DE1476416B - Temperaturabhängig gesteuertes Ther mostatventil zur Regelung des Kuhlflussig keitsumlaufs bei Kraftfahrzeugmotoren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein temperaturabhängig gesteuertes Thermostatventil zur Regelung des Kühlflüssigkeitumlaufs bei Kraftfahrzeugmotoren, bestehend aus einem handbetätigbaren, den Zulauf zur Heizeinrichtung steuernden Ventil, einem an diesem Ventil befestigten, gleichzeitig mit der Betätigung dieses Ventils verschiebbaren und von · der vom Motor hergeleiteten Kühlflüssigkeit beaufschlagten Thermostaten sowie einem an dem anderen Ende des Thermostaten befestigten, die Kühl-" mittelmenge zum Kühler regelnden zweiten Ventil.

Eine derartige Verstellung des Thermostaten in Abhängigkeit der Öffnung bzw. Schließung des Hilfskreislaufes zu der Heizeinrichtung des Kraftfahrzeuges, welche bereits auf Grund der belgischen Patentschrift 661 491 bekannt ist, erscheint insoweit als zweckmäßig, weil die Temperatur des Motors nicht einzig und allein von der Temperatur des zugeführten Kühlwassers, sondern auch von der herrschenden Umgebungstejnperatur des Motors abhängt, und weil im Winter zur Erziehlung einer guten Heizung des Kraftfahrzeuges eine möglichst hohe Temperatur des Kühlwassers erwünscht ist, während die Heizeinrichtung im Sommer abgeschaltet ist und somit dem Kühlsystem keine Wärme entnimmt. Eine Fehleinstellung des Thermostatventils ist dabei praktisch ausgeschlossen, weil der Fahrer des Kraftfahrzeugs je nach der Außentemperatur die Heizeinrichtung ein- oder ausschaltet und somit gleichzeitig in gewünschter Weise den Thermostaten verstellt.

Im Hinblick auf diesen Stand der Technik ist es Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Thermostatventil für mit zwei getrennten Kühlergruppen versehene Kühlsysteme von Kraftfahrzeugmotoren zu schaffen, welches es gestattet, daß unabhängig von der herrschenden Jahreszeit und dem Betriebszustand des Kraftfahrzeugmotors jeweils Kühlwasser mit optimal gesteuerter Temperatur zugeführt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Thermostatventil der vorausgesetzten Art vorgeschlagen, daß in der Verlängerung des zweiten Ventils ein von diesem betätigtes drittes Ventil vorgesehen ist, welches die Kühlmittelmenge zu einem weiteren Kühlkreis regelt.

Doppelte Kühlsysteme sind bekannt auf Grund der französischen Patentschrift 1 392 259, der österreichischen Patentschrift 153 734, der deutschen Auslegeschrift 1 079 893 sowie des deutschen Gebrauchsmusters 1 787 016. Das Vorsehen von zwei Kühlern bzw. Kühlergruppen erscheint in vielen Fällen als zweckmäßig, weil die von dem Thermostaten beaufschlagten Ventile einen relativ schlechten Regelbereich aufweisen bzw. sich relativ sprunghaft öffnen, so daß es vorkommen kann, daß relativ kaltes Wasser vom Kühler an die heißen Zylinderwandungen des Motors gelangt, was zu Sprüngen an dem Motorblock führen kann.

Auf Grund einer derartigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Thermostatventils wird erreicht, daß nicht nur das zweite Ventil in Abhängigkeit des Zustands des Thermostaten und der Betätigung des Ventils für die Heizeinrichtung gesteuert wird, sondern daß auch das dritte, die Kühlmittelmenge zu dem weiteren Kühlkreis regelnde Ventil in entsprechender Weise betätigt wird, wobei sowohl die Öffnungstemperatur des zweiten wie auch des dritten Ventils vom Betätigungszustand des Ventils für die Heizeinrichtung abhängt. Sowohl im Sommer als auch im Winter wird somit dem Motor des Kraftfahrzeugs jeweils Kühlwasser mit einer optimal gesteuerten Temperatur zugeführt, wobei keine Gefahr besteht, daß beim ruckartigen Öffnen des Thermostaten zu kaltes Wasser an die Zylinderwandungen des Motors gelangen kann.

■■ -■- Eine "sehr einfache Bauweise des temperaturgesteuerten Thermostatventils läßt sich dadurch erreichen, daß das dritte Ventil auf einem Schaft gelagert ist

ίο und mit Hilfe einer Rückstellfeder auf seinem Sitz gehalten ist.

Um trotz des Vorsehens zweier getrennter Kühlergruppen eine relativ einfache Auslegung des Kühlsystems eines Kraftfahrzeugs zu erreichen, erscheint als zweckmäßig, wenn das Thermostatventil mit dem dritten Ventil in eine an sich bekannte Trennwand im oberen Wasserkasten des Kühlers eingebaut ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll in dem

Folgenden an Hand der Fig. 1 bis 10 näher erläutert und beschrieben werden. Es zeigt

F i g.' 1 eine-sehematische^ Ansicht des Kühlsystems eines Kraftfahrzeuges, in welchem das erfindungsgemäße Thermostatventil eingebaut ist,

F i g. 2 eine schematische Ansicht des in F i g. 1 dargestellten Thermostatventils,

F i g. 3 bis 8 schematische Ansichten des in F i g. 2 dargestellten Thermostatventils in verschiedenen Arbeitsstellungen,

F i g. 9 eine abgewandelte Ausführungsform des Kühlkreises eines Kraftfahrzeugmotors und

Fig. 10 eine schematische Ansicht des Einbaus des in F i g. 2 dargestellten Thermostatventils in den Kühler eines Kraftfahrzeuges.

F i g. 1 zeigt schematisch den mit einer Kühlwasserpumpe 2 versehenen Motor 1 eines Kraftfahrzeuges, an welchen ein Kühlkreislauf angeschlossen ist, der aus einem Kühler 3, einer Heizeinrichtung 4 sowie einem noch zu beschreibenden Thermostatventil 5 besteht. Der Kühler 3 ist dabei in zwei Kühlergruppen 8, 9 getrennt. Der obere Wasserkasten 6 des Kühlers 3 weist eine Trennwand 7 auf, durch welche derselbe in zwei Teile geteilt wird.

Wie in F i g. 1 gezeigt ist, ist der Motor 1 über eine Leitung 11 mit einem Einlaufstutzen 12 des Thermostatventils 5 verbunden. Ein Auslaßstutzen 15 des Thermostatventils 5 führt über eine Leitung 16 zu jenem abgetrennten Teil des oberen Wasserkastens 6, welcher mit einer Kühlergruppe 8 des Kühlers 3 verbunden ist, während ein weiterer Auslaßstutzen 17 des Thermostatventils 5 über eine Leitung 18 zu jenem abgetrennten Teil des oberen Wasserkastens 6 führt, welcher mit einer Kühlergruppe 9 des Kühlers 3 verbunden ist. Von dem unteren Wasserkasten 6 a des Kühlers 3 führt eine Leitung 19 zu der an dem Motor 1 angeordneten Kühlerpumpe 2. Von einem weiteren Auslaßstutzen 13 des Thermostatventils 5 führt schließlich eine Leitung 14 zu einer Heizeinrichtung 4, von welcher eine Leitung 4 α zurück zur Kühlwasserpumpe 2 führt. Das Thermostatventil 5 ist schließlich mit einem Betätigungshebel 10 versehen, mit welchem die der Heizeinrichtung 4 zugeführte Menge von heißem Kühlwasser gesteuert werden kann.

Das Thermostatventil 5 ist dabei derart ausgebildet, daß die gesamte Kühlflüssigkeitszirkulation praktisch unterbrochen ist, solange die Temperatur des Motors 1 relativ kalt ist. Bei Erreichen einer ersten Temperaturschwelle wird ein erster Kühlkreis geöff-

net, wodurch Kühlflüssigkeit über den Auslaßstutzen 15 und die Leitung 16 in die erste Kühlergruppe 8 fließen kann. Bei Erreichen einer zweiten Temperaturschwelle wird ein weiterer Kühlkreis geöffnet, wodurch Kühlflüssigkeit über den Auslaßstutzen 17 und die Leitung 18 in die Kühlergruppe 9 fließen kann. Beide Temperaturschwellen werden dabei in Abhängigkeit einer Verstellung des Betätigungshebels 10 verändert. Da der Betätigungshebel 10 jedoch vor allem zur Steuerung der der Heizeinrichtung 4 zugeführten Kühlflüssigkeitsmenge dient, folgt somit eine Verstellung der beiden Temperaturschwellen in Abhängigkeit der Inbetriebnahme bzw. Stillsetzung der Heizeinrichtung 4. Das Thermostatventil 5 ist dabei derart ausgebildet, daß durch die Inbetriebnahme der Heizeinrichtung 4 die erste Temperaturschwelle von beispielsweise 40 auf 70° C angehoben wird, während die zweite Temperaturschwelle von 70 auf 80° C erhöht wird.

Ein schematischer Querschnitt des Thermostatventils 5 ist m Fig. 2 dargestellt. Das Thermostatventil 5 besteht aus einem Gehäuse 20, an welchem der Einlaufstutzen 12 für die vom Motor 1 kommende Kühlflüssigkeit, der Auslaßstutzen 13 für die der Heizeinrichtung 4 zugeführte Kühlflüssigkeit, der Auslaßstutzen 15 für die Zufuhr der Kühlflüssigkeit zu der ersten Kühlergruppe 8 und der Auslaßstutzen 17 für die Zufuhr der Kühlflüssigkeit zu der Kühlergruppe 9 angesetzt sind. Im Inneren des Gehäuses 20 befindet sich ein Thermostat 21 an welchem der Schaft 22 eines Ventils 23 befestigt ist, der innerhalb einer Führung 25 verschiebbar gelagert ist. Das Ventil 23 liegt auf einem Ventilsitz 24 auf und ist mit einer Bohrung 23 α versehen, welche den Durchtritt einer geringen Menge von Kühlflüssigkeit gestattet, so daß der Thermostat 21 auch bei geschlossenem Ventil 23 vom Motor 1 her erwärmt wird. Der Thermostat 21 ist ferner über eine Stange 26 mit einem aus einem elastischen Material bestehenden Ventil 27 verbunden, welches zum Verschluß einer in einer Zwischenwand 28 vorgesehenen Öffnung dient. Das Ventil 27 ist an einem verschiebbaren Schaft 29 befestigt, welcher durch die Öffnung eines Deckels 32 hindurchgeführt ist, der das Gehäuse 20 seitlich abschließt. An dem Deckel 32 ist eine Lasche 31 vorgesehen, an welcher ein Hebel 30 schwenkbar gelagert ist, der auf den Schaft 29 wirkt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Thermostatventil 5 ferner mit einer Führung 33 versehen, in welcher der Schaft 34 eines weiteren Ventils 35 verschiebbar gelagert ist. Auf dem Schaft 34 ist eine Rückstellfeder 37 angeordnet, welche das Ventil 35 gegen seinen Sitz 36 drückt. Zwischen dem Schaft 34 und dem Schaft 22 ist ein gewisses Spiel vorgesehen, durch welches die Temperaturdifierenz der ersten und zweiten Temperaturschwelle festgelegt ist.

Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Thermostatventils soll nunmehr in dem Folgenden an Hand der F i g. 3 bis 8 näher erläutert werden: Die F i g. 3 bis 5 zeigen die verschiedenen Stellungen des Thermostatventils bei abgestellter Heizeinrichtung 4, während die F i g. 6 bis 8 entsprechende Stellungen des Thermostatventils bei angestellter Heizeinrichtung 4 darstellen.

F i g. 3 zeigt das Thermostatventil 5 in jenem Zustand, in welchem die erste Temperaturschwelle noch nicht erreicht ist. Bei dem geschlossenen Ventil 23 wird somit die Kühlflüssigkeit im Motor 1 langsam erwärmt, wobei nur geringe Flüssigkeitsmengen durch die Bohrung 23 α strömen, so daß der Thermostat 21 allmählich erwärmt wird.

F i g. 4 zeigt hingegen das Thermostatventil 5 nach Erreichung der ersten Temperaturschwelle. Der Thermostat 21 hat sich dabei derart ausgedehnt, daß das Ventil 23 geöffnet ist und die Kühlflüssigkeit durch den Auslaßstutzen 15 in die Kühlergrüppe 8 des Kühlers 3 fließt.

ίο F i g. 5 zeigt das Thermostatventil 5 nach Erreichung der zweiten Temperaturschwelle. Der Schaft 22 des bereits offenen Ventils 23 stößt dabei an den Schaft 34 des Ventils 35, so daß letzteres geöffnet wird. Dadurch kann Kühlflüssigkeit ebenfalls durch den Auslaßstutzen 15 in die Kühlergruppe 9 des Kühlers 3 fließen.

F i g. 6 zeigt das Thermostatventil 5 bei eingeschalteter Heizeinrichtung 4, solange die erste Temperaturschwelle noch nicht erreicht ist. Die

ao Kühlflüssigkeit kann dabei über den Auslaßstutzen 13 zur Heizeinrichtuag.4 strömen. .

F i g. 7 zeigt das Thermostatventil 5 bei Erreichung der ersten Temperaturschwelle. Diese Temperaturschwelle liegt jedoch in diesem Fall höher, weil der Thermostat 21 durch das Einschalten der Heizeinrichtung in seitlicher Richtung verschoben wird, so daß sich der Thermostat 21 stärker ausdehen muß, um das Ventil 23 von seinem Sitz abzuheben. Die Kühlflüssigkeit strömt daraufhin nicht nur durch den Auslaßstutzen 13 zur Heizeinrichtung 4, sondern auch durch den Auslaßstutzen 15 in die Kühlergruppe 8 des Kühlers 3.

F i g. 8 zeigt das Thermostatventil 5 nach Erreichung der zweiten Temperaturschwelle, welche durch das Einschalten der Heizeinrichtung ebenfalls angehoben ist. Die Kühlflüssigkeit strömt in diesem Fall nicht nur über den Auslaßstutzen 13 zur Heizeinrichtung 4, sondern auch durch den Auslaßstutzen 15 in die Kühlergruppe 8 und über den Auslaßstutzen 17 in die Kühlergruppe 9 des Kühlers 3.

Durch stufenlose Verstellung des Ventils 27 wird einerseits eine kontinuierliche Regelung der zur Heizeinrichtung 4 strömenden Flüssigkeitsmenge, andererseits eine entsprechende stufenlose Veränderung der beiden Temperaturschwellen erreicht, bei welchen die Ventile 23 und 35 betätigt werden.

F i g. 9 zeigt eine Variante, wie das erfindungsgemäße Thermostatventil 5 in einem Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs eingebaut werden kann. Der Auslaßstutzen 15 des Thermostatventils 5 ist in diesem Fall über die Leitung 16 mit dem unteren Wasserkasten 6 a verbunden, und zwar an der gegenüberliegenden Seite zu der Anschlußstelle der zu der Wasserpumpe 2 führenden Leitung 19. In diesem Fall entfällt die Notwendigkeit einer besonderen Ausgestaltung des oberen Wasserkastens 6, während durch das Zirkulieren von Kühlflüssigkeit allein im unteren Wasserkasten 6 α vermieden wird, daß kalte Kühlflüssigkeit direkt in den Motor 1 gelangen kann.

Fig. 10 zeigt eine besondere Befestigungsart des Thermostatventils 5, die sich als besonders wirtschaftlich erweist. In diesem Fall ist das Gehäuse 20 des Thermostatventils 5 zum Teil in den oberen Wasserkasten 6 des Kühlers 3 eingebaut. Die Trennwand 7 im oberen Wasserkasten 6 ist dabei mit einer Öffnung versehen, durch welche der Schaft 34 des Ventils 35 hindurchgeführt ist. An Stelle des Auslaßstutzens 15 ist das Gehäuse 20 ferner im Bereich

zwischen den Ventilen 23 und 35 mit Bohrungen 20 a versehen, durch welche die Kühlflüssigkeit ausströmen kann. Bei Betätigung des Ventils 23 durch den Thermostat 21 kann somit die Kühlflüssigkeit direkt in die Kühlergruppe 8 des Kühlers 3 strömen, während bei Betätigung des Ventils 35 ebenfalls ein Teil der Kühlflüssigkeit direkt in die Kühlergruppe 9 des Kühlers 3 strömt.

Das in den Zeichnungen dargestellte Thermostatventil kann ebenso gut aus Metall wie auch aus Kunststoff hergestellt sein. An Stelle eines Balgthermostaten kann ebenfalls ein Wachsthermostat verwendet werden. Im allgemeinen erscheinen jedoch Balgthermostaten aus Sicherheitsgründen . vorteilhafter, weil bei dieser Art von Thermostat im Falle von in der Kapsel auftretenden Rissen die Ventile 23 und 25 automatisch geöffnet werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Temperaturabhängig gesteuertes Thermostatventil zur Regelung des Kühlflüssigkeitum-. laufs bei Kraftfahrzeugmotoren, bestehend aus einem handbetätigbaren, den Zulauf zur Heizeinrichtung steuernden Ventil, einem an diesem Ventil befestigten, gleichzeitig mit der Betätigung dieses Ventils verschiebbaren und von der vom Motor hergeleiteten Kühlflüssigkeit beaufschlagten Thermostaten sowie einem an dem anderen Ende des Thermostaten befestigten, die Kühlmittelmenge zum Kühler regelnden zweiten Ventil, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verlängerung des zweiten Ventils (23) ein von diesem betätigtes drittes Ventil (35) vorgesehen ist, welches die Kühlmittelmenge zu einem weiteren Kühlkreis (18, 6, 9, 6 a, 19) regelt.

2. Thermostatventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Ventil (35) auf einem Schaft (34) gelagert ist und mittels Rückstellfeder (37) auf einem Sitz (24) gehalten ist.

3. Thermostatventil nach Anspruch 1 oder 2, , dadurch gekennzeichnet, daß das Thermostatventil mit dem dritten Ventil (35) in eine an sich bekannte Trennwand (7) im oberen -Wasserkasten (6) des KüblersJ3) eingebaut ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen