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Die vorliegende Erfindung betrifft
Ventile, die einen Einsatz und eine umspritzte Ummantelung, z. B.
aus einem elastischen Material, umfassen, insbesondere dichte Ventile
für die
Thermostate zur Regulierung der Kühlsysteme von Kraftfahrzeugmotoren, sowie
die mit einem derartigen Ventil ausgestatteten Thermostate.
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Diese Ventile werden derzeit durch
Umspritzen eines Elastomers auf einen Metalleinsatz angefertigt,
nachdem der Einsatz derart verklebt wurde, dass er dem Abreißen und
Ablösen
durch den Kühlflüssigkeitsstrom
widersteht, der mit hoher Temperatur und hoher Geschwindigkeit fließt, wenn
das Ventil sehr wenig geöffnet
ist. Solche Ventile sind aus der FR-A-1 460 357 bekannt.
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Diese Ventile sind teuer, da das
Verkleben sehr sorgfältig
zu erfolgen hat und das Umspritzen auf besonderen Pressen ausgeführt werden
muss, deren Automatisierung wegen der Unterbrechung des Ablaufs
bei dem Ausführungsverfahren
durch den Klebevorgang schwierig ist.
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Die Druckschrift EP-A-0 716 367 beschreibt ebenfalls
ein Ventilsystem, das aus einem ummantelten Einsatz besteht, bei
dem die Ummantelung nur auf einer Seite von einem elastischen Element
druckmäßig gegen
den Einsatz gehalten wird, so dass die Anfertigung eines derartigen
Ventils unbedingt einen Klebungsschritt oder eine Befestigung durch
Bördeln erfordert.
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Ziel der Erfindung ist es; bei diesen
Nachteilen Abhilfe zu schaffen, und sie betrifft dazu ein Ventil,
insbesondere für
einen Thermostat, umfassend einen Einsatz und eine mit dem Einsatz
einstöckige umspritzte
Ummantelung, wobei dieser Einsatz mindestens einen im Allgemeinen
zyhinderförmigen
Bereich umfasst, an dessen einem Ende sich eine Lagerfläche für ein thermostatisches
Element anschließt,
wobei sich diese Lagerfläche
zur Außenseite
des zylindrischen Bereichs gerichtet erstreckt, einen Flansch, der
mit dieser Lagerfläche
verbunden ist, indem er sich ebenfalls nach außen hin erstreckt, und eine
Krempe, die den Flansch verlängert,
wobei das Ventil dadurch gekennzeichnet ist, dass die Ummantelung
den Einsatz mindestens teilweise von außen her umhüllt, indem sie ihn mindestens
von einer Seite der Lagerfläche
aus bedeckt, die in diejenige Richtung gewandt ist, die derjenigen
gegenüberliegt, in
der sich der zylindrische Bereich erstreckt, den sie mindestens
teilweise bedeckt, und mindestens bis zu einer Seite des Flansches,
die sich seitens dieses zylindrischen Bereichs befindet, um dem
Ablösen
und Abreißen
durch eine durch den Thermostat gehende Flüssigkeit zu widerstehen.
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Dadurch, dass der Einsatz fast auf
seiner ganzen Oberfläche
von dem Ummantelungsmaterial umgeben ist, wird die Notwendigkeit,
den Einsatz zu verleimen, vermieden, und man kann einerseits das Fertigungstempo
erhöhen
und andererseits Ventile anfertigen, deren elastisches oder wenig
hartes Ummantelungsmaterial nicht aus Gummi ist.
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Das erfindungsgemäße Ventil kann ein oder mehrere
der folgenden Merkmale aufweisen:
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- – die
Lagerfläche
und der Flansch sind unmittelbar miteinander verbunden und erstrecken
sich in ein und derselben Ebene radial zur Außenseite des im Allgemeinen
zylinderförmigen
Bereichs gerichtet, und die Ummantelung deckt den Einsatz von einer Seite
seiner Lagerfläche
ab, von diesem zylindrischen Bereich aus nach außen bis zu der dieser Lagerfläche gegenüberliegenden
Seite, um an dem zylindrischen Bereich auszukommen;
- – der
Einsatz umfasst mindestens zwei im Allgemeinen zylinderförmige Bereiche
mit verschiedenen Durchmessern, die über die Lagerfläche verbunden sind,
die aus einem Ansatz zwischen diesen beiden zylindrischen Bereichen
besteht, wobei die Lagerfläche
und der Flansch ihrerseits über
den zylindrischen Bereich mit größerem Durchmesser
verbunden sind, den der Flansch nach außen verlängert, und die Ummantelung
umhüllt
den Einsatz mindestens teilweise von außen her, indem sie ihn mindestens
von einer Seite der Lagerfläche
aus, die sich innerhalb des zylindrischen Bereichs mit größerem Durchmesser
befindet, den sie mindestens teilweise bedeckt, und mindestens bis
zu einer Seite des Flansches hin, welche sich seitens der zylindrischen
Bereiche des Einsatzes befindet, bedeckt;
- – der
Einsatz umfasst als Endbereich einen im Allgemeinen zylinderförmigen Bereich,
dessen Durchmesser kleiner ist als der eines im Allgemeinen zylinderförmigen Bereichs,
der damit über
einen Ansatz verbunden ist, und die Krempe, die den Flansch verlängert, ist
auf dieses Ende gerichtet umgebogen und weist eine ungefähr kegelstumpfförmige Grundform auf,
deren Durchmesser nach außen
gehend ansteigt;
- – der
Bereich der Ummantelung, die eine Seite des Flansches bedeckt, die
sich seitens der zylinderförmigen
Bereiche befindet, steht in Kontakt mit der Außenfläche des Bereichs mit größerem Durchmesser;
- – der
Flansch weist Lochungen auf, und die Ummantelung verschließt diese
Lochungen;
- – die
Ummantelung weist einen. ungefähr
kegelstumpfförmigen
Bereich auf, der eine Außenseite
der Krempe des Einsatzes bedeckt und den Funktionsbereich des Ventils
bildet;
- – das
Ventil umfasst einen ringförmigen
Durchgang, der in Richtung auf ein Ende des Einsatzes hin offen ist,
in die sich ein im Allgemeinen zylinderförmiger Bereich davon erstreckt,
der. über
einen Ansatz mit einem im Allgemeinen zylinderförmigen Bereich mit größerem Durchmesser
verbunden ist;
- – die
Ummantelung besteht aus einem elastomeren Material;
- – die
Ummantelung besteht aus einem thermoplastischen Material, das elastomer
oder von geringer Härte
ist.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls
einen Thermostat, der ein wie oben definiertes. Ventil, ein Gehäuseelement,
das einen Sitz für
das Ventil umfasst, ein thermostatisches Element, das einen beweglichen
Teil mit einem Kragen umfasst, und ein elastisches. Organ zum Rückstellen
des Ventils auf den Sitz umfasst, wobei der Thermostat dadurch gekennzeichnet
ist, dass der bewegliche Teil des thermostatischen Elements fest
auf das Ventil gedrückt
ist, wobei die Ummantelung druckmäßig gegen den Einsatz zwischen
dem elastischen Organ und einem Ansatz des Kragens gehalten wird.
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Dadurch, dass die Ummantelung druckmäßig gegen
den Einsatz gehalten wird, einerseits durch ein elastisches Organ,
wie etwa eine Schraubenfeder, und andererseits durch den Kragen
des beweglichen Teils des thermostatischen Elements, wird die Widerstandsfähigkeit
der Ummantelung gegen das Abreißen
im Betrieb unter harten Bedingungen weiter erhöht.
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Der erfindungsgemäße Thermostat kann ein oder
mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:
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- – der
Thermostat umfasst ein thermostatisches Element, das einen beweglichen
Teil mit einem das Ventil tragenden Kragen umfasst, und ein elastisches
Organ zum Rückstellen
des Ventils auf den Sitz, wobei der Kragen fest in die Ummantelung
gedrückt
ist, die druckmäßig gegen
den Einsatz zwischen dem elastischen Organ und einem Ansatz des
Kragens gehalten wird;
- – der
Sitz des Gehäuseelements
weist eine kegelstumpfförmige
Grundform auf;
- – das
elastische Organ ist eine Schraubenfeder, die eine kegelstumpfförmige Grundform
aufweist;
- – das
elastische Organ ist eine Schraubenfeder, deren eines Ende auf dem
Bereich dir Ummantelung aufliegt, die eine Seite des Flansches bedeckt,
die sich seitens der im Allgemeinen zylinderförmigen Bereiche des Einsatzes
befindet, und deren anderes Ende auf einer Unterlegscheibe aufliegt,
die um den beweglichen Teil des thermostatischen Element s. aufgezogen
ist und von einer Stützkrempe
des Gehäuseelements
getragen wird, die zu dessen Innenseite gerichtet hervorsteht.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsformen
der Erfindung hervor, die nur beispielhaft und nicht einschränkend angegeben
werden und in den beigefügten
Zeichnungen abgebildet sind. Es zeigen:
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Fig. 1 eine Querschnittsansicht
eines erfindungsgemäßen Ventils,
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Fig. 2 eine Draufsicht in einem kleineren Maßstab des
Ventileinsatzes aus 1,
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Fig. 3 eine Längsschnittansicht eines Thermostats,
der mit dem Ventil aus 1 ausgestattet ist,
und
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Fig. 4 im Längsschnitt einen Teil der Elemente
eines Thermostats in einer Alternative, die mit einer anderen Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Ventils
ausgestattet ist.
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Das Ventil aus 1 besteht aus einem Einsatz 1 aus
Metall oder Kunststoff, die eine gute chemische und mechanische
Widerstandsfähigkeit
aufweisen, und aus einer Ummantelung 2 aus einem Material,
das elastisch oder von geringer Härte ist, das ohne vorheriges
Verkleben des Einsatzes umspritzt wird.
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Der Einsatz 1 ist hier ein
Röhrenstück aus Metallblech,
das zwei im Allgemeinen zylinderförmige Bereiche 11, 13 mit
verschiedenen Durchmessern umfasst, die sich der Länge nach
von einem Ende zum anderen um eine gemeinsame Mittelachse erstrecken
und über
einen Ansatz 12 verbunden sind. Während der Bereich mit dem kleineren
Durchmesser 11 einen der beiden Endbereiche des Ventils
bildet, verlängert
sich der Bereich mit dem größeren Durchmesser 13 radial
nach außen,
um das andere Ende des Einsatzes durch einen Flansch 14 mit
runder Kranzform zu bilden, der seinerseits
um eine Krempe 15 verlängert
wird, die auf den ersten Endbereich des Einsatzes gerichtet umgebogen
ist; diese Krempe 15 weist eine annähernd kegelstumpfförmige Grundform
auf, deren Durchmesser in Richtung auf das erste Ende bis zu ihrem
eigenen freien Ende, das in einer Abschrägung endet, hin zunimmt.
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Die Anschlüsse der verschiedenen Bereiche 11, 12, 13, 14, 15 des
Einsatzes sind abgerundet.
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Der Flansch 14 weist runde
Lochungen 141 auf, die winkelartig gleichmäßig verteilt
sind, z. B. zwölf
um 30 Grad verteilte Lochungen.
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Die Ummantelung 2 passt
sich der Form des Einsatzes an, indem sie ihn durchgehend von der Seite
des Ansatzes 12 innerhalb des Einsatzes, den sie auf einem äußeren Teil
seiner Oberfläche
bevorzugt nur teilweise bedeckt, bis zu der Seite des Flansches 14 hin,
die der Seite der im Allgemeinen zylinderförmigen Bereiche 11, 13 des
Einsatzes zugewandt ist, den sie ganz bedeckt, bis sie mit der Außenfläche des
Bereiches 13 mit größerem Durchmesser
in Kontakt kommt, bedeckt. Auf den Oberflächen des Einsatzes, den diese
Ummantelung bedeckt, weisen die Außenflächen der Ummantelung ungefähr die gleiche
Form auf wie die entsprechenden Oberflächen des Einsatzes, jedoch
mit Anschlusshalbmessern, die andersartig sein können. Während jedoch das freie Ende
der kegelstumpfförmigen
Krempe. 15 des Einsatzes in Richtung auf die äußere Schmalseite des Einsatzes
in einer relativ spitz zulaufenden Abschrägung endet, deren Außenfläche ungefähr zylindrisch
ist, endet das freie Ende der kegelstumpfförmigen Krempe der Ummantelung, welche
die Schmalseite und die beiden Seiten der Einsatzkrempe bedeckt,
in einer Flachseite 21, die zwei Oberflächen in einer Abschrägung 22, 23 zusammenschließt, deren
eine äußere Oberfläche ebenfalls
ungefähr
zylindrisch ist, wobei sich diese Flachseite in einem runden Kranz
in einer zu der Mittelachse des Einsatzes und somit der Ummantelung rechtwinkligen
Ebene erstreckt.
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Da die Ummantelung 2 die
Seite des Ansatzes 12 innerhalb des Einsatzes 1 nur
auf einem Außenteil
ihrer Oberfläche
bedeckt, weist sie ein mittleres Loch 24 auf, dessen Durchmesser
etwas größer ist
als der Durchmesser des mittleren Lochs 16 des Einsatzes,
was die radiale Ausdehnung des elastischen Materials, aus dem sie
besteht, ermöglicht, wenn
es einem axialen Druck ausgesetzt wird.
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Da diese Ummantelung umspritzt ist,
verschließt
sie auch die Lochungen 141 des Einsatzflansches.
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Die Formteilfläche der Ummantelung befindet
sich an dem Bereich der Ummantelung, der die Seite des Flansches
14 des Einsatzes bedeckt, die sich seitens
der im Allgemeinen zylinderförmigen Bereiche 11; 13 davon
befindet.
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Der Funktionsbereich des Ventils
ist ein annähernd
kegelstumpfförmiger
Bereich 25 der Ummantelung, der die Außenseite der kegelstumpfförmigen Einsatzkrempe 15 bedeckt.
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Das aus Kunststoff bestehende Gehäuseelement 3 des
Thermostats in 3 umfasst
einen Boden, der äußerlich
die Form einer Kuppel aufweist, die innerlich mit einer Erhebung 31 versehen
ist, der eine Aufnahme für
einen feststehenden Teil 41 eines thermostatischen Elements 4 aufweist,
das auf dem Boden der Aufnahme zur Anlage., kommt.
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Dieses Gehäuseelement 3 umfasst
einen Sitz 32 mit einer kegelstumpfförmigen Grundform für das Ventil 1, 2,
dessen Durchmesser zunimmt, indem er sich von der Aufnahme für den feststehenden
Teil des thermostatischen Elements entfernt, d. h. indem er sich
dem offen Ende des Gehäuseelements 3 nähert; dieses
offene Ende weist eine Stützkrempe 33 für das bewegliche
System des thermostatischen Elements auf, und zwar in radialer Richtung
auf das Innere des Gehäuseelements 3 zu
hervorstehend.
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Der bewegliche Teil 42 des
thermostatischen Elements umfasst ein im Allgemeinen zylinderförmiges Hauptstück 421 gegenüber dem
feststehenden Teil 41, der in der Erhebung 31 des Bodens
des Gehäuseelements
aufgenommen ist, und einen das Ventil tragenden Kragen 422.
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Das Ventil wird um das Hauptstück des thermostatischen
Elements 4 aufgezogen, und der Kragen 422 dieses
Elements wird in dem Bereich der Ummantelung, welche die innere
Oberfläche
des Bereichs mit großem
Durchmesser 13, des Einsatzes l bedeckt, "fest aufgedrückt"; zudem
wird der Ansatz des Kragens 422, der seinen Umfang mit
dem Hauptstück 421 verbindet,
gegen den Bereich der Ummantelung 2 gedrückt, der
den Ansatz 12 des Einsatzes bedeckt, wobei er als Lagerfläche für das thermostatische
Element dient, während
das (ebenfalls fest aufgedrückte)
Hauptstück
in dem Bereich mit kleinerem Durchmesser 11 des Einsatzes
angepasst wird.
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Das Ventil wird durch ein elastisches
Organ 5 in Form einer zusammengedrückten Schraubenfeder, deren
eines Ende an dem Bereich der Ummantelung aufliegt, der die Seite
des Flansches 14 des Einsatzes bedeckt, die sich seitens
seiner allgemein zylinderförmigen
Bereiche befindet, und deren anderes Ende an einer Unterlegscheibe 6 aufliegt,
die um das Hauptstück
des beweglichen Teils des thermostatischen Elements aufgezogen ist,
so dass dieser bewegliche Teil im Innern dieser Unterlegscheibe,
die von der Stützkrempe
33 des Gehäuseelements
getragen wird, gleiten kann, auf den kegelstumpfförmigen Sitz 32 des
Gehäuseelements
angesetzt.
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Die äußere Oberfläche des zylindrischen Bereichs 13 mit'
größerem Durchmesser
des Einsatzes und die kegelstumpfförmige Oberfläche der
Ummantelung, die sich gegenüberliegen,
bilden einen ringförmigen
Durchgang 7, dessen Boden aus dem Bereich der Ummantelung
besteht, der die Seite des Flansches 14 bedeckt, die sich
seitens der zylindrischen Bereiche befindet und die seitens des ersten Endes
des Einsatzes offen ist, wobei dieser Durchgang eine richtige Zentrierung
der Schraubenfeder ermöglicht.
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Durch diesen, Aufbau wird die elastische Ummantelung 2 einerseits
durch die Schraubenfeder 5 und andererseits durch den Kragen 422 des
beweglichen Teils des thermostatischen Elements druckmäßig gegen
den Einsatz 1 gehalten, um eine bessere Abdichtung, insbesondere
zwischen dem Ventil und dem thermostatischen Element, sicherzustellen.
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Die Funktionsweise des Thermostats
unterscheidet sich prinzipiell nicht von derjenigen der Thermostate
mit herkömmlichem
Ventil, da jeder Temperaturerhöhung
eine Dehnungsbewegung des thermostatischen Elements 4 gegen
den von der Feder 5 auf das Ventil 1, 2 ausgeübten Beanspruchung und
ein Ablösen
des Ventils von dem Sitz 32 des Gehäuseelements 3 entspricht,
und dann, wenn die Temperatur abnimmt, die Feder das Ventil auf
den Sitz zurückstellt.
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Dieser Aufbau ermöglichtes, zum Bildender Ummantelung
entweder herkömmliche
Elastomere zu verwenden, ohne den Metalleinsatz verkleben zu müssen, oder
thermoplastische Elastomere (TPE) zu verwenden, welche direkt auf
Plastikspritzguss-Standardmaschinen geformt werden, da das TPE keine Vulkanisierung
benötigt,
so dass man Herstellungszykluszeiten erzielen kann, die sehr viel
geringer sind als die des herkömmlichen
Elastomerspritzgusses, oder aber Thermoplaste von geringer Härte zu verwenden;
zudem kann eine Automatisierung sehr einfach ohne. Unterbrechung
des Ablaufs, bei dem Herstellungsverfahren ausgeführt werden.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht
auf die oben beschriebene und dargestellte Ausführungsform beschränkt, und
es können
andere bereitgestellt werden, ohne ihren Rahmen zu verlassen.
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Somit umfass t
das Ventil bei der vereinfachten Ausführungsform, die in 4 dargestellt ist, in der
diejenigen Elemente, die Elementen der vorhergehenden Figuren entsprechen,
die gleichen Bezugszeichen tragen wie bei der ersten Ausführungsform,
einen Einsatz 1 und eine damit einstöckig umspritzte Ummantelung 2,
wobei dieser Einsatz mindestens einen im Allgemeinen zylinderförmigen Bereich
umfasst, an dessen einem Ende sich eine Lagerfläche 12 für ein thermostatisches
Element 4 anschließt.
Diese Lagerfläche 12 erstreckt
sich zur Außenseite
des zylindrischen Bereichs 11 gerichtet, ein Flansch 14 ist
mit dieser Lagerfläche 12 verbunden, indem
er sich ebenfalls nach außen
hin erstreckt, und eine Krempe 15 verlängert den Flansch 14.
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Ebenso umhüllt die Ummantelung 2 den
Einsatz 1 teilweise von außen her, indem sie ihn durchgehend
mindestens von einer Seite der Lagerfläche 12 aus bedeckt,
die in diejenige Richtung gewandt ist, die derjenigen . gegenüberliegt,
in der sich der zylindrische Bereich 11 erstreckt, den
sie mindestens teilweise bedeckt, und mindestens bis zu einer Seite des
Flansches 14, die sich seitens dieses zylindrischen Bereichs
befindet.
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Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform
umfasst diese Ausführungsform
jedoch statt zwei im Allgemeinen zylinderförmigen Bereichen einen einzigen
im Allgemeinen zylinderförmigen
Bereich 11. Daraus ergibt sich, dass die Lagerfläche 12 kein
Ansatz ist, der zwei zylindrische Bereiche verbindet, und dass diese
Lagerfläche 12 und
der Flansch 14 nicht selber über einen zylindrischen Bereich
verbunden sind, sondern in unmittelbarer Verbindung stehen, wobei
die Lagerfläche 12 außerdem einen
abgerundeten Anschluss mit dem zylinderförmigen Bereich 11 bilden.
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Zudem bedeckt die Ummantelung 2 vollständig die
Seite der Lagerfläche 12,
die in die Richtung gewandt ist, die derjenigen gegenüberliegt,
in der sich der zylindrische Bereich 11 erstreckt, und
sie umhüllt
den Einsatz 1 von außen über die
Seite des Flansches 14 hinaus, die sich seitens des Bereichs 11 befindet,
da sie sogar die ganze Seite der Lagerfläche 12 bedeckt, die
sich seitens dieses Bereichs 11 befindet, und an diesem
Bereich auskommt.
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Das Ende de Krempe 15 endet mit einer
zu ihren Seiten rechtwinkligen Schmalseite, und die Ummantelung
passt sich dieser Form an, indem sie diese äußere Schmalseite des Einsatzes 1 bedeckt.
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Hier hat die Ummantelung eine ungefähr konstante
Dicke auf ihrer gesamten Breite.
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Was den Thermostat betrifft, so umfasst
er wie zuvor zusätzlich
zu dem Ventil ein Gehäuseelement,
das einen Sitz für
das. Ventil, ein thermostatisches Element 4, das einen
beweglichen Teil 42 umfasst, der mit einem Kragen 422 versehen
ist, und ein elastisches Organ 5, um das Ventil auf den
Sitz zurückzustellen,
umfasst. Ebenso ist der bewegliche Teil des thermostatischen Elements 4 in
das Ventil eingesteckt, wobei die Ummantelung 2 druckmäßig gegen
den Einsatz zwischen dem elastischen Organ und einem Ansatz des
Kragens 422 gehalten wird.
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Hier ist es jedoch nur das Hauptstück .421 des
thermostatischen Elements, das fest in das Ventil eingesteckt ist,
und diese Steckverbindung befindet sich nicht in einem Bereich der
Ummantelung, der einen im Allgemeinen zylinderförmigen Bereich des Einsatzes
bedeckt, sondern unmittelbar in dem einzigen im Allgemeinen zylinderförmigen Bereich 11 des Einsatzes 1.
Wird die Ummantelung gegen den Einsatz zwischen einem Ansatz des
Kragens 422 und einem elastischen Organ 5 in Form einer
Schraubenfeder in Stellung gehalten, so ist diese Feder auch nicht allgemein
zylinderförmig,
sondern im Allgemeinen kegelstumpfförmig, indem sie sich. auf das
Ventil zu verengt; somit wird das verengte Ende der Feder druckmäßig gegen
die Ummantelung in ihrem Bereich gehalten, der die Seite der Lagerfläche 12 bedeckt,
die zudem zylindrischen Bereich 11 hin gewandt ist, indem
sie innen von diesem zylindrischen Bereich geführt wird, während das gegenüberliegende
Ende der Feder von dem Umfang einer Ausstülpung der Unterlegscheibe 6 geführt wird.