WO2017067961A1

WO2017067961A1 - Thermostatventil eines kühlsystems einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: WO2017067961A1
Application number: PCT/EP2016/075042
Authority: WO
Inventors: Wilhelm Ardes
Original assignee: Hengst Se & Co. Kg
Priority date: 2015-10-20
Filing date: 2016-10-19
Publication date: 2017-04-27
Also published as: DE102015117827A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Thermostatventil (1) eines Kühlsystems einer Brennkraftmaschine, wobei das Thermostatventil (1) ein Gehäuse (10) mit einem Anschlussflansch (18) aufweist, in dem radial innen ein erster Kühlmittelkanal (11) und radial außen ein zweiter Kühlmittelkanal (12) angeordnet ist, wobei am Gehäuse (10) ein dritter Kühlmittelkanal (13) angeordnet ist und wobei im Gehäuse (10) ein Ventilschieber (3) von der Temperatur des Kühlmittels abhängig zwischen zwei Endstellungen verschieblich geführt ist, wobei der Ventilschieber (3) einerseits von einer Ventilfeder (30) und andererseits von einem Aktuator (6) beaufschlagt ist. Das Thermostatventil (1) gemäß Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Kühlmittelkanal (11) radial innen vom Ventilschieber (3) ein umlaufender, eine Kühlmittelströmung vom dritten Kühlmittelkanal (13) in den ersten Kühlmittelkanal (11) von einer radial nach innen verlaufenden Strömungsrichtung in eine axial verlaufende Strömungsrichtung umlenkender erster Strömungsleitkörper (4) angeordnet ist und dass im zweiten Kühlmittelkanal (12) radial außen vom Ventilschieber (3) ein umlaufender, eine Kühlmittelströmung vom zweiten Kühlmittelkanal (12) in den ersten Kühlmittelkanal (11) von einer axialen Strömungsrichtung in eine radial nach innen verlaufende Strömungsrichtung umlenkender zweiter Strömungsleitkörper (5) angeordnet ist.

Description

Beschreibung:

Thermostatventil eines Kühlsystems einer Brennkraftmaschine

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Thermostatventil eines Kühlsystems einer Brennkraftmaschine, wobei das Thermostatventil ein Gehäuse mit einem Anschlussflansch aufweist, mit dem das Gehäuse an einen Gegenflansch der Brennkraftmaschine oder eines an der Brennkraftmaschine angeordneten Öl-Kühlmittel-Moduls anbaubar ist, wobei im Anschlussflansch radial innen ein Kühlmittel zur Brennkraftmaschine führender erster Kühlmittelkanal und radial außen vom ersten Kühlmittelkanal diesen umgebend ein zweiter, Kühlmittel von der Brennkraftmaschine zuführender Kühlmittelkanal angeordnet ist, wobei am Gehäuse außerhalb des Anschlussflansches ein dritter, Kühlmittel von einem Kühler zuführender Kühlmittelkanal angeordnet ist, wobei im Gehäuse konzentrisch zum Anschlussflansch ein in seiner Grundform hohlzylindrischer Ventilschieber von der Temperatur des Kühlmittels abhängig zwischen zwei Endstellungen axial verschieblich geführt ist, wobei der Ventilschieber einerseits von einer Ventilfeder und andererseits von einem verstellbaren Aktuator beaufschlagt ist, wobei der Ventilschieber in seiner einen Endstellung bei kaltem Kühlmittel den zweiten Kühlmittelkanal mit dem ersten Kühlmittelkanal verbindet und den dritten Kühlmittelkanal vom ersten Kühlmittelkanal trennt und wobei der Ventilschieber in seiner anderen Endstellung bei heißem Kühlmittel den dritten Kühlmittelkanal mit dem ersten Kühlmittelkanal verbindet und den zweien Kühlmittelkanal vom ersten Kühlmittelkanal trennt.

Thermostatventile der vorstehend genannten Art sind bekannt, beispielsweise aus der EP 2 270 621 B1 , der DE 20 2010 014 455 U1 und der DE 10 2012 018 105 A1. Bei den bekannten Thermostatventilen ist als nachteilig festzustellen, dass sie einen relativ hohen Strömungswiderstand für das durchströmende Kühlmittel bilden, was nachteilig zu einem hohen Antriebsenergiebedarf für eine Kühlmittelpumpe des Kühlsystems führt. Dieser hohe Antriebsenergiebedarf wirkt sich merklich negativ auf den Kraftstoffverbrauch der zugehörigen Brennkraftmaschine aus. Für die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, ein Thermostatventil zu schaffen, welches einen verminderten Strömungswiderstand für das durchströmende Kühlmittel bildet und welches somit zu einem günstigeren Kraftstoffverbrauch einer zugehörigen Brennkraftmaschine beiträgt.

Die Lösung der Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einem Thermostatventil der eingangs genannten Art, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass im ersten Kühlmittelkanal radial innen vom Ventilschieber ein umlaufender, eine Kühlmittelströmung vom dritten Kühlmittelkanal in den ersten Kühlmittelkanal von einer radial nach innen verlaufenden Strömungsrichtung in eine axial verlaufende Strömungsrichtung umlenkender erster Strömungsleitkörper angeordnet ist und dass im zweiten Kühlmittelkanal radial außen vom Ventilschieber ein umlaufender, eine Kühlmittelströmung vom zweiten Kühlmittelkanal in den ersten Kühlmittelkanal von einer axialen Strömungsrichtung in eine radial nach innen verlaufende Strömungsrichtung umlenkender zweiter Strömungsleitkörper angeordnet ist.

Mit der Erfindung wird vorteilhaft eine wesentlich verbesserte, widerstandsärmere Strömung des Kühlmittels im Thermostatventil und durch das Thermostatventil erreicht, was den Einsatz einer Kühlmittelpumpe geringerer Leistung, also mit geringerem Antriebsenergiebedarf, im Kühlsystem erlaubt, ohne eine Einbuße bei der Kühlleistung des Kühlsystems in Kauf nehmen zu müssen.

In weiterer Ausgestaltung des Thermostatventils gemäß Erfindung ist vorgesehen, dass im Gehäuse ein mit diesem verbundener rotationssymmetrischer Ventilträger angeordnet ist, in welchem der Ventilschieber und die Ventilfeder axial beweglich geführt und getragen sind und in welchem von dem Ventilschieber freigebbare und verschließbare Durchströmfenster für eine Kühlmittelströmung vom dritten Kühlmittelkanal zum ersten Kühlmittelkanal angeordnet sind. Hiermit wird eine kompakte Bauweise mit hoher Integrationsdichte an Funktionen für den Ventilträger erzielt.

Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass das Gehäuse konzentrisch zum Ventilträger eine oberseitige Öffnung aufweist, dass der Aktuator eine länglich-zylindrische Grundform hat und dass der Aktuator dichtend durch die Öffnung in den Ventilträger und den Ventilschieber eintauchend in das Gehäuse hineinragt. Hiermit wird zum einen eine einfache Montage erreicht und zum anderen ermöglicht, dass der Aktua- tor austauschbar ist, ohne das Gehäuse demontieren und/oder den Ventilträger zerlegen zu müssen. Außerdem wird so eine technisch günstige Möglichkeit geschaffen, je nach Bedarf, unterschiedliche Aktuatoren im ansonsten unveränderten Thermostatventil einzusetzen.

Zur Gewährleistung einer sicheren Funktion ohne die Gefahr eines Verkippens oder Verklemmens des Ventilschiebers wird weiter vorgeschlagen, dass der Ventilschieber einen konzentrisch zu einem gehäuseinneren Ende des Aktuators liegenden zentralen Aktuatorkontaktbereich aufweist, der über radiale Rippen oder Stege mit dem übrigen Ventilschieber verbunden ist.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Thermostatventils sieht vor, dass der erste Strömungsleitkörper und/oder der zweite Strömungsleitkörper lösbar mit dem Ventilträger verbunden, vorzugsweise verschraubt, sind/ist. Auf diese Weise können die Strömungsleitkörper bei Bedarf ausgetauscht werden und es können unterschiedliche, für den jeweiligen Einsatzfall optimierte Strömungsleitkörper in das ansonsten gleiche Thermostatventil eingebaut werden.

Für eine sichere Funktion des Thermostatventils darf sich in diesem im Betrieb keine Luft befinden. Daher ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass am Ventilträger ein selbsttätiges Entlüftungsventil angeordnet ist und dass der Ventilträger in unterschiedlichen Verdrehstellungen mit dem Gehäuse verbindbar ist. Der Ventilträger mit dem Entlüftungsventil wird dann bei der Montage des Thermostatventils so in das Gehäuse eingebaut, dass das Entlüftungsventil im in Einbaulage des Thermostatventils in dessen räumlich am höchsten liegenden Bereich zu liegen kommt. Damit kann die Lage des Entlüftungsventils ohne formtechnische Änderungen des Thermostatventils sehr einfach an die jeweilige Einbaulage des Thermostatventils angepasst werden.

Auch für den Aktuator des Thermostatventils ist bevorzugt vorgesehen, dass er in unterschiedlichen Verdrehstellungen relativ zum Gehäuse mit diesem verbindbar, vorzugsweise verschraubbar, ist. Damit kann auch der Aktuator bei Bedarf an unterschiedliche Einbausituationen des Thermostatventils angepasst werden, beispielsweise um eine günstige Ausrichtung von Anschlusselementen des Aktuators zu erreichen, wenn dieser ein elektrisch betriebener Aktuator ist. Um eine gewünschte, für die Kühlung der zugehörigen Brennkraftmaschine optimierte Kennlinie des Volumenstroms an Kühlmittel durch das Thermostatventil bei dessen Verstellung zu erzielen, schlägt die Erfindung vor, dass der Ventilschieber in seinem Umfang mehrere Durchlassöffnungen aufweist, deren in Axialrichtung gemessene Höhe jeweils in Umfangsrichtung des Ventilschiebers variiert. Mit anderen Worten sind also die Durchlassöffnungen an ihren axialen Kanten nicht einfach in Umfangsrichtung verlaufend ausgeführt, sondern weisen einen davon gezielt abweichenden Verlauf auf, beispielsweise mit schräg und/oder gekrümmt verlaufenden Kanten oder Kantenabschnitten.

Um das Thermostatventil auch in großen Stückzahlen kostengünstig fertigen zu können und um sein Gewicht niedrig zu halten, sind bevorzugt das Gehäuse, der Ventilträger, der Ventilschieber und die Strömungsleitkörper Spritzgussteile aus Kunststoff.

Insgesamt hat das erfindungsgemäße Thermostatventil mehrere Vorteile, denn es bietet optimierte Strömungsverhältnisse in seinem Inneren, es erlaubt eine kompakte Bauform, es hat ein geringes Gewicht, es ist kostengünstig herstellbar und es ist bei Bedarf zerstörungsfrei zerlegbar, sodass jedes Bauteil einzeln getauscht oder ersetzt werden kann, wobei insbesondere der Aktuator sehr einfach austauschbar ist.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:

Figur 1 ein Thermostatventil im Längsschnitt gemäß der Schnittlinie l-l in Figur einem ersten Betriebszustand bei kaltem Kühlmittel,

Figur 2 das Thermostatventil aus Figur 1 im gleichen Längsschnitt, in einem zweiten Betriebszustand bei wärmerem Kühlmittel,

Figur 3 das Thermostatventil aus Figur 1 im gleichen Längsschnitt, in einem dritten Betriebszustand bei heißem Kühlmittel,

Figur 4 das Thermostatventil aus Figur 1 bis 3 in Draufsicht, ein Gehäuse des Thermostatventils als Einzelteil, in Ansicht schräg von oben, das Gehäuse aus Figur 5, in Ansicht schräg von unten, einen Ventilträger des Thermostatventils als Einzelteil, in Ansicht schräg von oben, den Ventilträger aus Figur 7, in Ansicht schräg von unten, einen Ventilschieber des Thermostatventils als Einzelteil, in einer ersten Ansicht schräg von unten, den Ventilschieber aus Figur 9 in einer zweiten, gegenüber Figur 9 leicht verdrehten Ansicht schräg von unten, einen ersten Strömungsleitkörper des Thermostatventils, in einer Ansicht schräg von oben, den ersten Strömungsleitkörper aus Figur 1 1 , in Ansicht schräg von unten, einen zweiten Strömungsleitkörper des Thermostatventils, in einer Ansicht schräg von unten, den zweiten Strömungsleitkörper aus Figur 13, in einer Ansicht schräg von oben, einen ersten Aktuator des Thermostatventils, in Ansicht, einen zweiten Aktuator des Thermostatventils, in Ansicht, eine vormontierte Einheit aus Ventilschieber und Ventilfeder, in einer ersten Ansicht schräg von oben, die Einheit aus Figur 17 in Ansicht schräg von unten, Figur 19 eine vormontierte Einheit aus Ventilträger, Ventilschieber und Ventilfeder, in einer ersten Ansicht schräg von oben, und

Figur 20 die Einheit aus Figur 19 in Ansicht schräg von unten.

In der folgenden Figurenbeschreibung sind gleiche Teile in den verschiedenen Zeichnungsfiguren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen, sodass nicht zu jeder Zeichnungsfigur alle Bezugszeichen erneut erläutert werden müssen.

Figur 1 der Zeichnung zeigt ein Thermostatventil 1 im Längsschnitt gemäß der Schnittlinie l-l in Figur 4, in einem ersten Betriebszustand bei kaltem Kühlmittel.

Das Thermostatventil 1 besitzt ein in seiner Grundform glocken- oder kuppeiförmiges Gehäuse 10, welches an seiner Unterseite offen ist und dort mit einem Anschlussflansch 18 ausgebildet ist, mit dem das Thermostatventil 1 unter Zwischenlage einer radialen Dichtung 15 an einen Gegenflansch 8 einer Brennkraftmaschine oder eines an einer Brennkraftmaschine angeordneten Öl-Kühlmittel-Moduls anschließbar ist, wie in Figur 1 dargestellt.

Im Bereich seines Anschlussflansches 18 besitzt das Thermostatventil 1 radial innen einen ersten Kühlmittelkanal 1 1 und radial außen davon einen den ersten Kühlmittelkanal 1 1 umgebenden, radial äußeren zweiten Kühlmittelkanal 12. Der erste Kühlmittelkanal 1 1 steht in Strömungsverbindung mit einem ersten, radial inneren Kühlmittelkanal 81 im Gegenflansch 8 und führt vom Thermostatventil 1 zu kühlenden Bereichen der zugehörigen Brennkraftmaschine. Der zweite Kühlmittelkanal 12 steht in Strömungsverbindung mit einem zweiten, radial äußeren Kühlmittelkanal 82 im Gegenflansch 8 und führt von zu kühlenden Bereichen der Brennkraftmaschine zum Thermostatventil 1 . Umfangsseitig mündet in das Gehäuse 10 ein in dessen radialer Richtung verlaufender dritter Kühlmittelkanal 13, der als Anschlussstutzen 13' ausgeführt ist, an welchen ein von einem Kühler kommender Kühlmittelschlauch anschließbar ist.

Konzentrisch im Gehäuse 10 ist ein Ventilträger 2 angeordnet, der ein hülsenförmi- ges Oberteil 21 mit einem oberen Stirnende 22 aufweist, welches unter Zwischenlage einer Dichtung 14 axial gegen das Gehäuse 10 abgedichtet ist. Unten geht das Oberteil 21 in einen radialen Mittelteil 23 über, an dessen radial äußeren Bereich sich ein wiederum axial verlaufendes Unterteil 25 nach unten erstreckend anschließt. Das Unterteil 20 geht wiederum an seinem unteren Ende in ein radiales, nach außen weisendes, flanschartiges Fußende 28 über. Im axialen Unterteil 25 sind über dessen Umfang verteilt Durchströmfenster 26 angeordnet, die in bestimmten Betriebszuständen des Thermostatventils 1 ein Durchströmen von Kühlmittel erlauben.

Im Übergangsbereich vom radialen Mittelteil 23 zum axialen Unterteil 25 ist innen im Ventilträger 2 eine umlaufende Dichtung 44 angeordnet. Eine weitere Dichtung 24 ist im Übergangsbereich vom axialen Unterteil 25 zum radialen Fußende 28 ebenfalls im Inneren des Ventilträgers 2 angeordnet. Die Funktion der Dichtungen 24, 44 wird weiter unten noch erläutert.

Im inneren des Ventilträgers 2 ist ein Ventilschieber 3 axial verschieblich geführt. Der Ventilschieber 3 besitzt ein hohlzylindrisches Oberteil 31 , welches radial innen am axialen Unterteil 25 des Ventilträgers 2 anliegt. In dem in Figur 1 gezeigten Betriebszustand des Thermostatventils 1 nimmt der Ventilschieber 3 seine oberste Stellung ein, in der ein oberes Stirnende 32 des Unterteils 31 des Ventilschiebers 3 dichtend an der Dichtung 44 anliegt, so dass der Ventilschieber 3 nun die Durchströmfenster 26 verschließt.

Weiter unten besitzt der Ventilschieber 3 ein in seiner Grundform ebenfalls hohlzylindrisches Unterteil 33, das, im Unterschied zu dem eine geschlossene Fläche bildenden Oberteil 31 , in Umfangsrichtung verteilt Durchlassöffnungen 34 aufweist und mit einer Ringwand 83 im Gegenflansch 8 zusammenwirkt. Die Durchlassöffnungen 34 weisen an ihrer Oberseite besonders geformte Öffnungskanten 35 auf, wie weiter unten noch näher erläutert wird.

Neben dem radial außen liegenden Oberteil 31 und dem Unterteil 33 besitzt der Ventilschieber 3 weiterhin einen radial inneren Schieberteil 38, der über mehrere radiale Stege 37 mit dem Unterteil 33 einstückig verbunden ist. Axial unten besitzt der Ventilschieber 3 in seinem Zentrum einen Aktuatorkontaktbereich 36, in welchem der Ventilschieber 3 in Kontakt mit einem Aktuator 6 steht, der weiter unten noch erläutert wird. Am oberen Ende des radial inneren Schieberteils 38 ist eine Federanlage 39 in Form von nach außen vorspringenden Nasen ausgebildet, an deren Unterseite eine Ventilfeder 30 in Form einer Schraubendruckfeder mit ihrem oberen Ende anliegt.

In seinem Zentrum besitzt das Gehäuse 10 oberseitig eine Öffnung 16, durch welche der erwähnte Aktuator 6 von oben her in das Gehäuse 10 unter Zwischenlage einer Dichtung 64 eingeführt ist. Der Aktuator 6 besitzt ein in seiner Grundform zylindrisches Aktuatorgehäuse 60, welches durch das Innere des Ventilschiebers 3 und des Ventilträgers 2 koaxial zu diesen verläuft. Das untere Ende 63 des Aktua- tors 6 steht in Anlage an dem Aktuatorkontaktbereich 36 des Ventilschiebers 3. Bei dem Aktuator 6 gemäß Figur 1 handelt es sich um einen elektrisch betriebenen Aktuator, der zu diesem Zweck an seinem oberen Ende außerhalb des Gehäuses 10 einen elektrischen Anschluss 65 aufweist. Mittels einer Anlagefläche 61 liegt das Gehäuse 60 des Aktuators 6 an der Oberseite des Gehäuses 10 des Thermostatventils 1 an und ist in dieser Lage durch in Figur 1 nicht sichtbare Verbindungsmittel, wie Schrauben, fixiert.

An der Unterseite des radialen Mittelteil 23 des Ventilträgers 2 ist radial innen vom Oberteil 31 des Ventilschiebers 3 ein erster, ringförmiger Strömungsleitkörper 4 angebracht, hier mittels Schrauben 43 befestigt, der konzentrisch zum radial inneren Schieberteil 38 verläuft. An seiner nach unten weisenden Seite besitzt der Strömungsleitkörper 4 eine umlaufende konkave Strömungsleitfläche 40. Oberseitig weist der erste Strömungsleitkörper 4 eine Anlagefläche 41 auf, mit der er an der Unterseite des radialen Mittelteils 23 des Ventilträgers 2 anliegt. Radial innen bildet der erste Strömungsleitkörper 4 eine Federstütze 49, an der sich die Ventilfeder 30 mit ihrem unteren Ende abstützt.

Radial außen vom Unterteil 33 des Ventilschiebers 3 ist im zweiten, radial äußeren Kühlmittelkanal 12 des Thermostatventils 1 ein zweiter Strömungsleitkörper 5 angeordnet. Dieser zweite Strömungsleitkörper 5 besitzt an seiner Unterseite ebenfalls eine umlaufende konkave Strömungsleitfläche 50.

In dem in Figur 1 rechts liegenden Bereich von Ventilträger 2 und zweitem Strömungsleitkörper 5 ist in einer Ventilkugelaufnahme 27 eine Ventilkugel 70 eines selbsttätigen Entlüftungsventils 7 über einer Belüftungsöffnung 57 angeordnet. Wie oben erwähnt, zeigt Figur 1 das Thermostatventil 1 in einem ersten Betriebszustand bei kaltem Kühlmittel. In diesem Betriebszustand hat der Aktuator 6 seine minimale Länge und der Ventilschieber 3 ist mittels der Ventilfeder 30 in seine oberste Position verschoben. In dieser Position verschließt das Oberteil 31 des Ventilschiebers 3 die Durchströmfenster 26 im Oberteil 21 des Ventilträgers 2, so dass eine Kühlmittelströmung vom Kühler durch den dritten Kühlmittelkanal 13 in den ersten Kühlmittelkanal 1 1 unterbunden ist. Gleichzeitig liegen die Durchlassöffnungen 34 im Unterteil 33 des Ventilschiebers 3 oberhalb der Oberkante der Ringwand 83 des Gegenflansches 8, so dass hier eine Kühlmittelströmung vom radial äußeren, zweiten Kühlmittelkanal 12 in den ersten, radial inneren Kühlmittelkanal 1 1 freigegeben ist. In diesem Betriebszustand des Thermostatventils 1 wird also das Kühlmittel in einem sogenannten kleinen Kreislauf geführt, der den Kühler für das Kühlmittel umgeht.

Dabei sorgt in diesem Betriebszustand der zweite Strömungsleitkörper 5 mit seiner Strömungsleitfläche 50 für eine stetige und widerstandsarme Umlenkung der axialen Kühlmittelströmung aus dem zweiten Kühlmittelkanal 12 in eine radial nach innen verlaufende Strömung durch die Durchlassöffnungen 34 des Ventilschiebers 3.

Figur 2 zeigt das Thermostatventil 1 aus Figur 1 im gleichen Längsschnitt, in einem zweiten Betriebszustand bei wärmerem Kühlmittel. In diesem Betriebszustand hat der Aktuator 6 eine gegenüber dem Zustand nach Figur 1 vergrößerte Länge, wobei hier das untere, durch einen Betätigungsstift gebildete Ende 63 des Aktuators 6 nach unten hin ausgeschobenen ist. Dadurch ist der Ventilschieber 3 gegen die Kraft der Ventilfeder 30 über einen Teil seiner ihm zur Verfügung stehenden axialen Bewegungsstrecke nach unten hin bewegt. In diesem Betriebszustand ist das obere Stirnende 32 des Ventilschiebers 3 von der Dichtung 44 entfernt, wodurch die Durchströmfenster 26 über einen Teil ihrer Fläche freigegeben sind. Gleichzeitig ist noch ein begrenzter Strömungsquerschnitt durch das Unterteil 33 des Ventilschiebers 3 frei.

In diesem Betriebszustand nach Figur 2 strömt demnach Kühlmittel sowohl vom Kühler durch den dritten Kühlmittelkanal 13 als auch Kühlmittel aus dem zweiten Kühlmittelkanal 12 in den ersten Kühlmittelkanal 1 1. Demnach strömt hier das Kühlmittel zum einen Teil durch den kleinen Kühlkreislauf, der den Kühler umgeht, und zum anderen durch den großen Kühlkreislauf, der den Kühler einschließt. Der Kühlmittelstrom, der vom dritten Kühlmittelkanal 13 in das Thermostatventil 1 1 strömt, verteilt sich dabei über den Umfang des Inneren des Gehäuses 10 und strömt von dort in einer zunächst radialen Strömungsrichtung durch die Durchströmfenster 26 nach innen. Anschließend wird der Kühlmittelstrom mittels der Strömungsleitfläche 40 des ersten Strömungsleitkörpers 4 stetig und widerstandsarm in eine axiale Strömung nach unten hin in den ersten Kühlmittelkanal 1 1 umgelenkt.

Hinsichtlich der weiteren in Figur 2 dargestellten Einzelheiten wird auf die vorhergehende Beschreibung der Figur 1 verwiesen.

Figur 3 zeigt das Thermostatventil 1 aus Figur 1 im gleichen Längsschnitt, in einem dritten Betriebszustand bei heißem Kühlmittel. In diesem Betriebszustand hat der Aktuator 6 seine maximale Länge erreicht, bei der sein unteres Ende 63 um den maximal möglichen Weg nach unten hin ausgeschobenen ist, wobei nun die Ventilfeder 30 maximal zusammengedrückt ist. Demnach nimmt nun der Ventilschieber 3 seine tiefste mögliche Stellung relativ zum übrigen Thermostatventil 1 ein. Die Durchströmfenster 26 im Ventilträger 2 sind nun vollständig freigegeben. Das Unterteil 33 des Ventilschiebers 3 mit den Durchlassöffnungen 34 liegt nun so tief in der Ringwand 83, dass die Durchlassöffnungen 34 vollständig von der Ringwand 83 überdeckt und dadurch verschlossen sind.

In dem in Figur 3 gezeigten dritten Betriebszustand ist nun allein eine Kühlmittelströmung vom dritten Kühlmittelkanal 13 durch die Durchströmfenster 26 in den ersten Kühlmittelkanal 1 1 möglich. Eine Kühlmittelströmung vom zweiten Kühlmittelkanal 12 in den ersten Kühlmittelkanal 1 1 ist dagegen hier unterbunden. Das Kühlmittel strömt hier also in seinem vollen Volumenstrom durch den großen Kühlkreislauf unter Einschluss des Kühlers.

Wie schon in Figur 2 beschrieben, sorgt dabei die Strömungsleitfläche 40 des ersten Strömungsleitkörper 4 für eine stetige Strömungsumlenkung und widerstandsarme Strömungsführung des Kühlmittels auf seinem Weg vom dritten Kühlmittelkanal 13 durch das Thermostatventil 1 in den ersten Kühlmittelkanal 1 1 und weiter in den ersten Kühlmittelkanal 81 im Gegenflansch 8. Hinsichtlich der weiteren Einzelheiten in Figur 3 wird auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen.

Figur 4 zeigt das Thermostatventil 1 aus Figur 1 bis 3 in Draufsicht. Im Wesentlichen ist hier das Gehäuse 10 mit seinem radial einmündenden dritten Kühlmittelkanal 13, der als Anschlussstutzen 13' für einen Kühlmittelschlauch ausgebildet ist, sichtbar. Außerdem veranschaulicht die Figur 4 den Verlauf der Schnittebene gemäß der Schnittlinie l-l der in Figur 1 bis 3 gezeigten Längsschnitte.

Im Zentrum des Gehäuses 10 befindet sich die oberseitige Öffnung 16, durch die der hier von oben sichtbaren Aktuator 6 in das Innere des Gehäuses 10 eingeführt ist. Der Aktuator 6 ist mittels zweier Schrauben in seiner Einbaulage fixiert; nach Lösen der Verschraubung kann der Aktuator 6 auch in einer um 90° verdrehten Stellung mittels zweier weiterer oberseitige Gewindelöcher 17 mit dem Gehäuse 10 verbunden und an diesem fixiert werden.

Über den Außenumfang des Gehäuses 10 verteilt sind hier vier äußere Schraubenlöcher 19 vorgesehen, durch welche Schrauben zum Verbinden des Thermostatventils 1 mit dem in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Gegenflansch 8 führbar sind. Da die Schraubenlöcher 19 an den Ecken eines gedachten Quadrats liegen, ist das Gehäuse 10 in vier verschiedenen Verdrehstellungen relativ zum Gegenflansch an diesem montierbar, um jeweils eine optimale Ausrichtung des Gehäuses 10 zu gewährleisten.

Figur 5 zeigt das glocken- oder kuppeiförmige Gehäuse 10 des Thermostatventils als Einzelteil, in Ansicht schräg von oben. Im Zentrum des Gehäuses 10 liegt die oberseitige Öffnung 16 zum Einführen des hier noch nicht eingebauten Aktuators. Um die oberseitige Öffnung 16 herum sind vier oberseitige Gewindelöcher 17 angeordnet, die zur wahlweisen Fixierung des Aktuators in zwei verschiedenen Ausrichtungen nutzbar sind. Von links her mündet der als Anschlussstutzen 13' ausgebildete dritte Kühlmittelkanal 13 in das Gehäuse 10 ein. Unterseitig befindet sich am Gehäuse 10 dessen Anschlussflansch 18. Außerdem sind an der dem Betrachter zugewandten Seite des Gehäuses 10 in unmittelbarer Nachbarschaft des Anschlussflansches 18 zwei der äußeren Schraubenlöcher 19 sichtbar. Figur 6 zeigt das Gehäuse 10 aus Figur 5 in Ansicht schräg von unten, so dass der Blick des Betrachters in das Innere des Gehäuses 10 fällt. Im Zentrum des Gehäuses 10 ist nun von unten die oberseitige Öffnung 16 für den Aktuator sichtbar. Um die Öffnung 16 herum ist die Dichtung 14 angeordnet. Von links her mündet wieder der dritte Kühlmittelkanal 13 in Form des Anschlussstutzens 13' ein.

Dem Betrachter zugewandt ist nun der Anschlussflansch 18 mit der umlaufenden Dichtung 15. Außen am Gehäuse 10 sind wieder die vier äußeren Schraubenlöcher 19 erkennbar. In Gegenüberstellung zu den Schraubenlöchern 19 ist jeweils innen im Gehäuse 10 ein unterseitiges Gewindeloch 17' angeordnet.

Figur 7 zeigt einen Ventilträger 2 des Thermostatventils als Einzelteil in Ansicht schräg von oben. Oben ist das hülsenförmige Oberteil 21 mit dem oberen Stirnende 22 sichtbar. Unten geht das Oberteil 21 in den radialen Mittelteil 23 über, in dem in Umfangsrichtung verteilt mehrere Schraubenlöcher 29 vorgesehen sind. Daran schließt sich nach unten hin das axiale Unterteil 25 mit den über dessen Umfang verteilten Durchströmfenstern 26 an. Den unteren Abschluss des Ventilträgers 2 bildet das radiale Fußende 28, in dem sich ganz rechts die Ventilkugelaufnahme 27 befindet und in dem über den Umfang verteilt mehrere Schraubenlöcher 29' angebracht sind.

Figur 8 zeigt den Ventilträger 2 aus Figur 7 in Ansicht schräg von unten. Hier fällt nun der Blick auf die Unterseite des flanschartigen radialen Fußendes 28 mit seinen Schraubenlöchern 29'. An das Fußende 28 schließt sich nach oben hin das Unterteil 25 mit den Durchströmfenstern 26 an. Radial innen im Übergangsbereich zwischen dem Fußende 28 und dem Unterteil 24 verläuft die Dichtung 24. Die Dichtung 24 bildet eine Gleitdichtung, an der der hier nicht sichtbare Ventilschieber bei seiner Verstellung dichtend axial entlanggleitet. Weiter nach oben hin folgen der radiale Mittelteil 23 mit seinen Schraubenlöchern 29 und das hülsenförmige Oberteil 21 mit seinem oberen Stirnende 22.

Figur 9 zeigt den Ventilschieber 3 des Thermostatventils als Einzelteil in einer ersten Ansicht schräg von unten. Den oberen radial äußeren Teil des Ventilschiebers 3 bildet das hohlzylindrische Oberteil 31 , welches eine umlaufende geschlossene Fläche darstellt. Denn unteren radial äußeren Teil des Ventilschiebers 3 bildet dessen Unterteil 33 mit den Durchlassöffnungen 34. Nach oben hin sind die Durchlassöff- nungen 34 durch teilweise geschwungen verlaufende Öffnungskanten 35 begrenzt, um im Zusammenwirken mit der Ringwand 83, die in den Figuren 1 bis 3 dargestellt ist, eine bestimmte, gewünschte Kennlinie für den durch die Durchlassöffnungen 34 bei Verstellung des Ventilschiebers 3 strömenden Volumenstrom an Kühlmittel zu realisieren.

Vom äußeren Bereich des Ventilschiebers 3 gehen mehrere, hier insgesamt vier, über den Umfang verteilte radiale Stege 37 nach innen, die in einen radial inneren Schieberteil 38 übergehen. Unten bildet der radial innerer Schieberteil 38 den Ak- tuatorkontaktbereich 36, mit dem der hier nicht dargestellte Aktuator des Thermostatventils zusammenwirkt. Axial oben geht der radial inneren Schieberteil 38 in die Federanlage 39 für die hier ebenfalls nicht dargestellte Ventilfeder über.

Figur 10 zeigt den Ventilschieber 3 aus Figur 9 in einer zweiten, gegenüber Figur 9 leicht verdrehten Ansicht schräg von unten. Hier fällt nun der Blick zentral auf eine der Durchlassöffnungen 34, um den speziellen Verlauf der oberen Öffnungskanten 35 der Durchlassöffnungen 34 zu verdeutlichen. Hinsichtlich der weiteren Teile in Figur 10 wird auf die Beschreibung der Figur 9 verwiesen.

Figur 1 1 zeigt den ersten, ringförmigen Strömungsleitkörper 4 des Thermostatventils als Einzelteil in einer Ansicht schräg von oben. Oberseitig ist die Anlagefläche 41 mit den Schraubenlöchern 42 sichtbar. In Inneren des ersten Strömungsleitkörpers 4 ist die durch radial nach innen hin vorspringende Nasen gebildete Federstütze 49 für die hier nicht dargestellte Ventilfeder erkennbar. An der Unterseite des ersten Strömungsleitkörpers 4 liegt dessen umlaufende konkave Strömungsleitfläche 40.

Figur 12 zeigt den ersten Strömungsleitkörper 4 aus Figur 1 1 in Ansicht schräg von unten, wobei hier die Form und der Verlauf der konkaven Strömungsleitfläche 40 besonders deutlich erkennbar werden. Oberseitig liegt die Anlagefläche 41 . Im Inneren des Strömungsleitkörpers 4 ist noch die Federstütze 49 zu einem kleinen Teil sichtbar. Radial außen im Strömungsleitkörper 4 sind dessen Schraubenlöcher 42 angebracht.

Figur 13 zeigt den zweiten, ebenfalls ringförmigen Strömungsleitkörper 5 des Thermostatventils als Einzelteil in einer Ansicht schräg von unten, wobei hier der Blick auf die umlaufende, ebenfalls konkav geformte Strömungsleitfläche 50 fällt. Durch den zweiten Strömungsleitkörper 5 verlaufen über dessen Umfang verteilt mehrere Schraubenlöcher 52 für Schrauben zum Verbinden des Strömungsleitkörpers 5 mit dem Ventilträger 2. Ganz rechts in Figur 13 ist die Entlüftungsöffnung 57 des Entlüftungsventils erkennbar.

Figur 14 zeigt den zweiten Strömungsleitkörper 5 aus Figur 13 in einer Ansicht schräg von oben, wodurch die Verteilung der Schraubenlöcher 52 besonders deutlich wird. Auch in Figur 14 ist ganz rechts die Entlüftungsöffnung 57 sichtbar.

Figur 15 zeigt einen ersten Aktuator 6 des Thermostatventils in Ansicht. Der Aktua- tor 6 besitzt ein in seiner Grundform zylindrisches Gehäuse 60, in welchem die an sich bekannten Teile des Aktuators angeordnet sind. Im Beispiel nach Figur 15 handelt sich um einen elektrisch verstellbaren Aktuator 6, der zu diesem Zweck an seinem Kopfteil einen elektrischen Anschluss 65 aufweist. Außerdem bildet der Kopfteil des Aktuators 6 in zwei einander gegenüberliegenden, radial nach außen überragenden Bereichen je eine unterseitige Anlagefläche 61 zur Anlage des Aktuators 6 an die Oberseite des Gehäuses im montierten Zustand. Durch die Schraubenlöcher 62 im Kopfteil des Aktuators 6 können Schrauben zur Fixierung des Aktuators 6 am Gehäuse 10 geführt werden. Mittels der Dichtung 64 ist der Aktuator 6 gegen das Gehäuse abdichtbar. Das untere Ende 63 des Aktuators 6 wird durch einen ausfahrbaren und einfahrbaren Betätigungsstift gebildet, der mit dem oben schon beschriebenen Aktuatorkontaktbereich des Ventilschiebers zusammenwirkt. Bei dem Aktuator 6 nach Figur 15 erfolgt die Verstellung des unteren Endes 63 des Aktuators, also die Verstellung der Länge des Aktuators 6, nach Maßgabe von elektrischen Signalen, die, beispielsweise von einer elektronischen Motorsteuerungseinheit einer zugehörigen Brennkraftmaschine, über den elektrischen Anschluss 65 zugeführt werden.

Figur 16 zeigt als Alternative zu dem Beispiel nach Figur 15 einen zweiten Aktuator 6 des Thermostatventils, ebenfalls in Ansicht, wobei es sich hier um einen Aktuator 6 mit einem Dehnstoff körper handelt, der seine Länge abhängig von der Umgebungstemperatur ändert und dabei das untere Ende 63 des Aktuators 6 entsprechend ausfährt oder einfährt. Einen elektrischen Anschluss benötigt der Aktuator 6 nach Figur 15 nicht. Hinsichtlich der Form des Gehäuses 60 und der Lage der Schraubenlöcher 62 am oberen Ende des Aktuators 6 stimmen die beiden Aktuatorbeispiele überein, so dass die Aktuatoren 6 nach Figur 15 oder Figur 16 wahlweise in das Gehäuse 10 eingebaut werden können.

Figur 17 zeigt eine vormontierte Einheit aus Ventilschieber 3, Ventilfeder 30 und erstem Strömungsleitkörper 4 in einer ersten Ansicht schräg von oben. Hier wird besonders deutlich, dass die Ventilfeder 30 räumlich sehr günstig und platzsparend im Inneren des Ventilschiebers 30 untergebracht ist. Auch der erste Strömungsleitkörper 4 liegt in räumlich günstiger Anordnung im Ventilschieber 3.

Figur 18 zeigt die Einheit aus Figur 17 in Ansicht schräg von unten, wobei hier besonders deutlich das Unterteil 33 des Ventilschiebers 3 sichtbar ist. Oben in Figur 18 ist ein oberer Bereich der Ventilfeder 30 sichtbar, die mit ihrem oberen Ende an der Federanlage 39 abgestützt ist.

Hinsichtlich der weiteren Teile in den Figuren 17 und 18 wird auf die vorhergehende Beschreibung des Ventilschiebers 3, insbesondere anhand der Figuren 9 und 10, verwiesen.

Figur 19 zeigt eine vormontierte Einheit aus Ventilträger 2, Ventilschieber 3 und Ventilfeder 30, in einer ersten Ansicht schräg von oben. Dabei ist praktisch nur der Ventilträger 2 mit seinen Teilen sichtbar, da der Ventilschieber 3 sich vollständig im Inneren des Ventilträgers 2 befindet. Lediglich durch die Durchströmfenster 26 hindurch sind Teile des hohlzylindrischen Oberteils 31 des Ventilschiebers 3 sichtbar. Ganz oben in Figur 19 ist im Inneren des hülsenförmigen Oberteils 21 des Ventilträgers 2 ein oberer Endbereich des radial inneren Schieberteils 38 mit der Federanlage 39 für die hier ebenfalls teilweise sichtbare Ventilfeder 30 erkennbar.

Figur 20 schließlich zeigt die Einheit aus Figur 19 in Ansicht schräg von unten. Hier ist besonders deutlich das aus dem Ventilträger 2 unten herausragende Unterteil 33 des Ventilschiebers 3 erkennbar, welches in seinem Umfang die Durchlassöffnungen 34 mit den speziellen geformten oberen Öffnungskanten 35 aufweist. Vom Unterteil 33 verlaufen die radialen Stege 37 nach innen zum radial inneren Schieberteil 38 mit dem hier sichtbaren Aktuatorkontaktbereich 36. Hinsichtlich der weiteren in den Figuren 19 und 20 sichtbaren Einzelheiten wird auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen.

Bezugszeichenliste:

Zeichen Bezeichnung

1 Thermostatventil

10 Gehäuse

1 1 erster, radial innerer Kühlmittelkanal in 1

12 zweiter, radial äußerer Kühlmittelkanal in 1

13 dritter Kühlmittelkanal in 1

13' Anschlussstutzen

14 Dichtung für 22

15 Dichtung zu 8

16 oberseitige Öffnung

17, 17' oberseitige, unterseitige Gewindelöcher

18 Anschlussflansch

19 äußere Schraubenlöcher

2 Ventilträger

21 hülsenförmiges Oberteil von 2

22 oberes Stirnende von 2

23 radialer Mittelteil von 2

24 Gleitdichtung für 3

25 axiales Unterteil von 2

26 Durchströmfenster

27 Ventilkugelaufnahme

28 radiales Fußende von 2

29 Schraubenlöcher in 23

29' Schraubenlöcher in 28

3 Ventilschieber

30 Ventilfeder

31 hohlzylindrisches Oberteil von 3

32 oberes Stirnende von 3

33 hohlzylindrisches Unterteil von 3

34 Durchlassöffnungen

35 Öffnungskanten 36 Aktuatorkontaktbereich

37 radiale Stege

38 radial innerer Schieberteil

39 Federanlage

4 erster Strömungsleitkörper

40 Strömungsleitfläche

41 Anlagefläche

42 Schraubenlöcher

43 Schrauben

44 Dichtung zu 2

49 Federstütze

5 zweiter Strömungsleitkörper

50 Strömungsleitfläche

52 Schraubenlöcher

57 Entlüftungsöffnung

6 Aktuator

60 Aktuatorgehäuse

61 Anlagefläche

62 Schraubenlöcher

63 gehäuseinneres Ende von 6

64 Dichtung

65 elektrischer Anschluss

7 Entlüftungsventil

70 Ventilkugel

8 Gegenflansch an Brennkraftmaschine

81 erster, radial innerer Kühlmittelkanal in 8

82 zweiter, radial äußerer Kühlmittelkanal in 8

83 Ringwand in 8

Claims

Patentansprüche:

1 . Thermostatventil (1 ) eines Kühlsystems einer Brennkraftmaschine, wobei das Thermostatventil (1 ) ein Gehäuse (10) mit einem Anschlussflansch (18) aufweist, mit dem das Gehäuse (10) an einen Gegenflansch (8) der Brennkraftmaschine oder eines an der Brennkraftmaschine angeordneten Öl-Kühlmittel-Moduls anbaubar ist, wobei im Anschlussflansch (18) radial innen ein Kühlmittel zur Brennkraftmaschine führender erster Kühlmittelkanal (1 1 ) und radial außen vom ersten Kühlmittelkanal (1 1 ) diesen umgebend ein zweiter, Kühlmittel von der Brennkraftmaschine zuführender Kühlmittelkanal (12) angeordnet ist, wobei am Gehäuse (10) außerhalb des Anschlussflansches (18) ein dritter, Kühlmittel von einem Kühler zuführender Kühlmittelkanal (13) angeordnet ist, wobei im Gehäuse (10) konzentrisch zum Anschlussflansch (18) ein in seiner Grundform hohlzylindrischer Ventilschieber (3) von der Temperatur des Kühlmittels abhängig zwischen zwei Endstellungen axial verschieblich geführt ist, wobei der Ventilschieber (3) einerseits von einer Ventilfeder (30) und andererseits von einem verstellbaren Aktuator (6) beaufschlagt ist, wobei der Ventilschieber (3) in seiner einen Endstellung bei kaltem Kühlmittel-den zweiten Kühlmittelkanal (12) mit dem ersten Kühlmittelkanal (1 1 ) verbindet und den dritten Kühlmittelkanal (13) vom ersten Kühlmittelkanal (1 1 ) trennt und wobei der Ventilschieber (3) in seiner anderen Endstellung bei heißem Kühlmittel den dritten Kühlmittelkanal (13) mit dem ersten Kühlmittelkanal (1 1 ) verbindet und den zweien Kühlmittelkanal (12) vom ersten Kühlmittelkanal (1 1 ) trennt,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass im ersten Kühlmittelkanal (1 1 ) radial innen vom Ventilschieber (3) ein umlaufender, eine Kühlmittelströmung vom dritten Kühlmittelkanal (13) in den ersten Kühlmittelkanal (1 1 ) von einer radial nach innen verlaufenden Strömungsrichtung in eine axial verlaufende Strömungsrichtung umlenkender erster Strömungsleitkörper (4) angeordnet ist

und dass im zweiten Kühlmittelkanal (12) radial außen vom Ventilschieber (3) ein umlaufender, eine Kühlmittelströmung vom zweiten Kühlmittelkanal (12) in den ersten Kühlmittelkanal (1 1 ) von einer axialen Strömungsrichtung in eine radial nach innen verlaufende Strömungsrichtung umlenkender zweiter Strömungsleitkörper (5) angeordnet ist.

Thermostatventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (10) ein mit diesem verbundener rotationssymmetrischer Ventilträger (2) angeordnet ist, in welchem der Ventilschieber (3) und die Ventilfeder (30) axial beweglich geführt und getragen sind und in welchem von dem Ventilschieber (3) freigebbare und verschließbare Durchströmfenster (26) für eine Kühlmittelströmung vom dritten Kühlmittelkanal (13) zum ersten Kühlmittelkanal (1 1 ) angeordnet sind.

Thermostatventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) konzentrisch zum Ventilträger (2) eine oberseitige Öffnung (16) aufweist, dass der Aktuator (6) eine länglich-zylindrische Grundform hat und dass der Aktuator (6) dichtend durch die Öffnung (16) in den Ventilträger (2) und den Ventilschieber (3) eintauchend in das Gehäuse (10) hineinragt.

Thermostatventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber (3) einen konzentrisch zu einem gehäuseinneren Ende (63) des Aktuators (6) liegenden zentralen Aktuatorkontaktbereich (36) aufweist, der über radiale Rippen oder Stege (37) mit dem übrigen Ventilschieber (3) verbunden ist.

Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Strömungsleitkörper (4) und/oder der zweite Strömungsleitkörper (5) lösbar mit dem Ventilträger (2) verbunden, vorzugsweise verschraubt, sind/ist.

Thermostatventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Ventilträger (2) ein selbsttätiges Entlüftungsventil (7) angeordnet ist und dass der Ventilträger (2) in unterschiedlichen Verdrehstellungen mit dem Gehäuse (10) verbindbar ist.

7. Thermostatventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ak- tuator (6) in unterschiedlichen Verdrehstellungen relativ zum Gehäuse (10) mit diesem verbindbar, vorzugsweise verschraubbar, ist.

8. Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber (3) in seinem Umfang mehrere Durchlassöffnungen (34) aufweist, deren in Axialrichtung gemessene Höhe jeweils in Um- fangsrichtung des Ventilschiebers (3) variiert.

9. Thermostatventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10), der Ventilträger (2), der Ventilschieber (3) und die Strömungsleitkörper (4, 5) Spritzgussteile aus Kunststoff sind.