DE1476404C2

DE1476404C2 - Thermostatische gesteuertes Ventil

Info

Publication number: DE1476404C2
Application number: DE19631476404
Authority: DE
Inventors: Mayr Otmar
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1963-07-26
Filing date: 1963-07-26
Publication date: 1970-05-06
Also published as: US3217697A; GB1029352A; DE1476404B1

Description

■ Die Erfindung betrifft ein von der Temperatur des Kühlmittels einer Brennkraftmaschine durch ein thermostatisches Element beeinflußtes Regelventil mit einem den Durchfluß eines Betriebsmittels zum Hydraulikmotor bzw. zur Rücklaufleitung steuernden Steuerkolben zur stufenlosen Drehzahlregelung eines Kühlventilators an Brennkraftmaschinen.

Das in Abhängigkeit von der Kühlwassentemperatur thermostatisch gesteuerte Regelventil hat dabei die Aufgabe, das von der Hydraulikpumpe, die direkt oder indirekt von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, gelieferte Betriebsmittel so zu steuern, daß die Drehzahl eines vom Hydraulikmotor angetriebenen Lüfters jeweils der aus dem Kühlwasserkreislauf abzuführenden Wärmemenge entspricht, damit die Kühlwassertemperatur konstant gehalten werden kann. -

Es ist bereits ein Regelventil bekannt, bei dem der vom Kühlwasser beaufschlagte Thermostat auf ein den Durchfluß des Betriebsmittels beeinflussendes ao Schiebeorgan wirkt, dessen Öffnungen auf den Umfang so verteilt sind, daß die auf Grund der wirksamen Durchlässe entstehenden und auf den Schieber wirkenden Radialdrücke sich im wesentlichen gegenseitig aufheben. Diese unmittelbare Betätigung as des Schiebers hat den Nachteil, daß einerseits die vom Thermostat zur Betätigung des Schiebers aufzubringende Kraft recht beträchtlich ist und daß andererseits die durch eine schnelle Drehzahlerhöhung der Brennkraftmaschine und damit auch der Hydraulikpumpe rasch steigende Betriebsmittelmenge direkt dem Hydraulikmotor zugeführt wird, wodurch sich die Lüfterdrehzahl sehr rasch erhöht, was andererseits auch wieder auf Grund der mit der dritten Potenz der Drehzahl steigenden Lüfterleistung eine schlagartige Drucksteigerung im Hydrauliksystem zur Folge hat. Die schnelle Drehzahlerhöhung ist wegen der dabei entstehenden unangenehmen Geräusche nicht erwünscht, während sich der schlagartige Druckanstieg nachteilig auf den Hydraulikkreislauf, insbesondere aber auf die Hydraulikleitungen auswirkt.

Es ist ferner eine Regeleinrichtung bekannt, bei der der von einem thermostatischen Arbeitselement betätigte Schieber zum Steuern des Druckes für einen Ölmotor im Ventilatorantrieb an der Brennkraftmaschine so ausgebildet ist, daß die vom öl auf den Schieber ausgeübten Axialkräfte sich aufheben. Der entlastete Kolben des Regelventils trägt bei der bekannten Einrichtung lediglich dazu bei, die Betätigungskraft des Thermostaten zu verringern, der nicht mehr, wie bei einem normalen Kolben, gegen den Öldruck und gegen die Federkraft einer Feder wirken muß, sondern lediglich die Federkraft zu überwinden braucht. Einen Einfluß auf das Regelverhalten der Kühlanlage hat dieser entlastete Kolben jedoch nicht. . Es ist weiterhin ein Druckbegrenzungsventil mit einer Stellschraube bekannt, die über ein Gewinde in der Deckplatte verstellbar gelagert ist. Durch Drehen dieser Stellschraube kann die Vorspannung der Feder und somit der Ansprechdruck des Druckbegrenzungsventils auf einen Festwert eingestellt werden. Dieses Druckbegrenzungsventil kann somit nicht in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels einer Brennkraftmaschine die erforderlichen Steuervorgänge auslösen oder durchführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein durch ein thermostatisches Element beeinflußtes Ventil zu schaffen, das die erwähnte unangenehme Geräuschbildung auszuschalten in der Lage ist sowie die schlagartigen Druckänderungen im Hydraulikkreislauf verhindern kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Betriebsmitteldruck auf den mit einer Drosselbohrung versehenen Steuerkolben im Sinne des Abm'eßens des Betriebsmittels in die Rücklaufleitung gegen die Kraft einer Feder wirkt und der durch die Drosselbohrung im Raum hinter dem Steuerkolben sich aufbauende Druck durch ein vom thermostatischen Element unter Zwischenschaltung einer Feder beaufschlagtes Vorsteuerventil bestimmt

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Eine zweckmäßige, besonders gedrängte Bauform des erfindungsgemäßen Ventils wird dadurch erreicht, daß das thermostatische Element, das Vorsteuerventil und der Steuerkolben axial hintereinander, vorzugsweise in einem gemeinsamen Ventilgehäuse, angeordnet sind.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Hand der Zeichnung näher erläutert, die ein Ausführungsbeispjel darstellt. Dabei zeigt

F i g. 1 schematisch den 'Kühlmittel- und Betriebsmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine und

F i g. 2 ein erfindungsgemäßes Ventil im Schnitt. * Eine Kühleranlage für Brennkraftmaschinen, bei der das erfindungsgemäße Ventil Anwendung findet, besteht aus einem Kühlwasserkreislauf I, der durch die Brennkraftmaschine 1, den Kühler 2, den Lüfter 3, die Kühlwasserpumpe 4 und das zugehörige Leitungssystems und 6 gebildet ist. Ferner ist ein Hydraulikkreislauf II vorgesehen, mit einer Hydraulikpumpe 7, einem Hydraulikmotor 8 als Antrieb für den Ventilator 3, einen Ölbehälter 9 und einem Regelventil 10 mit zugehörigen Leitungen 11, 12, 13 und 14. Die strichlierte Verbindung 15 soll darauf hinweisen, daß das Regelventil 10 mit einem beispielsweise im Lauf der Kühlmittelleitung 6 angeordneten Thermostaten 16 verbunden und durch diesen gesteuert ist.

Das erfindungsgemäße Regelventil 10 besteht, wie in Fig. 2 dargestellt, aus einem thermostatischen Element 21, das in einem Hohlraum 22 angeordnet und im Gehäuse des Regelventils 10 befestigt ist. Der Hohlraum 22 weist eine Öffnung 23 als Kühlmittelzufluß und eine Öffnung 24 als Kühlmittelabfluß auf. Dadurch wird erreicht, daß das thermostatische Element 21 in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels im Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine 1 wirksam wird. Ein Betätigungsstift 25 des thermostatischen Elementes 21 wirkt, auf ein Federwiderlager 26, das eine Feder 27 aufnimmt, die andererseits auf ein, vorzugsweise sphärisch ausgebildetes Ventil 28 drückt. Dieses Ventil 28 schließt ganz oder teilweise eine Öffnung 29 zu einem Hohlraum 30 ab. In diesem Hohlraum 30 ist verschiebbar der Steuerkolben 3ί geführt. Auch der Steuerkolben 31 steht unter der Wirkung einer Druckfeder 32, die einerseits auf den oberen Rand des', Hohlraumes 30 und andererseits auf die untere innere Fläche 33 des Steuerkolbens 31 sich , abstützt. In ■, seiner unteren Lage verschließt der Steuerkolben 31 einen Ringkanal 34, der eine Öffnung 35 zum Anschluß an den Rücklauf 11 des Hydraulikkreislaufs II aufweist. Der untere Teil des Hohlraumes 30 ist mit einem Anschluß 36 versehen, der mit der Vorlaufleitung 12 des Hydraulikkreislaufes II in Verbindung steht. In dem genannten unteren Teil des Hohlraumes 30 ist

noch ein Seegerring 37 eingesetzt. Die untere Fläche 33 des Steuerkolbens 31 weist noch eine kleine Drosselbohrung 38 auf.

Im einzelnen arbeitet das erfindungsgemäße Steuerventil wie folgt ;

Bei stillstehender Brennkraftmaschine 1 sitzt der Steuerkolben 31 infolge der Vorspannung der Feder 32 auf dem Seegerring 37, so daß die Rücklauföifnungen 35 im Ventilgehäuse 10 verschlossen sind. Das Vorsteuerventil 28 wird durch die zugehörige Druckfeder 27 ebenfalls auf den Ventilsitz 29 aufgedrückt, während sich der Betätigungsstift 25 des thermostatischen Arbeitselementes 21 in seiner oberen Endlage befindet. Sobald die Brennkraftmaschine 1 angelassen wird, erzeugt die mit ihr gekuppelte Hydraulikpumpe .7 eine der Drehzahl entsprechende Fördermenge.

Die Feder 32, die den Steuerkolben 31 nach unten drückt, ist so ausgelegt, daß der Druck, der notwendig ist, um die zur Anhebung des Kolbens 32 notwendige Kraft zu ergeben, kleiner ist als derjenige Druck; der zur Erzeugung des Losreißmomentes des den Ventilator 3 antreibenden Hydraulikmotors 8 erforderlich ist. Der Steuerkolben 31 wird also angehoben, ohne daß sich der Ventilator 3 in Bewegung setzt, da das durch die Drosselbohrung 38, die sich im Boden 33 des Steuerkolbens 31 befindet, strömende öl über das nur geringfügig vorgespannte Vorsteuerventil 28 drucklos in den Rücklauf 35, 11 abfließen kann. Erhöht sich jetzt die Kühlmitteltemperatur in einem Maße, daß die Ansprechtemperatur des Thermostaten, die beispielsweise bei 80° C liegen möge, erreicht wird, so schiebt sich der aus dem Thermostat 21 herausragende Stift 25 nach unten und erhöht die auf das Vorsteuerventil 28 wirkende Federkraft so weit, daß das durch die Drosselbohrung 38 strömende öl nicht mehr drucklos abfließen kann. Durch den sich vermindernden Differenzdruck zwischen Steuerkolben-Vorder- und -Hinterseite wird der Steuerkolben 31 kraft der Feder 32 nach unten gedrückt und verschließt damit einen Teil der zur Rücklaufleitung 35 führenden Querschnittsfiäche. Dies hat zur Folge, daß der Druck in der Hydraulik-Vorlaufleitung 12 ansteigt und der Hydraulikmotor 8 mit zugehörigem Ventilator 3 in Drehung versetzt wird.

Je nach Maßgabe des vom Kühlwasser beaufschlagten Thermostaten 21 wird die Federkraft, die auf das Vorsteuerventil 28 wirkt und damit auch der •Differenzdruck, durch den über den Steuerkolben 21 die Ventilatordrehzahl festgelegt wird, gesteuert.

Steigt der Druck in der Hydraulik-Vorlaufleitung 12 infolge einer raschen Drehzahlerhöhung der Hydraulikpumpe 7 schlagartig an, so wird durch die Druckdifferenz zwischen Steuerkolben-Vorder- und -Hinterseite der Steuerkolben 31 angehoben und je .nach Größe dieser Druckdifferenz ein mehr oder weniger großer Teilstrom in .die Hydraulik-Rücklaufleitung 11 übergeführt. Eine schlagartige Drehzahlsteigerung des Hydraulikmotors 8, d. h. des Ventila tors 3 wird somit verhindert. Gleichzeitig findet aber über die Drosselbohrung 38 ein Druckausgleich statt, durch den der Steuerkolben 31 allmählich wieder in seine ursprüngliche Lage beim Beginn des Druck anstiege zurückgebracht wird, sofern sich in der Zwi schenzeit die Kühlmitteltemperatur und damit die Stellung des Vorsteuerventils 28 nicht geändert hat. Die Folge davon ist ein langsamer Anstieg der VentilatordrehzahL

ίο Eine Drehzahlemiedrigung der Verbrennungskraftmaschine 1, d.h. Druckerniedrigung im Hydraulikkreislauf II wirkt sich in genau umgekehrter Weise

; auf die Funktion des Regelventils 10 aus. Der Druck auf der Steuerkolben-Hinterseite wird jetzt größer als derjenige auf der Vorderseite, so daß der Steuerkolben 31 nach unten gedrückt wird. Dadurch wird die Rücklaufleitung 11 stärker gedrosselt. Damit fällt der zum Hydraulikmotor 8 strömende Teilstrom des Betriebsmediums nicht proportional mit der Dreh-

ao zahlemiedrigung der Verbrennungskraftmaschine 1 ab, d. h.; ein steiler Drehzahlabfall des Ventilators 3 tritt nicht ein. Eist-nach dem Druckausgleich über die Drosselbohrung 38 erniedrigt sich die Drehzahl des Ventilators 3, da jetzt der Steuerkolben 31 wieder

»5 in seine Anfangsstellung zu Beginn der Drehzahlerniedrigung zurückgekehrt ist.

Hieraus ist ersichtlich, daß eine Nachführung der Ventilatordrehzahl ohne Umwege über die Kühlmitteltemperatur, wie dies beim bisher bekannten Regel- ventil der Fall war, erfolgt.

Damit ist die thermische Tätigkeit sowohl des Kühlmittels als auch des Thermostaten, durch die ein Nachhinken der erforderlichen Ventilatordrehzahl bedingt wäre, ausgeschaltet.

Claims

Patentansprüche:

1. Von der Temperatur des Kühlmittels einer Brennkraftmaschine durch ein thermostatisches Element beeinflußtes Regelventil mit einem den Durchfluß eines Betriebsmittels zum Hydraulikmotor bzw. zur Rücklaufleitung steuernden Steuerkolben zur stufenlosen Drehzahlregelung eines Kühlventilators an Brennkraftmaschinen, d a - durch gekennzeichnet, daß der Betriebs mitteldruck auf den mit einer Drosselbohrung (38) versehenen Steuerkolben (31) im Sinne des Abfließens des Betriebsmittels in die Rücklaufleitung (11) gegen die Kraft einer Feder (32) wirkt und der durch die Drosselbohrung im Räum (30) hinter dem Steuerkolben sich aufbauende Druck durch ein vom thermostatischen Element (21) unter Zwischenschaltung einer Feder (27) beaufschlagtes Vorsteuerventil (28) bestimmt ist.

2. Regelventil nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das thermostatische Element (21), das Vorsteuerventil (28) und der Steuerkolben (31) axial hintereinander, vorzugsweise in einem gemeinsamen Ventilgehäuse (10), angeord net sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen