DE202021103719U1 - Oil thermostat with rod - Google Patents

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Abstract

Ölthermostat zur Temperaturregelung eines Öles, mit einem zylindrischen Arbeitsraum (1) in einem Gehäuse (11), einem im Arbeitsraum (1) axial bewegbaren Steuerschieber (4) zur Freigabe oder zum Verschluss von in den Arbeitsraum (1) seitlich einmündenden zwei oder mehr Anschlusskanälen (8, 9), einer Feder (2) aus Formgedächtnislegierung, einer in entgegengesetzter Richtung wirkenden Gegenfeder (3) und einer im Gehäuse (11) gehaltenen axialen Stange (5), die ein Ausknicken mindestens einer der Federn (2, 3) verhindert und die nicht zur axialen Bewegung vorgesehen ist.

Figure DE202021103719U1_0000
Oil thermostat for regulating the temperature of an oil, with a cylindrical working space (1) in a housing (11), a control slide (4) that can be moved axially in the working space (1) for releasing or closing two or more connection channels opening laterally into the working space (1) (8, 9), a spring (2) made of shape memory alloy, a counter spring (3) acting in the opposite direction and an axial rod (5) held in the housing (11) which prevents at least one of the springs (2, 3) from buckling and which is not intended for axial movement.
Figure DE202021103719U1_0000

Description

Thermostate für Flüssigkeitskreisläufe sind in der Technik schon lange bekannt. Sie dienen zum Beispiel dazu, die Temperatur im Öl- oder Wasserkreislauf eines Verbrennungsmotors in einem günstigen Bereich zu halten, indem die Flüssigkeitsmenge, die einer Kühlung zugeleitet wird, geregelt wird.Thermostats for fluid circuits have long been known in the art. They are used, for example, to keep the temperature in the oil or water circuit of an internal combustion engine in a favorable range by regulating the amount of liquid that is fed to a cooling system.

Auch die Nutzung von sogenannten Formgedächtnislegierungen (FG) ist nicht neu. Bei diesen Legierungen bewegt sich ein metallisches Bauteil, zum Beispiel in Gestalt einer Schraubenfeder, zwischen zwei Formgestaltungen, abhängig von ihrer Temperatur. Die zwei Formgestaltungen können in diesem Beispiel die einer längeren oder einer kürzeren Feder sein.The use of so-called shape memory alloys (FG) is not new either. With these alloys, a metallic component, for example in the form of a helical spring, moves between two shapes, depending on their temperature. In this example, the two shapes can be that of a longer or a shorter spring.

Federn sind durch die gute Wärmeleitfähigkeit reaktionsschneller als z.B. Flüssigkeitsgemische in einer gewellten Dose, die bei einer Temperatur sieden und diese Dose in der Länge dehnen. Ein Beispiel gibt US000006427712B1 , aber auch DE 10 2008 018 639 und DE 10 2008 063 534 zeigen übliche Beispiele.Due to their good thermal conductivity, springs react more quickly than, for example, liquid mixtures in a corrugated can that boil at one temperature and stretch this can in length. An example gives US000006427712B1 , but also DE 10 2008 018 639 and DE 10 2008 063 534 show common examples.

Üblicherweise wird zu der FG-Feder auch eine Gegenfeder angeordnet, die die Kraft für die Rückstellung (bei sich verkürzender FG-Feder) bereitstellt.Usually, a counter spring is also arranged in addition to the FG spring, which provides the force for the return (when the FG spring is shortened).

In Fällen, wo ein Schmierölkreislauf ungedrosselt laufen soll, auch wenn kein Kühlbedarf besteht, wird gern auf einen Steuerschieber in einem zylindrischen Arbeitsraum mit seitlichen Anschlusskanälen zurückgegriffen. Dabei verläuft der Kreislauf bei dem einen seitlichen Anschlusskanal in einen Kühler. Ein zweiter seitlicher Anschlusskanal, an einer anderen axialen Position des Arbeitsraumes angeordnet, leitet den Kreislauf am Kühler vorbei. Dabei gibt es bestimmte Beschränkungen:

  • - Wenn die FG-Feder nicht außen oder innen gegen Knicken geschützt ist, darf sie nicht zu lang im Verhältnis zu ihrem Durchmesser oder ihrer Dicke ausfallen. Sonst knickt sie aus und das Ventil funktioniert nicht.
  • - Der Steuerschieber darf nicht zu kurz sein, damit er sich nicht verklemmt (bei leichter Schrägstellung gegenüber der Arbeitsraum-Zylinderachse und hohem Reibungskoeffizient Selbsthemmung durch die Reibungskraft).
  • - Des Weiteren müssen bei einer sich bewegenden Stange in dem Ventil die Stellkräfte über Durchmesserabsätze, Scheiben und Nuten in der Stange oder mitbewegte Buchsen abgestützt werden, was einen nicht großen, aber auch nicht vernachlässigbaren Aufwand darstellt.
In cases where a lubricating oil circuit should run unthrottled, even if there is no need for cooling, a control slide valve in a cylindrical working space with lateral connection channels is often used. In one side connection channel, the circuit runs into a cooler. A second lateral connection channel, arranged in a different axial position of the working space, directs the circuit past the cooler. There are certain restrictions:
  • - If the FG spring is not protected against kinking on the outside or inside, it must not be too long in relation to its diameter or thickness. Otherwise it will buckle and the valve will not work.
  • - The control spool must not be too short so that it does not get jammed (with a slight inclination in relation to the working area cylinder axis and a high coefficient of friction, self-locking due to the frictional force).
  • Furthermore, with a moving rod in the valve, the actuating forces must be supported by means of diameter shoulders, disks and grooves in the rod or bushings that move along with it, which is not a major, but also not negligible effort.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines möglichst einfachen, ausfallsicheren Ölthermostaten. Insbesondere sollen ein Verklemmen des Steuerschiebers und/oder ein Abknicken der FG-Feder vermieden werden.The object of the present invention is to create a fail-safe oil thermostat that is as simple as possible. In particular, jamming of the control slide and / or kinking of the FG spring should be avoided.

Zur Lösung der Aufgabe weist ein erfindungsgemäßer Ölthermostat die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.To achieve the object, an oil thermostat according to the invention has the features of claim 1. Advantageous further developments of the invention emerge from the subclaims.

Ein erfindungsgemäßer Ölthermostat zur Temperaturregelung eines Öles, mit einem zylindrischen Arbeitsraum in einem Gehäuse, einem im Arbeitsraum axial bewegbaren Steuerschieber zur Freigabe oder zum Verschluss von in den Arbeitsraum seitlich einmündenden zwei oder mehr Anschlusskanälen, einer Feder aus Formgedächtnislegierung und einer in entgegengesetzter Richtung wirkenden Gegenfeder weist eine im Gehäuse gehaltene axiale Stange auf, die ein Ausknicken mindestens einer der Federn verhindert und die nicht zur axialen Bewegung vorgesehen ist. Die Federn sind insbesondere Spiralfedern. Die axiale Stange erstreckt sich vorzugsweise durch wenigstens eine der Federn hindurch, insbesondere koaxial. Die Stange kann im Gehäuse reibschlüssig oder formschlüssig gehalten sein oder ein geringes, insbesondere fertigungstoleranzbedingtes Spiel relativ zum Gehäuse aufweisen. Eine Bewegung der Stange zusammen mit dem Steuerschieber ist nicht vorgesehen. Die Feder aus Formgedächtnislegierung und die Gegenfeder bewirken die axiale Bewegung des Steuerschiebers, je nach Temperatur des Öles.An oil thermostat according to the invention for regulating the temperature of an oil, with a cylindrical working space in a housing, a control slide axially movable in the working space for releasing or closing two or more connection channels opening laterally into the working space, a spring made of shape memory alloy and a counter spring acting in the opposite direction an axial rod held in the housing, which prevents buckling of at least one of the springs and which is not intended for axial movement. The springs are in particular spiral springs. The axial rod preferably extends through at least one of the springs, in particular coaxially. The rod can be held in the housing in a frictionally or positively locking manner or can have a slight play relative to the housing, in particular due to manufacturing tolerance. A movement of the rod together with the control slide is not intended. The spring made of shape memory alloy and the counter spring cause the control slide to move axially, depending on the temperature of the oil.

Die Stange kann einen konstanten Durchmesser ohne Absätze und ohne Nuten haben, wodurch sie besonders preiswert durch Ablängen eines Halbzeugs hergestellt werden kann. Falls eine toleranzbedingte axiale Beweglichkeit der Stange unterbunden werden soll, kann eine zusätzliche Wellfeder einen Druck auf ein Stangenende ausüben.The rod can have a constant diameter without shoulders and without grooves, which means that it can be manufactured particularly inexpensively by cutting a semi-finished product to length. If a tolerance-related axial mobility of the rod is to be prevented, an additional corrugated spring can exert pressure on one end of the rod.

und zeigen eine Ausführungsform des Ölthermostaten im Schnitt, mit den zwei Stellungen des Steuerschiebers; zeigt eine andere Ausführungsform des Ölthermostaten. and show an embodiment of the oil thermostat in section, with the two positions of the control slide; shows another embodiment of the oil thermostat.

Die in der vorangegangenen Beschreibung genannten Nachteile kann man umgehen, indem man in der zylindrischen Arbeitskammer 1 (eine Zylinderachse ist in den waagerecht) eine feststehende Stange 5 vorsieht, die eine Führung der FG-Feder 2 und der Gegenfeder 3 sowie des Steuerschiebers 4 bietet. Es muss nicht ständig Kontakt bestehen, aber z.B. bei Maximal-Axialkraft wird ein Ausknicken verhindert.The disadvantages mentioned in the preceding description can be avoided by working in the cylindrical working chamber 1 (a cylinder axis is in the horizontally) a fixed rod 5 provides a guide for the FG spring 2 and the return spring 3 as well as the control spool 4th offers. There does not have to be constant contact, but buckling is prevented, for example with maximum axial force.

Die Federn 2, 3 sind gegen Knicken sicher und ihre Formgestalt kann weitestgehend frei gewählt werden. Die Kräfte von FG-Feder 2 und Gegenfeder 3 wirken auf einen Absatz des Steuerschiebers 4. Die Sicherung der Stange 5 gegen axiale Bewegung kann z. B. über ein Gewinde 10 am Ende der Stange 5 erfolgen, das in einer Gewindebohrung des Gehäuses 11 festgeschraubt ist.The feathers 2 , 3 are safe against kinking and their shape can largely be chosen freely will. The forces of FG-Feder 2 and return spring 3 act on a paragraph of the control slide 4th . Securing the pole 5 against axial movement can, for. B. via a thread 10 at the end of the pole 5 done in a threaded hole in the housing 11 is screwed tight.

Eine andere Art der Befestigung, die nur der Einfachheit halber in der gleichen Abbildung dargestellt ist, wäre eine Wellfeder 6 (oder eine andere axial wirkende Feder), die ein Stangenende gegen die Gehäusewand drückt, so dass auch damit axiale Toleranzen aufgefangen und das Gewinde 10 eingespart werden könnten.Another type of attachment, shown in the same figure for convenience only, would be a wave spring 6th (or another axially acting spring), which presses one rod end against the housing wall, so that axial tolerances are also absorbed and the thread 10 could be saved.

Auch denkbar wäre, die beiden Stangenenden jeweils in Sack-Bohrungen 14 im Gehäuse 11 ragen zu lassen, , oder nur ein Stangenende in einer Sackbohrung zu halten (wie in , ), mit oder ohne Gewinde 10, mit oder ohne Reibschluss.It would also be conceivable for the two rod ends to each be in blind holes 14th in the housing 11 to let rise , or just holding one end of the rod in a blind hole (as in , ), with or without thread 10 , with or without frictional engagement.

Da Toleranzen aus Kostengründen meist grob gewählt werden und ggf. auch Temperaturdehnungen aufgefangen werden müssen, ist eine Beweglichkeit der Stange 5 zum Ausgleich der Toleranzen innerhalb des Gehäuses 11 denkbar, wobei eine Grenze für „fest im Gehäuse“ bei zwei Hundertstel des Arbeitsraumdurchmessers in radialer Richtung und fünf Hundertstel oder einem Zehntel der Arbeitsraumlänge bei unbeabsichtigter axialer Bewegung angesetzt werden soll.Since tolerances are usually roughly chosen for reasons of cost and, if necessary, temperature expansions also have to be absorbed, there is a mobility of the rod 5 to compensate for the tolerances within the housing 11 conceivable, whereby a limit for “firmly in the housing” should be set at two hundredths of the working space diameter in the radial direction and five hundredths or one tenth of the working space length in the event of unintentional axial movement.

Die FG-Feder erfährt ihre Temperatur durch das sie umgebende, dem Thermostat zugeführte Öl und nimmt entsprechend eine Formgestalt an, wobei der Steuerschieber 4 verschoben und Anschlusskanäle 8 ( ) oder 9 ( ) freigegeben werden.The FG spring experiences its temperature from the oil that surrounds it and is supplied to the thermostat and assumes a corresponding shape, with the control slide 4th moved and connection channels 8th ( ) or 9 ( ) are released.

Der Steuerschieber 4 weist eine axiale Länge auf, die ein Verklemmen in der Arbeitskammer 1 verhindert. Insbesondere ist die axiale Länge mindestens so groß wie der Durchmesser des Steuerschiebers 4.The control slide 4th has an axial length that allows jamming in the working chamber 1 prevented. In particular, the axial length is at least as great as the diameter of the control slide 4th .

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
zylindrischer Hohlraum als Arbeitskammer eines Thermostatscylindrical cavity as the working chamber of a thermostat
22
Formgedächtnislegierungs- (FG-) FederShape memory alloy (FG) spring
33
GegenfederReturn spring
44th
Steuerschieber, wird axial bewegtControl slide, is moved axially
55
feststehende Stangefixed rod
66th
WellfederWave spring
77th
Ölzufluss (warm oder kalt)Oil inflow (warm or cold)
88th
Ölabfluss für kaltes ÖlOil drain for cold oil
99
Ölabfluss für warmes ÖlOil drain for warm oil
1010
Gewindeende der Stange, im Gehäuse 11 verschraubtThreaded end of the rod, in the housing 11 screwed
1111
Gehäusecasing
1212th
Deckellid
1313th
Zwischenstück zur Übertragung der WellfederkraftIntermediate piece for the transmission of the wave spring force
1414th
Sackbohrungs-LochBlind hole

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • US 000006427712 B1 [0003]US 000006427712 B1 [0003]
  • DE 102008018639 [0003]DE 102008018639 [0003]
  • DE 102008063534 [0003]DE 102008063534 [0003]

Claims (13)

Ölthermostat zur Temperaturregelung eines Öles, mit einem zylindrischen Arbeitsraum (1) in einem Gehäuse (11), einem im Arbeitsraum (1) axial bewegbaren Steuerschieber (4) zur Freigabe oder zum Verschluss von in den Arbeitsraum (1) seitlich einmündenden zwei oder mehr Anschlusskanälen (8, 9), einer Feder (2) aus Formgedächtnislegierung, einer in entgegengesetzter Richtung wirkenden Gegenfeder (3) und einer im Gehäuse (11) gehaltenen axialen Stange (5), die ein Ausknicken mindestens einer der Federn (2, 3) verhindert und die nicht zur axialen Bewegung vorgesehen ist.Oil thermostat for regulating the temperature of an oil, with a cylindrical working space (1) in a housing (11), a control slide (4) that can be moved axially in the working space (1) for releasing or closing two or more connection channels opening laterally into the working space (1) (8, 9), a spring (2) made of shape memory alloy, a counter spring (3) acting in the opposite direction and an axial rod (5) held in the housing (11) which prevents at least one of the springs (2, 3) from buckling and which is not intended for axial movement. Ölthermostat nach 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in einem weiteren Kanal (7) zugeführte Öl je nach seiner Temperatur in den einen oder den anderen Anschlusskanal (8, 9) geleitet wird.Oil thermostat according to 1, characterized in that the oil supplied in a further channel (7) is directed into one or the other connection channel (8, 9) depending on its temperature. Ölthermostat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (5) an einem Ende (10) im Gehäuse (11) festgeschraubt ist.Oil thermostat according to one of the preceding claims, characterized in that the rod (5) is screwed tightly at one end (10) in the housing (11). Ölthermostat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (5) durch eine axial wirkende Feder (6) an einem Ende des Arbeitsraumes (1) oder der Stange (5) gegen das andere Ende gedrückt wird.Oil thermostat according to one of the preceding claims, characterized in that the rod (5) is pressed against the other end by an axially acting spring (6) at one end of the working space (1) or the rod (5). Ölthermostat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (5) über die ganze Länge den gleichen Durchmesser hat.Oil thermostat according to one of the preceding claims, characterized in that the rod (5) has the same diameter over the entire length. Ölthermostat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (5) keine Nuten oder an ihr befestigte Scheiben hat.Oil thermostat according to one of the preceding claims, characterized in that the rod (5) has no grooves or washers attached to it. Ölthermostat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (5) den Steuerschieber (4) radial führt.Oil thermostat according to one of the preceding claims, characterized in that the rod (5) guides the control slide (4) radially. Ölthermostat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Stange (5) im Gehäuse (11) fest gehalten ist, oder im Gehäuse (11) insbesondere fertigungstoleranzbedingt axial und/oder radial nur im Zehntel- oder Hundertstel-mm-Bereich bewegbar ist.Oil thermostat according to one of the preceding claims, characterized in that the axial rod (5) is held firmly in the housing (11), or in the housing (11), in particular due to manufacturing tolerances, can only be moved axially and / or radially in the tenths or hundredths of a mm range is. Ölthermostat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Stange (5) im Gehäuse (11) in einem Sackloch (14) oder in gegenüberliegenden Sacklöchern gehalten ist.Oil thermostat according to one of the preceding claims, characterized in that the axial rod (5) is held in the housing (11) in a blind hole (14) or in opposite blind holes. Ölthermostat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (4) die Stange (5) radial führt.Oil thermostat according to one of the preceding claims, characterized in that the control slide (4) guides the rod (5) radially. Ölthermostat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Stange (5) im Gehäuse (11) eine insbesondere toleranzbedingte Beweglichkeit von höchstens zwei Hundertsteln eines Arbeitsraumdurchmessers radial, und höchstens einem Zehntel einer Arbeitsraumlänge axial hat.Oil thermostat according to one of the preceding claims, characterized in that the axial rod (5) in the housing (11) has a particularly tolerance-related mobility of at most two hundredths of a working space diameter radially and at most one tenth of a working space length axially. Ölthermostat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (4) eine axiale Länge aufweist, welche mindestens einem Durchmesser des Steuerschiebers (4) entspricht.Oil thermostat according to one of the preceding claims, characterized in that the control slide (4) has an axial length which corresponds to at least one diameter of the control slide (4). Ölthermostat zur Temperaturregelung eines Öles, mit einem zylindrischen Arbeitsraum (1) in einem Gehäuse, einem im Arbeitsraum (1) axial bewegbaren Steuerschieber (4) zur Freigabe oder zum Verschluss von in den Arbeitsraum (1) seitlich einmündenden zwei oder mehr Anschlusskanälen, einer Feder (2) aus Formgedächtnislegierung, einer in entgegengesetzter Richtung wirkenden Gegenfeder (3) und einer im Gehäuse (11) gehaltenen axialen Stange (5), welche in gegenüberliegenden Sacklöchern (14) oder in einem Sackloch gehalten wird und eine unbeabsichtigte, toleranzbedingte Beweglichkeit von höchstens zwei Hundertsteln eines Arbeitsraumdurchmessers radial, und höchstens einem Zehntel einer Arbeitsraumlänge axial hat.Oil thermostat for regulating the temperature of an oil, with a cylindrical working space (1) in a housing, a control slide (4) that can be moved axially in the working space (1) for releasing or closing two or more connecting channels opening laterally into the working space (1), a spring (2) made of shape memory alloy, a counter spring (3) acting in the opposite direction and an axial rod (5) held in the housing (11), which is held in opposite blind holes (14) or in a blind hole and an unintentional, tolerance-related mobility of at most two hundredths of a working space diameter radially, and at most one tenth of a working space length axially.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6427712B1 (en) 1999-06-09 2002-08-06 Robertshaw Controls Company Ambient temperature shape memory alloy actuator
DE102008018639A1 (en) 2008-04-11 2009-10-22 Otto Egelhof Gmbh & Co. Kg Thermostatic control device
DE102008063534A1 (en) 2008-12-18 2010-07-01 Otto Egelhof Gmbh & Co. Kg Arrangement for adjusting valve, has plunger which is under action of restoring element, where valve closing unit has housing attached to valve

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