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    ein temperaturabhängiges Strömungsregelventil (20) enthält ein Gehäuse (25) mit einem Heißeinlass (21) zur Verbindung mit einem heißen Kühlmittel von einem Motor empfangenen Bypass, einen mit einem Kühler verbundenen Kalteinlass (22) und einen Auslass (23) für eine gepumpte Rückleitung zum Motor. Eine Thermostatkapsel (30) hat eine Stößelstange (32), die gegen einen gespeichten Anschlag (26) wirkt, und trägt einen Flansch (50). Eine Ventilspule (41) hat eine Durchgangsbohrung (42) und einen Flansch (46) mit einem angeschrägten Sitz (47), der gegen einen gleichartigen Sitz (52) im Gehäuse (25) abdichtet. Der Kapselkörper (31) passt mit Spiel in die Bohrung (42) und dies ermöglicht zusammen mit Abstandshaltern (48) eine Kühlmittelströmung über den Kapselkörper. Eine Öffnung (54) in der Bohrung (42) gestattet einen kontrollierten Leckstrom vom Heißeinlass (21) zum Auslass (23). Ein Rückhalteglied (60) trägt einen Stöpsel (27), der an Speichen im Bypasseinlass (21) aufgespannt ist. Wenn die Temperatur des Kühlmittels im Heißeinlass (21) unter 80 DEG C liegt, verhindert das Ventil (20) eine Strömung vom Heiß- und vom Kalteinlass (21 und 22) zum Auslass (23) und dabei wird der Sitz (47) durch Federn (33, 34) gegen das Gehäuse (25) gehalten. Die Leckströmung durch die Öffnung (54) lässt die Kapsel (30) eine durch die Temperatur im Heißeinlass (21) dominierte Temperatur erfassen. Wenn die Temperatur über 80 DEG C steigt, bewegt sich die Ventilspule (41) fortschreitend zum Heißeinlass ...
    公开号:DE102004020589A1
    申请号:DE102004020589
    申请日:2004-04-27
    公开日:2004-12-30
    发明作者:William Richard Kenilworth Hutchins
    申请人:Ford Global Technologies LLC；
    IPC主号:F01P7-16
    专利说明:
    [0001] DieseErfindung betrifft thermostatisch geregelte Ventile und besonderstemperaturabhängige Regelventilezur Anwendung in Motorkühlsystemen, insbesondereaber nicht ausschließlich,von Motorfahrzeugen.
    [0002] Typischerweisehat ein Motorkühlsystem einePumpe fürdie Zirkulation von Kühlmittel,das zur Kühlungdes Motors dient, einen Kühlerzur Kühlung desKühlmittelsund einen Bypass, der Kühlmittel durchden Motor, ohne dass es vom Kühlergekühlt wird,zirkulieren lässt.In Motorfahrzeugen ist üblicherweiseein Fahrgastraumheizer so vorgesehen, dass das durch den Motor erwärmte Kühlmitteleine Heizung fürdie Insassen des Fahrzeugs erzielt. Zusätzlich wird das Kühlmittelfür denHauptmotor häufigzur Kühlungvon einem oder mehreren zusätzlichenWärmetauschernoder Kühlern,wie z.B. eines Getriebeölkühlers, einesKraftstoffkühlersoder eines Ladeluftkühlersverwendet. Um die Strömungdurch den Kühlerund häufigauch die Strömungdes Kühlmittelsdurch den Bypass zu regeln, ist ein temperaturabhängiges Regelventilvorgesehen.
    [0003] Esist Aufgabe dieser Erfindung, ein temperaturabhängiges Regelventil zur Anwendungin einem Motorkühlsystemanzugeben, das eine verbesserte Strömungsregelung bei unterschiedlichenMotorlaufbedingungen ermöglichenkann.
    [0004] Übereinstimmendmit einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein temperaturabhängiges Regelventilzur Anwendung in einem Motorkühlsystemerzielt, das einen Primärkühlkreislaufaufweist, in dem eine Pumpe flüssigesKühlmittelzu einem Motor zirkulieren lässtund Kühlmittelvom Motor zur Pumpe durch einen Kühler und einen parallel dazuangeordneten Bypass zurückfließenlässt,wobei das Regelventil die Strömungwie zwischen dem Kühlerund dem Bypass regelt, und ein Gehäuse, das einen ersten oderHeißeinlass,der im Gebrauch mit dem Bypass verbunden ist, einen zweiten oderKalteinlass, der im Gebrauch mit dem Kühler verbunden ist, einen Auslass,der im Gebrauch mit der Pumpe verbunden ist, und eine Ventilkammerdefiniert, ein erstes Ventilglied, das in der Ventilkammer vorgesehenist und zwischen zwei Begrenzungen zur Regelung der Kühlmittelströmung vomHeißeinlasszum Auslass beweglich ist, ein zweites Ventilglied, das zwischen zweiBegrenzungen zur Regelung des Kühlmittelstromsvom Kalteinlass zum Auslass beweglich ist und ein temperaturabhängiges Stellgliedzur Bewegung des ersten und zweiten Ventilglieds hat, wobei dasRegelventil betreibbar ist, um im Wesentlichen eine Kühlmittelströmung vomHeißeinlassund vom Kalteinlass zum Auslass unterbinden, wenn die Temperaturdes von dem temperaturabhängigenStellglied unterhalb einer ersten vorbestimmten Temperatur liegt,eine Kühlmittelströmung nurvom Heißeinlasszum Auslass gestattet, wenn die erfasste Temperatur zwischen derersten vorbestimmten Temperatur und einer zweiten höheren vorbestimmtenTemperatur liegt, einen Kühlmittelstromvon beiden Einlässenzum Auslass gestattet, wenn die erfasste Temperatur zwischen derzweiten Temperatur und einer dritten, höheren Temperatur liegt undeinen Kühlmittelstromnur vom Kalteinlass zum Auslass gestattet, wenn die erfasste Temperaturdie dritte vorbestimmte Temperatur übersteigt.
    [0005] Bevorzugtist das erste Ventilglied so angeordnet, dass es an seiner einenBewegungsbegrenzung, die einer erfassten Temperatur an oder unter dervorbestimmten Temperatur entspricht, betreibbar ist, um im Wesentlicheneine Kühlmittelströmung vomHeißeinlasszum Auslass zu unterbinden, an oder in der Nähe der anderen Bewegungsbegrenzung,die einer erfassten Temperatur an oder oberhalb der dritten vorbestimmtenTemperatur entspricht, betreibbar ist, um im Wesentlichen eine Kühlmittelströmung vomHeißeinlasszum Auslass zu unterbinden und zwischen diesen Begrenzungen, wenn dieerfasste Temperatur oberhalb der ersten vorbestimmten Temperatur,aber unterhalb der dritten vorbestimmten Temperatur liegt, betreibbarist, um eine Kühlmittelströmung vomHeißeinlasszum Auslass zu gestatten.
    [0006] Daszweite Ventilglied kann so betrieben werden, dass im Wesentlicheneine Kühlmittelströmung vomKalteinlass zum Auslass unterbindet, wenn die erfasste Temperaturunterhalb der zweiten vorbestimmten Temperatur liegt, und eine Kühlmittelströmung vomKalteinlass zum Auslass gestattet, wenn die erfasste Temperaturan oder oberhalb der zweiten vorbestimmten Temperatur liegt.
    [0007] Ineiner bevorzugten Anordnung sind das erste und zweite Ventilgliedaxial im Gehäuseso beweglich, dass sie sich in einer ersten Richtung zum Heißeinlassund weg vom Kalteinlass und in der anderen Richtung zum Kalteinlassund weg vom Heißeinlassbewegen können,in welchem Fall das erste Ventilglied passenderweise eine rohrförmige Ventilspulemit einer Bohrung aufweist, die einen Strömungskanal für das Kühlmittelvom Heißeinlassdefiniert, und das zweite Ventilglied einen Flansch aufweist, derzwischen der Ventilspule und dem Kalteinlass positioniert ist. Bevorzugtist das temperaturabhängige Stellglieddurch Federkraft zum Kalteinlass hin vorgespannt und betreibbar,um das erste und zweite Ventilglied mit sich erhöhender erfasster Temperaturweiter weg vom Kalteinlass zu bewegen. Die Ventilspule kann eineDichtungsflächehaben, die mit einer komplementärenDichtungsflächeim Gehäuse dichtabschließt,um im Wesentlichen eine Kühlmittelströmung undder Bohrung der Ventilspule zum Auslass zu verhindern, wenn sichdie Dichtungsflächen berühren. DieVentilspule kann weiterhin einen Ringflansch aufweisen, der einezylindrische Schürzehaben kann. Bevorzugt ist die Dichtungsfläche auf der Ventilspule einean dem Ringflansch gebildete angeschrägte Fläche, und die komplementäre Dichtungsfläche isteine am Gehäusezwischen dem Kalteinlass und dem Ventilglied gebildete angeschrägte Fläche. Wenndie beiden Dichtungsflächenin Kontakt stehen, ist es bevorzugt, dass eine beschränkte Strömung vomHeißeinlasszum Auslass durch die Bohrung zugelassen ist.
    [0008] Abstandshalterkönnenzwischen dem Ringflansch und dem zweiten Ventilglied vorgesehen sein,die eine Kühlmittelströmung vonder Bohrung der Ventilspule und hinter die Dichtungsflächen zum Auslassgestatten.
    [0009] Daserste Ventilglied kann zum Kalteinlass hin durch eine Feder vorgespanntsein, in welchem Fall die Vorspannungsfeder zwischen die Ventilspule unddas Gehäuseeingesetzt sein kann. Eine Ringdichtungsscheibe kann in der Ventilkammerdort liegen, wo der Heißeinlassund die Ventilkammer zusammenkommen, und die Vorspannungsfeder ander Ringdichtungsscheibe anliegen, so dass sich im Gebrauch dieRingdichtungsscheibe vom Heißeinlass gegendie Vorspannungsfeder weg bewegen kann und dadurch eine Kühlmittelströmung vomHeißeinlasszum Auslass gestattet, wenn der Druck im Heißeinlass den Druck im Auslassum einen von der Belastung durch die Vorspannungsfeder abhängigen Wert übersteigt.Die Ventilspule kann eine zylindrische Außenfläche haben und die ringförmige Dichtungsscheibegleitend übereine zylindrische Außenfläche derVentilspule passen.
    [0010] ImHeißeinlasskann ein Stöpselvorgesehen sein, der in die Bohrung der Ventilspule eingreift, aber,wenn letztere an oder in der Näheihrer Bewegungsbegrenzung zum Heißeinlass hin steht, wobei dieAnordnung so ist, dass, wenn der Stöpsel beträchtlich in die Bohrung desersten Ventilglieds eingreift, im Wesentlichen kein Kühlmittelvom Heißeinlassin die Bohrung der Ventilspule strömen kann.
    [0011] Passenderweisehat das temperaturabhängigeStellglied einen Stellerkörper,der in der Bohrung der Ventilspule gleiten kann, in welchem Falldas Ventil außerdemeinen Anschlag im Kalteinlass aufweist und das temperaturabhängige Stellgliedeine Stößelstangehat, die zwischen dem Anschlag und dem Stellerkörper eingesetzt ist, um denStellerkörpervom Kalteinlass weg zu bewegen.
    [0012] Dievom temperaturabhängigenStellglied erfasste Temperatur kann eine Kombination der Temperaturdes Kühlmittelsim Heiß-und im Kalteinlass sein, wobei das temperaturabhängige Stellglied bevorzugtso angeordnet ist, dass die Temperatur des Kühlmittels im Heißeinlassbei der Regelung des Kühlmittelstromsdurch den Heiß-und Kalteinlass dominiert. Bei einer solchen Anordnung kann dieerfasste Temperatur gleich ((X·T1)+(Y·T2)) sein,wobei X zwischen 0,6 und 0,95 und Y zwischen 0,4 und 0,05 gewählt sind,T1 die Temperatur des Kühlmittels imHeißeinlassund T2 die Temperatur des Kühlmittelsim Kalteinlass sind.
    [0013] Wenndas Motorkühlsystemaußerdemeinen Sekundärkühlkreislaufaufweist, in dem ein Sekundärwärmetauschermit Kühlmittelzur Rückführung zurPumpe versorgt ist, kann das Ventil außerdem einen mit der Ventilkammerverbundenen sekundären Auslassaufweisen, um Kühlmittelzum sekundären Wärmetauscherzu speisen. Das erste Ventilglied kann so eingerichtet sein, dasses den sekundären Auslassabhängigvon der vom temperaturabhängigenStellglied erfassten Temperatur selektiv öffnet und schließt, z.B.durch die mit dem sekundärenAuslass zusammenwirkende zylindrische Schürze. Bevorzugt wird der sekundäre Auslassgeschlossen, wenn die erfasste Temperatur unterhalb der ersten vorbestimmtenTemperatur liegt, geöffnet,wenn die erfasste Temperatur oberhalb der zweiten vorbestimmtenTemperatur liegt und partiell geöffnet,wenn die erfasste Temperatur oberhalb der ersten Temperatur liegt,jedoch unterhalb der zweiten vorbestimmten Temperatur liegt. DersekundäreWärmetauscher kannein Getriebeölkühler sein.
    [0014] Fallsdas Motorkühlsystemaußerdemeinen Zusatzkreislauf aufweist, bei dem Kühlmittel vom Motor durch einZusatzgerätund zurückzur Pumpe strömt,kann das Ventil außerdemeinen Zusatzeinlass zum Rücklaufvon Kühlmittelvon dem Zusatzgerätzum Auslass aufweisen. Das erste Ventilglied kann dazu eingerichtetsein, den Zusatzeinlass abhängigvon der von dem temperaturabhängigenStellglied erfassten Temperatur selektiv zu öffnen und zu schließen, wobeidie zylindrische Schürzebevorzugt so positioniert ist, dass der Zusatzeinlass selektiv blockiertwird. Bevorzugt wird der Zusatzeinlass geschlossen, wenn die erfassteTemperatur überder dritten vorbestimmten Temperatur liegt, geöffnet, wenn die erfasste Temperaturunter der zweiten vorbestimmten Temperatur liegt und partiell geöffnet, wenndie erfasste Temperatur oberhalb der zweiten vorbestimmten Temperatur,aber unterhalb der dritten vorbestimmten Temperatur liegt. Die Ventilspule kannein Fenster haben, das Kühlmittelim Ventilglied mit dem Stellerkörper über einebeträchtlicheFläche inKontakt bringt, währendder Stellerkörperdas Fenster füreine Strömungvon der Bohrung der Ventilspule in die Ventilkammer blockiert. DerWärmetauscherist typischerweise ein Fahrgastraumheizer für ein Motorfahrzeug.
    [0015] Übereinstimmendmit einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Motorkühlsystemangegeben, das einen Primärkühlkreislaufaufweist, in dem eine Pumpe flüssigesKühlmittelzu einem Motor und Kühlmittelvom Motor zur Pumpe durch einen Kühler und einen parallel dazuangeordneten Bypass zirkulieren lässt, wobei ein temperaturabhängiges Regelventil dieStrömungzwischen dem Kühlerund dem Bypass regelt und das ein mit dem ersten Aspekt der Erfindung übereinstimmendestemperaturabhängigesRegelventil ist, bei dem der Heißeinlass mit dem Bypass undder Kalteinlass mit dem Kühlerund der Auslass der Pumpe verbunden sind.
    [0016] DasKühlsystemkann außerdemeinen Sekundärkühlkreislaufaufweisen, in dem ein Sekundärwärmetauschermit Kühlmittelzum Rücklaufzur Pumpe versorgt wird, wobei das Ventil außerdem einen mit der Ventilkammerverbundenen Sekundärauslasshat, um dem sekundärenWärmetauscher Kühlmittelzu liefern. Der sekundäreWärmetauscher kannein Getriebeölkühler sein.
    [0017] DasKühlsystemkann außerdemeinen Zusatzkreislauf haben, wobei Kühlmittel vom Motor durch einZusatzgerätund zurückzur Pumpe strömt, unddas Ventil außerdemeinen Zusatzeinlass zum Rücklaufvon Kühlmittelvom Zusatzgerätzum Auslass aufweist. Der Wärmetauscherist üblicherweise einFahrgastraumheizer fürein Motorfahrzeug.
    [0018] Nachstehendwird die Erfindung beispielhaft bezogen auf die beiliegenden Zeichnungenbeschrieben, die zeigen:
    [0019] 1 ein Diagramm eines erstenBeispiels eines ein erstes Ausführungsbeispieleines erfindungsgemäßen temperaturabhängigen Regelventils enthaltendenMotorkühlsystem;
    [0020] 2 ein Diagramm eines zweitenBeispiels eines ein zweites Ausführungsbeispieleines temperaturabhängigenRegelventils gemäß der Erfindung enthaltendenMotorkühlsystems;
    [0021] 3 ein Diagramm eines drittenBeispiels eines ein drittes Ausführungsbeispieleines temperaturabhängigenRegelventils gemäß der Erfindung enthaltendenMotorkühlsystems;
    [0022] 4 einen Querschnitt durchdas in 1 gezeigte temperaturabhängige Regelventil;
    [0023] 5 eine perspektivische Schnittansicht desin 4 gezeigten Regelventils;
    [0024] 6 einen Querschnitt durchdas in 2 gezeigte temperaturabhängige Regelventil;und
    [0025] 7 einen Querschnitt durchdas in 3 gezeigte temperaturabhängige Regelventil.
    [0026] Besondersbezogen auf die 1, 4 und 5 weist ein Motorkühlsystem 5 einen Primärkühlkreislaufauf mit einer Pumpe 13 zur Zirkulation von flüssigem Kühlmittelzu einem Motor 10 durch eine Motorspeiseleitung ESL auf.Kühlmittelvom Motor 10 wird zur Pumpe 13 durch eine MotorrückleitungERL, durch einen Kühler 11 unddurch einen parallel angeordneten Bypass BL und eine PumpenrückleitungRL zurückgeleitet. Ein temperaturabhängigesRegelventil 20 regelt die Strömung zwischen dem Kühler 11 unddem Bypass BL und hat einen ersten oder Heißeinlass 21, der mitdem Bypass BL verbunden ist, einen zweiten oder Kalteinlass 22,der mit einer KühlerrückleitungRRL zum Auslass vom Kühler 11 verbundenist, und einen Auslass 23, der mit der PumpenrückleitungRL verbunden ist. Ein an dieser Stelle im Motorkühlsystem eingebautes temperaturabhängiges Regelventilist gewöhnlicheinfach als ein Thermostat bekannt, und wo dies angebracht ist,wird diese Bezeichnung verwendet.
    [0027] EinZusatz- oder Heizkreislauf hat einen Flüssigkeits-Luftwärmetauscherin Form eines Fahrgastraumheizers 17, wobei Kühlmitteldirekt vom Motor 10 durch eine ZusatzkreislaufspeiseleitungACS genommen und zum Primärkreislaufdurch eine mit der RückleitungRL verbundene ZusatzkreislaufrückleitungACR zurückgeleitet. Der primäreKühlkreislaufenthältauch einen Entgasungs- oder Expansiontank 14, der mit demMotor durch eine Motorentgasungsleitung EDL und mit der PumpenrückleitungRL durch eine EntgasungsrückleitungRDL verbunden ist.
    [0028] DerThermostat 20 enthältein T-förmiges Gehäuse 25 ausKunststoffmaterial, welches den Kalteinlass 22, den Auslass 23 undeine Ventilkammer 24 definiert, die an ihrem einen Ende,dem Kalteinlass 22, entgegengesetzt durch ein Rückhalteglied 60 geschlossenist, welches den Heißeinlass 21 definiert.Das Rückhalteglied 60 istmit dem Kunststoffgehäuse 25 durcheine geeignete Befestigungseinrichtung, z.B. einen Benzingsicherungsring 62 verbundenund durch eine (nicht gezeigte) O-Ringdichtung abgedichtet.
    [0029] Inder Ventilkammer 24 liegt ein temperaturabhängiges Stellglied 30 zusammenmit einem ersten Ventilglied 40, und das Stellglied 30 hateinen Stellerköper 31,der ein temperaturabhängigesMittel, z.B. ein Wachs, und eine Stößelstange 32 enthält, die voneinem Ende des Körpers 31 ragt.Derartige temperaturabhängigeStellglieder sind in Motorkühlsystemen üblich. Normalerweisesind sie einfach unter der Bezeichnung „Thermostatkapseln" bekannt, so dassdiese Bezeichnung hier bequemerweise verwendet wird. Die Stößelstange 32 wirktmit einem gespeichten Anschlag 26 zusammen, der sich imKalteinlass 22 befindet, um den Kapselkörper 31 vom Kalteinlass 22 wegzu zwischen, wenn die von der Kapsel 30 erfasste Temperatursteigt, und Vorspannungsmittel in Form einer Schraubenfeder 33 sind zurVorspannung des Kapselkörpers 31 zumKalteinlass 22 hin vorgesehen. Die Feder 33, bequemerweiseInnenfeder genannt, erzeugt eine Kraft von annähernd 25 N (Newton), die aufden Ventilkörper 31 einwirkt,wenn die Kapsel 30 in dem in 4 gezeigten normalenPasszustand ist, wenn der Motor und das Kühlsystem kalt sind.
    [0030] Einzweites Ventilglied 50 in Form einer ringförmigen Messingdichtungsscheibeist am Kapselkörper 31 (z.B.durch Löten)in der Nähedes Endes des Körpers 31,von dem die Stößelstange 32 ragt, angebrachtund bildet einen Flansch, der in dem in den 4 und 5 gezeigtenZustand um eine geringer Distanz in den Kalteinlass 22 ragtund auf diese Weise zwischen dem Kalteinlass 22 und demersten Ventilglied 40 positioniert ist. Es sollte bemerktwerden, dass das zweite Ventilglied 50 auch als ein Flansch gebildetsein kann, der ein einstückigesTeil des Kapselkörpersbildet. Das erste Ventilglied 40 weist eine rohrförmige Ventilspule 41 auf,die eine Durchgangsbohrung 42 hat, die einen Kühlmittelkanaldefiniert, und die Ventilspule 41 ist zum Kalteinlass 22 durch eineweitere Schraubenfeder 43, bequemerweise als Außenfederbezeichnet, vorgespannt. Der Kapselkörper 31 ist in derBohrung 42 der Ventilspule 41 mit einem wesentlichenradialen Abstand positioniert, um Kühlmittel über den Kapselkörper strömen zu lassen.Der Kapselkörper 31 kannauch kanneliert sein, was diese Kühlmittelströmung unterstützt. Außerdem kanndie Bohrung 42 Längsrippenhaben, um den Kapselkörper 31 konzentrischin der Bohrung 42 zu halten, wobei Kühlmittel über den Körper durch die Lücken zwischenbenachbarten Rippen strömen kann.
    [0031] DerVentilkörper 41 hateine gestufte zylindrische Außenfläche, dieeinen ersten und zweiten Zylinderabschnitt 44 und 45 bildet.Am Ende der Ventilspule 41 nächst dem Kalteinlass 22 liegtein Ringflansch 46, an dem ein Ende der Außenfeder 43 einwirkt.Das entgegengesetzte Ende der Außenfeder 43 wirktgegen eine Ringdichtungsscheibe 49, die auf den erstenZylinderabschnitt 44 der Ventilspule 41 gleitendangepasst ist und die an einer Stirnfläche des Rückhalteglieds 60 anliegt.Die Dichtungsscheibe 49 befindet sich auf diese Weise indem Gehäuse 25 ander Verbindung des Ventilglieds 24 mit dem Heißeinlass 21.In diesem Beispiel bringt die Außenfeder 43 in demin 4 gezeigten normalenPasszustand auf die Ventilspule 41 eine Kraft eine annähernd 20N auf.
    [0032] Andem Außenumfangdes Flanschs 46 befindet sich eine Zylinderschürze 51 undeine kegelstumpfförmigeoder angeschrägteFläche 47,die dichtet, wenn sie an einer entsprechenden komplementären schrägen Fläche odereinem Sitz im Gehäuse 25 anliegt.Wenn die angeschrägtenFlächen 47, 52 inBerührungstehen, kann im Wesentlichen kein Kühlmittel von der Bohrung 42 derVentilspule 41 und hinter den Flansch 46 zum Auslass 23 strömen. Abstandshalterin Form von Vorsprüngenoder Rippen 48 liegen zwischen dem Flansch 46 unddem zweiten Ventilglied 50 und bilden Radialkanäle zwischender Bohrung 42 der Ventilspule 41 und einem Ringraumoder einer Lücke 53 zwischendem Flansch 46 und dem zweiten Ventilglied 50.In diesem Beispiel sind fünfVorsprünge 48 alseinstückiger Teilder Ventilspule 41 so gebildet, dass vier Radialkanäle entstehen.Jedoch könnengleichartige Abstandshalter als Teil des zweiten Ventilglieds 50 oder alsTeil einer zwischen das erste und zweite Ventilglied 40 und 50 eingelegtenseparaten Komponente gebildet sein. Wenn der Flansch 46 vonseinem Sitz 52 weg bewegt wird, kann Kühlmittel von der Bohrung 42 derVentilspule 41 durch die Radialkanäle zum Auslass 23 strömen. Eine Öffnung 54 indem ersten Zylinderabschnitt 44 gestattet eine gesteuerte Strömung vonKühlmittelvon der Bohrung 42 zum Auslass 23 auch dann, wenndie beiden angeschrägtenFlächen 47 und 52 inBerührungstehen. Wenn der Motor 10 und das Kühlsystem kalt sind, kann die Stößelstange 32 soweit zurückgezogen sein, dass zwischen dem zweiten Ventilglied 50 undden Vorsprüngen 48 einkleiner Zwischenraum vorhanden ist, der sicher stellt, dass derFlansch 46 auf dem Gehäuse 25 sitzt.
    [0033] DasRückhalteglied 60 hateinen Stöpsel 27, derin dem Heißeinlass 21 gebildetist, um in die Bohrung 42 der Ventilspule 41 einzugreifen,zu dass, wenn der Stöpsel 27 beträchtlichin die Bohrung 42 eingreift, im Wesentlichen kein Kühlmittelvom Heißeinlass 21 indie Bohrung 42 strömenkann. Der Stöpsel 27 hateinen Endabschnitt, der vier radiale Rippen 61 hat, diein die Innenfeder 33 eingreifen. Die radial äußeren Endender Rippen 61 sind angeschrägt und unterstützen eineFührungder Bohrung 42 der Ventilspule 41 auf dem Stöpsel 27 zumindestwährend desanfänglichenZusammenbaus. Wie 5 besser zeigt,ist der Stöpsel 27 mitdem Gehäuse 25 indem Heißeinlass 21 durchvier Speichen verbunden.
    [0034] DieVentilspule 41 ist zwischen zwei Begrenzungen axial beweglich,um die Kühlmittelströmung vomHeißeinlass 21 zudem Auslass 23 zu begrenzen, und das zweite Ventilglied 50 kanndie Kühlmittelströmung vomKalteinlass 22 zum Auslass 23 regeln. Die Ventilspule 41 istso angeordnet, dass an der einen Begrenzung ihrer axialen Bewegung,d.h. an der Position, an der sie dem Kalteinlass 22 amnächsten steht,einen Kühlmittelstromvom Heißeinlass 21 zum Auslass 23 unterbindenkann (ausgenommen einer beschränktenStrömungdurch die Öffnung 54).An oder in der Näheder anderen Begrenzung der axialen Bewegung, d.h. an der Position,wo sie dem Heißeinlass 21 amnächstenliegt, kann die Ventilspule 41 eine Kühlmittelströmung vom Heißeinlass 21 zum Auslass 23 verhindern.Für dieMehrzahl der axialen Bewegungen zwischen den Begrenzungen lässt die Ventilspule 41 abereinen Kühlmittelstromvom Heißeinlass 21 zumAuslass 23 zu. Das zweite Ventilglied 50 ist gleitendin die Bohrung im Gehäuse 25 eingepasstund kann den Kühlmittelstromdurch den Kalteinlass 22 unterbinden, solange es in die Bohrung desKalteinlasses 22 eingreift. Im Gebrauch wird Kühlmittelvon der Pumpe 13 durch eine Motorspeiseleitung ESL zumMotor 10 gepumpt, wo es Wärme absorbiert und durch dieMotorrückleitungERL und zurückzur Pumpe durch den Kühler 11 oderden Bypass BL strömt,wie dies durch den Thermostat 20 bestimmt ist. Wenn derMotor 10 vom kalten Zustand startet, hat das Kühlmittelim PrimärkühlkreislaufUmgebungstemperatur, was bei gemäßigten Klimazonenbedeutet, dass die Temperatur des Kühlmittels zwischen 0°C und 25°C liegt.Es ist erwünscht,die Kühlmitteltemperaturzu schnell wie möglichzu erhöhen,um nicht nur die schädlichenMotorabgase zu verringern und die Kraftstoffökonomie zu steigern, sondernauch bei kaltem Wetter eine wirksame Fahrgastraumheizung zu erzielen.Deshalb verhindert der Thermostat während des Anlaufens des Motors, dassKühlmitteldurch den Kühler 11 strömt, undbeschränktdie Strömungdurch den Bypass BL.
    [0035] 4 zeigt die Position desersten und zweiten Ventilglieds 40 und 50, wenndie von der Thermostatkapsel 30 erfasste Temperatur untereiner ersten vorbestimmten Temperatur, in diesem Fall 80°C, liegt.Die Ventilspule 41 wird gegen den Sitz 52 im Gehäuse 25 durchdie Außenfeder 43 gedrückt und daszweite Ventilglied 50 greift vollständig in die Bohrung des Kalteinlasses 22 ein.Da der Druck auf beiden Seiten des zweiten Ventilglieds 50 imWesentlichen gleich ist, gibt es keinen Leckstrom vom Kalteinlasszum Auslass 23. Eine begrenzte Strömung durch die Öffnung 54 stelltsicher, dass Kühlmittelim Heißeinlass 21 imWesentlichen dieselbe Temperatur hat wie die des den Motor 10 durchdie MotorrückleitungERL und den Bypass BL verlassenden Kühlmittels. Typischerweise würde dieseStrömung50 bis 100 cc/min bei 0,2 bar Druck ausmachen und in der Praxis,wenn die Ventilspule 41 und das Gehäuse 25 beide aus Kunststoffmaterialbestehen und in ihrem Zustand „wie gegossen" sind, gibt es einenausreichenden Leckstrom von Kühlmittelzwischen der Flanschanschrägung 47 unddem Gehäusesitz 52, sodass die Öffnung 54 unnötig ist.
    [0036] Wennsich der Motor 10 zu erwärmen beginnt, steigt die Temperaturim Heißeinlass 21 und dieThermostatkapsel 30 wirkt stärker gegen die Federn 33, 43.Wenn die durch die Thermostatkapsel 30 erfasste Temperaturdie erste vorbestimmte Temperatur (80°C) erreicht, genügt die durchdie Kapsel 30 ausgeübteKraft, um die Vorbelastung der beiden Federn 33 und 43 zu überwinden,und die Ventilspule 41 beginnt sich von dem Gehäusesitz 51 wegzu bewegen. Kühlmittelvom Heißeinlass 21 beginntdann durch die Bohrung 42 zu strömen und heraus durch die Radialkanäle in denRaum 53 zwischen dem zweiten Ventilglied und dem Flansch 42,von wo es hinter den Sitz 52 in die Ventilkammer 24 strömt und durchden Auslass 23 ausströmt.
    [0037] Wenndie erste vorbestimmte Temperatur überschritten, jedoch die Temperaturnoch unterhalb einer zweiten höherenvorbestimmten Temperatur, in diesem Fall 85°C, liegt, verhindert der Thermostat 20 weiterhineinen Kühlmittelstromdurch den Kühler 11, indemer jede wesentliche Strömungdurch den Kalteinlass 22 unterbindet. Allerdings erhöht sichdie Strömungsratedurch den Bypass BL allmählich durchdie fortschreitende Bewegung der Ventilspule 41 weg vomSitz 52. Bei der zweiten vorbestimmten Temperatur beginntdas zweite Ventilglied 50 aus der Bohrung des Kalteinlasses 22 auszurücken undkaltes Kühlmittelbeginnt hinter das zweite Ventilglied 50 zu strömen.
    [0038] Wenndie durch die Kapsel 30 erfasste Temperatur über derzweiten vorbestimmten Temperatur, jedoch unter einer dritten vorbestimmten Temperatur, indiesem Fall 90°C,liegt, lässtder Thermostat 20 Kühlmittelvom Heißeinlass 21 undvom Kalteinlass 22 zum Auslass 23 strömen, sodass eine gemischte Strömungherrscht. Die Temperatur des den Thermostat 20 verlassendenKühlmittelsist dann ein gewichteter Mittelwert, der auf den Strömungsratenund den Temperaturen des durch den Heiß- und Kalteinlass 21 und 22 strömenden Kühlmittelsberuht und die Temperatur des den Motor 10 verlassendenKühlmittelserhöhtsich weiterhin, obwohl sich ein wachsender Strom kalten Kühlmittelsvom Kühler 11 mitdem heißenKühlmittelvom Heißeinlass 21 mischenkann.
    [0039] Wenndie von der Kapsel 30 erfasste Temperatur die dritte vorbestimmteTemperatur erreicht, beginnt der Stöpsel 27 in die Bohrung 43 derVentilspule 41 einzugreifen und verhindert den Eintrittvon Kühlmittelin die Bohrung 42 und unterbindet jeden wesentlichen Kühlmittelstromvom Heißeinlass 21 zum Auslass 23,wohingegen Kühlmittelnun frei vom Kalteinlass 22 zum Auslass 23 strömen kann.Für erfassteTemperaturen überder dritten vorbestimmten Temperatur greift der Stöpsel 27 nochweiter in die Bohrung 42 ein, bis die Thermostatkapsel 30 am Endeihrer Bewegung ist. Von kleinen bis mäßigen Motordrehzahlen, d.h.Unterhalb etwa 2500 upm, tritt keine nennenswerte Strömung durchden Bypass BL auf und der größtmögliche Stromkann durch den Kalteinlass 22 fließen. Somit strömt primär kaltes Kühlmittelvom Kühler 11 durchden Auslass 23 und erzielt eine größtmögliche Kühlung des Motors 10. Allerdingsbewegt sich der Stöpsel 27 mitSpiel in der Bohrung 42 der Ventilspule 41, unddies gestattet eine sehr geringe Strömung heißen Kühlmittels durch den Heißeinlass 21,die überden Kapselkörper 31 strömt. Diesstellt sicher, dass die Regelung des Thermostaten 20 primär auf derBasis der Temperatur im Heißeinlass 21 fortdauert,obwohl dieser Strom so klein ist, dass er eine vernachlässigbareWirkung auf die Kühlleistungdes Motors 10 hat.
    [0040] Obwohlsich der Kapselkörper 31 primär in derBohrung 42 und in Kontakt mit Kühlmittel vom Heißeinlass 21 befindet,gibt es einen beträchtlichen Bereichder Oberflächeauf der Seite des zweiten Ventilglieds 50 zum Kalteinlass 22 hin,der mit Kühlmittelvom Kalteinlass in Kontakt steht. Somit ist die durch die Kapsel 30 erfassteTemperatur eine Kombination der Temperaturen des Kühlmittelsim Heißeinlass 21 unddem Kalteinlass 22. Die Positionierung des zweiten Ventilglieds 50 aufdem Kapselkörper 31 hilftbei der Bestimmung, wie die Temperaturen zur Bildung der erfasstenTemperatur kombiniert werden, da dies die Größe der jeweils dem heißen undkalten Kühlmittelstromausgesetzten Oberflächeverändert. Dieerfasste Temperatur lässtsich durch ((X·T1)+(Y·T2)) angeben,worin X typischerweise zwischen 0,6 und 0,95, Y zwischen 0,4 und0,05 gewähltsind, T1 die Temperatur des Kühlmittelsim Heißeinlassund T2 die Temperatur des Kühlmittels imKalteinlass ist. Dies sollte sicher stellen, dass der Thermostat 20 primär von derTemperatur des Kühlmittelsim Heißeinlass 21 sogesteuert wird, dass die Anfangsströmung kalten Kühlmittelsdurch den Kalteinlass 22 nicht den Rückzug der Stößelstange 32 bewirktund eine zyklische Veränderungdes heißen Stroms/kaltenStroms durch den Kühlerund dadurch unerwünschtethermische Spannungen erzeugt. In dem beschriebenen Beispiel istdie Positionierung des zweiten Ventilglieds 50 so gewählt, dassdie erfasste Temperatur gleich 0,9T1+0,1T2 ist.
    [0041] Obwohldie Temperatur im Kalteinlass 22 nur eine geringe Auswirkunghat, ist sie zur Kompensation von Variationen der Umgebungstemperaturnützlich,die sich in entsprechenden Variationen der Temperatur des vom Kühler 11 strömenden Kühlmittels widerspiegeln.Wenn z.B. die Umgebungstemperatur (und damit die Starttemperaturdes Kühlmittelsim Kühler)20°C ist,beträgtdie von der Kapsel 30 erfasste Temperatur 83°C, wenn dieTemperatur am Heißeinlass90°C ist.Falls umgekehrt die Umgebungstemperatur –20°C ist, beträgt die erfasste Temperaturmit derselben Temperatur des Heißeinlasses 79°C. In derersten Situation liegt die erfasste Temperatur oberhalb der erstenvorbestimmten Temperatur und der Thermostat 20 gestatteteine beträchtliche Strömung heißen Kühlmittelsdurch den Bypass BL, währendin der zweiten Situation die erfasste Temperatur unterhalb der erstenvorbestimmten Temperatur liegt und der Bypass wirksam geschlossenwird, um die StrömungheißenKühlmittelsdurch den Heizer 17 maximal zu machen.
    [0042] BeihöherenMotordrehzahlen, d.h. Über250 upm, übersteigtder Druck des Kühlmittelsam Heißeinlass 21 denDruck am Auslass 23, um einen Betrag, der ausreicht, dieDichtungsscheibe 49 von der Stirnfläche des Rückhalteglieds 60 abzuheben,so dass heißesKühlmittelvom Heißeinlass 21 direkt zumAuslass 23 strömenkann. Dies unterstützt,einen Überdruckim Heizer 17 und Kühler 11 zuvermeiden, und gestattet einen ausreichenden Kühlmittelstrom durch den Motor.Dies stellt auch einen Sicherheitsmechanismus dar, wenn die Thermostatkapsel 30 ausfallensollte. Die Verwendung von zwei parallelen Federn 33 und 43 istin der Weise vorteilhaft, dass die Außenfeder 43 optimiertwerden kann, dass die Dichtungsscheibe ihre druckmindernde Funktion durchführen kann,und die Innenfeder 33 kann die Kraftdifferenz aufbringen,die notwendig ist, um gegen die Thermostatkapsel 30 zuwirken. Wenn sich die erfasste Temperatur erhöht und die Kapsel 30 die Ventilspulezum Heißeinlass 21 bewegt,erhöhtsich die Last der Außenfeder 43,so dass die Druckentlastungsfunktion der Dichtungsscheibe 49 thermisch kompensiertwird.
    [0043] Die 2 und 6 zeigen ein Kühlsystem und einen Thermostat,die in vieler Hinsicht mit den zuvor beschriebenen identisch sind,und Teile und Funktionen, die mit dem ersten Ausführungsbeispielder Erfindung gemeinsam sind, werden nicht erneut im Einzelnen beschrieben.Der Hauptunterschied besteht darin, dass das Kühlsystem auch einen Sekundärkühlkreislaufenthält,in den ein Sekundärwärmetauscherin Form eines Ölkühlers 16 mitKühlmitteldurch eine sekundäreKühlerspeiseleitungSCS von einem Sekundärauslass 70 indem Thermostat 20 gespeist wird. Eine SekundärkühlerrückleitungSCR verbindet den Ölkühler 16,in diesem Fall einen Getriebeölkühler, mitder RückleitungRL zur Pumpe 13. Der Sekundärauslass 70 ist imGehäuse 25 naheder Schürze 51 derVentilspule so positioniert, dass die Ventilspule 41 undder sekundäreAuslass 70 zusammen als ein Sekundärventil wirken, das die sekundäre KühlmittelspeiseleitungSCS selektiv schließenkann.
    [0044] DerBetrieb des Thermostats 20 ist mit dem zuvor beschriebenenidentisch, allerdings wird zusätzlichdie Strömungdes Kühlmittelszum Ölkühler 16 kontrolliert.Wenn die erfasste Temperatur unterhalb der ersten vorbestimmtenTemperatur liegt, ist die Ventilspule 41 in der in 6 gezeigten Position, wodie Schürze 51 derVentilspule 41 den Sekundärauslass 70 verschließt, so dassim Wesentlichen kein Kühlmittelzum Ölkühler 16 strömt. Diesist vorteilhaft, da, wenn der Motor vom kalten Zustand startet,das Getriebeölebenfalls kalt ist, so dass durch den Ölkühler 16 strömenden Kühlmitteldas Aufheizen des Motors 10 verlangsamen und die Wärmeeinspeisungzum Heizer 17 reduzieren würde. Wenn die erste vorbestimmteTemperatur überschrittenist, bewegt sich die Ventilspule 41 vom Kalteinlass 22 weg undbeginnt, den Sekundärauslass 70 freizu geben, so dass warmes Kühlmittelvom Heißeinlass 21 zum Ölkühler 16 strömen kann.Diese Zufuhr warmen Kühlmittelsist vorteilhaft, da es die Erwärmungdes durch den Ölkühler 16 strömenden Öls fördert und dadurchdas Ölseine normale Lauftemperatur schneller erreichen lässt. Diesist besonders vorteilhaft, da der Wirkungsgrad des Getriebes geringerist, wenn das Ölkalt ist, wegen dessen erhöhterViskositätund Zug.
    [0045] Wenndie erfasste Temperatur weiterhin anwächst, bewegt sich die Ventilspule 41 weitervom Kalteinlass 22 weg und gibt dadurch den ganzen sekundären Auslass 70 für die Einspeisungwarmen Kühlmittelsvom Motor 10 frei. Dann beginnt sich mit weiter erhöhender Temperatur,sobald die zweite vorbestimmte Temperatur überschritten wird, ein kalter Kühlmittelstromvom Kalteinlass 22 durch den sekundären Auslass 70 zuströmen.Die Temperatur des durch den Ölkühler 16 strömenden Kühlmittelsverringert sich nun, da jedoch dieses Kühlmittel eine Mischung derStrömungenvom Heißeinlass 21 und Kalteinlass 22 ist,wie dies zuvor bezogen auf die 1, 4 und 5 beschrieben wurde, ändert sich die Temperatur nurallmählichund übtkeinen plötzlich thermischenSchock auf den Ölkühler 16 aus. Schließlich kann,wenn die dritte vorbestimmte Temperatur erreicht ist, nur durchden Kalteinlass 22 einströmendes Kühlmittel zum Ölkühler 16 strömen, da derStöpsel 27 indie Bohrung 42 der Ventilspule 41 eingegriffenhat. In diesem Zustand empfängtder Ölkühler 16 daskältestmögliche Kühlmittel,das dazu dient, das Ölim Ölkühler aufeiner annehmbaren Temperatur zu halten.
    [0046] Die 3 und 7 zeigen auch ein Kühlsystem und einen Thermostat,der in vieler Hinsicht mit den zuvor bezogen auf die 1 und 4 beschriebenen identisch ist, und erneutwerden Teile und Funktionen, die beiden Ausführungsbeispielen gemeinsam sind,nicht erneut im Einzelnen beschrieben. Der Hauptunterschied bestehtdarin, dass die Heizerrückleitung ACRmit dem Thermostat 20 an einem Zusatzrückführeinlass 90 verbundenist. Der Zusatzrückführeinlass 90 istim Gehäuse 25 sopositioniert, dass sich die Ventilspule 41, wenn sie geöffnet ist,in nächsterNähe derSchürze 51 derVentilspule 41 befindet und als Zusatzventil wirkt, daswahlweise die HeizerrückleitungACR schließt.
    [0047] DieVentilspule 41 unterscheidet sich auch darin, dass stattder Öffnung 54 einekleine Nut 54A in der Schrägfläche 47 vorgesehenist, die demselben Zweck dient. Außerdem wird der Kapselkörper 31 durcheine Anzahl (z.B. drei) von Rippen 57 in Position gehalten,die sich in Längsrichtungvon jeder der Rippen 48 etwa halbwegs längs der Bohrung 42 erstrecken.Jede Rippe 57 hat einen Längsschnitt oder Innennut 56,die sich von den Rippen 48 zu einer Position ein Teilstück entlangder Bohrung erstrecken und rechtzeitig vor dem Ende des Kapselkörpers 31 anhalten.Entsprechende Längsaußenrillen 55 erstreckensich entlang des zweiten zylindrischen Abschnitts 45 derzylindrischen Außenfläche der Spule 41 undhalten rechtzeitig vor dem ringförmigen Flansch 46 an.Zueinander ausgerichtete oder fluchtende Paare von Innennuten 56 undAußennuten 56 überlappeneinander und bilden ein Fenster, das Kühlmittel in die Ventilkammer 24 strömen lässt, um denKapselkörper 31 über einenbeträchtlichenTeil seiner Oberflächemit Kühlmittelin Kontakt zu bringen, währendder Kapselkörper 31 dieInnennuten 56 bezüglichder Strömungvon der Bohrung 52 der Ventilspule 41 in die Ventilkammer 24 blockieren.In einer derartigen Anordnung ist der Kapselkörper 31 von einerArt ohne Kannelierung.
    [0048] DerBetrieb des Thermostaten 20 ist mit dem zuvor beschriebenenidentisch, jedoch wird zusätzlichauch die Rückführung vomHeizer 17 kontrolliert. Wenn die Temperatur des über denThermostat strömendenKühlmittelsunterhalb der ersten vorbestimmten Temperatur liegt, hat die Ventilspule 41 die in 7 gezeigte Position, beider der Kühlmittelrückstromvom Heizer 17 nicht beschränkt ist. In diesem Zustandwird dem Heizer 17 die maximal mögliche Kühlmittelströmung vom Motor 10 beider höchstmöglichenTemperatur zugeführt.
    [0049] Wenndie erfasste Temperatur die zweite vorbestimmte Temperatur erreicht,hat sich die Ventilspule 41 vom Kalteinlass 22 wegbewegt, und die Schürzebeginnt die RückleitungACR vom Heizer 17 zu schließen, indem sie teilweise denZusatzrückführeinlass 90 unterbindet.Wenn die erfasste Temperatur des Kühlmittels die dritte vorbestimmteTemperatur erreicht hat, überlapptdie Schürze 51 vollständig denZusatzrückführeinlass 90,und der Kühlmittelstromdurch den Heizer 17 ist stark eingeschränkt. Es sollte bemerkt werden,dass eine vollständigeUnterbindung des Kühlmittelstromsbei manchen Arten von Insassenraumheizsystemen, z.B. Klimaanlagen,unerwünschtist, bei denen ein Maximum der Kühlungauftritt, sobald die Klimaanlagenfunktion gewählt ist, und die Heizung zumAbgleich der Lufttemperatur verwendet wird.
    [0050] Dader Thermostat 20 gegenüberder Umgebungstemperatur im Verhältnis0,9 heiß zu0,1 kalt kompensiert ist, erreicht die Temperatur des Kühlmittelsnicht die zum vollständigenAbschalten der Rückleitungvom Heizer notwendige hohe Temperatur, bis die Umgebungstemperaturein gewisses Grad übersteigt.Beispielsweise sei angenommen, dass die Umgebungstemperatur –10°C und dieTemperatur des den Motor verlassenden Kühlmittels 95°C betragen.Die erfasste Temperatur wäredann (0,9·95)+(-10·0,1)=84,5°C
    [0051] Wenndagegen die Umgebungstemperatur 25°C beträgt, ergäbe sich die erfasste Temperaturzu (0,9·95)+(25·0,1)=88°C
    [0052] Indieser Situation ist die Kühlmittelrückführung nichtbeschränkt,jedoch gibt es bei der zweiten Situation eine gewisse Beschränkung. Tatsächlich müsste beieiner Umgebungstemperatur von 25°C dieTemperatur des den Motor verlassenden Kühlmittels über 97°C betragen, bevor die drittevorbestimmte Temperatur erreicht ist, und falls die Umgebungstemperatur10°C beträgt, müsste dieTemperatur des Kühlmittels99°C sein.Wenn nötig,könnenandere Verhältnisseverwendet werden, um mehr Umgebungstemperaturkompensation zu erreichen,in jedem Fall dominiert aber das heiße Kühlmittel statt des kalten Kühlmittels.D.h., dass das Verhältnisbevorzugt im Bereich 0,6 heiß/0,4kalt zu 0,95 heiß/0,05 kaltliegt. Auf diese Weise stellt der Thermostat 20 sicher,dass die Rückleitungvom Heizer nur beschränktist, wenn es unwahrscheinlich ist, dass der Heizer 17 Wärme benötigt.
    [0053] Dasdurch die überlappendenNuten 56 und 57 gebildete Fenster bewirkt einenweiteren Grad der Umgebungstemperatur dahingehend, dass die Temperaturder Rückleitungvom Heizer 17 zur Einstellung der von der Thermostatkapsel 30 erfasstenTemperatur dient. Beim Motorstart vom kalten Zustand tritt wenigoder keine Wirkung ein, da die Temperatur des den Heizer 17 verlassendenKühlmittelsnahe der Umgebungstemperatur liegt. Wenn sich jedoch der Motor aufden Start hin erwärmt,liegt die Temperatur des vom Heizer rückgeleiteten Kühlmittelsunter der der Bypassströmungim Heißeinlass 21 unddadurch wird die Zeit, die man bis zum Erreichen der ersten undzweiten vorbestimmten erfassten Temperatur braucht, bis zu einemMaß verzögert, dasvon der Temperatur und Strömungdes Rückstromsvom Heizer abhängt.
    [0054] Essollte bemerkt werden, dass der Sekundärkühlkreislauf mit dem Ölkühler 16 undder Sekundärauslass 70,wie sie bezogen auf die 2 und 6 beschrieben wurden, indem oben anhand der 3 undund 7 beschriebenen Kühlsystemsenthalten sein können.Auch kann jedes Zusatzgerät,das gleichartigen Kühlmittelstromund Temperaturanforderungen, wie der Heizer 17 hat, mitKühlmittelin der oben beschriebenen Weise versorgt werden.
    权利要求:
    Claims (34)
    [1] TemperaturabhängigesRegelventil (20) zur Anwendung in einem Motorkühlsystem(5), das einen Primärkühlkreislaufaufweist, in dem eine Pumpe (13) flüssiges Kühlmittel zu einem Motor zirkulieren lässt undKühlmittelvom Motor (10) zur Pumpe (13) durch einen Kühler (11)und einen parallel angeordneten Bypass (BL) zurück leitet, wobei das Regelventil(20) die Strömungzwischen dem Kühler(11) sowie auch dem Bypass (BL) regelt und ein Gehäuse (25), daseinen ersten oder Heißeinlass(21), der im Gebrauch mit dem Bypass (BL) verbunden ist,einen zweiten oder Kalteinlass (22), der im Gebrauch mit demKühler(11) verbunden ist, einen Auslass (23), der imGebrauch mit der Pumpe (13) verbunden ist, und eine Ventilkammer(24) definiert, ein erstes Ventilglied (40), dasin der Ventilkammer (24) angeordnet und zwischen zwei Begrenzungenbeweglich ist, um die Kühlmittelströmung vomHeißeinlass(21) zum Auslass (23) zu regeln, ein zweites Ventilglied(50), das zwischen zwei Begrenzungen beweglich ist, um dieKühlmittelströmung vomKalteinlass (22) zum Auslass (23) zu regeln, undein temperaturabhängigesStellglied (30) zur Bewegung des ersten und zweiten Ventilglied(40, 50) hat, dadurch gekennzeichnet, dassdas Regelventil (20) betreibbar ist, um im Wesentlicheneine Kühlmittelströmung vom Heißeinlassund vom Kalteinlass (21, 22) zum Auslass (23)zu verhindern, wenn die vom temperaturabhängigen Stellglied (30)erfasste Kühlmitteltemperaturunter einer ersten vorbestimmten Temperatur liegt, eine Kühlmittelströmung nurvom Heißeinlass (21)zu dem Auslass (23) zu gestatten, wenn die erfasste Temperaturzwischen der ersten vorbestimmten Temperatur und einer höheren zweitenvorbestimmten Temperatur liegt, eine Kühlmittelströmung von beiden Einlässen (21, 22)zum Auslass (23) zu gestatten, wenn die erfasste Temperaturzwischen der zweiten Temperatur und einer dritten höheren Temperaturliegt und eine Kühlmittelströmung nur vomKalteinlass (22) zum Auslass (23) zu gestatten, wenndie erfasste Temperatur die dritte vorbestimmte Temperatur übersteigt.
    [2] Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassdas erste Ventilglied (40) so angeordnet ist, dass es beiseiner einen Bewegungsbegrenzung, die einer erfassten Temperaturan oder unter der ersten vorbestimmten Temperatur entspricht, betreibbarist, um im Wesentlichen eine Kühlmittelströmung vom Heißeinlass(21) zum Auslass (23) zu verhindern, an oder inder Näheseiner anderen Bewegungsbegrenzung, die einer erfassten Temperaturan oder oberhalb der dritten vorbestimmten Temperatur entspricht,betreibbar ist, um im Wesentlichen eine Kühlmittelströmung vom Heißeinlass(21) zum Auslass (23) zu verhindern und zwischendiesen Bewegungsbegrenzungen, wenn die erfasste Temperatur oberhalbder ersten vorbestimmten Temperatur, aber unterhalb der drittenvorbestimmten Temperatur liegt, betreibbar ist, um eine Kühlmittelströmung vomHeißeinlass(21) zum Auslass (23) zu gestatten.
    [3] Ventil nach Anspruch 1 oder zwei, dadurch gekennzeichnet,dass sich das zweite Ventilglied (40) betreiben lässt, umim Wesentlichen eine Kühlmittelströmung vomKalteinlass (22) zum Auslass (23) zu verhindern,wenn die erfasste Temperatur unter der zweiten vorbestimmten Temperaturliegt, und eine Kühlmittelströmung vomKalteinlass (22) zum Auslass (23) zu gestatten,wenn die erfasste Temperatur an oder über der zweiten vorbestimmtenTemperatur liegt.
    [4] Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass das erste und zweite Ventilglied (40, 50)im Gehäuse(25) axial so beweglich sind, dass sich die Ventilglieder(40, 50) in einer Richtung zum Heißeinlass(21) und weg vom Kalteinlass (22) und in der anderenRichtung zum Kalteinlass (22) und weg vom Heißeinlass(21) bewegen können.
    [5] Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dassdas erste Ventilglied (40) eine rohrförmige Ventilspule (41)mit einer Bohrung (42) aufweist, die einen Kühlmittelströmungskanalvom Heißeinlass (21)definiert, und das zweite Ventilglied (50) einen Flanschaufweist, der zwischen der Ventilspule (41) und dem Kalteinlass(22) positioniert ist.
    [6] Ventil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,dass das temperaturabhängigeStellglied (30) durch eine Feder zum Kalteinlass (22)vorgespannt ist und sich zur Bewegung des ersten und zweiten Ventilglieds(40, 50) weiter weg vom Kalteinlass (22)bei sich erhöhenderTemperatur betreiben lässt.
    [7] Ventil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,dass die Ventilspule (41) eine Dichtungsfläche (47)hat, die mit einer komplementären Dichtungsfläche (52)in dem Gehäuse(25) eine Dichtung bildet, um im Wesentlichen eine Kühlmittelströmung vonder Bohrung (42) der Ventilspule (40) zum Auslass(23) zu unterbinden, wenn die Dichtungsflächen (47, 52)in Berührungstehen.
    [8] Ventil nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet,dass die Ventilspule (41) weiterhin einen Ringflansch (46)aufweist.
    [9] Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dassder Ringflansch (46) eine zylindrische Schürze (51)hat.
    [10] Ventil nach Anspruch 8 oder 9, soweit diese vonAnspruch 7 abhängen,dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsfläche auf der Ventilspule (41) eineauf dem Ringflansch (46) gebildete Schrägfläche (47) ist und dassdie komplementäreDichtungsflächeeine im dem Gehäuse(25) zwischen dem Kalteinlass (25) und der Ventilkammer(24) gebildete Schrägfläche (52)ist.
    [11] Ventil nach Anspruch 7 oder nach jedem davon abhängigen Anspruch, dadurchgekennzeichnet, dass eine beschränkteKühlmittelströmung vom Heißeinlass(21) zum Auslass (23) durch die Bohrung (42)der Ventilspule (41) im Gebrauch gestattet ist, wenn diebeiden Dichtungsflächen(47, 52) in Berührung stehen.
    [12] Ventil nach Anspruch 8 oder nach jedem davon abhängigen Anspruch,dadurch gekennzeichnet, dass Abstandshalter (48) zwischenden Ringflansch (46) und das zweite Ventilglied (50)eingefügtsind, die eine Kühlmittelströmung vonder Bohrung (42) der Ventilspule (41) und hinterdie Dichtungsflächen (47, 52)zum Auslass (23) gestatten.
    [13] Ventil nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet,dass das erste Ventilglied (40) durch Federkraft zum Kalteinlass(22) vorgespannt ist.
    [14] Ventil nach Anspruch 13, soweit dieser von Anspruch5 abhängt,dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorspannungsfeder (43)zwischen die Ventilspule (41) und das Gehäuse (25)eingesetzt ist.
    [15] Ventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,dass eine ringförmigeDichtungsscheibe (49) in der Ventilkammer (24)an der Verbindung des Heißeinlasses(21) mit der Ventilkammer (24) liegt, die Vorspannungsfeder(43) an der ringförmigen Dichtungsscheibe(49) so anstößt, dasssich im Gebrauch die ringförmigeDichtungsscheibe (49) vom Heißeinlass (21) gegendie Vorspannungsfeder (43) weg bewegen kann, um eine Kühlmittelströmung vomHeißeinlass(21) zum Auslass (23) zu gestatten, falls derDruck im Heißeinlass(21) den Druck im Auslass (23) um einen von derBelastung der Vorspannungsfeder (43) abhängigen Wert übersteigt.
    [16] Ventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,dass die Ventilspule (41) eine zylindrische Außenfläche (44)und die ringförmigeDichtungsscheibe (49) eine Gleitpassung über diezylindrische Außenfläche (44)der Ventilspule (41) aufweist.
    [17] Ventil nach Anspruch 5 oder nach jedem davon abhängigen Anspruch,dadurch gekennzeichnet, dass ein Stöpsel (27) im Heißeinlass(21) zum Eingriff in die Bohrung (42) der Ventilspule(41), wenn die Ventilspule (41) an oder in derNähe derBegrenzung ihres Wegs zum Heißeinlass(21) steht, vorgesehen ist, wobei die Anordnung so ist,dass, wenn der Stöpsel(27) beträchtlichin die Bohrung (42) in dem ersten Ventilglied (40)eingreift, im Wesentlichen kein Kühlmittel vom Heißeinlass(21) in die Bohrung (42) der Ventilspule (41)strömenkann.
    [18] Ventil nach Anspruch 5 oder nach jedem davon abhängigen Anspruch,dadurch gekennzeichnet, dass das temperaturabhängige Stellglied (30)einen in der Bohrung (42) der Ventilspule (41)gleitenden Stellerkörper(31) hat.
    [19] Ventil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,dass es außerdemeinen Anschlag (26) in den Kalteinlass (22) aufweistund dass das temperaturabhängigeStellglied (30) eine zwischen den Anschlag (26)und den Stellerkörper(31) eingefügte Stößelstange(32) hat, um den Stellerkörper (31) vom Kalteinlass(22) weg zu bewegen.
    [20] Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die vom temperaturabhängigen Stellglied (30)erfasste Temperatur eine Kombination der Temperaturen des Kühlmittelsim Heiß-und Kalteinlass (21, 22) ist.
    [21] Ventil nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,dass das temperaturabhängigeStellglied (30) so angeordnet ist, dass die Temperaturdes Kühlmittelsim Heißeinlass(21) in der Regelung des Kühlmittels durch den Heiß- und Kalteinlass(21, 22) dominiert.
    [22] Ventil nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet,dass die erfasste Temperatur gleich ((X·T1)+(Y·T2)) ist, worin X zwischen0,6 und 0,95 und Y zwischen 0,4 und 0,05 gewählt sind, T1 die Temperaturdes Kühlmittelsim Heißeinlass(21) und T2 die Temperatur im Kalteinlass (22)sind.
    [23] Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnetdurch seine Anwendung, wo das Motorkühlsystem (5) weiterhineinen Sekundärkühlkreislaufaufweist, in dem ein Sekundärwärmetauscher(16) mit Kühlmittelzur Rückleitungzur Pumpe (13) versorgt wird, wobei das Ventil (20)weiterhin eine mit der Ventilkammer (24) verbundenen Sekundärauslass(70) aufweist, der dem Sekundärwärmetauscher (16) Kühlmittelzuführt.
    [24] Ventil nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,dass das erste Ventilglied (40) so eingerichtet ist, dasses den Sekundärauslass(70) abhängig vonder durch das temperaturabhängigeStellglied (30) erfassten Temperatur selektiv öffnet und schließt.
    [25] Ventil nach Anspruch 24, soweit dieser von Anspruch9 abhängt,dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Schürze (51)mit dem Sekundärauslass(70) kooperiert.
    [26] Ventil nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet,dass der Sekundärauslass(70) geschlossen ist, wenn die erfasste Temperatur unterder ersten vorbestimmten Temperatur liegt, geöffnet ist, wenn die erfassteTemperatur überder zweiten vorbestimmten Temperatur liegt und partiell geöffnet ist, wenndie erfasste Temperatur überder ersten vorbestimmten Temperatur, aber unter der zweiten vorbestimmtenTemperatur lieg.
    [27] Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnetdurch seine Anwendung, wo das Motorkühlsystem (5) weiterhineinen Zusatzkreislauf aufweist, in dem Kühlmittel vom Motor genommen,durch ein Zusatzgerät(17) und zurückzur Pumpe (13) strömt,wobei das Ventil (20) weiterhin einen Zusatzeinlass (90)zur Rückführung vonKühlmittelvom Zusatzgerät(17) zum Auslass (23) aufweist.
    [28] Ventil nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet,dass das erste Ventilglied (40) eingerichtet ist, den Zusatzeinlass(90) abhängigenvon der vom temperaturabhängigenStellglied (30) erfassten Temperatur selektiv zu öffnen undzu schließen.
    [29] Ventil nach Anspruch 28, soweit dieser von Anspruch9 abhängt,dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Schürze (51)zum selektiven Blockieren des Zusatzeinlasses (90) positioniertist.
    [30] Ventil nach einem der Ansprüche 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet,dass der Zusatzeinlass (90) geschlossen ist, wenn die erfassteTemperatur überder dritten vorbestimmten Temperatur liegt, geöffnet ist, wenn die erfassteTemperatur unter der zweiten vorbestimmten Temperatur liegt undteilweise geöffnetist, wenn die erfasste Temperatur über der zweiten vorbestimmtenTemperatur, aber unter der dritten vorbestimmten Temperatur liegt.
    [31] Ventil nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet,dass die Ventilspule (41) ein Fenster (55, 56)hat, das Kühlmittelin der Ventilkammer (24) mit einer beträchtlichen Fläche desStellerkörpers (31)in Kontakt bringt, währendder Stellerkörper(31) das Fenster (55, 56) für eine Kühlmittelströmung von derBohrung (42) der Ventilspule (41) in die Ventilkammer(24) blockiert.
    [32] Motorkühlsystem,dadurch gekennzeichnet, dass es einen Primärkühlkreislauf aufweist, in dem einePumpe (13) flüssigesKühlmittelzu einem Motor (10), Kühlmittelvom Motor (10) zurückzur Pumpe (13) durch einen Kühler (11) und einenparallel dazu angeordneten Bypass (BL) zirkulieren lässt, undein temperaturabhängigesRegelventil (20) die Strömung zwischen dem Kühler unddem Bypass regelt, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelventil(20) ein temperaturabhängigesRegelventil nach einem der vorangehenden Ansprüche ist, bei dem der Heißeinlass(21) mit dem Bypass (BL), der Kalteinlass (22) mitdem Kühler(11) und der Auslass (23) mit der Pumpe (13)verbunden sind.
    [33] Kühlsystemnach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin einenSekundärkühlkreislaufaufweist, in dem ein Sekundärwärmetauscher(16) vorgesehen ist, dem Kühlmittel zum Rücklauf zurPumpe (13) zugeführtwird, wobei das Ventil (20) weiterhin einen mit der Ventilkammer(24) verbundenen Sekundärauslass(70) aufweist, um Kühlmitteldem Sekundärwärmetauscher(16) zuzuführen.
    [34] Kühlsystemnach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhineinen Zusatzkreislauf aufweist, wobei vom Motor (10) genommenesKühlmitteldurch ein Zusatzgerät(17) und zurückzur Pumpe (13) strömt,wobei das Ventil (20) außerdem einen Zusatzeinlauf(90) zur Rückleitungvon Kühlmittelvom Zusatzgerät(17) zum Auslass (23) aufweist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    GB2401166A|2004-11-03|
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-12-30| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2009-01-08| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: JAGUAR CARS LIMITED, WHITLEY, COVENTRY, GB Owner name: FORD GLOBAL TECHNOLOGIES, LLC, DEARBORN, MICH., US |
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    2013-11-14| R016| Response to examination communication|
    2017-05-03| R016| Response to examination communication|
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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