EP1537462A1 - Volumetric flow regulation valve - Google Patents

Volumetric flow regulation valve

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Publication number
EP1537462A1
EP1537462A1 EP03797151A EP03797151A EP1537462A1 EP 1537462 A1 EP1537462 A1 EP 1537462A1 EP 03797151 A EP03797151 A EP 03797151A EP 03797151 A EP03797151 A EP 03797151A EP 1537462 A1 EP1537462 A1 EP 1537462A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
volume flow
control valve
flow control
throttle body
cylinder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03797151A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Manfred Schmitt
Karsten Mann
Ulrich Kappenstein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1537462A1 publication Critical patent/EP1537462A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/01—Control of flow without auxiliary power
    • G05D7/0126—Control of flow without auxiliary power the sensing element being a piston or plunger associated with one or more springs
    • G05D7/0133—Control of flow without auxiliary power the sensing element being a piston or plunger associated with one or more springs within the flow-path
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7837—Direct response valves [i.e., check valve type]
    • Y10T137/785—With retarder or dashpot
    • Y10T137/7852—End of valve moves inside dashpot chamber
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7837—Direct response valves [i.e., check valve type]
    • Y10T137/7869—Biased open

Definitions

  • the invention is based on a volume flow control valve according to the preamble of claim 1.
  • auxiliary units are connected to a heating / cooling circuit of a motor vehicle, such as electrical machines, starters, generators or electronic components for power electronics, gearboxes, hydraulic components, etc.
  • the units must be heated or cooled, which with the help of a coolant by free or forced convection.
  • the coolant flows within the heating and cooling circuit are increasingly controlled or regulated by a central, demand-oriented control system whose aim is to reduce fuel consumption and pollutant emissions and also to increase the comfort of the motor vehicle.
  • the individual components of the heating-cooling circuit have different cooling requirements.
  • the coolant temperature is set accordingly and the coolant volume flow is regulated as required or at least limited by a volume flow control valve.
  • Volume flow control valves are known from hydraulics and are used there, for example, if the working speed should remain constant despite different loads on a consumer.
  • the control openings limit the flow by interacting with a control edge in the valve housing.
  • a pressure drop occurs at the orifice when the liquid flows through and the throttle body is moved against a spring.
  • the force acting on the throttle body increases so that it is deflected further against the force of a spring and the flow cross sections of the lateral control openings decrease in accordance with the increased pressure drop.
  • flow remains approximately constant from a nominal pressure difference.
  • Volume flow control valves are also available in an adjustable version with adjustable spring preload and with a check valve.
  • a volume flow control valve is shown on page 821 of the Bosch automotive paperback, edition 23. It has an axially displaceable throttle body, which comprises an axially flowed through control cylinder with radial control openings in the cylinder jacket and a flat bottom part.
  • an orifice plate and a pressure compensator are arranged on the throttle body.
  • the pressure horn on the measuring orifice is constantly controlled by a variable throttle, a pressure compensator.
  • the pressure drop corresponds to a spring force acting on the pressure compensator.
  • Volume flow control valves generally have a large variety of parts, are very complex to manufacture and expensive. In addition, due to the large pressure drop required, they are not suitable for use in a heating-cooling circuit with thermal management in all areas. In some branches, these circuits have rather low volume flows, the flow force of which on the throttle body is therefore not sufficient to sensibly dimension the spring and the diameter of the throttle body.
  • the throttle body has a deflection body and the force generated by the deflection of the volume flow on the deflection body is used to adjust the throttle body.
  • the contour of the deflecting body (54) is expediently designed in such a way that the greatest possible adjusting force results with the lowest possible flow resistance. If the throttle body consists of a control cylinder and a base part, the base part can serve as a deflection body in that its contour projects into the control cylinder on its upstream side and adjoins the control openings flush and approximately tangentially on its downstream side. This shape of the base part deflects a volume flow acting on the throttle body in its direction.
  • volume flow a force on the throttle body, the size of which depends on the speed of the volume flow.
  • the throttle body is adjusted depending on the volume flow, so that the throttle openings decrease with increasing speed.
  • the adjusting force is primarily based on the static pressure difference at the wetted
  • the dynamic flow forces are used in the deflection of the flow in the inventive volume flow control valve.
  • a low flow resistance of the volume flow control valve according to the invention larger forces are exerted on the throttle body, so that it can be easily dimensioned for various applications, in particular for use in a heating
  • Cooling circuit with thermal management In some branches there are only small volume flows, the flow force of which is not sufficient to generate a pressure drop required for known volume flow control valves.
  • a volume flow control valve according to the invention can therefore advantageously limit the coolant volume flow through coolant-cooled auxiliary units, such as a starter or a generator, to the maximum volume flow required for cooling, regardless of the flow rate of the coolant pump in the main circuit.
  • the inner contour of the control cylinder influences the flow velocity and deflection and thus the adjusting force acting on the throttle body. For this reason, the inner contour can taper conically to the contour of the base part.
  • the pressure loss at the throttle body acts against the adjusting force and should be as low as possible in order to keep the flow resistance within defined limits.
  • the invention therefore provides a pressure compensation chamber below the throttle body and Daickausretesbohrept in the bottom part, via which a static pressure compensation is reached between the upstream and downstream sides of the volume flow control valve.
  • the throttle body plunges into a stationary guide cylinder, which has a control edge at its end facing the throttle body, which now covers the control openings by the amount of the adjustment path.
  • a throttle point is reduced and a desired volume flow is set.
  • the volume flow increases more or less as the pressure increases, depending on the spring characteristics and the size of the adjustment path between the fully open and fully closed valve position. Ideally, it remains constant after the target volume flow has been reached.
  • the control openings should be significantly reduced even with a small increase in the adjusting force acting on the throttle body. This is achieved by a long spring, which has a flat characteristic curve, in which the spring force increases only by a very small amount with a small adjustment path. In order to keep the adjustment path small, the control openings have a small extension in the direction of movement.
  • the volume flow characteristic of the volume flow control valve according to the invention is adapted qualitatively and quantitatively to the requirements of a particular unit by means of an appropriate shaping of the base part on the throttle body, pressure compensation bores with a defined diameter and a special spring characteristic. If changes are made, the volume flow control valve can be used in various branches of the cooling circuit and can therefore be produced in large numbers and at low cost. In addition, compared to known valves, it comprises fewer components by eliminating the usual devices for adjusting the spring preload or check valves.
  • the volume flow control valve is of compact construction and has a two-part housing, an upper and a lower housing part each having a hose connection, so that the valve can advantageously be largely integrated into the area of the hose connection of an assembly to be cooled and does not require any additional installation space.
  • Volume flow control valve designed so that it can be integrated in a cooling jacket of a unit. This provides further possible uses.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a heating / cooling circuit of a motor vehicle
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through a volume flow control valve according to the invention
  • FIG. 3 shows a variant of FIG. 2.
  • a braking force 10 with a cylinder head 12 and an engine block 14 is connected to a coolant circuit 16 in which a pump 30 conveys a coolant in the direction of the arrow (FIG. 1).
  • the coolant flows directly from the cylinder head 12 back to the engine block 14 via a first coolant path 22, a bypass line. This small circuit brings little cooling power, so that the internal combustion engine 10 quickly
  • thermostatic valve 34 which is arranged on the branch of the second coolant path, distributes the coolant flow to the main cooler 18 and / or Bypass line 22.
  • the thermostatic valve 34 is designed as a 3-way valve and has an additional connection to an expansion tank 32.
  • the coolant flows from the cylinder head 12 to a heating heat exchanger 24 and from there back to the engine block 14 of the internal combustion engine 10 via a third coolant path.
  • the heating heat exchanger 24 consists of two components and serves to provide heat for a passenger compartment of a motor vehicle, not shown.
  • the flow through the individual components of the heating heat exchanger 24 is limited by control valves 38, which are expediently controlled in a known manner by an electronic control unit (not shown).
  • coolant circuit 16 there are also coolant branches for coolant-cooled electrical machines 26, such as starters or generators, and electronic components 28, e.g. Power transistors provided.
  • an electrical machine 26 is arranged in a branch line 84, which runs parallel to the bypass line 22.
  • an electronic component 28 is arranged in a connecting line 82 between the bypass line 22 and the branch line 84.
  • a volume flow control valve 36 is provided in the branch line 84.
  • the control unit determines the cooling power requirement or heating requirement of each individual unit or component detected by the cooling system as a function of a large number of measured state variables and regulates the coolant flows individually, but taking into account the overall system.
  • the electrically controllable pump 30 and the valves 34, 36, 38 form the actuating devices required for controlling the material and heat flows. Due to the different need fordetial. However, the individual coolant branches have heating power, in some cases very different coolant volume flows.
  • the main cooling circuit of the internal combustion engine 10 which comprises the coolant branch via the main cooler 18 and the bypass line 22, a relatively large coolant volume flow is necessary for cooling the internal combustion engine 10.
  • additional units such as the electrical mechanical machines 26 or electronic components 28, a much lower coolant volume flow for needs-based cooling.
  • volume flow control valve 36 Since the volume flow control valve 36 according to the invention generates the necessary adjusting force for its throttle body 48, 54 less by a pressure drop than by deflecting the incoming coolant on a base part 54 serving as a deflecting body, it is also suitable for applications in which the pressure level and the volume flows are relatively low are, e.g. in a coolant circuit 16 of an internal combustion engine 10.
  • the volume flow control valve 36 which is arranged in the feed line to the electrical machine 26 or the electronic component 28, can be inserted into a corresponding hose line (FIG. 2) or can be an integral part of a cooling jacket 80 of the associated housing ,
  • a housing 40, 44 of the volume flow control valve 36 is divided for easier manufacture, the parting line 46 being between an upper one
  • Housing part 40 and a lower housing part 44 extends approximately transversely to the direction of adjustment of a throttle body 48, 54.
  • the housing parts are tightly connected, e.g. by gluing or welding or using a sealing ring by means of screws or the like. They each have a hose connection 42 and are expediently produced from plastic in an injection molding process.
  • the coolant flows from an inlet 76 in the upper housing part 40 in the direction of flow 70 to an outlet 78 in the lower housing part 44. It first meets the axially displaceable throttle body, which has a control cylinder 48 with the bottom part 54. On the upstream side, the control cylinder 48 has a radially outwardly projecting collar 52 which is guided in the inlet 76 of the upper housing part 40 and on which a spring 72 is supported at one end. The other end of the spring 72 is held in the upper housing part 40.
  • the base part 54 has a contour 56 projecting into the control cylinder 48, through which the coolant volume flow to control openings arranged radially in the control cylinder 48 50 is redirected.
  • the contour 56 of the base part 54 is flush and approximately tangential to the control openings 50 on its outflow side, so that when the control openings 50 are fully open, the coolant flow is deflected practically without loss.
  • the shape of the contour 56 and optionally the inner wall of the control cylinder 48 reduce the flow cross section, so that the speed increases for the same volume flow and generates a considerable actuating force when the volume flow is deflected, which force is approximately proportional to the square of the flow speed. With a constant volume flow, a balance is established between the actuating force and the force of the spring 72.
  • the throttle body 48, 54 is pushed against the force of the spring 72 into a guide cylinder 62 fixed to the housing, the control openings 50 being increasingly covered and reduced by a control edge 60 at the upper edge of the guide cylinder 62.
  • the opening cross section of the control openings 50 must change significantly when the actuating force changes. This is advantageously achieved by a long spring 72, the spring force of which increases only slightly with a small adjustment path. In order to keep the adjustment path small, the control openings in the adjustment direction are therefore dimensioned short.
  • the spring 72 adjusts the control cylinder 48 again in the opening direction, so that the flow cross section of the control openings 50 increases again.
  • the guide cylinder 62 is held in the lower housing part 44 by webs 64 and is surrounded by an annular gap 58. After it has passed through the control openings 50, the coolant flows through this to the outlet 78, which is arranged coaxially to the inlet 76.
  • the outlet 78 is arranged transversely to the inlet 76, so that the annular gap 58 can be omitted.
  • a hose connection 42 is provided at the inlet 76.
  • the guide cylinder 62 forms with the bottom part 54 a pressure compensation chamber 74, which is connected on the one hand via a pressure compensation bore 66 to the inlet 76 and on the other hand via a pressure compensation bore 68 to the outlet 78.
  • the pressure compensation Bores 66 influence the pressure difference between inlet 76 and outlet 78, whereby an additional parameter for setting the volume flow is obtained.
  • Important degrees of freedom in the dimensioning of the volume flow control valve 36 are thus the shape of the base part 54 and the control openings 50, which have a small extension in the direction of movement of the throttle body, furthermore the spring force, which is determined by a flat characteristic curve, and also the flow resistance of the volume flow control valve 36, which is influenced by the pressure compensation holes.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a volumetric flow regulation valve (36, 38) comprising a throttle body (48, 54) which may be axially displaced in a housing (40, 44), by means of which the volumetric flow is diverted. According to the invention, the throttle body (48, 54) comprises a deflector body (54) and the force generated as a result of the deflection on the deflector body (54) is used for adjustment of the throttle body (48, 54).

Description

Nolumenstromre gelventi 1Volume control regulation 1
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht von einem Nolumenstromregelventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aus.The invention is based on a volume flow control valve according to the preamble of claim 1.
An einem Heiz-Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeugs sind neben einer Brennkraftmaschine weitere sehr verschiedenartige Νebenaggregate angeschlossen, wie beispielsweise elektri- sehe Maschinen, Starter, Generatoren oder Elektronikkomponenten der Leistungselektronik, Getriebe, Hydraulikkomponenten usw. Je nach Betriebszustand müssen die Aggregate erwärmt oder gekühlt werden, wobei das mit Hilfe eines Kühlmittels durch freie oder erzwungene Konvektion geschieht. Dabei werden die Kühlmittelströme innerhalb des Heiz- Kühlkreislaufs in zunehmendem Maße durch eine zentrale und am Bedarf orientierte Re- gelung gesteuert bzw. geregelt, deren Ziel es ist, den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemission zu verringern und zudem den Komfort des Kraftfahrzeugs zu erhöhen.In addition to an internal combustion engine, other very different auxiliary units are connected to a heating / cooling circuit of a motor vehicle, such as electrical machines, starters, generators or electronic components for power electronics, gearboxes, hydraulic components, etc. Depending on the operating state, the units must be heated or cooled, which with the help of a coolant by free or forced convection. The coolant flows within the heating and cooling circuit are increasingly controlled or regulated by a central, demand-oriented control system whose aim is to reduce fuel consumption and pollutant emissions and also to increase the comfort of the motor vehicle.
Die einzelnen Komponenten des Heiz-Kühlkreislaufs haben unterschiedliche Anforderungen an die Kühlung. Um diese Anforderungen zu erfüllen, wird die Kühlmitteltemperatur entsprechend eingestellt und der Kühlmittelvolumenstrom durch ein Nolumenstromregelventil bedarfsgerecht geregelt oder zumindest begrenzt.The individual components of the heating-cooling circuit have different cooling requirements. In order to meet these requirements, the coolant temperature is set accordingly and the coolant volume flow is regulated as required or at least limited by a volume flow control valve.
Nolumenstromregelventile sind aus der Hydraulik bekannt und werden dort beispielsweise eingesetzt, wenn trotz unterschiedlicher Belastungen an einem Verbraucher die Arbeitsge- schwindigkeit konstant bleiben soll. Im Nolumenstromregelventil dieser Art fließt eineVolume flow control valves are known from hydraulics and are used there, for example, if the working speed should remain constant despite different loads on a consumer. One flows in the volume flow control valve of this type
Flüssigkeit von einem Einlass, in dem ein zylinderförmiger Drosselkörper mit einer Blende angeordnet ist, über seitliche Steueröffnungen im Zylindermantel des Drosselköφers und einen Ringspalt weiter zu einem Auslass. Dabei begrenzen die Steueröffnungen den Durchfluss, indem sie mit einer Steuerkante im Ventilgehäuse zusammenwirken. Zudem entsteht beim Durchströmen der Flüssigkeit ein Druckgefälle an der Blende und der Drosselkörper wird gegen eine Feder verschoben. Mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit und folglich größer werdendem Druckgefälle steigt die auf den Drosselkörper wirkende Kraft, so dass dieser entgegen der Kraft einer Feder weiter ausgelenkt wird und sich die Durchflussquerschnitte der seitlichen Steueröffnungen entsprechend dem erhöhten Druckgefälle verringern. Dadurch bleibt Durch luss ab einer nominellen Druckdifferenz annä- hernd konstant. Nolumenstromregelventile gibt es auch in verstellbarer Ausführung mit einstellbarer Federvorspannung und mit einem Rückschlagventil.Liquid from an inlet, in which a cylindrical throttle body with a diaphragm is arranged, via lateral control openings in the cylinder jacket of the throttle body and an annular gap further to an outlet. The control openings limit the flow by interacting with a control edge in the valve housing. In addition, a pressure drop occurs at the orifice when the liquid flows through and the throttle body is moved against a spring. With increasing flow speed and consequently increasing pressure drop, the force acting on the throttle body increases so that it is deflected further against the force of a spring and the flow cross sections of the lateral control openings decrease in accordance with the increased pressure drop. As a result, flow remains approximately constant from a nominal pressure difference. Volume flow control valves are also available in an adjustable version with adjustable spring preload and with a check valve.
Ein Nolumenstromregelventil ist im Kraftfahrzeugtechnischen Taschenbuch von Bosch, Auflage 23 auf der Seite 821 dargestellt. Es weist einen axial verschiebbaren Drosselkör- per auf, der einen axial durchströmten Steuerzylinder mit radialen Steueröffnungen im Zylindermantel und einem ebenen Bodenteil umfasst. Zudem sind am Drosselkörper eine Messblende und eine Druckwaage angeordnet. Um den Nolumenstrom unabhängig von einem Lastdruck auf den Drosselkörper einzustellen, wird das Druckgeialle an der Messblende durch eine variable Drossel, eine Druckwaage, konstant geregelt. Dabei entspricht das Druckgefälle einer auf die Druckwaage wirkenden Federkraft.A volume flow control valve is shown on page 821 of the Bosch automotive paperback, edition 23. It has an axially displaceable throttle body, which comprises an axially flowed through control cylinder with radial control openings in the cylinder jacket and a flat bottom part. In addition, an orifice plate and a pressure compensator are arranged on the throttle body. In order to adjust the volume flow independently of a load pressure on the throttle body, the pressure horn on the measuring orifice is constantly controlled by a variable throttle, a pressure compensator. The pressure drop corresponds to a spring force acting on the pressure compensator.
Nolumenstromregelventile weisen in der Regel eine große Teilevielfalt auf, sind sehr aufwändig herzustellen und teuer. Zudem sind sie aufgrund des benötigten großen Druckabfalls für einen Einsatz in einem Heiz-Kühlkreislauf mit Thermomanagement nicht in allen Bereichen geeignet. Diese Kreisläufe weisen in einigen Zweigen eher geringe Nolumen- ströme auf, deren Strömungskraft auf den Drosselkörper somit nicht ausreicht, die Feder und den Durchmesser des Drosselkörpers sinnvoll zu dimensionieren.Volume flow control valves generally have a large variety of parts, are very complex to manufacture and expensive. In addition, due to the large pressure drop required, they are not suitable for use in a heating-cooling circuit with thermal management in all areas. In some branches, these circuits have rather low volume flows, the flow force of which on the throttle body is therefore not sufficient to sensibly dimension the spring and the diameter of the throttle body.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Nach der Erfindung besitzt der Drosselkörper einen Umlenkkörper und die durch die Umlenkung des Volumenstroms am Umlenkkörper erzeugte Kraft wird zur Verstellung des Drosselkörpers genutzt. Dabei wird die Kontur des Umlenkkörpers (54) zweckmäßigerweise so gestaltet ist, dass sich eine möglichst große Verstellkraft bei einem möglichst ge- ringem Strömungswiderstand ergibt. Besteht der Drosselkörper aus einem Steuerzylinder und einem Bodenteil, kann der Bodenteil als Umlenkkörper dienen, indem seine Kontur an ihrer Anströmseite in den Steuerzylinder hineinragt und sich an ihrer Abströmseite bündig und etwa tangential an die Steueröffnungen anschließt. Durch diese Form des Bodenteils wird ein auf den Drosselkörper wirkender Volumenstrom in seiner Richtung umgelenkt. Durch die Umlenkung übt derAccording to the invention, the throttle body has a deflection body and the force generated by the deflection of the volume flow on the deflection body is used to adjust the throttle body. The contour of the deflecting body (54) is expediently designed in such a way that the greatest possible adjusting force results with the lowest possible flow resistance. If the throttle body consists of a control cylinder and a base part, the base part can serve as a deflection body in that its contour projects into the control cylinder on its upstream side and adjoins the control openings flush and approximately tangentially on its downstream side. This shape of the base part deflects a volume flow acting on the throttle body in its direction. By redirecting the
Volumenstrom eine Kraft auf den Drosselkörper aus, deren Größe von der Geschwindigkeit des Volumenstroms abhängt. Dadurch wird der Drosselkörper in Abhängigkeit vom Volumenstrom verstellt, so dass sich die Drosselöffnungen mit zunehmender Geschwindigkeit verkleinern. Im Gegensatz zu den bekannten Volumenstromregelventilen, bei de- nen sich die Verstellkraft in erster Linie aus der statischen Druckdifferenz an den benetztenVolume flow a force on the throttle body, the size of which depends on the speed of the volume flow. As a result, the throttle body is adjusted depending on the volume flow, so that the throttle openings decrease with increasing speed. In contrast to the known volume flow control valves, in which the adjusting force is primarily based on the static pressure difference at the wetted
Flächen des Drosselkörpers ergibt, werden bei dem erfmdungsgemäßen Volumenstromre- gelventil die dynamischen Strömungskräfte bei der Umlenkung der Strömung genutzt. Bei einem geringem Strömungswiderstand des erfindungsgemäßen Volumenstromregelventils entstehen dadurch größere Kräfte auf den Drosselkörper, so dass es für verschiedene Einsatzfälle einfach zu dimensionieren ist, insbesondere für einen Einsatz in einem Heiz-Surfaces of the throttle body, the dynamic flow forces are used in the deflection of the flow in the inventive volume flow control valve. With a low flow resistance of the volume flow control valve according to the invention, larger forces are exerted on the throttle body, so that it can be easily dimensioned for various applications, in particular for use in a heating
Kühlkreislauf mit Thermomanagement. Hier sind in einigen Zweigen nur kleine Volumenströme vorhanden, deren Strömungskraft nicht ausreicht, ein für bekannte Volumenstromregelventile erforderliches Druckgefälle zu erzeugen. Ein erfmdungsgemäßes Volumenstromregelventil kann daher in vorteilhafter Weise den Kühlmittelvolumenstrom durch kühlmittelgekühlte Nebenaggregate, wie einen Starter oder einen Generator, unabhängig von der Fördermenge der Kühlmittelpumpe im Hauptkreislauf auf den zur Kühlung maximal benötigten Volumenstrom begrenzen.Cooling circuit with thermal management. In some branches there are only small volume flows, the flow force of which is not sufficient to generate a pressure drop required for known volume flow control valves. A volume flow control valve according to the invention can therefore advantageously limit the coolant volume flow through coolant-cooled auxiliary units, such as a starter or a generator, to the maximum volume flow required for cooling, regardless of the flow rate of the coolant pump in the main circuit.
Neben der Kontur des Bodenteils beeinflusst die Innenkontur des Steuerzylinders die Strömungsgeschwindigkeit und Umlenkung und damit die auf den Drosselkörper einwirkende Verstellkraft. Aus diesem Grund kann die Innenkontur konisch auf die Kontur des Bodenteils zulaufen. Gegen die Verstellkraft wirkt der Druckverlust am Drosselkörper, der möglichst gering sein sollte, um den Strömungswiderstand in definierten Grenzen zu halten. Die Erfindung sieht deshalb eine Druckausgleichskammer unterhalb des Drosselkör- pers und Daickausgleichsbohrungen im Bodenteil vor, über die ein statischer Druckaus- gleich zwischen der Anströmseite und der Abströmseite des Volumenstromregelventils erreicht wird.In addition to the contour of the base part, the inner contour of the control cylinder influences the flow velocity and deflection and thus the adjusting force acting on the throttle body. For this reason, the inner contour can taper conically to the contour of the base part. The pressure loss at the throttle body acts against the adjusting force and should be as low as possible in order to keep the flow resistance within defined limits. The invention therefore provides a pressure compensation chamber below the throttle body and Daickausgleichsbohrungen in the bottom part, via which a static pressure compensation is reached between the upstream and downstream sides of the volume flow control valve.
Übersteigt die VerstelUcraft bei zunehmenden Volumenstrom durch den Drosselköφer eine entgegen wirkende Federkraft, taucht der Drosselköφer in einen ortsfesten Führungszylinder ein, der an seinem dem Drosselköφer zugewandten Ende eine Steuerkante aufweist, welche die Steueröffnungen jetzt um den Betrag des Verstellwegs abdeckt. Dadurch verkleinert sich eine Drosselstelle und es stellt sich ein gewünschter Volumenstrom ein. Innerhalb eines Arbeitsbereichs steigt der Volumenstrom bei weiter erhöhtem Druck entspre- chend der Federcharakteristik und der Größe des Verstellwegs zwischen voll geöffneter und ganz geschlossener Ventilposition mehr oder weniger an. Im Idealfall bleibt er nach Erreichen des Sollvolumenstroms konstant. Um dem Idealfall möglichst nahe zu kommen, sollten die Steueröffnungen schon bei einer geringen Erhöhung der auf den Drosselköφer wirkenden Verstellkraft bedeutend verkleinert werden. Dies wird durch eine lange Feder erreicht, die eine flache Kennlinie aufweist, bei der die Federkraft bei einem kleinen Verstellweg nur um einen sehr geringen Betrag ansteigt. Um den Verstellweg klein zu halten, weisen die Steueröffnungen in Bewegungsrichtung eine geringe Erstreckung auf.If the VerstelUcraft exceeds an opposing spring force with increasing volume flow through the throttle body, the throttle body plunges into a stationary guide cylinder, which has a control edge at its end facing the throttle body, which now covers the control openings by the amount of the adjustment path. As a result, a throttle point is reduced and a desired volume flow is set. Within a working range, the volume flow increases more or less as the pressure increases, depending on the spring characteristics and the size of the adjustment path between the fully open and fully closed valve position. Ideally, it remains constant after the target volume flow has been reached. In order to come as close as possible to the ideal case, the control openings should be significantly reduced even with a small increase in the adjusting force acting on the throttle body. This is achieved by a long spring, which has a flat characteristic curve, in which the spring force increases only by a very small amount with a small adjustment path. In order to keep the adjustment path small, the control openings have a small extension in the direction of movement.
Durch eine entsprechende Formgebung des Bodenteils am Drosselköφer, Druckaus- gleichsbohrungen mit einem definierten Durchmesser und eine spezielle Federcharakteristik wird die Volumenstromkennlinie des erfmdungsgemäßen Volumenstromregelventils qualitativ und quantitativ an die Anforderungen eines bestimmten Aggregats angepasst. Bei entsprechenden Veränderungen ist das Volumenstromregelventil in verschiedenen Zweigen des Kühlkreislaufs einsetzbar und somit in großen Stückzahlen und kostengünstig herzustellen. Überdies umfasst es im Vergleich zu bekannten Ventilen weniger Bauteile, indem sonst übliche Einrichtungen zum Einstellen der Federvorspannung oder Rückschlagventile entfallen. Das Volumenstromregelventil ist kompakt aufgebaut und besitzt ein zweiteiliges Gehäuse, wobei ein oberes und ein unteres Gehäuseteil jeweils einen Schlauchanschluss aufweisen, so dass das Ventil vorteilhafterweise weitgehend in den Be- reich des Schlauchanschlusses eines zu kühlenden Aggregats integriert werden kann und keinen zusätzlichen Bauraum beansprucht. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Volumenstromregelventil konstruktiv so gestaltet, dass es in einem Kühlmantel eines Aggregats integriert werden kann. Dadurch sind weitere Einsatzmöglichkeiten gegeben.The volume flow characteristic of the volume flow control valve according to the invention is adapted qualitatively and quantitatively to the requirements of a particular unit by means of an appropriate shaping of the base part on the throttle body, pressure compensation bores with a defined diameter and a special spring characteristic. If changes are made, the volume flow control valve can be used in various branches of the cooling circuit and can therefore be produced in large numbers and at low cost. In addition, compared to known valves, it comprises fewer components by eliminating the usual devices for adjusting the spring preload or check valves. The volume flow control valve is of compact construction and has a two-part housing, an upper and a lower housing part each having a hose connection, so that the valve can advantageously be largely integrated into the area of the hose connection of an assembly to be cooled and does not require any additional installation space. In one embodiment of the invention Volume flow control valve designed so that it can be integrated in a cooling jacket of a unit. This provides further possible uses.
Zeichnungdrawing
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weite- ren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages result from the following description of the drawing. Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into useful further combinations.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Heiz-Kühlkreislaufs eines Kraftfahrzeugs, Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Volumenstromregelventil und Fig. 3 eine Variante zu Fig. 2.1 shows a schematic illustration of a heating / cooling circuit of a motor vehicle, FIG. 2 shows a longitudinal section through a volume flow control valve according to the invention, and FIG. 3 shows a variant of FIG. 2.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Eine Brermkraftmaschme 10, mit einem Zylinderkopf 12 und einem Motorblock 14 ist an einem Kühlmittelkreislauf 16 angeschlossen, in dem eine Pumpe 30 ein Kühlmittel in Pfeilrichtung fördert (Fig. 1). Das Kühlmittel strömt vom Zylinderkopf 12 über einen ersten Kühlmittelweg 22, eine Bypassleitung, direkt zum Motorblock 14 zurück. Dieser kleine Kreislauf bringt wenig Kühlleistung auf, so dass die Brennkraftmaschine 10 schnell ihreA braking force 10 with a cylinder head 12 and an engine block 14 is connected to a coolant circuit 16 in which a pump 30 conveys a coolant in the direction of the arrow (FIG. 1). The coolant flows directly from the cylinder head 12 back to the engine block 14 via a first coolant path 22, a bypass line. This small circuit brings little cooling power, so that the internal combustion engine 10 quickly
Betriebstemperatur erreicht und der Kraftstoffverbrauch vorteilhafterweise reduziert wird. Parallel zur Bypassleitung 22 ist ein zweiter Kühlmittelweg zu einem Hauptkühler 18 vorgesehen, der mit einem Lüfter 20 zusammenarbeitet und dem Kühlmittel überschüssige Wärme entzieht. Ein Thermostatventil 34, das an der Abzweigung des zweiten Kühlmit- telwegs angeordnet ist, verteilt den Kühlmittelstrom auf den Hauptkühler 18 und/oder die Bypassleitung 22. Das Thermostatventil 34 ist als 3-Wege- Ventil ausgeführt und weist einen zusätzlichen Anschluss zu einem Ausgleichsbehälter 32 auf.Operating temperature is reached and fuel consumption is advantageously reduced. Parallel to the bypass line 22, a second coolant path to a main cooler 18 is provided, which works together with a fan 20 and extracts excess heat from the coolant. A thermostatic valve 34, which is arranged on the branch of the second coolant path, distributes the coolant flow to the main cooler 18 and / or Bypass line 22. The thermostatic valve 34 is designed as a 3-way valve and has an additional connection to an expansion tank 32.
Über einen dritten Kühlmittelweg strömt das Kühlmittel vom Zylinderkopf 12 zu einem Heizungswärmetauscher 24 und von dort zum Motorblock 14 der Brennkraftmaschine 10 zurück. Der Heizungswärmetauscher 24 besteht aus zwei Komponenten und dient dazu, Wärme für einen Fahrgastraum eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs bereit zu stellen. Der Durchfluss durch die einzelnen Komponenten des Heizungswärmetauschers 24 wird durch Regelventile 38 begrenzt, die zweckmäßigerweise von einer nicht dargestellten e- lektronischen Steuereinheit in bekannter Weise angesteuert werden.The coolant flows from the cylinder head 12 to a heating heat exchanger 24 and from there back to the engine block 14 of the internal combustion engine 10 via a third coolant path. The heating heat exchanger 24 consists of two components and serves to provide heat for a passenger compartment of a motor vehicle, not shown. The flow through the individual components of the heating heat exchanger 24 is limited by control valves 38, which are expediently controlled in a known manner by an electronic control unit (not shown).
Im Kühlmittelkreislauf 16 sind außerdem noch Kühlmittelzweige für kühlmittelgekühlte elektrische Maschinen 26, wie beispielsweise Starter oder Generatoren, und Elektronikkomponenten 28, z.B. Leistungstransistoren, vorgesehen. Im dargestellten Beispiel ist eine elektrische Maschine 26 in einer Zweigleitung 84 angeordnet, die parallel zur Bypassleitung 22 verläuft. Zudem ist in einer Verbindungsleitung 82 zwischen der Bypassleitung 22 und der Zweigleitung 84 eine Elektronikkomponente 28 angeordnet. Um den Kühlmit- telstrom durch die einzelnen Aggregate 26, 28 bedarfsgerecht zu begrenzen, ist in der Zweigleitung 84 ein Volumenstromregelventil 36 vorgesehen.In the coolant circuit 16 there are also coolant branches for coolant-cooled electrical machines 26, such as starters or generators, and electronic components 28, e.g. Power transistors provided. In the example shown, an electrical machine 26 is arranged in a branch line 84, which runs parallel to the bypass line 22. In addition, an electronic component 28 is arranged in a connecting line 82 between the bypass line 22 and the branch line 84. In order to limit the coolant flow through the individual units 26, 28 as required, a volume flow control valve 36 is provided in the branch line 84.
Im Kühlmittelkreislauf 16 ermittelt die Steuereinheit in Abhängigkeit von einer Vielzahl gemessener Zustandsgrößen den Kühlleistungsbedarf bzw. Wärmebedarf jedes einzelnen vom Kühlsystem erfassten Aggregats oder Bauteils und regelt die Kühlmittelströme individuell, jedoch unter Berücksichtigung des Gesamtsystems. Dabei bilden die elektrisch ansteuerbare Pumpe 30 und die Ventile 34, 36, 38 die zur Steuerung der Stoff- und Wärmeströme benötigten Stelleinrichtungen. Aufgrund des unterschiedlichen Bedarfs an Kühlbzw. Heizleistung weisen die einzelnen Kühlmittelzweige jedoch teilweise stark unterschiedliche Kühlmittelvolumenströme auf. So ist in dem Hauptkühlkreislauf der Brennkraftmaschine 10, welcher den Kühlmittelzweig über den Hauptkühler 18 und die Bypass- leitung 22 umfasst, ein relativ großer Kühlmittelvolumenstrom zur Kühlung der Brennkraftmaschine 10 notwendig. Im Gegensatz dazu benötigen Zusatzaggregate, wie die elekt- rischen Maschinen 26 oder Elektronikkomponenten 28, zur bedarfsgerechten Kühlung einen wesentlich geringeren Kühlmittelvolumenstrom.In the coolant circuit 16, the control unit determines the cooling power requirement or heating requirement of each individual unit or component detected by the cooling system as a function of a large number of measured state variables and regulates the coolant flows individually, but taking into account the overall system. The electrically controllable pump 30 and the valves 34, 36, 38 form the actuating devices required for controlling the material and heat flows. Due to the different need for Kühlbzw. However, the individual coolant branches have heating power, in some cases very different coolant volume flows. In the main cooling circuit of the internal combustion engine 10, which comprises the coolant branch via the main cooler 18 and the bypass line 22, a relatively large coolant volume flow is necessary for cooling the internal combustion engine 10. In contrast, additional units, such as the electrical mechanical machines 26 or electronic components 28, a much lower coolant volume flow for needs-based cooling.
Da das erfmdungsgemäße Volumenstromregelventil 36 die erforderliche Verstellkraft für seinen Drosselköφer 48, 54 weniger durch ein Druckgefälle als durch das Umlenken des anströmenden Külilmittels an einem als Umlenkkörper dienenden Bodenteil 54 erzeugt, ist es auch für Einsatzfälle geeignet, bei denen das Druckniveau und die Volumenströme relativ gering sind, z.B. in einem Kühlmittelkreislauf 16 einer Brennkraftmaschine 10. Das Volumenstromregelventil 36, das in der Zuleitung zu der elektrischen Maschine 26 bzw. der Elektronikkomponente 28 angeordnet ist, kann in eine entsprechende Schlauchleitung eingesetzt (Fig. 2) oder integraler Bestandteil eines Kühlmantels 80 der zugehörigen Gehäuse sein.Since the volume flow control valve 36 according to the invention generates the necessary adjusting force for its throttle body 48, 54 less by a pressure drop than by deflecting the incoming coolant on a base part 54 serving as a deflecting body, it is also suitable for applications in which the pressure level and the volume flows are relatively low are, e.g. in a coolant circuit 16 of an internal combustion engine 10. The volume flow control valve 36, which is arranged in the feed line to the electrical machine 26 or the electronic component 28, can be inserted into a corresponding hose line (FIG. 2) or can be an integral part of a cooling jacket 80 of the associated housing ,
In der ersten Ausführungsform (Fig. 2) ist ein Gehäuse 40, 44 des Volumenstromregelven- tils 36 zur einfacheren Fertigimg geteilt, wobei die Trennfuge 46 zwischen einem oberenIn the first embodiment (FIG. 2), a housing 40, 44 of the volume flow control valve 36 is divided for easier manufacture, the parting line 46 being between an upper one
Gehäuseteil 40 und einem unteren Gehäuseteil 44 ungefähr quer zur Verstellrichtung eines Drosselköφers 48, 54 verläuft. Die Gehäuseteile sind dicht miteinander verbunden, z.B. durch Kleben oder Schweißen oder unter Verwendung eines Dichtrings mittels Schrauben oder dgl. Sie besitzen jeweils einen Schlauchanschluss 42 und werden zweckmäßigerweise in einem Spritzgussverfahren aus Kunststoff hergestellt.Housing part 40 and a lower housing part 44 extends approximately transversely to the direction of adjustment of a throttle body 48, 54. The housing parts are tightly connected, e.g. by gluing or welding or using a sealing ring by means of screws or the like. They each have a hose connection 42 and are expediently produced from plastic in an injection molding process.
Das Kühlmittel strömt von einem Einlass 76 im oberen Gehäuseteil 40 in Strömungsrichtung 70 zu einem Auslass 78 im unteren Gehäuseteil 44. Dabei trifft es zuerst auf den axial verschiebbaren Drosselköφer, der einen Steuerzylinder 48 mit dem Bodenteil 54 aufweist. Auf der Anströmseite hat der Steuerzylinder 48 einen radial nach außen vorstehenden Kragen 52, der im Einlass 76 des oberen Gehäuseteils 40 geführt ist und an dem sich eine Feder 72 mit einem Ende abstützt. Das andere Ende der Feder 72 ist im oberen Gehäuseteil 40 gehalten.The coolant flows from an inlet 76 in the upper housing part 40 in the direction of flow 70 to an outlet 78 in the lower housing part 44. It first meets the axially displaceable throttle body, which has a control cylinder 48 with the bottom part 54. On the upstream side, the control cylinder 48 has a radially outwardly projecting collar 52 which is guided in the inlet 76 of the upper housing part 40 and on which a spring 72 is supported at one end. The other end of the spring 72 is held in the upper housing part 40.
Der Bodenteil 54 besitzt eine in den Steuerzylinder 48 hineinragende Kontur 56, durch die der Kühlmittelvolumenstrom auf radial im Steuerzylinder 48 angeordnete Steueröffnungen 50 umgelenkt wird. Die Kontur 56 des Bodenteils 54 schließt an ihrer Abströmseite bündig und etwa tangential an die Steueröffnungen 50 an, so dass bei völlig geöffneten Steueröffnungen 50 die Kühlmittelströmimg praktisch verlustfrei umgelenkt wird. Durch die Form der Kontur 56 und gegebenenfalls der Innenwand des Steuerzylinders 48 verringert sich der Strömungsquerschnitt, so dass bei gleichem Volumenstrom die Geschwindigkeit zunimmt und bei der Umlenkung des Volumenstroms eine beträchtliche Stellkraft erzeugt, die näherungsweise proportional dem Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit ist. Bei einem konstanten Volumenstrom stellt sich ein Gleichgewicht zwischen der Stellkraft und der Kraft der Feder 72 ein. Erhöht sich mit zunehmendem Volumenstrom die Stellkraft, wird der Drosselköφer 48, 54 entgegen der Kraft der Feder 72 in einen gehäusefesten Führungszylinder 62 geschoben, wobei die Steueröffnungen 50 vermehrt durch eine Steuerkante 60 am oberen Rand des Führungszylinders 62 überdeckt und verkleinert werden. Dadurch wird der Volumenstrom vermindert, so dass er im gewünschten Maße annähernd konstant gehalten wird. Um dies zu erreichen, muss sich der Öffnungsquerschnitt der Steu- eröffnungen 50 signifikant bei einer Veränderung der Stellkraft verändern. Dies erreicht man in vorteilhafter Weise durch eine lange Feder 72, deren Federkraft bei einem kleinen Verstellweg nur unwesentlich ansteigt. Um den Verstellweg klein zu halten, werden deshalb auch die Steueröffnungen in Verstellrichtung kurz dimensioniert. Bei sich verringerndem Volumenstrom verstellt die Feder 72 den Steuerzylinder 48 wieder in Öffαungsrich- tung, so dass der Strömungsquerschnitt der Steueröffnungen 50 wieder zunimmt.The base part 54 has a contour 56 projecting into the control cylinder 48, through which the coolant volume flow to control openings arranged radially in the control cylinder 48 50 is redirected. The contour 56 of the base part 54 is flush and approximately tangential to the control openings 50 on its outflow side, so that when the control openings 50 are fully open, the coolant flow is deflected practically without loss. The shape of the contour 56 and optionally the inner wall of the control cylinder 48 reduce the flow cross section, so that the speed increases for the same volume flow and generates a considerable actuating force when the volume flow is deflected, which force is approximately proportional to the square of the flow speed. With a constant volume flow, a balance is established between the actuating force and the force of the spring 72. If the actuating force increases with increasing volume flow, the throttle body 48, 54 is pushed against the force of the spring 72 into a guide cylinder 62 fixed to the housing, the control openings 50 being increasingly covered and reduced by a control edge 60 at the upper edge of the guide cylinder 62. This reduces the volume flow so that it is kept approximately constant to the desired extent. To achieve this, the opening cross section of the control openings 50 must change significantly when the actuating force changes. This is advantageously achieved by a long spring 72, the spring force of which increases only slightly with a small adjustment path. In order to keep the adjustment path small, the control openings in the adjustment direction are therefore dimensioned short. When the volume flow decreases, the spring 72 adjusts the control cylinder 48 again in the opening direction, so that the flow cross section of the control openings 50 increases again.
Bei der Ausführung des Volumenstromregelventils 36 nach Fig. 2 ist der Führungszylinder 62 durch Stege 64 im unteren Gehäuseteil 44 gehalten und wird von einem Ringspalt 58 umgeben. Durch diesen strömt das Kühlmittel, nachdem es die Steueröffnungen 50 passiert hat zum Auslass 78, der koaxial zum Einlass 76 angeordnet ist. Bei der Ausführung nachIn the embodiment of the volume flow control valve 36 according to FIG. 2, the guide cylinder 62 is held in the lower housing part 44 by webs 64 and is surrounded by an annular gap 58. After it has passed through the control openings 50, the coolant flows through this to the outlet 78, which is arranged coaxially to the inlet 76. When running after
Fig. 3 ist der Auslass 78 quer zum Einlass 76 angeordnet, so dass der Ringspalt 58 entfallen kann. Am Einlass 76 ist ein Schlauchanschluss 42 vorgesehen.3, the outlet 78 is arranged transversely to the inlet 76, so that the annular gap 58 can be omitted. A hose connection 42 is provided at the inlet 76.
Der Führungszylinder 62 bildet mit dem Bodenteil 54 eine Druckausgleichskammer 74, die einerseits über eine Druckausgleichsbohrung 66 mit dem Einlass 76 und andererseits über eine Druckausgleichsbohrung 68 mit dem Auslass 78 verbunden ist. Die Druckausgleichs- bohrungen 66 beeinflussen die Druckdifferenz zwischen dem Einlass 76 und Auslass 78, wodurch man einen zusätzlich Parameter zum Einstellen des Volumenstrom erhält.The guide cylinder 62 forms with the bottom part 54 a pressure compensation chamber 74, which is connected on the one hand via a pressure compensation bore 66 to the inlet 76 and on the other hand via a pressure compensation bore 68 to the outlet 78. The pressure compensation Bores 66 influence the pressure difference between inlet 76 and outlet 78, whereby an additional parameter for setting the volume flow is obtained.
Wichtige Freiheits grade bei der Dimensionierung des Volumenstromregelventils 36 sind also die Form des Bodenteils 54 und der Steueröffnungen 50, die in Bewegungsrichtung des Drosselköφers eine geringe Erstreckung aufweisen, ferner die Federkraft, welche durch eine flache Kennlinie bestimmt wird und zudem der Strömungswiderstand des Volumenstromregelventils 36, der durch die Druckausgleichsbohrungen beeinflusst wird. Important degrees of freedom in the dimensioning of the volume flow control valve 36 are thus the shape of the base part 54 and the control openings 50, which have a small extension in the direction of movement of the throttle body, furthermore the spring force, which is determined by a flat characteristic curve, and also the flow resistance of the volume flow control valve 36, which is influenced by the pressure compensation holes.
Bezugszeichenreference numeral
10 Brermkraftmaschine 50 Steueröffnung10 brake engine 50 control opening
12 Zylinderkopf 52 Kragen12 cylinder head 52 collar
14 Motorblock 54 Bodenteil14 Engine block 54 base part
16 Kühlmittelkreislauf 56 Kontur des Bodenteils16 coolant circuit 56 contour of the base part
18 Hauptkühler 58 Ringspalt18 main cooler 58 annular gap
20 Lüfter 60 Steuerkante20 fans 60 control edge
22 Bypassleitung 62 Führungszylinder22 Bypass line 62 Guide cylinder
24 Heizungswärmetauscher 64 Steg24 heating heat exchanger 64 web
26 elektrische Maschine 66 Druckausgleichsbohrung26 electrical machine 66 pressure equalization hole
28 Elektronildcomponente 68 Druckausgleichsbohrung28 electronic component 68 pressure equalization hole
30 Pumpe 70 Strömungsrichtung30 pump 70 flow direction
32 Ausgleichsbehälter 72 Feder32 reservoir 72 spring
34 Thermostatventil 74 Druckausgleichskammer34 Thermostatic valve 74 Pressure compensation chamber
36 Volumenstromregelventil 76 Einlass36 Volume flow control valve 76 inlet
38 Volumenstromregelventil 78 Auslass38 Flow control valve 78 outlet
40 oberes Gehäuseteil 80 Kühlmantel40 upper housing part 80 cooling jacket
42 Schlauchanschluss 82 Verbindungsleitung42 Hose connection 82 connecting line
44 unteres Gehäuseteil 84 Zweigleitung44 lower housing part 84 branch line
46 Trennfuge46 parting line
48 Steuerzylinder 48 control cylinders

Claims

Ansprüche Expectations
1. Volumenstromregelventil (36, 38) mit einem in einem Gehäuse (40, 44) axial verschiebbaren Drosselköφer (48, 54), durch den der Volumenstrom umgelenkt wird, da- durch gekennzeichnet, dass der Drosselköφer (48, 54) einen Umlenkköφer (54) aufweist und die durch die Umlenkung am Umlenkköφer (54) erzeugte Kraft zur Verstellung des Drosselköφers (48, 54) genutzt wird.1. Volume flow control valve (36, 38) with a throttle body (48, 54) axially displaceable in a housing (40, 44), by which the volume flow is deflected, characterized in that the throttle body (48, 54) has a deflection body ( 54) and the force generated by the deflection on the deflection body (54) is used to adjust the throttle body (48, 54).
2. Volumenstromregelventil (36, 38) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur (56) des Umlenkköφers (54) so gestaltet ist, dass sich eine möglichst große2. Volume flow control valve (36, 38) according to claim 1, characterized in that the contour (56) of the deflection body (54) is designed such that the largest possible
Verstellkraft bei einem möglichst geringem Strömungswiderstand ergibt.Adjustment force results in the lowest possible flow resistance.
3. Volumenstromregelventil (36, 38) nach Anspruch 1 oder 2 mit Drosselköφer (48, 54), der einen axial durchströmten Steuerzylinder (48) mit einem als Umlenkköφer die- nenden Bodenteil (54) aufweist, in dessen Bereich radial gerichtete Steueröffnungen (50) im Steuerzylinder (48) vorgesehen sind, die mit einer Steuerkante (60) im Gehäuse (40, 44) zusammenwirken, wobei eine Feder (72) den Drosselköφer (48, 54) entgegen der Strömungsrichtung (70) des Volumenstroms belastet, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenteil (54) eine in den Steuerzylinder (48) hineinragende Kontur (56) besitzt, durch die der Volumenstrom auf die Steueröffnungen (50) umgelenkt wird.3. Volume flow control valve (36, 38) according to claim 1 or 2 with throttle body (48, 54), which has an axially flow-through control cylinder (48) with a serving as Umlenkköφer bottom part (54), in the region of which radially directed control openings (50 ) are provided in the control cylinder (48), which cooperate with a control edge (60) in the housing (40, 44), a spring (72) loading the throttle body (48, 54) against the direction of flow (70) of the volume flow, characterized that the bottom part (54) has a contour (56) protruding into the control cylinder (48), through which the volume flow is deflected onto the control openings (50).
4. Volumenstromregelventil (36, 38) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur (56) an ihrer Abströmseite bündig und etwa tangential an die Steueröffnungen (50) anschließt.4. Volume flow control valve (36, 38) according to claim 3, characterized in that the contour (56) on its outflow side is flush and approximately tangential to the control openings (50).
5. Volumenstromregelventil (36, 38) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselköφer (48, 54) während seiner Bewegung in einem gehäusefesten Fülirungszylinder (62) eintaucht, der an seinem dem Drosselköφer (48, 54) zugewandten Ende eine Steuerkante (60) aufweist, die in ihrer Funktionsstellung die Steu- eröffnungen (50) mehr oder weniger abdeckt. 5. Volume flow control valve (36, 38) according to any one of the preceding claims, characterized in that the Drosselköφer (48, 54) immersed during its movement in a housing-fixed filling cylinder (62) which at its end facing the Drosselköφer (48, 54) Control edge (60), which covers the control openings (50) more or less in their functional position.
6. Volumenstromregelventil (36, 38) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungszylinder (62) eine Druckausgleichskammer (74) besitzt, die über eine Druckausgleichsbohrung (66, 68) mit einer Anströmseite und/oder Abströmseite des Volumenstromregelventil (36, 38) verbunden ist.6. Volume flow control valve (36, 38) according to claim 3, characterized in that the guide cylinder (62) has a pressure equalization chamber (74) which has a pressure equalization bore (66, 68) with an upstream and / or downstream side of the volume flow control valve (36, 38 ) connected is.
7. Volumenstromregelventil (36, 38) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkontur des Steuerzylinders (48) konisch auf die Kontur (56) des Bodenteils (54) zuläuft.7. Volume flow control valve (36, 38) according to any one of the preceding claims, characterized in that the inner contour of the control cylinder (48) tapers conically to the contour (56) of the base part (54).
8. Volumenstromregelventil (36, 38) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerzylinder (48) auf der Anströmseite einen radial nach außen vorstehenden Kragen (52) hat, an dem sich eine Feder (72) abstützt.8. Volume flow control valve (36, 38) according to one of the preceding claims, characterized in that the control cylinder (48) on the upstream side has a radially outwardly projecting collar (52) on which a spring (72) is supported.
9. Volumenstromregelventil (36, 38) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die Feder (72) eine flache Kennlinie aufweist und die Steueröffnungen (50) in Bewegungsrichtung des Drosselköφers (48, 54) eine geringe Erstreckung haben.9. Volume flow control valve (36, 38) according to one of the preceding claims, characterized in that the spring (72) has a flat characteristic curve and the control openings (50) in the direction of movement of the throttle body (48, 54) have a small extent.
10. Volumenstromregelventil (36, 38) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (40, 44) zweiteilig gestaltet ist, wobei eine Trennfuge (46) im Wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung des Drosselköφers (48, 54) verläuft und nach außen hin abgedichtet ist.10. Volume flow control valve (36, 38) according to any one of the preceding claims, characterized in that the housing (40, 44) is designed in two parts, a parting line (46) extending essentially transversely to the direction of movement of the throttle body (48, 54) and is sealed to the outside.
11. Volumenstromregelventil (36, 38) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Gehäuseteil (40) und das untere Gehäuseteil (44) jeweils einen Schlauchanschluss (42) besitzen.11. Volume flow control valve (36, 38) according to claim 10, characterized in that the upper housing part (40) and the lower housing part (44) each have a hose connection (42).
12. Volumenstromregelventil (36, 38) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es in einem Kühlmantel (80) einer Maschine (26) oder einer Kompo- nente (28) integriert ist. 12. Volume flow control valve (36, 38) according to one of claims 1 to 7, characterized in that it is integrated in a cooling jacket (80) of a machine (26) or a component (28).
13. Volumenstromregelventil (36, 38) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es in einem Heiz-Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeugs den Volumenstrom einer Zweigleitung (84) des Heiz-Kühlkreislaufs regelt. 13. Volume flow control valve (36, 38) according to one of the preceding claims, characterized in that it controls the volume flow of a branch line (84) of the heating / cooling circuit in a heating / cooling circuit of a motor vehicle.
EP03797151A 2002-09-06 2003-05-26 Volumetric flow regulation valve Withdrawn EP1537462A1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

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