DE112014000253T5

DE112014000253T5 - Verbrennungsmotor-Fluiddosierventilanordnung

Info

Publication number: DE112014000253T5
Application number: DE112014000253.4T
Authority: DE
Inventors: Christopher A. Carns; Rohan R. Sawai
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2013-02-19
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2015-10-01
Anticipated expiration: 2034-02-11
Also published as: CN104981594B; DE112014000253B4; CN104981594A; WO2014130280A1; US20160003126A1; US9695734B2

Abstract

Eine Fluiddosierventilanordnung zum Gebrauch in einem Kühlmittelregler eines Verbrennungsmotor-Kühlsystems kann einen Hauptkörper und ein Dosierelement aufweisen. Der Hauptkörper ist ausgelegt, drehbar in einer inneren Kammer des Kühlmittelreglers befestigt zu werden. Ein Fluiddurchgang ist durch den Hauptkörper hindurch gebildet und ist zumindest teilweise durch eine Dosierkante des Hauptkörpers begrenzt. Das Dosierelement ist unmittelbar an der Dosierkante des Hauptkörpers gebildet und ist ausgelegt, variable Dosen zu dosierenden Fluides in oder aus dem Kühlmittelregler zu dosieren, wenn der Hauptkörper in dem Kühlmittelregler gedreht wird. Das Dosierelement weist ein oder mehrere lineare Elemente auf, welche in dem Hauptkörper gebildet sind.

Description

Verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung betrifft und beansprucht die Prioritätsvorteile der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/766 406 mit dem Titel „Verbrennungsmotor-Fluiddosierventilanordnung”, welche am 19. Februar 2013 eingereicht wurde und hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
Gebiet der Ausführungsformen der Offenbarung
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung betreffen allgemein ein Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor, und insbesondere eine Fluiddosierventilanordnung, welche ausgelegt ist zur Anwendung in einem Kühlsystem eines Verbrennungsmotors.
Hintergrund
Ein üblicher Verbrennungsmotor weist einen Hauptkühlkreislauf auf, welcher ausgelegt ist, es einem Kühlmittel, wie z. B. Wasser, zu ermöglichen, durch einen Kühler zu strömen. Eine Bypassleitung öffnet sich während einer Startphase des Motors und ermöglicht es dem Kühlmittel, durch die Bypassleitung zu zirkulieren.
Im allgemeinen steuert ein Thermostatventilsystem den Kühlmittelstrom. Mindestens ein Ventil wird durch ein thermisch expandierbares Element angetrieben und ist mit einem Bypassventil versehen. Die Ventile sind miteinander verbunden, so dass bei einer vorbestimmten niederen Temperatur das Thermostatventil geschlossen ist und das Bypassventil offen ist. Wenn die Temperatur ansteigt, öffnet sich das Thermostatventil und das Bypassventil schließt allmählich. Die WO 2010/061343 mit den Titel „Kühlsystem für einen Verbrennungsmotor”, welche hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit eingeschlossen wird, liefert weitere Einzelheiten eines Kühlungssystems.
Gewisse Ventile können eine Dosiereinrichtung aufweisen, welche es ermöglicht, dass kleinere Mengen eines Fluides durch sie hindurch dosiert werden. Jedoch sind viele der Dosiereinrichtungen so bemessen und geformt, dass sie zu viel Fluid hindurch passieren lassen. Kurz gesagt, die Dosiereinrichtungen können zu groß sein, dass sie kleinere oder feiner abgestimmte Fluidmengen durch sie hindurch passieren lassen. Ferner können bekannte Dosiereinrichtungen mit komplexen Formen und Begrenzungen gebildet sein, welche bei der Herstellung zusätzlich Zeit und Kosten erfordern.
Zusammenfassung von Ausführungsformen der Offenbarung
Gewisse Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung liefern eine Fluiddosierventilanordnung, welche ausgelegt ist zum Gebrauch in einem Kühlmittelregler eines Verbrennungsmotor-Kühlsystems. Die Anordnung kann einen Hauptkörper aufweisen, welcher ausgelegt ist, drehbar in einer inneren Kammer des Kühlmittelreglers befestigt zu werden. Ein Fluiddurchgang kann durch den Hauptkörper hindurch gebildet sein. Der Fluiddurchgang kann zumindest teilweise durch eine Dosierkante des Hauptkörpers begrenzt sein. Die Anordnung kann auch ein Dosierelement aufweisen, welches unmittelbar der Dosierkante des Hauptkörpers gebildet ist. Das Dosierelement ist ausgelegt, variable Dosen zu dosierenden Fluides in oder aus dem Regler zu dosieren, wenn der Hauptkörper in dem Kühlmittelregler gedreht wird. Das Dosierelement kann ein oder mehrere lineare Elemente aufweisen, welche in dem Hauptkörper gebildet sind (im Gegensatz zu komplexen Elementen, welche zum Beispiel durch komplexe Schneidvorgänge gebildet sind). Bei mindestens einer Ausführungsform ist das Dosierelement an der Dosierkante gebildet. Bei mindestens einer anderen Ausführungsform ist das Dosierelement zur Dosierkante versetzt.
Das Dosierelement kann einen Fluideinlass aufweisen, welcher mit einem beschränkenden Fluidauslass verbunden ist. Der Fluideinlass kann eine Fluideinlassöffnung aufweisen, welche zwischen linearen Seitenwänden und einer senkrechten Basis begrenzt ist. Die linearen Seitenwänden können mit linearen Grenzeinlasswänden verbunden sein, welche parallel zur Dosierkante sind. Die linearen Grenzeinlasswände können mit linearen abgewinkelten Auslasswänden des beschränkenden Fluidauslasses verbunden sein. Die linearen abgewinkelten Auslasswände können zu einer linearen Grenzauslasswand hin konvergieren, welche parallel zur Dosierkante ist. Das Dosierelement kann T-förmig sein.
Bei mindestens einer Ausführungsform neigt sich das Dosierelement von einem Fluideinlass zu einem Fluidauslass. Eine erste Tiefe des Dosierelements am Fluideinlass kann größer sein als eine zweite Tiefe des Dosierelements am Fluidauslass.
Bei mindestens einer Ausführungsform kann das Dosierelement abgewinkelte Seitenwände aufweisen, welche zu einem Fluidauslassscheitelpunkt konvergieren. Das Dosierelement kann einen Halbtrichter bilden.
Bei mindestens einer Ausführungsform kann das Dosierelement einen Fluideinlass aufweisen, welcher mit einem Fluidauslass verbunden ist, welche die gleiche Breite hat wie der Fluideinlass.
Die Dosierkante kann bogenförmig sein. Mindestens ein Wandteil des Dosierelements kann parallel zur bogenförmigen Dosierkante sein.
Das Dosierelement braucht nur eines oder mehrere lineare Elemente aufweisen, welche in dem Hauptkörper gebildet sind. Die linearen Elemente können einfache geometrische Formen sein, welche leicht durch Stanzen, Einkerbungen und ähnliches gebildet werden.
Gewisse Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung liefern ein Verbrennungsmotor-Kühlsystem, welches einen Kühlmittelregler mit einer inneren Kammer, einem Betätigungselement und einer Fluiddosierventilanordnung aufweisen kann, welche drehbar in der inneren Kammer befestigt ist und funktionsmäßig mit dem Betätigungselement verbunden ist. Das Betätigungselement ist ausgelegt, die Fluiddosierventilanordnung in der inneren Kammer zu drehen. Die Fluiddosierventilanordnung kann einen Hauptkörper aufweisen, welcher drehbar in der inneren Kammer befestigt ist und eine Antriebswelle aufweist, welche funktionsmäßig mit dem Betätigungselement verbunden ist. Ein Fluiddurchgang ist durch den Hauptkörper hindurch gebildet. Der Fluiddurchgang ist zumindest teilweise durch eine Dosierkante des Hauptkörpers begrenzt. Die Fluiddosierventilanordnung kann auch ein Dosierelement aufweisen, welches unmittelbar an der Dosierkante des Hauptkörpers gebildet ist Das Dosierelement ist ausgelegt, variable Dosen zu dosierenden Fluides in oder aus dem Kühlmittelregler zu ermöglichen, wenn der Hauptkörper in dem Kühlmittelregler gedreht wird. Das Dosierelement kann ein oder mehrere lineare Elemente aufweisen, welche in dem Hauptkörper gebildet sind.
Kurze Beschreibung von einigen Ansichten der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotor-Kühlsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2 zeigt eine perspektivische innere Ansicht eines Kühlmittelreglers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
3 zeigt eine innere Draufsicht eines Kühlmittelreglers, bei welcher eine Fluiddosierventilanordnung sich in einer gedrehten Position befindet gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
4 zeigt eine seitliche Ansicht einer Fluiddosierventilanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
5 zeigt eine Vorderansicht eines Dosierelements, welches an einer Dosierkante einer Fluiddosierventilanordnung gebildet ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
6 zeigt eine Querschnittsansicht einer Fluiddosierventilanordnung durch Linie 6-6 in 4 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
7 zeigt eine Seitenansicht einer Fluiddosierventilanordnung einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
8 zeigt eine Vorderansicht eines Dosierelements, welches an einer Dosierkante einer Fluiddosierventilanordnung gebildet ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
9 zeigt eine Ansicht einer Fluiddosierventilanordnung von unten in einer geschlossenen Position mit Bezug auf ein Dichtungselement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
10 zeigt eine Ansicht einer Fluiddosierventilanordnung von unten in einer offenen Dosierposition gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
11 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Fluiddosierventilanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
12 zeigt eine Vorderansicht eines Dosierelements, welches an einer Dosierkante einer Fluiddosierventilanordnung gebildet ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
13 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Fluiddosierventilanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
14 zeigt eine Vorderansicht eines Dosierelements, welches an einer Dosierkante einer Fluiddosierventilanordnung gebildet ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
15 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Fluiddosierventilanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Bevor die Ausführungsformen der Offenbarung detailliert erläutert werden, sollte es klar sein, dass die Offenbarung in ihrer Anwendung nicht auf die Konstruktionsdetails und die Anordnungen der Komponenten beschränkt ist, welche in der folgenden Beschreibung dargelegt oder in den Zeichnungen dargestellt sind. Die Offenbarung ist zu anderen Ausführungsformen in der Lage und kann auf verschiedene Arten ausgeübt oder ausgeführt werden. Es sollte auch klar sein, dass die hier verwendete Ausdrucksweise und Terminologie zum Zweck der Beschreibung sind und nicht als beschränkend betrachtet werden sollten. Die Verwendung hier von „einschließend”, „aufweisend” und Variationen davon sollen bedeuten, dass die danach aufgeführten Gegenstände und Äquivalente davon sowie zusätzliche Gegenstände und Äquivalente davon umfasst werden sollen.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen der Offenbarung
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung liefern Fluiddosierventilanordnungen, welche ausgelegt sind, eine verstärkte Temperatursteuerung eines Verbrennungsmotor-Kühlsystems bereitzustellen. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung liefern Fluiddosierventilanordnungen, welche ausgelegt sind, kleine, fein abgestimmte Dosen kalten Kühlmittels in das Kühlsystem durch geringfügige Drehungen der Anordnung dosieren zu lassen.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotor-Kühlsystems 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das System 1 weist einen Verbrennungsmotor 10 auf, welcher funktionsmäßig mit einer Kühlmittelpumpe 12, wie z. B. einer Wasserpumpe, verbunden ist. Ein Kühlmittelkreislauf 13 weist einen Kühler 14 auf, welcher mit einem Kühlmittelregler 16 in Fluidverbindung steht. Ein Regelelement, wie z. B. eine Fluiddosierventilanordnung 17, ist drehbar in dem Kühlmittelregler 16 befestigt und kann durch einen Antrieb, wie z. B. einen Schneckenantrieb oder ähnliches, betätigt werden. Eine Motorsteuerung 18 steuert den Antrieb betriebsmäßig. Die Motorsteuerung 18 erfasst besondere Motorzustände, Temperaturen im System und ähnliches. Der Kühlmittelkreislauf 13 kann durch einen Bypass 20 überbrückt werden, welcher auch in Fluidverbindung mit dem Kühlmittelregler 16 ist. Das Kühlmittel ziruliert anfänglich mittels des Kühlmittelreglers 16 durch den Bypass 20, so dass der Verbrennungsmotor 10 so bald wie möglich die Betriebstemperatur erreicht. Der Bypass 20 wird erst blockiert, nachdem das Kühlmittel eine vorbestimmte Temperatur erreicht.
Der Kühlmittelregler 16 ist ausgelegt, den Kühlmittelstrom vollständig zu unterbrechen. Die Unterbrechung kann in einer Kaltstartphase ausgeführt werden, so dass der Verbrennungsmotor 10 relativ schnell erwärmt werden kann. Wenn jedoch die Kaltstartphase nicht stattfindet, kann sich der Verbrennungsmotor 10 überhitzen. Um eine Überhitzung zu vermeiden, ist ein Nebenzweig 22 ausgelegt, Kühlmittel von dem Kühlmittelregler 16 weg zu überbrücken.
Die Fluiddosierventilanordnung 17 mit dem Kühlmittelregler 16 kann einen Ball oder einen kugelförmigen Hauptkörper aufweisen, welcher durch zum Beispiel einen Gleichstrommotor betätigt wird. Der Hauptkörper kann einen oder mehrere Kanäle oder Öffnungen aufweisen, welche ausgelegt sind, in Ausrichtung mit Leitungen gedreht zu werden oder von ihnen weg, um wahlweise Fluid durch sie hindurch strömen zu lassen oder es zu verhindern. So ist der Hauptkörper ausgelegt, wahlweise verschiedene Strömungswege bei bestimmten Drehwinkeln zu öffnen und zu schließen.
Während des Betriebs des Verbrennungsmotors 10 ist der Strömungsweg des Kühlers 14 offen, um es Kühlmittel zu ermöglichen, vom Kühler 14 in den Kühlmittelströmungsweg zu strömen. So vermischen sich das heiße und kalte Kühlmittel, wodurch die Temperatur des Systems gesteuert wird.
2 zeigt eine perspektivische innere Ansicht eines Kühlmittelreglers 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Der Kühlmittelregler 100 weist ein Gehäuse 102 auf, welches innere Kammern 104 und 106 begrenzt. Die innere Kammer 104 ist in Verbindung mit einer Fluideinlassleitung 108 und einer Fluidauslassleitung 110. In ähnlicher Weise ist die innere Kammer 106 in Verbindung mit einer Fluideinlassleitung 112 und einer Fluidauslassleitung 114. Alternativ können die Fluideinlassleitungen 108, 112 und die Fluidauslassleitungen 110 und 114 umgekehrt werden, so dass die Leitungen 108 und 112 die Fluidauslassleitungen sind und die Leitungen 110 und 114 Fluideinlassleitungen sind. Außerdem kann der Kühlmittelregler 100 mehr oder weniger innere Kammern 104 und 106 aufweisen als dargestellt. Der Kühlmittelregler 100 kann zum Beispiel nur eine einzige innere Kammer aufweisen, oder kann drei oder mehr innere Kammern aufweisen, welche mit Fluideinlass- und -auslassleitungen in Fluidverbindung sind.
Eine Fluiddosierventilanordnung 116 kann drehbar in der inneren Kammer 104 befestigt sein. Die Fluiddosierventilanordnung 116 weist einen halbkugel- oder kugelförmigen Hauptkörper 118 auf, welcher ausgelegt ist, drehbar in einem wechselseitig passend geformten Bereich der inneren Kammer 104 befestigt zu werden. Der Hauptkörper 118 weist eine axiale Antriebswelle 120 auf, welche sich von einem axialen Zentrum an einem oder beiden Enden 122 und 124 erstreckt. Der Hauptkörper 118 weist auch eine äußere Umfangwand 126 auf, welche mit den Antriebswellen 120 durch radiale Träger 128, wie z. B. Speichen, verbunden sein kann, welche mit den Antriebswellen 120 oder Naben verbunden sind, welche die Antriebswellen 120 umgeben.
Dichtungselemente 130 und 132, wie z. B. Dichtungsringe, ringförmige Scheiben oder ähnliches, sind an der Verbindung der inneren Kammer 104 und der Fluidleitung 108 bzw. der Fluidleitung 110 angeordnet. Die äußere Umfangswand 126 der Fluiddosierventilanordnung 116 liegt an beiden Dichtungselementen 130 an. Wie in 2 dargestellt, sind ein oder mehrere Kanäle 140 durch die äußere Umfangwand 126 hindurch gebildet. Wenn ein Kanal 140 in Ausrichtung mit einer Öffnung 142, zum Beispiel in dem Dichtungselement 130, angeordnet ist, kann Fluid von der Fluideinlassleitung 108 durch den Kanal 140 in die innere Kammer 104 passieren. Wenn der Kanal 140 nicht mit der Öffnung 142 ausgerichtet ist, so dass nur ein fester Wandteil der äußeren Umfangswand 126 an dem Dichtungselement 130 anliegt, wird Fluid daran gehindert, in die innere Kammer 104 zu passieren.
Die Antriebswelle 120 ist funktionsmäßig mit einem Betätigungselement 150 verbunden, wie z. B. einem Gleichstrommotor. Das Betätigungselement 150 ist ausgelegt, die Antriebswelle 120, und deshalb die gesamte Fluiddosierventilanordnung 116, zwischen offenen und geschlossenen Positionen zu drehen. In der offenen Position passiert Fluid durch den Kanal 140 in die innere Kammer 104. In der geschlossenen Position wird Fluid daran gehindert, in die innere Kammer 104 zu passieren.
3 zeigt eine innere Draufsicht eines Kühlmittelreglers 100, in welchem die Fluiddosierventilanordnung 116 sich in einer gedrehten offenen Position befindet, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Wie in 3 dargestellt, hat das Betätigungselement 150 die Fluiddosierventilanordnung 116 so gedreht, dass ein Kanal 140 durch die äußere Umfangswand 126 hindurch zumindest teilweise mit einer Öffnung 160 ausgerichtet ist, welche durch das Dichtungselement 132 hindurch gebildet ist. So kann Fluid von der inneren Kammer 104 in die Fluidleitung 110 (in 2 dargestellt) durch die Öffnung 160 passieren, oder umgekehrt.
4 zeigt eine Seitenansicht einer Fluiddosierventilanordnung 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die Fluiddosierventilanordnung 200 ist ausgelegt, drehbar in einem Kühlmittelregler, wie z. B. oben beschrieben, befestigt zu werden. Die Fluiddosierventilanordnung 200 kann aus Kunststoff, Metall oder ähnlichem gebildet sein. Bei mindestens einer Ausführungsform kann die Fluiddosierventilanordnung 200 integral als einstückiges Materialteil geformt und ausgebildet sein.
Die Fluiddosierventilanordnung 200 weist einen Hauptkörper 202 auf, welcher eine erste Umfangswand 204 aufweist, welche mit einer zweiten Umfangswand 206 verbunden ist. Jede Umfangswand 204 und 206 kann feste Wandteile aufweisen, welche so geformt sind, dass sie eine äußere Krümmung aufweisen, welche halbkugelförmig oder halbballförmig sein kann. Während zwei Umfangswände 204 und 206 dargestellt sind, kann die Fluiddosierventilanordnung 200 alternativ nur eine einzige Umfangswand 204 aufweisen. Alternativ kann die Fluiddosierventilanordnung 200 auch mehr als die zwei Umfangswände 204 und 206 aufweisen.
Die Umfangswände 204 und 206 können an einer Naht 208 verbunden sein. Jede Umfangswand 204 und 206 kann ausgelegt sein, drehbar zum Beispiel in einer jeweiligen inneren Kammer eines Kühlmittelreglers befestigt zu werden.
Die Umfangswand 204 kann mit einer Antriebswelle 210 durch radiale Träger oder Verlängerungsteile (in 4 nicht zu sehen) verbunden sein. Die Umfangswand 206 kann in ähnlicher Weise mit einer Antriebswelle verbunden sein.
Ein Fluiddurchgangskanal 212 ist durch die Umfangswand 204 hindurch gebildet. Die Umfangswand 204 weist innere Umfangskantenteile 214 auf, welche mit einer senkrechten Dosierkante 216 verbunden sind. Der Fluiddurchgangskanal 212 ist durch in die inneren Umfangskantenteile 214 und die Dosierkante 216 begrenzt.
5 zeigt eine Vorderansicht eines Dosierelements 220, welches an der Dosierkante 216 der Fluiddosierventilanordnung 200 gebildet ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Mit Bezug auf die 4 und 5 kann das Dosierelement 220 eine Ausnehmung sein, welche in der Umfangswand 204 gebildet ist und welche mit Bezug auf die Dosierkante 216 zentriert ist. So braucht das Dosierelement 220 keine Öffnung, Kanal oder Perforation aufzuweisen, welche vollständig hindurchverläuft oder die Dosierkante 216 perforiert. Stattdessen kann das Dosierelement 220 durch Stanzen oder ein Einkerbungsverfahren gebildet werden, welches eine verringerte Dicke oder einen ausgenommenen Bereich an oder nahe der Dosierkante 216 liefert.
Das Dosierelement 220 weist einen Fluideinlass 222 auf, welcher mit einem beschränkenden Fluidauslass 224 verbunden ist. Der Fluideinlass 222 kann eine Fludeinlassöffnung 225 aufweisen, welche zwischen linearen Einlassseitenwänden 226 und einer senkrechten Basis 228 begrenzt ist. Die Einlassseitenwände 226 sind mit linearen Grenzeinlasswänden 230 verbunden, welche parallel zur Dosierkante 216 sein können. Die Grenzeinlasswände 230 wiederum sind mit linearen abgewinkelten Auslasswänden 232 des beschränkenden Fluidauslasses 224 verbunden. Die abgewinkelten Auslasswände 232 können parallel zu den Einlassseitenwänden 226 des Fluideinlasses 222 sein. Während sie als abgewinkelt dargestellt sind, können sowohl die abgewinkelten Auslasswände 232 als auch die Einlassseitenwände 226 alternativ senkrecht zu den Grenzeinlasswänden 230 sein.
Die linearen abgewinkelten Auslasswände 232 des beschränkenden Fluidauslasses 224 wiederum konvergieren zueinander hin und sind mit einer linearen Grenzauslasswand 234 verbunden, welche parallel zu den Grenzeinlasswänden 230 sein kann. So kann das Dosierelement 220 einer T-Form ähnlich sein mit geraden linearen Wandteilen um die senkrechte Basis 228 herum. Die senkrechte Basis 228 kann sich von der Dosierkante 216 zu der linearen Grenzauslasswand 234 hin neigen. Alternativ können die linearen abgewinkelten Auslasswände 232 zu einem Scheitelpunkte oder einer Spitze zueinander hin konvergieren anstatt sich mit der linearen Grenzauslasswand 234 zu verbinden.
6 zeigt eine Querschnittsansicht der Fluiddosierventilanordnung 200 durch die Linie 6-6 von 4, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Wie dargestellt weist der Fluideinlass 222 eine tiefe Öffnung 260 auf mit Bezug auf die Basis 228. Die Basis 228 neigt sich jedoch zur Grenzauslasswand 234 hin nach oben. So kann die Höhe 262 des Dosierelements 220 unmittelbar an der Grenzauslasswand 234 geringer sein als die Höhe 264 unmittelbar an der Öffnung 260. Die Basis 228 kann allmählich und zunehmend vom Fluideinlass 222 zur Grenzauslasswand 234 nach oben ansteigen. Die Neigung kann vom Fluideinlass 222 zur Grenzauslasswand 234 konstant sein. Der allmähliche Anstieg der Basis 228 ermöglicht einen erhöhten Fluidstrom, wenn das Dosierelement 220 in Ausrichtung zu einem Fluiddurchgang gedreht wird. Wenn zum Beispiel nur die Grenzauslasswand 234 in Fluidverbindung mit dem Fluiddurchgang ist, kann nur ein kleiner Teil des Fluides in den Fluiddurchgang strömen, wenn das Dosierelement flach (und dünn in Bezug auf die Breite) ist unmittelbar an der Grenzauslasswand 234. Wenn jedoch der Fluideinlass 222 mit dem Fluiddurchgang ausgerichtet ist, kann ein größeres Fluidvolumen in den Fluiddurchgang strömen aufgrund der tiefen (und breiten) Natur des Dosierelements 220 unmittelbar am Fluideinlass 222.
Wahlweise kann die Basis 228 in dem Fluideinlass 222 ein relativ ebener, nicht geneigter Teil sein oder aufweisen, und die Basis 228 kann in dem beschränkenden Fluidauslass 224 nach oben ansteigen. Alternativ braucht die Basis 228 nicht anzusteigen, sondern kann stattdessen eine gleichförmige Höhe durch das Dosierelement 220 aufweisen.
Wie dargestellt kann das Dosierelement 220 als eine Vertiefung in einer äußeren Oberfläche der Fluiddosierventilanordnung 200 gebildet sein. Jeder Teil des Dosierelements 220 kann in eine äußere Oberfläche der Fluiddosierventilanordnung 200 geschnitten sein und/oder konisch zulaufend, abgeschrägt oder anderweitig abgewinkelt sein, um eine verstärkte Fluidsteuerung zu liefern.
Es sollte klar sein, dass wenn der beschränkende Fluidauslass 224 in Fluidverbindung mit einer Öffnung in einem Dichtungselement zum Beispiel eines Kühlmittelreglers steht, aber der Fluideinlass 222 nicht in Fluidverbindung damit steht, Fluid in den Fluideinlass 222 eintreten kann, durch dass Dosierelement 220 strömen kann und aus dem beschränkenden Fluidauslass 224 in die Öffnung des Dichtungselements dosiert werden kann. Wenn jedoch der Fluideinlass 222 mit der Öffnung in Fluidverbindung ist, strömt Fluid durch den Fluideinlass 222 in das Dosierelement 220 und strömt durch den Fluideinlass 222 in die Öffnung heraus.
Während das Dosierelement 220 mit Bezug auf die Umfangswand 204 beschrieben wurde, sollte es klar sein, dass die Umfangswand 206 auch ein Dosierelement aufweisen kann. Alternativ braucht die Umfangswand 206 kein Dosierelement aufweisen. Wie ferner oben beschrieben, kann die Fluiddosierventilanordnung 200 nur eine Umfangswand 204 aufweisen, welche das Dosierelement 220 durch sie hindurch gebildet hat. Alternativ kann die Fluiddosierventilanordnung 200 mehr als zwei Umfangswände aufweisen, von welchen jede ein Dosierelement aufweisen kann oder nicht.
7 zeigt eine Seitenansicht einer Fluiddosierventilanordnung 300 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 8 zeigt eine Vorderansicht eines Dosierelements 302, welches an einer Dosierkante 304 der Fluiddosierventilanordnung 300 gebildet ist. Mit Bezug auf 7 und 8 ist die Fluiddosierventilanordnung 300 ähnlich wie die Fluiddosierventilanordnung 200 mit der Ausnahme, dass das Dosierelement 302 durch gerade lineare Seitenwände 306 gebildet ist, welche zu einem Fluidauslassscheitelpunkt 308 konvergieren. So kann das Dosierelement 302 eine V-Form aufweisen. Jede Seitenwand 306 kann unter einem Winkel θ mit Bezug auf die Dosierkante 304 festgelegt sein. Der Winkel θ kann zum Beispiel zwischen 30° und 45° liegen. Alternativ kann der Winkel θ größer oder kleiner als 30°–45° sein. Das Dosierelement 302 ist zwischen den Seitenwänden 306 und einer Basis 310 begrenzt. Die Basis 310 kann von einem Fluideinlass 312 nach oben zum Fluidauslassscheitelpunkt 308 ansteigen, ähnlich wie oben beschrieben. So kann das Dosierelement 302 einen Halbtrichter bilden, in welchem der Fluideinlass 312 eine Höhe und einen Radius hat, welcher den des Fluidauslass-Scheitelpunkts 308 übersteigt. Alternativ kann die Basis 310 durchgehend eine gleichförmige Höhe und Radius haben.
9 zeigt eine Ansicht der Fluiddosierventilanordnung 300 in einer geschlossenen Position mit Bezug auf ein Dichtungselement 400 von unten, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das Dichtungselement 400 kann ein Beispiel eines Dichtungselements sein wie oben mit Bezug auf 2 beschrieben. Das Dichtungselement 400 weist einen äußeren Dichtungsring 402 auf, welcher sich um eine Öffnung 404 erstreckt. Wie in 9 dargestellt, ist in der geschlossenen Position das Dosierelement 302 nicht in Verbindung mit der Öffnung 404. So kann Fluid nicht von dem Dosierelement 302 in die Öffnung 404 passieren. Um Fluid von dem Dosierelement 302 in die Öffnung 404 zu dosieren, wird die Fluiddosierventilanordnung 300 mit Bezug auf das Dichtungselement 400 in der Richtung eines Bogens A gedreht.
10 zeigt eine Ansicht der Fluiddosierventilanordnung 300 von unten in einer offenen Dosierposition, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Wie dargestellt ist das Dosierelement 302 in voller Fluidverbindung mit der Öffnung 404. Wenn die Fluiddosierventilanordnung 300 von der geschlossenen Position in die offene Dosierposition gedreht wird, sind größere Teile des Dosierelements 302 in Fluidverbindung mit der Öffnung 404. Wenn größere Teile des Dosierelements 302 in Fluidverbindung mit der Öffnung 404 sind, strömen größere Mengen Fluid durch das Dosierelement 302 in die Öffnung 404. Wenn zum Beispiel nur der beschränkte Fluidauslassscheitelpunkt 308 mit der Öffnung 404 in Fluidverbindung ist, strömt eine kleine abgemessene Menge Fluid in die Öffnung 404. Wenn eine erhöhte Strömung gewünscht wird, wird die Fluiddosierventilanordnung 300 in der Richtung des Bogens A (in 9 dargestellt) so gedreht, dass größere Teile des Dosierelements 302 in Fluidverbindung mit der Öffnung 404 sind.
Um eine maximale dosierte Strömung bereitzustellen, wird die Fluiddosierventilanordnung 300 so gedreht, dass der Fluideinlass 312 des Dosierelements 302 in Fluidverbindung mit der Öffnung 404 ist. Deshalb wird eine minimale oder anderweitig verringerte dosierte Strömung erreicht, wenn der Fluidauslassscheitelpunkt 308, oder das beschränkte Ende, des Dosierelements 302 in Fluidverbindung mit der Öffnung 404 ist, während eine maximale dosierte Strömung erreicht wird, wenn der Fluideinlass 312 oder die Fluidaufnahmemündung, in Fluidverbindung mit der Öffnung 404 ist. Die Fluiddosierventilanordnung 300 kann zwischen den minimalen und maximalen Strömungspositionen gedreht werden, um den dosierten Strom fein abzustimmen mit Bezug auf die Öffnung 404.
Die Fluiddosierventilanordnung 300 kann in der Richtung des Bogens A (in 9 dargestellt) weiter gedreht werden, so dass ein Fluiddurchgangskanal 370 mit der Öffnung 404 in Fluidverbindung ist. Wenn der Fluiddurchgangskanal 370 mit der Öffnung 404 in Fluidverbindung ist, kann der Fluidstrom unbeschränkt sein (im Gegensatz zum dosierten Strom, wenn nur Teile des Dosierelements 302 in Verbindung mit der Öffnung 404 sind).
11 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Fluiddosierventilanordnung 500 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 12 zeigt eine Vorderansicht eines Dosierelements 502, welches an einer Dosierkante 504 der Fluiddosierventilanordnung 500 gebildet ist. Mit Bezug auf die 11 und 12 ist die Fluiddosierventilanordnung 500 ähnlich wie die oben beschriebene, mit der Ausnahme, dass das Dosierelement 502 einen Fluideinlass 503 aufweist, welcher mit einem Fluidauslass 505 verbunden ist, welcher im allgemeinen die gleiche Breite hat wie der Einlass 502. Lineare Seitenwände 506 sind mit einer hinteren Wand 508 verbunden. Lineare Seitenwände 506 sind mit einer hinteren Wand 508 verbunden. Die Seitenwände 506 können senkrecht sein zur hinteren Wand 508. Das Dosierelement 502 kann zwischen den Seitenwänden 506, der hinteren Wand 508 und einer Basis 510 begrenzt sein, wie oben beschrieben. So kann das Dosierelement 502 einer rechtwinkligen Form ähnlich sein. Alternativ braucht das Dosierelement 502 nicht die Basis 510 aufweisen, sondern kann stattdessen einen Kanal oder eine Performation aufweisen, welche durch die Dosierkante 504 gebildet ist.
13 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Fluiddosierventilanordnung 600 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 14 zeigt eine Vorderansicht eines Dosierelements 602, welches an einer Dosierkante 604 der Fluiddosierventilanordnung 600 gebildet ist. Mit Bezug auf die 13 und 14 ist die Fluiddosierventilanordnung 600 ähnlich wie die Fluiddosierventilanordnung 500 mit der Ausnahme, dass die Dosierkante 604 gekrümmt und bogenförmig sein kann, und eine hintere Wand 608 des Dosierelements 602 parallel zur Dosierkante 604 sein kann. Bei erhöhter Drehung zu einer offenen Dosierposition hin, können größere Teile der gekrümmten hinteren Wand 608 mit einer Fluidöffnung oder -durchgang ausgerichtet sein, wodurch sie ermöglichen, dass größere Fluidvolumen in die Fluidöffnung oder -durchgang strömen.
15 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Fluiddosierventilanordnung 700 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die Fluiddosierventilanordnung 700 weist ein Dosierelement 702 auf, welches versetzt ist, so dass es unterhalb eine Dosierkante 704 gesetzt ist. So kann das Dosierelement 702 durch eine Umfangswand 706 hindurch gebildet sein, und braucht nicht mit einer Kante verbunden sein, welche einen Fluiddurchgangskanal 708 begrenzt. Wie in 15 dargestellt, kann das Dosierelement 702 ein viereckig geformtes Loch sein, welches durch die Umfangswand 706 nahe, aber nicht in Verbindung mit der Dosierkante 704 gebildet ist. Alternativ kann das Dosierelement 702 verschiedene andere Formen aufweisen, wie z. B. dreieckig oder zum Beispiel irgend eine der oben beschriebenen Formen.
Mit Bezug auf 1 bis 15 offenbaren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung Fluiddosierventilanordnungen, welche ausgelegt sind, eine verstärkte Temperatursteuerung von Verbrennungsmotor-Kühlsystemen bereitzustellen. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung liefern Ventilanordnungen, welche ermöglichen, dass kleine Mengen an Kühlmittel in das System dosiert werden durch Drehungen der Anordnungen.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung liefern Dosierelemente, wie z. B. Ausnehmungen, Löcher, geometrische Elemente oder ähnliches, welche ermöglichen, ein berechnetes Fluidvolumen in ein thermisches Steuerungssystem einzuführen, um zu verhindern, dass große Fluidvolumen darin eingeführt werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung liefern Dosierelemente, welche kleiner und einfacher sind als bekannte Konstruktionen. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung liefern Dosierelemente, welche gerade oder lineare geometrische Elemente aufweisen können, welche im allgemeinen leichter zu bilden und herzustellen sind als komplexe bogenförmige Schnitte und ähnliches.
Während verschiedene räumliche und Richtungsbegriffe, wie oben, unten, untere, mittlere, seitliche, horizontal, vertikal, vorne und ähnliches verwendet werden können, um Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu beschreiben, ist es klar, dass solche Begriffe nur mit Bezug auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausrichtungen verwendet werden. Die Ausrichtungen können umgekehrt, gedreht oder anderweitig geändert werden, so dass ein oberer Teil ein unterer Teil ist und umgekehrt, horizontal vertikal wird und ähnliches.
Variationen und Modifikationen des Vorstehenden liegen um Umfang der vorliegenden Offenbarung. Es ist klar, dass die hier offenbarte und definierte Offenbarung sich auf alle alternativen Kombinationen von zwei oder mehr der einzelnen Merkmale erstreckt, welche im Text und/oder den Zeichnungen erwähnt wurden oder daraus offensichtlich sind. Alle diese unterschiedlichen Kombinationen stellen verschiedene alternative Aspekte der vorliegenden Offenbarung dar. Die hier beschriebenen Ausführungsformen erläutern die besten bekannten Arten zur Ausübung der Offenbarung und versetzen andere Fachleute in die Lage, die Offenbarung anzuwenden. Die Ansprüche sollen so ausgelegt werden, dass sie alternative Ausführungsformen in dem durch den Stand der Technik erlaubten Maß einschließen.
In dem in den beigefügten Ansprüche verwendeten Ausmaß, werden die Begriffe „enthaltend” und „in welchen” als die einfachen englischen Äquivalente der jeweiligen Begriffe „aufweisend” und „worin” verwendet. Darüber hinaus werden in dem in den Ansprüchen verwendeten Ausmaß die Begriffe „erste”, „zweite” und „dritte” etc. nur als Kennzeichnungen verwendet, und sollen keine zahlenmäßige Beschränkung ihrer Objekte auferlegen. Ferner sind die Beschränkungen der folgenden Ansprüche nicht im Mittel-plus-Funktions-Format geschrieben und sollen nicht basierend auf 35 U.S.C. § 112, sechster Absatz, interpretiert werden, wenn nicht und bis solche Anspruchsbegrenzungen ausdrücklich den Ausdruck „Mittel für” gefolgt von einer Funktionsangabe ohne weitere Struktur verwenden.
Verschiedene Merkmale der Offenbarung sind in den folgenden Ansprüchen dargelegt.

Claims

Fluiddosierventilanordnung, welche ausgelegt ist zum Gebrauch in einem Kühlmittelregler eines Verbrennungsmotor-Kühlsystems, wobei die Fluiddosierventilanordnung aufweist: einen Hauptkörper, welcher ausgelegt ist, drehbar in einer inneren Kammer des Kühlmittelreglers befestigt zu werden, wobei ein Fluiddurchgang durch den Hauptkörper hindurch gebildet ist, wobei der Fluiddurchgang zumindest teilweise durch eine Dosierkante des Hauptkörpers begrenzt ist; und ein Dosierelement, welches unmittelbar an der Dosierkante des Hauptkörpers gebildet ist, wobei das Dosierelement ausgelegt ist, variable Dosen zu dosierenden Fluides in oder aus dem Kühlmittelregler zu dosieren, wenn der Hauptkörper in dem Kühlmittelregler gedreht wird, und wobei das Dosierelement ein oder mehrere lineare Elemente aufweist, welche in dem Hauptkörper gebildet sind.
Fluiddosierventilanordnung nach Anspruch 1, wobei das Dosierelement an der Dosierkante gebildet ist.
Fluiddosierventilanordnung nach Anspruch 1, wobei das Dosierelement einen Fluideinlass aufweist, welcher mit einem beschränkenden Fluidauslass verbunden ist, wobei der Fluideinlass eine Fluideinlassöffnung aufweist, welche zwischen linearen Seitenwänden und einer senkrechten Basis begrenzt ist, wobei die linearen Seitenwände mit linearen Grenzeinlasswänden verbunden sind, welche parallel sind zur Dosierkante und wobei die linearen Grenzeinlasswände mit linearen abgewinkelten Auslasswänden des beschränkenden Fluidauslasses verbunden sind.
Fluiddosierventilanordnung nach Anspruch 3, wobei die linearen abgewinkelten Auslasswände zu einer linearen Grenzauslasswand hin konvergieren, welche parallel zur Dosierkante ist.
Fluiddosierventilanordnung nach Anspruch 1, wobei das Dosierelement T-förmig ist.
Fluiddosierventilanordnung nach Anspruch 1, wobei das Dosierelement sich von einem Fluideinlass zu einem Fluidauslass hin neigt, wobei eine erste Tiefe des Dosierelements am Fluideinlass größer ist als eine zweite Tiefe des Dosierelements am Fluidauslass.
Fluiddosierventilanordnung nach Anspruch 1, wobei das Dosierelement abgewinkelte Seitenwände aufweist, welche zu einem Fluidauslassscheitelpunkt konvergieren, und wobei das Dosierelement einen Halbtrichter bildet.
Fluiddosierventilanordnung nach Anspruch 1, wobei das Dosierelement einen Fluideinlass aufweist, welcher mit einem Fluidauslass verbunden ist, welcher die gleiche Breite hat wie der Fluideinlass.
Fluiddosierventilanordnung nach Anspruch 1, wobei die Dosierkante bogenförmig ist, und wobei mindestens ein Wandteil des Dosierelements parallel zur bogenförmigen Dosierkante ist.
Fluiddosierventilanordnung nach Anspruch 1, wobei das Dosierelement zur Dosierkante versetzt ist.
Fluiddosierventilanordnung nach Anspruch 1, wobei das Dosierelement nur das eine oder mehrere lineare Elemente aufweist, welche in dem Hauptkörper gebildet sind.
Verbrennungsmotor-Kühlsystem, aufweisend: einen Kühlmittelregler mit einer inneren Kammer; ein Betätigungselement; und eine Fluiddosierventilanordnung, welche drehbar in der inneren Kammer befestigt ist und funktionsmäßig mit dem Betätigungselement verbunden ist, wobei das Betätigungselement ausgelegt ist, die Fluiddosierventilanordnung in der inneren Kammer zu drehen, wobei die Fluiddosierventilanordnung aufweist: einen Hauptkörper, welcher drehbar in der inneren Kammer befestigt ist und eine Antriebswelle aufweist, welche funktionsmäßig mit dem Betätigungselement verbunden ist, wobei ein Fluiddurchgang ist durch den Hauptkörper hindurch gebildet ist, wobei der Fluiddurchgang zumindest teilweise durch eine Dosierkante des Hauptkörpers begrenzt ist; und ein Dosierelement, welches unmittelbar an der Dosierkante des Hauptkörpers gebildet ist, wobei das Dosierelement ausgelegt ist, variable Dosen zu dosierenden Fluides in oder aus dem Kühlmittelregler zu ermöglichen, wenn der Hauptkörper in dem Kühlmittelregler gedreht wird, und wobei das Dosierelement ein oder mehrere lineare Elemente aufweist, welche in dem Hauptkörper gebildet sind.
Verbrennungsmotor-Kühlsystem nach Anspruch 12, wobei das Dosierelement an der Dosierkante gebildet ist.
Verbrennungsmotor-Kühlsystem nach Anspruch 12, wobei das Dosierelement einen Fluideinlass aufweist, welcher mit einem beschränkenden Fluidauslass verbunden ist, wobei der Fluideinlass eine Fluideinlassöffnung aufweist, welche zwischen linearen Seitenwänden und einer senkrechten Basis begrenzt ist, wobei die linearen Seitenwände mit linearen Grenzeinlasswänden verbunden sind, welche parallel sind zur Dosierkante und wobei die linearen Grenzeinlasswände mit linearen abgewinkelten Auslasswänden des beschränkenden Fluidauslasses verbunden sind, und wobei die linearen abgewinkelten Auslasswände zu einer linearen Grenzauslasswand hin konvergieren, welche parallel zur Dosierkante ist.
Verbrennungsmotor-Kühlsystem nach Anspruch 12, wobei das Dosierelement sich von einem Fluideinlass zu einem Fluidauslass hin neigt, wobei eine erste Tiefe des Dosierelements am Fluideinlass größer ist als eine zweite Tiefe des Dosierelements am Fluidauslass.
Verbrennungsmotor-Kühlsystem nach Anspruch 12, wobei das Dosierelement abgewinkelte Seitenwände aufweist, welche zu einem Fluidauslassscheitelpunkt konvergieren, und wobei das Dosierelement einen Halbtrichter bildet.
Verbrennungsmotor-Kühlsystem nach Anspruch 12, wobei das Dosierelement einen Fluideinlass aufweist, welcher mit einem Fluidauslass verbunden ist, welcher die gleiche Breite hat wie der Fluideinlass.
Verbrennungsmotor-Kühlsystem nach Anspruch 12, wobei die Dosierkante bogenförmig ist, und wobei mindestens ein Wandteil des Dosierelements parallel zur bogenförmigen Dosierkante ist.
Verbrennungsmotor-Kühlsystem nach Anspruch 12, wobei das Dosierelement zur Dosierkante versetzt ist.
Verbrennungsmotor-Kühlsystem nach Anspruch 12, wobei das Dosierelement nur das eine oder mehrere lineare Elemente aufweist, welche in dem Hauptkörper gebildet sind.