DE602005002211T2

DE602005002211T2 - Thermostat für einen Kreislauf, Verbrennungsmotor mit einem einen solchen Thermostat enthaltenden Kühlkreislauf verknüpft und Verfahren zur Herstellung eines solchen Thermostates

Info

Publication number: DE602005002211T2
Application number: DE602005002211T
Authority: DE
Inventors: Thierry Maraux; Alain Bouloy
Original assignee: Vernet SA
Current assignee: Vernet SA
Priority date: 2004-10-18
Filing date: 2005-10-17
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2025-10-18
Also published as: FR2876763B1; DE602005002211D1; US7520446B2; EP1647871A1; EP1647871B1; US20060113399A1; FR2876763A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Thermostatventil für einen Flüssigkeitskreislauf, das ein Thermostatelement aus einem dehnbaren Stoff umfasst. Sie umfasst auch einen Wärmemotor, der mit einem mit einem derartigen Ventil ausgestatteten Kühlflüssigkeitskreislauf verbunden ist, sowie auf ein Herstellungsverfahren für ein solches Ventil.
In zahlreichen Anwendungen auf dem Gebiet der Strömungsmechanik oder Fluidik, vor allem zur Kühlung von Wärmemotoren von Kraftfahrzeugen, werden solche Ventile eingesetzt, um eine in verschiedene Zirkulationskanäle eintretende Flüssigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur dieser eintretenden Flüssigkeit zu verteilen. Um die Flüssigkeit in Abhängigkeit von anderen Parametern, insbesondere ventilexternen Bedingungen wie etwa der Umgebungstemperatur oder der Belastung des durch den mit dem Ventil ausgestatteten Motors zu verteilen, ist es bekannt, elektrische Heizeinrichtungen für den im Thermostatelement des Ventils enthaltenen dehnbaren Stoff vorzusehen. Die Regelung/Steuerung der Betätigung dieses Thermostatelements ist dann vom Äußeren des Ventils her unabhängig oder zusätzlich zur Temperatur der eintretenden Flüssigkeit mittels eines Rechners möglich, der sich an Bord des Fahrzeugs befindet und entsprechend programmiert ist.
Es ist jedoch notwendig, die Heizeinrichtungen wie einen Wärmewiderstand, die bzw. der sich in dem dehnbaren Stoff des Thermostatelements befinden bzw. befindet, mit Strom zu versorgen, während dieses Letztere zumindest zum Teil von dem durch das Ventil zu regelnden Flüssigkeitsstrom umspült ist.
Um diese Schwierigkeit teilweise zu umgehen, ist es bekannt, den Heizwiderstand im Inneren eines Kolbens des Thermostatelements unterzubringen, der zum Teil in den dehnbaren Stoff eintaucht und in Bezug auf den Körper des diesen Stoff enthaltenden Thermostatelements gleitbeweglich angebracht ist. Indem der Kolben gegenüber dem Ventil gehäuse unbeweglich ausgelegt ist, ruft die Versorgung des Elements die Dehnung des Stoffs hervor, was die Gleitbewegung des Körpers des Thermostatelements um den feststehenden Kolben herum mit sich bringt, wobei eine Klappe von diesem Körper getragen wird, damit auf die Zirkulation der Flüssigkeit in dem Ventil eingewirkt wird.
Die Einrichtung eines solchen "Heizkolbens" im Inneren des Ventils, wie sie in der EP-A-0 853 267 vorgeschlagen ist, ist jedoch komplex zu realisieren und wirft Dichtigkeitsprobleme auf, besonders was den Stromeinspeisungsbereich zwischen den vom Äußeren des Gehäuses her zugänglichen Anschlussklemmen des Heizkolbens und einem Stromversorgungselement wie einem Kabel u. dgl. angeht.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Thermostatventil mit Heizkolben vorzuschlagen, dessen Herstellung vereinfacht ist und gleichzeitig ein gute Dichtigkeit gewährleistet, was den Stromeinspeisungsbereich des Heizkolbens anbelangt.
Dazu hat die Erfindung ein Thermostatventil für einen Flüssigkeitskreislauf zum Gegenstand, wie es im Anspruch 1 definiert ist.
Die Dichtigkeit im Bereich des Anschlusssockels des erfindungsgemäßen Ventils wird somit im Wesentlichen durch das Ventilgehäuse sichergestellt. Nämlich so, dass die Stromversorgung der Anschlusseinrichtungen unter guten Dichtigkeitsbedingungen stattfindet, und zwar selbst auch dann, wenn das Stromversorgungskabel beim Einbau und der Wartung des Ventils im Inneren des Flüssigkeitskreislaufs wiederholt angeschlossen und davon getrennt wird. Dadurch wird die Herstellung des Ventils im Übrigen vereinfacht, vor allem durch die Reduktion der Anzahl von zu verwendenden Dichtigkeitselementen. Die Verwendung der Anschlussträgerleiste, die über das Innere des Gehäuses in die Blindausnehmung einzusetzen ist, erleichtert die Herstellung des Ventils: einerseits kann man sich genormter Ventilgehäuse bedienen, insbesondere im Bereich des Anschlusssockels, der mit dem übrigen Gehäuse fest und genau verbunden ist, während andererseits unterschiedliche Sockelarten vor allem entsprechend den Maß- und Funktionsgegebenheiten des im Ventil vorgesehenen Thermostatelements in das Gehäuse eingebaut werden können.
Weitere Merkmale dieses Thermostatventils sind einzeln genommen oder nach allen technisch möglichen Kombinationen in den Ansprüchen 2 bis 6 aufgeführt.
Die Erfindung hat auch einen Wärmemotor zum Gegenstand, der mit einem Kühlflüssigkeitskreislauf verbunden ist, der ein wie vorstehend definiertes Ventil umfasst.
Die Erfindung hat außerdem ein wie in Anspruch 8 definiertes Herstellungsverfahren für ein wie vorstehend definiertes Ventil zum Gegenstand.
Vorteilhafte Merkmale dieses Verfahrens sind in den Ansprüchen 9 und 10 definiert.
Die Erfindung wird bei der Lektüre der folgenden Beschreibung besser verständlich, die ausschließlich beispielhaft mit Bezug auf die Zeichnung wiedergegeben wird, in der 1 eine Schemaansicht im Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Thermostatventils ist.
In 1 ist ein Thermostatventil 1 dargestellt, das zur Ausstattung eines Kühlflüssigkeitskreislaufs insbesondere eines Kraftfahrzeugwärmemotors ausgelegt ist. Dieses Ventil umfasst ein starres Gehäuse 2, das aus Kunststoff hergestellt ist und zwei Leitungen 4 und 6 umfasst, die sich im Wesentlichen senkrecht zueinander entlang jeweiliger Längsrichtungen X-X bzw. Y-Y erstrecken. Die Leitungen münden im Bereich eines Kniestücks 8 des Gehäuses 2 ineinander. Wenn zum Beispiel das Ventil 1 in einem Kühlflüssigkeitskreislauf eines Wärmemotors verwendet wird, wird die Leitung 4 mit kalter Flüssigkeit versorgt und soll unter nachstehend noch detailliert aufgeführten Bedingungen über den Bereich 8 mit der Leitung 6 in Verbindung stehen, die einen Auslass für kalte Flüssigkeit zu einem Wärmetauscher hin bildet.
Das Ventil 1 ist mit einer Drosselklappe 10 zum Regeln des Flüssigkeitsdurchsatzes über den Bereich 8 von der Leitung 4 zur Leitung 6 ausgestattet. Die Klappe 10 ist einem Sitz 12 zugeordnet, der im Inneren durch das Gehäuse 2 abgegrenzt ist. Die Klappe ist dazu vorgesehen, sich vom Sitz 12 zu entfernen oder sich ihm zu nähern, so dass der von der Leitung 4 zur Leitung 6 gehende Flüssigkeitsdurchsatz, wenn die Klappe am Sitz in Anlage ist, im Wesentlichen Null beträgt, während die Flüssigkeit, welche die Leitung 4 ver sorgt, wenn die Klappe von diesem Sitz entfernt ist, praktisch frei in die Auslassleitung 6 übergeht.
Um die Verschiebung der Klappe 10 in Bezug auf den Sitz 12 zu steuern, ist das Ventil 1 mit einem Thermostatelement 14 ausgestattet, das Folgendes umfasst:

– einen Körper 16, der aus einem gut wärmeleitfähigen Material, zum Beispiel Metall, besteht und in seinem Inneren einen dehnbaren Stoff, im Allgemeinen Wachs, enthält, der durch eine Abdeckung 18 dicht eingeschlossen ist, und
– einen Kolben 20 in Form einer in Bezug auf den Körper 16 beweglichen Stange, von der ein (in der Figur nicht zu sehendes) Ende so in den Körper 16 versenkt ist, dass die Ausdehnung des Wachses eine relative Verschiebung zwischen dem Kolben und dem Körper nach sich zieht.

Im Einbauzustand des Ventils 1, d.h. in seinem in 1 dargestellten Zustand, ist das Thermostatelement 14 koaxial zur Leitung 4 angeordnet, d.h. seine Längsachse fällt im Wesentlichen mit der Achse X-X zusammen, und der Körper 16 dieses Thermostatelements ist in der Einlassleitung 4, der Klappe 10 vorgeordnet angeordnet, die mit dem Körper 16 an ihren Ende 16A fest verbunden ist, in dessen Bereich der Kolben 20 entlang der Achse X-X gleitet. Die Klappe 10 ist mit dem Körper 16 mittels eines massiven starren Kranzes 22 fest verbunden, in den das Ende 16A eingepresst ist.
Im Einbauzustand des Ventils 1 ist der Kolben 20 gegenüber dem Gehäuse 2 durch nachstehend noch beschriebene Einrichtungen unbeweglich festgesetzt. Folglich wird der Körper 16, wenn sich das in ihm enthaltene Wachs erwärmt und ausdehnt, entlang der Achse X-X auf der dem Kolben entgegengesetzten Seite der Achse in Translation mitgenommen. Anders ausgedrückt wird der Körper 16 in 1 dann mittels des Kranzes 22 nach unten verschoben und nimmt die Klappe 10 mit, wodurch der Sitz 12 freigesetzt wird. Um die Rückstellung der Klappe zu ihrem Sitz zu ermöglichen, wenn sich das Wachs abkühlt, ist das Ventil 1 mit einer Druckfeder 24 ausgestattet, die zwischen dem Kranz 22 und einem fest mit dem Gehäuse 2 verbundenen durchbrochenen starren Bügel 26 eingesetzt ist. Dieser Bügel begrenzt eine zentrale Öffnung 28, in deren Innerem der Körper 16 frei entlang der Achse X-X gleiten kann, wodurch die Öffnung somit eine Verschiebungsführung für den Körper 16 bildet.
Die Festsetzung des Kolbens 20 gegenüber dem Gehäuse 2 ist durch einen starren Sockel 30 gebildet, der aus einem Kunststoff, insbesondere demjenigen des Gehäuses 2 besteht. Dieser Sockel 30 grenzt dazu eine Blindausnehmung 32 zur Aufnahme des freien Endes 20A des Kolbens 20 ein, wobei dieses Ende 20A in Anlage am Grund der Ausnehmung 32 vorgesehen ist. Eine mechanische Verbindungshülse 34 ist zwischen dem Kolben und dem Sockel 30 vorgesehen, wobei eine Dichtung 36 dazwischen eingesetzt ist.
Im Einbauzustand des Ventils 1 ist der Sockel 30 fest in einer Blindausnehmung 2A aufgenommen, die im Wesentlichen komplementär zum Sockel und im Inneren durch das Gehäuse 2 begrenzt ist. Zum Beispiel stellt sich der Sockel 30 insgesamt in Form eines Zylinders mit der Achse X-X dar, der in der ebenfalls zylindrischen Ausnehmung 2A aufgenommen und durch eine ringförmige Wand 2B mit der Längsachse X-X eingegrenzt ist.
Der Sockel 30 ist in der Ausnehmung 2A beispielsweise durch Einpressen oder Clipsbefestigung unbeweglich festgesetzt.
Um die Verschiebung der Klappe auf von der Temperatur der über die Leitung 4 in das Ventil 1 eintretenden Flüssigkeit komplementäre oder unabhängige Weise zu steuern, ist der Kolben 20 im Inneren mit einem (in der Figur nicht zu sehenden) elektrischen Heizwiderstand ausgestattet. Es ist klar, dass, wenn der Widerstand mit Strom versorgt wird, sich das im Körper 16 des Thermostatelements 14 enthaltene Wachs ausdehnt, und sich der Körper, wie vorstehend erklärt, so verschiebt, dass er sich vom Sockel 30 entfernt.
Der Fluss des Versorgungsstroms für diesen Heizwiderstand wird von einem Paar leitfähiger Leisten 40 bereitgestellt, die vom Anschlusssockel getragen werden und über ein Paar elektrischer Drähte 42 an die Klemmen des elektrischen Heizwiderstands angeschlossen sind. Jede Leiste 40 ist an die Klemme 42A eines der Drähte 42, der Klemme dieses Drahts entgegengesetzt angeschlossen, die an den Heizwiderstand angeschlossen ist. Jeder Draht ist mechanisch durch Klemmzungen 44 an der Leiste gehalten, die an der Leiste angelötet oder auf sie aufgequetscht sind.
Jede Leiste 40 umfasst eine elektrische Kontaktklemme 46, die dazu vorgesehen ist, über Kontakt mit einem Strom vom Äußeren des Ventils 1 versorgt zu werden. Jede Leiste 40 ist außer im Bereich ihrer Klemme 46, die sich zumindest zum Teil von diesem Kunststoff vorstehend erstreckt, in dem Kunststoff versenkt, der den Sockel 30 bildet. Im Einbauzustand des Ventils 1 sind die vorstehenden Teile der Klemmen 46 vom Äußeren des Gehäuses 2 her zugänglich, da sie in komplementären Durchgängen 47 angeordnet sind, welche die Wand 2C des Gehäuses 2, die den Grund der Ausnehmung 2A bildet, vollständig durchdringen. Diese Durchgänge sind durch eine im Wesentlichen flache Dichtung 48 abgedichtet, die entlang der Achse X-X zwischen dem Sockel 30 und der Grundwand 2C eingesetzt ist
Die Klemmen 46 sind von der Form her dazu ausgelegt, in eine Stromversorgungssteckvorrichtung 50 eingeführt werden zu können, die über ein Kabel 52 mit einer nicht dargestellten Versorgungsquelle verbunden ist. Die Steckvorrichtung 50 ist durch Kontakt an die Klemmen 46 angeschlossen, indem sie, wie durch den Pfeil 58 angegeben ist, in einen aus demselben Material wie das Gehäuse 2 bestehenden Anschlusssockel 56 lösbar eingesteckt und darin festgesetzt werden. Dieser Sockel erstreckt sich insgesamt um die Achse X-X zum Äußeren des Gehäuses von der Grundwand 2C ausgehend vorstehend. Die Klemmen 46 sind im Innenraum dieses Sockels 56 angeordnet.
Anders ausgedrückt stellen die Klemmen 46 und der Sockel 56 eine Stromkontaktsteckvorrichtung dar, die auf komplementäre Weise mit der Versorgungssteckvorrichtung 50 verbunden ist, die auf diese Weise gegenüber den Klemmen 46 und dem Sockel 56 beliebig angeschlossen und davon getrennt werden kann.
Die Herstellung des Ventils 1 erfolgt, indem einerseits das aus einem Stück mit dem Anschlusssockel 56 gegossene Gehäuse 2 und andererseits eine Einheit bereitgestellt wird, welche den mit den Leisten 40 und dem Kolben 20 ausgestatteten Sockel 30 umfasst. Diese Einheit wird durch Formguss des Sockels 30 um die Leisten 40 erhalten, die zuvor elektrisch an den Heizwiderstand angeschlossen werden, der durch die von den Zungen 44 gehaltenen Drähte 42 im Kolben 20 untergebracht ist.
Die vorgenannte Einheit wird dann in das Innere des Gehäuses 2 eingesetzt, indem sie über die Leitung 4 bis zur Festsetzung des Sockels 30 in der Ausnehmung 2A entlang der Achse X-X eingeführt wird, wobei die Dichtung 48 dazwischen eingesetzt wird.
Um die Anbringung des Sockels 30 im Inneren der Ausnehmung 2A zu erleichtern, wird der Kolben 20 betätigt, während er noch nicht ganz in den Körper 16 des Thermostatventils 14 eingeführt ist, wobei dieser mit dem Kranz 22 und der Klappe 10 ausgestattete Körper bei einem späteren Einbauschritt angebracht werden kann.
Verschiedene Einrichtungen und Varianten des vorstehend beschriebenen Ventils 1 sind auch noch vorstellbar. Insbesondere können Form und Geometrie der Leitungen 4 und 6 und des Verbindungsbereichs 8 in Abhängigkeit vom Einbaubereich des Ventils im Inneren des zu regelnden Flüssigkeitskreislaufs eingerichtet werden. Im Übrigen kann der Körper 16 des Thermostatelements optional im Bereich seines dem Ende 16A entgegengesetzten Endes mit einer anderen Klappe, einer sogenannten Bypass-Klappe ausgestattet sein, die dazu ausgelegt ist, durch den Körper 16 in der Bewegung mitgenommen zu werden. Wenn das Thermostatelement 14 betätigt wird, verschließt diese Bypass-Klappe teilweise oder ganz einen zusätzlichen Flüssigkeitseinlass, der vom Gehäuse 2 oder von einem zweiten am Gehäuse 2 angebrachtem Gehäuse eingegrenzt wird.
Außerdem kann die Kontaktsteckvorrichtung, die den Sockel 56 und die Klemmen 46 umfasst, als nicht dargestellte Variante eine Steckerauslegung umfassen, die zu einer Versorgungssteckbuchse komplementär ist.

Claims

Thermostatventil (1) für einen Flüssigkeitskreislauf, Folgendes umfassend: – ein Gehäuse (2), das im Inneren mindestens einen Flüssigkeitszirkulationsweg abgrenzt; – eine Verschlussvorrichtung (10) für den Zirkulationsweg, – ein Thermostatelement (14), das einerseits einen Körper (16), der einen wärmedehnbaren Stoff enthält und auf der Flüssigkeitsstrecke entlang des Zirkulationswegs angeordnet ist und die Verschlussvorrichtung (10) trägt, und andererseits einen Kolben (20) umfasst, der in Bezug auf das Gehäuse (2) feststeht und in Bezug auf den Körper des Thermostatelements unter der Einwirkung des erwärmten wärmedehnbaren Stoffs gleiten kann, – elektrische Heizeinrichtungen für den wärmedehnbaren Stoff, die zumindest teilweise im Inneren des Kolbens (20) des Thermostatelements (14) angeordnet sind, und – elektrische Anschlussvorrichtungen (30, 40, 42, 44, 56) zwischen dem Äußeren des Gehäuses (2) und den Heizeinrichtungen, die gleichzeitig zumindest einen vom Äußeren des Gehäuses her zugänglichen elektrischen Kontaktstift (46), einen Anschlusssockel (56) für ein Stromversorgungselement (50) für den oder die Kontaktstift/e, Stromleiter (40, 42), die den oder die Kontaktstift/e mit den Heizeinrichtungen verbinden, und eine fest mit dem Gehäuse (2) verbundene Anschlussträgerleiste (30) für die Leiter und den oder die Kontaktstift/e umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussträgerleiste (30) dazu ausgelegt ist, in eine im Wesentlichen komplementäre, im Inneren durch das Gehäuse (2) abgegrenzte Blindausnehmung (2A) unbeweglich eingesetzt werden zu können, und dass eine Gehäusewand (2C), die von dem oder den Kontaktstift/en (46) mit einer dazwischen eingesetzten Dichtung (48) durchquert wird, auf einer Seite die Ausnehmung (2A) und auf der anderen Seite den Anschlusssockel (56) abgrenzt, der aus einem Material mit dem Gehäuse hergestellt ist.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Anschlusssockel (56) insgesamt um die Gleitrichtung (X–X) des Kolbens (20) zum Äußeren des Gehäuses (2) hin vorstehend ausgehend von der Gehäusewand (2C) erstreckt, die von dem oder den Kontaktstift/en (46) durchquert wird.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blindausnehmung (2A) insgesamt eine zylindrische Form aufweist und von einer ringförmigen Gehäusewand (2B) abgegrenzt ist, deren Längsachse (X–X) der Gleitrichtung des Kolbens (20) entspricht.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussträgerleiste (30) aus einem Kunststoff hergestellt ist, insbesondere demjenigen, der das Gehäuse (2) bildet.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter mindestens einen elektrischen Draht (42) umfassen, der eine an die Heizeinrichtung angeschlossene erste Klemme und eine an den/die Kontaktstift/e (46) angeschlossene zweite Klemme (42A) besitzt, und dass die Anschlusseinrichtungen mindestens eine Zunge (44) zum mechanischen Halt des Drahts in Bezug auf den/die Stifte umfassen.
Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter mindestens eine Leiste (40) umfassen, die aus einem Material mit dem Stift (46) hergestellt ist, und an welche die zweite Klemme (42A) des elektrischen Drahts (42) angeschlossen ist, und dass die Zunge (44) an dieser Leiste angelötet oder auf sie aufgequetscht ist.
Wärmemotor, der mit einem Kühlflüssigkeitskreislauf des Motors verbunden ist, welcher Kreislauf ein Ventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
Herstellungsverfahren für ein Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, welches Verfahren die Schritte umfasst, die darin bestehen: – Formgießen des Gehäuses (2) des Ventils (1), und – Anordnen der Anschlussträgerleiste (30), die den oder die Stift/e (46) und die Leiter (40, 42) trägt, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlusssockel (56) zusammen mit dem Gehäuse (2) formgegossen wird, in dessen Innerem die Blindausnehmung (2A) abgegrenzt ist, und dass dann die Anschlussträgerleiste (30) in das Innere des Gehäuses bis zu ihrer Festsetzung in der Blindausnehmung mit einer dazwischen eingesetzten Dichtung (48) eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussträgerleiste (30) in das Innere des Gehäuses (2) eingesetzt wird, indem sie entlang der Gleitrichtung (X–X) des Kolbens (20) über den Flüssigkeitskreislauf in dieses eingeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussträgerleiste (30) in der Blindausnehmung (2A) durch Aufpressen oder eine Clipverbindung festgesetzt wird.