DE10303484A1

DE10303484A1 - Thermostatic valve for combustion engine coolant circuit has annular gaps between valve head outer periphery, first sealing flange and between inner periphery, second flange open in working position

Info

Publication number: DE10303484A1
Application number: DE2003103484
Authority: DE
Inventors: Eike Dr. Willers
Original assignee: Behr Thermot Tronik GmbH
Current assignee: Behr Thermot Tronik GmbH
Priority date: 2003-01-24
Filing date: 2003-01-24
Publication date: 2004-08-05

Abstract

The device has a valve head for optionally sealing and opening a mixing chamber relative to a coolant line and a holding and operating element in an internal chamber. The valve head contacts sealing flanges on the inner housing wall and holding/operating element in a sealing position. Annular gaps between the valve head outer periphery and first flange and between the valve head inner periphery and second flange are open in the working position. The device has a housing (14) that carries a coolant flow, a valve head (24) for optionally sealing and opening a mixing chamber relative to a coolant line and a holding and operating element (32,30,20) in the internal chamber. The valve head contacts first and second sealing flanges (26,28) on the inner housing wall and holding/operating element when in a sealing position. First and second annular gaps between the valve head outer periphery and the first sealing flange and between an inner periphery of the valve head and the second flange are open in the working position, whereby the area of the second gap is at least 20 per cent of that of the first.

Description

Die Erfindung betrifft ein Thermostatventil für den Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine mit einem kühlmitteldurchströmten Gehäuse, einem Ventilteller zur wahlweisen Abdichtung einer Mischkammer des Gehäuses gegen eine Kühlmittelleitung in einer Dichtstellung und zum wenigstens teilweisen Freigeben der Durchströmung von der Kühlmittelleitung in die Mischkammer in einer Arbeitsstellung, einem Halte- und Arbeitselement im kühlmitteldurchströmten Innenraum des Gehäuses, wobei der Ventilteller in einer Dichtstellung an einem ersten Dichtflansch an der Innenwandung des Gehäuses sowie an einem zweiten Dichtflansch des Halte- und Arbeitselements anliegt.The invention relates to a thermostatic valve for the Cooling circuit an internal combustion engine with a coolant flowed through housing, a Valve plate for selectively sealing a mixing chamber of the housing against a coolant line in a sealing position and for at least partially releasing the flow from the coolant line in the mixing chamber in a working position, a holding and working element in the coolant-flowed interior of the housing, wherein the valve disk in a sealing position on a first sealing flange on the inner wall of the housing and at a second sealing flange of the holding and working element is applied.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 44 711 A1 ist ein Thermostatventil gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt. Ein ringartiger Ventilteller wird in einer Arbeitsstellung von der Kühlmittelströmung außen umströmt. In der vollständig geöffneten Endstellung kann ein betragsmäßig geringer Leckagestrom an Kühlmittel innen an dem kreisringartigen Teller vorbeiströmen.From the German patent application DE 198 44 711 A1 a thermostatic valve according to the preamble of claim 1 is known. A ring-like valve disk is flowed around in a working position of the coolant flow outside. In the fully open end position, a small amount of leakage flow of coolant inside can flow past the annular plate.

Bekannte Thermostatventile mit Ventiltellern zum Verschließen und öffnen einer Kühlmittelleitung erzeugen einen Druckverlust in der Kühlmittelleitung der häufig als zu hoch angesehen wird. Bei der Regelung der Kühlmitteltemperatur ist dies unproblematisch, die maximale Kühlleistung des Systems wird jedoch unter anderem durch den erzeugten Druckverlust beschränkt. Der Druckverlust am Thermostatventil wird durch die Pumpleistung der Kühlmittelpumpe ausgeglichen.Well-known thermostatic valves with valve plates for close and open create a coolant line a pressure drop in the coolant line of the often considered too high. In the regulation of the coolant temperature this is unproblematic, the maximum cooling capacity of the system is but limited, inter alia, by the pressure loss generated. Of the Pressure loss at the thermostatic valve is determined by the pumping power of the Coolant pump balanced.

Mit der Erfindung soll ein Thermostatventil bereitgestellt werden, das eine hohe maximale Kühlleistung eines Kühlsystems ermöglicht.With the invention, a thermostatic valve is provided be that high maximum cooling capacity a cooling system allows.

Erfindungsgemäß ist hierzu ein Thermostatventil für den Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine mit einem kühlmitteldurchströmten Gehäuse, einem Ventilteller zur wahlweisen Abdichtung einer Mischkammer des Gehäuses gegen eine Kühlmittelleitung in einer Dichtstellung und zum wenigstens teilweisen Freigeben der Durchströmung von der Kühlmittelleitung in die Mischkammer in einer Arbeitsstellung und einem Halte- und Arbeitselement im kühlmitteldurchströmten Innenraum des Gehäuses vorgesehen, wobei der Ventilteller in einer Dichtstellung an einem ersten Dichtflansch an der Innenwandung des Gehäuses sowie an einem zweiten Dichtflansch des Halte- und Arbeitselements anliegt, bei dem in der Arbeitsstellung für eine Kühlmittelströmung ein erster Ringspalt zwischen einem Außenumfang des Ventiltellers und dem Dichtflansch an der Innenwandung des Gehäuses und ein zweiter Ringspalt zwischen einem Innenumfang des Ventiltellers und dem Halte- und Arbeitselement geöffnet ist, wobei eine Fläche des zweiten Ringspalts wenigstens 20% der Fläche des ersten Ringspalts beträgt.According to the invention, this is a thermostatic valve for the Cooling circuit an internal combustion engine with a coolant-flowed housing, a valve disk for selectively sealing a mixing chamber of the housing against a coolant line in a sealing position and at least partially releasing the flow from the coolant line in the mixing chamber in a working position and a holding and working element in the coolant-flowed interior of the housing provided, wherein the valve disc in a sealing position at a first Sealing flange on the inner wall of the housing and on a second Sealing flange of the holding and working element is applied, in which in working position for a flow of coolant first annular gap between an outer periphery of the valve disk and the sealing flange on the inner wall of the housing and a second annular gap between an inner periphery of the valve disk and the holding and Work item opened is one area of the second annular gap is at least 20% of the area of the first annular gap.

Indem der Ventilteller beidseitig umströmt werden kann, das bedeutet sowohl an seinem Innenumfang als auch an seinem Außenumfang, kann der Strömungswiderstand des Thermostatventils erheblich verringert werden. Zur weiteren Verbesserung wird darauf geachtet, dass zu sätzlich zu der Umströmung des Ventiltellers am Außenumfang ein nennenswerter Anteil der Strömung am Innenumfang des Ventiltellers vorbeiströmt. Hierzu beträgt eine Fläche des zweiten Ringspalts zwischen dem Innenumfang des Ventiltellers und dem Halte- und Arbeitselement wenigstens 20% der Fläche des ersten Ringspalts zwischen dem Außenumfang des Ventiltellers und dem Dichtflansch an der Innenwandung des Gehäuses. Durch den geringeren Strömungswiderstand des Thermostatventils kann beispielsweise die erforderliche Pumpenleistung verringert werden, so dass eine Kühlmittelpumpe weniger belastet ist oder kompakter ausgeführt werden kann. Bei unveränderter Pumpenleistung wird eine höhere Durchströmung des Kühlmittelsystems und somit eine höhere Kühlleistung ermöglicht.By the valve disc on both sides to be flowed around can, that means both on its inner circumference and on its Outer circumference, can the flow resistance of the thermostatic valve are significantly reduced. To further Improvement is taken to ensure that in addition to the flow around the Valve plate on the outer circumference a significant proportion of the flow Flowed past the inner circumference of the valve disk. For this purpose, an area of the second annular gap between the inner periphery of the valve disk and the holding and working element at least 20% of the area of first annular gap between the outer periphery of the valve disk and the sealing flange on the inner wall of the housing. By the lesser flow resistance the thermostatic valve can, for example, the required pump power be reduced, so that a coolant pump loaded less is or more compact can be. With unchanged Pump power becomes higher flow of the coolant system and thus a higher one cooling capacity allows.

In Weiterbildung der Erfindung weist eine der ankommenden Strömung zugewandte Oberfläche des Ventiltellers einen V-artigen Querschnitt mit einerseits auf den ersten Ringspalt und andererseits auf den zweiten Ringspalt zulaufenden Leitflächen auf.In a further development of the invention one of the incoming currents facing surface of the Ventiltellers a V-like cross section with on the one hand on the first annular gap and on the other hand tapering to the second annular gap Fins on.

Auf diese Weise kann der Ventilteller strömungsgünstig gestaltet werden. Im Sinne einer universellen Einsetzbarkeit des erfindungsgemäßen Thermostatventils können die beiden einander gegenüberliegenden Oberflächen des Ventiltellers strömungsgünstig ausgebildet sein, so dass unabhängig von der Strömungsrichtung am Thermostatventil ein geringerer Strömungswiderstand erzielt wird. Der V-artige Querschnitt ist vorteilhafterweise so ausgebildet, dass 1/3 der ankommenden Strömung in den innenliegenden zweiten Ringspalt und 2/3 der ankommenden Strömung in den außenliegenden ersten Ringspalt geleitet werden. Dadurch wird ein niedriger Strömungswiderstand gewährleistet.In this way, the valve plate aerodynamically designed become. In the sense of a universal applicability of the thermostatic valve according to the invention can the two opposite each other surfaces formed of the valve disk aerodynamic be independent of the flow direction on the thermostatic valve a lower flow resistance is achieved. The V-shaped cross section is advantageously designed such that that 1/3 of the incoming flow in the inner second annular gap and 2/3 of the incoming flow in the outside first annular gap are passed. This will be a low flow resistance guaranteed.

In Weiterbildung der Erfindung weist eine der ankommenden Strömung zugewandte Oberfläche des Ventiltellers einen vom Ventilteller aus nach außen und in Richtung der ankommenden Strömung gekrümmten Querschnitt auf.In a further development of the invention one of the incoming currents facing surface of the Ventiltellers one from the valve plate to the outside and in the direction of the incoming Flow curved cross-section on.

Auch durch diese Maßnahmen lässt sich ein geringerer Strömungswiderstand des erfindungsgemäßen Thermostatventils erreichen. Der Ventilteller kann beispielsweise halbtorusartig oder auch torusartig ausgebildet sein, beispielsweise mit elliptischer oder linsenförmiger Querschnittsform.Also through these measures let yourself a lower flow resistance the thermostatic valve according to the invention to reach. The valve plate may, for example, half-oror-like torus-like, for example, with elliptical or lenticular Cross-sectional shape.

In Weiterbildung der Erfindung ist der Ventilteller in der Dichtstellung gegen den Dichtflansch an der Innenwandung des Gehäuses und gegen den Dichtflansch des Halte- und Arbeitselements in axialer Richtung senkrecht zum Ventilteller abgedichtet.In a further development of the invention, the valve disk is in the sealing position against the sealing flange the inner wall of the housing and sealed against the sealing flange of the holding and working element in the axial direction perpendicular to the valve disk.

Durch eine axiale Abdichtung wird gegenüber einer radialen Abdichtung des Ventiltellers der Reibungswiderstand gegen eine Verschiebung des Ventiltellers deutlich verringert. Eine Rückstellfeder für den Ventilteller kann dadurch schwächer ausgeführt werden und auch ein thermostatisches Arbeitselement zur Bewegung des Ventiltellers kann für eine geringere Betätigungskraft und dadurch kompakter ausgeführt werden. Auch der geringere Strömungswiderstand des Ventiltellers selbst führt zu einer möglichen Reduzierung der Federkraft der Rückstellfeder und der Betätigungskraft des thermostatischen Arbeitselements. Die Dichtung kann mittels eines Zweikomponentenverfahrens in einem Arbeitsgang zusammen mit dem Ventilteller durch Kunststoffspritzguss hergestellt werden.By an axial seal is across from a radial seal of the valve disk, the frictional resistance significantly reduced against displacement of the valve disk. A Return spring for the valve disk can be weaker accomplished and also a thermostatic working element to move of the valve disk can for a lower actuation force and thus made more compact become. Also, the lower flow resistance the valve disk itself leads to a possible Reduction of the spring force of the return spring and the operating force of the thermostatic working element. The seal can by means of a two-component process in one operation together with the valve disk are produced by plastic injection molding.

In Weiterbildung der Erfindung weist das Halte- und Arbeitselement einen sich in Öffnungsrichtung des Ventiltellers an den zweiten Dichtflansch anschließenden und in Öffnungsrichtung des Ventiltellers erstreckenden zylindrischen Abschnitt auf, dessen Außendurchmesser geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Ventiltellers ist, wobei Vor steuerungsstellungen des Ventiltellers durch eine Gegenüberlage des Innenumfangs des Ventiltellers und des zylindrischen Abschnitts definiert sind und sich die Arbeitsstellungen des Ventiltellers in Öffnungsrichtung an die Vorsteuerungsstellungen anschließen.In a further development of the invention the holding and working element in the opening direction of the valve disk adjoining the second sealing flange and in the opening direction the valve head extending cylindrical portion, whose outer diameter slight smaller than the inner diameter of the valve disk is, with pre-control positions of the valve disk by a confronting the inner circumference of the Valve plate and the cylindrical section are defined and themselves the working positions of the valve disk in the opening direction to the pilot control positions connect.

Ein solcher zylindrischer Abschnitt am Halteelement verhindert, dass bereits zu Hubbeginn des Ventiltellers nennenswerte Kühlmittelmengen aus dem Kühler mit niedriger Temperatur unmittelbar das thermostatische Arbeitselement anströmen. Dadurch wird verhindert, dass das thermostatische Arbeitselement die Temperatur des vom Kühler kommenden Kühlmittels anstatt der Temperatur des vom Motor kommenden Kühlmittels fühlt. Diese Stellungen, bis auch der innere, zweite Ringspalt des Thermostatventils freigegeben wird, werden als Vorsteuerungsstellungen bezeichnet. Sobald sich auch der zweite Ringspalt am Innenumfang des Ventiltellers öffnet, nimmt das Thermostatventil eine Arbeitsstellung ein.Such a cylindrical section on the holding element prevents already at the beginning of stroke of the valve disk significant amounts of coolant from the cooler with low temperature directly the thermostatic working element Provide flow. This will prevent the thermostatic working element the temperature of the cooler coming coolant instead of sensing the temperature of the coolant coming from the engine. These positions, up too the inner, second annular gap of the thermostatic valve is released, are called pre-control positions. As soon as too the second annular gap opens on the inner circumference of the valve disk, takes the thermostatic valve a working position.

In Weiterbildung der Erfindung sind der Ventilteller und an diesem vorgesehene elastische Dichtungen einstückig als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet.In a further development of the invention the valve plate and provided on this elastic seals one piece designed as a plastic injection molded part.

Dadurch wird eine kostengünstige Herstellung des Ventiltellers ermöglicht. Beispielsweise ist der Ventilteller zusammen mit einem Haltekäfig, der eine Kraftübertragung von dem thermostatischen Arbeitselement auf den Ventilteller besorgt, als einstückiges Kunststoffspritzgussteil ausgeführt. Auch elastische Dichtungen können durch ein Mehrkomponentenspritzgießverfahren in einem Arbeitsgang und einstückig mit dem Ventilteller hergestellt werden.This will be a cost effective production of the valve plate allows. For example, the valve plate together with a holding cage, the one power transmission concerned by the thermostatic working element on the valve disk, as one piece Plastic injection molded part executed. Even elastic seals can by a multi-component injection molding in one operation and one piece be made with the valve plate.

In Weiterbildung der Erfindung weist das Halte- und Arbeitselement einen von der Innenwandung des Gehäuses ausgehenden Tragarm mit einer Halterung und ein an der Halterung befestigtes Dehnstoffelement auf.In a further development of the invention the holding and working element emanating from the inner wall of the housing Support arm with a bracket and attached to the bracket Expansion element on.

Die Halterung und der Tragarm können beispielsweise einstückig als Kunststoffspritzgussteil, gegebenenfalls zusammen mit dem Gehäuse, hergestellt sein. Eine zweiteilige Herstellung von Halterung und Tragarm kann eine Herstellung als Kunststoffspritzgussteil erleichtern. Dies deshalb, da die Halterung zweckmäßigerweise strömungsgünstig ausgeformt ist und einen sich in Strömungsrichtung erweiternden strömungsgünstig gestalteten Querschnitt aufweist. Das Dehnstoffelement kann elektrisch beheizbar ausgebildet sein und beispielsweise in Abhängigkeit der Motorlast mittels eines Kennfelds angesteuert werden.The bracket and the support arm, for example one piece as a plastic injection molded part, optionally together with the housing his. A two-part production of bracket and support arm can facilitate manufacture as a plastic injection molded part. This therefore, since the bracket expediently aerodynamically shaped is and one is in the flow direction expanding aerodynamically designed Cross section has. The expansion element can be heated electrically be formed and, for example, depending on the engine load by means a map are controlled.

In Weiterbildung der Erfindung ist der Ventilteller torusförmig mit kreisartigem Querschnitt ausgebildet.In development of the invention the valve disk is toroidal formed with a circular cross-section.

Auf diese Weise wird unabhängig von einer Anströmrichtung des Ventiltellers ein niedriger Strömungswiderstand des Ventiltellers erreicht.That way, regardless of a direction of flow of the valve disk, a low flow resistance of the valve disk reached.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:Other features and benefits of Invention will become apparent from the claims and the following description preferred embodiments the invention in conjunction with the drawings. In the drawings demonstrate:

1 eine Schnittansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Thermostatventils, 1 a sectional view of a first preferred embodiment of a thermostatic valve according to the invention,

2 eine abschnittsweise Schnittansicht des Ventiltellers des Thermostatventils der 1, 2 a sectional sectional view of the valve plate of the thermostatic valve of 1 .

3 eine Schnittansicht eines Thermostatventils gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, 3 a sectional view of a thermostatic valve according to a second embodiment of the invention,

4 eine abschnittsweise Schnittansicht eines Ventiltellers gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung und 4 a sectional sectional view of a valve disk according to a third embodiment of the invention and

5 eine Schnittansicht eines Thermostatventils gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. 5 a sectional view of a thermostatic valve according to a fourth embodiment of the invention.

In der Darstellung der 1 ist ein Thermostatventil 10 dargestellt, das ein Gehäuse mit einem Gehäuseoberteil 12 und einem Gehäuseunterteil 14 aufweist. Das Gehäuseunterteil 14 ist lediglich schematisch dargestellt und beispielsweise Teil eines Motorblocks oder dergleichen. Das Gehäuse 12, 14 des Thermostatventils definiert einen Innenraum, der für die Kühlmitteldurchströmung vorgesehen ist und Teil eines Kühlmittelkreislaufs einer Brennkraftmaschine bildet. In der Darstellung ist ein Kühlmittelanschluss 16 des Gehäuses für in das Gehäuse 12, 14 einströmendes Kühlmittel vorgesehen. Über eine lediglich schematisch angedeutete Öffnung 18 strömt Kühlmittel, beispielsweise aus einer Bypassleitung, in das Gehäuse 12, 14 des Thermostatventils 10 ein. Im Betrieb der Brennkraftmaschine kommt somit über den Anschluss 16 abgekühltes Kühlmittel zum Thermostatventil und über die Öffnung 18 heißes Kühlmittel. Das Gehäuseunterteil 14 definiert eine Mischkammer, in der die kalten und heißen Kühlmittelströme gemischt und über eine nicht dargestellte Auslassöffnung zu einem Kühlmitteleinlass des Gehäuses der Brennkraftmaschine, z.B. zur Pumpe hin, abgeführt werden.In the presentation of the 1 is a thermostatic valve 10 shown, which is a housing with an upper housing part 12 and a housing lower part 14 having. The lower housing part 14 is shown only schematically and for example part of an engine block or the like. The housing 12 . 14 the thermostatic valve defines an interior space which is provided for the coolant flow and forms part of a coolant circuit of an internal combustion engine. The illustration shows a coolant connection 16 of the housing for in the housing 12 . 14 provided inflowing coolant. About an only schematically indicated opening 18 flows coolant, for example from a bypass line in the casing 12 . 14 of the thermostatic valve 10 on. During operation of the internal combustion engine is thus on the connection 16 Cooled coolant to the thermostatic valve and over the opening 18 hot coolant. The lower housing part 14 defines a mixing chamber in which the cold and hot coolant streams are mixed and discharged via an outlet opening, not shown, to a coolant inlet of the housing of the internal combustion engine, for example to the pump out.

Eine Regelung des Mischungsverhältnisses erfolgt in bekannter Weise durch ein thermostatisches Dehnstoffelement 20. In Abhängigkeit der Temperatur des Kühlmittels, das das thermostatische Dehnstoffelement 20 umgibt, wird ein Kolben 22 des Dehnstoffelements 20 ausgelenkt und bewegt dadurch einen Ventilteller 24 des Thermostatventils 10.A regulation of the mixing ratio is carried out in a known manner by a thermostatic expansion element 20 , Depending on the temperature of the coolant, the thermostatic expansion element 20 surrounds, becomes a piston 22 of the expansion element 20 deflected and thereby moves a valve disk 24 of the thermostatic valve 10 ,

In der in der 1 dargestellten Dichtstellung liegt der Ventilteller 24 an einem ersten Dichtflansch 26 an der Innenwandung des Gehäuseoberteils 12 sowie an einem zweiten Dichtflansch 28 einer Halterung 30 an. Die Halterung 30 ist konusartig ausgebildet und weist eine zentrale Ausnehmung zur abschnittsweisen Aufnahme des thermostatischen Dehnstoffelements 20 auf. Die Halterung 30 selbst ist in einen Tragarm 32 eingesteckt, der sich ausgehend von einer Innenwandung des Gehäuseoberteils 12 in diesen Innenraum hinein erstreckt. Der Tragarm 32, die Halterung 30 und das Dehnstoffelement 20 bilden gemeinsam ein Halteund Arbeitselement zur Fixierung und Betätigung des Ventiltellers 24.In the in the 1 shown sealing position is the valve plate 24 on a first sealing flange 26 on the inner wall of the upper housing part 12 as well as on a second sealing flange 28 a holder 30 on. The holder 30 is cone-shaped and has a central recess for partially receiving the thermostatic expansion element 20 on. The holder 30 itself is in a support arm 32 plugged in, starting from an inner wall of the housing top 12 extends into this interior. The support arm 32 , the holder 30 and the expansion element 20 together form a holding and working element for fixing and actuating the valve disk 24 ,

Das Dehnstoffelement 20 ist mit einem elektrischen Heizwiderstand versehen, der über Zuleitungen 34 im Tragarm 32 mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Der Ventilteller 24 ist einstückig mit einem Haltekäfig 36 ausgebildet, der das Dehnstoffelement 20 abschnittsweise umgibt, an diesem geführt ist und eine zentrale Bohrung für die Aufnahme des Kolbens 22 des Dehnstoftelements 20 aufweist. Gegenüberliegend dem Ventilteller 24 ist an dem Haltekäfig 36 ein weiterer federbelasteter Ventilteller 38 vorgesehen, der dafür vorgesehen ist, bei Öffnung des Hauptventils, entsprechend der Öffnung des Ventiltellers 24, die Bypass-Öffnung 18 zu verschließen. Der Haltekäfig 36 und der Ventilteller 24 sind mittels einer Feder 40 in die in der 1 dargestellte Dichtstellung vorgespannt. Die Feder 40 stützt sich einerseits an dem Ventilteller 24 und andererseits an einem durchbrochenen Ringbauteil 42 ab, das an Haltearmen 44 des Gehäuseoberteils 12 befestigt ist und für eine Führung des Außenumfangs des Haltekäfigs 36 sorgt.The expansion element 20 is provided with an electrical heating resistor, which is supplied via leads 34 in the support arm 32 can be supplied with electrical energy. The valve plate 24 is integral with a holding cage 36 formed, which is the expansion element 20 partially surrounds, is guided on this and a central bore for receiving the piston 22 of the expansion element 20 having. Opposite the valve plate 24 is on the holding cage 36 another spring-loaded valve plate 38 provided, which is provided, when opening the main valve, according to the opening of the valve disk 24 , the bypass opening 18 to close. The holding cage 36 and the valve plate 24 are by means of a spring 40 in the in the 1 preloaded shown sealing position. The spring 40 supported on the one hand on the valve plate 24 and on the other hand on a perforated ring member 42 on the holding arms 44 of the upper housing part 12 is attached and for a guide of the outer periphery of the holding cage 36 provides.

In der in der 1 dargestellten Dichtstellung ist eine Strömungsverbindung zwischen dem Kühlmittelanschluss 16 und der Mischkammer im Innenraum des Gehäuseunterteils 14 verschlossen. Erwärmt sich das Kühlmittel in der Mischkammer 14, beispielsweise dadurch, dass von der Brennkraftmaschine erwärmtes Kühlmittel in die Mischkammer ge langt, wird der Dehnstoff im Dehnstoffelement 20 erwärmt und dehnt sich aus, wodurch der Kolben 22 sich in der Darstellung der 1 nach unten bewegt. In der Folge wird der Ventilteller 24 von dem Dichtflansch 26 am Gehäuseoberteil 12 als auch vom Dichtflansch 28 an der Halterung 30 abgehoben. Dadurch öffnet sich ein erster Ringspalt zwischen einem im Bereich des Außenumfangs des Ventiltellers 24 liegenden Fläche und dem Dichtflansch 26 sowie ein zweiter Ringspalt zwischen einer im Bereich des Innenumfangs des Ventiltellers 24 liegenden Oberfläche und dem Dichtflansch 28. Bereits zu Hubbeginn wird der Ventilteller 24 dadurch sowohl am Außenumfang als auch am Innenumfang umströmt. Für die vom Kühlmittelanschluss 16 herkommende Strömung steht dadurch eine große freie Querschnittsfläche zur Verfügung, die sich aus der Summe der Fläche des ersten Ringspalts und des zweiten Ringspalts ergibt. Im Unterschied zu konventionellen Thermostatventilen, bei denen lediglich ein Ringspalt am Außenumfang eines Ventiltellers geöffnet wird, ist dadurch der freie Strömungsquerschnitt vergrößert und ein Strömungswiderstand des Thermostatventils 10 verringert. Dies trägt speziell im Bereich maximaler Kühlleistung, wobei dann das Dehnstoffelement 20 den Ventilteller 24 in eine maximal ausgelenkte Stellung verfährt, zu einer höheren Durchströmung des Thermostatventils 10 und damit zu einer höheren Kühlleistung bei. Die Fläche des zweiten Ringspalts zwischen dem Ventilteller 24 und dem Dichtflansch 28 an der Halterung 30 beträgt dabei wenigstens 20% der Fläche des ersten Ringspalts zwischen dem Ventilteller 24 und dem Dichtflansch 26 am Gehäuseoberteil 12.In the in the 1 illustrated sealing position is a flow connection between the coolant connection 16 and the mixing chamber in the interior of the housing lower part 14 locked. The coolant in the mixing chamber warms up 14 For example, by the fact that heated by the internal combustion engine coolant into the mixing chamber ge, the expansion material in the expansion element 20 heats and expands, causing the piston 22 in the presentation of the 1 moved down. As a result, the valve plate 24 from the sealing flange 26 on the upper part of the housing 12 as well as the sealing flange 28 on the bracket 30 lifted. This opens a first annular gap between one in the region of the outer circumference of the valve disk 24 lying surface and the sealing flange 26 and a second annular gap between one in the region of the inner circumference of the valve disk 24 lying surface and the sealing flange 28 , Already at the beginning of stroke, the valve plate 24 thereby flows around both the outer circumference and on the inner circumference. For those of the coolant connection 16 The resulting flow is thereby a large free cross-sectional area available, which results from the sum of the area of the first annular gap and the second annular gap. In contrast to conventional thermostatic valves, in which only one annular gap is opened on the outer circumference of a valve disk, thereby the free flow cross section is increased and a flow resistance of the thermostatic valve 10 reduced. This contributes especially in the area of maximum cooling capacity, in which case the expansion element 20 the valve plate 24 moved to a maximum deflected position, to a higher flow through the thermostatic valve 10 and thus to a higher cooling capacity. The area of the second annular gap between the valve plate 24 and the sealing flange 28 on the bracket 30 is at least 20% of the area of the first annular gap between the valve disk 24 and the sealing flange 26 on the upper part of the housing 12 ,

Die abschnittsweise Schnittansicht der 2 zeigt den Ventilteller 24. Im Bereich des Außenumfangs des Ventiltellers 24 ist dieser in der Darstellung der 2 nach unten abgewinkelt. Die Abwinklung wird dabei so gewählt, dass der Ventilteller am Außenumfang in Strömungsrichtung abgewinkelt ist, um den Strömungswiderstand zu verringern. Im Bereich seines Außenumfangs sowie seines Innenumfangs ist der kreisring scheibenartige Ventilteller 24 mit elastischen Dichtungen 46 versehen. Alternativ können Dichtungen am Gehäuse vorgesehen sein. Die elastischen Dichtungen 46 liegen in der Dichtstellung des Ventiltellers 24 an dem Dichtflansch 26 am Gehäuseoberteil 12 bzw. dem Dichtflansch 28 an der Halterung 30 an. Die elastischen Dichtungen 46 sind gemeinsam mit dem Ventilteller 24 in einem einzigen Kunststoffspritzvorgang ausgebildet.The sectional sectional view of the 2 shows the valve plate 24 , In the area of the outer circumference of the valve disk 24 is this in the representation of 2 angled downwards. The bend is chosen so that the valve disk is angled on the outer circumference in the flow direction in order to reduce the flow resistance. In the region of its outer circumference and its inner circumference of the annular disc-like valve disc 24 with elastic seals 46 Provided. Alternatively, seals may be provided on the housing. The elastic seals 46 lie in the sealing position of the valve disk 24 on the sealing flange 26 on the upper part of the housing 12 or the sealing flange 28 on the bracket 30 on. The elastic seals 46 are in common with the valve plate 24 formed in a single plastic injection process.

In der Schnittansicht der 3 ist ein Thermostatventil 50 gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wobei lediglich zur Ausführungsform der 1 unterschiedliche Bauteile des Thermostatventils 50 detailliert erläutert werden. So weist ein Ventilteller 52 des Thermostatventils 50 einen V-artigen Querschnitt auf. Dadurch weist die der ankommenden Strömung aus dem Kühlmittelanschluss 16 zugewandte Oberfläche des Ventiltellers 52 zwei Leitflächen auf. Eine der Leitflächen führt im ausgelenkten Zustand des Ventiltellers 52 auf den ersten Ringspalt zwischen dem Ventilteller 52 und dem Dichtflansch des Gehäuseoberteils 12 zu und die zweite Leitfläche führt auf den zweiten Ringspalt zwischen dem Innenumfang des Ventiltellers 52 und dem Dichtflansch an einer Halterung 54 zu. Die Leitflächen sind so angeordnet und bemessen, dass etwa 1/3 der ankommenden Strömung in den zweiten Ringspalt und 2/3 der ankommenden Strömung in den ersten Ringspalt geleitet wird.In the sectional view of 3 is a thermostatic valve 50 represented according to a further preferred embodiment of the invention, wherein only the embodiment of the 1 different components of the thermostatic valve 50 be explained in detail. This is how a valve plate looks like 52 of the thermostatic valve 50 a V-like cross section. This indicates that the incoming flow from the coolant connection 16 facing surface of the valve disk 52 two fins on. One of the fins leads in the deflected state of the valve disk 52 on the first annular gap between the valve disk 52 and the sealing flange of the upper housing part 12 to and the second guide surface leads to the second annular gap between the inner periphery of the valve disk 52 and the sealing flange on a bracket 54 to. The baffles are arranged and sized so that about 1/3 of the incoming flow is directed into the second annular gap and 2/3 of the incoming flow is directed into the first annular gap.

Die Halterung 54 weist in Öffnungsrichtung des Ventiltellers 52 gesehen, in der Darstellung der 3 somit nach unten, einen zylindrischen Abschnitt 56 auf, wobei zwischen dem zylindrischen Abschnitt 56 und dem übrigen Teil der Halterung 54 ein umlaufender Absatz ausgebildet ist, der den zweiten Dichtflansch bildet, an dem der Ventilteller 52 in der dargestellten Dichtstellung anliegt.The holder 54 points in the opening direction of the valve disk 52 seen in the representation of the 3 thus down, a cylindrical section 56 on, between the cylindrical section 56 and the rest of the bracket 54 a circumferential shoulder is formed, which forms the second sealing flange, on which the valve disk 52 in the illustrated sealing position.

Der Außenumfang des zylindrischen Abschnitts 56 ist geringfügig kleiner als der Innenumfang des Ventiltellers 52 ausgebildet, so dass bei einer anfänglichen Auslenkung des Ventiltellers 52 nur geringe Leckagemengen zwischen dem Ventilteller 52 und der Halterung 54 durchströmen können, solange der Innenumfang des Ventiltellers 52 noch gegenüber dem Außenumfang des zylindrischen Abschnitts 56 angeordnet ist. Durch die Erstreckung des zylindrischen Abschnitts 56 in Öffnungsrichtung des Ventiltellers 52 wird ein sogenannter Vorsteuerungsbereich geschaffen, in dem verhindert wird, dass bei einlassgeregelten Kühlsystemen vom Kühlmittelanschluss 16 herrührende kalte Kühlmittelströmung das Gehäuse des Dehnstoffelements 20 bereits unmittelbar nach Hubbeginn direkt anströmt. Dadurch kann verhindert werden, dass das Dehnstoffelement 20 zu früh von abgekühltem Kühlmittel umströmt wird: Im Falle eines auslassgesteuerten Kühlsystems wird das Kühlmittel ausgehend von der Mischkammer in den Auslaufstutzen 16 sowie die Bypassbohrung 18 verteilt, so dass das Dehnstoftelement 20 etwa in umgekehrter Richtung angeströmt würde. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass das Kühlmittel zunächst bevorzugt über den inneren Spalt zwischen dem Ventilteller 52 und der Halterung 54 strömt und der äußere Ringspalt zwischen dem Gehäuse und dem Ventilteller 52 noch nicht vollständig geöffnet wird. In diesem Fall kann beispielsweise am Gehäuse ein zylindrischer Bereich vorgesehen werden, um diese Vorsteuerung zu realisieren.The outer circumference of the cylindrical section 56 is slightly smaller than the inner circumference of the valve disk 52 formed so that at an initial deflection of the valve disk 52 only small amounts of leakage between the valve disk 52 and the holder 54 can flow through as long as the inner circumference of the valve disk 52 still opposite the outer periphery of the cylindrical portion 56 is arranged. By the extension of the cylindrical section 56 in the opening direction of the valve disk 52 a so-called pilot control range is created in which it is prevented that with inlet-controlled cooling systems from the coolant connection 16 resulting cold coolant flow the housing of the expansion element 20 already flows directly after Hubbeginn directly. This can prevent the expansion element 20 In the case of an exhaust-controlled cooling system, the coolant is discharged from the mixing chamber into the outlet connection 16 as well as the bypass bore 18 distributed so that the Dehnstoftelement 20 would be applied in the opposite direction. In this case, it may be provided that the coolant initially preferably via the inner gap between the valve disk 52 and the holder 54 flows and the outer annular gap between the housing and the valve disc 52 not yet fully opened. In this case, for example, a cylindrical area can be provided on the housing in order to realize this precontrol.

Sobald der Innenumfang des Ventiltellers 52 nicht mehr gegenüber dem Außenumfang des zylindrischen Abschnitts 56 der Halterung 54 liegt, nimmt das Thermostatventil 50 sogenannte Arbeitsstellungen ein, in denen der Ventilteller 52 in nennenswertem Ausmaß sowohl an seinem Innenumfang, speziell mit etwa 1/3 der ankommenden Strömung, als auch an seinem Außenumfang, speziell mit etwa 2/3 der ankommenden Strömung, umströmt wird. Gegenüber konventionellen Thermostatventilen lässt sich dadurch der Strömungswiderstand wesentlich reduzieren.Once the inner circumference of the valve disk 52 no longer with respect to the outer circumference of the cylindrical section 56 the holder 54 lies, takes the thermostatic valve 50 so-called working positions in which the valve plate 52 to a considerable extent both on its inner circumference, especially with about 1/3 of the incoming flow, as well as on its outer periphery, especially with about 2/3 of the incoming flow, is flowed around. Compared to conventional thermostatic valves, this considerably reduces the flow resistance.

Ein Ventilteller 60 eines weiteren erfindungsgemäßen Thermostatventils ist in abschnittsweiser Querschnittsansicht in der 4 dargestellt. Die Richtung einer ankommenden Strömung ist in der 4 durch einen Pfeil 62 angedeutet. Der Ventilteller 60 ist auf seiner, der ankommenden Strömung zugewandten Seite nach außen gekrümmt ausgebildet. Gegenüber einer scheibenartigen Ausbildung verringert sich dadurch der Strömungswiderstand des Ventiltellers 60. Der Ventilteller 60 weist dadurch eine torusartige Form mit etwa kreisabschnittsförmigem Querschnitt auf. Es ist möglich, einen Ventilteller auch auf einer der Strömung abgewandten Seite nach außen gekrümmt auszuführen. Dies trägt zu einer weiteren Verringerung des Strömungswiderstands bei und ein Thermostatventil kann dadurch für entgegengesetzte Durchströmungsrichtungen verwendet werden.A valve plate 60 a further thermostatic valve according to the invention is shown in sections in cross-sectional view in the 4 shown. The direction of an incoming flow is in the 4 through an arrow 62 indicated. The valve plate 60 is formed curved on its, the incoming flow side facing outward. Compared to a disk-like design thereby reduces the flow resistance of the valve disk 60 , The valve plate 60 thereby has a toroidal shape with approximately kreisabschnittsförmigem cross section. It is possible to design a valve disk curved on one side facing away from the flow to the outside. This contributes to a further reduction of the flow resistance and a thermostatic valve can thereby be used for opposite flow directions.

Die Darstellung der 5 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Thermostatventil 64 in Schnittansicht, das gleichermaßen für auslassgeregelte sowie einlassgeregelte Kühlsysteme mit einander entgegengesetzten Strömungsrichtungen im Thermostatventil geeignet ist. Ein Ventilteller 66 ist torusförmig mit Kreisquerschnitt ausgebildet, so dass er unabhängig von der Anströmungsrichtung im wesentlichen immer denselben Strömungswiderstand darstellt. Wie bei den zuvor erläuterten Ausführungsbeispielen ist der torusförmige Ventilteller 66 an einem Haltekäfig 68 befestigt, der mittels eines Dehnstoffelements 70 bewegt wird. Das Dehnstoffelement ist elektrisch beheizbar und mittels eines abgespeicherten Kennfelds ansteuerbar. Das Dehnstoffelement 70 ist in einem strömungsgünstig ausgebildeten Halteelement 72 befestigt.The presentation of the 5 shows a further inventive thermostatic valve 64 in sectional view, which is equally suitable for outlet-controlled and inlet-controlled cooling systems with opposite flow directions in the thermostatic valve. A valve plate 66 is formed torus-shaped with circular cross-section, so that it is always independent of the direction of flow substantially always the same flow resistance. As in the embodiments explained above, the toroidal valve disk is 66 on a holding cage 68 attached, by means of an expansion element 70 is moved. The expansion element is electrically heated and controlled by means of a stored map. The expansion element 70 is in a streamlined trained holding element 72 attached.

Der torusförmige Ventilteller 66 ist in der 5 in einer Sperrstellung dargestellt, in der ein Durchfluss vollständig abgesperrt wird, da der Ventilteller 66 unter Zwischenlage jeweils einer Dichtung 74 und 76 am Halteelement 72 beziehungsweise an einem Gehäuse 78 anliegt. Die Dichtungen 74 und 76 sind jeweils am Außenumfang des Kreisquerschnitts des Ventiltellers 66 angeordnet und beispielsweise in diesen eingespritzt. Wie der 5 zu entnehmen ist, sind die Dichtungen 74 und 76 als O-Ring ausgeführt. Die Dichtungen 74 und 76 könnten beispielsweise auch im Halteelement 72 und/oder am Gehäuse 78 vorgesehen sein. Es ist auch möglich, die innere Dichtung 74 entfallen zu lassen und lediglich am Gehäuse 78 einen O-Ring vorzusehen.The toroidal valve disk 66 is in the 5 shown in a blocking position in which a flow is completely shut off, as the valve disc 66 with the interposition of a seal 74 and 76 on the holding element 72 or on a housing 78 is applied. The seals 74 and 76 are each on the outer circumference of the circular cross section of the valve disk 66 arranged and injected for example in this. Again 5 it can be seen, are the seals 74 and 76 designed as an O-ring. The seals 74 and 76 could, for example, in the holding element 72 and / or on the housing 78 be provided. It is also possible the inner seal 74 to be omitted and only on the housing 78 to provide an O-ring.

Eine sogenannte Vorsteuerung wird bei der in der 5 dargestellten Ausführungsform dadurch erreicht, dass bei beginnendem Hub des Dehnstoftelements 70 zunächst nur der äußere Ringspalt zwischen dem Ventilteller 66 und dem Gehäuse 78 geöffnet wird. Aufgrund der speziellen Formgebung des Halteelements 72, gegen das der Ventilteller 66 mittels der Dichtung 74 in etwa radialer Richtung abgedichtet ist, hält die Dichtung 74 den inneren Ringspalt zwischen dem Ventilteller 66 und dem Halteelement 72 zunächst annähernd geschlossen. Dies wird durch einen Abschnitt des Halteelements 72 erreicht, dessen Aussenberandung annähernd parallel zur Öffnungsrichtung des Ventiltellers 66 verläuft. Erst wenn die Dichtung 74 in Öffnungsrichtung des Dehnstoffelements 70 gesehen über das Halteelement hinausbewegt wird, können nennenswerte Mengen an Kühlmittel über den inneren Ringspalt strömen. Sobald auch der innere Ringspalt geöffnet ist, nimmt das Thermostatventil 64 seine Arbeitsstellungen ein. Wenigstens in diesen Arbeitsstellungen ist der durch das Thermostatventil 64 dargestellte Strömungswiderstand durch den strömungsgünstig ausgebildeten Ventilteller 66 sowie das strömungsgünstig ausgebildete Halteelement 72 gegenüber konventionellen Thermostatventilen deutlich verringert.A so-called pilot control is used in the 5 illustrated embodiment achieved in that at the beginning stroke of Dehnstoftelements 70 initially only the outer annular gap between the valve disc 66 and the housing 78 is opened. Due to the special shape of the retaining element 72 against which the valve plate 66 With of the seal 74 is sealed in approximately radial direction, holds the seal 74 the inner annular gap between the valve plate 66 and the holding element 72 initially almost closed. This is done by a section of the retaining element 72 achieved, the outer boundary approximately parallel to the opening direction of the valve disk 66 runs. Only when the seal 74 in the opening direction of the expansion element 70 Seen above the retaining element is moved, significant amounts of coolant can flow over the inner annular gap. As soon as the inner annular gap is opened, the thermostatic valve also takes over 64 his working positions. At least in these working positions is the through the thermostatic valve 64 illustrated flow resistance through the aerodynamically designed valve disk 66 and the aerodynamically designed retaining element 72 significantly reduced compared to conventional thermostatic valves.

Bei der in der 5 dargestellten Ausführungsform ist der Vorsteuerungsbereich am inneren Ringspalt zwischen dem Ventilteller 66 und dem Halteelement 72 vorgesehen. Ein ähnlich ausgestalteter Vorsteuerungsbereich kann beispielsweise auch zwischen dem Gehäuse 78 und dem Ventilteller 66 vorgesehen sein, so dass auch ein äußerer Ringspalt erst nach einem gewissen, definierten Hub des Dehnstoffelements 70 öffnet, um nennenswerte Mengen an Kühlmittel durchzulassen. Je nach Einsatzzweck des Thermostatventils kann ein solcher Vorsteuerungsbereich zwischen Ventilteller 66 und Halteelement 72, zwischen Ventilteller 66 und Gehäuse 78, sowohl innen als auch außen oder weder innen noch außen vorgesehen sein.When in the 5 illustrated embodiment, the pilot control area on the inner annular gap between the valve disk 66 and the holding element 72 intended. A similar ausgestalteteter pilot control range, for example, between the housing 78 and the valve plate 66 be provided so that an outer annular gap only after a certain, defined stroke of the expansion element 70 opens to let through appreciable amounts of coolant. Depending on the purpose of the thermostatic valve, such a pilot control area between the valve disk 66 and holding element 72 , between valve plate 66 and housing 78 be provided both inside and outside or neither inside nor outside.

Claims

Thermostat valve for the cooling circuit of an internal combustion engine with a coolant flow-through housing ( 12 . 14 ), a valve disc ( 24 ; 52 ; 60 ; 66 ) for selectively sealing a mixing chamber of the housing ( 12 . 14 ) against a coolant line in a sealing position and for at least partially releasing the flow from the coolant line into the mixing chamber in a working position and a holding and working element ( 32 . 30 . 20 ; 54 ; 70 . 72 ) in the coolant-flowed interior of the housing, wherein the valve disc ( 24 ; 52 ; 60 ; 66 ) in a sealing position on a first sealing flange ( 26 ) on the inner wall of the housing ( 12 ) and on a second sealing flange ( 28 ) of the holding and working element ( 32 . 30 . 20 ; 54 ; 70 . 72 ) is applied, characterized in that in the working position for a coolant flow, a first annular gap between an outer periphery of the valve disk ( 24 ; 52 ; 60 ; 66 ) and the first sealing flange ( 26 ) on the inner wall of the housing ( 12 ) and a second annular gap between an inner periphery of the valve disk ( 24 ; 52 ; 60 ; 66 ) and the second sealing flange ( 28 ) on the holding and working element ( 32 . 30 . 20 ; 54 ; 70 . 72 ), wherein an area of the second annular gap is at least 20% of the area of the first annular gap.

Thermostatic valve according to claim 1, characterized in that an incoming flow facing surface of the valve disc ( 52 ) has a V-like cross-section with on the one hand on the first annular gap and on the other hand on the second annular gap tapered guide surfaces.

Thermostat valve according to claim 2, characterized in that a vertex of the V-like cross section divides a flow area for the incoming flow about 1/3 to 2/3, wherein about 1/3 of the incoming flow to the inner circumference and about 2/3 of the flow to Outer circumference of the valve disk ( 52 ).

Thermostatic valve according to claim 1, characterized in that an incoming flow facing surface of the valve disc ( 60 ; 66 ) one from the valve plate ( 60 ; 66 ) from outwardly and in the direction of the incoming flow curved cross-section.

Thermostatic valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve disc ( 24 ; 52 ; 60 ) in the sealing position against the first sealing flange ( 26 ) on the inner wall of the housing ( 12 ) and against the second sealing flange ( 28 ) of the holding and working element ( 32 . 30 . 20 ) in the axial direction perpendicular to the valve plate ( 24 ; 52 ; 60 ) is sealed.

Thermostatic valve according to one of the preceding claims, characterized in that the holding and working element ( 54 ) in the opening direction of the valve disk ( 52 ) adjoining the second sealing flange and in the opening direction of the valve disk ( 52 ) extending cylindrical portion ( 56 ) whose outer diameter is slightly smaller than the inner diameter of the valve disk ( 52 ), wherein pilot positions of the valve disk ( 52 ) by a comparison of the inner circumference of the valve disk and the cylindrical portion ( 56 ) are defined and the working positions of the valve disc ( 52 ) in the opening direction to the pilot control positions.

Thermostatic valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve disc ( 24 ) and provided on this elastic seals ( 46 ) are integrally formed as a plastic injection molded part.

Thermostatic valve according to one of the preceding claims, characterized in that the holding and working element at one of the inner wall of the housing ( 12 ) outgoing carrying poor ( 32 ) mounted bracket ( 30 ; 54 ) and one on the bracket ( 30 ; 54 ) attached expansion element ( 20 ) having.

Thermostatic valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve disc ( 66 ) is formed torus-shaped with a circular cross-section.

Thermostatic valve according to one of the preceding claims, characterized in that the holding and working element is an electrically heatable expansion element ( 20 ; 70 ), which is controllable in dependence on operating parameters and / or environmental parameters.