DE102016202100A1

DE102016202100A1 - Thermostatic valve and cooling system

Info

Publication number: DE102016202100A1
Application number: DE102016202100.1A
Authority: DE
Inventors: Holger Fries; Markus Meier
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2016-02-11
Filing date: 2016-02-11
Publication date: 2017-08-17

Abstract

Ein Thermostatventil (54), das insbesondere für ein Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, umfasst zumindest einen mittels eines Thermodehnelements (78) verstellbaren Ventilkörper (72), wobei in einer ersten Funktionsstellung der Ventilkörper (72) mittels des Thermodehnelements (78) derart verstellt ist, dass die Ventilöffnung (76) freigegeben ist, und bei dem weiterhin ein Bypass für die Ventilöffnung (76) vorgesehen ist, durch den eine Pilotströmung eines Fluids auch bei verschlossener Ventilöffnung (76) zu dem Thermodehnelement (78) strömen kann, ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer zweiten Funktionsstellung die Ventilöffnung (76) von dem Ventilkörper (72) verschlossen und der Bypass von einem Absperrelement (80) freigegeben ist, sowie in einer dritten Funktionsstellung der Bypass von dem Absperrelement (80) abgesperrt ist. Ein solches Thermostatventil ermöglicht eine bedarfsweise Unterbindung der Pilotströmung und damit die Funktionalität eines „stehenden Wassers“ in dem Kühlsystem.A thermostatic valve (54), which is provided in particular for a cooling system of a motor vehicle, comprises at least one valve body (72) which can be adjusted by means of a thermal expansion element (78), wherein in a first functional position the valve body (72) is adjusted by means of the thermal expansion element (78) in that the valve opening (76) is released, and furthermore in which a bypass for the valve opening (76) is provided, through which a pilot flow of a fluid can flow to the thermo-expansion element (78) even if the valve opening (76) is closed in that in a second functional position the valve opening (76) is closed by the valve body (72) and the bypass is released by a shut-off element (80), and in a third functional position the bypass is shut off by the shut-off element (80). Such a thermostatic valve makes it possible, if necessary, to prevent the pilot flow and thus the functionality of a "standing water" in the cooling system.

Description

Die Erfindung betrifft ein auf einem Thermodehnelement basierendes Thermostatventil sowie ein Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug und insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines solchen Kraftfahrzeugs, das zumindest ein solches Thermostatventil umfasst. The invention relates to a thermo-regulating element based thermostatic valve and a cooling system for a motor vehicle and in particular for an internal combustion engine of such a motor vehicle, comprising at least one such thermostatic valve.

Ein Thermostatventil, das auf einem Thermodehnelement basiert, kann auf kostengünstige und einfache Weise eine Regelung der Durchströmung einer in ein Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs integrierten Komponente mit dem in dem Kühlsystem vorgesehenen Kühlfluid dienen. Dabei beruht die Funktionsweise eines solchen Thermostatventils auf einer Abmessungsänderung des Thermodehnelements in Abhängigkeit von dessen Temperatur beziehungsweise der Temperatur des das Thermodehnelement umströmenden Kühlfluids. Üblicherweise dehnt sich das Thermodehnelement eines solchen Thermostatventils mit zunehmender Temperatur aus, wodurch ein von diesem belasteter Ventilkörper in zunehmendem Maße von seinem Ventilsitz abgehoben wird und damit eine Durchströmung des entsprechenden Abschnitts des Kühlsystems ebenfalls in zunehmendem Maße erfolgt. A thermostatic valve based on a thermal expansion element can be used in a cost-effective and simple manner to regulate the flow through a component integrated in a cooling system of a motor vehicle with the cooling fluid provided in the cooling system. The operation of such a thermostatic valve is based on a dimensional change of the Thermodehnelements depending on its temperature or the temperature of the Thermodehnelement flowing around the cooling fluid. Usually, the Thermodehnelement such a thermostatic valve expands with increasing temperature, whereby a loaded valve body of this increasingly is lifted from its valve seat and thus a flow through the corresponding portion of the cooling system is also increasingly.

Bei einer Vielzahl solcher Thermostatventile ist das jeweilige Thermodehnelement aus konstruktiven Gründen auf der kalten, d.h. von der primären Wärmeenergiequelle abgewandten Seite bezüglich des Ventilkörpers angeordnet. Der an seinem Ventilsitz anliegende und somit das Thermostatventil verschließende Ventilkörper verhindert somit eine Umströmung des Thermodehnelements mit dem sich auf der heißen Seite schneller erwärmenden Kühlfluid, wodurch ein ausreichend schnelles Wirksamwerden des Thermodehnelements verhindert wird. Um dies zu vermeiden werden in solche Thermostatventile Bypässe integriert, durch die auch dann, wenn der jeweilige Ventilkörper gegen seinen Ventilsitz gedrückt ist und dieser somit das entsprechende Thermostatventil grundsätzlich verschließt, Kühlflüssigkeit mit einem relativ geringen Volumenstrom von der heißen Seite zur kalten Seite und damit zu dem Thermodehnelement strömen kann, wodurch die Funktion des Thermodehnelements besser auf die tatsächlich herrschenden Temperaturen des Kühlfluids auf der heißen Seite abgestimmt werden kann. For a variety of such thermostatic valves, the respective thermal expansion element is for structural reasons on the cold, i. arranged facing away from the primary heat energy source side with respect to the valve body. The voltage applied to its valve seat and thus the thermostatic valve occluding valve body thus prevents flow around the Thermodehnelements with the heating on the hot side faster cooling fluid, whereby a sufficiently rapid effect of the Thermodehnelements is prevented. To avoid this, bypasses are integrated into such thermostatic valves, by which even when the respective valve body is pressed against its valve seat and thus basically the corresponding thermostatic valve closes, cooling liquid with a relatively low flow from the hot side to the cold side and thus can flow to the Thermodehnelement, whereby the function of the Thermodehnelements can be better matched to the actual prevailing temperatures of the cooling fluid on the hot side.

Nachteilig an einem solchen über einen Bypass geführten Volumenstrom der Kühlflüssigkeit, der auch als Pilotströmung bezeichnet wird, liegt darin, dass durch diesen ein tatsächliches Stehen des Kühlfluids in dem Kühlsystem oder einem Abschnitt davon verhindert wird. Ein solches Stehen des Kühlfluids, das auch häufig als „stehendes Wasser“ bezeichnet wird, ist jedoch vielfach gewünscht, um beispielsweise nach einem Kaltstart einer Brennkraftmaschine, die nach dem Erreichen eines Betriebstemperaturbereichs mittels des Kühlsystems gekühlt werden soll, ein möglichst schnelles Erwärmen der Brennkraftmaschine oder von Komponenten davon bis zum Erreichen des Betriebstemperaturbereichs zu ermöglichen. A disadvantage of such a bypass flow volume flow of the cooling liquid, which is also referred to as a pilot flow, is that by this an actual standing of the cooling fluid in the cooling system or a portion thereof is prevented. However, such a standing of the cooling fluid, which is also often referred to as "stagnant water", is often desired, for example, after a cold start of an internal combustion engine to be cooled after reaching an operating temperature range by means of the cooling system, the fastest possible heating of the internal combustion engine or allow components thereof to reach the operating temperature range.

Erreicht werden kann dies durch aktiv ansteuerbare Thermostatventile, bei denen ein Ventilkörper in Abhängigkeit von einem oder mehreren Betriebsparametern des Kühlsystems oder einer mittels des Kühlsystems zu kühlenden Brennkraftmaschine und insbesondere der Temperatur des Kühlfluids in einem oder mehreren Abschnitten des Kühlsystems mittels eines Aktors gesteuert bewegt wird, um das Thermostatventil in veränderlichem Maße zu öffnen oder zu schließen. Derartige Thermostatventile sind jedoch vergleichsweise aufwendig und damit teuer, was auch darauf zurückzuführen ist, dass diese für eine ausreichend genaue Regelung der Kühlfluidströmung stufenlos oder in einer Vielzahl von Stufen verstellbar sein sollten. Weiterhin sollten diese eine erwartete Lebensdauer aufweisen, die zumindest der erwarteten Lebensdauer der zu kühlenden Brennkraftmaschine oder des die Brennkraftmaschine umfassenden Kraftfahrzeugs entspricht. Da im Wesentlichen permanent während des Betriebs eines Kraftfahrzeugs beziehungsweise der dazugehörigen Brennkraftmaschine eine Regelung der Kühlfluidströmung in dem dazugehörigen Kühlsystem erfolgt, müssen solche aktiv ansteuerbaren Thermostatventile entsprechend langlebig ausgelegt werden, was sich in entsprechend hohen Kosten niederschlägt. This can be achieved by actively controllable thermostatic valves, in which a valve body is controlled in response to one or more operating parameters of the cooling system or an internal combustion engine to be cooled by the cooling system and in particular the temperature of the cooling fluid in one or more sections of the cooling system by means of an actuator, to open or close the thermostatic valve to a variable degree. However, such thermostatic valves are relatively expensive and therefore expensive, which is also due to the fact that they should be adjustable for a sufficiently accurate control of the cooling fluid flow continuously or in a variety of stages. Furthermore, they should have an expected service life which corresponds at least to the expected service life of the internal combustion engine to be cooled or of the motor vehicle comprising the internal combustion engine. Since a regulation of the cooling fluid flow in the associated cooling system takes place essentially permanently during the operation of a motor vehicle or the associated internal combustion engine, such actively controllable thermostatic valves must be designed to have a long service life, which results in correspondingly high costs.

Aus der DE 10 2009 020 186 A1 ist ein Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei dem mittels eines aktiv ansteuerbaren Drehschiebers die Durchströmung des Hauptkühlers in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels steuerbar ist. Weiterhin ist ein Bypass für diesen Drehschieber vorgesehen sein, in den ein Thermostatventil integriert ist, dass bei einem Erreichen einer Grenztemperatur des Kühlmittels selbsttätig öffnet, wozu das Thermostatventil beispielsweise ein Thermodehnelement aufweisen kann. Der Bypass dient dazu, bei einem Ausfall des Drehschiebers eine weiterhin ausreichende Kühlung der Brennkraftmaschine zu gewährleisten. From the DE 10 2009 020 186 A1 a cooling system for an internal combustion engine is known in which by means of an actively controllable rotary valve, the flow through the main radiator in dependence on the temperature of the coolant is controllable. Furthermore, a bypass for this rotary valve may be provided, in which a thermostatic valve is integrated, that automatically opens upon reaching a limit temperature of the coolant, including the thermostatic valve may have, for example, a Thermodehnelement. The bypass serves to ensure a sufficient cooling of the internal combustion engine in case of failure of the rotary valve.

In der DE 100 43 618 A1 ist ein Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine beschrieben, in das neben einem Thermostat noch ein in Abhängigkeit von Messwerten von Temperatursensoren aktiv ansteuerbares Ventil integriert ist, durch das beispielsweise nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine eine Durchströmung eines Zylinderkurbelgehäuses und eines Zylinderkopfs der Brennkraftmaschine vollständig unterbunden werden kann, wodurch eine möglichst schnelle Erwärmung dieser Komponenten der Brennkraftmaschine erreicht werden kann. In the DE 100 43 618 A1 a cooling system for an internal combustion engine is described, in which in addition to a thermostat still active depending on measurements of temperature sensors controllable valve is integrated, for example, after a cold start of the engine flow through a cylinder crankcase and a cylinder head of the internal combustion engine can be completely prevented a the fastest possible heating of these components of the internal combustion engine can be achieved.

Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Thermostatventil für ein Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs anzugeben, das die Realisierung der als „stehendes Wasser“ bezeichneten Funktionalität des Kühlsystems ermöglicht und dabei relativ kostengünstig herstellbar ausgebildet ist. Based on this prior art, the present invention seeks to provide a thermostatic valve for a cooling system of a motor vehicle, which allows the realization of the called "stagnant water" functionality of the cooling system and is designed relatively inexpensive to produce.

Diese Aufgabe wird mittels eines Thermostatventils gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Ein Kühlsystem mit einem solchen Thermostatventil ist Gegenstand des Patentanspruchs 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Thermostatventils und damit des erfindungsgemäßen Kühlsystems sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung. This object is achieved by means of a thermostatic valve according to the patent claim 1. A cooling system with such a thermostatic valve is the subject of claim 9. Advantageous embodiments of the thermostatic valve according to the invention and thus the cooling system according to the invention are objects of the other claims and will become apparent from the following description of the invention.

Ein gattungsgemäßes Thermostatventil mit einem mittels eines Thermodehnelements verstellbaren Ventilkörper, bei dem in einer ersten Funktionsstellung der Ventilkörper mittels des Thermodehnelements derart verstellt ist, dass die Ventilöffnung (in variablem Maße) freigegeben ist, und bei dem ein Bypass für die Ventilöffnung vorgesehen ist, durch den eine Pilotströmung eines Fluids (insbesondere eine (Kühl-)Flüssigkeit) auch bei verschlossener Ventilöffnung zu dem Thermodehnelement strömen kann, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass in einer zweiten Funktionsstellung die Ventilöffnung von dem Ventilkörper verschlossen und der Bypass von einem vorzugsweise mittels einer Stellvorrichtung (z.B. Linearantrieb, Kurvengetriebe oder weiteres Thermodehnelement) verstellbaren Absperrelement freigegeben ist, sowie in einer dritten Funktionsstellung der Bypass von dem Absperrelement abgesperrt ist. A generic thermostatic valve with a valve body adjustable by means of a Thermodehnelements, wherein in a first functional position, the valve body is adjusted by means of the Thermodehnelements such that the valve opening is released (to a variable extent), and in which a bypass for the valve opening is provided by the a pilot flow of a fluid (in particular a (cooling) liquid) can flow to the Thermodehnelement even when the valve opening is closed, is characterized in that in a second functional position, the valve opening of the valve body closed and the bypass of a preferably by means of an adjusting device (eg Linear actuator, cam mechanism or other Thermodehnelement) adjustable shut-off is released, and in a third functional position, the bypass is shut off from the shut-off.

Das erfindungsgemäße Thermostatventil weist somit ein Absperrelement auf, das unabhängig von dem (auch) durch das Thermodehnelement bewegten Ventilkörper bewegbar ist und das auf diese Weise ermöglicht, den Bypass, durch den die Pilotströmung bedarfsweise geführt werden kann, um das Thermodehnelement mit Fluid, das von der anderen Seite bezüglich des Ventilkörpers stammt, beaufschlagen zu können, bedarfsweise abzusperren. Dadurch kann eine solche Pilotströmung verhindert und folglich die Realisierung der als „stehendes Wasser“ bezeichneten Funktionalität für ein erfindungsgemäßes Kühlsystem, das durch die Integration mindestens eines erfindungsgemäßen Thermostatventils gekennzeichnet ist, ermöglicht werden. The thermostatic valve according to the invention thus has a shut-off, which is independent of the (also) moved by the Thermodehnelement valve body movable and in this way allows the bypass, through which the pilot flow can be performed as needed, to the Thermodehnelement with fluid, the the other side comes with respect to the valve body to be able to act upon shut off, if necessary. As a result, such a pilot flow can be prevented and consequently the realization of the functionality called "standing water" for a cooling system according to the invention, which is characterized by the integration of at least one thermostatic valve according to the invention, made possible.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Thermostatventils kann vorgesehen sein, dass der Ventilkörper in einer vierten Funktionsstellung mittels des Absperrelements derart verstellt ist, dass die Ventilöffnung freigegeben ist. Ein derart ausgestattetes Thermostatventil ermöglicht somit ein Bewegen des Ventilkörpers und folglich ein Freigeben der Ventilöffnung auch unabhängig von dem Thermodehnelement, wodurch unter anderem die Realisierung einer sogenannten „failsafe“-Funktionalität ermöglicht wird. Mittels des Absperrelements kann folglich das Thermostatventil auch bei defektem Thermodehnelement geöffnet werden, so dass auch dann eine ausreichende Durchströmung des Kühlsystems und damit eine ausreichende Kühlleistung für die darin integrierten zu kühlenden Komponenten erreicht werden kann. Eine thermische Überlastung dieser Komponenten infolge eines Thermostatventils, das aufgrund eines defekten Thermodehnelements trotz des Erreichens eines für ein Öffnen vorgesehenen Grenztemperaturbereichs verschlossen bleibt, kann folglich verhindert werden. Ein Öffnen des Thermostatventils unabhängig von dem Thermodehnelement kann auch dann sinnvoll sein, wenn eine Erhöhung der Temperatur des Fluids so schnell erfolgt, dass die relativ träge Wirkung des Thermodehnelements (die es auch bei aktivierter Pilotströmung aufweist) sich negativ bemerkbar machen würde. Dies kann bei der Nutzung eines erfindungsgemäßen Thermostatventils in dem Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs beispielsweise dann der Fall sein, wenn die Brennkraftmaschine ausgehend von einem Kaltstart direkt und andauernd mit hoher Last betrieben wird, was mit einer entsprechend hohen lokalen Wärmeentwicklung verbunden ist. In a preferred embodiment of the thermostatic valve according to the invention can be provided that the valve body is adjusted in a fourth functional position by means of the shut-off element such that the valve opening is released. A thermostatic valve equipped in this way thus enables the valve body to be moved and, consequently, the valve opening also to be released independently of the thermo-expansion element, which makes it possible, inter alia, to realize so-called failsafe functionality. Consequently, by means of the shut-off element, the thermostatic valve can be opened even if the thermodiode element is defective, so that even then a sufficient flow through the cooling system and thus a sufficient cooling capacity for the components to be cooled integrated therein can be achieved. A thermal overload of these components due to a thermostatic valve, which remains closed due to a defective Thermodehnelements despite reaching a limit provided for opening limit temperature range can thus be prevented. An opening of the thermostatic valve independently of the Thermodehnelement may also be useful if an increase in the temperature of the fluid takes place so quickly that the relatively sluggish effect of Thermodehnelements (which it also has activated pilot flow) would have a negative impact. This can be the case when using a thermostatic valve according to the invention in the cooling system of a motor vehicle, for example, when the internal combustion engine is operated starting from a cold start directly and constantly with high load, which is associated with a correspondingly high local heat development.

Eine konstruktiv vorteilhafte Ausgestaltung für das erfindungsgemäße Thermostatventil, insbesondere im Hinblick auf die Ausgestaltung und die Integration des Absperrelements, kann erreicht werden, wenn der Bypass von einem in ein Gehäuse des Thermostatventils integrierten Bypasskanal ausgebildet ist, der vorzugsweise in eine einen (beispielsweise zylindrischen) Strömungskanal des Gehäuses begrenzende Wandung mündet. A structurally advantageous embodiment of the thermostatic valve according to the invention, in particular with regard to the design and integration of the shut-off, can be achieved if the bypass is formed by a built-in a housing of the thermostatic valve bypass channel, preferably in a one (for example, cylindrical) flow channel the housing bounding wall opens.

Ebenfalls vorteilhaft hinsichtlich der konstruktiven Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Thermostatventils kann sein, wenn das Absperrelement rohrförmig (vorzugsweise mit kreisringförmigem Querschnitt) ausgebildet und innerhalb eines Strömungskanals (translatorisch und/oder rotatorisch) beweglich angeordnet ist. Das Innenvolumen des rohrförmigen Absperrelements kann dabei der Aufnahme des Fluids beziehungsweise der Führung der Fluidströmung (bei freigegebener Ventilöffnung) dienen. Eine Bewegung des Absperrelements innerhalb des Strömungskanals kann beispielsweise über Lagerbuchsen geführt sein. Also advantageous in terms of the structural design of the thermostatic valve according to the invention may be when the shut-off tube is tubular (preferably with annular cross-section) and arranged within a flow channel (translational and / or rotational) is arranged to be movable. The inner volume of the tubular shut-off element can serve to accommodate the fluid or the guidance of the fluid flow (with the valve opening released). A movement of the shut-off element within the flow channel can be performed for example via bushings.

Ein solches erfindungsgemäßes Thermostatventil kann zudem derart weitergebildet sein, dass ein Dichtelement zur Abdichtung des zwischen dem Absperrelement und der Wandung des Strömungskanals ausgebildeten Spalts (insbesondere ein ringförmig umlaufender Spalt) vorgesehen ist. Dabei ist das oder zumindest ein Dichtelement weiterhin bevorzugt bezogen auf die Längsachse des Strömungskanals auf der bezüglich des Ventilkörpers distalen Seite der Mündung des Bypasskanals angeordnet ist. Durch ein derart angeordnetes Dichtelement kann somit von dieser Seite ein Zuströmen von Fluid über den zwischen dem Absperrelement und der Wandung des Strömungskanals ausgebildeten Spalts verhindert werden. Such a thermostatic valve according to the invention can also be developed in such a way that a sealing element for sealing between the Blocking element and the wall of the flow channel formed gap (in particular an annular circumferential gap) is provided. In this case, the or at least one sealing element is furthermore preferably arranged relative to the longitudinal axis of the flow channel on the side of the mouth of the bypass channel which is distal with respect to the valve body. By thus arranged sealing element can thus be prevented from this side an inflow of fluid through the formed between the shut-off and the wall of the flow channel gap.

Es besteht auch die Möglichkeit, ein entsprechendes Dichtelement (insbesondere zusätzlich) auf der bezüglich des Ventilkörpers proximalen Seite der Mündung des Bypasskanals anzuordnen, so dass dann die Mündung des Bypasskanals beidseitig gegen eine Zuströmen von Fluid abgedichtet ist, sofern das Absperrelement in zumindest der dritten Funktionsstellung des Thermostatventils derart positioniert ist, dass sich dieses mit einem (geschlossen) ausgebildeten Abschnitts seines Mantels zwischen diesen beiden Dichtelementen erstreckt. There is also the possibility of arranging a corresponding sealing element (in particular additionally) on the side of the mouth of the bypass channel which is proximal relative to the valve body, so that the mouth of the bypass channel is then sealed on both sides against an inflow of fluid, provided the blocking element is in at least the third functional position the thermostatic valve is positioned such that it extends with a (closed) formed portion of its jacket between these two sealing elements.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass das oder die Dichtelemente fest bezüglich der Wandung des Strömungskanals angeordnet und insbesondere in diese Wandung integriert sind, so dass diese bei einer Bewegung des Absperrelements nicht mit diesem mitbewegt werden. Möglich ist jedoch auch eine (mitbewegende) Integration eines oder mehrerer Dichtelemente in das Absperrelement selbst. Advantageously, it can be provided that the one or more sealing elements are fixedly arranged with respect to the wall of the flow channel and in particular are integrated in this wall, so that they are not moved with this movement during a movement of the shutoff. However, it is also possible a (moving) integration of one or more sealing elements in the shut-off itself.

In einer bevorzugten Weiterbildung eines erfindungsgemäßen Thermostatventils kann zudem vorgesehen sein, dass das rohrförmige Absperrelement eine oder mehrere Mantelöffnungen ausbildet, die in der vorzugsweise vorgesehenen vierten Funktionsstellung des Thermostatventils bezogen auf die Längsachse des Strömungskanals zwischen dem Dichtelement und dem Ventilkörper angeordnet ist/sind. Mittels der Mantelöffnung(en) kann ein Überströmen des Fluids aus dem Innenvolumen des rohrförmigen Absperrelements in die in der vierten Funktionsstellung aufgrund des Anhebens des Ventilkörpers mittels des Absperrelements freigegebene Ventilöffnung realisiert werden. In a preferred embodiment of a thermostatic valve according to the invention may also be provided that the tubular shut-off one or more shell openings forms, which is arranged in the preferably provided fourth functional position of the thermostatic valve relative to the longitudinal axis of the flow channel between the sealing element and the valve body / are. By means of the jacket opening (s), an overflow of the fluid from the internal volume of the tubular shut-off element into the valve opening released in the fourth functional position due to the lifting of the valve body by means of the shut-off element can be realized.

Weiterhin bevorzugt kann vorgesehen sein, dass bei einem erfindungsgemäßen Thermostatventil das Absperrelement in einer den Bypass absperrenden Stellung (und insbesondere in der dritten Funktionsstellung des Thermostatventils) an dem Ventilkörper anliegt. Dadurch kann auf relativ einfache konstruktive Weise eine Abdichtung zur Vermeidung eines Überströmens von Fluid in den Bypasskanal ausgehend von der bezüglich des Ventilkörpers proximalen Seite realisiert werden. Hierzu kann in zumindest eine der Kontaktflächen des Absperrelements und/oder des Ventilkörpers, die dann (ggf. über das Dichtelement) miteinander kontaktieren, ein Dichtelement integriert sein. Ein besonderer Vorteil dabei ist, dass durch ein derart angeordnetes Dichtelement keine Abdichtung zwischen zwei (während der Realisierung der Dichtungsfunktion) zueinander bewegten Komponenten erfolgen muss. Further preferably, it can be provided that in a thermostatic valve according to the invention, the shut-off element in a bypassing the bypass position (and in particular in the third functional position of the thermostatic valve) rests against the valve body. As a result, in a relatively simple constructional manner, a seal can be realized to prevent an overflow of fluid into the bypass channel, starting from the side proximal to the valve body. For this purpose, a sealing element can be integrated into at least one of the contact surfaces of the shut-off element and / or of the valve body, which then contact one another (possibly via the sealing element). A particular advantage here is that no sealing between two (during the realization of the sealing function) to each other moving components must be carried out by a sealing element arranged in this way.

Die unbestimmten Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und in der die Patentansprüche allgemein erläuternden Beschreibung, sind als solche und nicht als Zahlwörter zu verstehen. Entsprechend damit konkretisierte Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und mehrfach vorhanden sein können. The indefinite articles ("a", "an", "an" and "an"), in particular in the patent claims and in the description generally describing the claims, are to be understood as such and not as numerical words. Corresponding to this concretized components are thus to be understood that they are present at least once and may be present more than once.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt in teilweise schematischer Darstellung: The present invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawings. In the drawings shows in a partially schematic representation:

1: ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Kühlsystem; 1 a motor vehicle with a cooling system according to the invention;

2: ein Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug gemäß der 1; 2 a cooling system for a motor vehicle according to the 1 ;

3: ein erfindungsgemäßes Thermostatventil in einer ersten Funktionsstellung; 3 a thermostatic valve according to the invention in a first functional position;

4: das Thermostatventil in einer zweiten Funktionsstellung; 4 : the thermostatic valve in a second functional position;

5: das Thermostatventil in einer dritten Funktionsstellung; und 5 : the thermostatic valve in a third functional position; and

6: das Thermostatventil in einer vierten Funktionsstellung. 6 : the thermostatic valve in a fourth functional position.

Die 1 zeigt ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Kühlsystem 60, das in der 2 im Detail dargestellt ist. The 1 shows a motor vehicle with a cooling system according to the invention 60 that in the 2 is shown in detail.

Das Kühlsystem 60 umfasst als eine zu kühlende Komponente einen Verbrennungsmotor 10 einer Brennkraftmaschine. Der Verbrennungsmotor 10 ist als Hubkolben-Verbrennungsmotor ausgeführt und umfasst ein Zylinderkurbelgehäuses 12, in dem eine Mehrzahl von Zylindern (nicht dargestellt) ausgebildet sind, in denen jeweils ein Kolben (nicht dargestellt) beweglich geführt ist. Ein Zylinderkopf 14 schließt das Zylinderkurbelgehäuses 12 und damit die Zylinder nach oben hin ab und umfasst weiterhin mindestens ein Einlass- sowie mindestens ein Auslassventil (nicht dargestellt) für jeden der Zylinder, durch die in bekannter Weise ein Gaswechsel in von den Zylindern, den Kolben und dem Zylinderkopf 14 begrenzten Brennräumen gesteuert wird. The cooling system 60 includes a combustion engine as a component to be cooled 10 an internal combustion engine. The internal combustion engine 10 is designed as a reciprocating internal combustion engine and includes a cylinder crankcase 12 in which a plurality of cylinders (not shown) are formed, in each of which a piston (not shown) is movably guided. A cylinder head 14 closes the cylinder crankcase 12 and thus the cylinder from the top and further comprises at least one inlet and at least one exhaust valve (not shown) for each of the cylinders, by the known manner, a gas exchange in the cylinders, the piston and the cylinder head 14 limited combustion chambers is controlled.

Sowohl das Zylinderkurbelgehäuse 12 als auch der Zylinderkopf 14 werden mittels des Kühlsystems 60 gekühlt, wozu diese Kühlkanäle 16, 18 aufweisen, die mit einem Kühlfluid des Kühlsystems 60 gefüllt und von diesem zumindest temporär durchströmt werden. Der (mindestens eine) Kühlkanal 16 des Zylinderkurbelgehäuses 12 und der (mindestens eine) Kühlkanal 18 des Zylinderkopfs 14 sind parallel verlaufend ausgebildet und werden somit parallel von dem Kühlfluid durchströmt. Both the cylinder crankcase 12 as well as the cylinder head 14 be by means of the cooling system 60 cooled, why these cooling channels 16 . 18 having, with a cooling fluid of the cooling system 60 filled and are at least temporarily flowed through by this. The (at least one) cooling channel 16 of the cylinder crankcase 12 and the (at least one) cooling channel 18 of the cylinder head 14 are formed running parallel and are thus flowed through in parallel by the cooling fluid.

Das Kühlsystem 60 bildet einen ersten Kühlkreis und einen zweiten Kühlkreis aus, die in einem Abschnitt, nämlich in dem von den Kühlkanälen 16, 18 des Verbrennungsmotors 10 ausgebildeten Abschnitt, integral ausgebildet sind. Demnach werden im Betrieb des Kühlsystems die Kühlkanäle 16, 18 des Verbrennungsmotors 10 zumindest teilweise durchströmt, unabhängig davon ob nur der erste oder der zweite oder beide Kühlkreise genutzt werden. The cooling system 60 forms a first cooling circuit and a second cooling circuit, which in a portion, namely in the of the cooling channels 16 . 18 of the internal combustion engine 10 formed portion, are integrally formed. Accordingly, in the operation of the cooling system, the cooling channels 16 . 18 of the internal combustion engine 10 flows through at least partially, regardless of whether only the first or the second or both cooling circuits are used.

Der erste Kühlkreis umfasst weiterhin einen Umgebungswärmetauscher, der als sogenannter Hauptkühler 20 vorgesehen ist, sowie eine erste, beispielsweise elektrisch oder von dem Verbrennungsmotor 10 angetriebene und gegebenenfalls hinsichtlich ihrer Förderleistung regelbare Pumpe 22, die stromab des Hauptkühlers 20 angeordnet ist. Weiterhin ist ein Ausgleichsbehälter 24 vorgesehenen, der in einer Parallelschaltung zu dem Hauptkühler 20 in den ersten Kühlkreis integriert ist. Die einzelnen Komponenten des ersten Kühlkreises sind über entsprechende Verbindungleitungen fluidleitend verbunden. The first cooling circuit further comprises an ambient heat exchanger, which serves as a so-called main radiator 20 is provided, and a first, for example, electrically or by the internal combustion engine 10 driven and optionally controllable in terms of their capacity pump 22 that are downstream of the main radiator 20 is arranged. Furthermore, a surge tank 24 provided in a parallel connection to the main radiator 20 integrated into the first cooling circuit. The individual components of the first cooling circuit are fluid-conductively connected via corresponding connection lines.

Der zweite Kühlkreis umfasst noch einen Heizungswärmetauscher 26, der ebenfalls einen Umgebungswärmetauscher darstellt, wobei mit diesem bedarfsweise ein Wärmeübergang von dem Kühlfluid auf Umgebungsluft, die für die Klimatisierung eines Innenraums des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, erfolgen kann. Weiterhin umfasst der zweite Kühlkreis eine zweite, beispielsweise elektrisch angetriebene und gegebenenfalls hinsichtlich ihrer Förderleistung regelbare Pumpe 28, die stromab des Heizungswärmetauschers 26 angeordnet ist. Auch die einzelnen Komponenten des zweiten Kühlkreises sind über entsprechende Verbindungsleitungen fluidleitend verbunden The second cooling circuit also comprises a heating heat exchanger 26 , which also represents an ambient heat exchanger, with this if necessary, a heat transfer from the cooling fluid to ambient air, which is provided for the air conditioning of an interior of the motor vehicle, can take place. Furthermore, the second cooling circuit comprises a second, for example, electrically driven and possibly controllable with respect to their delivery pump 28 located downstream of the heater core 26 is arranged. The individual components of the second cooling circuit are fluid-conductively connected via corresponding connecting lines

Das Kühlsystem 60 umfasst weiterhin noch einen Zwischenkühlkreis, der von dem integralen Abschnitt des ersten und zweiten Kühlkreis, einem weiteren Abschnitt des ersten Kühlkreises, einem weiteren Abschnitt des zweiten Kühlkreises sowie einem den ersten Kühlkreis und den zweiten Kühlkreis verbindenden Verbindungsabschnitt 30 (mit entsprechenden Verbindungsleitungen) gebildet wird. Dabei geht, bezogen auf die Strömungsrichtung des Kühlmittels, der Verbindungsabschnitt 30 stromab des Verbrennungsmotors 10 und stromauf des Hauptkühlers 20 sowie des Ausgleichsbehälters 24 aus dem ersten Kühlkreis ab. Die Mündung des Verbindungsabschnitts 30 ist stromab des Heizungswärmetauschers 26 und stromauf der zweiten Pumpe 28 (und damit auch stromauf des Verbrennungsmotors 10) in den zweiten Kühlkreis integriert. In den Verbindungsabschnitt 30 des Zwischenkühlkreises ist ein weiterer Komponentenkühler in Form eines Motorölkühlers 32 integriert. Der Motorölkühler 32 dient im Betrieb der Brennkraftmaschine nach dem Erreichen des Betriebstemperaturbereichs einer Kühlung des zur Schmierung des Verbrennungsmotors 10 genutzten Motoröls. The cooling system 60 Still further comprises an intermediate cooling circuit, which of the integral portion of the first and second cooling circuit, another portion of the first cooling circuit, a further portion of the second cooling circuit and a connecting portion connecting the first cooling circuit and the second cooling circuit 30 (with corresponding connection lines) is formed. In this case, based on the flow direction of the coolant, the connecting portion 30 downstream of the internal combustion engine 10 and upstream of the main cooler 20 and the expansion tank 24 from the first cooling circuit. The mouth of the connecting section 30 is downstream of the heater core 26 and upstream of the second pump 28 (and thus also upstream of the internal combustion engine 10 ) integrated into the second cooling circuit. In the connecting section 30 the intermediate cooling circuit is another component cooler in the form of an engine oil cooler 32 integrated. The engine oil cooler 32 is used in the operation of the internal combustion engine after reaching the operating temperature range of a cooling of the lubrication of the internal combustion engine 10 used engine oil.

Ein erster von einem Anschlusselement 34 ausgebildeter Sammelraum 36 ist mit zwei Einlassanschlüssen 38, 40 verbunden, von denen ein erster, der Einlassanschluss 38, als Zuleitung von Kühlfluid aus dem ersten Kühlkreis und der zweite, der Einlassanschluss 40, als Zuleitung von Kühlfluid aus dem zweiten Kühlkreis dient. Ein mit dem ersten Sammelraum 36 verbundener Auslassanschluss 42 ist an einen Kühlkanal 44 des Verbrennungsmotors 10 angeschlossen. Dieser Kühlkanal 44 des Verbrennungsmotors 10 ist stromauf einer Verzweigung vorgesehen, die einer Aufteilung des Kühlfluids auf die parallel verlaufenden Kühlkanäle 16, 18 des Zylinderkurbelgehäuses 12 sowie des Zylinderkopfs 14 dient. Innerhalb des ersten Sammelraums 36 sind weiterhin zwei Rückschlagventile 46 vorgesehen, die in Abhängigkeit von der Differenz der Drücke in einerseits den Einlassanschlüssen 38, 40 und andererseits dem Auslassanschluss 42 öffnen oder schließen. A first of a connection element 34 trained collection room 36 is with two inlet connections 38 . 40 connected, of which a first, the inlet port 38 , as a supply of cooling fluid from the first cooling circuit and the second, the inlet port 40 , Serves as a supply of cooling fluid from the second cooling circuit. One with the first collection room 36 connected outlet port 42 is to a cooling channel 44 of the internal combustion engine 10 connected. This cooling channel 44 of the internal combustion engine 10 is provided upstream of a branch, which is a division of the cooling fluid on the parallel cooling channels 16 . 18 of the cylinder crankcase 12 as well as the cylinder head 14 serves. Inside the first collection room 36 are still two check valves 46 provided, depending on the difference of the pressures in one hand, the inlet ports 38 . 40 and on the other hand the outlet port 42 open or close.

Ein zweiter Sammelraum 48 des Anschlusselements 34 ist ebenfalls mit zwei Einlassanschlüssen 50, 52 fluidleitend verbunden, wobei ein erster, der Einlassanschluss 50, fluidleitend mit dem Kühlkanal 16 des Zylinderkurbelgehäuses 12 und der zweite, der Einlassanschluss 52, fluidleitend mit dem Kühlkanal 18 des Zylinderkopfs 14 verbunden ist. In beide Einlassanschlüsse 50, 52 des zweiten Sammelraums 48 ist jeweils ein erfindungsgemäßes Thermostatventil 54, wie es beispielsweise in den 3 bis 6 im Detail dargestellt ist, integriert. A second collection room 48 of the connection element 34 is also with two inlet connections 50 . 52 fluidly connected, wherein a first, the inlet port 50 , fluid-conducting with the cooling channel 16 of the cylinder crankcase 12 and the second, the inlet port 52 , fluid-conducting with the cooling channel 18 of the cylinder head 14 connected is. In both inlet connections 50 . 52 the second collection room 48 is in each case a thermostatic valve according to the invention 54 as in the example 3 to 6 is shown in detail, integrated.

Weiterhin ist der zweite Sammelraum 48 mit zwei Auslassanschlüssen 56, 58 fluidleitend verbunden, von denen ein erster, der Auslassanschluss 56, der Ableitung von Kühlmittel aus dem zweiten Sammelraum 48 in den ersten Kühlkreis und ein zweiter, der Auslassanschluss 58, zur Ableitung von Kühlmittel aus dem zweiten Sammelraum 48 in den zweiten Kühlkreis dient. Furthermore, the second collection room 48 with two outlet connections 56 . 58 fluidly connected, of which a first, the outlet port 56 , the discharge of coolant from the second plenum 48 in the first cooling circuit and a second, the outlet port 58 , for the discharge of coolant from the second plenum 48 serves in the second cooling circuit.

Ein erfindungsgemäßes Thermostatventil 54, wie es beispielsweise bei einem Kühlsystem 60 gemäß der 2 zum Einsatz kommen kann, ist in den 3 bis 6 in unterschiedlichen Funktionsstellungen dargestellt. An inventive thermostatic valve 54 as with a cooling system 60 according to the 2 can be used in the 3 to 6 shown in different functional positions.

Das Thermostatventil 54 umfasst ein Gehäuse 62, das einen ersten Strömungskanal 64 sowie einen zweiten Strömungskanal 66 ausbildet, die jeweils einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, sich jedoch hinsichtlich des Durchmessers unterscheiden. Bezogen auf eine Durchströmungsrichtung, für die das Thermostatventil 54 ausgelegt ist und die sich aus der Art der Integration des Thermostatventils 54 in einen Kühlkreis des Kühlsystems 60 sowie aus der Förderleistung der mit diesem Kühlkreis in Wirkverbindung stehenden Pumpe(n) 22, 28 ergibt, bildet der erste Strömungskanal 64 einen Einlasskanal und der zweite Strömungskanal 66 einen Auslasskanal aus. Zwischen dem Einlasskanal 64 und dem hinsichtlich des Durchmessers größeren Auslasskanal 66 bildet das Gehäuse 62 einen radial bezogen auf die (koaxialen) Längsachsen 68 des Einlasskanals 64 und des Auslasskanals 66 ausgerichteten Absatz aus, dessen innenliegende Kante abgeschrägt ist und dadurch einen kegelstumpfförmigen Ventilsitz 70 für einen Ventilkörper 72 des Thermostatventils 54 ausbildet. Ein vorgespanntes Federelement 74 ist innerhalb des Auslasskanals 66 angeordnet und stützt sich zwischen dem Ventilkörper 72 und einem zentralen Abschnitt des Gehäuses 62 ab. Das Federelement 74 beaufschlagt den Ventilkörper 72 in Richtung des Ventilsitzes 70 und bewirkt somit ein Verschließen einer im Übergang zwischen dem Einlasskanal 64 und dem Auslasskanal 66 ausgebildeten Ventilöffnung 76, sofern der Ventilkörper 72 nicht entgegen der Wirkung des Federelements 74 mittels entweder eines Thermodehnelements 78 oder eines Absperrelements 80 von dem Ventilsitz 70 (in variablem Maße) abgehoben ist. The thermostatic valve 54 includes a housing 62 that has a first flow channel 64 and a second flow channel 66 forms, each having a substantially circular cross section, but differ in terms of the diameter. Based on a flow direction for which the thermostatic valve 54 is designed and derived from the type of integration of the thermostatic valve 54 into a cooling circuit of the cooling system 60 and from the delivery rate of the pump (s) operatively connected to this cooling circuit 22 . 28 results, forms the first flow channel 64 an inlet channel and the second flow channel 66 an outlet channel. Between the inlet channel 64 and the larger in diameter with respect to the outlet channel 66 forms the housing 62 a radial with respect to the (coaxial) longitudinal axes 68 of the intake channel 64 and the outlet channel 66 aligned paragraph, whose inner edge is chamfered and thereby a frusto-conical valve seat 70 for a valve body 72 of the thermostatic valve 54 formed. A prestressed spring element 74 is inside the exhaust duct 66 arranged and supported between the valve body 72 and a central portion of the housing 62 from. The spring element 74 acts on the valve body 72 in the direction of the valve seat 70 and thus causes a closure in the transition between the inlet channel 64 and the outlet channel 66 trained valve opening 76 provided the valve body 72 not against the action of the spring element 74 by means of either a thermal expansion element 78 or a shut-off element 80 from the valve seat 70 (in variable measure) is lifted off.

Das Thermodehnelement 78 ist in Form einer Zylinderrohr-Kolben-Einheit ausgeführt, wobei ein von dem Zylinderrohr 82 und dem in das Zylinderrohr 82 eingetauchten Ende des Kolbens 84 dieser Einheit begrenztes Innenvolumen mit einem Thermodehnstoff (nicht sichtbar), beispielsweise einem Wachs, gefüllt ist, der innerhalb eines Temperaturbereichs, den die Temperatur des (Kühl-)Fluids in dem das Thermostatventil 54 integrierenden Kühlsystem 60 bei der Erwärmung nach einem Kaltstart bis hin zum Erreichen eines Betriebstemperaturbereichs überschreitet, eine Zustandsänderung von fest zu flüssig durchläuft, wobei sich das spezifische Volumen des Thermodehnstoffs erhöht, was zu einem Ausfahren des Kolbens 84 aus dem Zylinderrohr 82 führt. Durch ein solches Ausfahren des an einem zentral innerhalb des Einlasskanals 64 angeordneten Abschnitt des Gehäuses 62 abgestützten Kolbens 84 wird der mit dem Zylinderrohr 82 des Thermodehnelements 78 fest (und abgedichtet) verbundene Ventilkörper 72 aus dem Ventilsitz 70 abgehoben und damit die Ventilöffnung 76 mehr oder weniger freigegeben beziehungsweise das Thermostatventil 54 mehr oder weniger geöffnet. The thermal expansion element 78 is in the form of a cylinder tube and piston unit, one of the cylinder tube 82 and into the cylinder tube 82 immersed end of the piston 84 this unit limited internal volume with a Thermodehnstoff (not visible), such as a wax, filled, which is within a temperature range, the temperature of the (cooling) fluid in which the thermostatic valve 54 integrating cooling system 60 in the warming after a cold start to reaching an operating temperature range, undergoes a state change from solid to liquid, wherein the specific volume of the thermosetting material increases, resulting in an extension of the piston 84 from the cylinder tube 82 leads. By such extension of the at a central within the inlet channel 64 arranged portion of the housing 62 supported piston 84 becomes the with the cylinder tube 82 of the thermal expansion element 78 firmly (and sealed) connected valve bodies 72 from the valve seat 70 lifted and thus the valve opening 76 more or less released or the thermostatic valve 54 more or less open.

Ein Abheben des Ventilkörpers 72 von dem Ventilsitz 70 ist weiterhin mittels des rohrförmigen Absperrelements 80 möglich, das beweglich (bezüglich der Längsachse 68) innerhalb des Einlasskanals 64 angeordnet ist, wobei ein Bewegen des Absperrelements 80 innerhalb des Einlasskanals 64 mittels eines von einer Steuervorrichtung 86, beispielsweise einer Motorsteuerung eines Kraftfahrzeugs gemäß der 1, angesteuerten Aktors 88, der vorzugsweise in Form eines (beispielsweise hydraulischen, pneumatischen, elektromechanischen oder elektromagnetischen) Linearantriebs ausgebildet sein kann, bewegt werden kann. Die Ansteuerung des Aktors 88 erfolgt dabei vorzugsweise in Abhängigkeit von Messwerten mindestens eines Temperatursensors 90, der die Temperatur des Kühlfluids in einem Abschnitt des Kühlsystems 60, in das das Thermostatventil 54 integriert ist, beispielsweise innerhalb des Einlasskanals 64 beziehungsweise innerhalb eines Innenvolumens des rohrförmigen Absperrelements 80, misst. A lifting of the valve body 72 from the valve seat 70 is still by means of the tubular shut-off element 80 possible, the movable (with respect to the longitudinal axis 68 ) within the inlet channel 64 is arranged, wherein a movement of the shut-off element 80 within the inlet channel 64 by means of one of a control device 86 , For example, an engine control of a motor vehicle according to the 1 , activated actuator 88 , which may preferably be in the form of a (for example hydraulic, pneumatic, electromechanical or electromagnetic) linear drive, can be moved. The activation of the actuator 88 takes place preferably as a function of measured values of at least one temperature sensor 90 which determines the temperature of the cooling fluid in a section of the cooling system 60 into which the thermostatic valve 54 is integrated, for example within the inlet channel 64 or within an internal volume of the tubular shut-off element 80 , measures.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass bei einer gemessenen Temperatur des Kühlfluids, die unterhalb einer ersten Grenztemperatur liegt, das Absperrelement 80 in der in der 5 dargestellten Stellung positioniert ist oder mit der Inbetriebnahme des das Thermostatventil 54 integrierenden Kühlsystems 60 beziehungsweise Kraftfahrzeugs in diese Stellung bewegt wird. Dies kann insbesondere der Fall nach einem Kaltstart eines Verbrennungsmotors 10 eines Kraftfahrzeugs gemäß beispielsweise der 1 der Fall sein. In der Stellung des Absperrelements 80 gemäß der 5 liegt dessen bezüglich des Ventilkörpers 72 proximale Stirnseite an dem Ventilkörper 72 an, wozu das entsprechende Ende des Absperrelements 80 ebenso wie der Ventilkörper 72 kegelstumpfförmig abgeschrägt ausgebildet sind. Durch die Integration eines Dichtelements 92, beispielsweise einer Schicht eines elastischen Werkstoffs auf die entsprechende Kontaktfläche des Absperrelements 80 (wie in den 3 bis 6 dargestellt) oder des Ventilkörpers 72 kann der zwischen diesen ausgebildete Spalt gegen ein Überströmen von Kühlfluid abgedichtet sein. For example, it may be provided that at a measured temperature of the cooling fluid, which is below a first limit temperature, the shut-off 80 in the in the 5 Position is shown or with the commissioning of the thermostatic valve 54 integrating cooling system 60 or motor vehicle is moved to this position. This can be the case in particular after a cold start of an internal combustion engine 10 a motor vehicle according to, for example, the 1 be the case. In the position of the shut-off element 80 according to the 5 this is with respect to the valve body 72 proximal end face on the valve body 72 to what the corresponding end of the shut-off element 80 as well as the valve body 72 are formed frustoconically bevelled. By integrating a sealing element 92 , For example, a layer of an elastic material on the corresponding contact surface of the shut-off 80 (as in the 3 to 6 shown) or the valve body 72 the gap formed between these can be sealed against an overflow of cooling fluid.

Der Außendurchmesser des Absperrelements 80 ist lediglich geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Einlasskanals 64. Der zwischen der Außenseite des Absperrelements 80 und der den Einlasskanal 64 begrenzenden Wandung des Gehäuses 62 ausgebildete Ringspalt ist in einem Abschnitt mittels eines Dichtelements 94 in Form eines Dichtrings gegen ein Überströmen des Kühlfluids abgedichtet. The outer diameter of the shut-off element 80 is only slightly smaller than the inner diameter of the inlet channel 64 , The between the outside of the shutoff 80 and the inlet channel 64 limiting wall of the housing 62 formed annular gap is in a section by means of a sealing element 94 sealed in the form of a sealing ring against an overflow of the cooling fluid.

Mittels des Absperrelements 80 in Verbindung mit der Abdichtung der zwischen der den Einlasskanal 64 begrenzenden Wandung und dem Absperrelement 80 einerseits sowie dem Ventilkörper 72 und dem Absperrelement 80 andererseits ausgebildeten Ringspalte wird in der (dritten) Funktionsstellung des Thermostatventils 54 gemäß der 5 ein Überströmen von Kühlfluid aus dem Einlasskanal 64 beziehungsweise aus dem Innenvolumen des Absperrelements 80 über die Ventilöffnung 76 (sofern, wie dies in der 5 dargestellt ist, der Ventilkörper 72 mittels des Absperrelements ein Stück weit von dem Ventilsitz 70 abgehoben ist, was für die Funktion des Thermostatventils 54 nicht erforderlich ist, sich jedoch beispielsweise aufgrund der Realisierung eines für die Abdichtung erforderlichen Mindestanpressdrucks zwischen dem Absperrelement 80 und dem Ventilkörper 72 ergeben kann) sowie über einen in das Gehäuse 62 integrierten Bypasskanal 96 zur Umgehung der Ventilöffnung 76 in den Auslasskanal 66 verhindert. Dabei befinden sich Mantelöffnungen 98 des Absperrelements 80, die für die Realisierung einer „failsafe“-Funktionalität des Thermostatventils 54 in einer (vierten) Funktionsstellung gemäß der 6 vorgesehen sind, noch auf der bezüglich des Ventilkörpers 72 distalen Seite des Dichtrings 94, so dass über diese ebenfalls kein Kühlfluid in denjenigen Abschnitt des zwischen dem Gehäuse 62 und dem Absperrelement 80 ausgebildeten Ringspalts überströmen kann, der zwischen dem Dichtring 94 und dem Ventilkörper 72 gelegen ist und die Mündung des Bypasskanals 96 sowie die Ventilöffnung 76 umfasst. In der in der 5 dargestellten (dritten) Funktionsstellung wird somit ein Überströmen von Kühlfluid von dem Einlasskanal 64 in den Auslasskanal 66 im Wesentlichen vollständig unterbunden und dadurch in dem Kühlsystem 60 beziehungsweise in dem durch das Thermostatventil 54 hinsichtlich der Durchströmung geregelten Abschnitt des Kühlsystems 60 die als „stehendes Wasser“ bezeichnet Funktionalität realisiert, die zu einem möglichst schnellen Aufwärmen einer oder mehrerer in diesen Abschnitt des Kühlsystems integrierter Komponenten, für die nach dem Erreichen eines Betriebstemperaturbereichs mittels des Kühlsystems 60 eine Kühlfunktionalität erreicht werden soll, bewirkt werden kann. By means of the shut-off element 80 in conjunction with the sealing of the between the inlet duct 64 delimiting wall and the shut-off element 80 on the one hand and the valve body 72 and the shut-off element 80 on the other hand formed annular gaps is in the (third) functional position of the thermostatic valve 54 according to the 5 an overflow of cooling fluid from the inlet channel 64 or from the inner volume of the shut-off element 80 over the valve opening 76 (provided, as in the 5 is shown, the valve body 72 by means of the shut-off element a distance from the valve seat 70 is lifted, what the function of the thermostatic valve 54 is not necessary, however, for example, due to the realization of a required for the sealing minimum contact pressure between the shut-off 80 and the valve body 72 can result) as well as one in the housing 62 integrated bypass channel 96 to bypass the valve opening 76 in the outlet channel 66 prevented. There are shell openings 98 of the shutoff element 80 necessary for the realization of a "failsafe" functionality of the thermostatic valve 54 in a (fourth) functional position according to 6 are provided, still with respect to the valve body 72 distal side of the sealing ring 94 so that over this also no cooling fluid in that portion of the between the housing 62 and the shut-off element 80 trained annular gap can flow over, between the sealing ring 94 and the valve body 72 is located and the mouth of the bypass channel 96 as well as the valve opening 76 includes. In the in the 5 shown (third) functional position is thus an overflow of cooling fluid from the inlet channel 64 in the outlet channel 66 essentially completely stopped and thereby in the cooling system 60 or in which by the thermostatic valve 54 with respect to the flow-controlled portion of the cooling system 60 the functionality referred to as "standing water", which results in the fastest possible warming up of one or more components integrated into this section of the cooling system, for which after reaching an operating temperature range by means of the cooling system 60 a cooling functionality is to be achieved, can be effected.

Nach dem Überschreiten eines Grenzwerts für die Temperatur des in dem Einlasskanal 64 beziehungsweise in dem Innenvolumen des Absperrelements 80 enthaltenen Kühlfluids wird das Absperrelement 80 mittels des Aktors 88 in die in der 4 dargestellte Stellung bewegt, in der zwischen der Stirnseite des Absperrelements 80 und dem (mittels des Federelements 74 in den Ventilsitz 70 gedrückten) Ventilkörper 72 ein ausreichend großer Spalt ausgebildet ist, der ein Überströmen von zumindest einem geringen Volumenstrom des Kühlfluids bis zu der Mündung des Bypasskanals 96 und durch den Bypasskanal 96 bis in den Auslasskanal 66 ermöglicht. Dies führt zu einer entsprechenden Erwärmung des zu einem Großteil innerhalb des Auslasskanals 66 befindlichen Zylinderrohrs 82 und des darin enthaltenen Thermodehnstoffs des Thermodehnelements 78, wodurch dieser relativ schnell auf eine entsprechende Änderung der Temperatur des Kühlfluids im Einlasskanal 64 reagieren kann. Dadurch wird der Ventilkörper 72 nach dem Erreichen eines zweiten Grenzwerts beziehungsweise Grenzwertbereichs für die Temperatur des Kühlfluids im Einlasskanal 64 durch die Wirkung des Thermodehnelements 78 von dem Ventilsitz 70 abgehoben und damit die Ventilöffnung 76 mehr oder weniger freigegeben (vgl. 3), wodurch in bekannter Weise eine Regelung der Durchströmung des Thermostatventils 54 und damit des entsprechenden Abschnitts des Kühlsystems 60 in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlfluids im Einlasskanal 64 erfolgt, ohne dass dies aktiv beeinflusst werden müsste. After exceeding a limit value for the temperature of the inlet channel 64 or in the inner volume of the shut-off element 80 contained cooling fluid is the shut-off 80 by means of the actuator 88 in the in the 4 shown position moves in the between the end face of the shutoff 80 and (by means of the spring element 74 in the valve seat 70 pressed) valve body 72 a sufficiently large gap is formed, which is an overflow of at least a small volume flow of the cooling fluid to the mouth of the bypass channel 96 and through the bypass channel 96 to the outlet channel 66 allows. This leads to a corresponding heating of the majority within the outlet channel 66 located cylinder tube 82 and the thermal modifier of the thermo-thermal element contained therein 78 whereby it relatively quickly to a corresponding change in the temperature of the cooling fluid in the inlet channel 64 can react. This will cause the valve body 72 after reaching a second limit value or limit value range for the temperature of the cooling fluid in the inlet channel 64 by the action of the thermal expansion element 78 from the valve seat 70 lifted and thus the valve opening 76 more or less released (cf. 3 ), whereby in a known manner a regulation of the flow through the thermostatic valve 54 and thus the corresponding section of the cooling system 60 depending on the temperature of the cooling fluid in the inlet channel 64 takes place without this having to be actively influenced.

Die in der 6 dargestellte (vierte) Funktionsstellung dient, wie gesagt, der Realisierung einer sogenannten „failsafe“-Funktionalität, durch die auch bei einem defekten Thermodehnelement 78 der Ventilkörper 72 mittels des durch den Aktor 88 bewegten Absperrelements 80 von dem Ventilsitz 70 abgehoben und damit die Ventilöffnung 76 freigegeben werden kann, um eine Durchströmung des Thermostatventils 54 und damit des (entsprechenden Abschnitts des) Kühlsystems 60 zu ermöglichen, die in sämtlichen Betriebszuständen des Kühlsystems 60 eine ausreichende Kühlung der darin integrierten und zu kühlenden Komponenten gewährleistet. Dabei wird das Absperrelement 80 mittels des Aktors 88 nicht nur so weit (in den Figuren nach oben) verfahren ein, dass der Ventilkörper 72 in einem ausreichenden Maße von dem Ventilsitz 70 abgehoben ist, sondern auch die Mantelöffnungen 98 bis in den Bereich zwischen dem Dichtring 94 und dem Ventilkörper 72 gebracht sind, so dass durch diese das Kühlfluid aus dem Innenvolumen des Absperrelements 80 über die Ventilöffnung 76 (und in geringerem Maße auch über den Bypasskanal 96) bis in den Auslasskanal 66 strömen kann. The in the 6 illustrated (fourth) functional position is, as I said, the realization of a so-called "failsafe" functionality, by which even with a defective Thermodehnelement 78 the valve body 72 by means of the by the actuator 88 moving shutters 80 from the valve seat 70 lifted and thus the valve opening 76 can be released to a flow through the thermostatic valve 54 and thus the (corresponding section of the) cooling system 60 to allow in all operating conditions of the cooling system 60 Ensures sufficient cooling of the components integrated therein and to be cooled. This is the shut-off 80 by means of the actuator 88 not only so far (in the figures above) proceed that the valve body 72 to a sufficient extent from the valve seat 70 is lifted off, but also the shell openings 98 into the area between the sealing ring 94 and the valve body 72 are brought, so that through this the cooling fluid from the inner volume of the shut-off 80 over the valve opening 76 (and to a lesser extent also via the bypass channel 96 ) into the outlet channel 66 can flow.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10 10: Verbrennungsmotor internal combustion engine
12 12: Zylinderkurbelgehäuse cylinder crankcase
14 14: Zylinderkopf cylinder head
16 16: Kühlkanal des Zylinderkurbelgehäuses Cooling channel of the cylinder crankcase
18 18: Kühlkanal des Zylinderkopfs Cooling channel of the cylinder head
20 20: Hauptkühler main cooler
22 22: erste Pumpe first pump
24 24: Ausgleichsbehälter surge tank
26 26: Heizungswärmetauscher Heater core
28 28: zweite Pumpe second pump
30 30: Verbindungsabschnitt des Zwischenkühlkreises Connecting section of the intermediate cooling circuit
32 32: Motorölkühler Engine oil cooler
34 34: Anschlusselement connecting element
36 36: erster Sammelraum des Anschlusselements first collecting space of the connecting element
38 38: erster Einlassanschluss des ersten Sammelraums des Anschlusselements first inlet port of the first collecting space of the connecting element
40 40: zweiter Einlassanschluss des ersten Sammelraums des Anschlusselements second inlet port of the first collecting space of the connecting element
42 42: Auslassanschluss des ersten Sammelraums des Anschlusselements Outlet port of the first plenum of the connection element
44 44: Kühlkanal des Verbrennungsmotors Cooling channel of the internal combustion engine
46 46: Rückschlagventil check valve
48 48: zweiter Sammelraum des Anschlusselements second plenum of the connection element
50 50: erster Einlassanschluss des zweiten Sammelraums des Anschlusselements first inlet port of the second plenum of the connecting element
52 52: zweiter Einlassanschluss des zweiten Sammelraums des Anschlusselements second inlet port of the second plenum of the connecting element
54 54: Thermostatventil thermostatic valve
56 56: erster Auslassanschluss des zweiten Sammelraums des Anschlusselements first outlet port of the second collecting space of the connecting element
58 58: zweiter Auslassanschluss des zweiten Sammelraums des Anschlusselements second outlet port of the second plenum of the connecting element
60 60: Kühlsystem cooling system
62 62: Gehäuse des Thermostatventils Housing of the thermostatic valve
64 64: erster Strömungskanal / Einlasskanal first flow channel / inlet channel
66 66: zweiter Strömungskanal / Auslasskanal second flow channel / outlet channel
68 68: Längsachse des Einlasskanals / des Auslasskanals Longitudinal axis of the inlet channel / the outlet channel
70 70: Ventilsitz valve seat
72 72: Ventilkörper valve body
74 74: Federelement spring element
76 76: Ventilöffnung valve opening
78 78: Thermodehnelement Thermodehnelement
80 80: Absperrelement shut-off
82 82: Zylinderrohr des Thermodehnelements Cylinder tube of Thermodehnelements
84 84: Kolben des Thermodehnelements Piston of the thermal expansion element
86 86: Steuervorrichtung control device
88 88: Aktor actuator
90 90: Temperatursensor temperature sensor
92 92: Dichtelement sealing element
94 94: Dichtelement /Dichtring Sealing element / sealing ring
96 96: Bypasskanal bypass channel
98 98: Mantelöffnung shell opening

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009020186 A1 [0006]
DE 10043618 A1 [0007]

Claims

Thermostatic valve ( 54 ) with a by means of a Thermodehnelements ( 78 ) adjustable valve body ( 72 ), wherein in a first functional position of the valve body ( 72 ) by means of the thermal expansion element ( 78 ) is adjusted such that the valve opening ( 76 ), and wherein a bypass for the valve opening ( 76 ) is provided, through which a pilot flow of a fluid even when the valve opening ( 76 ) to the thermal expansion element ( 78 ) can flow, characterized in that in a second functional position, the valve opening ( 76 ) of the valve body ( 72 ) and the bypass of a shut-off element ( 80 ) is released, and in a third functional position, the bypass of the shut-off ( 80 ) is locked.

Thermostatic valve ( 54 ) according to claim 1, characterized in that the valve body ( 72 ) in a fourth functional position by means of the shut-off element ( 80 ) is adjusted such that the valve opening ( 76 ) is released.

Thermostatic valve ( 54 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the bypass from one into a housing ( 62 ) of the thermostatic valve ( 54 ) integrated bypass channel ( 96 ) formed in a flow channel ( 64 ) of the housing ( 62 ) bounding wall opens.

Thermostatic valve ( 54 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the shut-off element ( 80 ) tubular and within a flow channel ( 64 ) is designed to be movable.

Thermostatic valve ( 54 ) according to claim 4, characterized by a sealing element ( 94 ) for sealing the between the shut-off ( 80 ) and the wall of the flow channel ( 64 ) formed gap.

Thermostatic valve ( 54 ) according to claims 3 to 5, characterized in that the sealing element ( 94 ) relative to the longitudinal axis ( 68 ) of the flow channel ( 64 ) with respect to the valve body ( 72 ) distal side of the mouth of the bypass channel ( 96 ) is arranged.

Thermostatic valve ( 54 ) according to claim 2 or one of the claims dependent on claim 2 and according to claim 5 or 6, characterized in that the tubular blocking element ( 80 ) one or more shell openings ( 98 ) formed in the fourth functional position with respect to the longitudinal axis ( 68 ) of the flow channel ( 64 ) between the sealing element ( 94 ) and the valve body ( 72 ) is / are arranged.

Thermostatic valve ( 54 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the shut-off element ( 80 ) in a bypass shut-off position on the valve body ( 72 ) is present.

Cooling system ( 60 ) for a motor vehicle with a thermostatic valve ( 54 ) according to one of the preceding claims.