DE102013010781A1

DE102013010781A1 - Thermostat eines Fluidsystems

Info

Publication number: DE102013010781A1
Application number: DE102013010781.4A
Authority: DE
Inventors: Marco Schweikart; Martin Weindorf
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2014-12-31
Also published as: WO2014206763A1; DE112014003003A5

Abstract

Es wird ein Thermostat (110) eines Fluidsystems, insbesondere eines Ölkreislaufs, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, beschrieben. Ein Thermostatventil (112) weist ein Ventilgehäuse (120) mit wenigstens einem Einlass (130) für das Fluid, wenigstens einem ersten Auslass (134) zu einer ersten Fluidleitung (116) und wenigstens einem zweiten Auslass (136) zu einer zweiten Fluidleitung (114) auf. Das Thermostatventil (112) umfasst wenigstens einen Ventilkörper (122), mit dem der wenigstens eine erste Auslass (134) und/oder der wenigstens eine zweite Auslass (136) gegenüber dem wenigstens einen Einlass (130) wenigstens teilweise getrennt werden kann. Wenigstens ein stromaufwärtiger Anströmabschnitt (138) des wenigstens einen Ventilkörpers (122) weist eine strömungsgünstige Form auf.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Thermostat eines Fluidsystems, insbesondere eines Ölkreislaufs, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Thermostatventil, das ein Ventilgehäuse mit wenigstens einem Einlass für das Fluid, wenigstens einem ersten Auslass zu einer ersten Fluidleitung und wenigstens einem zweiten Auslass zu einer zweiten Fluidleitung aufweist und das wenigstens einen Ventilkörper umfasst, mit dem der wenigstens eine erste Auslass und/oder der wenigstens eine zweite Auslass gegenüber dem wenigstens einen Einlass wenigstens teilweise getrennt werden kann.
Stand der Technik
Ein vom Markt her bekannter Motorölkreislauf einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs weist einen Ölkühler auf, mit dem das Motoröl gekühlt werden kann. Der Ölkühler befindet sich in einer Hauptleitung des Motorölkreislaufs. Der Motorölkreislauf verfügt über eine Umgehungsleitung, mit welcher der Ölkühler umgangen werden kann. In dem Motorölkreislauf ist ein Thermostat mit einem Thermostatventil angeordnet. Mit dem Thermostat kann ein Ölstrom durch die Umgehungsleitung abhängig von der Öltemperatur eingestellt werden. Das Thermostatventil verfügt über ein Ventilgehäuse mit einem Einlass, der mit einer Zuleitung für das Öl verbunden ist. Das Ventilgehäuse weist ferner einen Hauptauslass auf, der mit der Hauptleitung verbunden ist. Ein Umgehungsauslass des Ventilgehäuses ist mit der Umgehungsleitung verbunden. Das Thermostatventil verfügt über einen Ventilkörper, mit dem der Umgehungsauslass abhängig von der Öltemperatur gegenüber dem Einlass freigegeben werden kann. Unterhalb einer vorgegebenen Öltemperatur befindet sich der Ventilkörper in einer Öffnungsstellung, in der er den Umgehungsauslass freigibt. Das Motoröl kann so durch die Umgehungsleitung strömen und den Ölkühler umgehen. Auf diese Weise erreicht das Motoröl schneller seine Betriebstemperatur. Bei Erreichen der Betriebstemperatur verschließt der Ventilkörper den Umgehungsauslass, so dass das Motoröl ausschließlich durch den Motorölkühler geleitet und dabei gekühlt wird.
Ein derartiges Thermostatventil ist beispielsweise aus der Gebrauchsmusterschrift DE 29619609 U bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Thermostat der eingangs genannten Art zu gestalten, der einfach aufgebaut, zuverlässig und robust ist. Insbesondere sollen die Standzeiten des Thermostats verlängert werden.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass wenigstens ein stromaufwärtiger Anströmabschnitt des wenigstens einen Ventilkörpers eine strömungsgünstige Form aufweist.
Der Thermostat kann bei beliebigen Fluidsystemen eingesetzt werden. Vorteilhafterweise kann der Thermostat bei einem Motorölkreislauf einer Brennkraftmaschine verwendet werden. Der Thermostat kann vorteilhafterweise in der Kraftfahrzeugtechnik Einsatz finden. Er kann auch außerhalb von Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Industriemotoren, Verwendung finden. Mit dem Thermostat kann die Verteilung des Fluids auf mehrere Auslässe geregelt werden.
Das Ventilgehäuse kann ein separates Gehäuse sein. Alternativ kann das Ventilgehäuse als Ventilgehäuseabschnitt eines übergeordneten Bauteils, insbesondere eines Ventil-Filtermoduls, realisiert sein. Das Ventil-Filtermodul kann zusätzlich einen Fluidfilter aufweisen.
Der wenigstens eine erste Auslass kann ein Hauptauslass sein. Der wenigstens eine erste Auslass kann vorteilhafterweise mit einer Hauptfluidleitung verbunden sein. In der Hauptfluidleitung kann vorteilhafterweise ein Fluidkühler, insbesondere ein Motorölkühler, des Fluidsystems angeordnet sein. Mit dem Fluidkühler kann das Fluid gekühlt werden. Der Fluidkühler kann vorteilhafterweise dazu ausgestaltet sein, das Fluid mittels eines Kühlmittels zu kühlen.
Der wenigstens eine zweite Auslass kann ein Umgehungsauslass sein. Der wenigstens eine zweite Auslass kann vorteilhafterweise mit einer Umgehungsleitung (Bypass) verbunden sein. Die Umgehungsleitung kann vorteilhafterweise ein Aggregat des Fluidsystems, insbesondere den Fluidkühler, umgehen. Mit dem Thermostatventil kann die Umgehungsleitung bedarfsgerecht geöffnet und geschlossen werden.
Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine erste Einlass und/oder der wenigstens eine zweite Auslass abhängig von einem Zustand des Fluids, insbesondere einer Fluidtemperatur, bedarfsgerecht geöffnet oder geschlossen werden.
Erfindungsgemäß weist wenigstens ein stromaufwärtiger Anströmabschnitt des wenigstens einen Ventilkörpers eine strömungsgünstige Form auf. Der wenigstens eine Anströmabschnitt ist ein stromaufwärtiger Bereich des Ventilkörpers, der von dem Fluid angeströmt wird. Der wenigstens eine Anströmabschnitt kann dabei vorteilhafterweise in seiner äußeren Gestalt und/oder Größe strömungsgünstig gestaltet sein. Dabei kann der wenigstens eine Anströmabschnitt strömungsleitend sein. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Fluidströmung entlang des Anströmabschnitts verbessert werden kann. Vorteilhafterweise können so etwaige Turbulenzen vermieden werden. Eine Krafteinwirkung des Fluids auf dem Ventilkörper kann durch die strömungsgünstige Form verringert werden. So kann insgesamt eine mechanische Belastung des Ventilkörpers reduziert werden. Des Weiteren können so Druckunterschiede zwischen dem wenigstens einen Einlass und dem mit dem Ventilkörper zu kontrollierenden Auslass, insbesondere beim durchströmen des Auslasses mit Fluid, verringert werden. Eine mechanische Belastung auf den Ventilkörper kann so reduziert werden. Es kann insbesondere ein Einlaufen des Ventilkörpers mit der Zeit verringert werden. So kann eine Standzeit des Thermostatventils insgesamt verlängert werden. Der Druckunterschied zwischen dem wenigstens einen Einlass und dem wenigstens einen Auslass kann bei Zunahme der Fluidtemperatur abnehmen. Auf diese Weise kann durch die strömungsgünstige Form des Ventilkörpers eine mechanische Belastung des Thermostatventils insbesondere in einer Kaltlaufphase der Brennkraftmaschine oder bei verhältnismäßig geringen Umgebungstemperaturen verringert werden. In der Kaltlaufphase und bei geringen Umgebungstemperaturen ist die Temperatur des Fluids, insbesondere des Motoröls, in der Regel unterhalb seiner Betriebstemperatur. Durch die Verringerung etwaiger Druckverluste ist es möglich, eine Leistung von Nebenaggregaten, insbesondere einer Fluidpumpe, im Fluidsystem zu verringern. Die Fluidpumpe, insbesondere Ölpumpe, kann entsprechend aufgrund des geringeren Drucks, den sie aufwenden muss, kleiner dimensioniert werden. Bei der Verwendung des Thermostaten in einem Motorölkreislauf kann infolge der geringeren Druckverluste ferner ein Kraftstoffverbrauch reduziert werden.
Der wenigstens eine Anströmabschnitt kann so ausgestaltet sein, dass Kanten, insbesondere scharfe Kanten, und Übergänge im Strömungsweg des Fluids vermieden werden. Auf diese Weise kann die Fluidströmung verbessert werden.
Vorteilhafterweise kann sich einer der Auslässe, insbesondere wenigstens einer der ersten Auslässe, stromaufwärts eines Ventilsitzes des Ventilgehäuses für den wenigstens einen Ventilkörpers befinden. Auf diese Weise kann dieser Auslass unabhängig von dem Betriebszustand des Thermostatventils immer geöffnet sein. Der Ventilsitz kann vorteilhafterweise durch einen Abschnitt des Ventilgehäuses, insbesondere einen Ventilkörperaufnahmeabschnitt, in dem der Ventilkörper geführt werden kann, wenigstens mit gebildet werden. Vorteilhafterweise kann sich der Hauptauslass stromaufwärts des Ventilsitzes befinden. Vorteilhafterweise kann das Thermostatventil so ausgestaltet sein, dass nur die Verbindung zwischen dem wenigstens einen Einlass und entweder dem wenigstens einen ersten Auslass oder dem wenigstens einen zweiten Auslass gesteuert, insbesondere geregelt, werden kann. Auf diese Weise kann insbesondere bei der Verwendung des Thermostats als Umgehungsventil eine Verteilung des Fluids zwischen der Umgehungsleitung und der Hauptleitung derart geregelt werden, dass die Hauptleitung stets mit einem Teil des Fluids beaufschlagt werden kann. Die Umgehungsleitung hingegen kann bedarfsgerecht zugeschaltet werden.
Vorteilhafterweise kann die Umgehungsleitung direkt zu einem Filter des Fluidsystems führen. So kann das Fluid unter Umgehung des Fluidkühlers direkt dem Filter zugeführt werden. Ein Ausgang des Fluidkühlers kann ebenfalls zu dem Filter führen. So kann das Öl aus der Hauptleitung und aus der Umgehungsleitung dem Filter zugeführt werden. Auf diese Weise kann die Anzahl der Filter entsprechend verringert werden.
Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Ventilkörper als eine Art Hülse ausgestaltet sein. Hülsen sind innen hohl. Eine Hülse kann einfach realisiert werden. Hohle Bauteile, insbesondere Hülsen, können mit einem geringeren Gewicht realisiert werden als massive Bauteile. Auf diese Weise kann die zu bewegende Masse verringert werden. Ein zum Bewegen des Ventilkörpers etwa verwendeter Aktor kann so entsprechend kleiner dimensioniert sein. Die Hülse kann vorteilhafterweise an ihrer stromaufwärtigen Stirnseite geschlossen sein. Dort kann die Hülse vorteilhafterweise den wenigstens einen stromaufwärtigen Anströmabschnitt aufweisen. Die Hülse kann im Bereich des wenigstens einen Anströmabschnitts in ihrem Innenraum wenigstens eine Abstützeinrichtung, insbesondere einen Stützstern, aufweisen. Auf diese Weise kann die Hülse von innen stabilisiert werden. Der Innenraum der Hülse kann als Fluidkanal dienen. Ein Aufwand, einen Fluidkanal im oder am Ventilkörper zu realisieren, kann so verringert werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann sich der wenigstens eine Anströmabschnitt an seiner Außenseite von seiner stromaufwärtigen Seite zu seiner stromabwärtigen Seite hin aufweiten. Eine Aufweitung des wenigstens einen Anströmabschnitts im Strömungsweg ist besonders strömungsgünstig. So kann das Fluid gleichmäßig an der Außenseite des Anströmabschnitts entlang strömen und diesen umströmen. Vorteilhafterweise kann sich die Außenseite des Anströmabschnitts konisch aufweiten. Eine konische Aufweitung kann einfach realisiert werden. Sie ist gleichmäßig.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann anströmseitig an der Außenseite des Ventilkörpers wenigstens ein Führungselement angeordnet sein wenigstens zum Führen des Ventilkörpers in einem Einlassbereich des Ventilgehäuses. Auf diese Weise kann der Ventilkörper bei Bewegungen in und entgegen der Schließrichtung gleichmäßig geführt werden. So kann das Risiko verringert werden, dass sich der Ventilkörper verkantet oder verdreht. Eine mechanische Belastung auf den Ventilkörper kann so reduziert werden. Dies kann sich positiv auf die Standzeit des Thermostatventils auswirken.
Zusätzlich zur Führung des Ventilkörpers kann das wenigstens eine Führungselement eine strömungsbeeinflussende Wirkung haben. Auf diese Weise kann die Fluidströmung weiter verbessert werden.
Das wenigstens eine Führungselement kann sich vorteilhafterweise an der Außenseite des Ventilkörpers radial und/oder axial zu einer Bewegungsachse, insbesondere Verschiebungsachse, des Ventilkörpers erstrecken. Die Bewegungsachse ist eine gedachte Achse, entlang der der Ventilkörper relativ zum Ventilgehäuse bewegt, insbesondere verschoben, werden kann. Sie ist axial zur Schließrichtung. Quer zur Fluidströmung kann das wenigstens eine Führungselement vorteilhafterweise eine kleinere Ausdehnung haben als in Strömungsrichtung. Ein Strömungswiderstand kann so minimiert werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eines der Führungselemente eine Art Flügel aufweisen, insbesondere sein. Mit einem Flügel kann eine strömungsgünstige und führungsstabile Anordnung realisiert werden.
Vorteilhafterweise können mehrere Führungselemente an der Außenseite des Ventilkörpers verteilt angeordnet sein. Die Führungselemente können vorteilhafterweise gleichmäßig verteilt angeordnet sein. Auf diese Weise kann eine gleichmäßige Führung und Abstützung des Ventilkörpers im Einlassbereich des Ventilgehäuses erfolgen.
Vorteilhafterweise können drei Führungselemente sternförmig oder vier Führungselemente kreuzförmig angeordnet sein. Derartige Anordnungen ermöglichen eine gleichmäßige Abstützung auf einer Umfangsseite des Ventilkörpers.
Das wenigstens eine Führungselement kann vorteilhafterweise einstückig mit dem Ventilkörper verbunden sein. Auf diese Weise kann der Ventilkörper wenigstens ein Führungselement einfach als ein einziges Bauteil realisiert werden.
Das wenigstens eine Führungselement kann vorteilhafterweise an einem Aufnahmeabschnitt des Ventilkörpers zur Aufnahme eines Betätigungselements, insbesondere eines Arbeitskolbens, eines Aktors angeordnet sein. Auf diese Weise können etwa auftretende Querkräfte beim betätigen des Ventilkörpers besser kompensiert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der wenigstens eine Ventilkörper wenigstens einen Fluidkanal umfassen. Der wenigstens eine Fluidkanal des Ventilkörpers ermöglicht eine Fluidströmung in, an oder durch den Ventilkörper. Der wenigstens eine Fluidkanal kann platzsparend im Inneren des Ventilkörpers angeordnet werden. Auf diese Weise kann der benötigte Bauraum des Thermostatventils insgesamt verkleinert werden.
Vorteilhafterweise kann sich der wenigstens eine Fluidkanal bezüglich der Bewegungsachse des Ventilkörpers von einem axial stromaufwärtigen Bereich des Ventilkörpers zu einem axial stromabwärtigen Bereich erstrecken. So kann eine entsprechende Fluidströmung mit einer axialen Richtungskomponente durch den Ventilkörper realisiert werden.
Der wenigstens eine Fluidkanal kann vorteilhafterweise so ausgestaltet sein, dass er in wenigstens einer Stellung, insbesondere einer Öffnungsstellung, des wenigstens einen Ventilkörpers den wenigstens einen Einlass mit wenigstens einem der Auslässe, insbesondere dem wenigstens einen zweiten Auslass, verbinden kann.
Vorteilhafterweise kann mit dem wenigstens einen Fluidkanal der wenigstens eine Einlass über den Umgehungsauslass mit der Umgehungsleitung verbunden werden. So kann das Fluid in der Öffnungsstellung des wenigstens einen Ventilkörpers durch die Umgehungsleitung strömen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Fluidkanal wenigstens eine Fluidöffnung zu einer Außenseite des wenigstens einen Ventilkörpers aufweisen. Auf diese Weise kann Fluid von außen in den Fluidkanal oder aus diesem heraus nach außen strömen.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Fluidöffnung in einer Umfangsseite des wenigstens einen Ventilkörpers sein. Die Umfangsseite kann sich bezüglich der Bewegungsachse radial außen am Ventilkörper befinden.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Fluidöffnung sich auf der Einströmseite des Fluidkanals befinden. So kann das Fluid durch die wenigstens eine Fluidöffnung anströmseitig in den Fluidkanal strömen.
Das Fluid kann vorteilhafterweise bezüglich der Bewegungsachse des Ventilkörpers von radial außen nach radial innen in den Fluidkanal strömen. Durch den Fluidkanal kann das Fluid von axial stromaufwärts nach axial stromabwärts den Fluidkanal durchströmen. Das Fluid kann den Ventilkörper im Bereich seiner stromabwärtigen Seite verlassen.
Vorteilhafterweise kann der der wenigstens eine Fluidkanal auf der stromabwärtigen Seite offen sein. So kann das Fluid auf dieser Seite aus dem Ventilkörper herausfließen. Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Ventilkörper als Hülse ausgestaltet sein. Die Hülse kann auf ihrer stromabwärtigen Seite offen sein.
Vorteilhafterweise können mehrere Fluidöffnungen in der Umfangsseite des wenigstens einen Ventilkörpers angeordnet sein.
Die Fluidöffnungen können vorteilhafterweise umfangsmäßig gleichmäßig an dem Ventilkörper verteilt sein. Auf diese Weise kann eine gleichmäßige Verteilung des Fluids auf die Fluidöffnungen erfolgen. So kann eine einseitige mechanische Belastung des Ventilkörpers beim Einströmen des Fluids verringert werden. Etwaige einseitig einwirkende Querkräfte können so verringert, bevorzugt vermieden, und/oder kompensiert werden. Dies kann sich positiv auf einen Verschleiß des Ventilkörpers auswirken. Ferner können so Druckverluste reduziert werden.
Vorteilhafterweise können die Fluidöffnungen in Gestalt und Größe im Wesentlichen identisch sein. Auf diese Weise kann das Einströmen des Fluids weiter vergleichmäßigt werden.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Fluidöffnung rechteckig oder quadratisch sein. Rechteckige Fluidöffnungen können als Fenster oder Fensteröffnungen bezeichnet werden. Alternativ kann die wenigstens eine Fluidöffnung rund oder oval sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die wenigstens eine Fluidöffnung stromabwärts des wenigstens einen Anströmabschnitt angeordnet sein. Das Fluid kann so den wenigstens einen Anströmabschnitt passieren, bevor es zu der wenigstens einen Fluidöffnung gelangt. Auf diese Weise kann das Fluid mit dem wenigstens einen Anströmabschnitt besser zu der wenigstens einen Fluidöffnung geleitet werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Ventilkörper zum Öffnen und Schließen des Thermostatventils bezüglich einer Ventilachse linear bewegbar sein. Auf diese Weise kann das Thermostatventil axial zur Ventilachse platzsparend aufgebaut sein. Eine Linearbewegung kann einfach realisiert werden. Die Ventilachse kann vorteilhafterweise parallel oder koaxial zu der Bewegungsachse sein.
Der Ventilkörper kann vorteilhafterweise wenigstens einen Führungsabschnitt aufweisen. Das Ventilgehäuse kann wenigstens eine Ventilkörperaufnahme aufweisen. Die Ventilkörperaufnahme kann vorteilhafterweise durch entsprechende Wände des Ventilgehäuses gebildet werden. Die Ventilkbrperaufnahme kann vorteilhafterweise axial, insbesondere koaxial, zur Ventilachse und/oder zur Bewegungsachse sein. Der wenigstens eine Führungsabschnitt kann in der wenigstens einen Ventilkörperaufnahme stabil geführt werden. Auf diese Weise können Öffnungs- und Schließbewegungen des Ventilkörpers präzise ausgeführt werden. Ein Verschleiß des Ventilkörpers kann so verringert werden.
Ferner kann der Ventilkörper in der Ventilkörperaufnahme nahezu spielfrei geführt sein. Auf diese Weise kann mit dem Ventilkörper in der Ventilkörperaufnahme der entsprechende Auslass dicht verschlossen werden.
Im Bereich des Führungsabschnitts kann gegebenenfalls wenigstens eine Fluidöffnung zu wenigstens einem Fluidkanal im Inneren des Ventilkörpers angeordnet sein. In einer Schließstellung des Thermostatventils kann sich die wenigstens eine Fluidöffnung innerhalb der Ventilkörperaufnahme befinden. Auf diese Weise kann die wenigstens eine Fluidöffnung in der Schließstellung durch eine Umfangswand der Ventilkörperaufnahme verschlossen werden. Die Ventilkörperaufnahme, insbesondere der entsprechende Abschnitt der Umfangswand, kann so als eine Art Ventilsitz wirken. In der Öffnungsstellung des Thermostatventils kann sich die wenigstens eine Fluidöffnung außerhalb der Ventilkörperaufnahme befinden. In der Öffnungsstellung kann die wenigstens eine Fluidöffnung von Fluid durchströmt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann wenigstens der Anströmabschnitt des wenigstens einen Ventilkörpers wenigstens an seiner Außenseite bezüglich einer Symmetrieachse rotationssymmetrisch sein. Auf diese Weise kann wenigstens der wenigstens eine Anströmabschnitt konzentrisch umströmt werden. So kann eine Gleichmäßigkeit der Fluidströmung entlang des wenigstens einen Anströmabschnitts verbessert werden. Etwaige Querkräfte auf den Ventilkörper können verringert werden. So kann ein Verschleiß des Ventilkörpers reduziert werden. Die Standzeiten des Thermostatventils können weiter verlängert werden.
Vorteilhafterweise kann die Symmetrieachse koaxial oder parallel zur Ventilachse sein. Vorteilhafterweise kann die Symmetrieachse parallel oder koaxial zu der Bewegungsachse des Ventilkörpers sein. So kann eine Öffnungsbewegung und einer Schließbewegung des Ventilkörpers weiter verbessert werden.
Vorteilhafterweise kann der gesamte Ventilkörper an einer Außenseite, zumindest in Bezug auf seine Einhüllende, bezüglich der Symmetrieachse rotationssymmetrisch sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Thermostatventil wenigstens ein Rückstellelement aufweisen, mit dem eine Rückstellung des wenigstens einen Ventilkörpers in eine Grundstellung oder das Halten in der Grundstellung wenigstens unterstützt werden kann.
Mit dem wenigstens einen Rückstellelement kann das Thermostatventil insbesondere im passiven Zustand einfach in seiner Grundstellung gehalten werden. Der passive Zustand liegt insbesondere dann vor, wenn das Thermostatventil nicht aktiv, insbesondere mittels eines Aktors, angesteuert wird. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die verwendete Brennkraftmaschine außer Betrieb ist. Beim Start der Brennkraftmaschine weist das Thermostatventil den passiven Zustand auf. Aus dem passiven Zustand kann das Thermostatventil entsprechend betätigt werden.
Vorteilhafterweise kann die Grundstellung eine Öffnungsstellung sein. In der Öffnungsstellung kann vorteilhafterweise der wenigstens eine Einlass mit dem wenigstens einen Auslass, insbesondere dem wenigstens einen zweiten Auslass, verbunden sein.
Bei der Verwendung eines Fluidkühlers kann das Thermostatventil in der Grundstellung die Fluidströmung durch die Umgehungsleitung solange zulassen, bis das Fluid eine vorgebbare Temperatur, insbesondere seine Betriebstemperatur, erreicht hat. Bei der Verwendung in einem Motorölkreislauf kann so sichergestellt werden, dass beim Starten einer Brennkraftmaschine das noch kalte Motoröl den Ölkühler umgeht. Auf diese Weise kann eine Warmlaufphase der Brennkraftmaschine verkürzt werden.
Vorteilhafterweise kann das Rückstellelement elastisch sein. Das elastische Rückstellelement kann vorteilhafterweise vorgespannt sein. Die Elastizität des Rückstellelements kann durch entsprechende Formgebung und/oder Materialwahl realisiert werden.
Das wenigstens ein Rückstellelement kann vorteilhafterweise eine Feder, insbesondere eine Schraubenfeder, vorzugsweise eine Schraubendruckfeder, aufweisen. Eine Feder kann einfach realisiert werden. Sie ist robust. Mit Federn können lange Standzeiten realisiert werden. Federn können mit geringer Materialermüdung ausgestaltet werden. So können Federn über die Lebensdauer des Thermostatventils gleich bleibende elastische Eigenschaften aufweisen. Eine Achse der Schraubenfeder kann vorteilhafterweise parallel oder koaxial zu der Ventilachse und/oder der Bewegungsachse und/oder der Symmetrieachse des Ventilkörpers sein. Auf diese Weise kann eine lineare Kraft von der Schraubenfeder auf den Ventilkörper einwirken.
Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Teil eines etwaigen Fluidkanals im Inneren des Ventilkörpers als Aufnahme wenigstens eines Teils des wenigstens einen Rückstellelements dienen. Auf diese Weise kann einfach eine lineare Anordnung des Ventilkörpers mit dem wenigstens einen Rückstellelement realisiert werden. Ferner kann das wenigstens eine Stellelement einfach und platzsparend in dem Ventilkörper angeordnet sein.
Vorteilhafterweise kann der Strömungsweg innerhalb des wenigstens einen Rückstellelements, insbesondere der Schraubenfeder, verlaufen. Dies hat den Vorteil, dass das wenigstens eine Rückstellelement zusätzlich von dem Fluid angeströmt und/oder umströmt werden kann. Bei der Verwendung des Thermostats innerhalb eines Motorölkreislaufs kann das wenigstens ein Rückstellelement so zusätzlich geschmiert werden. Das Motoröl kann zusätzlich als Korrosionsschutz für das wenigstens eine Rückstellelement dienen. So kann ein Verschleiß wenigstens des wenigstens einen Rückstellelements verringert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Thermostatventil wenigstens einen Aktor aufweisen, mit dem der wenigstens eine Ventilkörper in dem Ventilgehäuse bewegt werden kann. Mit dem wenigstens einen Aktor kann das Thermostatventil betätigt werden. Auf diese Weise kann das Thermostatventil einfach geregelt und/oder gesteuert werden. Mittels des Aktors kann das Thermostatventil abhängig von Betriebszuständen in dem Fluidsystem, insbesondere der Brennkraftmaschine, und/oder Zuständen des Fluids, aktiviert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der wenigstens eine Aktor abhängig von einer Temperatur des Fluids aktivierbar sein. Auf diese Weise kann das Thermostatventil temperaturabhängig regeln und/oder steuern. So kann ein Fluidfluss zwischen dem Einlass und dem wenigstens einen entsprechenden Auslass abhängig von der Fluidtemperatur genau eingestellt werden.
Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Aktor ein Dehnstoff(arbeits)element aufweisen. Auf diese Weise kann der wenigstens eine Aktor einfach durch eine Änderung der Fluidtemperatur aktiviert werden. Das Dehnstoffelement kann vorteilhafterweise einen Dehnstoff, insbesondere ein Dehnwachs, aufweisen. Der Dehnstoff kann sein Volumen einfach und zuverlässig abhängig von der Temperatur verändern. Mittels der Volumenänderung kann der wenigstens eine Ventilkörper angetrieben werden.
Der wenigstens eine Aktor kann vorteilhafterweise im Strömungsweg des Fluids angeordnet sein. Auf diese Weise kann der wenigstens eine Aktor von dem Fluid einfach angeströmt werden. So kann einfach ein Wärmeaustausch zwischen dem Fluid in dem Aktor erfolgen. Der Aktor kann so abhängig von der Temperatur des Fluids aktiviert werden.
Der wenigstens eine Aktor kann vorteilhafterweise stromaufwärts des Ventilkörpers angeordnet sein. So kann der wenigstens eine Aktor abhängig von der Temperatur des einströmenden Fluids aktiviert werden. Bei der Verwendung des Thermostatventils als Umgehungsventil für einen Ölkühler eines Motorölkreislaufs kann so die Öltemperatur besser geregelt werden.
Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Aktor in der Nähe des wenigstens einen Einlasses angeordnet sein. Auf diese Weise kann das Dehnstoffelement schneller auf eine Temperaturänderung des Fluids reagieren. So kann insgesamt die Reaktionszeit des Thermostatventils und die Steuergenauigkeit verbessert werden.
Vorteilhafterweise kann ein Aktorgehäuse des Dehnstoffelements fest an dem Ventilgehäuse befestigt sein. Der Dehnstoff kann sich in dem Aktorgehäuse befinden. Ein Arbeitskolben des Dehnstoffelements kann mittels temperaturabhängigen Volumenänderungen des Dehnstoffs relativ zum Ventilgehäuse bewegt werden. Der Arbeitskolben kann vorteilhafterweise fest mit dem Ventilkörper verbunden sein. Er kann vorteilhafterweise in einem Kolbenaufnahmeabschnitt des Ventilkörpers angeordnet sein. Durch die Ausdehnung des Dehnstoffs kann der Ventilkörper abhängig von der Fluidtemperatur bewegt werden. Dadurch, dass das Aktorgehäuse mit dem enthaltenen Dehnstoff auf Seiten des Ventilgehäuses und der Arbeitskolben auf Seiten des beweglichen Ventilkörpers angeordnet ist, wird die zu bewegende Masse reduziert. Auf diese Weise kann eine Redaktionsgenauigkeit des Thermostatventils weiter verbessert werden. Ferner können die erforderlichen Bewegungskräfte zum Aktivieren des Dehnstoffelements verringert werden. Das Dehnstoffelement kann entsprechend kleiner dimensioniert sein. Auf diese Weise kann der erforderliche Bauraum verringert werden.
Vorteilhafterweise kann im Bereich des wenigstens einen Einlasses wenigstens ein Ventil, insbesondere ein Rückschlagventil, angeordnet sein. Mit dem Ventil kann eine Strömung des Fluids durch den wenigstens einen Einlass kontrolliert werden. Mit dem Rückschlagventil kann ein Rückfluss des Fluids aus dem Thermostatventil verhindert werden. Das wenigstens eine Ventil kann vorteilhafterweise platzsparend in dem wenigstens einen Einlass angeordnet sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen schematisch:
1 einen Schnitt eines Thermostats zur Regelung eines Ölflusses durch eine Umgehungsleitung für einen Ölkühler eines Motorölkreislaufs einer Brennkraftmaschine, mit einem Thermostatventil gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, das hier in einem Öffnungszustand gezeigt ist;
2 den Thermostat aus 1 mit dem Thermostatventil in einem Schließzustand;
3 eine isometrische Darstellung eines Ventilkörpers des Thermostatventils aus den 1 und 2 mit einem Dehnstoffelement zum Betätigen des Ventilkörpers;
4 eine Längsansicht des Ventilkörpers mit dem Dehnstoffelement aus 3;
5 eine querseitige Ansicht des Ventilkörpers mit dem Dehnstoffelement aus den 3 und 4;
6 einen Längsschnitt des Ventilkörpers mit dem Dehnstoffelement aus den 3 bis 5 entlang einer Schnittlinie VI-VI aus der 5;
7 einen Schnitt eines Thermostats zur Regelung eines Ölflusses durch eine Umgehungsleitung für einen Ölkühler eines Motorölkreislaufs einer Brennkraftmaschine, mit einem Thermostatventil gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, das hier in einem Öffnungszustand gezeigt ist;
8 den Thermostat aus 7 mit dem Thermostatventil in einem Schließzustand.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In den 1 und 2 ist ein Thermostat 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel eines Motorölkreislaufs einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs in unterschiedlichen Betriebszuständen jeweils in einem Längsschnitt gezeigt. Der Thermostat 10 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel Teil eines Thermostat-Filtermoduls, das auch einen in den 1 und 2 nicht gezeigten Ölfilter aufweist.
Der Thermostat 10 weist ein Thermostatventil 12 auf, mit dem ein Ölfluss in eine Umgehungsleitung 14 des Motorölkreislaufs abhängig von einer Temperatur des Motoröls geregelt werden kann. Die Umgehungsleitung 14 führt direkt von dem Thermostatventil 12 zu dem Ölfilter. Die Umgehungsleitung 14 umgeht einen in den 1 und 2 nicht gezeigten Ölkühler, welcher zur Kühlung des Motoröls durchströmt werden kann. Der Ölkühler befindet sich in einer in der 1 und 2 angedeuteten Hauptleitung 16 des Motorölkreislaufs. Die Hauptleitung 16 führt durch den Ölkühler in den Ölfilter. Von dem Ölfilter führt eine entsprechende Ölleitung beispielsweise zu Aggregaten und/oder Schmierstellen der Brennkraftmaschine.
Eine in den 1 und 2 angedeutete Zuleitung 18 des Motorölkreislaufs führt zu dem Thermostat 10. Die Zuleitung 18 kommt beispielsweise von einer Ölpumpe der Brennkraftmaschine, mit der das Motoröl durch den Motorölkreislauf gepumpt werden kann.
Der Thermostat 10 weist einen Ventilgehäuseabschnitt 20 auf, in dem ein Ventilkörper 22 axial zu einer Ventilachse 24 verschiebbar ist. Die Ventilachse 24 fällt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Verschiebungsachse zusammen, entlang der der Ventilkörper 22 bewegt werden kann. Die Ventilachse 24 ist also koaxial zur Verschiebungsachse. Durch Verschieben des Ventilkörpers 22 wird ein Ölfluss in die Umgehungsleitung 14 verändert. Der Ventilkörper 22 ist im Detail in den 3 bis 6 gezeigt.
Wenn im Folgenden von ”axial”, ”radial”, ”koaxial” oder ”umfangsmäßig” die Rede ist, so bezieht sich dies, wenn nicht anders erwähnt, auf die Ventilachse 24.
Der Ventilgehäuseabschnitt 20 weist einen Einlassraum 26, in den 1 und 2 links, und einen Auslassraum 28, rechts, auf. Der Einlassraum 26 und der Auslassraum 28 haben jeweils einen etwa kreiszylindrischen Querschnitt. Der Durchmesser des Auslassraums 28 ist kleiner als der Durchmesser des Einlassraums 26. Der Einlassraum 26 und der Auslassraum 28 sind jeweils koaxial zur Ventilachse 24. Sie sind in Strömungsrichtung des Motoröls hintereinander angeordnet. Der Einlassraum 26 und der Auslassraum 28 gehen jeweils an einer ihrer Stirnseiten ineinander über.
Der Ventilgehäuseabschnitt 20 weist ferner einen Einlass 30 auf. Der Einlass 30 befindet sich in einer Umfangsseite des Einlassraums 26. Er verbindet die Zuleitung 18 mit dem Einlassraum 26. Der Einlass 30 hat einen runden Querschnitt. Im Einlass 30 ist ein Rückschlagventil 32 angeordnet. Eine Durchlassrichtung des Rückschlagventils 32 zeigt in den Einlassraum 26. Auf diese Weise kann Motoröl aus der Zuleitung 18 in den Einlassraum 26 fließen. Ein Rückfluss aus dem Einlassraum 26 in die Zuleitung 18 wird durch das Rückschlagventil 32 verhindert.
In axialer Richtung unmittelbar stromaufwärts eines Übergangs des Einlassraums 26 zu dem Auslassraum 28 führt ein Hauptauslass 34 aus dem Einlassraum 26. Der Hauptauslass 34 befindet sich auf der gleichen Umfangsseite des Einlassraums 26, auf der auch der Einlass 30 angeordnet ist. Der Hauptauslass 34 hat einen runden Querschnitt. Ein Durchmesser des Hauptauslasses 34 entspricht etwa dem Durchmesser des Auslassraums 28. Der Hauptauslass 34 verbindet den Einlassraum 26 mit der Hauptleitung 16.
Der Ventilgehäuseabschnitt 20 hat des Weiteren einen Umgehungsauslass 36. Der Umgehungsauslass 36 befindet sich auf der dem Einlassraum 26 axial gegenüberliegenden Stirnseite des Auslassraums 28. Der Umgehungsauslass 36 verbindet den Auslassraum 28 mit der Umgehungsleitung 14. Der Umgehungsauslass 36 hat einen runden Querschnitt. Er ist koaxial zur Ventilachse 24. Sein Innendurchmesser ist kleiner als der Außendurchmesser des Auslassraums 28.
Der Ventilkörper 22 hat die Form einer kreiszylindrischen Hülse. Der Ventilkörper 22 ist koaxial zur Ventilachse 24. Er ist rotationssymmetrisch bezüglich der Ventilachse 24. Die Ventilachse 24 bildet als auch die Symmetrieachse des Ventilkörpers 22. Der Ventilkörper 22 ist auf seiner dem Auslassraum 28 zugewandten Stirnseite offen.
Die dem Einlassraum 26 zugewandte, anströmseitige Stirnseite des Ventilkörpers 22 ist geschlossen. Sie bildet einen Anströmabschnitt 38. Ein radial äußerer Umfang des Anströmabschnitts 38 verjüngt sich von dem Auslassraum 28 zum Einlassraum 26 betrachtet. Die radial äußere Umfangsseite des Anströmabschnitts 38 ist konisch geformt. Der Anströmabschnitt 38 hat eine strömungsgünstige Form. Der Anströmabschnitt 38 befindet sich in jeder, von dem Ventilkörper 22 einnehmbaren Betriebsposition innerhalb des Einlassraums 26.
An seinem dem Auslassraum 28 abgewandten Ende geht der Anströmabschnitt 38 in einen Kolbenaufnahmeabschnitt 40 über. Der Kolbenaufnahmeabschnitt 40 hat radial außen eine kreiszylindrische Form. Der Kolbenaufnahmeabschnitt 40 weist ein koaxiales Sackloch auf zur Aufnahme eines koaxialen Arbeitskolbens 42 eines Dehnstoffelements 44. Das Sackloch ist auf seiner dem Anströmabschnitt 38 axial abgewandten Seite offen.
Das Dehnstoffelement 44 weist ein Aktorgehäuse 46 auf, in dem sich ein Dehnstoff, beispielsweise ein Dehnwachs, befindet. Der Dehnstoff hat die Eigenschaft, dass er sich mit zunehmender Temperatur ausdehnt, also sein Volumen vergrößert. Der Arbeitskolben 42 ist mit dem Dehnstoff verbunden. Er kann so mit dem Dehnstoff abhängig von einer Temperatur axial verschoben werden. Das Aktorgehäuse 44 ist auf der dem Auslassraum 28 gegenüberliegenden Seite des Einlassraums 26 im Ventilgehäuseabschnitt 20 befestigt.
Innerhalb des Anströmabschnitts 38 des Ventilkörpers 22 ist ein in den 1, 2, 5 und 6 gezeigter Stützstern 48 angeordnet. Der Stützstern 48 besteht aus sechs Stützstreben, welche sich jeweils radial und axial erstrecken. Die Stützstreben sind radial außen jeweils einstückig mit einer radial inneren Umfangswand des Anströmabschnitts 38 verbunden.
Auf der dem Kolbenaufnahmeabschnitt 40 axial gegenüberliegenden Seite schließt sich an den Anströmabschnitt 38 ein Führungsabschnitt 50 des Ventilkörpers 22 an. Eine radial äußere Umfangsseite des Führungsabschnitts 50 verläuft kreiszylindrisch. Der Führungsabschnitt 50 des Ventilkörpers 22 ist koaxial in einem kreiszylindrischen Ventilkörperabschnitt 52 des Ventilgehäuseabschnitts 20 geführt. Der Ventilkörperaufnahmeabschnitt 52 bildet die radial äußere Begrenzung des Auslassraums 28. Der Außendurchmesser des Führungsabschnitts 50 entspricht etwa dem Innendurchmesser des Ventilkörperaufnahmeabschnitts 52. Auf diese Weise kann der Ventilkörper 22 im Ventilkörperaufnahmeabschnitt 52 radial nahezu spielfrei in axialer Richtung bewegt werden.
Der Führungsabschnitt 50 weist in seiner Umfangsseite vier Fensteröffnungen 54 auf. Die Fensteröffnungen 54 befinden sich axial auf gleicher Höhe neben dem Anströmabschnitt 38. Die Fensteröffnungen 54 sind in Form und Größe jeweils identisch. Die Fensteröffnungen 54 haben jeweils eine etwa rechteckige Form. Jeweils zwei zueinander parallele Seiten der Fensteröffnungen 54 erstrecken sich parallel zur Ventilachse 24, die beiden anderen zueinander parallelen Seiten erstrecken sich jeweils umfangsmäßig. Die Fensteröffnungen 54 sind umfangsmäßig gleichmäßig verteilt. Sie verbinden einen Innenraum des Ventilkörpers 22, welcher als Ölkanal 56 wirkt, mit der Außenseite des Ventilkörpers 22.
In einer Öffnungsstellung des Thermostatventils 12, die in 1 gezeigt ist, befinden sich die Fensteröffnungen 54 innerhalb des Einlassraums 26. Auf diese Weise wird eine Ölströmung aus dem Einlassraum 26 durch die Fensteröffnungen 54 in den Ölkanal 56 freigegeben.
In einer Schließstellung des Thermostatventils 12, die in der 2 gezeigt ist, werden die Fensteröffnungen 54 durch die radial innere Umfangsseite des Ventilkörperaufnahmeabschnitts 52 verschlossen. Der Ventilkörperaufnahmeabschnitt 52 bildet so in dem Bereich, in dem er die Fensteröffnungen 54 verschließt, einen Ventilsitz für den Ventilkörper 22.
Der Ölkanal 56 ist in axialer Richtung abgestuft. Sein Innendurchmesser auf der den Fensteröffnungen 54 axial abgewandten Seite ist größer als auf der den Fensteröffnungen 54 zugewandten Seite.
Der Abschnitt des Ölkanals 56 mit dem erweiterten Querschnitt dient als Federaufnahme 58 für eine Schraubendruckfeder 60. Eine Längsachse der Schraubendruckfeder 60 ist koaxial zur Ventilachse 24. Die Schraubendruckfeder 60 stützt sich mit ihrem dem Einlassraum 26 zugewandten Ende an einer Stufe 62 der radial inneren Umfangsseite des Führungsabschnitts 50 ab. Die Stufe 62 bildet den Übergang zwischen dem Abschnitt des Ölkanals 56 mit dem erweiterten Querschnitt und dem Abschnitt mit dem verjüngten Querschnitt. Mit ihrem anderen Ende stützt sich die Schraubendruckfeder 60 an einer zweiten auslassseitigen Stufe 64 ab. Die Stufe 64 umgibt den Umgehungsauslass 36 radial außen. Sie bildet den Übergang von dem Auslassraum 28 zu dem Umgehungsauslass 36. Die Schraubendruckfeder 60 weist eine Federvorspannung auf, mit der in der Grundstellung des Thermostatventils 12 der Ventilkörper 22 in axialer Richtung aus dem Auslassraum 28 heraus und gegen das Dehnstoffelement 44 gedrückt wird. Die Grundstellung des Thermostatventils 12 stimmt bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit seiner Öffnungsstellung überein.
Beim Betrieb der Brennkraftmaschine wird Motoröl mittels der Ölpumpe durch den Motorölkreislauf gepumpt. Das Motoröl gelangt aus der Zuleitung 18 durch den Einlass 30 und das Rückschlagventil 32 in den Einlassraum 26. Die Strömung durch den Einlass 30 ist in 1 durch einen Pfeil 66 angedeutet. Das Motoröl umströmt das Aktorgehäuse 46 des Dehnstoffelements 44 und gelangt mit diesem in Wärmekontakt. Es findet ein Wärmeaustausch zwischen dem Motoröl und dem Dehnstoff des Dehnstoffelements 44 statt.
Unterhalb einer vorgebbaren Öltemperatur ist das Volumen oder eine Volumenzunahme des Dehnstoffs des Dehnstoffelements 44 zu gering, um eine für das axiale Verschieben des Ventilkörpers 22 erforderliche Kraft auf den Arbeitskolben 42 auszuüben. Die vorgebbare Öltemperatur ist kleiner oder gleich der Betriebstemperatur, welche für das entsprechende Motoröl zum Betreiben der Brennkraftmaschine optimal ist. Aufgrund der Vorspannung der Schraubendruckfeder 60 wird der Ventilkörper 22, wie in der Figur gezeigt, so gegen das Dehnstoffelement 44 gepresst, dass sich die Fensteröffnungen 54 innerhalb des Einlassraums 26 befinden.
Das Motoröl umströmt den strömungsgünstigen Anströmabschnitt 38 des Ventilkörpers 22. Die Strömung des Motoröls entlang des Anströmabschnitts 38 ist in 1 durch einen Pfeil 68 angedeutet. Die Strömung ist dort im Wesentlichen in axialer Richtung.
Ein Teil des Motoröls strömt durch den Hauptauslass 34 und aus dem Einlassraum 26 heraus. Dieser Teil des Motoröls gelangt in die Hauptleitung 16. Die Ölströmung in den Hauptauslass 34 ist in 1 durch einen Pfeil 70 angedeutet. Durch die Hauptleitung 16 strömt das Motoröl durch den Ölkühler, wird dort gekühlt und gelangt in den Ölfilter. Von dort aus strömt das Motoröl weiter zu dem Aggregaten und/oder den Schmierstellen der Brennkraftmaschine.
Ein anderer Teil des Motoröls strömt gleichmäßig verteilt durch die Fensteröffnungen 54 des Ventilkörpers 22 von radial außen nach radial innen in den Ölkanal 56. Dieser Teil des Motoröls strömt in den Ölkanal 56 von axial stromaufwärts nach axial stromabwärts, angedeutet durch einen Pfeil 72. Es durchströmt dabei auch die Schraubendruckfeder 60. Das Motoröl gelangt in den Auslassraum 28. Von dort aus strömt das Motoröl durch den Umgehungsauslass 36 in die Umgehungsleitung 14. Es wird mit der Umgehungsleitung 14 dem Ölfilter zugeführt. Dort vereinigt es sich mit dem Teil des Motoröls aus der Hauptleitung 16 und gelangt mit diesem zu den Aggregaten und/oder den Schmierstellen der Brennkraftmaschine.
Mit zunehmender Betriebsdauer der Brennkraftmaschine erhöht sich die Temperatur des Motoröls. Dadurch dehnt sich der Dehnstoff des Dehnstoffelements 44 aus und schiebt den Arbeitskolben 44 und damit den Ventilkörper 22 gegen die Federkraft der Schraubendruckfeder 60 axial in einer Schließrichtung. Dabei wird der Ventilkörper 22 in dem Ventilkörperaufnahmeabschnitt 52 geführt. Die Schließrichtung ist in der 1 angedeutet durch einen Pfeil 74. Die Schließrichtung 74 ist koaxial zur Verschieberichtung und zur Ventilachse 24.
In dem Maße, in dem der Dehnstoff sich infolge der Temperaturerhöhung ausdehnt, werden die Fensteröffnungen 54 kontinuierlich in den Ventilkörperaufnahmeabschnitt 52 geschoben und durch diesen in zunehmendem Maße verdeckt. Der Anteil des Motoröls, welcher durch die Fensteröffnungen 54 in den Ölkanal 56 und damit in die Umgehungsleitung 14 gelangt, nimmt mit zunehmender Öltemperatur ab. Entsprechend steigt der Anteil des Motoröls, welcher über die Hauptleitung 16 durch den Ölkühler geleitet und gekühlt wird.
In der in 2 gezeigten Schließstellung des Thermostatventils 12 sind die Fensteröffnungen 54 vollständig verdeckt. Das gesamte dem Thermostatventil 12 zugeführte Motoröl wird durch den Hauptauslass 34 der Hauptleitung 16 geleitet und dem Ölkühler zugeführt.
Nimmt beim Betrieb der Brennkraftmaschine oder nach einer Stillstandzeit die Öltemperatur ab verringert sich das Volumen des Dehnstoffs. Die Öltemperatur kann beispielsweise infolge von stark sinkender Umgebungstemperatur und/oder abnehmender Belastung der Brennkraftmaschine abnehmen. Der Arbeitskolben 42 wird unter anderem mithilfe der Federkraft der Schraubendruckfeder 60 entgegen der Schließrichtung 74 in Richtung seiner Ausgangsposition gedrückt. Die Fensteröffnungen 54 werden abhängig von der Öltemperatur in entsprechendem Maße freigegeben, so dass das Motoröl wenigstens zu einem Teil durch die Umgehungsleitung 14 strömen kann. Der Anteil des Motoröls, welcher durch den Ölkühler strömt und gekühlt wird, wird entsprechend reduziert. Auf diese Weise kann durch Regelung des Öffnungsgrades des Thermostatventils 12, insbesondere der Fensteröffnungen 54, die Ölströmung durch die Umgehungsleitung 14 und damit die Ölkühlung und die Öltemperatur geregelt werden.
In 7 und 8 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Thermostats 110 gezeigt. Diejenigen Elemente, die zu denen des ersten Ausführungsbeispiels aus den 1 bis 6 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen zuzüglich 100 versehen. In 7 ist der Thermostat 110 in der Öffnungsstellung des Thermostatventils 112 gezeigt. 8 zeigt das Thermostatventil 112 in seiner Schließstellung.
Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Ventilkörper 122 zusätzlich vier Stützflügel 176 aufweist. Die Stützflügel 176 befinden sich an der radial äußeren Umfangsseite des Kolbenaufnahmeabschnitts 140. Sie sind einstückig mit dem Kolbenaufnahmeabschnitt 140 verbunden. Die Stützflügel 176 erstrecken sich jeweils von radial innen nach radial außen und in axialer Richtung. Die Stützflügel 176 sind im Querschnitt betrachtet entlang eines Kreuzes angeordnet. An der radial äußeren Umfangsseite stützen sich die Stützflügel 176 jeweils an der radial inneren Umfangsseite der Umfangswand des Einlassraums 126 ab. Bei einer Axialbewegung des Ventilkörpers 122 wird dieser mit den Stützhülsen 176 in dem Einlassraum 126 geführt.
Ferner wirken die Stützflügel 176 als Strömungsleitmittel für das Motoröl, welches den Anströmabschnitt 138 des Ventilkörpers 122 umströmt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 29619609 U [0003]

Claims

Thermostat (10; 110) eines Fluidsystems, insbesondere eines Ölkreislaufs, insbesondere einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Thermostatventil (12; 112), das ein Ventilgehäuse (20; 120) mit wenigstens einem Einlass (30; 130) für das Fluid, wenigstens einem ersten Auslass (34; 134) zu einer ersten Fluidleitung (16; 116) und wenigstens einem zweiten Auslass (36; 136) zu einer zweiten Fluidleitung (14; 114) aufweist und das wenigstens einen Ventilkörper (22; 122) umfasst, mit dem der wenigstens eine erste Auslass (34; 134) und/oder der wenigstens eine zweite Auslass (36; 136) gegenüber dem wenigstens einen Einlass (30; 130) wenigstens teilweise getrennt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein stromaufwärtiger Anströmabschnitt (38; 138) des wenigstens einen Ventilkörpers (22; 122) eine strömungsgünstige Form aufweist.
Thermostat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der wenigstens eine Anströmabschnitt (38; 138) an seiner Außenseite von seiner stromaufwärtigen Seite zu seiner stromabwärtigen Seite hin aufweitet.
Thermostat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass anströmseitig an der Außenseite des Ventilkörpers (122) wenigstens ein Führungselement (176) angeordnet ist wenigstens zum Führen des Ventilkörpers (122) in einem Einlassbereich (126) des Ventilgehäuses (120).
Thermostat nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ventilkörper (22; 122) wenigstens einen Fluidkanal (56; 156) umfasst.
Thermostat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Fluidkanal (56; 156) wenigstens eine Fluidöffnung (54; 154) zu einer Außenseite des wenigstens einen Ventilkörpers (22; 122) aufweist.
Thermostat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Fluidöffnung (54; 154) stromabwärts des wenigstens einen Anströmabschnitts (38; 138) angeordnet ist.
Thermostat nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (22; 122) zum Öffnen und Schließen des Thermostatventils (12; 112) bezüglich einer Ventilachse (24; 124) linear bewegbar ist.
Thermostat nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der Anströmabschnitt (38; 138) des wenigstens einen Ventilkörpers (22; 122) wenigstens an seiner Außenseite bezüglich einer Symmetrieachse (24; 124) rotationssymmetrisch ist.
Thermostat nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermostatventil (12; 112) wenigstens ein Rückstellelement (60; 160) aufweist, mit dem eine Rückstellung des wenigstens einen Ventilkörpers (22; 122) in eine Grundstellung oder das Halten in der Grundstellung wenigstens unterstützt werden kann.
Thermostat nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermostatventil (12; 112) wenigstens einen Aktor (44; 144) aufweist, mit dem der wenigstens eine Ventilkörper (22; 122) in dem Ventilgehäuse (20; 120) bewegt werden kann.
Thermostat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktor (44; 144) abhängig von einer Temperatur des Fluids aktivierbar ist.