DE20122420U1

DE20122420U1 - Thermostatventil

Info

Publication number: DE20122420U1
Application number: DE20122420U
Authority: DE
Original assignee: Behr Thermot Tronik GmbH
Current assignee: Behr Thermot Tronik GmbH
Priority date: 2001-09-06
Filing date: 2001-09-06
Publication date: 2005-08-18
Anticipated expiration: 2011-09-07

Abstract

Thermostatventil für einen Kühlmittelkreislauf eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem thermostatischen Hauptarbeitselement zum Einwirken auf Absperrmittel zum Öffnen und Verschließen eines Hauptweges über einen Wärmetauscher und zum Öffnen und Verschließen eines Bypassweges zur Umgehung des Wärmetauschers in Abhängigkeit der Kühlmitteltemperatur, wobei das thermostatische Hauptarbeitselement bei hoher Kühlmitteltemperatur den Bypassweg mittels eines Absperrmittels verschließt, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bypassweg ein zusätzliches, den Bypassweg bei kaltem Kühlmittel absperrendes Ventil mit einem Drosselventilteller (26) angeordnet ist, der mittels des Hauptarbeitselementes (52) temperaturabhängig in seine Öffnungsstellung bewegbar ist, bevor das Absperrmittel (22) des Hauptweges öffnet, wozu zwischen dem Hauptarbeitselement (52) und dem Drosselteller (26) eine direkte Mitnahmeverbindung (58, 60) und zwischen dem Hauptarbeitselement (52) und dem Absperrmittel (22) des Hauptweges eine einen Leerweg enthaltende Mitnahmeverbindung (54, 58) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Thermostatventil für einen Kühlmittelkreislauf eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem thermostatischen Hauptarbeitselement zum Einwirken auf Absperrmittel zum Öffnen und Verschließen eines Hauptweges über einen Wärmetauscher und zum Öffnen und Verschließen eines Bypassweges zur Umgehung des Wärmetauschers in Abhängigkeit einer Kühlmitteltemperatur, wobei das thermostatische Hauptarbeitselement bei hoher Kühlmitteltemperatur den Bypassweg mittels der Absperrmittel verschließt.
Bei bekannten Thermostatventilen ist ein Bypassweg während einer Warmlaufphase des Verbrennungsmotors geöffnet, so dass das Kühlmittel unter Umgehung eines Kühlmittelwärmetauschers zirkuliert. Vor dem Ansprechen eines thermostatischen Hauptarbeitselements kann der Querschnitt einer Bypassöffnung und damit die Durchströmung des Bypasswegs nicht reguliert werden.
Ebenfalls bekannt sind bei einlassgeregelten Kühlkreisläufen Thermostatventile, die den Bypassweg mittels eines federbelasteten Bypasstel lers verschließen und erst bei einem bestimmten Differenzdruck öffnen. Die Durchströmung des Bypassweges ist dadurch in der Warmlaufphase des Verbrennungsmotors, d.h. vor dem Ansprechen des thermostatischen Hauptarbeitselements, unabhängig vom Erwärmungszustand des Verbrennungsmotors.
Mit der Erfindung soll eine optimierte Warmlaufphase eines Verbrennungsmotors ermöglicht werden.
Erfindungsgemäß ist hierzu ein Thermostatventil für einen Kühlmittelkreislauf eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem thermostatischen Hauptarbeitselement zum Einwirken auf Absperrmittel zum Öffnen und Verschließen eines Hauptweges über einen Wärmetauscher und zum Öffnen und Verschließen eines Bypassweges zur Umgehung des Wärmetauschers in Abhängigkeit einer Kühlmitteltemperatur vorgesehen, wobei das thermostatische Hauptarbeitselement bei hoher Kühlmitteltemperatur den Bypassweg mittels der Absperrmittel verschließt, bei dem in dem Bypassweg ein zusätzliches, den Bypassweg bei kaltem Kühlmittel absperrendes Ventil mit einem Drosselteller angeordnet ist, der mittels des Hauptarbeitselementes temperaturabhängig in seine Öffnungsstellung bewegbar ist, bevor das Absperrmittel des Hauptweges öffnet, wozu zwischen dem Hauptarbeitselement und dem Drosselteller eine direkte Mitnahmeverbindung und zwischen dem Hauptarbeitselement und dem Absperrmittel des Hauptweges eine einen Leerweg enthaltende Mitnahmeverbindung vorgesehen ist.
Durch zusätzliche Mittel zum Öffnen und Schließen des Bypasswegs kann eine selbstständige Steuerung bzw. Regelung der Strömung durch den Bypassweg während einer Warmlaufphase erreicht werden. Beispielsweise kann ein Kühlmittelstrom zunächst weitgehend unterdrückt werden, um eine rasche Erwärmung des Verbrennungsmotors zu ge währleisten. Gegebenenfalls ist eine kleine Leckagemenge vorgesehen, um ein Fühlen der Kühlmitteltemperatur zu ermöglichen. Bei zunehmender Erwärmung des Verbrennungsmotors kann die Durchströmung des Bypasswegs dann langsam erhöht werden, um eine gleichmäßige Erwärmung des Kühlmittels und beispielsweise ein rasches Anspringen einer Innenraumheizung zu ermöglichen. Charakteristische Größen für eine Erwärmung des Verbrennungsmotors sind neben einer Kühlmitteltemperatur auch beispielsweise eine Brennraumoberflächentemperatur sowie eine Öltemperatur.
In Weiterbildung der Erfindung öffnen und schließen die zusätzlichen Mittel den Bypassweg in Abhängigkeit der Kühlmitteltemperatur.
Als charakteristische Größe für eine Erwärmung des Verbrennungsmotors ist die Kühlmitteltemperatur vergleichsweise einfach zu erfassen und von zentraler Bedeutung für den Erwärmungszustand.
In Weiterbildung der Erfindung weisen die zusätzlichen Mittel einen Drosselteller zum Öffnen und Schließen des Bypasswegs auf.
Das Vorsehen eines Drosseltellers neben den Absperrmitteln erlaubt eine von den Absperrmitteln, beispielsweise einem Hauptteller und einem Bypassteller, unabhängige Steuerung oder Regelung des freien Querschnitts der Bypassöffnung.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Drosselteller zusammen mit Federmitteln zum Vorspannen des Drosseltellers innerhalb eines in eine Bypassöffnung des Thermostatventils eingesetzten Einsatzes angebracht.
Ein solcher Einsatz mit Drosselteller und Feder bildet ein Modul, das wahlweise in ein Gehäuse des Thermostatventils eingesetzt werden kann. Dadurch können ohne wesentliche Änderung des Gehäuses konventionelle Thermostatventile mit dem Drosselteller versehen werden. Der Einsatz oder eine Halterung für den Einsatz kann an einem Tragteil für das thermostatische Hauptarbeitselement oder an einem Gehäuse des Thermostatventils befestigt sein.
Diese Maßnahmen tragen durch Verbesserung der Toleranzkette zu einer genaueren Positionierung des Einsatzes zum thermostatischen Hauptarbeitselement bei. Bei Befestigung einem Tragteil, beispielsweise an einer Traverse des thermostatischen Hauptarbeitselements kann ein austauschbares Modul aus Einsatz, Absperrmitteln und thermostatischem Arbeitselement gebildet werden.
In Weiterbildung der Erfindung ist eine Vorspannung der Federmittel so bemessen, dass der Drosselteller die Bypassöffnung ab einer Motordrehzahl von etwa 3000 U/min und/oder einem Kühlmitteldifferenzdruck über die Bypassöffnung im Bereich von 0,7bar freigibt.
Durch eine solche Auslegung der Federmittel ist gewährleistet, dass auch beim Ausfall der zusätzlichen Mittel zum Ansteuern des Drosseltellers dieser die Bypassöffnung bei erhöhter Motordrehzahl und/oder erhöhtem Kühlmitteldruck freigibt und auf diese Weise eine Überhitzung des Motors vermieden wird.
In Weiterbildung der Erfindung weist der Einsatz einen umlaufenden Vorsprung auf, gegen den der Drosselteller durch die Federmittel vorgespannt ist.
Auf diese Weise ist der Drosselteller im Einsatz selbst gehalten, so dass der Einsatz mit montiertem Drosselteller in das Gehäuse des Thermostatventils eingesetzt werden kann.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Drosselteller in Gegenüberlage zu einem Bypassbolzen des Thermostatventils angeordnet.
Ein Bypassbolzen ist bei konventionellen Thermostatventilen vorgesehen, um mittels des thermostatischen Hauptarbeitselements einen Bypassteller zu bewegen. Durch Anordnung des Drosseltellers gegenüber einem Bypassbolzen kann mittels des Bypassbolzens auch der Drosselteller beaufschlagt werden.
In Weiterbildung der Erfindung weisen die zusätzlichen Mittel ein weiteres thermostatisches Arbeitselement auf.
Auf diese Weise lässt sich der freie Querschnitt der Bypassöffnung im Übergangsbereich in Abhängigkeit einer Kühlmitteltemperatur regeln.
In Weiterbildung der Erfindung ist das weitere thermostatische Arbeitselement an einem dem Drosselteller zugewandten Ende des Bypassbolzens angeordnet.
Durch diese Maßnahmen wird ein platzsparender Aufbau erreicht. Darüber hinaus liegt eine Hintereinanderschaltung von thermostatischen Hauptarbeitselement und dem weiteren thermostatischen Arbeitselement vor. Eine Auslenkung des Bypassbolzens im Übergangsbereich durch das thermostatische Hauptarbeitselement kann folglich dazu benutzt werden, das weitere thermostatische Arbeitselement zur Anlage an den Drosselteller zu bringen oder bereits eine gewisse Öffnung des Drosseltellers zu verursachen. In diesem Fall kann eine Feineinstellung des Drosseltellers mittels des weiteren thermostatischen Arbeitselements erfolgen.
In Weiterbildung der Erfindung ist das weitere thermostatische Arbeitselement als Membranelement ausgebildet.
Ein Membranelement benötigt nur wenig Platz und in Verbindung mit einer Montage am Bypassbolzen genügt für die Betätigung des Drosseltellers der vergleichsweise geringe Öffnungshub von Membranelementen.
Vorteilhafterweise ist der Bypassbolzen mit ersten Anschlagmitteln versehen, die mit zweiten Anschlagmitteln an einem von dem thermostatischen Hauptarbeitselement beaufschlagten Kolben zusammenwirken, wobei innerhalb eines Verstellbereichs des Kolbens vor dem Angreifen der ersten Anschlagmittel an dem zweiten Anschlagmittel der Kolben den Drosselteller beaufschlagt und nach dem Anschlagen der ersten Anschlagmittel an den zweiten Anschlagmitteln der Kolben den Bypassbolzen beaufschlagt.
Durch diese Maßnahmen kann der Drosselteller im Übergangsbereich mittels des thermostatischen Hauptarbeitselements angesteuert werden, so dass kein weiteres thermostatisches Arbeitselement benötigt wird.
In Weiterbildung der Erfindung sind die ersten Anschlagmittel als Absatz einer Stufenbohrung in dem Bypassbolzen und die zweiten Anschlagmittel als Absatz an dem in der Stufenbohrung geführten Kolben ausgebildet.
Dadurch wird ein kompakter, platzsparender Aufbau geschaffen. Beispielsweise ist der Kolben in einem hinteren, von dem thermostatischen Hauptarbeitselement beaufschlagten Bereich dicker als ein vorderer Bereich, der auf den Drosselteller einwirken kann, ausgebildet. Zwischen dem vom thermostatischen Hauptarbeitselement beaufschlagten Kolben und dem Drosselteller kann ein weiterer Übertragungskolben angeordnet sein, der ebenfalls in dem Bypassbolzen geführt ist und eine Distanz zu dem Drosselteller überbrückt.
Vorteilhafterweise weisen die Absperrmittel einen Bypassteller auf und die zusätzlichen Mittel wirken auf den Bypassteller ein.
Auf diese Weise kann eine Veränderung des Querschnitts der Bypassöffnung ohne zusätzliche Absperrmittel, wie einen Drosselteller, erreicht werden.
In Weiterbildung der Erfindung weisen die zusätzlichen Mittel ein weiteres thermostatisches Arbeitselement auf, der Bypassteller ist entgegen seiner Öffnungsrichtung federbelastet und verschließt den Bypassweg in seiner Ausgangsstellung, wobei das weitere thermostatische Arbeitselement den Bypassteller in der Öffnungsrichtung beaufschlagt.
Bei einer solchen Ausbildung der Erfindung ist die Bypassöffnung im Ausgangszustand zunächst durch eine Feder verschlossen und wird durch das weitere thermostatische Arbeitselement geöffnet. Eine solche Anordnung ist insbesondere für einlassgeregelte Kühlkreisläufe geeignet.
In Weiterbildung der Erfindung ist eine Federbelastung des Bypasstellers so bemessen, dass der Bypassteller die Bypassöffnung ab einer Motordrehzahl von etwa 3000 U/min und/oder einen Kühlmitteldifferenzdruck im Bereich von 0,7bar über die Bypassöffnung freigibt.
Auf diese Weise ist eine Ausfallsicherheit des Thermostatventils gegeben, da sich Motorüberhitzungen in der Warmlaufphase zuverlässig vermeiden lassen.
In Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich ein Bypassbolzen durch den Bypassteller und das weitere thermostatische Arbeitselement ist auf der, dem thermostatischen Hauptarbeitselement gegenüberliegenden Seite des Bypasstellers an dem Bypassbolzen angeordnet.
Dadurch wird ein kompakter Aufbau erreicht. Zweckmäßigerweise bewegt das weitere thermostatische Arbeitselement den Bypassteller in einer Richtung, entgegen der das Hauptarbeitselement auf den Bypassteller einwirkt.
In Weiterbildung der Erfindung ist das weitere thermostatische Arbeitselement in eine rohrförmige Aufweitung des Endes des Bypassbolzens eingebördelt.
Dadurch wird ein platzsparender Aufbau und ein zuverlässiger Halt des weiteren Arbeitselements erreicht.
In Weiterbildung der Erfindung weist der Bypassbolzen eine Kulissenführung zur Aufnahme eines von dem weiteren thermostatischen Arbeitselement beaufschlagten Schiebers auf, mittels dem der Bypassteller verstellbar ist.
Eine solche Anordnung ermöglicht bei geringem konstruktivem Aufwand eine Einwirkung des weiteren thermostatischen Arbeitselements auf den Bypassteller.
Vorteilhafterweise sind Mittel zum Beheizen des thermostatischen Hauptarbeitselements und/oder des weiteren thermostatischen Arbeitselements vorgesehen.
Durch diese Maßnahmen wird die Möglichkeit eröffnet, eine Kennlinie der thermostatischen Arbeitselemente zu verschieben, so dass ein sogenannter Kennfeldthermostat gebildet wird. Beispielsweise kann bei kaltem Motor und großer angeforderter Last der Bypassweg bereits geöffnet werden, obwohl eine Kühlmitteltemperatur noch nicht für eine Auslösung des thermostatischen Arbeitselements ausreichen würde. Auf diese Weise kann eine optimierte Regelung erzielt werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Thermostatventils gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
2 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Thermostatventils gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und
3 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Thermostatventils gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Die Darstellung der 1 zeigt ein Thermostatventil 10 einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einem Gehäuse 12, das eine Kühleranschlussöffnung 16 aufweist. Ein Unterteil 13, das einen Abschnitt eines Motorgehäuses bildet, weist eine Motoranschlussöffnung 14 und eine Bypassöffnung 18 auf. Kühlmittel gelangt vom Motor über die Motoranschlussöffnung 14 in eine Mischkammer 20 und wird dort in einen Kühlmittelstrom über die Kühleranschlussöffnung 16 zum Fahrzeugkühler und einen Bypassstrom über die Bypassöffnung 18 wieder zurück in den Motor aufgeteilt. Die Aufteilung des Kühlmittelstroms erfolgt mittels eines Haupttellers 22, eines Bypasstellers 24 und eines Drosseltellers 26. Der Hauptteller 22 ist mittels einer Feder 28 in eine in der 1 dargestellte Stellung vorgespannt, in der er einen Kühlmittelstrom durch die Kühleranschlussöffnung 16 verhindert. Der Hauptteller 22 kann mittels eines thermostatischen Hauptarbeitselements 30 entgegen der Kraft der Feder 28 so bewegt werden, dass ein Hauptweg über die Kühleranschlussöffnung zum Kühler 16 freigegeben ist.
Das thermostatische Arbeitselement 30 ist als Dehnstoffelement ausgebildet, in dem ein sich bei Erwärmung ausdehnender Dehnstoff einen Kolben bewegt. Zusätzlich ist das thermostatische Hauptarbeitselement elektrisch beheizbar, so dass die Kennlinie des Hauptarbeitselements 30 durch Beheizen des Dehnstoffs verschoben werden kann. Das Thermostatventil 10 wird daher als sogenannter Kennfeld-Thermostat bezeichnet. Eine Stromzuführung zur Beheizung des thermostatischen Hauptarbeitselements 30 erfolgt über einen elektrischen Verbinder 32. Der Kolben 34 des thermostatischen Hauptarbeitselements 30 wirkt auf einen Bypassbolzen 36 ein, der wiederum den Bypassteller 24 trägt. Der Bypassteller 24 ist mittels einer Feder gegen einen Anschlag am Bypassbolzen 36 vorgespannt.
An dem Ende des Bypassbolzens 36, das dem thermostatischen Hauptarbeitselement 30 abgewandt ist, ist ein weiteres thermostatisches Arbeitselement 37 angeordnet. Das weitere thermostatische Arbeitselement 37 ist als Membran-Dehnstoffelement ausgebildet und an das Ende des Bypassbolzens 36 angebördelt. In der in der 1 dargestellten Stellung befindet sich ein Kolben 38 in Anlage an dem Drosselteller 26. Wird der Dehnstoff des thermostatischen Arbeitselements 37 erwärmt, verschiebt sich der Kolben 38 in der Darstellung der 1 nach unten und bewegt dadurch den Drosselteller 26 ebenfalls nach unten, so dass dieser die Bypassöffnung 18 teilweise freigibt. Das weitere thermostatische Arbeitselement 37 ist dabei so ausgelegt, dass es seinen Kolben 38 und damit den Drosselteller 26 in einem Temperaturbereich des umgebenden Kühlwassers verschiebt, in dem der Kolben 34 des thermostatischen Hauptarbeitseiementes 30 den Bypassbolzen 36 noch nicht verschiebt. Auf diese Weise kann in einem Übergangsbereich der Kühlmitteltemperatur, in dem das thermostatische Hauptarbeitselement 30 den Hauptteller 22 noch nicht verschiebt und die Bypassöffnung 18 mit dem Bypassteller 24 noch nicht verschlossen hat, der freie Querschnitt der Bypassöffnung 18 über das weitere thermostatische Arbeitselement 36 geregelt werden.
Der Drosselteller 26 ist innerhalb eines Einsatzes 40 angeordnet, der auch eine den Drosselteller 26 vorspannende Feder 42 enthält. Der Einsatz 40 weist einen umlaufenden Flansch 44 auf, mit dem er auf eine sich an die Bypassöffnung 18 anschließende kreisförmige Oberfläche des Gehäuses 12 des Thermostatventils 10 aufgesetzt ist. An den ringförmigen Flansch 44 schließt sich ein ebenfalls umlaufender, im Querschnitt nasenförmiger Vorsprung 46 an, der in der Bypassöffnung 18 selbst angeordnet ist und als Wiederlager für den Drosselteller 26 dient. Der Drosselteller 26 liegt dichtend an dem umlaufenden Vorsprung 46 an. Ausgehend von dem umlaufenden Vorsprung 46 erstrecken sich Haltearme 48 durch die Bypassöffnung 18 hindurch und über diese hinaus, die zum Halten der Feder 42 vorgesehen sind. Der Einsatz 40 kann in die Bypassöffnung 18 eingeschoben werden, so dass gegenüber einem konventionellen Thermostatventil an dem Gehäuse 12 keine oder nur unwesentliche Änderungen erforderlich sind.
Der Einsatz 40 kann auch in einem Käfig befestigt werden, der in die Trennstelle zwischen Gehäuse 12 und Unterteil 13 eingesetzt wird und sich bis in den Bereich der Bypassöffnung 18 erstreckt.
Es ist ebenfalls möglich, den Einsatz 40 an dem Gehäuse 12 zu befestigen, an dem auch das thermostatische Hauptarbeitselement 30 befestigt ist. Beispielsweise könnte der Einsatz 40 mittels geeigneter Stützarme an Tragarmen 47 des Gehäuses 12 befestigt werden.
Als weitere Alternative könnte der Einsatz 40 mittels geeigneter Stützarme an einer Traverse 49 befestigt werden, mittels der das thermostatische Hauptarbeitselement 30 mit den Tragarmen 47 des Gehäuses 12 verbunden ist. In diesem Fall bilden der Einsatz 40 mit der Traverse 49 ein gemeinsam austauschbares Modul.
Sowohl die Befestigung des Einsatzes 40 am Gehäuse 12 selbst als auch dessen Befestigung an der Traverse 49 führt zu einer Verbesserung der Toleranzkette bezüglich der Positionierung des Einsatzes 40.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in teilweise geschnittener Darstellung zeigt die 2. Das Thermostatventil 50 der 2 ist prinzipiell ähnlich zum Thermostatventil 10 der 1 aufgebaut, so dass auf eine Beschreibung baugleicher Teile verzichtet wird. Im Unterschied zum Thermostatventil 10 der 1 weist das Thermostatventil 50 der 2 lediglich ein thermostatisches Hauptarbeitselement 52 auf, mittels dem der Hauptteller 22, der Bypassteller 24 und der Drosselteller 26 angesteuert werden. Ein Bypassbolzen 54 weist eine abgestufte Bohrung 56 auf, in der ein vom thermostatischen Hauptarbeitselement 52 beaufschlagter, ebenfalls abgestufter Kolben 58 verschiebbar aufgenommen ist.
Der Kolben 58 wirkt wiederum auf einen Übertragungskolben 60 ein, der ebenfalls in der abgestuften Bohrung 56 des Bypassbolzens 54 aufgenommen ist und an seinem, dem Kolben 58 abgewandten Ende an dem Drosselteller 26 anliegt. Der abgestufte Kolben 58 weist einen, dem Drosselteller 26 zugewandten Bereich kleineren Durchmessers auf, so dass ein umlaufender Absatz an dem Kolben 58 ausgebildet ist. Die Stufenbohrung 56 bildet ebenfalls einen umlaufenden Absatz am Übergang zwischen einem, dem Drosselteller 26 zugewandten Bereich kleineren Durchmessers und einem, dem thermostatischen Hauptarbeitselement 52 zugewandten Bereich größeren Durchmessers aus.
In der in der 2 dargestellten Position des Kolbens 58, die dem abgekühlten Zustand des Kühlmittels entspricht, ist der umlaufende Absatz des Kolbens 58 von dem umlaufenden Absatz der Stufenbohrung 56 beabstandet. In Folge dessen kann sich der Kolben 58 in der Stufenbohrung 56 bei einer Erwärmung des das thermostatische Hauptarbeitselement 52 umgebenden Kühlmittels um den Abstand zwischen dem umlaufenden Absatz des Kolbens 58 und dem umlaufenden Absatz der Stufenbohrung 56 in Richtung auf den Drosselteller 26 verschieben, ohne dass der Bypassbolzen 54 selbst bewegt wird. Diese Bewegung des Kolbens 58 wird auf den Übertragungskolben 60 übertragen, der dann den Drosselteller 26 aus der in der 2 dargestellten Stellung bewegt und die Bypassöffnung 18 wenigstens abschnittsweise freigibt.
Hat sich das, das thermostatische Hauptarbeitselement 52 umgebende Kühlmittel soweit erwärmt, dass der umlaufende Absatz am Kolben 58 an dem umlaufenden Absatz der Stufenbohrung 56 anliegt, verursacht eine weitere Bewegung des Kolbens 58 in Richtung auf den Drosselteller 26 zu eine Verschiebung des Bypassbolzens 54. In Folge dessen wird dann der Drosselteller 26, der ebenfalls an dem Bypassbolzen 54 anliegt, zwar noch weiter von der Bypassöffnung 18 wegverschoben, gleichzeitig wird aber der Bypassteller 24 auf die Bypassöffnung 18 zubewegt, so dass deren freier Querschnitt verringert wird.
Auch bei dem in der 2 dargestellten Thermostatventil 50 kann somit eine Regelung des freien Querschnitts der Bypassöffnung 18 mittels des Drosseltellers 26 erfolgen, bevor das thermostatische Hauptarbeitselement 52 mittels des Bypasstellers 24 die Bypassöffnung 18 verschließt.
In der 3 ist eine teilweise Schnittansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das dargestellte Thermostatventil 70 weist ein elektrisch beheizbares thermostatisches Hauptarbeitselement 72 auf, mittels dem ein Hauptteller 74 bewegt werden kann. Ein Bypassteller 76 ist mittels einer Druckfeder 78 gegen eine Bypassöffnung 80 vorgespannt und verschließt diese in dem in der 3 dargestellten Zustand bei abgekühltem Kühlmittel. Die Feder 78, der Bypassteller 76 und die Bypassöffnung 80 bilden somit ein Differenzdruckventil, das bei einem Differenzdruck von etwa 0,7bar über die Bypassöffnung 80 diese teilweise freigibt. Eine Strömungsrichtung durch den Bypassweg auf die Bypassöffnung 80 zu ist mittels eines Pfeils 82 angedeutet. Bei vollständig erwärmten Kühlmittel, entsprechend einer Temperatur von etwa 120°C, verschiebt das thermostatische Hauptarbeitselement 72 einen Bypassbolzen 84 so weit, dass dieser den Bypassteller 76 auf der Bypassöffnung 80 hält und diese somit verschließt.
Für eine Regelung der Durchströmung des Bypasswegs in einem Übergangsbereich der Kühlmitteltemperatur, d.h. bevor das thermostatische Hauptarbeitselement 72 mittels des Bypassbolzens 84 und des Bypasstellers 76 die Bypassöffnung 80 verschließt, ist ein weiteres thermostatisches Arbeitselement 86 vorgesehen. Wie das thermostatische Hauptarbeitselement 72 ist auch das weitere thermostatische Arbeitselement 86 als Dehnstoffelement ausgebildet.
Das weitere thermostatische Arbeitselement 86 ist in eine Aufweitung des dem thermostatischen Hauptarbeitselement 72 abgewandten Endes des Bypassbolzens 84 eingebördelt und wirkt auf den Bypassteller 76 entgegen der Richtung der Federkraft durch die Feder 78 ein. Der Bypassbolzen 84 durchquert den Bypassteller 76 und an dem, dem thermostatischen Hauptarbeitselement 72 abgewandten Ende des Bypasstellers 76 ist der Bypassbolzen 84 aufgeweitet, um das weitere thermostatische Arbeitselement 86 aufzunehmen. Der Bypassbolzen 84 ist darüber hinaus mit einer Kulissenführung 88 versehen, in der ein Kulissenschieber 90 verschoben werden kann. Der Kulissenschieber 90 ist an einem Kolben des thermostatischen Arbeitselements 86 befestigt und kann von diesem, ausgehend von der in der 3 dargestellten Stellung in Richtung auf das thermostatische Hauptarbeitselement 72 zu bewegt werden. Da der Kulissenschieber 90 an der, dem thermostatischen Hauptarbeitselement 72 abgewandten Seite des Bypasstellers 76 an liegt, bewirkt eine solche Verschiebung eine wenigstens teilweise Öffnung der Bypassöffnung 80. Auf diese Weise kann in einem Übergangsbereich der Kühlmitteltemperatur, bevor das thermostatische Hauptarbeitselement 72 mittels des Bypassbolzens 84 den Bypassteller 76 auf der Bypassöffnung 80 hält, ein freier Querschnitt der Bypassöffnung 80 und damit eine Durchströmung des Bypasswegs mittels des thermostatischen Arbeitselements 86 geregelt werden.

Claims

Thermostatventil für einen Kühlmittelkreislauf eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem thermostatischen Hauptarbeitselement zum Einwirken auf Absperrmittel zum Öffnen und Verschließen eines Hauptweges über einen Wärmetauscher und zum Öffnen und Verschließen eines Bypassweges zur Umgehung des Wärmetauschers in Abhängigkeit der Kühlmitteltemperatur, wobei das thermostatische Hauptarbeitselement bei hoher Kühlmitteltemperatur den Bypassweg mittels eines Absperrmittels verschließt, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bypassweg ein zusätzliches, den Bypassweg bei kaltem Kühlmittel absperrendes Ventil mit einem Drosselventilteller (26) angeordnet ist, der mittels des Hauptarbeitselementes (52) temperaturabhängig in seine Öffnungsstellung bewegbar ist, bevor das Absperrmittel (22) des Hauptweges öffnet, wozu zwischen dem Hauptarbeitselement (52) und dem Drosselteller (26) eine direkte Mitnahmeverbindung (58, 60) und zwischen dem Hauptarbeitselement (52) und dem Absperrmittel (22) des Hauptweges eine einen Leerweg enthaltende Mitnahmeverbindung (54, 58) vorgesehen ist.
Thermostatventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Mittel (26, 36, 37, 38, 56, 58, 60, 86) den Bypassweg in Abhängigkeit der Kühlmitteltemperatur öffnen und schließen.
Thermostatventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Mittel einen Drosselteller (26) zum Öffnen und Schließen des Bypasswegs aufweisen.
Thermostatventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselteller (26) zusammen mit Federmitteln (42) zum Vorspannen des Drosseltellers (26) innerhalb eines in eine Bypassöffnung (18) des Thermostatventils eingesetzten Einsatzes (40) angebracht ist.
Thermostatventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz oder eine Halterung für den Einsatz an einem Tragteil für das thermostatische Hauptarbeitselement befestigt ist.
Thermostatventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz zusammen mit den Absperrmitteln, dem thermostatischen Hauptarbeitselement und dem weiteren thermostatischen Arbeitselement ein austauschbares Modul bildet.
Thermostatventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz oder eine Halterung für den Einsatz an einem Gehäuse des Thermostatventils befestigt ist.
Thermostatventil nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorspannung der Federmittel (42) so bemessen ist, dass der Drosselteller (26) die Bypassöffnung (18) ab einer Motordrehzahl von etwa 3000 U/min und/oder einem Kühlmitteldifferenzdruck im Bereich von 0,7 bar über die Bypassöffnung (18) freigibt.
Thermostatventil nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (40) einen umlaufenden Vorsprung (46) aufweist, gegen den der Drosselteller (26) durch die Federmittel (42) vorgespannt ist.
Thermostatventil nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselteller (26) in Gegenüberliage zu einem Bypassbolzen (36, 54) des Thermostatventils angeordnet ist.
Thermostatventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Mittel ein weiteres thermostatisches Arbeitselement (37, 86) aufweisen.
Thermostatventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere thermostatische Arbeitselement (37) an einem dem Drosselteller (26) zugewandten Ende des Bypassbolzens (36) angeordnet ist.
Thermostatventil nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere thermostatische Arbeitselement (37) als Membranelement ausgebildet ist.
Thermostatventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypassbolzen (54) erste Anschlagmittel aufweist, die mit zweiten Anschlagmitteln an einem von dem thermostatischen Hauptarbeitselement (52) beaufschlagten Kolben (58) zusammenwirken, wobei innerhalb eines Verstellbereichs des Kolbens (58) vor dem Angreifen der ersten Anschlagmittel an den zweiten Anschlagmitteln der Kolben (58) den Drosselteller (26) beaufschlagt und nach dem Anschlagen der ersten Anschlagmittel an den zweiten Anschlagmitteln der Kolben (58) den Bypassbolzen (54) beaufschlagt.
Thermostatventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Anschlagmittel als Absatz einer Stufenbohrung (56) in dem Bypassbolzen (54) und die zweiten Anschlagmittel als Absatz an dem in der Stufenbohrung (56) geführten Kolben (58) ausgebildet sind.
Thermostatventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrmittel einen Bypassteller (76) aufweisen und die zusätzlichen Mittel (86) auf den Bypassteller (76) einwirken.
Thermostatventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Mittel ein weiteres thermostatisches Arbeitselement (86) aufweisen, der Bypassteller (76) entgegen seiner Öffnungsrichtung federbelastet ist und den Bypassweg in seiner Ausgangsstellung verschließt, wobei das weitere thermostatische Arbeitselement (86) den Bypassteller (76) in der Öffnungsrichtung beaufschlagt.
Thermostatventil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Federbelastung des Bypasstellers (76) so bemessen ist, dass der Bypassteller (76) die Bypassöffnung ab einer Motordrehzahl von etwa 3000 U/min und/oder einem Kühlmitteldifferenzdruck im Bereich von 0,7 bar über die Bypassöffnung (80) freigibt.
Thermostatventil nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Bypassbolzen (84) durch den Bypassteller (76) erstreckt und das weitere thermostatische Arbeitselement (86) auf der, dem thermostatischen Hauptarbeitselement (72) abgewandten Seite des Bypasstellers (76) an dem Bypassbolzen (84) angeordnet ist.
Thermostatventil nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere thermostatische Arbeitselement (86) in eine rohrförmige Aufweitung des Endes des Bypassbolzens (84) eingebördelt ist.
Thermostatventil nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypassbolzen (84) eine Kulissenführung (88) zur Aufnahme eines von dem weiteren thermostatischen Arbeitselement (86) beaufschlagten Schiebers (90) aufweist, mittels dem der Bypassteller (76) verstellbar ist.
Thermostatventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (32) zum Beheizen des thermostatischen Hauptarbeitselements (30, 52, 72) und/oder des weiteren thermostatischen Arbeitselements vorgesehen sind.