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Die Erfindung betrifft ein Thermostatventil für eine Verbrennungskraftmaschine, umfassend ein Gehäuse mit mehreren Kühlflüssigkeitsanschlüssen, und umfassend mindestens zwei hohle Ventilelemente, die in dem Gehäuse auf einer gemeinsamen Drehwelle nebeneinander angeordnet drehbar gelagert sind, wobei die Ventilelemente jeweils mindestens eine im Bereich ihrer Mantelfläche ausgebildete Öffnung besitzen, wobei die Öffnungen durch Drehen der Ventilelemente wahlweise mit einem oder mehreren der Kühlflüssigkeitsanschlüsse des Gehäuses verbunden werden können, und wobei Drehantriebsmittel vorgesehen sind, mit denen ein erstes der mindestens zwei Ventilelemente in dem Gehäuse drehend angetrieben werden kann.
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Zur Steuerung und Regelung der Kühlflüssigkeitssysteme in Verbrennungskraftmaschinen von Automobilen wird heute eine Vielzahl unterschiedlicher Kühlmittelkreise in Abhängigkeit von betrieblichen Vorgaben eingestellt. Zum Einsatz kommen beispielsweise elektromotorisch angetriebene Thermostatventile, die in der Lage sind, einen oder mehrere Kühlflüssigkeitswege zu steuern. Diese Thermostatventile verwenden als Ventilelemente beispielsweise drehbare zylinderförmige oder kugelsegmentförmige Hohlwalzen, sogenannte Drehschieber. Um bedarfsweise einen oder mehrere zusätzliche Kühlflüssigkeitskreise ansteuern zu können, werden beispielsweise mehrere solcher Drehschieber derart miteinander gekoppelt, dass sie auf einer gemeinsamen Drehachse liegen. Soll beispielsweise ein Kühlflüssigkeitskreis mit oder ohne Kabinenheizung eines Automobils betrieben werden, kann zum Beispiel bei einer Drehung in eine Richtung ein Betrieb ohne den zusätzlichen Kühlflüssigkeitskreis gesteuert werden und bei einer Drehung in die andere Richtung eine Steuerung der zusätzlichen Kühlflüssigkeitskreise erfolgen. Hierzu kann eine geeignete Steuerkulissenführung zwischen den Ventilelementen vorgesehen sein.
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Nachteilig ist allerdings, dass zur Steuerung der beiden Kühlflüssigkeitskreise jeweils nur weniger als der halbe Drehumfang der Drehschieber genutzt werden kann. Abhängig von den erforderlichen Schaltzuständen des Thermostatventils führt dies zu unerwünscht großen Durchmessern der Drehschieber.
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Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Thermostatventil der eingangs genannten Art bereitzustellen, das bei geringem Bauraum und in konstruktiv einfacher Weise eine Vielzahl an Schaltstellungen erlaubt.
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Die Erfindung löst die Aufgabe durch den Gegenstand von Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
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Für ein Thermostatventil der eingangs genannten Art löst die Erfindung die Aufgabe dadurch, dass ein zweites der mindestens zwei Ventilelemente wahlweise mit dem ersten Ventilelement koppelbar oder von dem ersten Ventilelement entkoppelbar ist, wobei das zweite Ventilelement im mit dem ersten Ventilelement gekoppelten Zustand durch eine Drehung des ersten Ventilelements ebenfalls drehend angetrieben wird, dass ein auf der Drehwelle axial beweglich gelagertes Koppelelement vorgesehen ist, und dass Koppelantriebsmittel vorgesehen sind, mit denen das Koppelelement auf der Drehwelle zwischen einer Koppelstellung und einer Entkoppelstellung axial beweglich ist, wobei das Koppelelement in der Koppelstellung eine drehfeste Kopplung zwischen dem durch die Drehantriebsmittel angetriebenen ersten Ventilelement und dem zweiten Ventilelement herstellt und diese drehfeste Kopplung in der Entkoppelstellung löst.
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Das Thermostatventil ist für den Einsatz in einer Verbrennungskraftmaschine eines Automobils vorgesehen. Insofern betrifft die Erfindung auch eine Verbrennungskraftmaschine eines Automobils mit einem erfindungsgemäßen Thermostatventil. Die erfindungsgemäß vorgesehenen Ventilelemente bilden sogenannten Drehschieber. Sie können zum Beispiel hohlzylindrisch oder hohlkugelförmig ausgebildet sein. Entsprechend können die Ventilelemente eine kugel- bzw. kugelsegmentförmige oder zylinder- bzw. zylindersegmentförmige Mantelfläche besitzen. In den Mantelflächen sind in an sich bekannter Weise jeweils eine oder mehrere Öffnungen ausgebildet, die insbesondere durch die Mantelflächen begrenzt sind. Die Öffnungen können wahlweise unterschiedliche Kühlflüssigkeitsanschlüsse des Gehäuses freigeben oder verschließen und dadurch miteinander verbinden oder voneinander trennen. Die Ventilelemente des erfindungsgemäßen Thermostatventils sind nebeneinander angeordnet. Insbesondere können die Ventilelemente also entlang der Drehachse der Ventilelemente nebeneinanderliegende Kühlflüssigkeitsanschlüsse des Gehäuses gezielt schalten, also miteinander verbinden oder voneinander trennen. Die Kühlflüssigkeitsanschlüsse des Gehäuses bilden in an sich bekannter Weise Durchgänge zu verschiedenen Kühlflüssigkeitsleitungen eines Kühlflüssigkeitssystems der Verbrennungskraftmaschine. Beispielsweise kann das nicht selbst angetriebene Ventilelement einen bedarfsweise zusätzlich zu steuernden Kühlflüssigkeitskreislauf freigeben oder verschließen.
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Erfindungsgemäß sind mindestens zwei Ventilelemente vorgesehen, wobei die Ventilelemente wahlweise miteinander gekoppelt oder voneinander entkoppelt werden können. Eines der Ventilelemente ist drehend angetrieben und dreht im gekoppelten Zustand das zweite, insbesondere nicht selbst angetriebene Ventilelement mit. Im gekoppelten Zustand sind die Ventilelemente insbesondere drehfest miteinander verbunden, so dass sie gemeinsam in beide Drehrichtungen gedreht werden. Es erfolgt dann also eine synchrone Bewegung der gekoppelten Ventilelemente. Im nichtgekoppelten Zustand kann das erste Ventilelement dagegen unabhängig von dem zweiten Ventilelement gedreht werden, also ohne Drehung des zweiten Ventilelements.
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Zur Kopplung bzw. Entkopplung der Ventilelemente ist erfindungsgemäß ein auf der Drehwelle axial beweglich gelagertes Koppelelement vorgesehen. Koppelantriebsmittel bewegen das Koppelelement auf der Drehwelle in Axialrichtung zwischen einer Koppelstellung und einer Entkoppelstellung. In der Koppelstellung wird eine drehfeste Verbindung zwischen dem durch die Drehantriebsmittel angetriebenen ersten Ventilelement und dem passiven zweiten Ventilelement hergestellt. In der Entkoppelstellung ist diese Verbindung gelöst. Das erste Ventilelement wird wie erläutert bei einer Drehung der Drehwelle gedreht. Es kann insbesondere drehfest mit der Drehwelle verbunden sein. Es ist jedoch auch möglich, dass beispielsweise das Koppelelement drehfest mit der Drehwelle verbunden ist und das erste Ventilelement über eine drehfeste Verbindung mit dem Koppelelement durch eine Drehung der Drehwelle ebenfalls gedreht wird. In diesem Fall muss das erste Ventilelement nicht selbst drehfest mit der Drehwelle verbunden sein. Es ist selbstverständlich auch möglich, dass sowohl das Koppelelement als auch das erste Ventilelement drehfest mit der Drehwelle verbunden sind. Das zweite Ventilelement ist dagegen drehbar auf der Drehwelle gelagert, so dass es wahlweise im gekoppelten Zustand mit dem ersten Ventilelement gedreht werden kann oder im entkoppelten Zustand trotz Drehung der Drehwelle in einer festen Drehposition verbleiben kann.
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Durch die über die Koppelantriebsmittel und das Koppelelement realisierte wahlweise Kopplung bzw. Entkopplung der Ventilelemente steht für die gekoppelte und für die entkoppelte Drehbewegung der Ventilelemente jeweils praktisch der gesamte Drehbereich der Ventilelemente zur Verfügung. Es lassen sich somit bei geringem Bauraum im Vergleich zum Stand der Technik erheblich mehr unterschiedliche Schaltzustände mit dem Thermostatventil realisieren.
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Das erste Ventilelement und das zweite Ventilelement können in an sich bekannter Weise an ihren einander zugewandten Seiten miteinander kommunizierende axiale Öffnungen besitzen. Über diese axialen Öffnungen kann Kühlflüssigkeit zwischen durch die beiden Ventilelemente verbundenen Kühlflüssigkeitsanschlüssen fließen.
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Selbstverständlich können auch mehr als zwei Ventilelemente vorgesehen sein. Die weiteren Ventilelemente können selbst angetrieben sein oder nicht. Im letzteren Fall können sie durch die Antriebsmittel eines anderen Ventilelements, beispielsweise des ersten Ventilelements ebenfalls angetrieben werden.
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Das Koppelelement kann nach einer Ausgestaltung sowohl in der Koppelstellung als auch in der Entkoppelstellung formschlüssig in das erste Ventilelement eingreifen. Das Koppelelement wird dann also permanent gemeinsam mit dem ersten Ventilelement gedreht. Nach einer weiteren Ausgestaltung kann das Koppelement in der Koppelstellung formschlüssig in das zweite Ventilelement eingreifen. Dabei ist es auch möglich, dass das Koppelelement in mehreren Drehpositionen des ersten Ventilelements formschlüssig in das zweite Ventilelement eingreifen kann. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Koppelelement eine zwischen dem ersten und zweiten Ventilelement axial verschiebbar auf der Drehwelle gelagerte Koppelhülse ist, an deren dem zweiten Ventilelement zugewandten Seite ein Koppelabschnitt ausgebildet ist, der in der Koppelstellung formschlüssig in einen korrespondierenden Koppelabschnitt des zweiten Ventilelements eingreift.
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Die Koppelabschnitte können zum Beispiel jeweils eine miteinander in Eingriff kommende Verzahnung besitzen. Bei mehreren möglichen Drehpositionen für den Formschluss können die Koppelabschnitte zum Beispiel eine rotationssymmetrische Verzahnung besitzen, die in mehreren, beispielsweise vier möglichen Drehpositionen miteinander in Eingriff kommen können. Durch eine solche Kopplung in unterschiedlichen relativen Drehpositionen der Ventilelemente zueinander können noch mehr Schaltzustände realisiert werden. Die Koppelhülse kann beispielsweise hohlzylindrisch ausgebildet sein.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Koppelantriebsmittel einen Koppelantrieb und ein durch den Koppelantrieb senkrecht zur Drehachse der Drehwelle bewegbares Kurvenelement mit einer Steuerkurve aufweisen, dass die Koppelhülse eine in Umfangsrichtung über ihre Außenfläche verlaufende Führungsnut besitzt, und dass ein in einem Langloch des Gehäuses in Axialrichtung der Drehwelle beweglich geführter Steuerstift vorgesehen ist, der mit seinem einen Ende in der Führungsnut geführt ist und mit seinem anderen Ende derart in der Steuerkurve geführt ist, dass der Steuerstift bei einer quer zur Drehachse der Drehwelle erfolgenden Bewegung des Kurvenelements in Axialrichtung der Drehwelle bewegt wird und dabei die Koppelhülse ebenfalls in Axialrichtung der Drehwelle bewegt.
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Das Kurvenelement wird durch den Koppelantrieb senkrecht zur Längsachse der Drehwelle bewegt. In der Oberfläche des Kurvenelements ist eine zum Beispiel unter einem Winkel kleiner als 45° zur Bewegungsrichtung des Kurvenelements verlaufende Steuerkurve geformt. Sie kann zum Beispiel durch eine Nut gebildet sein. In der Steuerkurve läuft ein Steuerstift mit seinem einen Ende. Mit seinem anderen Ende läuft der Steuerstift in einer ringförmig und konzentrisch zur Drehachse der Koppelhülse, insbesondere kreisringförmig, über den Umfang der Koppelhülse umlaufenden Führungsnut. Somit kann die Koppelhülse mit der Drehwelle gedreht werden, während der Steuerstift in der zum Beispiel kreisringförmigen Führungsnut umläuft. Wird der Steuerstift bei einer Bewegung des Kurvenelements durch die Steuerkurve in dem Langloch des Gehäuses in Axialrichtung der Drehwelle geführt, nimmt er aufgrund seiner Führung in der Führungsnut der Koppelhülse diese in Axialrichtung mit. So wird die senkrecht zur Drehachse der Drehwelle erfolgende Bewegung des Kurvenelements in eine translatorische Bewegung der Koppelhülse in Axialrichtung der Drehwelle umgewandelt.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Koppelantriebsmittel einen Koppelantrieb und einen durch den Koppelantrieb um eine senkrecht zur Drehachse der Drehwelle verlaufende Schwenkachse schwenkbaren Betätigungshebel umfassen, der mit der Koppelhülse derart zusammenwirkt, dass die Koppelhülse bei einem Verschwenken des Betätigungshebels axial auf der Drehwelle verschoben wird. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Betätigungshebel mindestens einen Betätigungsvorsprung aufweist, der in einer in Umfangsrichtung über die Außenfläche der Koppelhülse verlaufenden Führungsnut geführt ist oder dass die Koppelhülse einen in Umfangsrichtung über die Außenfläche der Koppelhülse verlaufenden Führungskragen aufweist, der in mindestens einer an dem Betätigungshebel ausgebildeten Führungsaufnahme geführt ist. Wiederum verläuft die Führungsnut bzw. der Führungskragen konzentrisch zur Drehachse der Koppelhülse ringförmig, insbesondere kreisringförmig, um den Umfang der Koppelhülse. Der Betätigungshebel kann zum Beispiel einen klauenförmigen Betätigungsabschnitt mit zum Beispiel zwei einander gegenüberliegenden und in die Führungsnut eingreifenden Betätigungsvorsprüngen aufweisen. Eine Schwenkbewegung des Betätigungshebels um die senkrecht zur Drehachse der Drehwelle verlaufende Schwenkachse bewegt dann die Koppelhülse in Axialrichtung auf der Drehwelle. Ein solcher schwenkbarer Betätigungshebel hat den Vorteil, dass es im Betrieb nicht zu Verkantungen kommen kann. Die Ausführung mit Betätigungshebel zeichnet sich daher durch besonders Robustheit aus.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung können Blockiermittel vorgesehen sein, die das zweite Ventilelement nach einem Entkoppeln von dem ersten Ventilelement in seiner beim Entkoppeln vorliegenden Drehposition halten. Solche Blockiermittel sind wichtig, damit das zweite Ventilelement für ein erneutes Koppeln mit dem ersten Ventilelement die korrekte Drehstellung besitzt. Dies gilt insbesondere, wenn über das Koppelelement eine formschlüssige Verbindung zu dem ersten Ventilelement hergestellt werden soll, welche nur in bestimmten Drehpositionen realisiert werden kann.
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Diesbezüglich kann weiter vorgesehen sein, dass die Blockiermittel ein auf der dem ersten Ventilelement abgewandten Seite zwischen dem zweiten Ventilelement und einem Gehäuseabschnitt axial verschiebbar und drehfest gelagertes und von einem Federmittel in Richtung des zweiten Ventilelements in eine Blockierstellung vorgespanntes Blockierelement umfassen, welches in der Blockierstellung formschlüssig in das zweite Ventilelement eingreift und so eine Drehung des zweiten Ventilelements verhindert, und welches gegen die Vorspannung der Federmittel in eine Freigabestellung gedrückt werden kann, in der der Formschluss mit dem zweiten Ventilelement gelöst ist, so dass das zweite Ventilelement drehbar ist. Das Blockierelement kann zum Beispiel eine auf der Drehwelle drehfest, jedoch axial verschiebbar angeordnete Hülse sein. Zwischen dem Blockierelement und der Gehäusewand ist eine zum Beispiel zylindrische Schraubenfeder angeordnet, die das Blockierelement in Richtung des zweiten Ventilelements in die Blockierstellung vorspannt. In der Blockierstellung erfolgt ein Formschluss des Blockierelements mit dem zweiten Ventilelement, so dass dieses ebenfalls gegen eine Drehung blockiert ist. Es ist wiederum möglich, dass der Formschluss in mehreren Drehpositionen des zweiten Ventilelements möglich ist.
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Die Koppelhülse kann an ihrem dem ersten Ventilelement abgewandten Ende einen die Drehwelle hülsenartig umgebenden beispielsweise hohlzylindrischen Fortsatz aufweisen, auf dem das zweite Ventilelement drehbar gelagert ist, und der in der Koppelstellung der Koppelhülse das Blockierelement gegen die Vorspannung der Federmittel in die Freigabestellung drückt. Der Fortsatz ist auf der Drehwelle angeordnet, so dass das zweite Ventilelement auf dem Fortsatz dreht. Der Fortsatz drückt das Blockierelement in die Freigabestellung, wenn die Koppelhülse in ihre Koppelstellung bewegt wird. In der Entkoppelstellung zieht sich der Fortsatz wieder zurück, so dass das Blockierelement durch die Federmittel wieder in die Blockierstellung gedrückt wird.
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Weiterhin können am Gehäuse Anschläge vorgesehen sein, die mit korrespondierenden Anschlägen an dem ersten und zweiten Ventilelement zusammenwirken und so Endpositionen der Drehbewegung des ersten und zweiten Ventilelements definieren. Solche Anschläge können wichtig sein für eine sogenannte Onboard-Diagnose (OBD). Hierzu können gezielt Endpositionen des ersten und zweiten Ventilelements angefahren und für die OBD abgefragt werden.
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Die Drehantriebsmittel und die Koppelantriebsmittel können insbesondere getrennt betätigbare Antriebsmittel sein. Damit ist die Kopplung und Entkopplung vollkommen unabhängig von einer Drehbewegung der Ventilelemente. Die Drehantriebsmittel können als Drehantrieb beispielsweise einen elektromotorischen Antrieb oder einen Vakuumantrieb umfassen. Die Koppelantriebsmittel können als Koppelantrieb beispielsweise ebenfalls einen Vakuumantrieb oder einen elektromagnetischen Antrieb oder einen elektromotorischen Antrieb umfassen. Zur Steuerung des Thermostatventils kann eine geeignete Steuer- und Regeleinrichtung vorgesehen sein, wie an sich bekannt ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch:
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1 einen Teil eines erfindungsgemäßen Thermostatventils nach einem ersten Ausführungsbeispiel in einem ersten Betriebszustand in einer perspektivischen Ansicht,
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2 die Darstellung aus 1 in einem zweiten Betriebszustand,
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3 einen Teil eines erfindungsgemäßen Thermostatventils nach einem zweiten Ausführungsbeispiel in einem ersten Betriebszustand in einer perspektivischen Ansicht,
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4 die Darstellung aus 3 in einem zweiten Betriebszustand,
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5 ein vergrößertes Detail der Darstellung aus 1,
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6 ein vergrößertes Detail der Darstellung aus 2,
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7 das Ausführungsbeispiel der 1 und 2 in einer weiteren perspektivischen Ansicht in einem weiteren Betriebszustand,
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8 das Ausführungsbeispiel der 1 und 2 in einer weiteren perspektivischen Ansicht in einem weiteren Betriebszustand,
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9 das Ausführungsbeispiel der 1 und 2 in einer weiteren perspektivischen Ansicht in einem weiteren Betriebszustand,
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10 das Ausführungsbeispiel der 1 und 2 in einer weiteren perspektivischen Ansicht in einem weiteren Betriebszustand,
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11 eine weitere Ansicht der Darstellung aus 3, wobei aus Gründen der Veranschaulichung das zweite Ventilelement nicht gezeigt ist,
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12 eine weitere Ansicht der Darstellung aus 4, wobei aus Gründen der Veranschaulichung das zweite Ventilelement nicht gezeigt ist, und
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13 ein vergrößertes Detail des erfindungsgemäßen Thermostatventils.
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Soweit nichts anderes angegeben ist, bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände. Das in den Figuren gezeigte erfindungsgemäße Thermostatventil für eine Verbrennungskraftmaschine eines Automobils umfasst ein Gehäuse mit mehreren Kühlflüssigkeitsanschlüssen zu Kühlflüssigkeitsleitungen eines Kühlflüssigkeitssystems der Verbrennungskraftmaschine. Das Kühlflüssigkeitssystem kann eine an sich bekannte Steuer- und Regeleinrichtung zur Steuerung und Regelung des Thermostatventils aufweisen. Die Steuer- und Regeleinrichtung erhält dann der Steuerung und Regelung zugrundeliegende Messwerte mindestens eines Sensors. Beispielsweise können ein oder mehrere Temperatursensoren vorgesehen sein, die die Kühlflüssigkeitstemperatur messen.
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Aus Veranschaulichungsgründen ist in den Figuren jeweils nur ein Abschnitt 10 des Gehäuses des Thermostatventils gezeigt. Auf einer gemeinsamen Drehwelle 12 sind ein erstes Ventilelement 14 und ein zweites Ventilelement 16 angeordnet. Das erste Ventilelement 14 ist drehfest mit der Drehwelle 12 verbunden. Mittels nicht näher dargestellter Antriebsmittel, beispielsweise elektromotorischer Antriebsmittel, kann die Drehwelle 12 und mit ihr das erste Ventilelement 14 um eine Drehachse 18 gedreht werden, wie insbesondere in den 1 bis 4 durch den Doppelpfeil 20 veranschaulicht. Das zweite Ventilelement 16 ist ebenfalls um die Drehachse 18 drehbar auf der Drehwelle 12 gelagert. Das erste und zweite Ventilelement 14, 16 besitzen jeweils eine kugelsegmentförmige Mantelfläche und sind hohl ausgebildet. Die Ventilelemente 14, 16 besitzen jeweils mindestens eine durch die Mantelfläche begrenzte Öffnung 22, 24. Die Öffnungen 22, 24 können wahlweise mit den Kühlflüssigkeitsanschlüssen des Gehäuses in Überdeckung gebracht werden, um die jeweiligen Kühlflüssigkeitsleitungen miteinander zu verbinden oder voneinander zu trennen. Zu diesem Zweck besitzen das erste und zweite Ventilelement 14, 16 zumindest an ihren einander zugewandten Stirnflächen weiterhin axiale Öffnungen 26, 28, über die Kühlflüssigkeit zwischen den Ventilelementen 14, 16 fließen kann.
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Die Ventilelemente 14, 16 können in nachfolgend noch zu erläuternder Weise wahlweise miteinander gekoppelt oder voneinander entkoppelt werden. Im gekoppelten Zustand können die Ventilelemente 14, 16 synchron in beiden Drehrichtungen um die Drehachse 18 gedreht werden, wobei das durch die Drehantriebsmittel angetriebene erste Ventilelement 14 aufgrund der Kopplung das selbst nicht angetriebene zweite Ventilelement 16 mitdreht. In einem entkoppelten Zustand der Ventilelemente 14, 16 kann dagegen das erste Ventilelement 14 durch die Drehantriebsmittel alleine drehend um die Drehachse 18 angetrieben werden, während das zweite Ventilelement 16 nicht mitgedreht wird.
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Bei dem in den 1 und 2 sowie den vergrößerten Darstellungen der 5 und 6 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel ist als Koppelelement eine zwischen dem ersten und zweiten Ventilelement 14, 16 axial verschiebbar auf der Drehwelle 12 gelagerte Koppelhülse 30 vorgesehen. Die Koppelhülse 30 besitzt eine hohlzylindrische Grundform. An ihrer dem zweiten Ventilelement 16 zugewandten Seite ist an der Koppelhülse 30 ein Koppelabschnitt mit einer beispielsweise in 5 zu erkennenden rotationssymmetrischen Verzahnung 32 ausgebildet. Eine solche Verzahnung ist auch an der dem ersten Ventilelement 14 zugewandten Seite des Koppelelements 30 ausgebildet, wie in 6 bei dem Bezugszeichen 34 zu erkennen. Diese Verzahnung 34 steht permanent in formschlüssigem Eingriff mit dem ersten Ventilelement 14, so dass die Koppelhülse 30 und das erste Ventilelement 14 jederzeit gemeinsam gedreht werden. Die auf der gegenüberliegenden Seite der Koppelhülse 30 ausgebildete Verzahnung 32 steht jedoch nur in der in den 2 und 6 gezeigten Koppelstellung der Koppelhülse 30 in formschlüssigem Eingriff mit dem zweiten Ventilelement 16. In der in den 1 und 5 gezeigten Entkoppelstellung der Koppelhülse 30 ist dieser formschlüssige Eingriff der Verzahnung 32 aufgehoben. Es versteht sich, dass den Verzahnungen 32, 34 korrespondierende Verzahnungen an dem ersten bzw. zweiten Ventilelement 14, 16 ausgebildet sind. In dem dargestellten Beispiel besitzt die Verzahnung 32 vier in gleichem Drehwinkelabstand ausgebildete Zähne, so dass eine Kopplung des ersten und zweiten Ventilelements 14, 16 miteinander in vier unterschiedlichen Drehpositionen möglich ist. Selbstverständlich ist auch eine Verzahnung mit mehr oder weniger als vier Zähnen möglich.
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Für einen Wechsel zwischen der Koppelstellung und der Entkoppelstellung wird die Koppelhülse 30 in Axialrichtung auf der Drehwelle 12 bewegt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 sowie 5 und 6 ist hierzu ein durch einen nicht dargestellten Koppelantrieb, beispielsweise einen elektromagnetischen Koppelantrieb, in einer Richtung senkrecht zur Drehachse 18 der Drehwelle 12 verschiebbares Kurvenelement 36 vorgesehen. Die Bewegung des Kurvenelements 36 ist in den 1 und 2 durch den Doppelpfeil 38 veranschaulicht. Auf der Oberseite des Kurvenelements 36 ist eine durch eine Nut 40 gebildete Steuerkurve 40 geformt. Wie insbesondere in den 1 und 5 zu erkennen, besitzt die Steuerkurve 40 einen unter einem Winkel kleiner als 45° gegenüber der durch den Doppelpfeil 38 vorgegebenen Drehbewegung des Kurvenelements 36 verlaufenden Kurvenabschnitt. Darüber hinaus ist in den Figuren zu erkennen, dass die Koppelhülse 30 eine kreisringförmig über ihren Umfang verlaufende Führungsnut 42 besitzt. Insbesondere in den 5 und 6 ist darüber hinaus zu erkennen, dass in einem Langloch 44 des Gehäuses ein Steuerstift 46 in Axialrichtung der Drehwelle 12 beweglich geführt ist. Der Steuerstift 46 ist mit seinem einen Ende, in den 5 und 6 seinem oberen Ende, in der Führungsnut 42 der Koppelhülse 30 geführt und mit seinem anderen Ende, in den 5 und 6 seinem unteren Ende, in der Steuerkurve 40 des Kurvenelements 36 geführt. Wie in den 1 und 2 bzw. 5 und 6 zu erkennen, führt eine Bewegung des Kurvenelements 36 in Richtung des Doppelpfeils 38 aufgrund der Steuerkurve 40 zu einer axialen Bewegung des Steuerstifts 46 in dem Langloch 44, wobei der Steuerstift 46 die Koppelhülse 30 zwischen der in den 1 und 5 gezeigten Entkoppelstellung und der in den 2 und 6 gezeigten Koppelstellung in Axialrichtung der Drehwelle 12 mitnimmt.
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In den 3 und 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel für die Kopplung des ersten und zweiten Ventilelements 14, 16 dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht weitgehend dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 umfassen die Koppelantriebsmittel der 3 und 4 jedoch einen um die Längsachse eines zylindrischen Abschnitts 48 und damit senkrecht zur Drehachse 18 der Drehwelle 12 schwenkbar gelagerten Betätigungshebel 50. Der Betätigungshebel 50 besitzt einen klauenförmigen Betätigungsabschnitt 52, wobei an den gegenüberliegenden Innenseiten der Schenkel des klauenförmigen Betätigungsabschnitts 52 jeweils ein Betätigungsvorsprung vorgesehen ist. Die Betätigungsvorsprünge sind in der Führungsnut 42 der Koppelhülse 30 geführt. Erfolgt mittels nicht näher dargestellter Koppelantriebsmittel ein Verschwenken des Betätigungshebels 50 um den zylindrischen Abschnitt 48, so nimmt der Betätigungsabschnitt 52 mit seinen Betätigungsvorsprüngen die Koppelhülse 30 mit, so dass diese zwischen der in 3 gezeigten Entkoppelstellung und der in 4 gezeigten Koppelstellung wiederum in Axialrichtung der Drehwelle 12 bewegt wird.
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Insbesondere in den 7 bis 10 sind darüber hinaus zwei an dem Gehäuseabschnitt 10 ausgebildete Anschläge 54, 56 zu erkennen. Sie wirken mit korrespondierenden Anschlägen 58, 60 des ersten und zweiten Ventilelements 14, 16 zusammen. Auf diese Weise können unterschiedliche Anschlagspositionen des ersten und zweiten Ventilelements 14, 16 angefahren werden, um für eine Onboard-Diagnose die ordnungsgemäße Funktion der Ventilelemente 14, 16 zu überprüfen, wie in den 7 bis 10 gezeigt.
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Anhand der 11 bis 13 sollen darüber hinaus Blockiermittel erläutert werden, die das zweite Ventilelement 16 nach einem Entkoppeln von dem ersten Ventilelement 14 in seiner beim Entkoppeln vorliegenden Drehposition halten. Die Blockiermittel sind in den 11 bis 13 beispielhaft anhand des in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiels erläutert. Es versteht sich, dass die Blockiermittel in gleicher Weise bei dem in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel zum Einsatz kommen. Darüber hinaus ist in den 11 und 12 aus Veranschaulichungsgründen das zweite Ventilelement 16 nicht dargestellt.
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In den 11 bis 13 ist ein hülsenförmiges Blockierelement 62 zu erkennen. Es ist auf einem die Drehwelle 12 umgebenden vierkantförmigen Abschnitt 64 axial verschiebbar jedoch drehfest gelagert. Zwischen dem Blockierelement 62 und einem Gehäuseabschnitt 66 ist eine zylindrische Schraubenfeder 68 angeordnet, die das Blockierelement 62 in die in 11 gezeigte Blockierstellung vorspannt. In dieser Blockierstellung greift das Blockierelement 62 formschlüssig in das zweite Ventilelement 16 ein, wie auch in den 1 und 3 zu erkennen. In dieser Blockierstellung verhindert das Blockierelement 62 eine Drehung des zweiten Ventilelements 16.
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In den 11 und 12 ist darüber hinaus ein auf der Drehwelle 12 angeordneter hohlzylindrischer Fortsatz 70 der Koppelhülse 30 zu erkennen. Der Fortsatz 70 drückt in der in 12 gezeigten Koppelstellung der Koppelhülse 30 das Blockierelement 62 gegen die Federvorspannung der Schraubenfeder 68 in Richtung des Gehäuseabschnitts 66. In diesem Zustand ist das Blockierelement 62 außer Eingriff mit dem zweiten Ventilelement 16, wie auch in den 2 und 4 zu erkennen, so dass das zweite Ventilelement 16 gemeinsam mit dem ersten Ventilelement 14 gedreht werden kann. Wird die Koppelhülse 30 in die Entkoppelstellung zurückbewegt, bewegt sich auch der einstückig mit der Koppelhülse 30 ausgebildete Fortsatz 70 zurück, so dass das Blockierelement 62 durch die Federvorspannung der Schraubenfeder 68 wieder in seine in 11 gezeigte Blockierstellung bewegt wird.
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In 13 ist ein den Formschluss des Blockierelements 62 mit dem zweiten Ventilelement 16 bewirkender Blockierabschnitt 72 zu erkennen. Wie zu erkennen, weist der Blockierabschnitt 72 vier in gleichem Drehwinkelabstand ausgebildete Zähne 74 auf, die mit einer entsprechenden Verzahnung in dem zweiten Ventilelement 16 formschlüssig in Eingriff kommen können, und zwar in vier unterschiedlichen Drehpositionen. Selbstverständlich ist auch eine Verzahnung mit mehr oder weniger als vier Zähnen möglich. Außerdem ist eine zentrale Bohrung 76 zu erkennen, in der die Drehwelle 12 drehend gelagert ist.
