DE3800715A1 - Temperaturabhaengiges mengenregelventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein temperaturabhängiges Regel­ ventil, insbesondere für die Regelung eines hydraulischen Motorkühlgebläses bei luftgekühlten Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Durch die Druckschrift DE-PS 25 14 040 ist ein temperatur­ abhängiges Regelventil bekannt, bei dem der auf eine Ventilstange einwirkende Balg gegen die Kraft einer Feder ein Regelverschlußorgan verschiebt, wobei die Kennlinie der Rückstellfeder derart bemessen ist, und das Regel­ verschlußorgan derart eingestellt ist, daß die Beein­ flussung des Regelverschlußorganes durch das Wärme­ dehnmittel innerhalb des Regelbereiches ausschließlich in der Dampfphase, außerhalb des Regelbereiches jedoch in der Flüssigkeitsphase des Wärmedehnmittels erfolgt. Dadurch führt das Regelverschlußorgan außerhalb des Regelbereiches nur einen relativ kleinen Hub aus und in der Dampfphase einen relativ großen Verstellhub, der eine wesentlich feinere Einstellung bzw. eine genauere Regelung ermöglicht.

Die damit erzielte Regelung im eigentlichen Dampfbereich ist für den Einsatz bei Regelung eines hydraulischen Motorkühlgebläses insofern ungeeignet, da der hier dar­ gestellte Hubanstieg so abrupt stattfindet, daß dadurch bei den zu kühlenden Teilen eine schockartige thermische Bauteilbelastung sich ergeben kann. Wählt man eine Feder mit dem die Ventilhubzunahme über eine längere Zeit aus­ gedehnt wird, so besteht dadurch die Gefahr, daß im oberen Regelbereich die Hydraulikkupplung die für die Mehr­ leistung erforderliche Ölmenge nicht zeitlich früh genug bekommt. Fernerhin ist der dort angebrachte Ölanschluß (Position 6 in Fig. 1 und Fig. 3) nicht optimal, da man bei jeder notwendigen Einstellung der Federvorspannung das ganze Gebilde abbauen muß, und vollständig vom Rest der zu regelnden Flüssigkeit entleert, ehe man zum einstellbaren Gewindenippel unter der Feder gelangt.

Die Erfindung hat die Aufgabe, ein einfach einzustellendes temperaturabhängiges Mengenregelventil zu schaffen, mit dem eine optimale Regelung innerhalb des gesamten Regel­ bereiches erzielt werden kann, so daß der Mengenverlauf der zu regelnden Flüssigkeit dem tatsächlichen Bedarf am Anfangs- und Endabschnitt der Regelphase entspricht.

Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Teil des An­ spruchs 1 gelöst.

Durch die Ausrüstung des Mengenregelventils mit zwei Federn ist man durchaus in der Lage, die Federkennlinie der ersten Feder optimal an den ersten Abschnitt der Regelphase anzupassen. Starke Gebläsedrehzahlschwankungen (ruckartige Drehzahlzu- und -abnahme) können dabei auf­ grund einer steil gewählten Federrate nicht auftreten.

Mit steigender Bauteiltemperatur wird die Schieberstange mehr nach unten gedrückt, und die untere Feder wird in Reihe zu der oberen Feder eingeschaltet. Der aus beiden Federn bestehende Federsatz hat eine wesentlich kleinere Federrate und regelt den Durchfluß entsprechend dem bei steigender Motortemperatur rasch steigenden Bedarf an Ölmenge innerhalb eines relativ engen Temperaturbereiches bis zum maximalen Mengendurchsatz.

Die Regelfedervorspannungen der einzelnen Federn sind unabhängig voneinander einstellbar. Dadurch ist es möglich den Durchsatzverlauf phasengerecht durch Änderung der Federvorspannung jeweils zu erzielen. Ferner ist es von Vorteil, daß man die obengenannte Einstellungsarbeit unternehmen kann, ohne den Regler ausbauen zu müssen oder von der Flüssigkeit zu entleeren, da die Einstellteile nicht unmittelbar im Bereich des durch den Regler fließenden Mediums liegen, da die Ein- und Ausgänge dieses Mediums weit von der Einstellöffnung versetzt unter­ gebracht sind.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in den bevorzugte Ausführungs­ beispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes tempera­ turabhängiges Mengenregelventil mit Bauteiltempera­ turfühler, das mit zwei Federn bestückt ist und seitlich untergebrachten Ölzu- und -abflußstelle aufweist;

Fig. 2 den Öldurchsatzverlauf in Abhängigkeit von der Bau­ teiltemperatur mit der jeweiligen Ventildarstellung bei der zugehörigen Temperatur;

Fig. 3 wie Fig. 2, jedoch mit verschiedenen Einstellung der Vorspannung von beiden Federn;

Fig. 4 den Verlauf der Steifigkeit beider Regelfedern, wo der Ventilhub als Funktion der Federkraft darge­ stellt ist;

Fig. 5 die Federpartie des Mengenregelventils in ver­ größerter Schnittdarstellung mit den Federein­ stellteilen.

In Fig. 1 ist ein Mengenregelventil 1 dargestellt, dessen Raumteil 3 über eine Kapillare 16 mit einem mit Ver­ dampfungsflüssigkeit gefüllten Bauteiltemperaturfühler 2 verbunden ist. Im Regelraum 3 ist ein Balg 4 mit einem Endanschlag 15 untergebracht, der mit einer Schieberstange 5 verbunden ist und diese, unter der Wirkung der Ver­ dampfungsflüssigkeit, gegen die Kraft von zwei in Reihe geschalteten Federn 11, 12 bewegt. Die Ölzu- und -abflußräume 7, 9 verfügen über je einen seitlich an­ gebrachten Ölanschluß 8, 14 und sind miteinander durch eine Bohrung 13 verbunden, worin der Regelkörper 6 der Schieberstange durchgeht und den Öldurchsatz vom Raum 7 zum Raum 9 regelt.

Im unteren Teil des Ventilgehäuses 20 ist ein Teil 19 eingeschraubt, der die Federn 11 und 12 aufnimmt. Zwischen Feder 11 und Feder 12 ist eine Scheibe 17 untergebracht, worauf die Feder 12 sitzt und unmittelbar auf die Schieberstange einwirkt. Feder 11 sitzt auf einem Gewinde­ teil 10, der den Einschraubteil 19 verschließt und die Vorspannung der Feder 11 regelt. Die Regelung der Feder 12 wird durch Drehung des Teils 19 in das Reglergehäuse voll­ zogen. Der Regler ist so ausgelegt, daß bei defektem Gerät die Schieberstange 5 durch die Feder 12 soweit nach oben verschoben wird, so daß die Bohrung 13 voll offen ist und der maximale Ölstrom zur Gebläseregelkupplung fließen läßt.

In Fig. 2 ist dieser Anfangszustand mit I bezeichnet, wo die Schieberstange 5 diese Stellung auch einnimmt, wenn die Bauteiltemperatur unter einer vorbestimmten Grenze (z.B. unter minus 40°C liegt). Dadurch ist gewährleistet, daß die Gebläsekupplung über eine angemessene Ölmenge immer verfügt. Verfolgt man den Öldurchsatzverlauf gemäß Fig. 2, so wird die Schieberstange 5 bei steigener Bau­ teiltemperatur nach unten gegen die Kraft der Feder 12 gedrückt. Regelkörper 6 schließt die Ölflußbohrung 13 bis auf einen minimalen Umlaufspalt zu und bewegt sich mit zunehmender Temperatur weiter nach unten gegen die Kraft der Feder 12. Innerhalb dieses Temperaturbereiches (Kurventeil b, Ventildarstellung II bis III) fließt eine minimale Ölmenge durch, die für Lagerschmierung und Auf­ rechterhaltung des Ölkreises dient. Bei dieser Ölmenge erfolgt noch keine Regelung, da ein Gebläseantrieb auf­ grund der noch niedrigen Temperatur der zu kühlenden Teil noch nicht erforderlich ist. Ventildarstellung III steht am Anfang des Regelabschnitts c, wo mit steigender Temperatur die Hydraulikkupplung mehr Öl braucht, um das Kühlgebläse anzutreiben. Da die Feder 12 eine relativ steile Federrate aufweist, beginnt der Ölmengenfluß, und folglich die Gebläseregelung allmählich, wodurch eine schockartig thermische Bauteilbelastung, durch plötzlich auftretende Kühlung, unterbunden wird. Der Ölmengen­ durchsatz steigt dabei sehr langsam, vergl. Kurvenanteil c, so daß starke Gebläsedrehzahlschwankungen aus­ geschlossen sind.

Die eigentliche Bauteiltemperaturregelung erfolgt während des Temperaturbereiches der Teilkurve d. Bei dem Knick­ punkt D zwischen den Teilkurven c und d tritt die Wirkung der Feder 11 in Erscheinung. Der Federsatz, bestehend aus den in Reihe geschalteten Federn 11 und 12, hat eine wesentlich kleinere Federrate als Feder 11 oder 12, und regelt innerhalb eines relativ engen Temperaturbereiches den Öldurchsatz bis zur maximalen Menge, wo die Bohrung 13 wieder vom Ventilkörper voll freigegeben wird.

Die Regelfedervorspannungen der einzelnen Federn 11 und 12 sind unabhängig voneinander mittels Teil 10 und 19 (Fig. 5) einstellbar. Wird die Vorspannung der Feder 12 gemäß dem in Fig. 4 dargestellten Verlauf von c auf c′, bzw. c′′ geändert, so ändert sich der Ölmassenstrom über die Bau­ teiltemperatur (gemäß Fig. 3) bei Kurventeil a von a in a′, bzw. a′′, und demgemäß bei Kurventeil c in c′ bzw. c′′. Falls vom Einsatz der zu kühlenden Brennkraftmaschine her erforderlich, kann durch extrem hohes Vorspannen von Feder 12 die Regelkurve c zwischen den Teilen b und d (Fig. 2) vollkommen unterdrückt werden. Mittels Vorspannungsänderung von Feder 11 (vergl. Fig. 3 und Fig. 4) kann der Regel­ temperaturbereich des Kurventeils d nach d′ bzw. d′′ ver­ schoben werden.

Fernerhin besteht die Möglichkeit, den Kurvenverlauf im Regelbereich bestimmten spezifischen Einsatzbedingungen anzupassen, indem man Federn mit verschiedenen Charakteristiken (linear, progressiv, degressiv) einbaut, oder zu Feder 11 oder 12 eine zusätzliche Feder parallel einschaltet.

Claims (5)

1. Temperaturabhängiges Regelventil, insbesondere für die Regelung eines hydraulischen Motorkühlgebläses bei luftgekühlten Motoren, mit einem mit Verdampfungs­ flüssigkeit gefüllten Fühler (2), welcher über einen Arbeitsbalg (4) gegen die Wirkung eines Federsatzes (F) auf eine Schieberstange (5) wirkt, die mit einem Regel­ körper (5′) versehen ist, der mit einer Steuerbohrung (13) zusammenwirkt und so angeordnet ist, daß die Steuerbohrung bei defektem Gerät voll offen ist und den maximalen Ölmassenstrom zur Gebläsekupplung fließen läßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Federsatz (F) aus mindestens zwei Federn (11, 12) besteht.

2. Temperaturabhängiges Mengenregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federcharakteristiken der Federn (11, 12) voneinander unabhängig einzeln verstellbar sind.

3. Temperaturabhängiges Mengenregelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder in Reihe ein­ geschaltet sind und gleiche Federrate aufweisen.

4. Temperaturabhängiges Mengenregelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (11, 12) in Reihe eingeschaltet sind und verschiedene Federraten aufweisen.

5. Temperaturabhängiges Mengenregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölzu- und -abflußstellen (8 und 14) beiderseitig der Steuerbohrung (13) quer zur Achse der Schieberstange (5) angeordnet ist.