EP0915237B1 - Kühlsystem für Kraftfahrzeuge - Google Patents

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EP0915237B1
EP0915237B1 EP98890316A EP98890316A EP0915237B1 EP 0915237 B1 EP0915237 B1 EP 0915237B1 EP 98890316 A EP98890316 A EP 98890316A EP 98890316 A EP98890316 A EP 98890316A EP 0915237 B1 EP0915237 B1 EP 0915237B1
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EP
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thermostat
cooling system
return line
water pump
housing
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Siegfried Ing. Heer
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TCG Unitech AG
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TCG Unitech AG
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P5/00—Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/10—Pumping liquid coolant; Arrangements of coolant pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/02—Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions
    • F04D15/0245—Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions responsive to a condition of the pump
    • F04D15/0263—Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions responsive to a condition of the pump the condition being temperature, ingress of humidity or leakage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2070/00—Details

Definitions

  • the present invention relates to a cooling system for motor vehicles according to the Preamble of claim 1.
  • Such a cooling system should have the simplest possible structure and be compact.
  • the simple one Structure enables inexpensive production and the largest possible Reliability.
  • the compact structure is necessary because the installation space for Ancillaries are subject to an increasing number of restrictions.
  • On such a cooling system consists in its entirety of a cooling water pump, which is usually designed as a radial pump and the cooling water to the Engine block and / or to the cylinder head of an internal combustion engine.
  • a bypass line leads to the engine block or cylinder head Thermostat, while another line via a cooler also to the Thermostat is performed.
  • a heating heat exchanger is provided which uses the heat of the cooling water to flow into the interior of the To heat the air to be injected into the vehicle.
  • a thermostat In conventional cooling systems, a thermostat is occasionally in the range of Arranged cooler. Locks below a predetermined temperature Expansion element from the cooling water passage through the radiator, so that Cooling water only led through the bypass line in the so-called small circuit becomes. This enables the engine to warm up quickly after a cold start. When the predetermined temperature is reached, the expansion element changes its shape Length and clears the way of the cooling water through the radiator, making a proper engine cooling is achieved.
  • a Thermostat arranged in the area of the cooling water pump.
  • the suction side and The pressure side housing of the cooling water pump consists of two separate ones Components, and at least a third component is provided for the thermostat.
  • Such cooling systems are satisfactory in their function, the manufacture and the assembly is relatively complex.
  • WO 96/03574 describes a cooling system for an internal combustion engine Combustion known, in which the cooling water pump and the thermostat are arranged relatively compact. The flow to the thermostat is via a substantially frustoconical housing, and the thermostat is in the flowed essentially along its axis. It has been found that the response time in such a construction is relatively long. This means, that the thermostat is closed during a cold start to keep the cooling water on Pass the cooler. When the engine is warm, the thermostat should open to ensure adequate cooling. With the conventional Solution, the cooling water can reach its target temperature under certain operating conditions Reach relatively quickly and exceed for a certain period of time until the thermostat opens. This can lead to undesirable overheating come.
  • the object of the present invention is the cooling system described above to develop in such a way that production is as simple and inexpensive as possible is possible and that a particularly simple structure is achieved.
  • the thermostat should respond quickly.
  • this object is characterized by the features of the Part of claim 1 solved.
  • Cooling system can reduce the number of components and it can be a particularly compact and easy to manufacture cooling water pump thermostat unit being represented.
  • one pressure side housing of the cooling water pump partly from the component which forms the suction side housing and the other part of the bearing part is formed, and in particular if the sealing plane between the suction side housing and the bearing part, the pressure side housing essentially divides along a middle plane.
  • a connecting part for a heating return provided on a flange surface on Thermostat housing is attached, which is substantially parallel to the axial direction of the thermostat is oriented.
  • the thermostat is used by the cooling medium Direct flow from the heating return.
  • one Flow deflection bracket is formed in one piece with a fastening part which is a connector for a heating return in two different orientations is attachable.
  • a position of the connector is particularly special suitable for longitudinal installation of the motor while the other position is suitable for transverse installation.
  • suction-side housing as part of the engine block or cylinder head one Internal combustion engine is formed. In this way, another component omitted, and it can reduce the effort in editing, because for example, the cylinder head in any case for various other machining operations must be clamped.
  • the water pump thermostat unit of Fig. 1 consists of a first Component 1, which integrally forms the suction-side housing 1a of the cooling water pump 2 and forms the thermostat housing 1b.
  • a Seal 3 of the bearing part 4 for the cooling water pump 2 flanged On the first component 1 is a Seal 3 of the bearing part 4 for the cooling water pump 2 flanged, the same time the bracket 4a for the thermostat 5 forms.
  • a connection 6 on the bearing part 4 is provided for the return of the cooling water from the cooler, not shown.
  • a pump impeller 7 is placed on a pump shaft 8 in order to move from it to be rotated.
  • the pressure-side space of the cooling water pump 2 is partly as a recess 9a in the bearing part 4 and the other part formed as a recess 9b in the first component 1.
  • the thermostat 5 has an expansion element 10, which has a bracket 11 is stored, which is held by brackets 21.
  • a first spring 12 presses in first poppet valve 13 in the closed position.
  • a second spring 14 is loaded a second poppet valve 15 in the closing direction.
  • the springs 12 and 14 are as Compression coil springs formed.
  • the poppet valve 13 controls an opening through the cooling water from the cooler, not shown, to the cooling water pump 2 is returned.
  • the poppet valve 15 controls the bypass connection 16, via the Cooling water returned directly from the engine block or cylinder head, not shown becomes.
  • a connecting part 18 is on a lateral flange 17 of the component 1 provided for the return from a heating heat exchanger, not shown.
  • a flow deflection bracket 19 is formed, which the Thermostat 5 encloses.
  • the bracket 19 has the task of cooling water flows through the poppet valve 15 so that it deflects the thermostat 5 flows safely around. This ensures that the thermostat increases the temperature of the returning cooling water quickly and reliably reacts and the poppet valve when a predetermined temperature is exceeded 15 closes.
  • the formation of the flow deflection bracket 19 made of plastic a significant simplification of the manufacturing process for the Component 1 compared to a rib molded onto this. This can cause a substantial cost savings can be achieved.
  • a seal 20 is provided to the connection part 18 against the Seal flange 17.
  • the flow deflection bracket 19 can be formed in one piece with the connecting part 18 can be provided in an alternative embodiment be that the flow deflection bracket 19 is formed on its own fastening part is that with the connecting part 18 in two different positions can be connected, for example via a dovetail guide. This is it is possible, using the same components, the connecting part 18 in attach different positions, d. H. in a position in which the connecting part 18 to the left in FIG. 2, as shown, or alternatively in a position in which it points to the right.
  • the present invention enables an assembly consisting of a cooling water pump and thermostat, with few components and low manufacturing costs to realize.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
An das Kühlsystem von Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge werden verschiedene Ansprüche gestellt. Insbesondere soll ein solches Kühlsystem einen möglichst einfachen Aufbau besitzen und kompakt ausgeführt sein. Der einfache Aufbau ermöglicht eine kostengünstige Herstellung und eine möglichst große Ausfallssicherheit. Der kompakte Aufbau ist notwendig, da der Einbauraum für Nebenaggregate einer zunehmenden Anzahl von Beschränkungen unterliegt. Ein solches Kühlsystem besteht in seiner Gesamtheit aus einer Kühlwasserpumpe, die üblicherweise als Radialpumpe ausgebildet ist und die Kühlwasser zu dem Motorblock und/oder zu dem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine zuführt. Von dem Motorblock bzw. Zylinderkopf führt eine Bypassleitung direkt zu einem Thermostat, während eine weitere Leitung über einen Kühler ebenfalls zu dem Thermostat geführt wird. Darüber hinaus ist ein Heizungswärmetauscher vorgesehen, der die Wärme des Kühlwassers dazu nützt, die in den Innenraum des Fahrzeugs einzublasende Luft zu erwärmen.
Bei herkömmlichen Kühlsystemen ist ein Thermostat fallweise im Bereich des Kühlers angeordnet. Unterhalb einer vorbestimmten Temperatur sperrt dabei ein Dehnstoffelement den Kühlwasserdurchtritt durch den Kühler ab, so dass das Kühlwasser nur über die Bypassleitung im sogenannten kleinen Kreislauf geführt wird. Dies ermöglicht eine schnelle Erwärmung des Motors nach dem Kaltstart. Bei Erreichen der vorbestimmten Temperatur ändert das Dehnstoffelement seine Länge und gibt den Weg des Kühlwassers durch den Kühler frei, so dass eine ordnungsgemäße Kühlung des Motors erreicht wird.
Bei einer anderen bekannten Ausführungsvariante eines Kühlsystems ist ein Thermostat im Bereich der Kühlwasserpumpe angeordnet. Das saugseitige und druckseitige Gehäuse der Kühlwasserpumpe besteht dabei aus zwei getrennten Bauteilen, und für den Thermostat ist mindestens ein dritter Bauteil vorgesehen. Solche Kühlsysteme sind von ihrer Funktion her zufriedenstellend, die Herstellung und die Montage ist jedoch relativ aufwendig.
Aus der WO 96/03574 ist ein Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung bekannt, bei dem die Kühlwasserpumpe und das Thermostat relativ kompakt angeordnet sind. Die Anströmung des Thermostats erfolgt über ein im wesentlichen kegelstumpfförmiges Gehäuse, und der Thermostat wird im wesentlichen entlang seiner Achse angeströmt. Es hat sich herausgestellt, dass die Ansprechdauer bei einer solchen Bauweise relativ lang ist. Dies bedeutet, dass bei einem Kaltstart der Thermostat geschlossen ist, um das Kühlwasser am Kühler vorbeizuführen. Bei betriebswarmen Motor sollte jedoch der Thermostat öffnen, um eine ausreichende Kühlung zu gewährleisten. Bei der herkömmlichen Lösung kann unter bestimmten Betriebsbedingungen das Kühlwasser seine Solltemperatur relativ rasch erreichen und für einen bestimmten Zeitraum überschreiten bis der Thermostat öffnet. Dadurch kann es zu unerwünschten Überhitzungen kommen.
Aus der DE 35 10 148 A ist eine Brennkraftmaschine mit einem Kühlkreislauf bekannt, der durch einen Thermostat geregelt ist. Ein schnelles Ansprechverhalten des Thermostats kann durch die bekannte Lösung jedoch nicht gewährleistet werden. Weiterhin ist keine Lösung für den Anschluss des Heizungsrücklaufs angegeben. Die US 4, 938, 185 A zeigt einen Anschluss für den Heizungsrücklauf, wobei jedoch ein beschleunigtes Ansprechverhalten ebenfalls nicht erreicht wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das eingangs beschriebene Kühlsystem so weiterzubilden, dass eine möglichst einfache und kostengünstige Herstellung möglich ist und dass ein besonders einfacher Aufbau erreicht wird. Insbesondere soll ein schnelles Ansprechverhalten des Thermostates gesichert sein.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Patentanspruch 1 gelöst.
Besonders günstig ist es, wenn eine Halterung für den Thermostat einstückig mit einem Lagerteil für die Kühlwasserpumpe ausgebildet ist. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Kühlsystems kann die Anzahl der Bauteile verringert werden und es kann eine besonders kompakte und einfach herzustellende Kühlwasserpumpen-Thermostat-Einheit dargestellt werden.
Gusstechnisch und strömungstechnisch besonders günstig ist es, wenn ein druckseitiges Gehäuse der Kühlwasserpumpe zum einen Teil von dem Bauteil gebildet wird, der das saugseitige Gehäuse bildet und zum anderen Teil vom Lagerteil gebildet wird, und insbesondere, wenn die Dichtebene zwischen dem saugseitigen Gehäuse und dem Lagerteil das druckseitige Gehäuse im wesentlichen entlang einer mittleren Ebene teilt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist ein Anschlussteil für einen Heizungsrücklauf vorgesehen, der an einer Flanschfläche am Thermostatgehäuse befestigt ist, die im wesentlichen parallel zur Axialrichtung des Thermostats orientiert ist. Der Thermostat wird dabei von dem Kühlmedium aus dem Heizungsrücklauf direkt angeströmt.
Um mit einer möglichst großen Anzahl von Gleichteilen verschiedene Einbausituationen eines Motors bewältigen zu können, ist es weiters günstig, wenn ein Strömungsumlenkbügel einstückig mit einem Befestigungsteil ausgebildet ist, an dem ein Anschlussteil für einen Heizungsrücklauf in zwei unterschiedlichen Orientierungen befestigbar ist. Eine Stellung des Anschlussteils ist dabei etwa besonders für einen Längseinbau des Motors geeignet, während die andere Stellung für einen Quereinbau geeignet ist.
Eine weitere bedeutende Vereinfachung kann dadurch erreicht werden, wenn das saugseitige Gehäuse als Teil des Motorblocks oder des Zylinderkopfs einer Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Auf diese Weise kann ein weiterer Bauteil entfallen, und es kann der Aufwand bei der Bearbeitung verringert werden, da beispielsweise der Zylinderkopf in jedem Fall für verschiedene andere Bearbeitungsvorgänge eingespannt werden muss.
In der Folge wird die vorliegende Erfindung anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
eine axonometrische Explosionsdarstellung des wesentlichen Teils eines erfindungsgemäßen Kühlsystems und
Fig. 2
einen Schnitt durch die Vorrichtung von Fig. 1.
Die Wasserpumpen-Thermostat-Einheit der Fig. 1 besteht aus einem ersten Bauteil 1, der einstückig das saugseitige Gehäuse 1a der Kühlwasserpumpe 2 und das Thermostatgehäuse 1b bildet. An dem ersten Bauteil 1 ist über eine Dichtung 3 der Lagerteil 4 für die Kühlwasserpumpe 2 angeflanscht, der gleichzeitig die Halterung 4a für den Thermostat 5 bildet. Ein Anschluss 6 am Lagerteil 4 ist für den Rücklauf des Kühlwassers vom nicht dargestellten Kühler vorgesehen. Ein Pumpenlaufrad 7 ist auf einer Pumpenwelle 8 aufgesetzt, um von dieser in Drehbewegung versetzt zu werden. Der druckseitige Raum der Kühlwasserpumpe 2 ist teilweise als Ausnehmung 9a im Lagerteil 4 und zum anderen Teil als Ausnehmung 9b im ersten Bauteil 1 ausgebildet.
Der Thermostat 5 besitzt ein Dehnstoffelement 10, das über eine Halterung 11 gelagert ist, die von Klammern 21 gehalten wird. Eine erste Feder 12 drückt ein erstes Tellerventil 13 in die geschlossene Stellung. Eine zweite Feder 14 belastet ein zweites Tellerventil 15 in Schließrichtung. Die Federn 12 und 14 sind als Druckschraubenfedern ausgebildet. Das Tellerventil 13 steuert eine Öffnung, durch die Kühlwasser vom nicht dargestellten Kühler zur Kühlwasserpumpe 2 rückgeführt wird. Das Tellerventil 15 steuert den Bypassanschluss 16, über den Kühlwasser direkt vom nicht dargestellten Motorblock bzw. Zylinderkopf rückgeführt wird. An einem seitlichen Flansch 17 des Bauteils 1 ist ein Anschlussteil 18 für den Rücklauf von einem nicht dargestellten Heizungswärmetauscher vorgesehen. Am Anschlussteil 18 ist ein Strömungsumlenkbügel 19 angeformt, der den Thermostat 5 umschließt. Der Bügel 19 hat die Aufgabe, das Kühlwasser, das durch das Tellerventil 15 einströmt, so umzulenken, dass es den Thermostat 5 sicher umströmt. Dadurch wird gewährleistet, dass der Thermostat auf eine Erhöhung der Temperatur des rücklaufenden Kühlwassers schnell und zuverlässig reagiert und bei Überschreiten einer vorbestimmten Temperatur das Tellerventil 15 schließt. Die Ausbildung des Strömungsumlenkbügels 19 aus Kunststoff ermöglicht eine wesentliche Vereinfachung des Herstellungsverfahrens für den Bauteil 1 im Vergleich zu einer an diesem angeformten Rippe. Dadurch kann eine wesentliche Kostenersparnis erzielt werden.
Eine Dichtung 20 ist vorgesehen, um den Anschlussteil 18 gegenüber dem Flansch 17 abzudichten.
Der Strömungsumlenkbügel 19 kann einstückig mit dem Anschlussteil 18 ausgebildet sein, in einer alternativen Ausführungsvariante kann jedoch vorgesehen sein, dass der Strömungsumlenkbügel 19 an einem eigenen Befestigungsteil angeformt ist, der mit dem Anschlussteil 18 in zwei unterschiedlichen Stellungen verbindbar ist, beispielsweise über eine Schwalbenschwanzführung. Dadurch ist es möglich, unter Verwendung von gleichen Bauteilen den Anschlussteil 18 in unterschiedlichen Stellungen zu befestigen, d. h. in einer Stellung, in der der Anschlussteil 18 in der Fig. 2 nach links zeigt, wie dargestellt, oder alternativ dazu in einer Stellung, in der er nach rechts zeigt.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, eine Baugruppe, bestehend aus Kühlwasserpumpe und Thermostat, mit wenigen Bauteilen und geringem Herstellungsaufwand zu realisieren.

Claims (8)

  1. Kühlsystem für Kraftfahrzeuge mit einer als Radialpumpe ausgebildeten Kühlwasserpumpe und einem Thermostat (5) zur Regelung der Kühlung, der in einem Thermostatgehäuse (1b) eingebaut ist, wobei die Kühlwasserpumpe (2) ein saugseitiges Gehäuse (1a) aufweist, das einstückig mit dem Thermostatgehäuse (1b) ausgebildet ist und einen ersten Bauteil (1) bildet, wobei ein Anschluss (6) für den Rücklauf des Kühlwassers aus einem Kühler und ein Bypassanschluss (16) zur Rückführung des Kühlwassers aus einem Motorblock oder Zylinderkopf vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Anschluss (6) für den Rücklauf des Kühlwassers und dem Bypassanschluss (16) ein Anschlussteil (18) für den Heizungsrücklauf vorgesehen ist, an dem einstückig ein Strömungsumlenkbügel (19) ausgebildet ist, der den Thermostat (5) teilweise umgibt.
  2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Halterung (4a) für den Thermostat (5) einstückig mit einem Lagerteil (4) für die Kühlwasserpumpe (2) ausgebildet ist.
  3. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein druckseitiges Gehäuse (9a, 9b) der Kühlwasserpumpe (2) zum einen Teil von dem ersten Bauteil (1) gebildet wird, der das saugseitige Gehäuse (1a) bildet, und zum anderen Teil von einem Lagerteil (4) gebildet wird.
  4. Kühlsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtebene zwischen dem saugseitigen Gehäuse (1a) und dem Lagerteil (4) das druckseitige Gehäuse (9a, 9b) im wesentlichen entlang einer mittleren Ebene teilt.
  5. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlussteil (18) für einen Heizungsrücklauf vorgesehen ist, der an einer Flanschfläche (17) am Thermostatgehäuse (1b) befestigt ist, die im wesentlichen parallel zur Axialrichtung des Thermostats (5) orientiert ist.
  6. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5,.dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussteil (18) für den Heizungsrücklauf so ausgerichtet ist, dass der Thermostat (5) im wesentlichen rechtwinkelig zu seiner Achse angeströmt wird.
  7. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsumlenkbügel (19) einstückig mit einem Befestigungsteil ausgebildet ist, an dem der Anschlussteil (18) für einen Heizungsrücklauf in zwei unterschiedlichen Orientierungen befestigbar ist.
  8. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das saugseitige Gehäuse als Teil des Motorblocks oder des Zylinderkopfs einer Brennkraftmaschine ausgebildet ist.
EP98890316A 1997-11-06 1998-10-29 Kühlsystem für Kraftfahrzeuge Expired - Lifetime EP0915237B1 (de)

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AT69597U 1997-11-06

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