DE60007068T2

DE60007068T2 - Thermostatventil zur Regelung des Kühlmitteldurchflusses in einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE60007068T2
Application number: DE2000607068
Authority: DE
Inventors: Franco Triberti
Original assignee: Behr Thermot Tronik Italia SpA
Current assignee: Mahle Behr Grugliasco SpA
Priority date: 2000-03-09
Filing date: 2000-03-09
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2020-03-10
Also published as: DE60007068D1; EP1134642B1; EP1134642A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein thermostatische Ventile, die in Kreisläufen für die Zirkulation von Wärmeaustausch-Fluiden verwendet werden, und besonders zur Steuerung des Flusses der Kühlflüssigkeit in einem Verbrennungsmotor für ein Motorfahrzeug.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein thermostatisches Ventil von dem Typ, der einen Hohlkörper, der einen röhrenförmigen Durchgang definiert, ein Verbindungselement, das mit dem röhrenförmigen Durchgang verbunden ist, und eine Ventileinheit, die im Inneren des Hohlkörpers angeordnet ist, um eine Kommunikation zwischen dem röhrenförmigen Durchgang und dem Verbinder zu steuern und die ein thermostatisches Element enthält, das durch einen Mantel gebildet wird, der ein Wärme-ausdehnbares Material enthält, eine Rückwirkungsstange, mit der der Mantel mit Freiheit zu axialer Bewegung verbunden ist, ein Kappen-artiges Ventilsperrelement, das mit dem Mantel axial integriert und fähig ist, in einen ringförmigen Ventilsitz einzugreifen, der zwischen dem röhrenförmigen Durchgang und dem Verbinder angeordnet ist, und ein elastisches Druckelement, das dazu neigt, das Ventilsperrelement in eine geschlossene Stellung gegen den Ventilsitz zu drücken, umfasst.
In solchen thermostatischen Ventilen wirkt die Rückwirkungsstange der Ventileinheit axial gegen ein feststehendes tragendes Teil.
Im Stand der Technik ist dieses tragende Teil normalerweise auf zwei unterschiedliche Arten konstruiert: in der ersten Art, zum Beispiel in den Dokumenten EP-A-0600150, EP-A-0825372 und GB-A-2286675 beschrieben, ist das tragende Teil einstückig mit dem Verbinder gebildet und ist normalerweise eine hohle axiale Nabe (boss), gehalten durch radiale Arme. Bei dieser Lösung ist der Verbinder, der normalerweise aus gegossenem Plastikmaterial besteht, fest mit dem hohlen Körper verbunden, durch mehr oder weniger komplizierte mechanische Befestigungssysteme.
In der zweiten bekannten Herangehensweise ist das tragende Teil eine separate Komponente, normalerweise aus Metall, deren äußere Kante zwischen den hohlen Körper und den Verbinder geklemmt und festgesetzt ist, die wiederum fest miteinander verbunden sind. Diese Herangehensweise, die ebenso in thermostatischen Ventilen verwendet wird, die der Anmelder bereits lange herstellt. und vermarktet, können eine Variante aufweisen, in der die Komponente, die das tragende Teil bildet, aus gegossenem Plastikmaterial hergestellt wird, z.B. wie in EP-A-0,432,103 beschrieben.
Diese Herangehensweise erfordert daher ebenso, dass der Körper und der Verbinder separate Teile sind, die dann mit herkömmlichen Systemen mechanisch miteinander verbunden werden. Dies führt zu vergleichsweise hohen Herstellungskosten.
Ein weiterer Nachteil bei diesen bekannten Herangehensweisen liegt in der vergleichbar hohen Komplexizität der Vorgänge des Zusammensetzens der Ventileinheit, des hohlen Körpers und des Verbinders.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorgenannten Nachteile zu beseitigen, und insbesondere, ein thermostatisches Ventil von dem Typ bereitzustellen, der vorstehend beschrieben worden ist, das in einer begrüßenswert einfacheren und ökonomischeren Weise hergestellt und zusammengesetzt werden kann.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe im Wesentlichen durch die Tatsache erreicht, dass, bei einem thermostatischen Ventil der An, wie sie zu Beginn definiert worden ist, das tragende Teil, gegen das die Rückwirkungsstange der Ventileinheit axial wirkt, ein ringförmiges Flanschteil aufweist, das durch Schnappeingriff in einen inneren ringförmigen Sitz in dem Hohlkörper eingefülgt und festgesetzt ist.
Mit diesem erfindungsgemäßen Konzept ist es nicht länger nötig, den hohlen Körper und den Verbinder als zwei separate und unterschiedliche Teile herzustellen, die dann zusammengesetzt werden müssen, und weiterhin wird das Zusammenbauen der Ventileinheit, und daher das Zusammensetzen des vollständigen thermostatischen Ventils, deutlich leichter und ökonomischer gemacht. Um zusammenzufassen, die Aggregatkosten des thermostatischen Ventils gemäß der Erfindung können wesentlich niedriger sein als die von herkömmlichen thermostatischen Ventilen des gleichen Typs.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Laufe der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, unter Bezugnahme auf die angefügte Zeichnung, die ausschließlich in der Art nicht-beschränkender Beispiele bereitgestellt wird. In der Zeichnung:
– ist 1 eine schematische Ansicht eines thermostatischen Ventils gemäß der Erfindung in teilweisem Längsschnitt;
– ist 2 ein Längsschnitt bei II–II wie in 1 bezeichnet; und
– ist 3 eine Seitenansicht in der Richtung des Pfeils III, wie er in 2 bezeichnet ist.
Bezug nehmend auf die Zeichnung, weist die thermostatische Ventileinheit gemäß der Erfindung im Wesentlichen einen hohlen Körper mit dem allgemeinen Bezugszeichen 1 auf, normalerweise aus druckgegossenem Aluminium oder aus einem hochfesten gegossenen Plastikmaterial, der einen röhrenförmigen Durchgang 2 definiert, der auf einer Seite mit einem Einlass 3 und auf der anderen mit einem Auslassverbinder 4 kommuniziert.
Aufgrund der nachfolgend beschriebenen Merkmale ist der Verbinder 4 in einem einzigen Stück einstöckig mit dem hohlen Körper 1 gebildet, anstatt, wie im Stand der Technik, ein separates Teil zu sein.
Der Einlass 3 ist gedacht, um mit dem Kühlflüssigkeits-Kreislauf eines Verbrennungsmotors verbunden zu sein, während der Verbinder 4 ausgelegt ist, um mit dem Radiator verbunden zu sein, in dem diese Flüssigkeit gekühlt wird.
Der hohle Körper 1 kann ebenso mit zwei Auslasskupplungen 5, 6 gebildet sein, von denen die erste für die Verbindung z.B. mit der Heizeinheit für den Passagierraum des Fahrzeugs vorgesehen ist, in dem der Motor eingebaut ist, und die zweite – koaxial mit dem Verbinder 4 – für die Verbindung mit einem Rückflußdurchgang für Kühlflüssigkeit vorgesehen ist.
Die Nummer 7 bezeichnet eine thermostatische Ventileinheit, die in dem hohlen Körper 1 koaxial mit dem Verbinder 4 (und mit der Auslasskupplung 6) angeordnet ist, um die Kommunikation zwischen dem röhrenförmigen Durchgang 2 und dem Verbinder 4 zu steuern.
Die Ventileinheit 7 ist von allgemein herkömmlichem Typ und entspricht prinzipiell, sowohl strukturell als auch funktionell, der Einheit, wie sie zum Beispiel in dem bereits genannten Dokument EP-A-0,600,150 beschrieben wird. Zu den Zwecken der vorliegenden Erfindung ist es ausreichend, zu erklären, dass die Ventileinheit 7 einen zylindrischen Mantel 8 aufweist, der ein Wärme-ausdehnbares Material enthält (wie etwa Wachs) und eine Stange 9, die axial gegen ein feststehendes tragendes Teil 10 wirkt, das später in weiteren Details beschrieben werden wird. Der Mantel 8, der mit Freiheit zur axialen Bewegung mit der Stange 9 verbunden ist, ist axial einstückig mit einem Kappen-artigen Ventilsperrelement 11, versehen mit einem O-Ring 12, wobei der letztere mit einem ringförmigen Ventilsitz 13 im Eingriff steht, der ebenso später in weiteren Details beschrieben werden wird. Das Kappen-artige Ventilsperrelement 11 ist der Wirkung einer wendelförmigen Druckfeder 14 ausgesetzt, die zwischen diesem Ventilsperrelement 11 und einem Kreuzstück 15 angeordnet ist, durch die der Mantel 8 in seinen axialen Bewegungen geführt wird. In dem dargestellten Beispiel ist die thermostatische Einheit 7 ebenso mit einem anderen Kappen-artigen Ventilsperrelement 16 versehen, mit einer zugeordneten Druckfeder 17, die an dem Ende angeordnet ist, das dem Kappen-artigen Ventilsperrelement 11 gegenüberliegt, und ausgelegt, um auf eine bekannte Weise in die Rückflußkupplung 6 einzugreifen.
Der grundlegende Aspekt der Erfindung ist, dass das tragende Teil 10 aus einem kuppelförmigen Teil besteht, das duurch eine Reihe von Speichen 18 (drei in dem dargestellten Beispiele) definiert wird, die oben kreuzweise mit einem ringförmigen Flanschteil 19 verbunden sind, das eine Kreisform zeigt, die der des Verbinders 4 entspricht. Der äußere Durchmesser des Flanschs 19, der von dem Kuppel-Teil 10 überragt wird, ist etwas größer als der innere Durchmesser des Verbinders 4, und die Speichen 18 sind elastisch verformbar.
Der ringförmige Flansch 19 ist axial in einer inneren ringförmigen Rille 20, die in den hohlen Körper 1 zwischen dem röhrenförmigen Durchgang 2 und dem Verbinder 4 gebildet ist, aufgenommen und geklemmt. Wie in der Zeichnung gesehen werden kann, ist die umlaufende äußere Kante des Flanschs 19 zu einem Kanal ausgebildet, d.h. sie hat einen C-förmigen Querschnitt, wobei der Hohlraum in Richtung des freien Endes der Verbinders 4 gerichtet ist. Zwischen der Basis des ringförmigen Flanschs 19 und der Rille 20 ist vorteilhafterweise ein O-Ring 21 eingefügt.
Der ringförmige Ventilsitz 13, in den der O-Ring 12 des Kappen-artigen Ventilspenelements 11 eingreift, wird durch die konische innere Wand des tragenden Teils 10 neben dem ringförmigen Flansch 19 definiert.
Wenn die vorstehend beschriebene Struktur vorausgesetzt wird, wird während des Zusammensetzens der thermostatischen Einheit 7 das tragende Teil 10 axial in den Verbinder 4 eingesetzt, was den ringförmigen Flansch 19 entlang der inneren Wand dieses Verbinders 4 drückt, durch die elastische Deformation der Speichen 18, bis der ringförmige Flansch 19 in Position in der inneren Rille 20 schnappt. Der C-Abschnitt des ringförmigen Flanschs 10 macht diesen Schnappeingriff irreversibel.
Die Enden des Kreuzstücks 15, gegen das die Druckfeder 14 wirkt, werden der vorstehend beschriebenen Positionierung der Ventileinheit 7 in dem hohlen Körper 1 folgend auf jeweiligen tragenden Teilen 22 gehalten, die in der inneren Wand des röhrenförmigen Durchgangs 2 gebildet sind. Diese tragenden Teile werden vorteilhafterweise durch eine innere ringförmige Stufe in dem hohlen Körper 1 definiert, die eine konische Oberfläche aufweist, die sich in Richtung des Verbinders 4 erweitert.
Im Betrieb ist das Kappen-artige Ventilspenelement 11 mit seinem O-Ring 12 normalerweise gegen den ringförmigen Ventilsitz 13 des tragenden Teils 10 geschlossen. Wenn die Temperatur innerhalb des röhrenförmigen Durchgangs 2 einen vorbestimmten Wert eneicht, dehnt sich das Wärme-empfindliche Material innerhalb des Mantels 8 aus, und drückt den letzteren axial weg von dem Verbinder 4 entlang der Rückwirkungsstange 9, die gegen das tragende Teil 10 wirkt. Das Kappen-artige Ventilspenelement 11 wird daher von dem Ventilsitz 13 wegbewegt, entgegen der Wirkung der Feder 14. Die Flüssigkeit kann nun von dem röhrenförmigen Durchgang 2 in Richtung des Verbinders 4 fließen.
Es ist unnötig zu sagen, dass die Details der Konstruktion und der speziellen Ausführungsformen stark verändert werden können, verglichen mit denen, die beschrieben und dargestellt wurden, ohne dadurch den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen, wie sie in den folgenden Ansprüchen definiert ist.

Claims

Thermostatisches Ventil (1) zur Steuerung des Durchflusses der Kühlflüssigkeit in einem Verbrennungsmotor, das einen Hohlkörper (1), der einen röhrenförmigen Durchgang (2) definiert, ein Verbindungselement (4), das mit dem röhrenförmigen Durchgang (2) verbunden ist, eine Ventileinheit (7) enthält, die im Innern des Hohlkörpers (1)-angeordnet ist, um eine Kommunikation zwischen dem röhrenförmigen Durchgang (2) und dem Verbinder (4) zu steuern, und die ein thermostatisches Element, das durch einen Mantel (8) gebildet ist, der ein Wärme-dehnbares Material enthält, eine Rückwirkungsstange (9), mit der der Mantel (8) mit Axialbewegungsfreiheit verbunden ist, ein Kappen-artiges Ventilsperrelement (11, 12), das mit dem Mantel (8) axial integral ist und fähig ist, mit einem ringförmigen Ventilsitz (13) Eingriff zu stehen, der zwischen dem röhrenförmigen Durchgang (2) und dem Verbinder (4) angeordnet ist, ein elastisches Druckelement (14), das dazu neigt, das Ventilsperrelement (11, 12) in eine geschlossene Position gegen den Ventilsitz (13) zu schieben, und ein feststehendes tragenden Teil (10) enthält, gegen das sich die Rückwirkungsstange (9) axial schiebt, wobei das Ventil dadurch gekennzeichnet ist, dass das feststehende tragende Teil (10) ein ringförmiges Flanschteil (19) enthält, das durch einen Schnappeingriff in einen inneren, ringförmigen Sitz (20) in dem Hohlkörper eingefügt und festgesetzt ist.
Ventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das tragende Teil (10), durch eine Kuppel gebildet ist, die das Flanschteil (19) übersteigt und mit dem Letzteren durch eine Reihe von elastisch verformbaren Speichen (18) verbunden ist.
Ventil gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Flanschteil (19) einen Außenrand mit einem gerillten Profil zum irreversiblen Eingreifen in den ringförmigen Sitz (20) besitzt.
Ventil gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ringförmigen Flanschteil (19) und dem inneren ringförmigen Sitz (20) des Hohlkörpers (1) ein O-Ring (21) ist.
Ventil gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das tragende Teil (10) den ringförmigen Ventilsitz (13) in der Nähe des Flanschteils (19) definiert.
Ventil gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Ventilsitz (13) eine kegelförmige Oberfläche aufweist.
Ventil gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das elastische Druckelement (14) an dem gegenüberliegenden Ende des Ventilspenelements (11, 12) gegen ein Kreuzstück (15) rückwirkt, dessen Enden mit jeweiligen tragenden Teilen (22) des Hohlkörpers (1) in Eingriff stehen, wobei das Ventil dadurch gekennzeichnet ist, dass die tragenden Teile aus einer inneren ringförmigen Stufe (22) in dem Hohlkörper (1) bestehen.
Ventil gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Stufe (22) kegelförmig ist.
Ventil gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (1) und das Verbindungselement (4) in einem einzigen Stück integral gebildet sind.