DE112013001039B4

DE112013001039B4 - Ventil mit integriertem Motorbypass-Failsafe aus Wachs

Info

Publication number: DE112013001039B4
Application number: DE112013001039.9T
Authority: DE
Inventors: David S. Malone
Original assignee: Hanon Systems Corp
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2012-02-20
Filing date: 2013-02-20
Publication date: 2021-08-19
Anticipated expiration: 2033-02-21
Also published as: WO2013126374A1; CA2864480A1; US9752493B2; GB2514273A; GB201412031D0; US20140374495A1; DE112013001039T5; CA2864480C; MX353534B; GB2514273B; MX2014009486A

Abstract

Ventil, umfassend:ein Gehäuse (48) mit einer Vielzahl von Anschlüssen (32, 34, 36, 38) einschließlich eines Einlassanschlusses (36), der mit einem Kühler (28) in Verbindung steht;einen in dem Gehäuse (48) befindlichen Zylinder mit einer Vielzahl von Öffnungen (60, 62, 64) und einer Failsafe-Öffnung (69), wobei der Zylinder so bewegbar ist, dass eine der Vielzahl von Öffnungen (60, 62, 64) zu einem der Vielzahl von Anschlüssen (32, 34, 36, 38) des Gehäuses (48) ausgerichtet werden kann, um die Strömung eines Fluids durch das Ventil (22) festzulegen;eine bewegliche Vorrichtung, die mit und relativ zu dem Zylinder bewegbar ist, wobei die bewegliche Vorrichtung die Failsafe-Öffnung (69) des Zylinders bedeckt, wenn eine Temperatur des durch das Ventil (22) strömenden Fluids unter einer Schwellentemperatur liegt; undeinen Aktuator (68) mit einem Abschnitt aus einem Material, das seine Form ändert, wenn es dem Fluid mit einer Temperatur größer oder gleich der Schwellentemperatur ausgesetzt ist, um einen Abschnitt des Aktuators (68) zu bewegen, um die bewegliche Vorrichtung relativ zu dem Zylinder zu bewegen und die Failsafe-Öffnung (69) freizulegen, damit das Fluid durch den Einlassanschluss (36) und in das Ventil (22) strömen kann.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein Kühlsystem umfasst ein Ventil, das eine Strömung von Kühlmittel durch einen Kühler, einen Motor und einen Fahrzeuginnenraum steuert. Wenn das Ventil ausfällt, könnte das Kühlmittel aufhören, durch das Kühlsystem zu strömen, und die Temperatur des Motors kann ansteigen, was möglicherweise den Motor beschädigt.
Aus der DE 10 2010 026 368 A1 ist ein ausfallsicherer Drehschieber bekannt, der ein Gehäuse und ein um eine Rotationsachse drehbares Querschnittverstellglied aufweist. Das Querschnittverstellglied liegt an zwei Ventilsitzen an, die jeweils einer Durchströmungsöffnung im Gehäuse zugeordnet sind. Das Querschnittverstellglied wird von einem temperaturabhängigen Element axial aus dem Ventilsitz herausgedrückt, falls die Temperatur des Fluids im Drehschieber eine Schwellentemperatur überschreitet.
Des Weiteren zeigt die DE 10 2009 020 186 B4 einen ausfallsicheren Drehsteller, der ein Thermostatventil und einen Drehschieber zur Regulierung des Fluidstromes aus einem Heizkreislauf und einem Kühlkreislauf aufweist. Das Thermostatventil öffnet sich bei einer Überschreitung einer Grenztemperatur des Fluids innerhalb des Drehschiebers und stellt dabei einen Strömungspfad für das Fluid aus dem Kühlkreislauf unter Umgehung des Drehschiebers bereit.
Außerdem offenbart die DE 10 2008 006 450 A1 ein Mehrwegeventil, das ein Gehäuse und einen in dem Gehäuse zwischen einer Betriebs- und einer Notfallstellung bewegbaren Drehschieber aufweist. Der Drehschieber wird mittels eines Unterdrucks bewegt und in der Notfallstellung ermöglichen rechteckige Öffnungen in dem Drehschieber einen Fluidstrom.
Ferner zeigt die DE 103 23 900 A1 ein Mehrwegeventil, das in einem Ventilgehäuse eine Nebenventilöffnung aufweist, die über ein Nebenventilorgan von einer Ventilkammer abgetrennt ist. Das Nebenventilorgan weist einen hohen thermischen Dehnungskoeffizienten auf und gibt im erwärmten, ausgedehnten Zustand die Nebenventilöffnung frei.
Des Weiteren ist aus der US 6 457 652 B1 ein Thermostat für den Kühlfluidkanal eines Verbrennungsmotors bekannt. Der Thermostat weist ein Thermoventil auf, dessen Bewegung durch ein Ausdehnen und Zusammenziehen eines innerhalb des Thermoventil angeordneten Wärmeausdehnungselements gesteuert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Ventil umfasst ein Gehäuse mit einer Vielzahl von Anschlüssen einschließlich eines Einlassanschlusses, der mit einem Kühler in Verbindung steht. Das Ventil umfasst einen in dem Gehäuse befindlichen Zylinder, der eine Vielzahl von Öffnungen sowie eine Failsafe-Öffnung aufweist. Der Zylinder ist so bewegbar, dass eine der Vielzahl von Öffnungen zu einem der Vielzahl von Anschlüssen des Gehäuses ausgerichtet werden kann, um die Strömung eines Fluids durch das Ventil festzulegen. Das Ventil umfasst eine bewegliche Vorrichtung, die mit und relativ zu dem Zylinder bewegbar ist, und die bewegliche Vorrichtung bedeckt die Failsafe-Öffnung des Zylinders, wenn eine Temperatur des durch das Ventil strömenden Fluids unter einer Schwellentemperatur liegt. Das Ventil umfasst einen Aktuator mit einem Abschnitt aus einem Material, das seine Form ändert, wenn es dem Fluid mit einer Temperatur größer oder gleich der Schwellentemperatur ausgesetzt ist, um wenigstens einen Abschnitt des Aktuators zu bewegen, um die bewegliche Vorrichtung relativ zu dem Zylinder zu bewegen und die Failsafe-Öffnung freizulegen, damit das Fluid durch den Einlassanschluss und in das Ventil strömen kann.
Ein Kühlsystem umfasst eine Wasserpumpe, einen Kühler, einen Motor, einen Fahrzeuginnenraum und ein Ventil. Das Ventil umfasst ein Gehäuse mit einer Vielzahl von Anschlüssen einschließlich eines mit dem Kühler in Verbindung stehenden Einlassanschlusses, einem mit der Wasserpumpe in Verbindung stehenden Auslassanschluss, einem mit dem Motor in Verbindung stehenden zweiten Einlassanschluss und einem mit dem Innenraum in Verbindung stehenden dritten Einlassanschluss. Ein Fluid strömt von dem Auslassanschluss des Ventils zu der Wasserpumpe, von der Wasserpumpe zu dem Motor und zu dem Fahrzeuginnenraum, und von dem Motor zu dem Kühler. Das Ventil umfasst einen in dem Gehäuse befindlichen Zylinder, der eine Vielzahl von Öffnungen und eine Failsafe-Öffnung aufweist, und der Zylinder ist so bewegbar, dass eine der Vielzahl von Öffnungen zu einem der Vielzahl von Anschlüssen des Gehäuses ausgerichtet werden kann, um eine Strömung des Fluids durch das Ventil festzulegen. Das Ventil umfasst eine bewegliche Vorrichtung, die mit und relativ zu dem Zylinder bewegbar ist, und die bewegliche Vorrichtung bedeckt die Failsafe-Öffnung des Zylinders, wenn eine Temperatur des durch das Ventil strömenden Fluids unter einer Schwellentemperatur liegt. Das Ventil umfasst einen Aktuator mit einem Abschnitt aus einem Material, das seine Form ändert, wenn es dem Fluid mit einer Temperatur größer oder gleich der Schwellentemperatur ausgesetzt ist, um wenigstens einen Abschnitt des Aktuators zu bewegen, um die bewegliche Vorrichtung relativ zu dem Zylinder zu bewegen und die Failsafe-Öffnung freizulegen, damit das Fluid durch den Einlassanschluss und in das Ventil strömen kann.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kühlsystems;
2 zeigt eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht eines Ventils des Kühlsystems;
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Innenansicht des Ventils im Querschnitt;
4 zeigt eine schematische Darstellung einer Trommel des Ventils mit verschiedenen Anschlüssen während des normalen Betriebs;
5 zeigt eine schematische Darstellung der Trommel des Ventils mit verschiedenen Anschlüssen, wenn ein Aktuator eine Failsafe-Vorrichtung betätigt;
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Thermostaten, der kaltes Kühlmittel in das Ventil eintreten lässt, wenn es zu einem Ausfall kommt;
7 zeigt eine schematische Darstellung einer abgeflachten Version der Trommel des Ventils, wenn heißes Kühlmittel von einem Fahrzeuginnenraum in das Ventil strömt;
8 zeigt eine schematische Darstellung einer abgeflachten Version der Trommel des Ventils, wenn sich die Trommel leicht aus der Position von 7 gedreht hat und heißes Kühlmittel sowohl von dem Motor als auch von dem Fahrzeuginnenraum in das Ventil strömt;
9 zeigt eine schematische Darstellung einer abgeflachten Version der Trommel des Ventils, wenn sich die Trommel leicht aus der Position von 8 gedreht hat und etwas heißes Kühlmittel von dem Motor, heißes Kühlmittel von dem Fahrzeuginnenraum und etwas kühles Kühlmittel von einem Kühler in das Ventil strömen;
10 zeigt eine schematische Darstellung einer abgeflachten Version der Trommel des Ventils, wenn sich die Trommel leicht aus der Position von 9 gedreht hat, wenn sowohl kühles Kühlmittel von dem Kühler als auch heißes Kühlmittel von dem Fahrzeuginnenraum in das Ventil strömen; und
11 zeigt eine schematische Darstellung einer abgeflachten Version der Trommel des Ventils, wenn sich die Trommel leicht aus der Position von 10 gedreht hat, wenn nur kühles Kühlmittel von dem Kühler in das Ventil strömt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kühlsystems 20. Das Kühlsystem 20 umfasst ein Ventil 22, eine Wasserpumpe 24, einen Motor 26, einen Kühler 28 und einen Fahrzeuginnenraum 30. In einem Beispiel ist der Motor 26 ein Verbrennungsmotor. Ein Fluid, wie zum Beispiel Kühlmittel, strömt durch das Kühlsystem 20. Das Fluid strömt durch einen Auslassanschluss 32 des Ventils 22 zu der Wasserpumpe 24. Das Kühlmittel von der Wasserpumpe 24 kann zu dem Motor 26 geleitet werden, um den Motor 26 zu kühlen. Heißes Kühlmittel aus dem Motor 26 kann durch einen Einlassanschluss 34 des Ventils 22 strömen. Ein Sensor 40 erfasst eine Temperatur in der Nähe oder Umgebung des Motors 26. Das Kühlmittel strömt dann zu dem Kühler 28, der als Wärmetauscher wirkt. Eine Steuerung 44 steuert eine vom Fahrer des Fahrzeugs eingestellte Temperatur in dem Fahrzeuginnenraum 30. Kaltes Kühlmittel kann von dem Kühler 28 zu einem Einlassanschluss 36 des Ventils 22 strömen. Das Kühlmittel von der Wasserpumpe 24 kann zu dem Fahrzeuginnenraum 30 geleitet werden, um den Fahrzeuginnenraum 30 zu heizen. Das heiße Kühlmittel kann von dem Fahrzeuginnenraum 30 durch einen Einlassanschluss 38 des Ventils 22 strömen. Ein Motorsteuergerät 46 steuert die Fluidzufuhr zu den Anschlüssen 34, 36 und 38 und daher die Strömung von Kühlmittel durch das Ventil 22.
2 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses 48 des Ventils 22. Das Ventil 22 umfasst den Auslassanschluss 32, der Kühlmittel zu der Wasserpumpe 24 leitet, den Einlassanschluss 34, der heißes Kühlmittel von dem Motor 26 aufnehmen kann, den Einlassanschluss 36, der kaltes Kühlmittel von dem Kühler 28 aufnehmen kann, und den Einlassanschluss 38, der heißes Kühlmittel von dem Fahrzeuginnenraum 30 aufnehmen kann.
3 veranschaulicht das Ventil 22 mit dem Gehäuse 48 und dem Einlassanschluss 34 sowie dem Einlassanschluss 36 (der Auslassanschluss 32 und der Einlassanschluss 38 sind in 3 nicht zu sehen). Eine hohle Trommel 50 ist in dem Gehäuse 48 aufgenommen. In einem weiteren Beispiel ist eine Kugel in dem Gehäuse 48 aufgenommen. In einem Beispiel hat die Trommel 50 eine im Wesentlichen zylindrische Form. Die Trommel 50 dreht sich relativ zu dem Gehäuse 48 in Bezug auf eine Achse Z, um eine Strömung von Kühlmittel durch das Ventil 22 zu steuern. Die Stellung der Trommel 50 bestimmt die Strömung von Kühlmittel durch das Ventil 22.
Bezogen auf eine von dem Sensor 40 erfasste Temperatur in der Nähe oder Umgebung des Motors 26 schickt das Motorsteuergerät 46 ein Signal zu einem Motor 52, um die Trommel 50 zu drehen, um eine gewünschte Strömung von Kühlmittel durch das Ventil 22 und damit das Kühlsystem 20 zu erhalten. Der Motor 52 befindet sich in dem Gehäuse 48. Wenn eine Änderung einer Temperatur des Kühlmittels in dem Kühlsystem 20 erforderlich ist, schickt das Motorsteuergerät 46 ein Signal zu dem Motor 52 und der Motor 52 betätigt Zahnräder 56, um einen Ventilschaft 58 in Drehung zu versetzen, um die Trommel 50 relativ zu dem Gehäuse 48 zu drehen, so dass die Trommel 50 so positioniert ist, dass der gewünschte Strömungsweg von Kühlmittel durch das Ventil 22 bereitgestellt wird, um eine gewünschte Kühlmitteltemperatur zu erhalten.
4 veranschaulicht die Trommel 50 des Ventils 22. Die Trommel 50 umfasst einen oberen Schlitz 60, einen unteren Schlitz 62 und eine untere Öffnung 64. Je nach der Stellung der Trommel 50 relativ zu dem Gehäuse 48 steuert der obere Schlitz 60 eine Strömung des Fluids zu der Wasserpumpe 24 durch den Auslassanschluss 32 und von dem Kühler 28 durch den Einlassanschluss 36. Je nach der Stellung der Trommel 50 relativ zu dem Gehäuse 48 kann der untere Schlitz 62 eine Fluidverbindung von dem Fahrzeuginnenraum 30 durch den Einlassanschluss 38 herstellen. Je nach der Stellung der Trommel 50 relativ zu dem Gehäuse 48 kann die untere Öffnung 64 eine Fluidverbindung von dem Motor 26 durch den Einlassanschluss 34 herstellen.
Ein in der Trommel 50 befindlicher Schieber 66 dreht sich mit der Trommel 50. Während des normalen Betriebs des Ventils 22 befindet sich der Schieber 66 in einer unteren Stellung (in 4 dargestellt). Die Trommel 50 umfasst außerdem eine obere Öffnung 69 bzw. eine Failsafe-Öffnung (in 5 dargestellt), die während des normalen Betriebs von dem Schieber 66 bedeckt wird, wenn sich der Schieber 66 in der unteren Stellung befindet.
Der Sensor 40 erfasst die Temperatur in der Nähe oder Umgebung des Motors 26 und übermittelt die Temperatur zu dem Motorsteuergerät 46. Das Motorsteuergerät 46 sendet ein Signal, damit der Motor 52 die Trommel 50 relativ zu dem Gehäuse 48 dreht, was in einer gewünschten Strömung von Kühlmittel durch das Ventil 22 in Abhängigkeit von der Temperatur resultiert. Diese Funktion wird nachfolgend anhand der 7 bis 11 beschrieben.
Wenn es jedoch zu einem Ausfall in dem Ventil 22 oder irgendwo in dem Kühlsystem 20 kommt, könnte es sein, dass sich die Trommel 50 nicht dreht und der obere Schlitz 60 der Trommel 50 nicht auf den Einlassanschluss 36 des Kühlers 28 ausgerichtet ist. Dies könnte verhindern, dass das kühle Kühlmittel aus dem Kühler 28 durch den Einlassanschluss 36 des Ventils 22 strömt und könnte den Motor 26 beschädigen.
Wenn, wie in 5 dargestellt, das Ventil 22 einen Ausfall erfährt, so dass kühles Kühlmittel aus dem Kühler 28 nicht in das Ventil 22 und damit das System 20 eintritt, steigt die Temperatur des durch das Kühlsystem 20 strömenden Kühlmittels. Ein thermisch aktivierter Aktuator 68 in der Trommel 50 mit einer Führung 70 und einer Feder 72 bewegt den Schieber 66 in Richtung Y nach oben. Der Schieber 66 blockiert die obere Öffnung 69 nicht mehr, so dass abgekühltes Kühlmittel von dem Kühler 28 durch den Einlassanschluss 36 und die obere Öffnung 69 in das Ventil 22 eintreten und durch das Kühlsystem 20 strömen kann, um den Motor 26 zu kühlen, was ein Failsafe-Merkmal darstellt. In einem weiteren Beispiel dreht sich der Schieber 66 oder ist ein Nocken.
6 zeigt den Aktuator 68 mit der von der Feder 72 umgebenen Führung 70. Die Führung 70 umfasst dabei einen Durchgang 74, der einen unter einem Kolben 78 befindlichen Gummistopfen 76 aufnimmt. Eine Scheibe 80 befindet sich zwischen dem Gummistopfen 76 und dem Kolben 78. Der Aktuator 68 umfasst ein in einem Becher 84 aufgenommenes Kügelchen 82, das die Form ändern kann. In einem Beispiel besteht das Kügelchen 82 aus Wachs und kann sich ausdehnen, wenn es einer spezifischen Temperatur ausgesetzt ist. In einem weiteren Beispiel besteht das Kügelchen 82 aus einem bimetallischen Material und umfasst einen Abschnitt, der sich hebt, wenn er einer spezifischen Temperatur ausgesetzt ist. Eine Membran 86 befindet sich zwischen dem Becher 84 und der Führung 70.
Wenn das Kügelchen 82 aus Wachs besteht, schmilzt das Wachs und geht von einem festen Zustand in einen flüssigen Zustand über, was zu einem Volumenanstieg und damit zu einer Ausdehnung des Kügelchens 82 führt. Wenn das Kügelchen 82 aus einem bimetallischen Material besteht, ändert eines der Materialien des Kügelchens 82 seine Form und ein Abschnitt des Kügelchens 82 hebt sich. Wenn sich das Kügelchen 82 ausdehnt oder hebt, schiebt sich der Gummistopfen 76 in dem Durchgang 74 in Richtung Y nach oben, um schließlich den Kolben 78 nach oben zu schieben (in eine in 6 gestrichelt dargestellte Position). Der Kolben 78 kommt schließlich mit dem Schieber 66 in Kontakt, und der Schieber 66 hebt sich in Richtung Y, um die obere Öffnung 69 freizulegen und das gekühlte Kühlmittel von dem Kühler 28 durch den Einlassanschluss 36 und durch die obere Öffnung 69 in das Ventil 22 eintreten zu lassen und damit das Kühlsystem 20 den Motor 26 kühlen zu lassen.
Das Material des Kügelchens 82 ist so gewählt, dass es sich ausdehnen oder heben wird, wenn das Kühlmittel eine Schwellentemperatur über einer Betriebstemperatur erreicht, um den Ausfall des Motors 26 zu verhindern. Wenn die Temperatur in der Nähe oder Umgebung des Motors 26 in einem Beispiel größer oder gleich einer Schwellentemperatur 110°C ist, dehnt sich das Kügelchen 82 aus oder hebt sich, um den Schieber 66 anzuheben, so dass kaltes Kühlmittel durch die obere Öffnung 69 und in das Ventil 22 strömen kann. Je nach den Anforderungen des Fahrzeugs kann jedoch jede beliebige Schwellentemperatur verwendet werden. Außerdem kann jedes Material verwendet werden, das sich ausdehnen oder heben würde, wenn es einer Kühlmitteltemperatur größer als die Schwellentemperatur ausgesetzt ist.
Das Kühlmittel kann je nach der Stellung der Trommel 50 in dem Gehäuse 48 des Ventils 22 von dem Motor 26 und/oder dem Fahrzeuginnenraum 30 aus dem Ventil 22 zugeführt werden. In einem Beispiel (nachstehend in 7 dargestellt) wird das Kühlmittel nur von dem Fahrzeuginnenraum 30 aus zugeführt. Wenn das Ventil 22 ausfällt, stellt der Aktuator 68 daher eine Failsafe-Vorrichtung bereit.
In 7 bis 11 ist die Drehung der Trommel 50 während des normalen Betriebs des Ventils 22 dargestellt.
7 veranschaulicht eine abgeflachte Version der Trommel 50. Der obere Schlitz 60 der Trommel 50 ist zum Auslassanschluss 32 des Gehäuses 48 ausgerichtet, der die Beförderung von Kühlmittel durch den Auslassanschluss 32 zu der Wasserpumpe 24 ermöglicht. Der untere Schlitz 62 der Trommel 50 ist zum Einlassanschluss 38 des Gehäuses 48 ausgerichtet, der die Beförderung von heißem Kühlmittel durch den Einlassanschluss 38 von dem Fahrzeuginnenraum 30 aus ermöglicht. Die untere Öffnung 64 ist nicht zum Einlassanschluss 34 des Gehäuses 48 ausgerichtet, womit verhindert wird, dass heißes Kühlmittel von dem Motor 26 in das Ventil 22 strömt. Der Einlassanschluss 36 des Gehäuses 48 wird durch die Trommel 50 versperrt, um die Zufuhr von kühlem Kühlmittel aus dem Kühler 28 zu verhindern. In dieser Stellung tritt nur heißes Kühlmittel aus dem Fahrzeuginnenraum 30 in das Ventil 22 ein. In diesem Beispiel beträgt die Temperatur des Kühlmittels X°C. Die Temperatur X°C ist abhängig von den Anforderungen des Kühlsystems 20 und von dem Fahrzeug, in dem das Kühlsystem 20 verwendet wird.
Wenn der Sensor 40 des Motors 26 eine Temperatur erfasst, die X°C + A°C beträgt, sendet das Motorsteuergerät 46 ein Signal zu dem Motor 52, um die Trommel 50 um die Achse Z in einer Richtung Q in die Position von 8 zu drehen.
8 zeigt eine abgeflachte Version der Trommel 50, wenn sich die Trommel 50 aus der Position von 7 in Richtung Q gedreht hat. Der obere Schlitz 60 der Trommel 50 ist zum Auslassanschluss 32 des Gehäuses 48 ausgerichtet, der die Beförderung von Kühlmittel durch den Auslassanschluss 32 zu der Wasserpumpe 24 ermöglicht. Der untere Schlitz 62 der Trommel 50 ist zum Einlassanschluss 38 des Gehäuses 48 ausgerichtet, der die Beförderung von heißem Kühlmittel durch den Einlassanschluss 38 von dem Fahrzeuginnenraum 30 aus ermöglicht. Die untere Öffnung 64 der Trommel 50 ist zum Einlassanschluss 34 des Gehäuses 48 ausgerichtet, der die Beförderung von heißem Kühlmittel durch den Einlassanschluss 34 von dem Motor 26 aus ermöglicht. Der Einlassanschluss 36 des Gehäuses 48 wird durch die Trommel 50 versperrt, um die Beförderung von kühlem Kühlmittel aus dem Kühler 28 zu verhindern. In dieser Stellung tritt heißes Kühlmittel sowohl aus dem Fahrzeuginnenraum 30 als auch aus dem Motor 26 in das Ventil 22 ein.
Wenn der Sensor 40 des Motors 26 eine Temperatur erfasst, die X°C + B°C beträgt (B°C ist größer als A°C), sendet das Motorsteuergerät 46 ein Signal zu dem Motor 52, um die Trommel 50 um die Achse Z in der Richtung Q in die Position von 9 zu drehen.
9 zeigt eine abgeflachte Version der Trommel 50, wenn sich die Trommel 50 aufgrund des Signals von dem Motorsteuergerät 46 aus der Position von 8 in Richtung Q gedreht hat. Der obere Schlitz 60 der Trommel 50 ist zum Auslassanschluss 32 des Gehäuses 48 ausgerichtet, der die Beförderung von Kühlmittel durch den Auslassanschluss 32 zu der Wasserpumpe 24 ermöglicht. Der untere Schlitz 62 der Trommel 50 ist zum Einlassanschluss 38 des Gehäuses 48 ausgerichtet, der die Beförderung von heißem Kühlmittel durch den Einlassanschluss 38 von dem Fahrzeuginnenraum 30 aus ermöglicht. Die untere Öffnung 64 der Trommel 50 ist zum Einlassanschluss 34 des Gehäuses 48 in einem Raum 90 partiell ausgerichtet, was die partielle Beförderung von heißem Kühlmittel durch den Einlassanschluss 34 von dem Motor 26 aus ermöglicht. Der obere Schlitz 60 der Trommel 50 ist zum Einlassanschluss 36 des Gehäuses 48 in einem Raum 88 partiell ausgerichtet, was die partielle Beförderung von kühlem Kühlmittel durch den Einlassanschluss 36 von dem Kühler 28 aus ermöglicht. In dieser Stellung tritt heißes Kühlmittel aus dem Fahrzeuginnenraum 30, etwas heißes Kühlmittel aus dem Motor 26 und etwas kühles Kühlmittel aus dem Kühler 28 in das Ventil 22 ein. Das heißt, die Menge an heißem Kühlmittel, das von dem Motor 26 aus in das Ventil 22 eintritt, ist verringert, und die Menge an kühlem Kühlmittel, das von dem Kühler 28 aus in das Ventil 22 eintritt, nimmt zu, während heißes Kühlmittel aus dem Fahrzeuginnenraum 30 immer noch in das Ventil 22 strömt. Dies erhöht die Menge an kühlem Kühlmittel, das in das Ventil 22 und damit in das Kühlsystem 20 eingeleitet wird.
Wenn der Sensor 40 des Motors 26 eine Temperatur erfasst, die X°C + C°C beträgt (C°C ist größer als B°C), sendet das Motorsteuergerät 46 ein Signal zu dem Motor 52, um die Trommel 50 um die Achse Z in Richtung der Position von 10 zu drehen.
10 zeigt eine abgeflachte Version der Trommel 50, wenn sich die Trommel 50 aufgrund eines Signals von dem Motorsteuergerät 46 aus der Position von 8 in eine Richtung Q gedreht hat. Der obere Schlitz 60 der Trommel 50 ist zum Auslassanschluss 32 des Gehäuses 48 ausgerichtet, der die Beförderung von Kühlmittel durch den Auslassanschluss 32 zu der Wasserpumpe 24 ermöglicht. Der untere Schlitz 62 der Trommel 50 ist zum Einlassanschluss 38 des Gehäuses 48 ausgerichtet, der die Beförderung von heißem Kühlmittel durch den Einlassanschluss 38 von dem Fahrzeuginnenraum 30 aus ermöglicht. Die untere Öffnung 64 der Trommel 50 ist nicht zum Einlassanschluss 34 des Gehäuses 48 ausgerichtet, womit verhindert wird, dass heißes Kühlmittel aus dem Motor 26 durch den Einlassanschluss 34 eintritt. Der obere Schlitz 60 der Trommel 50 ist zum Einlassanschluss 36 des Gehäuses 48 ausgerichtet, was die Beförderung von kühlem Kühlmittel durch den Einlassanschluss 36 von dem Kühler 28 aus ermöglicht. In dieser Stellung tritt sowohl heißes Kühlmittel aus dem Fahrzeuginnenraum 30 als auch kühles Kühlmittel aus dem Kühler in das Ventil 22 ein. Die Menge an kühlem Kühlmittel, das in das Ventil 22 und damit in das Kühlsystem 20 eingeleitet wird, erhöht sich damit weiter, während die Menge an heißem Kühlmittel, das von dem Motor 26 aus in das Ventil 22 eingeleitet wird, verringert wird.
Wenn der Sensor 40 des Motors 26 eine Temperatur erfasst, die X°C + D°C beträgt (D°C ist größer als C°C), sendet das Motorsteuergerät 46 ein Signal zu dem Motor 52, um die Trommel 50 um die Achse Z in Richtung der Position von 11 zu drehen.
11 zeigt eine abgeflachte Version der Trommel 50, wenn sich die Trommel 50 aufgrund eines Signals von dem Motorsteuergerät 46 aus der Position von 9 in die Richtung Q gedreht hat. Der obere Schlitz 60 der Trommel 50 ist zum Auslassanschluss 32 des Gehäuses 48 ausgerichtet, der die Beförderung von Kühlmittel durch den Auslassanschluss 32 zu der Wasserpumpe 24 ermöglicht. Der untere Schlitz 62 der Trommel 50 ist nicht zu den Anschlüssen 34 oder 38 ausgerichtet und es tritt kein heißes Kühlmittel aus dem Fahrzeuginnenraum 30 durch den Einlassanschluss 38 oder aus dem Motor 26 durch den Einlassanschluss 34 in das Ventil 22 ein. Der obere Schlitz 60 der Trommel 50 ist zum Einlassanschluss 36 des Gehäuses 48 ausgerichtet, was die Beförderung von kühlem Kühlmittel durch den Einlassanschluss 36 von dem Kühler 28 aus ermöglicht. In dieser Stellung tritt kein heißes Kühlmittel aus dem Fahrzeuginnenraum 30 oder aus dem Motor 26 in das Ventil 22 ein, und das kühle Kühlmittel aus dem Kühler tritt in das Ventil 22 ein. Daher tritt nur kaltes Kühlmittel in das Ventil 22 ein.
Das Motorsteuergerät 46 dreht die Trommel 50, so dass sie so positioniert ist, dass die gewünschte Kühlmittelströmung in das Kühlsystem 20 in Abhängigkeit von der von dem Sensor 40 des Motors 26 erfassten Temperatur erlaubt wird.
Die Temperaturen X°C, A°C, B°C, C°C und D°C sind abhängig von den Anforderungen des Kühlsystems 20 und von dem Fahrzeug, in dem das Kühlsystem 20 verwendet wird.
In einem weiteren Beispiel wird der Aktuator 68 mit dem Kügelchen 82 nicht als Failsafe-Vorrichtung verwendet, sondern dient stattdessen dazu, die Strömung von kühlem Kühlmittel aus dem Kühler 28 durch den Einlassanschluss 36 und in das Ventil 22 zu erlauben. In diesem Beispiel fällt die Temperatur, die bewirkt, dass sich das Kügelchen 82 ausdehnt oder hebt, um den Schieber 66 in die Richtung Y zu heben, in den Bereich einer Betriebstemperatur des durch das Kühlsystem 20 strömenden Kühlmittels. In diesem Beispiel ist das Material des Kügelchens 82 so gewählt, dass es sich bei der vorgegebenen Temperatur ausdehnt oder hebt.
Selbst wenn das Motorsteuergerät 46 feststellt, dass nur kühles Kühlmittel aus dem Kühler 28 dem Ventil 22 zuzuführen ist (wie in 11 dargestellt), kann dies ein Fahrzeuginsasse in einem weiteren Beispiel übersteuern. Wenn zum Beispiel der Fahrzeuginnenraum 30 geheizt werden soll, kann der Insasse die Steuerung 44 des Fahrzeuginnenraums 30 so einstellen, dass Wärme in den Fahrzeuginnenraum 30 gelenkt wird. In diesem Fall würde sich die Trommel 50 in eine entgegengesetzte Richtung in eine der vorigen Positionen (wie zum Beispiel in 9 und 10 dargestellt) drehen, damit heißes Kühlmittel aus dem Motor 26 zu dem Ventil 22 strömen kann, um die Temperatur des durch das Kühlsystem 20 zirkulierenden Kühlmittels zu erhöhen.
Die vorstehende Beschreibung dient nur als Beispiel für die Prinzipien der Erfindung. Angesichts der obigen Lehre sind viele Modifikationen und Variationen möglich. Es versteht sich daher, dass die Erfindung im Rahmen der beigefügten Ansprüche auch anders praktiziert werden kann als mit den speziell beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen. Aus diesem Grund sollten die folgenden Ansprüche studiert werden, um den wahren Umfang und Inhalt dieser Erfindung zu ermitteln.
Bezugszeichenliste

20: Kühlsystem
22: Ventil
24: Wasserpumpe
26: Motor
28: Kühler
30: Fahrzeuginnenraum
32: Auslassanschluss
34: Einlassanschluss
36: Einlassanschluss
38: Einlassanschluss
40: Sensor
44: Steuerung
46: Motorsteuergerät
48: Gehäuse
50: Trommel
52: Motor
56: Zahnräder
58: Ventilschaft
60: Schlitz
62: Schlitz
64: Öffnung
66: Schieber
68: Aktuator
69: Öffnung
70: Führung
72: Feder
74: Durchgang
76: Gummistopfen
78: Kolben
80: Scheibe
82: Kügelchen
84: Becher
86: Membran
88: Raum
90: Raum

Claims

Ventil, umfassend: ein Gehäuse (48) mit einer Vielzahl von Anschlüssen (32, 34, 36, 38) einschließlich eines Einlassanschlusses (36), der mit einem Kühler (28) in Verbindung steht; einen in dem Gehäuse (48) befindlichen Zylinder mit einer Vielzahl von Öffnungen (60, 62, 64) und einer Failsafe-Öffnung (69), wobei der Zylinder so bewegbar ist, dass eine der Vielzahl von Öffnungen (60, 62, 64) zu einem der Vielzahl von Anschlüssen (32, 34, 36, 38) des Gehäuses (48) ausgerichtet werden kann, um die Strömung eines Fluids durch das Ventil (22) festzulegen; eine bewegliche Vorrichtung, die mit und relativ zu dem Zylinder bewegbar ist, wobei die bewegliche Vorrichtung die Failsafe-Öffnung (69) des Zylinders bedeckt, wenn eine Temperatur des durch das Ventil (22) strömenden Fluids unter einer Schwellentemperatur liegt; und einen Aktuator (68) mit einem Abschnitt aus einem Material, das seine Form ändert, wenn es dem Fluid mit einer Temperatur größer oder gleich der Schwellentemperatur ausgesetzt ist, um einen Abschnitt des Aktuators (68) zu bewegen, um die bewegliche Vorrichtung relativ zu dem Zylinder zu bewegen und die Failsafe-Öffnung (69) freizulegen, damit das Fluid durch den Einlassanschluss (36) und in das Ventil (22) strömen kann.
Ventil nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (48) einen mit einer Wasserpumpe (24) in Verbindung stehenden Auslassanschluss (32), einen mit einem Motor (26) in Verbindung stehenden zweiten Einlassanschluss (34) und einen mit einem Fahrzeuginnenraum (30) in Verbindung stehenden dritten Einlassanschluss (38) umfasst, wobei das Fluid von dem Auslassanschluss (32) des Ventils zu der Wasserpumpe (24), von der Wasserpumpe (24) zu dem Motor (26) und zu dem Fahrzeuginnenraum (30) sowie von dem Motor (26) zu dem Kühler (28) strömt.
Ventil nach Anspruch 2, wobei ein Sensor (40) eine Motortemperatur in der Nähe oder Umgebung des Motors (26) erfasst und ein Motorsteuergerät (46) ein Signal bereitstellt, um den Zylinder in Reaktion auf die in der Nähe oder Umgebung des Motors (26) erfasste Motortemperatur zu bewegen, um eine gewünschte Fluidströmung durch das Ventil (22) bereitzustellen.
Ventil nach Anspruch 2, wobei der Zylinder einen oberen Schlitz (60), einen unteren Schlitz (62) und eine untere Öffnung (64) umfasst.
Ventil nach Anspruch 4, wobei eine Stellung des oberen Schlitzes (60) relativ zu dem Gehäuse (48) eine Strömung des Fluids von dem Kühler (28) durch den Auslassanschluss (32) zu der Wasserpumpe (24) und durch den Einlassanschluss (36) steuert.
Ventil nach Anspruch 4, wobei eine Stellung des unteren Schlitzes (62) relativ zu dem Gehäuse (48) eine Strömung des Fluids von dem Fahrzeuginnenraum (30) durch den dritten Einlassanschluss (38) steuert.
Ventil nach Anspruch 4, wobei eine Stellung der unteren Öffnung (64) relativ zu dem Gehäuse (48) eine Strömung des Fluids von dem Motor (26) durch den zweiten Einlassanschluss (34) steuert.
Ventil nach Anspruch 4, wobei die bewegliche Vorrichtung sich in einer unteren Stellung befindet und die Failsafe-Öffnung (69) des Zylinders während des normalen Betriebs des Ventils (22) bedeckt.
Ventil nach Anspruch 4, wobei der Aktuator (68) die bewegliche Vorrichtung verschiebt, um die Failsafe-Öffnung (69) freizulegen, wenn das Material dem Fluid mit einer Temperatur größer oder gleich der Schwellentemperatur ausgesetzt ist.
Ventil nach Anspruch 4, wobei der Aktuator (68) eine Führung (70) mit einem Durchgang (74) umfasst, der einen Kolben (78) aufnimmt, und das Material sich ausdehnt, wenn es dem Fluid mit einer Temperatur größer oder gleich der Schwellentemperatur ausgesetzt ist, um den Kolben (78) zu bewegen, damit sich die bewegliche Vorrichtung bewegt, um das Fluid durch die Failsafe-Öffnung (69) strömen zu lassen.
Ventil nach Anspruch 4, wobei dann, wenn sich der Zylinder in einer ersten Stellung befindet, der obere Schlitz (60) des Zylinders auf den Auslassanschluss (32) des Gehäuses (48) ausgerichtet ist, der untere Schlitz (62) des Zylinders zu dem dritten Einlassanschluss (38) ausgerichtet ist, das Fluid aus dem Fahrzeuginnenraum (30) in das Ventil (22) eintritt und die Temperatur des Fluids X°C beträgt.
Ventil nach den Ansprüchen 3 und 11, wobei dann, wenn der Sensor (40) eine Temperatur von X°C + A°C erfasst, das Motorsteuergerät (46) ein Signal zu einem Motor (52) schickt, um den Zylinder in eine zweite Stellung zu bewegen, der obere Schlitz (60) des Zylinders zu dem Auslassanschluss (32) ausgerichtet ist, der untere Schlitz (62) des Zylinders zu dem dritten Einlassanschluss (38) ausgerichtet ist, die untere Öffnung zu dem zweiten Einlassanschluss (34) ausgerichtet ist und das Fluid aus dem Fahrzeuginnenraum (30) und dem Motor (26) in das Ventil (22) eintritt.
Ventil nach Anspruch 12, wobei dann, wenn der Sensor (40) eine Temperatur von X°C + B°C erfasst, wobei B größer ist als A, das Motorsteuergerät (46) ein Signal zu dem Motor (52) schickt, um den Zylinder in eine dritte Stellung zu bewegen, der obere Schlitz (60) des Zylinders zu dem Auslassanschluss (32) ausgerichtet ist, der untere Schlitz (62) des Zylinders zu dem dritten Einlassanschluss (38) ausgerichtet ist, die untere Öffnung (64) teilweise zu dem zweiten Einlassanschluss (34) ausgerichtet ist, der obere Schlitz (60) teilweise zu dem Einlassanschluss (36) ausgerichtet ist und das Fluid aus dem Fahrzeuginnenraum (30), dem Motor (26) und dem Kühler (28) in das Ventil (22) eintritt.
Ventil nach Anspruch 13, wobei dann, wenn der Sensor (40) eine Temperatur von X°C + C°C erfasst, wobei C größer ist als B, das Motorsteuergerät (46) ein Signal zu dem Motor (52) schickt, um den Zylinder in eine vierte Stellung zu bewegen, der obere Schlitz (60) des Zylinders zu dem Auslassanschluss (32) ausgerichtet ist, der untere Schlitz (62) des Zylinders zu dem dritten Einlassanschluss (38) ausgerichtet ist, der obere Schlitz (60) zu dem Einlassanschluss (36) ausgerichtet ist und das Fluid aus dem Fahrzeuginnenraum (30) und dem Kühler (28) in das Ventil (22) eintritt.
Ventil nach Anspruch 14, wobei dann, wenn der Sensor (40) eine Temperatur von X°C + D°C erfasst, wobei D größer ist als C, das Motorsteuergerät (46) ein Signal zu dem Motor (52) schickt, um den Zylinder in eine fünfte Stellung zu bewegen, der obere Schlitz (60) des Zylinders zu dem Auslassanschluss (32) und dem Einlassanschluss (36) ausgerichtet ist und das Fluid aus dem Kühler (28) in das Ventil (22) eintritt.
Ventil nach Anspruch 1, wobei das Material Wachs oder ein bimetallisches Material ist.
Ventil nach Anspruch 1, wobei der Zylinder in dem Gehäuse (48) drehbar ist, um eine der Vielzahl von Öffnungen (60, 62, 64) zu einem der Vielzahl von Anschlüssen (32, 34, 36, 38) des Gehäuses (48) auszurichten.
Ventil nach Anspruch 1 mit einem Motor (52), der den Zylinder relativ zu dem Gehäuse (48) dreht, um einen gewünschten Strömungsweg des Fluids durch das Ventil (22) bereitzustellen.
Kühlsystem, umfassend: eine Wasserpumpe (24); einen Kühler (28); einen Motor (26); einen Fahrzeuginnenraum (30); und ein Ventil (22), umfassend: ein Gehäuse (48) mit einer Vielzahl von Anschlüssen (32, 34, 36, 38) einschließlich eines mit dem Kühler (28) in Verbindung stehenden Einlassanschlusses (36), einem mit der Wasserpumpe (24) in Verbindung stehenden Auslassanschluss (32), einen mit dem Motor (26) in Verbindung stehenden zweiten Einlassanschluss (34) und einem mit dem Fahrzeuginnenraum (30) in Verbindung stehenden dritten Einlassanschluss (38), wobei ein Fluid von dem Auslassanschluss (32) des Ventils (22) zu der Wasserpumpe (24), von der Wasserpumpe (24) zu dem Motor (26) und zu dem Fahrzeuginnenraum (30) sowie von dem Motor (26) zu dem Kühler (28) strömt; einen in dem Gehäuse (48) befindlichen Zylinder mit einer Vielzahl von Öffnungen (60, 62, 64) und einer Failsafe-Öffnung (69), wobei der Zylinder so bewegbar ist, dass eine der Vielzahl von Öffnungen (60, 62, 64) zu einer der Vielzahl von Anschlüssen (32, 34, 36, 38) des Gehäuses (48) ausgerichtet werden kann, um die Strömung eines Fluids durch das Ventil (22) festzulegen; eine bewegliche Vorrichtung, die mit und relativ zu dem Zylinder bewegbar ist, wobei die bewegliche Vorrichtung die Failsafe-Öffnung (69) des Zylinders bedeckt, wenn eine Temperatur des durch das Ventil (22) strömenden Fluids unter einer Schwellentemperatur liegt; und einen Aktuator (68) mit einem Abschnitt aus einem Material, das seine Form ändert, wenn es dem Fluid mit einer Temperatur größer oder gleich der Schwellentemperatur ausgesetzt ist, um einen Abschnitt des Aktuators (68) zu bewegen, um die bewegliche Vorrichtung relativ zu dem Zylinder zu bewegen und die Failsafe-Öffnung (69) freizulegen, damit das Fluid durch den Einlasssanschluss (36) und in das Ventil (22) strömen kann.