DE3617144A1

DE3617144A1 - Belueftungseinrichtung fuer das kuehlsystem eines kraftfahrzeug-motors

Info

Publication number: DE3617144A1
Application number: DE19863617144
Authority: DE
Inventors: Melvern E. Inkster Mich. Schnizlein
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1985-06-10
Filing date: 1986-05-22
Publication date: 1986-12-11
Also published as: JPS61286518A; GB2177498A; DE3617144C2; GB2177498B; US4643134A; GB8614053D0

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Belüftungseinrichtung für das Kühlsystem eines Kraftfahrzeug-Motors der durch den Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Gattung.

Bei einer aus der US-PS 4 300 718 bekannten Belüftungseinrichtung dieser Art ist das Ventil des dabei bezüglich des Auslaßkanals des Motors an einer diagonal entfernten Stelle vorgesehenen Bypasskanals mit einer Kugel gebildet, die unter dem Einfluß ihres Schwergewichts in eine den Bypasskanal für eine Belüftung des Kühlsystems freigebende Relativlage fallen kann, während sie umgekehrt durch jede gegen sie ausgerichtete Strömung des Kühlmittels in eine den Bypasskanal blockierende Relativlage bewegt wird. Die Kugel ist dabei gewichts- und auch größenmäßig so bemessen, daß sie unter bestimmten Umständen in diese blockierende Relativlage auch durch die im Kühlsystem vorhandene Luft bewegt werden kann und dann also die mit diesem Ventil bezweckte Belüftung des Kühlsystems über den Bypasskanal nicht stattfindet, wodurch das gesamte Kühlsystem des Motors als Folge der dann in ihm eingefangenen Luftmenge weniger wirksam ist und Betriebsstörungen des Motors als Folge von dann unvermeidbaren Temperaturerhöhungen auftreten können.

Aus der US-PS 2 627 868 ist ein Belüftungsventil bekannt, das zur Verwendung bei einer gattungsähnlichen Belüftungseinrichtung für ein dabei einen im wesentlichen vertikal ausgerichteten Auslaßkanal aufweisendes Kühlsystem mit einem Schwimmerkörper gebildet ist, der zur Blockierung eines entsprechend vorgesehenen und dabei ebenfalls vertikal ausgerichteten Bypasskanals für eine Bewegungsmöglichkeit ebenfalls in vertikaler Richtung angeordnet ist. Bei anderen, ebenfalls nur gattungsähnlichen Belüftungseinrichtungen für Kühlsysteme mit einem übereinstimmend zur Anordnung eines Thermostaten vorgesehenen vertikal ausgerichte-

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ten Auslaßkanal des Motors sind beispielsweise nach den US-PS'en 2 810 524 und 2 829 835, nach der DE-PS 1 169 723 oder nach den GB-PS'en 893 671 und 1 401 396 Belüftungsventile vorgesehen, die als entsprechende Rückschlagventile mit einer Art Wackelstift gebildet sind, um den durch sie gesteuerten Bypasskanal wahlweise für eine Belüftung des Kühlsystems freizugeben oder ihn andererseits zu blockieren.

Die durch die Patentansprüche gekennzeichnete Erfindung löst die Aufgabe, eine Belüftungseinrichtung der angegebenen Gattung derart auszubilden, daß mit ihr eine verbesserte Belüftung des Kühlsystems erzielbar ist, solange sich der in dem horizontal ausgerichteten Auslaßkanal des Motors angeordnete Thermostat in seiner Schließstellung befindet.

Die mit der erfindungsgemäßen Belüftungseinrichtung erzielbaren Vorteile liegen im wesentlichen darin, daß durch die jetzt für das Belüftungsventil vorgesehene Ausbildung und Anordnung eine vielfach verbesserte Belüftung des Kühlsystems möglich ist bei gleichzeitiger Sicherstellung der Verhinderung einer Strömung des Kühlmittels hin zu dem Kühler des Motors über den Bypasskanal in der Offenstellung des Thermostaten, so daß damit gleichzeitig auch das Heizsystem des Kraftfahrzeuges einen entsprechend verbesserten Wirkungsgrad erhält. Die ventilgesteuerte Umgehung des Thermostaten kann dabei insbesondere mit der gekennzeichneten Entenschnabelform des Schwimmerkörpers und dessen bezüglich eines im Bypasskanal vorhandenen Ventilsitzes bestimmter Relativlagen optimiert werden, weil dann mittels der dabei noch optimal verwendeten Einsatzstücke aus einem schwimmfähigen Material und einem als Ballastgewicht schwerkraftsmäßig entgegenwirkenden anderen Material die maßgebliche Schwenkmitte des Schwimmerkörpers in bezug auf den Ventilsitz derart präzise justiert werden kann, daß in der einen Relativlage des Schwimmerkörpers eine optimale Belüftung des Kühlsystems solange erhalten bleibt, bis der Thermostat eine Umschaltung

in seine Offenstellung erfährt, was dann mit einer praktisch vernachlässigbaren Zeitverzögerung ein also mehr oder weniger zeitgleiches Überwechseln des Schwimmerkörpers in seine den Bypasskanal dann blockierende andere Relativlage auslöst.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Belüftungseinrichtung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

Figur 1 eine Schnittansicht der Belüftungs

einrichtung am Einbauort des Thermostaten des Kühlsystems eines Kraftfahrzeug-Motors ,

Figur 2 eine Stirnansicht in Richtung der

Pfeile II-II in Figur 3 des bei der Belüftungseinrichtung gemäß Figur 1 vorgesehenen Belüftungsventils,

Figur 3 eine Seitenansicht des Belüftungs

ventils,

Figuren 4 und 5 eine Seitenansicht des Belüftungsventils gemäß einer alternativen Ausführungsform, wobei zwei unterschiedliche Relativlagen dargestellt sind, und

Figur 6 eine Stirnansicht dieses Belüftungs'-

ventils in Richtung der Pfeile VI-VI in Figur 5.

Die in den Figuren 1 bis 3 schematisch dargestellte Belüftungseinrichtung ist für das Kühlsystem eines Kraftfahrzeug-Motors vorgesehen, bei dem in aller Regel an dem dabei eine Heißstelle bildenden vorderen Ende des Zylinderkopfes ein Auslaßgehäuse 10 angeflanscht ist, das eine in der Zeichnung

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nicht dargestellte Schlauchverbindung mit einem für einen Wärmeaustausch eines Kühlmittels angeordneten Kühler des Motors aufweist. Das Auslaßgehäuse 10 ist dabei mit einem Überführungskanal 14 achsgleich an einen im wesentlichen horizontal ausgerichteten Auslaßkanal 12 des Zylinderkopfes über einen zwischen einer Offen- und einer Schließstellung umschaltenden Thermostaten 16 angeschlossen, der in seiner ab einer bestimmten Temperatur des Kühlmittels eingenommenen Offenstellung somit die Überführung des Kühlmittels hin zu dem Kühler vermittelt, von wo das Kühlmittel dann wieder mittels einer Pumpe zurück zu dem Motor befördert wird.

An einer bezüglich des Auslaßkanals 12 vertikal höher gelegenen Stelle befindet sich nun die Einlaßmündung 20 eines zur Belüftungsmöglichkeit des Zylinderdeckels vorgesehenen Bypasskanals 18, der mit einem parallel zu dem Auslaßkanal angeordneten Fitting 26 gebildet ist, auf welches auslaßseitig ein Verbindungsschlauch 23 ebenfalls mit dem Kühler des Motors aufgeschoben ist. Das Fitting 26 nimmt einlaßsei tig ein mit einem Schwimmerkörper 24 gebildetes Belüftungsventil auf, das für eine Belüftungsmöglichkeit des Zylinderkopfes und damit des gesamten Kühlsystems während der Schließstellung des Thermostaten 16 somit stromaufwärts von diesem angeordnet ist. Bezüglich der mit diesem Belüftungsventil vermittelten und für eine Schonung des Motors gleichzeitig bezweckten Belüftungsmöglichkeit ist dabei noch davon auszugehen, daß alle sich in dem Kühlsystem beispielsweise als Folge des Umschaltens des Thermostaten 16 gebildeten Luftblasen eine Sammlung in Lufttaschen 22 des Zylinderkopfes erfahren und es somit die in diesen Taschen gesammelte Luftmenge ist, die in der Schließstellung des Thermostaten 16 möglichst vollständig über den Bypasskanal 18 abgeführt werden sollte, bevor das Kühlmittel nach dem Erreichen einer vorbestimmten Temperatur und einem damit gesteuerten Umschalten des Thermostaten 16 in seine Offenstellung über den Auslaßkanal 12 und den Überführungskanal 14 des Auslaßgehäuses 10 hin zu dem Kühler strömen kann. Wenn der Thermostat 16 eine Umschaltung in

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seine Offenstellung erfährt, dann ist bei dieser Belüftungseinrichtung andererseits bereits sicher gestellt, daß der Schwimmerkörper 24 des Belüftungsventils dann bereits eine den Bypasskanal 18 blockierende Relativlage einnimmt, weil diese blockierende Relativlage wegen der nachfolgend näher beschriebenen Ausbildung und Anordnung des Schwimmerkörpers 24 dann erhalten wird, wenn die in den Lufttaschen 22 eingefangene Luftmenge durch das aus dem Kühler nachströmende Kühlmittel ausgespült ist und das Kühlmittel dann im Verlauf dieser über den Bypasskanal 18 fortgesetzten Ausspülung den Schwimmerkörper 24 beaufschlagt.

Die beiden Relativlagen des Schwimmerkörpers 24 werden in bezug auf einen Ventilsitz 28 erhalten, der zur Achse des Bypasskanals 18 rechtwinklig angeordnet ist. Mit diesem Ventilsitz 28, der eine zentrale Auslaßöffnung umgibt, wirkt ein im wesentlichen halbkugeliger Formteil 32 des Schwimmerkörpers 24 blockierend zusammen. Der halbkugelige Formteil 32 bildet dabei das größere Ende eines ursprünglich zylindrischen Mafcerialstückes 30, das durch Eindrücken eines Keils zu einer Entenschnabelform mit zwei symmetrisch zu der Längsachse 40 ausgebildeten, etwa löffelartigen Formhälften 36 und 37 aufgespreizt ist. Die mit einem solchen keilförmigen Aufspreizen erhaltene Entenschnabelform des Schwimmerkörpers 24 ist im übrigen an den am kleineren Schnabelteil befindlichen Stirnflächen 38 und 39 der beiden Formhälften 36,37 rechtwinklig zu deren Umfangsflache plangeschliffen, und auch an dem mit dem halbkugeligen Formteil 32 gebildeten größeren Schnabelteil befindet sich eine solche plangeschliffene Stirnfläche 34, die eine zu der Längsachse 40 geneigte und zu der Stirnfläche 38 der einen Formhälfte 36 im wesentli- „ chen parallele Ausrichtung aufweist. Mit dieser Stirnfläche 34 wird für den Schwimmerkörper 24 eine zu dem Ventilsitz 28 komplementär ausgebildete Sitzfläche erhalten, deren Größe derart bemessen ist, daß in der in Figur 1 dargestellten Relativlage des Schwimmerkörpers mit dieser Sitzfläche die von dem Ventilsitz umgebene zentrale Auslaßöffnung abgesperrt isL.

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Der Schwiirimerkörper 24 hat somit eine im Vergleich zu dem Querschnitt des Fittings 26 kleinere Fertiggröße, so daß er sich zwischen dem Ventilsitz 28 und einer einlaßseitig ausgebildeten Materialeindrückung 31 frei bewegen kann. Die freie Bewegungsmöglichkeit des Schwimmerkörpers 24 ist dabei gleichzeitig mehr oder weniger eingeengt in eine Verschwenkbarkeit zwischen einer den Bypasskanal 18 für eine Belüftung des Kühlsystems freigebenden Relativlage entsprechend der Darstellung in Figur 3 und einer in blokkierenden Relativlage entsprechend der Darstellung in Figur 1, wobei diese Verschwenkung des Schwimmerkörpers 24 um eine im wesentlichen auf der Längsachse 40 liegende Mitte 46 des halbkugeligen Formteils 32 stattfindet. Um diese also für eine Belüftungsmöglichkeit des Zylinderkopfes resp. des gesamten Kühlsystems bezweckte Verschwenkungsmöglichkeit des Schwimmerkörpers 24 genügend präzise zu erhalten, ist in die eine Formhälfte 36 ein Einsatzstück 42 aus einem schwimmfähigen Material und in die andere Formhälfte 37 ein als Ballastgewicht entgegenwirkendes zweites Einsatzstück 44 eingesetzt, die somit als Folge ihres Abstandes von der Schwenkmitte 46 in unterschiedlichen Richtungen wirksame Drehmomente auf den Schwimmerkörper 24 ausüben. Das aus dem schwimmfähigen Material bestehende Einsatzstück 42 ergibt ein im Uhrzeigersinn wirkendes Drehmoment, das den Schwimmerkörper aus der in Figur 3 dargestellten Relativlage um die Mitte 46 des halbkugeligen Teils 32 in die in Figur 1 dargestellte Relativlage verschwenken läßt, wobei dann die ausgewölbte Oberfläche 48 der Formhälfte 37 eine Abstütz- bzw. Abrollfläche ergibt, welche die Anlage der Sitzfläche 34 an den Ventilsitz 28 sicher stellt. Andererseits ergibt das Einsatzstück 44 ein entgegen dem Uhrzeigersinn wirkendes Drehmoment, welches folglich den Schwimmerkörper 24 immer dann aus der in Figur 1 dargestellten Relativlage in die Relativlage gemäß der Figur 3 verschwenken und in dieser Relativlage dann auch beharren läßt, wenn das mit diesem Einsatzstück für den Schwiirimerkörper bereit gestellte Ballastgewicht größer ist als die mit dem Einsatzstück 42 übersetzten Auftriebskräfte. Solange sich der Schwimmer-

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körper 24 in der in Figur 3 dargestellten Relativlage befindet, in welcher die Sitzfläche 34 von dem Ventilsitz 28 abgehoben ist, ist der Bypasskanal 18 für eine Belüftung des Zylinderkopfes und damit des gesamten Kühlsystems freigegeben. Der Schwimmerkörper 24 wird andererseits in die den Bypasskanal 18 blockierende Relativlage entsprechend der Darstellung in Figur 1 überführt, sobald die Belüftung abgeschlossen ist und dann also das Kühlmittel anstelle von Luft über die Einlaßmündung 20 in das Fitting 26 vordringt. Wenn der Schwimmerkörper 24 von dem Kühlmittel umspült wird, wird dann unter Mithilfe des Einsatzstückes 42 die den Bypasskanal blockierende Relativlage gemäß der Darstellung in Figur 1 erhalten.

Bei der alternativen Ausfuhrungsform des Schwimmerkörpers 24' gemäß den Figuren 4 bis 6 ist ein vergleichbares Arbeitsverhalten mit einer Ausbildung dieses Schwimmerkörpers insgesamt aus einem schwimmfähigen Material erreicht. Die für den Schwimmerkörper 24 detailliert beschriebene Entenschnabelform ist dabei gleichzeitig dahin abgewandelt, daß anstelle der beiden plangeschliffenen Stirnflächen 38 und 39 der Formhälften 36 und 37 deren Mantelflächen bis zu einer gemeinsamen Spitze verlängert sind, was wegen der Möglichkeit einer entsprechenden Ausbildung auch des Schwimmerkörpers 24 auch in Figur 3 gestrichelt dargestellt ist. Der somit beispielsweise aus Polypropylen bestehende Schwimmerkörper 24' weist daneben noch die Besonderheit auf, daß seine Sitzfläche 34' konkav ausgebildet ist, was dabei einer im wesentlichen komplementären, komplexen Ausbildung des Ventilsitzes 28' entspricht. Entsprechend der Darstellung in Figur 3 zeigt die Darstellung in Figur 4 die Relativlage des Schwimmerkörpers 24", in welcher der Bypasskanal für eine Belüftung des Kühlsystems freigegeben ist, während die Figur 5 die Relativlage zeigt, in welcher mit dem Schwimmerkörper 24" der Bypasskanal blockiert ist.

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Claims

Patentansprüche

.'· Belüftungseinrichtung für das Kühlsystem eines Kraftfahrzeug-Motors, das an einem im wesentlichen horizontal ausgerichteten Auslaßkanal des Motors mittels eines zwischen einer Offen- und einer Schließstellung umschaltenden Thermostaten für einen Anschluß an einen Kühler des Motors
über einen zur Belüftung des Kühlsystems vorgesehenen Bypasskanal regelbar ist, der an einer zu dem Auslaßkanal
vertikal höher gelegenen Stelle für eine ventilgesteuerte Umgehung des Thermostaten vorgsehen ist, wenn sich der
Thermostat in seiner Schließstellung befindet,
dadurch gekennzeichnet , daß das Ventil
des Bypasskanals (18) mit einem Schwimmerkörper (24) gebildet ist, der in Abhängigkeit von einer gegen ihn ausgerichteten Strömung des Kühlmittels zwischen einer den
Bypasskanal (18) für eine Belüftung des Kühlsystems freigebenden und einer ihn blockierenden Relativlage verschwenkbar ist.
2. Belüftungseinrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß die beiden
Relativlagen des Schwimmerkörpers (24) bezüglich eines
zur Achse des Bypasskanals (18) rechtwinklig angeordneten und mit einem im wesentlichen halbkugeligen Formteil (32) des Schwimmerkörpers (24) blockierend zusammenwirkenden Ventilsitzes (28) bestimmt sind.
3. Belüftungseinrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet , daß der Ventilsitz (28) an einem rohrförmigen Fitting (26) des Kühlsystems ausgebildet ist, das als Bypasskanal (18) einlaßsei tig den Schwimmerkörper (24) aufnimmt und auslaßsei tig für das Aufschieben eines VerbindungsSchlauches (23) des Kühlsystems mit dem Kühler des Motors vorgesehen ist.
4. Belüftungseinrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet / daß der im wesentlichen halbkugelige Formteil (32) des Schwimmerkörpers (24) mit einer zu dem Ventilsitz (28) komplementär ausgebildeten Sitzfläche (34) versehen ist.
5. Belüftungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Schwimmerkörper (24) mit einer angenäherten Entenschnabelform versehen und angenähert um die auf deren Längsachse (40) liegende Mitte (46) des größeren Schnabelteils schwenkbar ist.
6. Belüftungseinrichtung nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennz eichnet , daß der im wesentlichen halbkugelige Formteil (32) an dem größeren Schnabelteil konzentrisch zu dessen Mitte (46) ausgebildet ist und eine zu der Längsachse (40) der Entenschnabelform geneigte ebene Sitzfläche (34) aufweist.
7. Belüftungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Schwimmerkörper (24) mit einem ersten Einsatzstück (42) aus einem schwimmfähigen Material und einem entgegen wirkenden zweiten Einsatzstück (44) als einem Ballastgewicht des Schwimmerkörpers (24) versehen ist, die beide im Abstand von einer mit ihnen definierten Schwenkmitte (46) des Schwimmerkörpers (24) angeordnet sind.

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8. Belüftungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der gesamte Schwimmerkörper (24') aus einem schwimmfähigen Material besteht.