohe Druckbelastungen des Kühlsystems zu vermeiden.In the closed position, the lid seals 2 the expansion tank 1 from the environment. That in the lid 2 integrated safety valve (without reference numeral) opens only when a preset overpressure is reached, in order to avoid inadmissibly high pressure loads of the cooling system.

Als Servicestellung wird im Zusammenhang mit der Erfindung eine nicht dargestellte Stellung des Deckels 2 bezeichnet, bei der der Deckel 2 gegenüber der in 1 dargestellten Schließstellung um etwa eine Drehung, entsprechend 360 Grad, aus dem Stutzen des Ausgleichsbehälters 1 herausgedreht ist. Diese Servicestellung ist dann von Bedeutung, wenn das erfindungsgemäße druckgesteuerte Wegeventil 8 von einem Kfz-Mechaniker in der Werkstatt deaktiviert werden soll, um die Funktion des Kühlsystems prüfen zu können, ohne das Kühlsystem bzw. die Brennkraftmaschine zuvor auf Betriebstemperatur bringen zu müssen.As a service item is in connection with the invention, not shown position of the lid 2 referred to, in which the lid 2 opposite to the 1 illustrated closed position by about one turn, corresponding to 360 degrees, from the neck of the surge tank 1 turned out. This service position is then important when the pressure-controlled directional control valve according to the invention 8th should be disabled by a car mechanic in the workshop to check the function of the cooling system, without having to bring the cooling system or the internal combustion engine before to operating temperature.

Das erfindungsgemäße Wegeventil 8 hat ein Gehäuse 4 mit einem Einlass 5 und einem Auslass 7. Der Auslass 7 mündet in das Innere des Ausgleichsbehälters 1. Im Inneren des Gehäuses 4 ist ein topfförmiges Ventilsitzelement 68 vorgesehen, welches einen Dichtsitz 9 aufweist, der als eingesetzter Ring mit quadratischem Querschnitt in diesem Ausführungsbeispiel dargestellt ist. In dem Ventilsitzelement 68 ist ein bei diesem Ausführungsbeispiel topfförmig ausgebildetes Ventilglied 10 angeordnet. Ein Kragen oder Bund am oberen Ende des Ventilglieds 10 bildet die Dichtfläche, welche mit dem dichtend in dem Ventilsitzelement 68 befestigten Dichtsitz 9 zusammenwirkt. The directional control valve according to the invention 8th has a housing 4 with an inlet 5 and an outlet 7 , The outlet 7 flows into the interior of the expansion tank 1 , Inside the case 4 is a cup-shaped valve seat member 68 provided, which is a sealing seat 9 has, which is shown as an inserted ring with square cross-section in this embodiment. In the valve seat element 68 is a cup-shaped in this embodiment cup-shaped valve member 10 arranged. A collar or collar at the top of the valve member 10 forms the sealing surface, which with the sealing in the valve seat member 68 attached sealing seat 9 interacts.

In dem Topf des Ventilglieds 10 ist eine Druckfeder 6 eingesetzt, die sich gegen einen Federteller 21 abstützt. Der Federteller 21 und das Ventilsitzelement 68 sind zu einer Baugruppe miteinander verbunden. Diese Baugruppe ist in der Schließstellung des Deckels 2 mittels einer Dichtung 70 und mittels einer Dichtung 72 abgedichtet. Die Dichtungen 70, 72 sind federnd elastisch und verhindern in der Schließstellung des Deckels 2 einen Austritt von Kühlwasser aus dem Bereich des Einlasses 5 und/oder des Auslasses 7 in die Umgebung des Wegeventils 8.In the pot of the valve member 10 is a compression spring 6 used against a spring plate 21 supported. The spring plate 21 and the valve seat member 68 are connected together to form an assembly. This assembly is in the closed position of the lid 2 by means of a seal 70 and by means of a seal 72 sealed. The seals 70 . 72 are resilient and prevent in the closed position of the lid 2 a discharge of cooling water from the region of the inlet 5 and / or the outlet 7 in the vicinity of the directional control valve 8th ,

Der Federteller 21 ist mit einem Stift 23 verbunden, der durch das Gehäuse 4 und den Stutzen des Ausgleichsbehälters 1 hindurchragt. Das in 1 obere Ende des Stifts 23 liegt an dem Deckel 2 an. Weil der Stift 23 in dem Gehäuse 4 beweglich geführt ist, hängt die Position des Stifts 23 und damit auch des Wegeventils 8 davon ab, ob sich der Deckel 2 in seiner Schließstellung, wie dargestellt, befindet oder ob er beispielsweise um eine Umdrehung in Öffnungsrichtung gedreht wurde und sich somit in seiner Servicestellung (nicht dargestellt) befindet.The spring plate 21 is with a pen 23 connected by the housing 4 and the neck of the surge tank 1 protrudes. This in 1 upper end of the pen 23 lies on the lid 2 at. Because the pen 23 in the case 4 movably guided, the position of the pen depends 23 and thus also the directional valve 8th it depends on whether the lid 2 in its closed position, as shown, or whether it has been rotated for example by one revolution in the opening direction and thus in its service position (not shown).

Die Druckfeder 6 stützt sich einenends gegen das Ventilglied 10 und anderenends gegen den Federteller 21 ab.The compression spring 6 supports at one end against the valve member 10 and at the other end against the spring plate 21 from.

Im Einlass 5 des Gehäuses 4 liegt der im Kühlsystem herrschende Druck an. Dieser Druck wirkt auf das Ventilglied 10, so dass eine resultierende hydraulische Kraft entsteht, die der Federkraft der Druckfeder 6 entgegengerichtet ist. Dabei wird unterstellt, dass der Druck im Auslass 7 bzw. im Ausgleichsbehälter 1 in etwa dem Umgebungsdruck entspricht, auf jeden Fall aber niedriger als im Einlass ist, solange das Wegeventil 8 geschlossen ist. In the inlet 5 of the housing 4 is the prevailing pressure in the cooling system. This pressure acts on the valve member 10 , so that a resulting hydraulic force is created, which is the spring force of the compression spring 6 is opposite. It is assumed that the pressure in the outlet 7 or in the expansion tank 1 is approximately equal to the ambient pressure, but in any case lower than in the inlet, as long as the directional control valve 8th closed is.

Wenn der Deckel 2 in die Servicestellung gebracht wird, entfällt der über den Deckel 2, den Stift 23 und den Federteller 21 auf die Dichtung 70 ausgeübte Druck, sodass die federelastische Dichtung 70 den Federteller 21 von dem Gehäuse 4 abhebt. Außerdem wird das mit dem Federteller 21 verbundene Dichtsitzelement 68 von dem Gehäuse 4 abgehoben, sodass die Dichtwirkung im Bereich der Dichtung 72 aufgehoben und ein Fluidfluss zwischen Einlass 5 und Auslass 7 ermöglicht wird.If the lid 2 is brought into the service position, eliminates the over the lid 2 , the pencil 23 and the spring plate 21 on the seal 70 applied pressure, so that the elastic seal 70 the spring plate 21 from the case 4 takes off. In addition, this is done with the spring plate 21 connected sealing seat element 68 from the case 4 lifted so that the sealing effect in the area of the seal 72 lifted and a fluid flow between inlet 5 and outlet 7 is possible.

In der 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wegeventils 8 geschnitten dargestellt. Gleiche Bauteile haben das gleiche Bezugszeichen und es gilt das bezüglich der anderen Figuren Gesagte entsprechend.In the 2 is another embodiment of a directional control valve according to the invention 8th shown cut. The same components have the same reference numerals and it applies to the other figures said accordingly.

Der Druckfeder 6, der Federteller 21 und der Stift 23 sind sehr ähnlich ausgebildet wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Das Ventilglied 10 allerdings ist anders ausgebildet. Es ist über ein Betätigungselement 25 mit einer Membran 15 gekoppelt. Die Membran 15 trennt einen Druckraum 14 von einem drucklosen Raum 11. Mit dem Bezugszeichen 12 ist eine Entlüftungsbohrung 12 angedeutet, welche den drucklosen Raum 11 mit der Umgebung verbindet.The compression spring 6 , the spring plate 21 and the pen 23 are formed very similar to the first embodiment. The valve member 10 however, it is different. It is about an actuator 25 with a membrane 15 coupled. The membrane 15 separates a pressure room 14 from a pressureless room 11 , With the reference number 12 is a vent hole 12 indicated, which the unpressurized space 11 connects with the environment.

Der Druckraum 14 ist über eine schematisch dargestellte Leitung 27 mit dem Einlass 5 verbunden, so dass im Druckraum 14 der gleiche Druck wie im Einlass 5 herrscht. Weil das Betätigungselement 25 teilweise durch den Auslass 7 hindurchgeführt ist, ist zwischen dem Auslass 7 und dem drucklosen Raum 11 eine Dichtung 31 angeordnet. Die 2 zeigt das Ventilelement 10 in geöffnetem Zustand, d.h. der Druck im Druckraum 14 ist so hoch, dass das Betätigungselement 25 über die Membran 15 angehoben wird und das Ventilglied 10 vom Dichtsitz 9 abhebt. Infolgedessen ist das Wegeventil 8 geöffnet und es findet ein Druckausgleich zwischen Einlass 5 und Auslass 7 statt. The pressure room 14 is via a schematically illustrated line 27 with the inlet 5 connected, so in the pressure room 14 the same pressure as in the inlet 5 prevails. Because the actuator 25 partly through the outlet 7 is passed between the outlet 7 and the unpressurized room 11 a seal 31 arranged. The 2 shows the valve element 10 in the open state, ie the pressure in the pressure chamber 14 is so high that the actuator 25 over the membrane 15 is raised and the valve member 10 from the seal seat 9 takes off. As a result, the directional control valve 8th opened and there is a pressure equalization between inlet 5 and outlet 7 instead of.

Der Öffnungsdruck hängt von der Vorspannung der Druckfeder 6 ab. Durch die Position des Federtellers 21 wird die Vorspannkraft der Druckfeder 6 beeinflusst. In anderen Worten: Wenn sich der Deckel 2 in der Schließstellung befindet, ist die Vorspannkraft der Druckfeder 6 relativ groß und infolgedessen der Öffnungsdruck des Ventilglieds 10 bzw. des Wegeventils 8 relativ hoch. Wenn der Deckel 2 in seine Servicestellung gedreht wird, dann weicht der Federteller 21 in 2 nach oben aus, bis er an dem Gehäuse 4 anliegt. Infolgedessen ist die Vorspannung der Druckfeder 6 stark reduziert oder sogar vollständig aufgehoben. Dies bedeutet, dass das Wegeventil 8 schon bei einem geringen Überdruck im Einlass 5 relativ zu dem Auslass 7 öffnet und somit einen Druckausgleich und Fluidfluss gewährleistet.The opening pressure depends on the preload of the compression spring 6 from. Due to the position of the spring plate 21 becomes the biasing force of the compression spring 6 affected. In other words, when the lid 2 is in the closed position, the biasing force of the compression spring 6 relatively large and consequently the opening pressure of the valve member 10 or the directional control valve 8th quite high. If the lid 2 turned into its service position, then gives way to the spring plate 21 in 2 upwards until it touches the case 4 is applied. As a result, the bias of the compression spring 6 greatly reduced or even completely canceled. This means that the directional control valve 8th even with a slight overpressure in the inlet 5 relative to the outlet 7 opens and thus ensures pressure equalization and fluid flow.

In der 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wegeventils 8 dargestellt. In the 3 is another embodiment of a directional control valve according to the invention 8th shown.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist an dem Stift 23 ein Anschlag 33 angeordnet, der dafür sorgt, dass der Weg des Stifts 23 in 3 nach oben begrenzt ist.In this embodiment is on the pin 23 an attack 33 arranged, which ensures that the way of the pin 23 in 3 is limited to the top.

In 3 unterhalb des Anschlags 33 weist der Stift 23 eine Verlängerung 37 auf, die als Absperrschieber für einen Teil des Querschnitts des Einlasses 5 dienen kann. Zwischen Verlängerung 37 und Anschlag 33 ist eine Öffnung 35 vorgesehen.In 3 below the stop 33 points the pen 23 an extension 37 acting as a gate valve for a portion of the cross section of the inlet 5 can serve. Between extension 37 and stop 33 is an opening 35 intended.

In der 3 ist kein Deckel in den Stutzen des Ausgleichsbehälters 1 eingeschraubt. Infolgedessen befindet sich der Stift 23, mit dem Anschlag 33 und der Verlängerung 37 in seiner obersten Position, d.h. die Verlängerung 37 gibt den Querschnitt des Einlasses 5 frei. Infolgedessen findet ein Druckausgleich zwischen Einlass 5 und Auslass 7 statt.In the 3 there is no cover in the neck of the expansion tank 1 screwed. As a result, the pen is located 23 , with the stop 33 and the extension 37 in its uppermost position, ie the extension 37 gives the cross section of the inlet 5 free. As a result, there is a pressure equalization between inlet 5 and outlet 7 instead of.

Das Ventilglied 10 ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel als Plattenventilglied ausgebildet. Es weist jedoch ebenfalls eine mit dem unteren Ende der Verlängerung 37 zusammenwirkende Verlängerung 39 auf, in der eine Öffnung zur Fluidverbindung zwischen Einlass 5 und Auslass 7 vorgesehen ist. Diese Öffnung stellt in der Servicestellung des nicht dargestellten Deckels 2 eine Fluidverbindung zwischen Einlass 5 und Auslass 7 her.The valve member 10 is also formed in this embodiment as a plate valve member. However, it also has one with the lower end of the extension 37 cooperative extension 39 in which an opening for fluid communication between inlet 5 and outlet 7 is provided. This opening is in the service position of the lid, not shown 2 a fluid connection between inlet 5 and outlet 7 ago.

Wenn nun der Deckel in den Stutzen des Ausgleichsbehälters eingedreht wird, bis er seine Schließstellung erreicht, dann bewegt sich die Verlängerung 37 nach unten und verschließt den Einlass 5.Now, when the lid is screwed into the neck of the expansion tank until it reaches its closed position, then moves the extension 37 down and closes the inlet 5 ,

Die Verlängerungen 37 und 39 können zusammen oder auch einzeln die hydraulische Verbindung zwischen dem Einlass 5 und Auslass 7 unterbrechen.The extensions 37 and 39 can together or individually the hydraulic connection between the inlet 5 and outlet 7 interrupt.

In dem Gehäuse 4 ist stromaufwärts der Verlängerung 39 des Ventilglieds 10 eine Ausgleichsbohrung 41 angeordnet. Dies bedeutet, dass zumindest ein Teil des Ventilglieds 10 mit dem im Einlass 5 herrschenden Druck beaufschlagt wird.In the case 4 is upstream of the extension 39 of the valve member 10 a compensation hole 41 arranged. This means that at least part of the valve member 10 with that in the inlet 5 prevailing pressure is applied.

Wenn nun also die daraus resultierende auf das Ventilglied 10 wirkende hydraulische Kraft größer ist als die Vorspannkraft der Druckfeder 6, dann bewegt sich das Ventilglied 10 in 3 nach unten. Die Verlängerung 39 des Ventilglieds 10 gibt einen Teil des Querschnitts des Einlasses 5 frei und somit findet der gewünschte Druckausgleich zwischen Einlass 5 und Auslass 7 statt. Bei diesem Ausführungsbeispiel stützt sich die Druckfeder 6 gegen einen Federteller 43, der im Gehäuse 4 fixiert ist, ab. So now if the resulting on the valve member 10 acting hydraulic force is greater than the biasing force of the compression spring 6 , then the valve member moves 10 in 3 downward. The extension 39 of the valve member 10 gives part of the cross-section of the inlet 5 free and thus finds the desired pressure balance between inlet 5 and outlet 7 instead of. In this embodiment, the compression spring is supported 6 against a spring plate 43 in the case 4 is fixed off.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 ist das Wegeventil 8 in den Deckel 2 integriert. Wie bei den anderen Ausführungsbeispielen auch, ist im oberen Teil des Einfüllstutzens 46 ein O-Ring 45 angeordnet, der verhindert, dass der Inhalt des Ausgleichsbehälters 1 unkontrolliert entweichen kann. In the embodiment according to 4 is the directional valve 8th in the lid 2 integrated. As with the other embodiments also, is in the upper part of the filler neck 46 an O-ring 45 arranged, which prevents the contents of the expansion tank 1 can escape uncontrollably.

Ein Innenteil 53 des Deckels 2 ist – verglichen mit den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen – etwas weiter in den Einfüllstutzen 46 hinuntergezogen, um Platz für das Wegeventil 8 zu schaffen. Am in 4 unteren Ende des Innenteils 53 ist eine Nut für einen weiteren O-Ring 47 ausgebildet. Dieser weitere O-Ring 47 dichtet das Innenteil 53 gegen den Einfüllstutzen 46 ab, wenn sich der Deckel 2 in seiner Schließstellung (nicht dargestellt) befindet. Dann entsteht ein von den O-Ringen 45 und 47 in axialer Richtung begrenzter Ringraum 49, der hydraulisch mit dem Einlass 5 in Verbindung steht. In dem Innenteil 53 ist eine Aussparung 51 ausgebildet durch welche eine hydraulische Verbindung zu einem Druckraum 57 in das Innere des Innenteils 53 hergestellt wird. An interior part 53 of the lid 2 is - compared with the previously described embodiments - slightly further into the filler neck 46 pulled down to make room for the directional control valve 8th to accomplish. At the in 4 lower end of the inner part 53 is a groove for another O-ring 47 educated. This further O-ring 47 seals the inner part 53 against the filler neck 46 when the lid is off 2 in its closed position (not shown). Then one of the O-rings arises 45 and 47 in the axial direction limited annular space 49 that is hydraulic with the inlet 5 communicates. In the inner part 53 is a recess 51 formed by which a hydraulic connection to a pressure chamber 57 into the interior of the inner part 53 will be produced.

Zwischen dem Druckraum 57 und dem Inneren des Ausgleichsbehälters 1 ist in dem Innenteil 53 ein erfindungsgemäßes Wegeventil 8 montiert. Das Wegeventil 8 ist konstruktiv dem in 1 dargestellten und erläuterten Wegeventil 8 sehr ähnlich. Der Hauptunterschied besteht darin, dass sich die Druckfeder 6 gegen einen Federteller 43 abstützt, der mittelbar mit dem Innenteil 53 verbunden ist. Der Federteller 43 ist in ein gesondertes Bauteil 44 integriert, das wiederum mit dem Innenteil 53 verbunden ist. Zwischen dem gesonderten Bauteil 44 und dem Innenteil 53 ist der Ventilsitz 9 angeordnet.Between the pressure room 57 and the interior of the surge tank 1 is in the inner part 53 an inventive directional control valve 8th assembled. The directional valve 8th is constructive to the in 1 illustrated and explained directional control valve 8th very similar. The main difference is that the compression spring 6 against a spring plate 43 supported, indirectly with the inner part 53 connected is. The spring plate 43 is in a separate component 44 integrated, in turn, with the inner part 53 connected is. Between the separate component 44 and the inner part 53 is the valve seat 9 arranged.

Außerdem ist das Wegeventil 8 verglichen mit der 1 über Kopf eingebaut. D. h. das topfförmige Ventilglied 10 wird von dem Druckraum 57 aus mit dem im Einlass herrschenden Druck beaufschlagt und öffnet nach Erreichen des Öffnungsdrucks nach unten. Dann hebt das Ventilglied 10 vom Dichtsitz 9 ab und stellt somit die hydraulische Verbindung zwischen Einlass 5 und Ausgleichsbehälter 1 her. In addition, the directional control valve 8th compared with the 1 installed over head. Ie. the cup-shaped valve member 10 is from the pressure room 57 from acting with the pressure prevailing in the inlet and opens after reaching the opening pressure down. Then lift the valve member 10 from the seal seat 9 and thus provides the hydraulic connection between inlet 5 and expansion tank 1 ago.

Der Einfüllstutzen 46 ist bei diesem und dem nächsten Ausführungsbeispiel mit einem konischen Abschnitt 59 versehen. Wenn der Deckel seine Schließstellung erreicht hat, dann dichtet der weitere O-Ring 47 an dem reduzierten Durchmesser des Einfüllstutzens 46 unterhalb des konischen Abschnitts 59 ab. The filler neck 46 is in this and the next embodiment with a conical section 59 Mistake. When the lid has reached its closed position, then seals the other O-ring 47 at the reduced diameter of the filler neck 46 below the conical section 59 from.

Wenn der Deckel die in 4 dargestellte Servicestellung einnimmt, kann das Kühlmittel direkt aus dem Ringraum 47 in den Ausgleichsbehälter 2 gelangen. Das erfindungsgemäße Wegeventil 8 ist dann wegen dieses Bypasses deaktiviert. When the lid is in 4 assumes the service position, the coolant can directly from the annulus 47 in the expansion tank 2 reach. The directional control valve according to the invention 8th is then disabled because of this bypass.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 ist das Wegeventil 8 ebenfalls in den Deckel 2 integriert. Allerdings handelt es sich dabei um ein Thermostatventil 81. In the embodiment according to 5 is the directional valve 8th also in the lid 2 integrated. However, this is a thermostatic valve 81 ,

Das gesonderte Bauteil 44 trägt ein Bi-Metall 83, das mit dem Ventilsitz 9 zusammenwirkt. The separate component 44 carries a bi-metal 83 that with the valve seat 9 interacts.

In der 6a ist das Bi-Metall nach oben gewölbt und liegt auf dem Ventilsitz 9 auf, so das Thermostatventil 81 geschlossen ist. Dies ist solange der Fall bis das Kühlmittel sich erwärmt hat und in Folge dessen das Bi-Metall 83 seine in 5 und 6b dargestellte ebene Form annimmt. Dann ist das Thermostatventil 81 geöffnet. In the 6a the bi-metal is arched upwards and lies on the valve seat 9 on, so the thermostatic valve 81 closed is. This is the case until the coolant has heated and as a result, the bi-metal 83 his in 5 and 6b illustrated planar form assumes. Then the thermostatic valve 81 open.

Die Integration des Deckels 2 und dessen hydraulische Anbindung erfolgt genauso wie bei dem vierten Ausführungsbeispiel. The integration of the lid 2 and its hydraulic connection is the same as in the fourth embodiment.

In der 7 wird nun schematisch ein Kühlsystem mit einem erfindungsgemäßen Ausgleichsbehälter dargestellt.In the 7 Now, a cooling system is shown schematically with a reservoir according to the invention.

Eine Brennkraftmaschine trägt das Bezugszeichen 61. Ein Luftwasserkühler trägt das Bezugszeichen 63. Eine Kühlmittelpumpe 65 wälzt das Wasser über Leitungen (ohne Bezugszeichen) in dem Kühlkreislauf um. Ein Thermostatventil ist mit dem Bezugszeichen 67 versehen. Nur schematisch angedeutet sind der Ausgleichsbehälter 1 und der dazugehörige Deckel 2. Der Einlass des in 8 nicht dargestellten Wegeventils ist, wie in den vorangegangenen Figuren auch mit dem Bezugszeichen 5 versehen.An internal combustion engine bears the reference number 61 , An air-water cooler bears the reference numeral 63 , A coolant pump 65 circulates the water through lines (no reference numeral) in the cooling circuit. A thermostatic valve is designated by the reference numeral 67 Mistake. Only schematically indicated are the expansion tank 1 and the corresponding lid 2 , The inlet of the in 8th Directional valve, not shown, as in the previous figures also with the reference numeral 5 Mistake.

Claims

Directional valve ( 8th ) for a surge tank ( 1 ) of a cooling system of an internal combustion engine ( 61 ), comprising a housing ( 4 ) with an inlet ( 5 ) and an outlet ( 7 ), the outlet ( 7 ) into the expansion tank ( 1 ), wherein the directional control valve ( 8th ) a valve member ( 10 ) and one in the housing ( 4 ) formed sealing seat ( 9 ) and one on the valve member ( 10 ) acting compression spring ( 6 ), characterized in that a blocking function of the directional control valve ( 8th ) of the screwing depth of a lid ( 2 ) of the expansion tank ( 1 ) depends.

Directional valve ( 8th ) according to claim 1, characterized in that the directional control valve ( 8th ) is pressure controlled or temperature controlled.

Directional valve ( 8th ) according to claim 1 or 2, characterized in that in the housing ( 4 ) a pen ( 23 ) whose position relative to the valve member ( 10 ) of screwing depth of the lid ( 2 ) of the expansion tank ( 1 ) depends.

Directional valve ( 8th ) according to claim 2, characterized in that at one end of the pin ( 23 ) a spring plate ( 21 ) is formed, that the compression spring ( 6 ) at one end against the spring plate ( 21 ) and that the compression spring ( 6 ) at the other end against the valve member ( 10 ) is supported.

Directional valve ( 8th ) according to one of the preceding claims, characterized in that in the housing ( 4 ) a membrane ( 15 ) is sealingly fixed, that the membrane ( 15 ) one with the internal pressure of the expansion tank ( 1 ) acted upon pressure space ( 14 ) from a non-pressurized space ( 14 ) and that the membrane ( 15 ) and the valve member ( 10 ) via an actuating element ( 25 ) are coupled together.

Directional valve ( 8th ) according to claim 5, characterized in that the actuating element ( 25 ) partly in the outlet ( 7 ), and that between the outlet ( 7 ) and the unpressurized space ( 15 ) a seal ( 31 ) is arranged.

Directional valve ( 8th ) according to one of the preceding claims, characterized in that an extension ( 37 ) of the pen ( 23 ) and / or an extension ( 39 ) of the valve member ( 10 ) the inlet ( 7 ) shut off when the lid ( 2 ) is in its closed position and the pressure in the inlet ( 5 ) is below an opening pressure, and that the extension ( 37 ) of the pen ( 23 ) the inlet ( 7 ) at least partially releases when the lid ( 2 ) is removed from its closed position.

Directional valve ( 8th ) according to claim 7, characterized in that the compression spring ( 6 ) at one end against one in the housing ( 9 ) fixed spring plate ( 43 ) and that the compression spring ( 6 ) at the other end against the valve member ( 10 ) is supported.

Directional valve ( 8th ) according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing seat ( 9 ) is designed as a plate seat.

Directional valve ( 8th ) according to one of the preceding claims, characterized in that the directional control valve ( 8th ) into the expansion tank ( 1 ) or in the lid ( 2 ) is integrated.

Cooling circuit for an internal combustion engine ( 1 ) with an external coolant circuit and an expansion tank ( 2 ), wherein the external coolant circuit ( 7 ) has a flow and a return and the waste heat of the internal combustion engine ( 61 ) a cooler ( 63 ), and wherein the expansion tank ( 2 ) via an inlet ( 5 ) and an outlet is hydraulically connected to the coolant circuit, characterized in that between the inlet ( 5 ) and the expansion tank ( 2 ) a pressure-controlled directional control valve ( 8th ) is provided.

Method for controlling a cooling circuit according to one of the preceding claims, characterized by the following method steps: detecting the in the inlet ( 5 ) prevailing pressure and opening the directional control valve ( 8th ) depending on the inlet ( 7 ) or in the inlet ( 7 ) prevailing temperature.