DE102018107972A1

DE102018107972A1 - Flüssigkeits-bypassventil mit einer temporären durchflusskontrollvorrichtung zum bereitstellen eines zunächst geöffneten flüssigkeitskreislaufs

Info

Publication number: DE102018107972A1
Application number: DE102018107972.9A
Authority: DE
Inventors: Xiujie Gao; Nicholas W. Pinto; Scott R. Webb; Nilesh D. Mankame; Richard J. Skurkis
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-04-12
Filing date: 2018-04-04
Publication date: 2018-10-18
Also published as: CN108692064B; US10670162B2; US20180299023A1; CN108692064A

Abstract

Ein Flüssigkeits-Bypassventil beinhaltet ein Ventilelement, das innerhalb einer Ventilkammer angeordnet ist. Ein temperaturbasierter Betätigungsmechanismus bewegt das Ventilelement in Reaktion auf eine Temperaturänderung zwischen einer ersten und einer zweiten Position. Eine temporäre Durchflusskontrollvorrichtung kann einen einmaligen Formwechsel zwischen einer ersten und einer zweiten Form durchlaufen. Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung ermöglicht eine fließende Kommunikation zwischen einem ersten Port und einem zweiten Port, wenn sie die erste Form aufweist, und ermöglicht keine fließende Kommunikation zwischen dem ersten Port und dem zweiten Port, wenn sie die zweite Form aufweist. Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung weist die erste Form bei einer Ausgangstemperatur kleiner oder gleich einer zweiten vorgegebenen Temperatur auf, und weist die zweite Form in Reaktion auf eine erste Erwärmung der temporären Durchflusskontrollvorrichtung auf eine Temperatur auf, die größer als die zweite vorgegebene Temperatur ist.

Description

EINLEITUNG
Die Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf eine temperaturbasierte Flüssigkeits-Bypassventil-Baugruppe, genauer auf eine Flüssigkeits-Bypassventil-Baugruppe für einen Getriebeflüssigkeits-Kühlkreislauf.
Einige Flüssigkeits-Kreisläufe beinhalten ein temperaturbasiertes Flüssigkeits-Bypassventil zum Öffnen oder Schließen der fließenden Kommunikation in einem Flüssigkeitskreislauf, basierend auf einer Temperatur der Flüssigkeit. So kann beispielsweise ein Getriebeflüssigkeits-Kühlkreislauf eines Fahrzeugs ein Flüssigkeits-Bypassventil beinhalten, das die fließende Kommunikation zwischen einem Getriebe und einem Flüssigkeitskühler öffnet und schließt, basierend auf einer Temperatur der Getriebeflüssigkeit, die durch das Flüssigkeits-Bypassventil zirkuliert. Wenn die Temperatur der Getriebeflüssigkeit kleiner ist als eine vorgegebene Temperatur, schließt das Flüssigkeits-Bypassventil die fließende Kommunikation zwischen dem Getriebe und dem Flüssigkeitskühler, wodurch sich die Getriebeflüssigkeit schnell erwärmen kann. Wenn die Temperatur der Getriebeflüssigkeit auf eine Temperatur ansteigt, die höher ist als eine vorgegebene Temperatur, öffnet das Flüssigkeits-Bypassventil die fließende Kommunikation zwischen dem Getriebe und dem Flüssigkeitskühler, um die Getriebeflüssigkeit abzukühlen. In Getriebeflüssigkeits-Kühlkreisläufen liegt die vorgegebene Temperatur, bei der sich das Flüssigkeits-Bypassventil öffnet, bei etwa 85 °C.
Wenn die Temperatur der Getriebeflüssigkeit kleiner als die vorgegebene Temperatur ist, wie zum Beispiel während der Montage des Fahrzeugs und/oder bei der Erstbefüllung des Flüssigkeitskreislaufes, ist das Flüssigkeits-Bypassventil normalerweise geschlossen, d. h. ist positioniert, um die fließende Kommunikation zwischen dem Getriebe und dem Flüssigkeitskühler zu schließen. Dies verhindert, dass Getriebeflüssigkeit während der Erstbefüllung des Flüssigkeitskreislaufs durch das Flüssigkeits-Bypassventil und die Bereiche des Flüssigkeitskreislaufes stromabwärts des Flüssigkeits-Bypassventils zirkuliert.
KURZDARSTELLUNG
Eine Flüssigkeits-Bypassventil wird bereitgestellt. Das Flüssigkeits-Bypassventil beinhaltet ein Gehäuse, das einen ersten Port, einen zweiten Port und eine Ventilkammer definiert. Ein Ventilelement ist innerhalb der Ventilkammer angeordnet. Das Ventilelement ist zwischen einer ersten und einer zweiten Position verschiebbar. In der ersten Position schließt das Ventilelement die fließende Kommunikation zwischen dem ersten Port und dem zweiten Port. In der zweiten Position öffnet das Ventilelement die fließende Kommunikation zwischen dem ersten Port und dem zweiten Port. Ein temperaturbasierter Betätigungsmechanismus ist mit dem Ventilelement gekoppelt. Der temperaturbasierte Betätigungsmechanismus ist betreibbar, um das Ventilelement in der ersten Position zu positionieren, wenn eine Temperatur der durch das Gehäuse zirkulierenden Flüssigkeit gleich oder kleiner ist als eine vorgegebene Temperatur. Der temperaturbasierte Betätigungsmechanismus ist betreibbar, um das Ventilelement in der zweiten Position zu positionieren, wenn die Temperatur der durch das Gehäuse zirkulierenden Flüssigkeit höher ist als die vorgegebene Temperatur. Eine temporäre Durchflusskontrollvorrichtung kann einen einmaligen Formwechsel zwischen einer ersten und einer zweiten Form durchführen. In der ersten Form ermöglicht die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung eine fließende Kommunikation zwischen dem ersten Port und dem zweiten Port. In der zweiten Form ermöglicht die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung keine fließende Kommunikation zwischen dem ersten Port und dem zweiten Port. Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung weist die erste Form auf, wenn die Ausgangstemperatur kleiner oder gleich einer zweiten vorgegebenen Temperatur ist. Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung weist die zweite Form in Reaktion auf eine erste Erwärmung der temporären Durchflusskontrollvorrichtung auf eine Temperatur auf, die größer als die zweite vorgegebene Temperatur ist.
In einem Aspekt des Flüssigkeits-Bypassventils beinhaltet das Gehäuse einen Bypasskanal, der den ersten Port und den zweiten Port in fließender Kommunikation miteinander verbindet. Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung ist innerhalb des Bypasskanals angeordnet. Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung ermöglicht den Durchfluss der Flüssigkeit durch den Bypasskanal, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die erste Form aufweist. Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung blockiert den Durchfluss der Flüssigkeit durch den Bypasskanal, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die zweite Form aufweist.
In einem weiteren Aspekt des Flüssigkeits-Bypassventils stört die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung eines der Ventilelemente oder den temperaturbasierten Betätigungsmechanismus, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die erste Form aufweist, um eine Bewegung des Ventilelements in die erste Position zu verhindern.
In einem Aspekt des Flüssigkeits-Bypassventils stört die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die Bewegung des Ventilelements in die erste Position, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die erste Form aufweist. Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung stört die Bewegung des Ventilelements in die erste Position nicht, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die zweite Form aufweist. Das Ventilelement beinhaltet einen Sitz, und das Gehäuse beinhaltet einen Boden, der so angebracht ist, dass er mit dem Sitz in dichtendem Eingriff zusammenpasst, wenn das Ventilelement in der ersten Position angeordnet ist.
In einem Aspekt des Flüssigkeits-Bypassventils ist die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung zwischen dem Sitz und dem Boden angeordnet, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die erste Form aufweist. Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung ist nicht zwischen Sitz und Boden angeordnet, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die zweite Form aufweist.
In einem weiteren Aspekt des Flüssigkeits-Bypassventils wird der Sitz durch die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung vom Boden getrennt, um einen dichtenden Eingriff dazwischen zu verhindern, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die erste Form aufweist. Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung bildet zumindest einen Teil des Bodens, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die zweite Form aufweist.
In einem Aspekt des Flüssigkeits-Bypassventils stört die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung eine Betriebsstellung des temperaturbasierten Betätigungsmechanismus, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die erste Form aufweist. Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung stört nicht die Betriebsstellung des temperaturbasierten Betätigungsmechanismus, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die zweite Form aufweist.
In einem Aspekt des Flüssigkeits-Bypassventils beinhaltet der temperaturbasierte Betätigungsmechanismus eine erste Vorspannvorrichtung, die das Ventilelement in einer ersten Richtung entlang einer zentralen Achse vorspannen kann, und eine zweite Vorspannvorrichtung, die das Ventilelement in einer zweiten Richtung entlang der zentralen Achse vorspannen kann. Die erste Richtung und die zweite Richtung sind entgegengesetzte Richtungen entlang der Mittelachse. Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung beabstandet die erste Vorspannvorrichtung in der ersten Richtung entlang der Mittelachse in Bezug auf einen Bezugspunkt, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die erste Form aufweist. Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung beabstandet nicht die erste Vorspannvorrichtung in Bezug auf einen Bezugspunkt, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die zweite Form aufweist.
In einem weiteren Aspekt des Flüssigkeits-Bypassventils beinhaltet die erste Vorspannvorrichtung einen Schenkelabschnitt, und das Gehäuse definiert eine erste Bohrung, wobei der Schenkelabschnitt zumindest teilweise innerhalb der ersten Bohrung angeordnet ist. Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung ist innerhalb der ersten Bohrung positioniert und stört eine Position des Schenkelabschnitts innerhalb der ersten Bohrung, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die erste Form aufweist. Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung stört die Position des Schenkelabschnitts innerhalb der ersten Bohrung nicht, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die zweite Form aufweist.
In einem weiteren Aspekt des Flüssigkeits-Bypassventils beinhaltet das Gehäuse eine zweite Bohrung, welche die erste Bohrung schneidet. Die zweite Bohrung ist so positioniert, dass sie einen Winkel zwischen der ersten und der zweiten Bohrung bildet. Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung ist vollständig in der ersten Bohrung angeordnet, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die erste Form aufweist. Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung ist zumindest teilweise in der zweiten Bohrung angeordnet, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die zweite Form aufweist.
In einem Aspekt der Offenbarung beinhaltet die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung ein Polymer. In einem weiteren Aspekt der Offenbarung beinhaltet die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung ein Formgedächtnis-Polymer.
Ein Getriebeflüssigkeitskreislauf wird ebenfalls bereitgestellt. Der Getriebeflüssigkeitskreislauf beinhaltet ein Getriebe, einen Flüssigkeitskühler und eine Bypassventil-Baugruppe. Das Getriebe, der Flüssigkeitskühler und die Flüssigkeits-Bypassventil-Baugruppe sind in fließender Kommunikation miteinander angeordnet, um einen Flüssigkeitskreislauf zum Zirkulieren einer Flüssigkeit durch das Getriebe, den Flüssigkeitskühler und die Flüssigkeits-Bypassventil-Baugruppe in einem kontinuierlichen Kreislauf zu definieren. Die Flüssigkeits-Bypassventil-Baugruppe beinhaltet ein Gehäuse, das einen ersten Port, einen zweiten Port und eine Ventilkammer definiert. Ein Ventilelement ist innerhalb der Ventilkammer angeordnet. Ein temperaturbasierter Betätigungsmechanismus ist mit dem Ventilelement gekoppelt. Der temperaturbasierte Betätigungsmechanismus ist betreibbar, um das Ventilelement in einer ersten Position zu positionieren, wenn eine Temperatur der durch das Gehäuse zirkulierenden Flüssigkeit gleich oder kleiner ist als eine vorgegebene Temperatur. Der temperaturbasierte Betätigungsmechanismus ist betreibbar, um das Ventilelement in einer zweiten Position zu positionieren, wenn die Temperatur der durch das Gehäuse zirkulierenden Flüssigkeit höher ist als die vorgegebene Temperatur. Eine temporäre Durchflusskontrollvorrichtung beinhaltet ein Formgedächtnis-Polymer, das einen einmaligen Formwechsel zwischen einer ersten und einer zweiten Form durchlaufen kann. Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung ist betreibbar, um eine fließende Kommunikation zwischen dem ersten Port und dem zweiten Port zu ermöglichen, wenn sie die erste Form aufweist. Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung ermöglicht keine fließende Kommunikation zwischen dem ersten Port und dem zweiten Port, wenn sie die zweite Form aufweist. Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung weist die erste Form auf, wenn die Ausgangstemperatur kleiner oder gleich einer zweiten vorgegebenen Temperatur ist. Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung weist die zweite Form in Reaktion auf eine erste Erwärmung der temporären Durchflusskontrollvorrichtung auf eine Temperatur auf, die größer als die zweite vorgegebene Temperatur ist.
In einem Aspekt des Flüssigkeitskreislaufs stört die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung eines der Ventilelemente oder den temperaturbasierten Betätigungsmechanismus, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die erste Form aufweist, um eine Bewegung des Ventilelements in die erste Position zu verhindern.
In einem weiteren Aspekt des Flüssigkeitskreislaufs beinhaltet das Ventilelement einen Sitz, und das Gehäuse beinhaltet einen Boden, der so angebracht ist, dass er mit dem Sitz in dichtendem Eingriff zusammenpasst, wenn das Ventilelement in der ersten Position angeordnet ist. Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung trennt den Sitz vom Boden ab, um einen Dichtungseingriff zu verhindern, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die erste Form aufweist. Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung bildet zumindest einen Teil des Bodens, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die zweite Form aufweist.
Dementsprechend ermöglicht die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung während der Erstmontage des Flüssigkeitskreislaufs, bevor Flüssigkeit durch das Flüssigkeits-Bypassventil bei Temperaturen oberhalb der ersten vorgegebenen Temperatur fließt, bei der sich das Ventilelement zwischen der ersten und der zweiten Position bewegt, positioniert der temporäre Abstandshalter dementsprechend das Ventilelement in der zweiten Position, um die fließende Kommunikation zwischen dem ersten Port und dem zweiten Port zu öffnen, wodurch die Flüssigkeit innerhalb des gesamten Flüssigkeitskreislaufs zirkulieren kann, obwohl die Flüssigkeit eine Temperatur von weniger als der vorgegebenen Temperatur aufweist, bei der das Flüssigkeits-Bypassventil normalerweise die fließende Kommunikation zwischen dem ersten Port und dem zweiten Port schließt. Dies ermöglicht die Überprüfung des gesamten Flüssigkeitskreislaufs bei der Erstmontage und das Befüllen des Flüssigkeitskreislaufes. Sobald die Flüssigkeit auf eine Temperatur erwärmt wird, die gleich oder größer als die zweite vorgegebene Temperatur ist, verändert die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die Form und ermöglicht so den normalen Betrieb des Flüssigkeits-Bypassventils.
Die vorstehenden Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren, lassen sich leicht aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Durchführungsarten der Lehren ableiten, wenn diese in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen betrachtet werden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Draufsicht eines Flüssigkeitskühlerkreislaufs für ein Getriebe eines Fahrzeugs.
2 ist eine schematische Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform des Flüssigkeits-Bypassventils, die eine temporäre Durchflusskontrollvorrichtung in einer ersten Form zeigt.
3 ist eine schematische Querschnittsansicht der ersten Ausführungsform des Flüssigkeits-Bypassventils, die eine temporäre Durchflusskontrollvorrichtung in einer zweiten Form zeigt.
4 ist eine schematische Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform des Flüssigkeits-Bypassventils, die ein Ventilelement in einer geöffneten Position und die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung in der ersten Form zeigt.
5 ist eine schematische Querschnittsansicht der zweiten Ausführungsform des Flüssigkeits-Bypassventils, die das Ventilelement in einer geschlossenen Position und die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung in der zweiten Form zeigt.
6 ist eine schematische Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform des Flüssigkeits-Bypassventils, die das Ventilelement in der geöffneten Position und die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung in der ersten Form zeigt.
7 ist eine schematische Querschnittsansicht der dritten Ausführungsform des Flüssigkeits-Bypassventils, die das Ventilelement in der geschlossenen Position und die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung in der zweiten Form zeigt.
8 ist eine schematische Querschnittsansicht einer vierten Ausführungsform des Flüssigkeits-Bypassventils, die das Ventilelement in der geöffneten Position und die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung in der ersten Form zeigt.
9 ist eine schematische Querschnittsansicht der vierten Ausführungsform des Flüssigkeits-Bypassventils, die das Ventilelement in der geschlossenen Position und die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung in der zweiten Form zeigt.
10 ist eine schematische Querschnittsansicht einer fünften Ausführungsform des Flüssigkeits-Bypassventils, die das Ventilelement in der geöffneten Position und die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung in der ersten Form zeigt.
11 ist eine schematische Querschnittsansicht der fünften Ausführungsform des Flüssigkeits-Bypassventils, die das Ventilelement in der geschlossenen Position und die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung in der zweiten Form zeigt.
12 ist eine schematische Querschnittsansicht einer sechsten Ausführungsform des Flüssigkeits-Bypassventils, die das Ventilelement in der geöffneten Position und die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung in der ersten Form zeigt.
13 ist eine schematische Querschnittsansicht der sechsten Ausführungsform des Flüssigkeits-Bypassventils, die das Ventilelement in der geschlossenen Position und die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung in der zweiten Form zeigt.
14 ist eine schematische Querschnittsansicht einer siebten Ausführungsform des Flüssigkeits-Bypassventils, die das Ventilelement in der geöffneten Position und die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung in der ersten Form zeigt.
15 ist eine schematische Querschnittsansicht der siebten Ausführungsform des Flüssigkeits-Bypassventils, die das Ventilelement in der geschlossenen Position und die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung in der zweiten Form zeigt.
16 ist eine schematische Draufsicht der temporären Durchflusskontrollvorrichtung der fünften Ausführungsform des in 10 gezeigten Flüssigkeits-Bypassventils.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass Begriffe, wie „über“, „unter“, „nach oben“, „nach unten“, „oben“, „unten“ usw., beschreibend für die Figuren verwendet werden und keine Einschränkungen des Umfangs der durch die beigefügten Patentansprüche definierten Offenbarung darstellen. Weiterhin können die Lehren hierin in Bezug auf die funktionalen bzw. logischen Blockkomponenten bzw. verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben sein. Es ist zu beachten, dass derartige Blockkomponenten aus einer beliebigen Anzahl an Hardware, Software- und/oder Firmware-Komponenten aufgebaut sein können, die dazu konfiguriert sind, die spezifizierten Funktionen auszuführen.
Bezüglich der Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile für die verschiedenen Ansichten kennzeichnen, wird im Allgemeinen bei 20 eine Bypassventil-Baugruppe dargestellt. Die Bypassventil-Baugruppe wird hier als Teil eines Getriebeflüssigkeitskühlkreislaufs gezeigt und beschrieben, und wird üblicherweise in 1 bei 22 gezeigt. Es sollte jedoch klar sein, dass die Bypassventil-Baugruppe 20 in anderen Flüssigkeitskreisläufen verwendet werden kann, und nicht auf den hierin exemplarisch beschriebenen und dargestellten Getriebeflüssigkeitskühlkreislauf 22 beschränkt sein soll.
Bezugnehmend auf 1 beinhaltet der Getriebeflüssigkeitskreislauf 22 ein Getriebe 24, einen Flüssigkeitskühler 26 und die Bypassventil-Baugruppe 20. Das Getriebe 24 kann von beliebiger Bauart und/oder Konfiguration eines Fahrzeuggetriebes 24 sein, in dem eine Flüssigkeit zirkuliert, im Folgenden als eine Getriebeflüssigkeit bezeichnet, die zum Kühlen und/oder Auslösen und der Kontrolle des Getriebes 24 dient. Während die exemplarischen Aspekte der ausführlichen Beschreibung den Getriebeflüssigkeitskühlkreislauf 22 der zirkulierenden Getriebeflüssigkeit beschreibt, sollte klar sein, dass die Flüssigkeit irgendeine andere Art von Flüssigkeit sein kann, wenn die Bypassventil-Baugruppe 20 in einem anderen System als dem exemplarischen Getriebeflüssigkeitskühlkreislauf 22 verwendet wird. Der spezifische Betrieb und die Konfiguration des Getriebes 24 sind nicht Teil der ausführlichen Beschreibung dieser Offenbarung und werden daher hierin nicht im Detail beschrieben. Der Flüssigkeitskühler 26 kann jeden Wärmeaustauscher beinhalten, der Wärme von der Getriebeflüssigkeit an ein anderes Medium abgeben kann, wie eine Luftströmung, die über und/oder durch den Kühler 26 fließt. Die spezifische Konfiguration und/oder der Betrieb des Flüssigkeitskühlers 26 sind nicht Teil der ausführlichen Beschreibung und werden daher hierin nicht im Detail beschrieben.
Die Bypassventil-Baugruppe 20 steuert die fließende Kommunikation zwischen dem Getriebe 24 und dem Flüssigkeitskühler 26. Die Bypassventil-Baugruppe 20 kann auf jede geeignete Weise konfiguriert sein, die in der Lage ist, die fließende Kommunikation zwischen dem Getriebe 24 und dem Flüssigkeitskühler 26 zu schließen, wenn eine Temperatur der Getriebeflüssigkeit kleiner ist als eine vorgegebene Temperatur, und die fließende Kommunikation zwischen dem Getriebe 24 und dem Flüssigkeitskühler 26 zu öffnen, wenn die Temperatur der Getriebeflüssigkeit gleich oder größer als die vorgegebene Temperatur ist. Die erste vorgegebene Temperatur kann auf eine beliebige Temperatur eingestellt werden, und ist abhängig von dem spezifischen System und der Art der Flüssigkeit. So kann beispielsweise die erste vorgegebene Temperatur für den Getriebeflüssigkeitskühlkreislauf 22 auf etwa gleich 85 °C festgelegt werden.
Eine exemplarische Ausführungsform der Bypassventil-Baugruppe 20 wird hierin dargestellt und beschrieben. Es sollte jedoch klar sein, dass die Bypassventil-Baugruppe 20 anders konfiguriert sein kann, und anders funktionieren kann als in der exemplarischen Ausführungsform beschrieben. Bezugnehmend auf die 2 bis 15 beinhaltet die hierin dargestellt und beschriebene Bypassventil-Baugruppe 20 ein Gehäuse 30, das ein Ventilelement 32 aufnimmt. Das Gehäuse 30 definiert einen ersten Port 34, einen zweiten Port 36, einen dritten Port 38, einen vierten Port 40 und eine Ventilkammer 42. Das Ventilelement 32 ist innerhalb der Ventilkammer 42 angeordnet.
Unter Bezugnahme auf 1 ist die Bypassventil-Baugruppe 20 mit dem Getriebe 24 und dem Flüssigkeitskühler 26 in fließender Kommunikation verbunden. Eine Getriebe-Ablaufleitung 44 ist angebracht und steht in fließender Kommunikation mit dem Getriebe 24 und dem ersten Port 34 der Bypassventil-Baugruppe 20, zum Zirkulieren der Getriebeflüssigkeit vom Getriebe 24 zu der Bypassventil-Baugruppe 20. Eine Kühler-Versorgungsleitung 46 ist angebracht und steht in fließender Kommunikation mit dem zweiten Port 36 der Bypassventil-Baugruppe 20 und dem Flüssigkeitskühler 26, zum Zirkulieren der Getriebeflüssigkeit von der Bypassventil-Baugruppe 20 zum Flüssigkeitskühler 26. Eine Kühler-Ablaufleitung 48 ist angebracht und steht in fließender Kommunikation mit dem Flüssigkeitskühler 26 und dem dritten Port 38 der Bypassventil-Baugruppe 20, zum Zirkulieren der Getriebeflüssigkeit vom Flüssigkeitskühler 26 zur Bypassventil-Baugruppe 20. Eine Getriebe-Versorgungsleitung 50 ist angebracht und steht in fließender Kommunikation mit dem vierten Port 40 der Bypassventil-Baugruppe 20 und dem Getriebe 24, zum Zirkulieren der Getriebeflüssigkeit von der Bypassventil-Baugruppe 20 zum Getriebe 24. Während das Getriebe 24, die Bypassventil-Anordnung 20, und der Flüssigkeitskühler 26 in den Figuren als durch die verschiedenen Verbindungslinien verbunden dargestellt und beschrieben wird, (d. h. die Getriebe-Ausgangsleitung 44, die Kühler-Versorgungsleitung 46, die Kühler-Ausgangsleitung 48 und die Getriebe-Versorgungsleitung 50), sollte beachtet werden, dass eine oder mehrere der verschiedenen Verbindungsleitungen durch eine inneren Passage entweder im Flüssigkeitskühler 26 und/oder im Getriebe 24 definiert sein können. So kann beispielsweise die Bypassventil-Anordnung 20 am Getriebe 24 befestigt sein, wobei das Getriebe 24 die internen Passagen entsprechend der Getriebe-Ausgangsleitung 44 und/oder der Getriebe-Versorgungsleitung 50 definiert.
Bezugnehmend auf die 2 bis 15 ist das Ventilelement 32 in der Ventilkammer 42 des Gehäuses 30 angeordnet. Das Ventilelement 32 beinhaltet einen ersten Sitz 52 und das Gehäuse 30 beinhaltet einen ersten Steg 54. Der erste Steg 54 ist so positioniert, dass er mit dem ersten Sitz 52 in dichtendem Eingriff zusammenpasst, wenn das Ventilelement 32 in einer ersten Position angeordnet ist. Das Ventilelement 32 beinhaltet weiterhin einen zweiten Sitz 56 und das Gehäuse 30 einen zweiten Steg 58. Der zweite Steg 58 ist so positioniert, dass er mit dem zweiten Sitz 56 in dichtendem Eingriff zusammenpasst, wenn das Ventilelement 32 in einer zweiten Position angeordnet ist.
Das Ventilelement 32 ist beweglich zwischen einer ersten Position, wie gezeigt in den 3, 5, 7, 9, 11, 13 und 15, und der zweiten Position, wie in den 2, 4, 6, 8 gezeigt. Die 10, 12 und 14 zeigen das Ventilelement 32 in einer mittleren Position, zwischen der ersten und der zweiten Position. Ist das Ventilelement 32 in der ersten Position angeordnet, ist der erste Steg 54 in dichtendem Eingriff mit dem ersten Sitz 52 angeordnet, sodass das Ventilelement 32 die fließende Kommunikation zwischen dem ersten Port 34 und dem zweiten Port 36 schließt, um zu verhindern, dass die Getriebeflüssigkeit durch den Getriebeflüssigkeits-Kühlkreislauf 22 zirkuliert. Darüber hinaus, wenn das Ventilelement 32 in der ersten Position angeordnet ist, ist der zweite Steg 58 nicht in dichtendem Eingriff mit dem zweiten Sitz 56 angeordnet, sodass das Ventilelement 32 die fließende Kommunikation zwischen dem ersten Port 34 und den dritten und vierten Ports 38, 40 öffnet. Ist das Ventilelement 32 in der zweiten Position angeordnet, ist der erste Steg 54 nicht in dichtendem Eingriff mit dem ersten Sitz 52 angeordnet, sodass das Ventilelement 32 die fließende Kommunikation zwischen dem ersten Port 34 und dem zweiten Port 36 schließt, um zu ermöglichen, dass die Getriebeflüssigkeit durch den Getriebeflüssigkeits-Kühlkreislauf 22 zirkuliert. Darüber hinaus, wenn das Ventilelement 32 in der zweiten Position angeordnet ist, ist der zweite Steg 58 in dichtendem Eingriff mit dem zweiten Sitz 56 angeordnet, sodass das Ventilelement 32 die fließende Kommunikation zwischen dem ersten Port 34 und den dritten und vierten Ports 38, 40 schließt.
Die Bypassventil-Baugruppe 20 beinhaltet einen temperaturbasierten Betätigungsmechanismus 60, der mit dem Ventilelement 32 gekoppelt ist. Der temperaturbasierte Betätigungsmechanismus 60 ist betreibbar, um das Ventilelement 32 in der ersten Position zu positionieren, wenn eine Temperatur der durch das Gehäuse 30 zirkulierenden Flüssigkeit gleich oder kleiner ist als eine vorgegebene Temperatur. Der temperaturbasierte Betätigungsmechanismus 60 ist betreibbar, um das Ventilelement 32 in der zweiten Position zu positionieren, wenn die Temperatur der durch das Gehäuse 30 zirkulierenden Flüssigkeit höher ist als die vorgegebene Temperatur. Der temperaturbasierte Betätigungsmechanismus kann jedes System beinhalten, das in der Lage ist, das Ventilelement 32 zwischen der ersten Position und der zweiten Position zu bewegen, basierend auf der Temperatur der durch die Bypassventil-Baugruppe zirkulierende Flüssigkeit 20.
In der exemplarischen Ausführungsform der in den Figuren gezeigten und hierin beschriebenen Bypassventil-Baugruppe 20 beinhaltet der temperaturbasierte Betätigungsmechanismus 60 eine erste Vorspannvorrichtung 62 und eine zweite Vorspannvorrichtung 68. Die erste Vorspannvorrichtung 62 kann das Ventilelement 32 in einer ersten Richtung 64 entlang einer Mittelachse 66 vorspannen. Die zweite Vorspannvorrichtung 68 kann das Ventilelement 32 in einer zweiten Richtung 70 entlang der Mittelachse 66 vorspannen. Die erste Richtung 64 und die zweite Richtung 70 sind entgegengesetzte Richtungen entlang der Mittelachse 66. Die erste Vorspannvorrichtung 62 kann, ist aber nicht darauf beschränkt, ein aktives Material beinhalten, das abhängig von der Temperatur der durch die Bypassventil-Baugruppe 20 zirkulierenden Getriebeflüssigkeit zwei verschiedene Federkonstanten aufweist oder verändert. So kann beispielsweise die erste Vorspannvorrichtung 62 eine erste, höhere Federkraft bei Temperaturen größer als die erste vorgegebene Temperatur und eine zweite niedrigere Federkraft bei Temperaturen kleiner als die erste vorgegebene Temperatur bereitstellen. Die erste Federkraft ist ausreichend, um die Federkraft der zweiten Vorspannvorrichtung 68 zu überwinden und das Ventilelement 32 in die zweite Position vorzuspannen, in welcher der zweite Steg 58 und der zweite Sitz 56 in dichtendem Eingriff angeordnet sind. Die zweite Federkraft ist nicht ausreichend, um die Federkraft der zweiten Vorspannvorrichtung 68 zu überwinden, sodass die zweite Vorspannvorrichtung 68 das Ventilelement 32 in die erste Position vorspannt, in welcher der erste Steg 54 und der erste Sitz 52 in dichtendem Eingriff angeordnet sind.
Die Bypassventil-Baugruppe 20 beinhaltet weiterhin eine temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72. Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 kann einen einmaligen Formwechsel zwischen einer ersten und einer zweiten Form durchführen. Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 ist betreibbar, um eine fließende Kommunikation zwischen dem ersten Port 34 und dem zweiten Port 36 zu ermöglichen, wenn sie die erste Form aufweist, und ermöglicht keine fließende Kommunikation zwischen dem ersten Port 34 und dem zweiten Port 36, wenn sie die zweite Form aufweist. Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 weist die erste Form auf, wenn sie eine Ausgangstemperatur kleiner oder gleich einer zweiten vorgegebenen Temperatur aufweist, und weist die zweite Form in Reaktion auf eine erste Erwärmung der temporären Durchflusskontrollvorrichtung 72 auf eine Temperatur auf, die größer als die zweite vorgegebene Temperatur ist. Die zweite vorgegebene Temperatur kann ungefähr gleich der ersten vorgegebenen Temperatur sein oder zwischen 10 °C und 20 °C niedriger als die erste vorgegebene Temperatur.
Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 kann so konstruiert sein, dass eine einmalige Formänderung die Position des Ventilelements 32 vor der ersten Erwärmung auf eine Temperatur größer als die zweite vorgegebene Temperatur steuert. In einer exemplarischen Ausführungsform ist die Durchflusskontrollvorrichtung aus einem Polymer gefertigt. Das Polymer kann, ist aber nicht darauf beschränkt, ein Formgedächtnis-Polymer beinhalten. In den hierin exemplarisch dargestellten Ausführungsformen ist die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 ein Formgedächtnis-Polymer. Innerhalb des Umfangs der Offenbarung können jedoch auch andere aktive Materialien verwendet werden. Geeignete aktive Materialien sind unter anderem Formgedächtnislegierungen (SMA) und Formgedächtnispolymere (SMP).
Geeignete Formgedächtnislegierungen weisen einen einseitigen Formgedächtniseffekt auf. Die beiden in Formgedächtnislegierungen auftretenden Phasen werden häufig als martensitische und austenitische Phasen bezeichnet. Die martensitische Phase eine verhältnismäßig weiche und leicht verformbare Phase der Formgedächtnislegierungen, welche im Allgemeinen bei niedrigeren Temperaturen besteht. Die austenitische Phase, die stärkere Phase von Formgedächtnislegierungen, tritt bei höheren Temperaturen auf. Formgedächtnismaterialien, die aus Zusammensetzungen von Formgedächtnislegierungen gebildet werden, welche einen Einweg-Memory-Effekt zeigen, formen sich nicht automatisch zurück und werden je nach Konstruktion des Formgedächtnismaterials wahrscheinlich eine externe mechanische Kraft benötigen, um die zuvor bestehende Formausrichtung wieder anzunehmen.
Die Temperatur, bei der die Formgedächtnislegierung ihre hohe Temperaturform speichert, wenn sie erhitzt ist, kann über geringe Änderungen in der Zusammensetzung der Legierung und durch Wärmebehandlung angepasst werden. In Nickel-Titan-Formgedächtnislegierungen kann sie beispielsweise von über ungefähr 100 °C auf unter ungefähr -100 °C verändert werden. Der Formerholungsprozess erfolgt über einen Bereich von nur wenigen Grad, und Beginn oder Ende der Umwandlung können bis zu innerhalb von einem oder zwei Grad gesteuert werden, abhängig von der gewünschten Anwendung und Legierung. Die mechanischen Eigenschaften der Formgedächtnislegierung variieren stark über dem Temperaturbereich, die ihre Umwandlung umfassen, wobei sie der Formgedächtnislegierung normalerweise Formgedächtniseffekte sowie ein hohes Dämpfungsvermögen bereitstellen. Die inhärente hohe Dämpfungskapazität der Formgedächtnislegierungen kann zur weiteren Steigerung der energieabsorbierenden Eigenschaften verwendet werden.
Geeignete Formgedächtnislegierungsmaterialien beinhalten ohne Einschränkung Legierungen auf Nickel-Titan-Basis, Legierungen auf Indium-Titan-Basis, Legierungen auf Nickel-Aluminium-Basis, Nickel-Gallium-Legierungen, Legierungen auf Kupferbasis (z. B. Kupfer-Zink-Legierungen, Kupfer-Aluminium-Legierungen, Kupfer-Gold- und Kupfer-ZinnLegierungen), Legierungen auf Gold-Cadmium-Basis, Legierungen auf Silber-Cadmium-Basis, Legierungen auf Indium-Cadmium-Basis, Legierungen auf Mangan-Kupferbasis, Legierungen auf Eisenplatinbasis, Legierungen auf Eisenplatinbasis, Legierungen auf Eisen-Palladium-Basis und dergleichen. Die Legierungen können binär, ternär oder eine beliebige höhere Ordnung sein, solange die Legierungszusammensetzung einen Formgedächtniseffekt aufweist, z. B. Änderung der Formorientierung, der Dämpfungskapazität und dergleichen. Eine Legierung auf Nickel-Titan-Basis ist beispielsweise unter dem Markennamen NITINOL von Shape Memory Applications, Inc. im Handel erhältlich.
Weitere geeignete aktive Materialien sind Formgedächtnispolymere. Ähnlich wie bei einer Formgedächtnislegierung durchläuft auch das Formgedächtnispolymer eine Änderung der Formausrichtung, wenn die Temperatur durch seine Umwandlungstemperatur erhöht wird. Im Gegensatz zu SMAs führt eine Erhöhung der Temperatur durch die Umwandlungstemperatur zu einem erheblichen Modulabfall. Während sich SMAs gut als Stellglieder eignen, sind SMPs besser als „umgekehrte“ Stellglieder geeignet. Das heißt, bei einem starken Modulabfall durch Erwärmen des SMP über die Umwandlungstemperatur hinaus kann eine Freisetzung der durch das SMP in seiner Niedertemperatur-Hochmodulform blockierten gespeicherten Energie erfolgen. Um die dauerhafte Form des Formgedächtnispolymers einzustellen, muss das Polymer etwa auf oder über dem Tg oder Schmelzpunkt des harten Segments des Polymers liegen. „Segment“ bezeichnet einen Block oder eine Sequenz von Polymeren, die Teil des Formgedächtnispolymers sind. Die Formgedächtnispolymere werden bei der Temperatur mit einer aufgebrachten Kraft geformt und anschließend abgekühlt, um die dauerhafte Form zu erhalten. Die zum Einstellen der dauerhaften Form erforderliche Temperatur liegt vorzugsweise zwischen ca. 100 °C und ca. 300 °C. Das Einstellen der temporären Form des Formgedächtnispolymers erfordert, dass das Formgedächtnispolymermaterial auf eine Temperatur bei oder über der Tg oder Umwandlungstemperatur des weichen Segments, aber unter dem Tg oder Schmelzpunkt des harten Segments gebracht wird. Bei der Weichsegmentumwandlungstemperatur (auch als „erste Umwandlungstemperatur“ bezeichnet) wird die temporäre Form des Formgedächtnispolymers eingestellt, gefolgt vom Abkühlen des Formgedächtnispolymers, um die temporäre Form zu fixieren. Die temporäre Form bleibt so lange erhalten, wie sie unterhalb der Weichsegmentumwandlungstemperatur bleibt. Die dauerhafte Form wird wiederhergestellt, wenn die Formgedächtnis-Polymerfasern wieder auf oder über die Umwandlungstemperatur des Weichsegments gebracht werden. Die Wiederholung der Schritte Erhitzen, Formen und Kühlen kann die temporäre Form neu einstellen. Die Weichsegmentumwandlungstemperatur kann für eine bestimmte Anwendung durch Modifizieren der Struktur und Zusammensetzung des Polymers gewählt werden. Die Umwandlungstemperaturen des Weichsegments reichen von ca. -63 °C bis ca. über 120 °C.
Die meisten Formgedächtnispolymere weisen einen „Einweg“-Effekt auf, worin das Formgedächtnispolymer eine dauerhafte Form aufweist. Bei Erwärmung des Formgedächtnispolymers oberhalb der ersten Umwandlungstemperatur wird die dauerhafte Form erreicht, und die Form geht ohne die Verwendung von äußeren Kräften nicht in die temporäre Form zurück.
Ähnlich wie bei den Formgedächtnislegierungen können die Formgedächtnispolymere in vielen verschiedenen Ausführungen und Formen konfiguriert werden. Die für eine dauerhafte Formwiederherstellung erforderliche Temperatur kann bei jeder Temperatur zwischen ca. -63 °C und ca. 120 °C oder darüber eingestellt werden. Die Konstruktion von Zusammensetzung und Struktur des Polymers selbst kann die Wahl einer bestimmten Temperatur für eine gewünschte Anwendung ermöglichen. Eine bevorzugte Temperatur für die Formwiederherstellung ist größer oder gleich etwa -30 °C, vorzugsweise größer oder gleich etwa 0 °C und am meisten bevorzugt eine Temperatur größer oder gleich etwa 50 °C. Ebenso ist eine bevorzugte Temperatur für die Formwiederherstellung kleiner oder gleich etwa 120 °C, stärker bevorzugt kleiner oder gleich etwa 90 °C und am meisten bevorzugt kleiner oder gleich etwa 70 °C.
Geeignete Formgedächtnispolymere sind Thermoplaste, Duroplaste, interpenetrierende Netzwerke, semi-interpenetrierende Netzwerke oder gemischte Netzwerke. Die Polymere können ein einzelnes Polymer oder eine Mischung von Polymeren sein. Die Polymere können lineare oder verzweigte thermoplastische Elastomere mit Seitenketten oder dendritischen Strukturelementen sein. Geeignete Polymerkomponenten zum Formen eines Formgedächtnispolymers beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf Polyphosphazene, Poly-(Vinyl-)Alkohole), Polyamide, Polyimide, Polyesteramide, Poly-(Aminosäuren), Polyanhydride, Polykarbonate, Polyacrylate, Polyalcylene, Polyacrylamide, Polyalkylglykole, Polyalkylenoxide, Polyethylenterephthalate, Polyorthoester, Polyvinylether, Polyvinylester, Polyvinylhalogenide, Polyester, Polylactide, Polyglykolide, Polysiloxane, Polyurethane, Polyether, Polyetheramide, Polyetherester und deren Copolymere. Beispiele für geeignete Polyacrylate beinhalten Poly(methylmethacrylat), Poly(ethylmethylmethacrylat), Poly(butylmethylmethacrylat), Poly(isobutylmethylmethacrylat), Poly(hexylmethylmethacrylat), Poly(isodecylmethylmethacrylat), Poly(laurylmethylmethacrylat), Poly(phenylmethylmethacrylat), Poly(methylacrylat), Poly(isopropylacrylat), Poly(isobutylacrylat) und Poly(octadecylacrylat). Geeignete andere Polymere beinhalten Polystyrol, Polypropylen, Polyvinylphenol, Polyvinylpyrrolidon, chloriertes Polybutylen, Poly-(octadecylvinylether)-ethylenvinylacetat, Polyethylen, Poly(ethylenoxid), Poly(ethylen-Polyethylenterephthalat), Polyethylen/Nylon (Pfropfcopolymer), Polycaprolactonepolyamid (Blockcopolymer), Poly(caprolacton)-Diniethacrylat-n-butylacrylat, Poly(norbornylpolyedrisch oligomeres Silsequioxan), Polyvinylchlorid, Urethan/Butadien-Copolymere, polyurethanhaltige Blockcopolymere, Styrolbutadienkautschuk-Blockcopolymere und dergleichen.
Das Formgedächtnispolymer oder die Formgedächtnislegierung kann durch jegliches geeignete Mittel aktiviert werden, vorzugsweise ein Mittel, welches das Material einer Temperaturänderung oberhalb oder unterhalb der Umwandlungstemperatur unterwirft. Für erhöhte Temperaturen kann beispielsweise Wärme unter Verwendung von heißem Gas (z. B. Luft), Dampf, heißer Flüssigkeit oder elektrischen Stroms zugeführt werden. Die Aktivierungsmittel können beispielsweise die Form einer Wärmezuführung von einem beheizten Element, das in Kontakt mit dem Formgedächtnismaterial ist, der Wärmekonvektion von einem beheizten Leiter in der Nähe des thermisch aktiven Formgedächtnismaterials, eines Heißluftgebläses oder -strahls, einer Mikrowelleninteraktion, einer Widerstandsheizung und dergleichen haben. Im Fall eines einem Temperaturabfalls kann Wärme unter Verwendung von kaltem Gas oder durch Verdampfen des Kältemittels abgezogen werden. Die Aktivierungsmittel können beispielsweise die Form einer Kühlkammer oder -gehäuses, einer Kühlsonde mit einer gekühlten Spitze, eines Steuersignals an eine thermoelektrische Einheit, eines Gebläses bzw. Strahls oder diejenige von Mitteln zum Einleiten eines Kältemittels (wie flüssigen Stickstoffs) zumindest in die Nähe des Formgedächtnismaterials haben.
Bezugnehmend auf die 2 und 3 ist im Allgemeinen eine erste exemplarische Ausführungsform des Flüssigkeits-Bypassventils dargestellt. Das Gehäuse 30 beinhaltet einen Bypasskanal 74, der den ersten Port 34 und den zweiten Port 36 in fließender Kommunikation miteinander verbindet. Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 ist innerhalb des Bypasskanals 74 angeordnet. Wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die erste Form aufweist, ermöglicht die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 den Flüssigkeitsdurchfluss durch den Bypasskanal 74. Wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die zweite Form aufweist, blockiert die temporäre die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 den Flüssigkeitsdurchfluss durch den Bypasskanal 74. Dementsprechend beinhaltet die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 eine erste Form, die den Bypasskanal 74 nicht vollständig blockiert und somit die Getriebeflüssigkeit durch den Bypasskanal 74 hindurchlässt. Beim ersten Erwärmen auf die zweite vorgegebene Temperatur zur ersten Zeit, wechselt die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 von der ersten in die zweite Form. In der zweiten Form blockiert die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 den Bypasskanal 74 vollständig und verhindert den Flüssigkeitsdurchfluss durch den Bypasskanal 74.
In der exemplarischen Ausführungsform des Flüssigkeits-Bypassventils, gezeigt in den 4-15, ist die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 konfiguriert, um eines der Ventilelemente 32 oder den temperaturbasierten Betätigungsmechanismus 60 zu stören, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die erste Form aufweist. Die Störung durch die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 positioniert das Ventilelement 32 in einer anderen Position als der ersten Position, d.h. entweder in der zweiten Position oder in einer Mittelstellung zwischen der ersten Position und der zweiten Position, in welcher der erste Steg 54 von dem ersten Sitz 52 beabstandet ist, um eine fließende Kommunikation zwischen dem ersten Port 34 und dem zweiten Port 36 zu ermöglichen. Die Störung durch die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 verhindert die Bewegung des Ventilelements 32 in die erste Position, bis die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 ihre Form geändert hat und die zweite Form aufweist.
In den exemplarischen Ausführungsformen, gezeigt in den 4-9, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die erste Form aufweist, stört die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die Betriebsposition des temperaturbasierten Betätigungsmechanismus 60. Wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die zweite Form aufweist, stört die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 nicht die Betriebsposition des temperaturbasierten Betätigungsmechanismus 60. Wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die erste Form aufweist, beabstandet die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die erste Vorspannvorrichtung 62 in der ersten Richtung 64 entlang der Mittelachse 66 in Bezug auf einen Bezugspunkt. Der Bezugspunkt kann als beliebige Bezugsebene oder -fläche entlang der Mittelachse 66 definiert werden, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf den ersten Sitz 52 des Gehäuses 30. Wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die zweite Form aufweist, beabstandet die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 nicht die erste Vorspannvorrichtung 62 in Bezug auf einen Bezugspunkt.
Bezugnehmend auf die 4-5 ist im Allgemeinen eine zweite exemplarische Ausführungsform des Flüssigkeits-Bypassventils dargestellt. Wie in den 4-5 dargestellt, definiert das Gehäuse 30 eine erste Bohrung 76 und eine zweite Bohrung 78, welche die erste Bohrung 76 schneidet. Die zweite Bohrung 78 ist so positioniert, dass sie einen Winkel zwischen der ersten Bohrung 76 und der zweiten Bohrung 78 bildet. In der ersten Bohrung 76 ist ein Abstandshalter 80 verschiebbar angeordnet. Der Abstandshalter 80 kann, ist aber nicht beschränkt auf einen geraden End- oder Schenkelabschnitt der ersten Vorspannvorrichtung 62, der sich von der Ventilkammer 42 in die erste Bohrung 76 erstreckt.
Wie in 4 dargestellt, ist die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 in der ersten Bohrung 76 positioniert. Wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die erste Form aufweist, positioniert die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 den Abstandshalter 80 innerhalb der ersten Bohrung 76, um die normale Position der ersten Vorspannvorrichtung 62 zu stören, wodurch verhindert wird, dass die zweite Vorspannvorrichtung 68 das Ventilelement 32 in die erste Position vorspannt. Mit anderen Worten, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die erste Form aufweist, komprimiert der Abstandshalter 80 die erste Vorspannvorrichtung 62 und verhindert, dass sich die zweite Vorspannvorrichtung 68 ausdehnt, wodurch das Ventilelement 32 in der zweiten Position positioniert wird. Wie in 5 dargestellt, stört der Abstandshalter 80 nicht die normale Betriebsposition der ersten Vorspannvorrichtung 62, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die zweite Form aufweist. Wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die zweite Form aufweist, wird die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 nach unten zu einem Boden der ersten Bohrung 76 und zumindest teilweise in die zweite Bohrung 78 gedrückt, sodass der Abstandshalter 80 nicht mehr in die normale Betriebsposition der ersten Vorspannvorrichtung 62 eingreift.
Bezugnehmend auf die 6-7 ist im Allgemeinen eine dritte exemplarische Ausführungsform des Flüssigkeits-Bypassventils dargestellt. Wie in den 6-7 dargestellt, definiert das Gehäuse 30 eine erste Bohrung 76. In der ersten Bohrung 76 ist ein Abstandshalter 80 verschiebbar angeordnet. Der Abstandshalter 80 kann, ist aber nicht beschränkt auf einen geraden End- oder Schenkelabschnitt der ersten Vorspannvorrichtung 62, der sich von der Ventilkammer 42 in die erste Bohrung 76 erstreckt. Der Abstandshalter 80 beinhaltet einen Wellenabschnitt 84, der sich nach unten, tiefer in die erste Bohrung 76, erstreckt. Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 ist innerhalb der ersten Bohrung 76 angeordnet und beinhaltet eine zentrale Öffnung 82, die auf den Wellenabschnitt 84 des Abstandshalters 80 ausgerichtet ist. Wenn jedoch die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die erste Form aufweist, kann der Wellenabschnitt 84 die zentrale Öffnung 82 der temporären Durchflusskontrollvorrichtung 72 nicht passieren.
Wie in 6 dargestellt, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die erste Form aufweist, positioniert die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 den Abstandshalter 80 innerhalb der ersten Bohrung 76, sodass der Abstandshalter 80 eine Position der ersten Vorspannvorrichtung 62 stört und verhindert, dass die zweite Vorspannvorrichtung 68 das Ventilelement 32 in die erste Position vorspannt. Mit anderen Worten, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die erste Form aufweist, positioniert die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 den Abstandshalter 80, um die erste Vorspannvorrichtung 62 zu komprimieren und zu verhindern, dass sich die zweite Vorspannvorrichtung 68 ausdehnt, wodurch das Ventilelement 32 in der zweiten Position positioniert wird. Wie in 7 dargestellt, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die zweite Form aufweist, kann der Wellenabschnitt 84 des Abstandshalters 80 die zentrale Öffnung 82 der temporären Durchflusskontrollvorrichtung 72 passieren und die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 tiefer in die erste Bohrung 76 schieben, bis der Abstandshalter 80 die Position der ersten Vorspannvorrichtung 62 nicht mehr stört. Wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die zweite Form aufweist, wird die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 nach unten in Richtung eines Bodens der ersten Bohrung 76 gedrückt.
Bezugnehmend auf die 8-9 ist im Allgemeinen eine vierte exemplarische Ausführungsform des Flüssigkeits-Bypassventils dargestellt. Wie in den 8-9 dargestellt, ist die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 als Ring ausgebildet und ist zwischen dem unteren axialen Ende der ersten Vorspannvorrichtung 62 und dem Gehäuse 30 angeordnet. Wie in 8 dargestellt, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die erste Form aufweist, beinhaltet der ringförmige Ring der temporären Durchflusskontrollvorrichtung 72 eine größere axiale Länge 86 entlang der Mittelachse 66 im Vergleich zu einer radialen Breite 88 von der Mittelachse 66. Diese lange axiale Länge 86 der temporären Durchflusskontrollvorrichtung 72 komprimiert die erste Vorspannvorrichtung 62 und verhindert, dass die zweite Vorspannvorrichtung 68 das Ventilelement 32 in die erste Position drückt. Wie in 9 dargestellt, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die zweite Form aufweist, beinhaltet der ringförmige Ring der temporären Durchflusskontrollvorrichtung 72 eine kürzere axiale Länge entlang der Mittelachse 66 im Vergleich zu einer radialen Breite 88 von der Mittelachse 66. Diese kürzere axiale Länge der temporären Durchflusskontrollvorrichtung 72 stört die erste Vorspannvorrichtung 62 nicht, wodurch die zweite Vorspannvorrichtung 68 das Ventilelement 32 nach unten in seine normale Betriebsposition drücken kann.
In den exemplarischen Ausführungsformen, gezeigt in den 10-15, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die erste Form aufweist, stört die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die Position des Ventilelements 32. Wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die zweite Form aufweist, stört die die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 nicht Position des Ventilelements 32. Wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die erste Form aufweist, trennt die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 das Ventilelement 32 in der ersten Richtung 64 entlang der Mittelachse 66, sodass der erste Steg 54 vom ersten Sitz 52 beabstandet ist, und verhindert, dass die zweite Vorspannvorrichtung 68 das Ventilelement 32 in die erste Position bewegt. Wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die zweite Form aufweist, trennt die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 den ersten Steg 54 nicht vom ersten Sitz 52, sodass die zweite Vorspannvorrichtung 68 das Ventilelement 32 in die erste Position bewegen kann.
Bezugnehmend auf die 10-11 ist im Allgemeinen eine fünfte exemplarische Ausführungsform des Flüssigkeits-Bypassventils dargestellt. Wie in den 10-11 dargestellt, bildet die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 einen Ring, der in einer im Gehäuse 30 ausgebildeten Ringnut 90 angeordnet ist. Die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 ist im Allgemeinen zwischen dem ersten Sitz 52 und dem ersten Steg 54 angeordnet. Der ringförmige Ring der temporären Durchflusskontrollvorrichtung 72 ist so ausgebildet, dass ein Flüssigkeitsdurchfluss über eine Fläche der temporären Durchflusskontrollvorrichtung 72 oder durch einen von der temporären Durchflusskontrollvorrichtung 72 definierten Durchgang möglich ist. So kann beispielsweise, bezogen auf 16, die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 eine oder mehrere Nuten 92 aufweisen, die sich entlang der Mittelachse 66 erstrecken, um eine fließende Kommunikation zwischen der Ventilkammer 42 und dem zweiten Port 36 zu ermöglichen.
Wie in 10 dargestellt, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die erste Form aufweist, verhindert die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72, dass der erste Sitz 52 mit dem ersten Steg 54 in dichtendem Eingriff steht. Die Nuten 92 in der temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 ermöglichen eine fließende Kommunikation zwischen dem ersten Port 34 und dem zweiten Port 36. Wie in 11 dargestellt, wird, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die zweite Form aufweist, die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 auf einen sehr dünnen Ring gepresst und innerhalb der Ringnut 90 des Gehäuses 30 positioniert, sodass der erste Steg 54 und der erste Sitz 52 in dichtendem Eingriff miteinander stehen können. Darüber hinaus ist zu beachten, dass die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 mindestens einen Teil der Dichtfläche, d. h. einen Teil der ersten Fläche 54, bilden kann, wenn sie die zweite Form aufweist.
Bezugnehmend auf die 12-13 ist im Allgemeinen eine sechste exemplarische Ausführungsform des Flüssigkeits-Bypassventils dargestellt. Wie in den 12-13 dargestellt, ist das Gehäuse 30 ausgebildet, um eine Aussparung 94 im ersten Steg 54 aufzunehmen, und die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 ist zu einer Platte ausgebildet. Wie in 12 dargestellt, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die erste Form aufweist, wird die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 zwischen dem ersten Steg 54 und dem ersten Sitz 52 angeordnet und über der Aussparung 94 im ersten Steg 54 positioniert. Dadurch wird verhindert, dass sich der erste Sitz 52 gegen den ersten Steg 54 abdichtet. Wie in 13 dargestellt, wird, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die zweite Form aufweist, die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 in die Aussparung 94 im ersten Steg 54 gepresst, sodass die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die Position des Ventilelements 32 nicht mehr stört und sich der erste Steg 54 und der erste Sitz 52 in dichtenden Eingriff bringen können.
Bezugnehmend auf die 14-15 ist im Allgemeinen eine siebte exemplarische Ausführungsform des Flüssigkeits-Bypassventils dargestellt. Wie in 14 dargestellt, ist die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72, wenn sie die erste Form aufweist, so ausgebildet, dass die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 einen Streifen beinhaltet und zwischen dem ersten Steg 54 und dem ersten Sitz 52 angeordnet ist, wodurch der erste Steg 54 vom ersten Sitz 52 beabstandet ist und verhindert wird, dass das Ventilelement 32 in der ersten Position positioniert wird. Wie in 15 dargestellt, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 die zweite Form aufweist, zieht sich die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 zusammen oder schrumpft aus der Störposition heraus, sodass die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung 72 nicht mehr zwischen dem ersten Steg 54 und dem ersten Sitz 52 positioniert ist, wodurch das Ventilelement 32 in die erste Position gebracht werden kann.
Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Offenbarung, während der Umfang der Offenbarung jedoch einzig und allein durch die Patentansprüche definiert wird. Während einige der besten Modi und andere Ausführungsformen zur Umsetzung der beanspruchten Lehren im Detail beschrieben werden, existieren verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen zur Umsetzung der Offenbarung, die in den hinzugefügten Ansprüchen definiert sind.

Claims

Flüssigkeits-Bypassventil, umfassend: ein Gehäuse, das einen ersten Port, einen zweiten Port und eine Ventilkammer definiert; ein Ventilelement, das innerhalb einer Ventilkammer angeordnet ist und zwischen einer ersten Position, zum Schließen der fließenden Kommunikation zwischen dem ersten Port und dem zweiten Port, und einer zweiten Position, die den ersten Port und den zweiten Port für die fließende Kommunikation miteinander verbindet, verschiebbar ist; einen temperaturbasierten Betätigungsmechanismus, der mit dem Ventilelement gekoppelt ist und dazu dient, das Ventilelement in der ersten Position zu positionieren, wenn eine Temperatur einer durch das Gehäuse zirkulierenden Flüssigkeit gleich oder kleiner als eine erste vorgegebene Temperatur ist, und worin der temperaturbasierte Betätigungsmechanismus betreibbar ist, um das Ventilelement in der zweiten Position zu positionieren, wenn die Temperatur der durch das Gehäuse zirkulierenden Flüssigkeit größer als die erste vorgegebene Temperatur ist; und eine temporäre Durchflusskontrollvorrichtung durchläuft einen einmaligen Formwechsel zwischen einer ersten und einer zweiten Form; worin die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung betreibbar ist, um eine fließende Kommunikation zwischen dem ersten Port und dem zweiten Port zu ermöglichen, wenn sie die erste Form aufweist, und die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung ermöglicht keine fließende Kommunikation zwischen dem ersten Port und dem zweiten Port, wenn sie die zweite Form aufweist; und worin de temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die erste Form aufweist, wenn sie eine Ausgangstemperatur kleiner oder gleich einer zweiten vorgegebenen Temperatur aufweist, und weist die zweite Form in Reaktion auf eine erste Erwärmung der temporären Durchflusskontrollvorrichtung auf eine Temperatur auf, die größer als die zweite vorgegebene Temperatur ist.
Flüssigkeits-Bypassventil nach Anspruch 1, worin die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung eines der Ventilelemente oder den temperaturabhängigen Betätigungsmechanismus stört, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die erste Form aufweist, um eine Bewegung des Ventilelements in die erste Position zu verhindern.
Flüssigkeits-Bypassventil nach Anspruch 2, worin die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die Bewegung des Ventilelements in die erste Position stört, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die erste Form aufweist, und worin die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die Bewegung des Ventilelements in die erste Position nicht stört, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die zweite Form aufweist.
Flüssigkeits-Bypassventil nach Anspruch 3, worin das Ventilelement einen Sitz beinhaltet, und das Gehäuse beinhaltet einen Steg, der so angebracht ist, dass er mit dem Sitz in dichtendem Eingriff zusammenpasst, wenn das Ventilelement in der ersten Position angeordnet ist.
Flüssigkeits-Bypassventil nach Anspruch 4, worin die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung zwischen dem Sitz und dem Steg angeordnet ist, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die erste Form aufweist, und worin die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung nicht zwischen dem Sitz und dem Steg angeordnet ist, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die zweite Form aufweist.
Flüssigkeits-Bypassventil nach Anspruch 4, worin die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung den Sitz vom Steg entfernt, um einen Dichtungseingriff dazwischen zu verhindern, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die zweite Form aufweist, und worin die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung zumindest einen Teil des Stegs bildet, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die zweite Form aufweist.
Flüssigkeits-Bypassventil nach Anspruch 2, worin die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung eine Betriebsposition des temperaturbasierten Betätigungsmechanismus stört, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die erste Form aufweist, und worin die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die Betriebsposition des temperaturbasierten Betätigungsmechanismus nicht stört, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die zweite Form aufweist.
Flüssigkeits-Bypassventil nach Anspruch 7, worin der temperaturbasierte Betätigungsmechanismus eine erste Vorspannvorrichtung beinhaltet, die das Ventilelement in einer ersten Richtung entlang einer zentralen Achse vorspannen kann, und eine zweite Vorspannvorrichtung, die betreibbar ist, um das Ventilelement in einer zweiten Richtung entlang der zentralen Achse vorzuspannen, worin die erste Richtung und die zweite Richtung entgegengesetzte Richtungen entlang der Mittelachse sind.
Flüssigkeits-Bypassventil nach Anspruch 8, worin die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die erste Vorspannvorrichtung in der ersten Richtung entlang der Mittelachse in Bezug auf einen Bezugspunkt beabstandet, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die erste Form aufweist, und worin die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die erste Vorspannvorrichtung in Bezug auf den Bezugspunkt nicht beabstandet, wenn die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung die zweite Form aufweist.
Flüssigkeits-Bypassventil nach Anspruch 1, worin die temporäre Durchflusskontrollvorrichtung ein Polymer beinhaltet.