DE69014339T2

DE69014339T2 - Wachspelletthermostat.

Info

Publication number: DE69014339T2
Application number: DE69014339T
Authority: DE
Inventors: Yoshikazu Kuze
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-02-15
Filing date: 1990-02-12
Publication date: 1995-04-27
Anticipated expiration: 2010-02-13
Also published as: DE69014339D1; JPH02217680A; KR900013236A; CA2010049C; AU606544B2; KR920010620B1; AU4931090A; CA2010049A1; US5083705A; EP0383249A1; JPH0672677B2; EP0383249B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wachspelletthermostat für ein Motorkühlsystem in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Gattungsabschnitt von Anspruch 1.
Das Dokument EP-A-0249 451 offenbart ein herkömmliches Wachspellelthermostat, das einen Ventilsitz, einen an dem Ventil befestigten Kolben, ein verschiebbar an dem Kolben angebrachtes Führungsteil, ein an dem Führungsteil befestigtes Ventil, eine an dem Führungsteil befestigte Membran sowie ein in dem Zylinder vorhandenes Wachs umfaßt. In dem Führungsteil ist um den Kolben herum ein Zwischenraum vorhanden, um Kühlmittel aufzufangen, das an dem Kolben eingetreten ist. Der Zwischenraum ist vorhanden, um das Kühlmittel aus dem Führungsteil auszudrücken, wenn sich das Wachs ausdehnt, um einen Teil der Membran in den Zwischenraum eintreten zu lassen.
Fig. 4 zeigt ein herkömmliches Kühlsystem in einem Kraftfahrzeugmotor mit einem Thermostat, der dem in EP-A-0 249 451 offenbarten Thermostat ähnelt. Der Thermostat 1 umfaßt ein Thermo-Betätigungselement 38, eine Hauptventilplatte 5 sowie ein Zusatzventil 17. Der Thermostat 1 ist in einem Kühlmittelabflußdurchgang zwischen einem oberen Auslaß 26 von Kühlwassermänteln 24 eines Motors und einem oberen Einlaß 31 eines Kühlers 30 angeordnet. Das heißt, ein oberer Auslaß der Kühlwassermäntel 24 steht über ein Thermostatgehäuse 27, eine Kappe 28 und einen Durchgang 29 mit dem oberen Einlaß 31 des Kühlers 30 in Verbindung. Ein Auslaß einer Wasserpumpe 25 ist mit einem unteren Einlaß der Kühlwassermäntel 24 verbunden. Ein unterer Auslaß 32 des Kühlers 30 ist mit einem Einlaß 33 der Wasserpumpe 25 über einen Durchgang 34 verbunden. Ein Bypassdurchgang 36 ist zwischen einer Ventilöffnung des Zusatzventils 17 und einer Verbindungsstelle 35 des Durchgangs 34 vorhanden.
Beim Warmlaufen des Motors in der Anfangsphase ist die Hauptventilplatte 5 des Thermostats 1 in dem Thermostatgehäuse 27 geschlossen und verhindert den Fluß von Kühlmittel durch den Kühler 30. Kühlmittel wird durch die Wasserpumpe 25 umgewälzt, und durchläuft, wie dies durch Pfeile angedeutet ist, die Kühlwassermäntel 24, Thermostatgehäuse 27 sowie Bypassdurchgang 36, so daß die Temperatur des Kühlmittels schnell ansteigt.
Wenn der Motor seine normale Betriebstemperatur erreicht und die Temperatur des Kühlmittels eine vorgegebene Ventilöffnungstemperatur des Thermostats 1 erreicht, öffnet sich die Hauptventilplatte 5 des Thermostats. Dadurch fließt ein Teil des Kühlmittels aus dem Thermostatgehäuse 27 über den Durchgang 29 in den Kühler 30 und fließt von oben nach unten in den Kühler 30 und wird von der Wasserpumpe 25 mit dem Kühlmittel aus dem Bypassdurchgang 36 über den Durchgang 34 in die Kühlwassermäntel 24 gezogen.
In der Praxis ist jedoch die Wärmeempfindlichkeit des Thermo-Betätigungselementes 38 von Thermostat 1 niedrig, so daß die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit des Thermostats im Vergleich zur Temperaturanstiegsgeschwindigkeit des Kühlmittels gering ist. Unter bestimmten Umständen öffnet der Thermostat 1 nicht bei der vorgegebenen Ventilöffnungstemperatur. So öffnet der Thermostat 1 beispielsweise dann, wenn die Temperatur des Kühlmittels eine Temperatur erreicht, die um 15ºC oder in einem extremen Fall um 25ºC über der vorgegebenen Temperatur liegt. In diesem Fall wird, da der Thermostat 1 plötzlich öffnet und das Kühlmittel niedriger Temperatur aus dem Kühler 30 über die Wasserpumpe 25 in die Kühlwassermäntel 24 fließt, die Temperatur des Kühlmittels in den Kühlwassermänteln 24 durch das Kühlmittel aus dem Kühler 30 sehr schnell gesenkt, wodurch der Thermostat wieder schließt.
Wenn das maximum des Wärmeüberschwingens, das in der anfänglichen Öffnungsphase des Thermostats auftritt, und der Druckstoß, der beim Schließen des Thermostats auftritt, gleichzeitig auftreten und sich wiederholen, kommt es zu Rissen der Kühlwassermäntel und des Zylinderkopfs, zum Ausfall des Thermostats und des Kühlers und anderen Problemen. Dies führt zu schwerwiegenden Motorstörungen.
Um das Wärmeüberschwingen und den Druckstoß im Anfangsstadium des Warmlaufens des Motors zu verringern, wird gegenwärtig hauptsächlich ein anderer Aufbau des Motorkühlsystems, wie er in Fig. 5 dargestellt ist, in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Der Aufbau wird der einfacheren Erklärung halber unter Bezugnahme auf Fig. 5 erläutert, obwohl das Kühlsystem einen erfindungsgemäßen Thermostat enthält. In dem Kühlsystem befindet sich der Therinostat am Einlaßseitendurchgang der Kühlwassermäntel. Wenn sich die Hauptventilplatte 5 des Thermostats 1 in einem anfänglichen Zustand öffnet, wird kaltes Kühlmittel aus dem unteren Auslaß 32 des Kühlers 30 mit dem heißen Kühlmittel in dem Thermostatgehäuse 27 gemischt, so daß ein gemischtes Kühlmittel mit mäßiger Temperatur entsteht. Das gemischte Kühlmittel wird dem Einlaß 33 der Wasserpumpe 25 und dem unteren Einlaß der Kühlwassermäntel 24 zugeführt.
Im geschlossenen Zustand der herkömmlichen Hauptventilplatte 5 in Fig. 4 wirkt der Druck des Kühlmittels aus dem Kühler 30 auf die Hauptventilplatte 5 des Thermostats 1 und zwingt sie zur Öffnung. Bei dem herkömmlichen Kühlsystem tritt das Kühlmittel mit ungefähr 0,2 l/min unter dem Druck des Kühlmittels von 0,8 kg/cm² aus und passiert die Hauptventilplatte 5. Folglich wird der Thermostat 1 durch das Kühlmittel niedriger Temperatur gekühlt, so daß der Thermostat nicht bei der vorgegebenen Temperatur öffnet. Dadurch wird der Motor nicht ordnungsgemäß gekühlt, wodurch der Wärmewirkungsgrad des Motors verringert wird und es zu dem Wärmeüberschwingen und dem Druckstoß kommt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Wachspelletthermostat zu schaffen, bei dem ein Hauptventil in einem geschlossenen Zustand sicher geschlossen ist und so das Austreten des Kühlmittels verhindert. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 erfüllt.
Diese und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Wachspelletthermostats gemäß der vorliegenden Erfindung in vollständig geöffnetem Zustand;
Fig. 2 ist eine Schnittansicht des Thermostats in geschlossenem Zustand;
Fig. 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Dichtmechanismus für ein Ventil;
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung, die ein herkömmliches Motorkühlsystem zeigt; und
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung, die ein Motorkühlsystem mit dem erfindungsgemäßen Thermostat zeigt.
Wie aus Fig. 1 und 2 zu ersehen ist, weist das erfindungsgemäße Wachspelletthermostat 1 ein Thermostatgehäuse auf, das ein erstes Gehäuse 3 sowie ein zweites Gehäuse 4 umfaßt, das an dem ersten Gehäuse 3 befestigt ist. Das erste Gehäuse 3 weist einen Ventilsitz 2 auf. Ein Thermo-Betätigungselement 6 umfaßt einen Stahlstift 8, der an einem oberen Abschnitt 13 an dem ersten Gehäuse 3 befestigt ist, ein Führungsteil 9, das verschiebbar mit dem Stift 8 in Kontakt ist, die Hauptventilplatte 5, die an dem Führungsteil 9 befestigt ist, einen wärmeleitenden Zylinder 12, der an dem Führungsteil 9 befestigt ist, eine elastische Dichtungsauskehlung 10, die an dem Führungselement 9 befestigt ist, sowie in dem Zylinder 12 vorhandene Wachspellets 11. Ein O-Ring 14 sowie eine Dichtung 15 sind in dem Führungsteil 9 vorhanden und verschiebbar mit dem Stahlstift 8 in Kontakt. Eine Rückstellschraubenfeder 7, die um den Zylinder 12 herum angeordnet ist, befindet sich zwischen der Hauptventilplatte 5 und der Unterseite des zweiten Gehäuses 4. Ein Sicherungsring 16 ist mit dem Führungsteil 9 in Eingriff und hält die Hauptventilplatte 5 an dem Führungsteil 9. Ein Zusatzventil 17 ist verschiebbar auf einem Schaft 39 angebracht, der an der Unterseite des Zylinders 12 befestigt ist und wird durch eine Spiralfeder 40 elastisch auf dem Schaft 39 gehalten. Ein elastisches ringförmiges Dichtteil 18 ist am Außenumfang des Hauptventils 5 befestigt.
In Fig. 3 ist zu sehen, daß das elastische Dichtteil 18 durch Formen am Außenumfang der Hauptventilplatte 5 angebracht ist. Das Dichtteil 18 weist einen äußeren Randbereich 19 auf, der über die Feder 7 elastisch mit dem Ventilsitz 2 des Gehäuses 3 in Kontakt ist, so daß er als Hauptdichtmechanismus der Ventilplatte 5 wirkt. Ein ringförmiger Dichtbereich 20 hat eine ringförmige Ausnehmung 20a, die einen V-förmigen Querschnitt bildet, der als Unterdichtmechanismus dient. Der Dichtabschnitt 20 ist mit einer äußeren beweglichen elastischen Lippe 21 an einem Bereich im Inneren des Randbereichs 19 versehen, so daß er an der Innenwand 22 des Gehäuses 3 anliegt.
Fig. 2 zeigt das Ventil im geschlossenen Zustand. Wenn die Temperatur des Kühlmittels über einen vorgegebenen Wert des Thermostats steigt, dehnen sich die Wachspellets 11 aus. Dadurch wird die Auskehlungsdichtung 10 an den Stahlstift 8 gedrückt. Wenn die Wachspellets 11 die Dichtauskehlung 10 um den Stift 8 herum drücken, überwinden die Wachspellets 11 die Kraft der Schraubenfeder 7, und das Thermo-Betätigungselement 6 bewegt sich nach unten, wodurch die Hauptventilplatte 5 geöffnet wird, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.
Wenn sich der Thermostat 1 abkühlt, schrumpfen die Wachspellets. Dadurch führt die Schraubenfeder 7 die Ventilplatte 5 in die in Fig. 2 dargestellte geschlossene Position zurück.
Fig. 5 zeigt das erfindungsgemäße Motorkühlsystem, das mit dem Thermostat 1 versehen ist, wobei das Thermostatgehäuse 27 an dem Einlaßseitendurchgang, der den Durchgang 34 und die Kappe 28 umfaßt, zwischen den Kühlwassermänteln 24 und dem Kühler 30 angeordnet ist. Der obere Auslaß 26 der Kühlwassermäntel 24 ist über den Durchgang 29 mit dem oberen Einlaß 31 des Kühlers 30 verbunden. Der untere Auslaß 32 des Kühlers 30 ist über den Durchgang 34, die Kappe 28 und das Thermostatgehäuse 27 mit dem Ein1aß 33 der Wasserpumpe 25 verbunden. Der Bypassdurchgang 36 ist so angeordnet, daß er das Thermostatgehäuse 27 mit dem Durchgang 29 an der Verbindungsstelle 35 verbindet. Dadurch weist das Thermostatgehäuse 27 einen ersten Durchgang auf, der einen Teil eines Hauptdurchgangs zwischen dem Auslaß 32 des Kühlers 30 bildet, sowie einen zweiten Durchgang, der einen Teil des Bypassdurchgangs 36 bildet.
In Funktion zirkuliert, da die Hauptventilplatte 5 des Thermostats 1, wie in Fig. 5 dargestellt, schließt, das aus den Kühlwassermänteln 24 über die Wasserpumpe 25 angesaugte Kühlmittel und passiert, wie durch Pfeile angedeutet, den Bypassdurchgang 36 und das Thermostatgehäuse 27.
Im geschlossenen Zustand des Thermostats wirkt der Druck des Kühlmittels, das in dem Bybassdurchgang 36 und dem Gehäuse 27 fließt, auf die Rückstellfeder 7, wodurch die auf das elastische Dichtteil 18 wirkende Federkraft erhöht wird, so daß der Druck auf den Ventilsitz 2 der Ventilplatte 5 zunimmt. Andererseits wirkt der Druck des Kühlmittels in der Kappe 28 auf die Ausnehmung 20a in der Dichtung 20 des Unterdichtmechanismus, so daß der bewegliche Lippenbereich 21 der Dichtung 20 an die Innenwand 22 des Gehäuses 3 gebogen wird, wodurch der Außenumfang des Lippenbereichs 21 fest an der Innenwand 22 anliegt. So wird verhindert, daß das Kühlmittel niedriger Temperatur in der Kappe 28 in das Gehäuse 27 eintritt.
Aus dem Obenstehenden ergibt sich, daß die vorliegende Erfindung einen Thermostat schafft, bei dem die elastische Dichteinrichtung mit dem Hauptdichtmechanismus und dem Unterdichtmechanismus das Austreten des Kühlmittels aus der Hauptventilplatte durch das Zusammenwirken der beiden Dichtmechanismen vollständig verhindert. So wird der Thermostat mit hoher Dichtwirkung geschaffen. Obwohl die Dichtung des Dichtteils einen V-förmigen Querschnitt aufweist, kann das Dichtteil einen anderen Querschnitt, wie beispielsweise einen U-förmigen Querschnitt, haben.

Claims

1. Wachspelletthermostat für ein Maschinenkühlsystem, wobei das Kühlsystem einen Wassermantel (24) und einen Kühler (30) aufweist, wobei das Thermostat umfaßt: ein Thermostatgehäuse (27), das einen ersten Durchgang aufweist, der einen Teil eines Hauptdurchgangs bildet, und einen zweiten Durchgang, der einen Teil eines Bypassdurchgangs darstellt, einen Thermostatrahmen (3,4), der in dem Thermostatgehäuse vorgesehen ist und an einer inneren Wand des Thermostatgehäuses befestigt ist, einen Ventilsitz (2), der an der Innenwand des Thermostatrahmens ausgebildet ist, dem Inneren des Thermostatgehäuses zugewandt, ein Stift (8), der an dem Rahmen befestigt ist, ein Führungsteil (9), das verschiebbar um den Stift befestigt ist, eine Hauptventilplatte (5), die in dem Thermostatgehäuse angebracht ist und an dem Führungsteil befestigt ist, wobei die Hauptventilplatte (5) ein elastisches ringförmiges Dichtteil (18) aufweist, das außen an der Hauptventilplatte (5) angebracht ist, wobei das elastische ringförmige Dichtteil (18) einen äußeren Randbereich (19) aufweist, der, eine Ventilfläche gegen das Kühlmittel in dem ersten Durchgang darstellt, eine Spiralfeder (7), um die Hauptventilplatte so vorzuspannen, daß die Ventilfläche gegen den Ventilsitz (2) gedrückt wird, so daß der erste Durchgang geschlossen wird, einen wärmeleitfähigen Zylinder (12), der an dem Führungsteil befestigt ist, ein Zusatzventil (17), das so an dem wärmeleitfähigen Zylinder angebracht ist, daß der zweite Durchgang geschlossen werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß

das elastische ringförmige Dichtteil (18) eine ringförmige Ausnehmung (20a) aufweist, um eine ringförmige elastische Lippe (21) zu bilden;

wobei eine äußere Umfangsfläche der elastischen Lippe so angeordnet ist, daß sie gegen die Innenwand des Rahmens gedrückt wird indem der Druck des Kühlmittels in dem ersten Durchgang auf die Lippe der ringförmigen Ausnehmung wirkt, wobei die Hauptventilplatte mit der Ventilfläche und der Lippe als doppeltschließende Ventilvorrichtung wirkt.