DE202021103719U1

DE202021103719U1 - Ölthermostat mit Stange

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Publication number: DE202021103719U1
Application number: DE202021103719.9U
Authority: DE
Original assignee: Boge Kompressoren Otto Boge GmbH and Co KG
Current assignee: Boge Kompressoren Otto Boge GmbH and Co KG
Priority date: 2021-07-12
Filing date: 2021-07-12
Publication date: 2021-07-26
Anticipated expiration: 2031-07-13

Abstract

Ölthermostat zur Temperaturregelung eines Öles, mit einem zylindrischen Arbeitsraum (1) in einem Gehäuse (11), einem im Arbeitsraum (1) axial bewegbaren Steuerschieber (4) zur Freigabe oder zum Verschluss von in den Arbeitsraum (1) seitlich einmündenden zwei oder mehr Anschlusskanälen (8, 9), einer Feder (2) aus Formgedächtnislegierung, einer in entgegengesetzter Richtung wirkenden Gegenfeder (3) und einer im Gehäuse (11) gehaltenen axialen Stange (5), die ein Ausknicken mindestens einer der Federn (2, 3) verhindert und die nicht zur axialen Bewegung vorgesehen ist.

Description

Thermostate für Flüssigkeitskreisläufe sind in der Technik schon lange bekannt. Sie dienen zum Beispiel dazu, die Temperatur im Öl- oder Wasserkreislauf eines Verbrennungsmotors in einem günstigen Bereich zu halten, indem die Flüssigkeitsmenge, die einer Kühlung zugeleitet wird, geregelt wird.
Auch die Nutzung von sogenannten Formgedächtnislegierungen (FG) ist nicht neu. Bei diesen Legierungen bewegt sich ein metallisches Bauteil, zum Beispiel in Gestalt einer Schraubenfeder, zwischen zwei Formgestaltungen, abhängig von ihrer Temperatur. Die zwei Formgestaltungen können in diesem Beispiel die einer längeren oder einer kürzeren Feder sein.
Federn sind durch die gute Wärmeleitfähigkeit reaktionsschneller als z.B. Flüssigkeitsgemische in einer gewellten Dose, die bei einer Temperatur sieden und diese Dose in der Länge dehnen. Ein Beispiel gibt US000006427712B1 , aber auch DE 10 2008 018 639 und DE 10 2008 063 534 zeigen übliche Beispiele.
Üblicherweise wird zu der FG-Feder auch eine Gegenfeder angeordnet, die die Kraft für die Rückstellung (bei sich verkürzender FG-Feder) bereitstellt.
In Fällen, wo ein Schmierölkreislauf ungedrosselt laufen soll, auch wenn kein Kühlbedarf besteht, wird gern auf einen Steuerschieber in einem zylindrischen Arbeitsraum mit seitlichen Anschlusskanälen zurückgegriffen. Dabei verläuft der Kreislauf bei dem einen seitlichen Anschlusskanal in einen Kühler. Ein zweiter seitlicher Anschlusskanal, an einer anderen axialen Position des Arbeitsraumes angeordnet, leitet den Kreislauf am Kühler vorbei. Dabei gibt es bestimmte Beschränkungen:

- Wenn die FG-Feder nicht außen oder innen gegen Knicken geschützt ist, darf sie nicht zu lang im Verhältnis zu ihrem Durchmesser oder ihrer Dicke ausfallen. Sonst knickt sie aus und das Ventil funktioniert nicht.
- Der Steuerschieber darf nicht zu kurz sein, damit er sich nicht verklemmt (bei leichter Schrägstellung gegenüber der Arbeitsraum-Zylinderachse und hohem Reibungskoeffizient Selbsthemmung durch die Reibungskraft).
- Des Weiteren müssen bei einer sich bewegenden Stange in dem Ventil die Stellkräfte über Durchmesserabsätze, Scheiben und Nuten in der Stange oder mitbewegte Buchsen abgestützt werden, was einen nicht großen, aber auch nicht vernachlässigbaren Aufwand darstellt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines möglichst einfachen, ausfallsicheren Ölthermostaten. Insbesondere sollen ein Verklemmen des Steuerschiebers und/oder ein Abknicken der FG-Feder vermieden werden.
Zur Lösung der Aufgabe weist ein erfindungsgemäßer Ölthermostat die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein erfindungsgemäßer Ölthermostat zur Temperaturregelung eines Öles, mit einem zylindrischen Arbeitsraum in einem Gehäuse, einem im Arbeitsraum axial bewegbaren Steuerschieber zur Freigabe oder zum Verschluss von in den Arbeitsraum seitlich einmündenden zwei oder mehr Anschlusskanälen, einer Feder aus Formgedächtnislegierung und einer in entgegengesetzter Richtung wirkenden Gegenfeder weist eine im Gehäuse gehaltene axiale Stange auf, die ein Ausknicken mindestens einer der Federn verhindert und die nicht zur axialen Bewegung vorgesehen ist. Die Federn sind insbesondere Spiralfedern. Die axiale Stange erstreckt sich vorzugsweise durch wenigstens eine der Federn hindurch, insbesondere koaxial. Die Stange kann im Gehäuse reibschlüssig oder formschlüssig gehalten sein oder ein geringes, insbesondere fertigungstoleranzbedingtes Spiel relativ zum Gehäuse aufweisen. Eine Bewegung der Stange zusammen mit dem Steuerschieber ist nicht vorgesehen. Die Feder aus Formgedächtnislegierung und die Gegenfeder bewirken die axiale Bewegung des Steuerschiebers, je nach Temperatur des Öles.
Die Stange kann einen konstanten Durchmesser ohne Absätze und ohne Nuten haben, wodurch sie besonders preiswert durch Ablängen eines Halbzeugs hergestellt werden kann. Falls eine toleranzbedingte axiale Beweglichkeit der Stange unterbunden werden soll, kann eine zusätzliche Wellfeder einen Druck auf ein Stangenende ausüben.
und zeigen eine Ausführungsform des Ölthermostaten im Schnitt, mit den zwei Stellungen des Steuerschiebers; zeigt eine andere Ausführungsform des Ölthermostaten.
Die in der vorangegangenen Beschreibung genannten Nachteile kann man umgehen, indem man in der zylindrischen Arbeitskammer 1 (eine Zylinderachse ist in den waagerecht) eine feststehende Stange 5 vorsieht, die eine Führung der FG-Feder 2 und der Gegenfeder 3 sowie des Steuerschiebers 4 bietet. Es muss nicht ständig Kontakt bestehen, aber z.B. bei Maximal-Axialkraft wird ein Ausknicken verhindert.
Die Federn 2, 3 sind gegen Knicken sicher und ihre Formgestalt kann weitestgehend frei gewählt werden. Die Kräfte von FG-Feder 2 und Gegenfeder 3 wirken auf einen Absatz des Steuerschiebers 4. Die Sicherung der Stange 5 gegen axiale Bewegung kann z. B. über ein Gewinde 10 am Ende der Stange 5 erfolgen, das in einer Gewindebohrung des Gehäuses 11 festgeschraubt ist.
Eine andere Art der Befestigung, die nur der Einfachheit halber in der gleichen Abbildung dargestellt ist, wäre eine Wellfeder 6 (oder eine andere axial wirkende Feder), die ein Stangenende gegen die Gehäusewand drückt, so dass auch damit axiale Toleranzen aufgefangen und das Gewinde 10 eingespart werden könnten.
Auch denkbar wäre, die beiden Stangenenden jeweils in Sack-Bohrungen 14 im Gehäuse 11 ragen zu lassen, , oder nur ein Stangenende in einer Sackbohrung zu halten (wie in , ), mit oder ohne Gewinde 10, mit oder ohne Reibschluss.
Da Toleranzen aus Kostengründen meist grob gewählt werden und ggf. auch Temperaturdehnungen aufgefangen werden müssen, ist eine Beweglichkeit der Stange 5 zum Ausgleich der Toleranzen innerhalb des Gehäuses 11 denkbar, wobei eine Grenze für „fest im Gehäuse“ bei zwei Hundertstel des Arbeitsraumdurchmessers in radialer Richtung und fünf Hundertstel oder einem Zehntel der Arbeitsraumlänge bei unbeabsichtigter axialer Bewegung angesetzt werden soll.
Die FG-Feder erfährt ihre Temperatur durch das sie umgebende, dem Thermostat zugeführte Öl und nimmt entsprechend eine Formgestalt an, wobei der Steuerschieber 4 verschoben und Anschlusskanäle 8 ( ) oder 9 ( ) freigegeben werden.
Der Steuerschieber 4 weist eine axiale Länge auf, die ein Verklemmen in der Arbeitskammer 1 verhindert. Insbesondere ist die axiale Länge mindestens so groß wie der Durchmesser des Steuerschiebers 4.
Bezugszeichenliste

1: zylindrischer Hohlraum als Arbeitskammer eines Thermostats
2: Formgedächtnislegierungs- (FG-) Feder
3: Gegenfeder
4: Steuerschieber, wird axial bewegt
5: feststehende Stange
6: Wellfeder
7: Ölzufluss (warm oder kalt)
8: Ölabfluss für kaltes Öl
9: Ölabfluss für warmes Öl
10: Gewindeende der Stange, im Gehäuse 11 verschraubt
11: Gehäuse
12: Deckel
13: Zwischenstück zur Übertragung der Wellfederkraft
14: Sackbohrungs-Loch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 000006427712 B1 [0003]
DE 102008018639 [0003]
DE 102008063534 [0003]

Claims

Ölthermostat zur Temperaturregelung eines Öles, mit einem zylindrischen Arbeitsraum (1) in einem Gehäuse (11), einem im Arbeitsraum (1) axial bewegbaren Steuerschieber (4) zur Freigabe oder zum Verschluss von in den Arbeitsraum (1) seitlich einmündenden zwei oder mehr Anschlusskanälen (8, 9), einer Feder (2) aus Formgedächtnislegierung, einer in entgegengesetzter Richtung wirkenden Gegenfeder (3) und einer im Gehäuse (11) gehaltenen axialen Stange (5), die ein Ausknicken mindestens einer der Federn (2, 3) verhindert und die nicht zur axialen Bewegung vorgesehen ist.
Ölthermostat nach 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in einem weiteren Kanal (7) zugeführte Öl je nach seiner Temperatur in den einen oder den anderen Anschlusskanal (8, 9) geleitet wird.
Ölthermostat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (5) an einem Ende (10) im Gehäuse (11) festgeschraubt ist.
Ölthermostat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (5) durch eine axial wirkende Feder (6) an einem Ende des Arbeitsraumes (1) oder der Stange (5) gegen das andere Ende gedrückt wird.
Ölthermostat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (5) über die ganze Länge den gleichen Durchmesser hat.
Ölthermostat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (5) keine Nuten oder an ihr befestigte Scheiben hat.
Ölthermostat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (5) den Steuerschieber (4) radial führt.
Ölthermostat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Stange (5) im Gehäuse (11) fest gehalten ist, oder im Gehäuse (11) insbesondere fertigungstoleranzbedingt axial und/oder radial nur im Zehntel- oder Hundertstel-mm-Bereich bewegbar ist.
Ölthermostat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Stange (5) im Gehäuse (11) in einem Sackloch (14) oder in gegenüberliegenden Sacklöchern gehalten ist.
Ölthermostat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (4) die Stange (5) radial führt.
Ölthermostat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Stange (5) im Gehäuse (11) eine insbesondere toleranzbedingte Beweglichkeit von höchstens zwei Hundertsteln eines Arbeitsraumdurchmessers radial, und höchstens einem Zehntel einer Arbeitsraumlänge axial hat.
Ölthermostat nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerschieber (4) eine axiale Länge aufweist, welche mindestens einem Durchmesser des Steuerschiebers (4) entspricht.
Ölthermostat zur Temperaturregelung eines Öles, mit einem zylindrischen Arbeitsraum (1) in einem Gehäuse, einem im Arbeitsraum (1) axial bewegbaren Steuerschieber (4) zur Freigabe oder zum Verschluss von in den Arbeitsraum (1) seitlich einmündenden zwei oder mehr Anschlusskanälen, einer Feder (2) aus Formgedächtnislegierung, einer in entgegengesetzter Richtung wirkenden Gegenfeder (3) und einer im Gehäuse (11) gehaltenen axialen Stange (5), welche in gegenüberliegenden Sacklöchern (14) oder in einem Sackloch gehalten wird und eine unbeabsichtigte, toleranzbedingte Beweglichkeit von höchstens zwei Hundertsteln eines Arbeitsraumdurchmessers radial, und höchstens einem Zehntel einer Arbeitsraumlänge axial hat.