DE3315308C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kühlwasserregler für Brennkraftmaschinen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 defi­ nierten Art.

Es ist ein Kühlwasserregler der eingangs genannten Art aus der nicht vorveröffentlichten DE-OS 32 26 104 bekannt, bei dem die Steuereinrichtung ein eigenes temperaturabhängiges Arbeitselement aufweist, das z. B. aus einem Dehnstoffelement besteht und über einen bei Temperaturerhöhung dieses daraus ausschiebbaren Kolben das Widerlager für den Stößel unmittel­ bar oder mittelbar über Zwischenglieder z. B. in Form eines Keilelementes oder eines schwenkbaren Hebels verstellt, wodurch der Arbeitsbereich des Kühlwasserreglers verändert werden kann. Das temperaturabhängige Arbeitselement der Steuereinrichtung ist dem Stößel des Dehnstoffthermostaten des Thermostatventils räumlich benachbart und derart an­ geordnet, daß über den Kolben des Arbeitselements selbst oder die vom Kolben beaufschlagten getrieblichen Mittel eine Ver­ stellung des Widerlagers geschehen kann. Diese räumliche Nachbarschaft des temperaturabhängigen Arbeitselements der Steuereinrichtung zum Thermostatventil ist mitunter nach­ teilig, weil die Umgebungstemperatur des Thermostatventils auch das temperaturabhängige Arbeitselement der Steuer­ einrichtung beaufschlagen und Anlaß zu Fehlfunktionen der Steuereinrichtung sein kann. So kann die im Kühl­ wasserregler herrschende Wärme sich über Gehäuseteile bis zur Steuereinrichtung fortpflanzen und außerdem von Ge­ häuseteilen zur Steuereinrichtung hin abstrahlen und dessen temperaturabhängiges Arbeitselement ungewollt im Sinne einer Verstellung beaufschlagen.

Es ist ferner ein Kühlwasserregler bekannt (GB-OS 20 86 536), bei dem der Stößel des Thermostatventiles in beiden Ver­ schieberichtungen mit einem Schwenkhebel formschlüssig verbunden ist, der seinerseits an einem Unterdruckstell­ motor angelenkt ist und über letzteren in Abhängigkeit eines zugeführten Unterdrucks um seine Schwenkachse in der einen oder anderen Richtung schwenkbar ist und dadurch den Stößel des Thermostatventils in der einen oder anderen Richtung bewegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kühl­ wasserregler für Brennkraftmaschinen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so auszubilden, daß eine Verfälschung durch vom Thermostatventil auf das temperatur­ abhängige Arbeitselement der Steuereinrichtung einwirkende Faktoren, insbesondere Wärme, vermieden ist.

Die Aufgabe ist bei einem Kühlwasserregler für Brenn­ kraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 2.

Auf diese Weise ist es möglich, eine äußere Größe irgend­ eines Mediums, insbesondere die Öl-, Abgas- oder Umgebungs­ temperatur, in größerem Abstand vom Thermostatventil mittels der Phiole (Anspruch 1) oder mittels des über den Bowdenzug verbundenen temperaturabhängigen Arbeitselements (Anspruch 2) zu erfassen und in Abhängigkeit von dieser erfaßten Temperatur das Übertragungsglied, das den aus­ stoßbaren Kolben aufweist, zu beaufschlagen und darüber eine Verschiebung der Widerlagerstelle für den abgestützten Teil des Dehnstoffthermostaten, insbesondere des Stößels, und damit eine Veränderung des Arbeitspunktes vorzunehmen. Die über die Kapillarleitung verbundene Phiole kann in räumlich größerem Abstand vom Thermostatventil plaziert werden, wobei die Kapillarleitung räumliche Unterschiede zwischen der Anordnung der Phiole und dem Thermostatventil ausgleichen kann. Dadurch kann die Phiole an verschieden­ sten Stellen, wo die Temperatur gerade erfaßt werden soll, plaziert werden. Gleiches gilt für das temperaturabhängige Arbeitselement, das über den Bowdenzug mit dem mechanischen Übertragungselement gekoppelt ist. Der in Grenzen biegbare Bowdenzug ermöglicht einen räumlichen Ausgleich zwischen dem Thermostatventil einerseits und der Stelle, wo das temperaturabhängige Arbeitselement bedarfsweise plaziert werden soll. Man kann somit das jeweilige temperaturabhän­ gige Arbeitselement der Steuereinrichtung in größeren räum­ lichen Abständen und sogar fernab vom Thermostatventil plazieren. Durch die Erfindung ist erreicht, daß somit die Temperatur des Thermostatventils nicht auf das temperatur­ abhängige Arbeitselement der Steuereinrichtung einwirken und deren Funktion verfälschen kann. Bei entsprechender Justierung der Steuereinrichtung ist damit beispielsweise erreichbar, daß bei Erreichen einer bestimmten Temperatur des Motoröles oder Abgases oder auch bei Erreichen einer bestimmten Außen­ temperatur die Steuereinrichtung anspricht und das ihr zugeordnete Stellglied z. B. im Sinne einer vorzeitigen Öffnung des Thermostatventiles so beaufschlagt, daß das Thermostatventil im Sinne einer Öffnungsbewegung durch Krafteinwirkung darauf verschoben wird. Umgekehrt erfolgt z. B. dann, wenn die genannte Öl- oder Abgastemperatur oder Außentemperatur den vorgegebenen Wert unterschreitet, ent­ weder durch eine der Steuereinrichtung eigene Rückstell­ feder oder durch diejenige des Dehnstoffthermostaten eine selbsttätige Rückstellung des Widerlagers, so daß sich das Thermostatventil dann selbsttätig wieder im Sinne einer Schließbewegung verschiebt. Dabei versteht es sich, daß auch zueinander gegensinnige Beaufschlagungen möglich sind, d. h. bei Temperaturzunahme Verstellung des Thermostat­ ventiles im Sinne einer späteren Öffnung als eingestellt.

Wenn als äußere Größe eines Mediums z. B. die Temperatur des vom Kühlwasserregler selbst geregelten Kühlwassers herangezogen wird, so arbeitet die Steuereinrichtung zu­ gleich auch als Sicherheitseinrichtung, die z. B. bei einem Defekt des Dehnstoffthermostaten diesen ab Erreichen einer bestimmten kritischen Temperatur im Sinne einer Ventilöff­ nung beaufschlagt. Hier erfüllt also die Steuereinrichtung zugleich eine zusätzliche Sicherungsfunktion. Der Kühlwas­ serregler gemäß der Erfindung ist einfach im Aufbau, platz­ sparend und kostengünstig.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Ansprüchen 3-5.

Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnun­ gen gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, zum Teil geschnittene Seitenansicht eines Kühlwasserreglers mit äußerer Steuereinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 und 3 jeweils eine schematische, zum Teil ge­ schnittene Seitenansicht entsprechend der­ jenigen in Fig. 1 eines zweiten bzw. dritten Ausführungsbeispiels.

Fig. 1 zeigt einen Kühlwasserregler 10 für Brennkraftma­ schinen mit einem üblichen Thermostatventil 11, das zwi­ schen einem Gehäuse 12 und einem Gehäusedeckel 13 gehalten ist. Der Gehäusedeckel 13 weist einen Stutzen 14 auf. Das Gehäuse 12 enthält eine mit zwei Kanälen 15 und 16 in Ver­ bindung stehende Öffnung 17, in die das Thermostatventil 11 hineinragt.

Das Thermostatventil 11 weist einen Dehnstoffthermostaten 16 auf, dessen Gehäuse 19 das Ventilglied des Thermostat­ ventiles 11 in Form eines Ventiltellers 20 trägt, der an einer Gehäuseschulter 21 in Öffnungsrichtung abgestützt ist.

Der Ventilteller 20 wirkt mit einem Ventilsitz 22 zusammen, der ebenfalls Teil des Thermostatventiles 11 ist. Zwischen zwei herabhängenden Armen 23 und dem Ventilteller 20 be­ findet sich eine Rückstellfeder 24, die den Ventilteller 20 und das Gehäuse 19 des Dehnstoffthermostaten 18 in Fig. 1 nach oben drückt, wobei der Ventilteller 20 mit dem Ven­ tilsitz 22 zu dessen Verschluß zusammenwirkt. Am Gehäuse 19 des Dehnstoffthermostaten 18 ist an dessen unterem Ende ein freiverschieblicher Ventilteller 30 gegen die Wirkung einer Feder 25 gehalten, der mit einem Ventilsitz 26 des Kanales 15 zusammenwirkt.

Am in Fig. 1 oberen Ende trägt das Thermostatventil 11 einen Bügel 27 mit zentraler Bohrung, durch die sich eine Führungsmuffe 28 in Fig. 1 nach oben hin erstreckt.

In herkömmlicher Weise enthält der Dehnstoffthermostat 18 in seinem Gehäuse 19 einen sich bei Temperaturerhöhung aus­ dehnenden Stoff, z. B. Wachs. In diesen Stoff und das Gehäu­ se 19 taucht ein dazu koaxialer Stößel 29 ein, der in Fig. 1 oben aus dem Gehäuse 19 herausgeführt ist.

Bei herkömmlichen Dehnstoffthermostaten 18 endet der Stößel 29 auf Höhe des Bügels 27. Er ist dort mittels einer Kappe als besonderes Widerlager abgestützt.

Dehnt sich bei Temperaturerhöhung im Raum 17 der Stoff im Inneren des Gehäuses 19 des Dehnstoffthermostaten 18 aus, wird aufgrund dieser Volumenzunahme das Gehäuse 19 relativ zum Stößel 29 in Fig. 1 nach unten verschoben, unter Mit­ nahme des an der Gehäuseschulter 21 anliegenden Ventiltel­ lers 20, und dies gegen die Wirkung der Rückstellfeder 24. Der Ventilteller 20 hebt dabei vom Ventilsitz 22 ab unter Öffnen des Thermostatventiles 11.

Die Besonderheit des Kühlwasserreglers 10 liegt in folgen­ dem. Der Stößel 29 ist durch die oben durchbohrte Führungsmuffe 28 hindurch nach oben verlängert und im Vergleich zu herkömmlichen Dehnstoffthermostaten wesentlich länger aus­ gebildet. Der Stößel 29 erstreckt sich mithin in Fig. 1 bis etwa zur Deckenwandung 31 des Gehäusedeckels 13. Am dorti­ gen Ende trägt der Stößel 29 eine im Schnitt etwa U-förmige Kappe 32, mit der der Stößel 29 an einer Gehäusefläche 33 der Deckenwandung 31 abstützbar ist.

Das Widerlager für den Stößel 29 ist aus einem beweglichen, verstellbaren Stellglied 40 gebildet. Das Stellglied 40 be­ steht hier aus einem stiftartigen Kolben 41, dessen Durch­ messer z. B. genauso groß wie derjenige des Stößels 29 ist. Der Kolben 41 ist koaxial zum Stößel 29 des Dehnstoffther­ mostaten 18 angeordnet und drückt axial auf die Kappe 32 und damit auf den Stößel 29. Der Kolben 41 ist mittels einer Steuereinrichtung 42 betätigbar. Er stellt das Arbeitsglied dieser Steuereinrichtung 42 dar. Die Steuereinrichtung 42 arbeitet temperaturabhängig. Sie ertastet mit einem Tempe­ raturfühler 43 die Temperatur eines Mediums, z. B. die Außen­ temperatur oder die Abgastemperatur der Brennkraftmaschine oder die Öltemperatur der Brennkraftmaschine. Die Steuerein­ richtung 42 enthält ein eigenes temperaturabhängiges Arbeits­ element, zu dem der Temperaturfühler 43 gehört. Mittels dieses temperaturabhängigen Arbeitselementes ist die vom Temperaturfühler 43 gefühlte Temperatur des Öls, des Ab­ gases oder der Umgebung, insbesondere eine Änderung dieser Temperatur, in eine Verschiebebewegung des Kolbens 41 um­ formbar. Diese Verschiebung des Kolbens 41 hat eine auf den Stößel 29 wirkende Stellkraft gegen die Wirkung der Rückstell­ feder 24 im Sinne einer Ventilöffnung zur Folge; denn wenn der Stößel 29, ausgehend von der Stellung gemäß Fig. 1, mit­ tels des Kolbens 41 in Fig. 1 nach unten verschoben wird, wird über den nicht komprimierbaren Stoff, insbesondere das Wachs im Gehäuse 19 auch letzteres mitsamt dem Ventil­ teller 20 gegen die Wirkung der Rückstellfeder 24 relativ zu den Armen 23 in Fig. 1 nach unten verschoben. Dies be­ deutet ein früheres Öffnen des Thermostatventiles 11.

Das thermostatische Arbeitselement weist hier als Tempe­ raturfühler 43 eine mit einer Ausdehnungsflüssigkeit gefüll­ te Phiole 44 auf, die über eine Kapillarleitung 45 mit einem Übertragungsglied 46 in Verbindung steht. Das Über­ tragungsglied 46 weist z. B. eine nicht weiter gezeigte Führungsbohrung für den Kolben 41 auf, die unmittelbar mit dem Inneren der Kapillarleitung 45 in Verbindung steht, so daß die Ausdehnungsflüssigkeit in der Kapillarleitung 45 direkt als den Kolben 41 ausstoßendes Medium wirksam ist.

Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Übertragungsglied 46 eine Membran auf, auf die das Ausdehnungsmedium in der Kapillarleitung 45 Druck aus­ übt und die ihrerseits den Kolben 41 verschiebt. Dem Kolben 41 kann außerdem eine eigene Rückstellfeder zugeordnet sein, obwohl dies nicht zwingend ist, weil die Rückstellung des Kolbens 41 auch mittels der gleichen Rückstellfeder 24 erfolgen kann, mit der auch die Rückstellung des Dehnstoff­ thermostaten 18 geschieht.

Mittels der beschriebenen Steuereinrichtung 42 und sonsti­ gen Einzelelementen ist es also möglich, in Abhängigkeit äußerer Größen, insbesondere der vom Temperaturfühler 43 erfaßten Temperatur irgend welcher Medien, wie Öl, Abgas, Umgebungsluft, den Öffnungspunkt des Thermostatventiles 11 in Anpassung zu verändern.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel sind für die Teile, die dem ersten Ausführungsbeispiel ent­ sprechen, um 100 größere Bezugszeichen verwendet, so daß dadurch zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Beschrei­ bung des ersten Ausführungsbeispieles Bezug genommen ist.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel weist die Steuereinrich­ tung 142 einen äußeren Dehnstoffthermostaten 151 auf, der über ein mechanisches Übertragungsglied in Gestalt eines Bowdenzuges 152 auf den ausstoßbaren Kolben 141 arbeitet. Die nicht weiter sichtbare Seele des Bowdenzuges 152 wird hier vom nicht weiter sichtbaren Stößel des äußeren Dehn­ stoffthermostaten 151 drückend beaufschlagt, wobei die Seele ihrerseits auf den ausstoßbaren Kolben 141 drückt.

Es versteht sich, daß die beim ersten Ausführungsbeispiel auf den Kolben 41 wirkende Schiebebewegung sowie die beim zweiten Ausführungsbeispiel auf den Kolben 141 wirkende Schiebebewegung auch - statt in eine gleichsinnige Schiebebewegung des Stößels 29 bzw. 129 - in eine da­ zu gegensinnige Zugbeaufschlagung des Stößels 29, 129 um­ gesetzt werden kann. Bei einem nicht gezeigten Ausführungs­ beispiel geschieht dies mittels eines zwischengefügten me­ chanischen Übertragungselementes z. B. in Gestalt eines zwi­ schen zwei Enden schwenkbeweglich gelagerten Hebels, der in Abstand vom Schwenklager gelenkig mit dem Stößel 29, 129 verbunden ist und am anderen Hebelende vom ausgeschobenen Kolben 41, 141 drückend beaufschlagt wird.

Beim dritten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 weist die äußere Steuereinrichtung 242 ebenso, wie in Fig. 2, einen äußeren Dehnstoffthermostaten 251 auf. Dieser ist hier koaxial zum Stößel 229 direkt am Gehäusedeckel 213 ange­ ordnet. Der Kolben 241 besteht hier aus dem Stößel des Dehnstoffthermostaten 251, der direkt durch eine Bohrung im Gehäusedeckel 213 hindurch zum dazu koaxialen Stößel 229 führt.

Jedes thermostatische Arbeitselement der Steuereinrichtung, also in Fig. 1 der Temperaturfühler 43 oder in Fig. 2 der äußere Dehnstoffthermostat 151 oder in Fig. 3 der äußere Dehnstoffthermostat 251, kann, wie für letzteren gezeigt ist, ein äußeres elektrisches Heizelement aufweisen, das hier aus einem PTC-Widerstand 260 besteht. Dieser wird von einem elektrischen Versorgungskreis 261 gespeist, der seinerseits einen Meßwiderstand 262 in Form eines PTC-Elementes oder NTC-Elementes aufweist und über einen Meßwertverstärker 263 auf den PTC-Widerstand 260 arbeitet und damit die Heizleistung für letzteren bestimmt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Besonderheit des PTC- Elementes ausgenutzt, daß dessen innerer Widerstand mit zunehmender Erwärmung steigt, bis das PTC-Element letzt­ lich einen Zustand erreicht, bei dem der Stromdurchgang durch das PTC-Element völlig gesperrt ist. Dieses selbst­ regelnde Verhalten in Abhängigkeit von der Temperatur macht diese Gestaltung der Steuereinrichtung 242 besonders einfach.

Es versteht sich, daß auch hier zwischen dem Kolben 241 und dem Stößel 229 ein Übertragungsglied sitzen kann, das die Ausschubbewegung des Kolbens 241 in eine dazu gegen­ sinnige Translationsbewegung des Stößels 229 umformt.

Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel besteht das Stellglied aus einem Exzenter, z. B. einem Nocken oder einer Kurvenscheibe, der um eine quer zur Stößelachse verlaufende Achse mittels eines Übertragungs­ gliedes, z. B. eines Hebels, schwenkbetätigbar ist. Auch eine zum Stößel koaxiale Gewindespindel ist möglich, die durch Drehbetätigung einer Spindelmutter oder durch Drehung an ihr selbst axial verstellbar ist. Sowohl der Exzenter als auch die Gewindespindel arbeiten auf das axiale Ende des Stößels.

Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist abweichend von Fig. 3 entweder ein von Hand betätig­ barer Schalter im Versorgungskreis 261 angeordnet oder ein solcher, der mittels eines Temperaturfühlers betätig­ bar ist, z. B. ein Thermoschalter, der eine Vereinigung von elektrischem Schalter und Temperaturfühler mit Schalterbetätigung darstellt.

Claims (5)

1. Kühlwasserregler für Brennkraftmaschinen, mit einem den Kühl­ wasserdurchfluß regelnden Thermostatventil, das zumindest ein von einem Dehnstoffthermostaten betätigtes, mit einem Ventilsitz zusammenwirkendes Ventilglied aufweist, wobei der Dehnstoffthermostat ein Gehäuse mit einem sich bei Temperaturerhöhung ausdehnenden Stoff und einen in den Stoff eintauchenden Stößel aufweist, von denen ein Teil, vorzugsweise der Stößel, mittels eines Widerlagers abgestützt ist, das aus einem verstellbaren, mittels einer in Abhängigkeit von einer äußeren Größe arbeitenden Steuereinrichtung betätigbaren Stellglied gebildet ist, und von denen der andere Teil, vorzugsweise das Gehäuse, relativ zum abgestützten Teil unter der Wirkung des sich ausdehnenden Stoffes gegen die Wirkung einer Rückstell­ feder mitsamt dem Ventilglied ausschiebbar ist, wobei die Steuereinrichtung ein eigenes, temperaturabhängiges Arbeitselement aufweist, mittels dessen eine Temperaturveränderung eines Mediums unmittelbar oder mittelbar in eine Verschiebebewegung des Stellgliedes umformbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das temperaturabhängige Arbeitselement eine mit einer temperaturabhängigen Ausdehnungsflüssigkeit gefüllte Phiole (44) aufweist, die über eine Kapillarleitung (45) mit einem einen ausstoßbaren Kolben (41) aufweisenden Übertragungsglied (46) in Verbindung steht.

2. Kühlwasserregler für Brennkraftmaschinen, mit einem den Kühl­ wasserdurchfluß regelnden Thermostatventil, das zumindest ein von einem Dehnstoffthermostaten betätigtes, mit einem Ventilsitz zusammenwirkendes Ventilglied aufweist, wobei der Dehnstoffthermostat ein Gehäuse mit einem sich bei Temperaturerhöhung ausdehnenden Stoff und einen in den Stoff eintauchenden Stößel aufweist, von denen ein Teil, vorzugsweise der Stößel, mittels eines Widerlagers ab­ gestützt ist, das aus einem verstellbaren, mittels einer in Abhängigkeit von einer äußeren Größe arbeitenden Steuereinrichtung betätigbaren Stellglied gebildet ist, und von denen der andere Teil, vorzugsweise das Gehäuse, relativ zum abgestützten Teil unter der Wirkung des sich ausdehnenden Stoffes gegen die Wirkung einer Rückstell­ feder mitsamt dem Ventilglied ausschiebbar ist, wobei die Steuereinrichtung ein eigenes, temperaturabhängiges Arbeitselement, insbesondere ein Dehnstoffelement, auf­ weist, das über ein mechanisches Übertragungsglied auf den ausstoßbaren Kolben arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Über­ tragungsglied aus einem Bowdenzug (152) gebildet ist, dessen Seele vom Stößel des äußeren Arbeitselements (151) beaufschlagt wird und ihrerseits den Kolben (141) oder direkt den Stößel (129) betätigt.

3. Kühlwasserregler nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß das tem­ peraturabhängige Arbeitselement (251) ein äußeres elek­ trisches Heizelement, insbesondere einen PTC-Widerstand (260), aufweist, das mittels eines elektrischen Versorgungskreises (261) speisbar ist.

4. Kühlwasserregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Versorgungskreis (261) einen von Hand oder aufgrund eines Temperaturfühlers (262) betätigbaren Schalter, insbesondere einen Thermoschalter, aufweist.

5. Kühlwasserregler nach Anspruch 4 , dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Temperaturfühler aus einem Meßwiderstand (262), insbesondere einem PTC- oder NTC-Widerstand, besteht, der über einen Meßwertverstär­ ker (263) mit dem elektrischen Heizelement (260) in Ver­ bindung steht.