DE8705290U1

DE8705290U1 - Thermostateinheit für das Kühlsystem einer Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE8705290U1
Application number: DE8705290U
Authority: DE
Original assignee: Gilardini SpA
Current assignee: Marelli Europe SpA
Priority date: 1986-04-24
Filing date: 1987-04-09
Publication date: 1987-08-20
Also published as: FR2597923B3; IT207773Z2; ES1002262U; SE8701675L; GB2193307B; GB2193307A; BR8702234A; IT8653329V0; SE8701675D0; ES1002262Y; GB8707855D0; FR2597923A3

Description

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Therwostateinheit für das Kühlsystem einer Verbrennungskraftwaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Thermostäteinheit für das Kühlsystem einer Verbrennungskraftmaschine. Bei solchen Systemen sind Doppel-* thermostatventiie bekannt» die es ermöglichen, den Zylinderkopf der Maschine auf einer niedrigeren Temperatur zu halten als den Zylinderblock, um so das Risiko von Beschädigungen zu verringern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Thermostateinheit für eine Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, die in der Lage ist, eine solche Temperaturdifferenz zwischen dem Zylinderblock der Maschine aufrechtzuerhalten und bei einfachem Aufbau und damit preisgünstiger Fertigung diesen Zweck mit besserem Wirkungsgrad erfüllt*

Die gemäß der Erfindung vorgesehene Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Patentanspruch 1; die Unteransprüche definieren zweckmäßige Weiterbildungen dieses Konzepts.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 ist eine Schnittdarstellung in Seitenansicht einer Thermostateinheit, ausgebildet gemäß der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 2, 3 bzw.4 sind schematische Darstellungen von drei unterschiedlichen Betriebszuständen der Thermostateinheit nach Fig.1, installiert im Kühlsystem einer Verbrennungskraftmaschine.

Gemäß Fig. 2 bis 4 ist in einem Kühlsystem bekannter Bauweise für eine Verbrennungskraftmaschine 2 eine Thermostateinheit 1 eingebaut, wobei die Maschine schematisch mit ihrem Zylinderkopf 3 und einem Zylinderblock 4 angedeutet ist. Das Kühlsystem umfaßt ferner eine Umwälzpumpe 5, einen Kühler 6 und ein Heizregister 7 für das Innere des Fahrzeugs. Die Thermostateinheit 1 umfaßt eine Stange 8, deren Ende aus einem Kolben 28 herausragt, der ein Gemisch wärmeempfindlicher Wachse enthält, um so außen eine Länge zu präsentieren, die sich mit der Höhe der Temperatur des Fluids verändert, das über den Kolben 28 strömt.

Der Kolben 8 wirkt auf Ventilsperrscheiben ein, die in Abhängigkeit von der Längö der Stange 8 selbst Durchlässe öffnen bzw. schließen, welche unterschiedliche hydraulische Kreisläufe des Kühläiystems in Kommunikation miteinander bringen, wie im einzelnen unten noch zu erläutern.

Gemäß Fig. 1 hat die Stange 8 ein äußeres Ende 11, das in ein axiales Sackloch in einem ersten Ende einer Welle 12 greift, die eine äußere Felge 9 trägt, während das zweite Ende der Welle einen topfförmigen Körper 13, der umgekehrt auf der Welle 12 sitzt, trägt und an der Basis einer zylindrischen Seitenwandung 15 eine Außenkante aufweist, die eine erste Ventilsperrscheibe 14 darstellt. Das innere Ende des Topfes 13 bildet eine Endbasis für eine Schraubenfeder 16, die um die Welle 12 herum angeordnet ist und deren Wirkung darin besteht, eine zweite ringförmige Ventilsperrscheibe 17 gleitbeweglich längs der Welle 12 in Richtung der Stange 8 zu pressen. Auf dem oberen Ende des Topfes 13 ist eine Ventilsperrscheibe 21 angeordnet, auf die ein Ende feiner Schraubenfeder 18 einwirkt. Das Ende 11 der Stange 8, der Topf 13 und die Ventilsperrscheibe 17 und 21 sind innerhalb eines hohlzylindrischen Körpers 22 eingebaut, um den einstückig ein topfförmiges zylindrisches Element 24 eingeformt ist, das eine innere zylindrische Kammer 23 begrenzt. Das Element 24 hat eine Basiswandung 25 und eine Seitenwandung 26. Die Basiswandung 25 ist mit einem Durchgangsloch 2⁷ versehen, in das ein Abschnitt des Kolben 28 eingieift, in welchem die Stange 8 gleitbeweglich ist. Nahe der Endwandung 25 erstreckt sich ein Rohranschluß 31 radial von der Wandung 26 und durchsetzt den Körper 22 radial, um einen ersten Abschnitt 23a der Kammer 23 in hydraulische Kommunikation mit einem Auslaß eines Kühlkreislaufes 45 zu bringen, ausgebildet im Zylinderblock 4 (Fig.2). Ein zweiter Rohranschluß 32 erstreckt sich radial von der Seitenwandung 26 nahe dem freien Ende dieser Wandung, durchsetzt den Körper 22 radial und bringt einen zweiten Abschnitt 23b der Kammer 23 in hydraulische Verbindung mit dem Einlaß des Kühlers 6 (Fig.2). Die Teile 23a und 23b sind koaxial zueinander und voneinander getrennt durch eine öffnung 33, die innerhalb des Elementes 24 zwischen dessen Bereichen ausgebildet ist, von denen sich die Rohranschlösse 31 und 32 wegerstrecken.

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Für einige von der Stange 8 eingenommene Betriebspositionen (wie noch im Detail zu erläutern) wird die öffnung 33 durch die Ventilsperrscheibe 17 verschlossen, wodurch die hydraulische Kommunikation zwischen den beiden Teilen 23a und 23b der Kammer 23 unterbrochen wird und damit auch zwischen den Rohranschlüssen 31 und 32* Zwi§ehen dem Inneren des Körpers 22 und der Außenseite des Elements 24 ist eine Kammer 34 begrenzt, deren Einlaßöffnung 35 repräsentiert wird durch das offene Ende des Körpers 22, durch welchen sich der Kolben 28 erstreckt. Nahe dem gegenüberliegenden Ende des Körpers 22 durchsetzt ein dritter Rohranschluß 36 radial dessen Wandung, wodurch die Kammer 34 in Kommunikation mit dem Einlaß des Hteizregisters 7 gebracht wird (Fig.2). Das freie Ende des Elements 24 begrenzt demgemäß eine Öffnung 37 zwischen dem Teil 23b der Kammer 23 und der Kammer 34. In einer von der Stange 8 eingenommenen Position {noch im Detail zu beschreiben) wird die öffnung 37 durch die Ventilsperrscheibe 21 verschlossen, die gegen diese öffnung 37 durch die Feder 18 gepreßt wird, welche an ihrem anderen Ende gegen die Deckplatte 38 gedrückt gehalten wird, befestigt am Ende des Körpers 22 gegenüber der öffnung 35. Die Ventilsperrscheibe 14 bleibt innerhalb des Teils 23b der Kammer 23 bei einigen von der Stange 8 eingenommenen Positionen, während bei anderen Positionen sie in die Kammer 34 eintreten kann, da sie einen kleineren Durchmesser aufweist als den der öffnung 37. Es ist festzuhalten, daß diese Ventilsperrscheibe 21 einen Basisabschnitt 40 kleineren Durchmessers besitzt, der durch die öffnung 37 hindurchpaßt und verbunden ist mit der äußeren Oberseite des topfförmigen Körpers 13.

Im Betrieb nimmt die Thermostateinheit 1 drei unterschiedliche Positionen an in Abhängigkeit von der Höhe der Temperatur der Flüssigkeit, die über den Kolben 28 strömt. Fig. 2 illustriert schematisch die Strömung des Kühlfluids, wenn der Kolben 28 bei einer bespielsweise unter 71° C liegenden Temperatur ist. Unter diesen Bedingungen nimmt die Stange 8 die am meisten eingezogene Position ein, in der nittels der Ventilsperrscheiben 17 und 21 und unter der Wirkung der Federn 16 und 18 die öffnungen 33 und 37 verschlosen werden. Das Kühlfluid vom Auslaß der Pumpe 5 strömt deshalb in einen Kühlkreislauf 39, der im Zylinderkopf 3 ausgebildet ist, tritt aus diesem aus und strömt über den Kolben 28, gelangt dann zum Teil durch die öffnung 35 in die Kammer 34, von wo es durch den Rohranschluß 36 Richtung einer Leitung 44 strömt, die zu dem Heizregister 7 führt.

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Ein anderer Teil des Fluids vom Zylinderkopf 3 gelangt in bekannter Weise in eine Leitung 41, die so positioniert ist, daß der Ansaugkrümmer der Maschine 2 aufgeheizt wird und die zu einer Leitung 42 am Auslaß des Heizregisters 7 führt. Von der Leitung 42 wird das Fluid in eine Leitung 43 am Auslaß des Kühlers 6 eingespeist und strömt dann in Richtung des Einlasses der Pumpe 5. Ein weiterer Teil des Fluids vom Zylinderkopf fließt in Richtung eines Einlasses zum Kühlkreislauf 45, ausgebildet im Zylinderkopf 4; dieses Fluid strömt nicht durch den Zylinderkopf 4, da bei der oben angegebenen Temperatur die Stange 8 die Öffnung 33 verschlossen hält und damit die Kommunikation zwischen den beiden Teilen 23a und 23b der Kammer 23 sperrt. Da nämlich der Teil 23a der Kammer 23 in Durchflußverbindung über Rohranschluß 31 mit dem Auslaß des Kühlkreislaufs 45 im Zylinderblock 4 steht, strömt das Fluid nicht längs dieses Kreislaufs 45, da der Auslaß durch die Ventilsperrscheibe 17 verschlossen ist. Trotzdem gelangt eine begrenzte Quantität dieses Fluids aus dem Kreislauf 45 über eine kleine Leitung 45 zum Einlaß der Pumpe 5. In diesem Falle ist der einzige Teil der Maschine 2, der deutlich gekühlt wird, der Zylinderkopf 3, der demgemäß auf einer Temperatur gehalten wird, die niedriger liegt als die des Zylinderkopfes 4.

Fig.3 illustriert die Strömung des Kühlfluids, wenn der Kolben 28 auf einer höheren Temperatur liegt, zwischen beispielsweise 71° C und 85° C. Bei dieser Temperaturhöhe erstreckt sich die Stange 8 aus dem Kolben 28 und öffnet die öffnung 37, was die Kammer 34 in Durchflußverbindung mit dem Abschnitt 23b der Kammer 23 bringt, von wo sich der Rohranschluß 32 erstreckt. Die Expansion, der die Stange 8 unterworfen wird, überwindet die Wirkung der Feder 18, so daß die Stange 8 mit dem Körper 13 eine Verlagerung der Ventilsperrscheibe 21 in Richtung der Abdeckung 38 verursacht. Der Körper 13 bleibt in diesem Falle auf der Höhe der öffnung 37, und unter Berücksicntigung seiner Konfiguration bewirkt er eine Drosselung m der öffnung 37, was eine begrenzte Durchströmung von Kühlfluid von Kammer 34 in Richtung auf den Abschnitt 23b der Kammer 23 ermöglicht. Die öffnung 33 bleibt immer noch durch die Ventilsperrscheibe 17 unter der Wirkung der Feder 16 verschlossen. Das Kühlfluid folgt noch immer all den bereits unter Bezugnahme auf Flg. 2 beschriebenen Kreisläufen.

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Kühler 6 führt.

Fig. 4 illustriert die Kühlfluidwege, wenn der Kolben 28 auf einer noch höheren Temperatur liegt, beispielsweise oberhalb 35° C. Bei dieser Temperatur ragt die Stange 8 noch weiter heraus und verlagert mittels der Felge 9 der Welle 12 die Ventilsperrscheibe 17 gegen die Wirkung der Feder 16 unter öffnen des Durchlasses 33. In diesem Falle wird der Körper 13 in die Kammer 34 hineinverschoben, bewirkt jedoch noch immer eine bestimmte Drossel wirkung in der öffnung 37. Das Kühlfluid folgt allen Wegen, die oben unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert wurden. Darüber hinaus strömt das Fluid durch die Gesamtheit des Kühl kreis lauf es 45 im Zylinderblock 4, von wo es austritt, um den Abschnitt 23a der Kammer 23 zu erreichen, von wo es durch die öffnung 33 in den Teil 23b strömt. Da die öffnung 37 eine gewisse Drosselung zeigt, gelangt eine kleinere Menge von Fluid durch diese als durch die öffnung 33. Aus dem Teil 23b der Kammer 23 gelangt dann das Fluid, das aus den beiden öffnungen 33 und 37 ausströmt, durch den Rohranschluß 32 zu dem Kühler 6. In der unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschriebenen Stufe wird die Zirkulation von Kühlfluid durch den Kühler 6 unterbunden, damit die Maschine 2 ihre Arbeitstemperatur möglichst schnell erreicht. Es ist nämlich bekannt, daß eine exzessiv niedrige Temperatur der Zylinderwandungen für den Betrieb und die Lebensdauer der Maschine 2 nachteilig ist, wobei die Verbrennung mit einem niedrigen Wirkungsgrad erfolgt. Dies gilt insbesondere beim Anlauf der Maschin⁰ 2 oder bei extrem niedrigen Umgebungstemperaturen.

In der unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläuterten Stufe hat eine grenzte Fluidquantität, die aus dem Zylinderkopf 3 stammt, die Möglichkeit, durch den Kühler 6 zu strömen, derart, daß dies einen Beitrag leistet zur Kühlung des Zylinderkopfes 3 selbst. Da das Fluidvoiirnen, das durch dgn Zylinderkopf 3 in Richtung Kühler 6 strömen kann, relativ klein sein muß* ist es deshalb erforderlich, die Drosselwirkiing herbeizuführen (erzielt mittels des Körpers 13).

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Die gleiche Drosselung ist auch wirksam im Falle der öffnung des Durchlasses 33, da das Fluidvolumen, das durch den Zylinderkopf 3 in Richtung Kühler strömen muß, kleiner ist als das, das durch den Zylinderblock 4 strömen muß.

Aus vorstehenden Erläuterungen ergeben sich die mittels der Erfindung erzielten Vorteile.

Insbesondere erhält man eine Thermostateinheit 1, die derart modifiziert ist gegenüber bisher bekannten Thermostaten, daß ein kleinerer Anteil von Fluid aus dem Zylinderkopf 3 in Richtung Kühler strömt, als aus dem Zylinderblock 4.

Ferner ist die Tnermostateinheit 1 von einfachen Aufbau und demgemäß zu niedrigen Kosten fertigbar.

Schließlich kann von der dargestellten und beschriebenen Konstruktion abgewichen werden, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.

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Claims

Ansprüche

1. Thermostateinheit (1) für eine Verbrennungskraftmaschine (2), installiert in einem Kühlsystem mit einem ersten Kreislauf (39), ausgebildet in einem Zylinderkopf (3) der Maschine (2), einem zweiten Kreislauf (45), gebildet in einem Zylinderblock (4) der Maschine (2), wobei der erste (39) und zweite (45) Kühlkreislauf miteinander über die Thermostateinheit (1) kommunizieren, mit einer Umwälzpumpe (5; für das Umwälzen von Fluid durch den ersten und zweiten Kreislauf (39, 45), und einen Kühler (6), der zwischen die Thermostateinheit (1) und die Pumpe (5) geschaltet ist, wobei die Einheit (1) erste Ventilsperrglieder (21) umfaßt, die betätigbar sind zum Regulieren der Kommunikation zwischen dem ersten Kreislauf (39) und dem Kühler (6), und zweite Ventilsperrglieder (17), die betätigbar sind zum Regulieren der Kommunikation zwischen dem zweiten Kreislauf (45) und dem Kühler (6), dadurch gekennzeichnet, daß die Thermostateinheit (1) zusätzliche Ventilsperrglieder (14) umfaßt, die betätigbar sind zum Absperren der Kommunikation zwischen dem ersten Kreislauf (39) und dem Kühler (6) in verschiedenen Öffnungspositionen aer ersten Ventilsper-glieder (21).

2. Thermostateinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt einen im wesentlichen zylindrischen topfförmigen Körper (22) mit einer Einlaßöffnung (35) in Kommunikation mit einem Auslaß des ersten Kreislaufs (39), einen topfförmigen Abschnitt (24) innerhalb des Körpers (22), der eine erste innere zylindrische Kammer (23) begrenzt, unterteilt in einen ersten Abschnitt (23a) und einen zweiten Abschnitt (23b), die voneinander durch einen verschließbaren Durchlaß (33) getrennt sind, einen ersten von dem Abschnitt (23a) sich wegerstreckenden Rohranschluß für die Kommunikation mit einem Auslaß des zweiten Kreislaufs (45) sowie einen zv/eiten von dem zweiten Abschnit (23b) sich wegerstreckenden Rohranschluß (32) für die Durchflußkommunikation mit einem Einlaß des Kühlers (6), eine zweite Kammer (34), begrenzt innerhalb des genannten Körpers (22) zwischen diesem und der Außenoberflache des genannten Abschnitts (24), wobei der zweite Abschnitt (23b) der ersten Kammer (23) einen verschließbaren Durchlaß (37) aufweist für die Kommunikation mit der genannten zweiten Kammer (34), einen Kolben (28) von tempefaturempfindlichem Material in dem Boden des genannten topfförmigen Abschnitts (24), der sich durch die erste öffnung (35) erstreckt und eine Stange (8) gleitbeweglich aufnimmt, die sich von dem genannten Kolben (28) in

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das Innere des ersten Abschnitts (23a) der genannten ersten Kammer (23) wegerstreckt.

3. Thermostateinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Ventilsperrglieder (14) einen topfförmigen Korper (13) umfassen, angeordnet innerhalb der ersten Kammer (23) und gleitbeweglich parallel zur Achse der Stange (8), wobei die zusätzlichen Ventilsperrglieder (14) einen kleineren Durchmesser aufweisen als der Durchlaß (37) und in einer ersten Position bei verschlossenem Durchlaß (37) durch die ersten Ventilsperrglieder (21) innerhalb des genannten zweiten Abschnitts (23b) angeordnet sind, während sie in einer weiteren Position zur Drosselung des Fluidstroms von der zweiten Kammer (34) in den zweiten Abschnitt (23b) in Ausfluchtung mit dem genannten Durchfluß (37) stehen.

4&ldquor; Thermostateinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Ventilsperrglieder eine erste Ventilsperrscheibe (21) umfassen, installiert innerhalb der zweiten Kammer und auf den gesteuerten Durchlaß (37) durch eine Feder (18) gepreßt, wobei die erste Ventilsperrscheibe (21) parallel zu sich selbst verlagerbar ist zum öffnen des Durchlasses (37) unter der Wirkung der Stange (8) und zusammen mit dem tofförmigen Körper (13), mit dem «sie in Kontakt steht, und daß die zweiten Ventilsperrglieder eine zweite Ventilsperrscheibe (17) umfassen, installiert innerhalb des zweiten Abschnitts (23b) der inneren zylindrischen Kammer (23) und angepreßt durch eine zweite Feder (16), die gegen das Innere des topfförmigen Körpers (13) wirkt und die Ventilsperrscheibe (1/) gegen die gesteuerte öffnung (33) anlegt, wobei die Ventilsperrscheibe (17) qleitbeweglich parallel zur Achse asr Stange (8) ist zum öffnen der Durchlasses (33) durch die Stange (8).

5. Thermostateinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein RingabschoUt, der eine dritte Ventilsperrscheibs (14) bildet, der zweiten Ventilsperrscheibe (17) gegenüberliegt und sich radial vom freien Ende des topfförmigen Körpers (13) wegerstreckt.

6. Thermostateinheit nach Anpruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (8) mit einem Ende (11) in ein ersten Ende einer Welle (12) eingreift, die sich durch die zweite Ventilsperrschiibe (17) erstreckt und daß

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an einem zweiten Ende die Welle den töpfföntiigen Körper (13) trägt, während das erste Ende der Welle (12) eine Fege! (9) zum Erfassen und Verlagern der zweiten Ventilsperrscheibe (17) aufweist«

7» Thermostateinheit nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet» daß eine Deckplatte (38)* an der sich die erste Feder (18) abstützt, an einem axialen Ende des Körpers (22) gegenüber der genannten Einlaßöffnung (35) montiert ist.

8. Thermostateinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch

gekennzeichnet, daß die zweite Kammer (34) in Kommunikation mit einem dritten

Rohranschluß (36) steht für die Kommunikation mit einem zusätzlichen äußeren Kreislauf (41, 7).

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