用于燃燒發動機的恒溫器閥的制作方法
【專利說明】用于燃燒發動機的恒溫器閥
[0001]本發明涉及用于燃燒發動機的恒溫器閥，其包括外殼，該外殼具有若干冷卻流體管路接頭；并且包括至少一個第一中空閥元件，該第一中空閥元件具有球形或球段形狀的殼表面并且可旋轉地安裝在外殼中，其中所述至少一個第一閥元件包括由殼表面限定的若干開口，通過所述至少一個第一閥元件的旋轉能夠使該開口與外殼的一個或若干冷卻流體管路接頭選擇性地連接。
[0002]上述恒溫器閥被用來控制機動車輛的內燃機的冷卻劑管路。恒溫器閥的外殼在這里例如可具有至少三個冷卻流體管路接頭，其中的一個連接于內燃機的冷卻劑管路，一個連接于散熱器以及一個連接于用以繞過散熱器的旁路。外殼還可具有第四冷卻流體管路接頭，其連接于例如用于機動車輛的內部的加熱系統。通過將閥元件形成為例如球段殼，冷卻流體管路接頭可以按所需的方式被連接在一起。因此例如在燃燒發動機的冷啟動階段期間，來自發動機的冷卻劑可經由旁路被導回到發動機冷卻劑管路里，繞過了散熱器。按這種方式，發動機的冷啟動階段被縮短。相應地，冷卻劑在部分或完全地達到工作溫度之后也可以被供給到機動車輛加熱系統。
[0003]原則上，需要盡可能靈活地借助于閥元件實現冷卻劑流體管路接頭的許多不同的切換位置。例如，在冷啟動階段期間可取的是使冷卻劑循環通過內燃機的冷卻劑管路的流動完全停止。于是燃燒發動機只需要加熱不動的冷卻劑并更快地達到其工作溫度。用例如球段殼形狀的閥元件所實現的切換位置越多，則必須沿閥元件的殼表面設置的不同開口的數目就越多。這增大了殼表面并因此增大了外殼及整個恒溫器閥所需的安裝空間。
[0004]從所述的現有技術出發，本發明所基于的目的是提供一種最初所提到的類型的恒溫器閥，所述恒溫器閥用緊湊的結構以靈活的方式滿足多個切換要求。
[0005]這一目的是通過本發明的權利要求1的主題實現的。在從屬權利要求、說明書和附圖中描述了有利的實施方案。
[0006]本發明以一種用于燃燒發動機的恒溫器閥實現所述目的，所述恒溫器閥包括外殼，該外殼包括若干冷卻流體管路接頭；并且包括至少一個第一中空閥元件，該第一中空閥元件具有球形或球段形狀的殼表面并且可旋轉地安裝在外殼中，其中所述至少一個第一閥元件包括由殼表面限定的若干開口，通過所述至少一個第一閥元件的旋轉能夠使該開口與外殼的一個或若干冷卻流體管路接頭選擇性地連接，其中設置至少一個第二閥元件，該第二閥元件可在外殼中相對于所述至少一個第一閥元件旋轉，其中所述至少一個第二閥元件能夠通過旋轉選擇性地關閉或打開外殼的一個或若干冷卻流體管路接頭，并且其中設置旋轉驅動裝置，通過該旋轉驅動裝置能夠旋轉地驅動所述至少一個第一閥元件和/或所述至少一個第二閥元件。
[0007]如最初已經陳述的那樣，恒溫器閥用來控制機動車輛的燃燒發動機的冷卻劑管路。還如所說明的那樣，外殼可具有例如至少三個冷卻流體管路接頭，其中第一個冷卻流體管路接頭連接于內燃機的冷卻劑管路，第二個冷卻流體管路接頭連接于散熱器的散熱器管，并且第三個冷卻流體管路接頭連接于繞過散熱器的旁路管。外殼具有一個或更多個冷卻流體管路接頭也是可行的，該冷卻流體管路接頭例如與用于機動車輛的內部加熱系統的加熱管連接。恒溫器閥具有至少一個帶球形或球段形狀的殼表面的中空閥元件，該中空閥元件可旋轉地安裝在外殼中并且可借助于旋轉驅動裝置在外殼中旋轉。所述至少一個第一閥元件具有由其殼表面限定的若干開口，通過所述至少一個第一閥元件的旋轉能夠使該開口與外殼的一個或若干冷卻流體管路接頭選擇性地連接，以便控制冷卻劑管路。可以按取決于溫度的方式控制冷卻劑管路。為此，可以設置溫度傳感器，該溫度傳感器記錄來自燃燒發動機的冷卻劑的溫度并根據其來控制旋轉驅動裝置。還可以例如借助于膨脹元件來實現閥元件的旋轉驅動裝置的自動控制。
[0008]根據本發明，在外殼中布置至少一個第二可旋轉的閥元件。所述至少一個第二閥元件也可具有球形或球段形狀的外表面。也可以設置若干個這類第二閥元件。所述至少一個第一閥元件和所述至少一個第二閥元件可形成為球殼形狀的或球段殼形狀的。
[0009]特別可能的是僅所述至少一個第一閥元件和至少一個第二閥元件中的一個被旋轉地驅動。然而還可能的是，至少一個第一閥元件以及至少一個第二閥元件均被旋轉地驅動。在閥元件中僅一個(即，所述至少一個第一閥元件或所述至少一個第二閥元件)被旋轉地驅動的情況下，在其驅動的旋轉移動期間其也可以帶動另一個閥元件(即，所述至少一個第二閥元件或所述至少一個第二閥元件)，特別是在覆蓋特定的旋轉角度后有延遲，并因此將其精確地定位。在設置若干第一或第二閥元件的情況下，這些也可以按相同的方式由另外的閥元件帶動。
[0010]根據本發明具有至少兩個閥元件的實施方案允許在恒溫器閥上更靈活地分布要進行切換的冷卻流體管路接頭。因此，采用緊湊的外殼，可以實現比用常規恒溫器閥更多數量的不同切換狀態。如最初說明的那樣，在后一種情況下，必須在閥元件的旋轉方向上相繼地將所有的切換狀態設置在殼表面上。采用常規的恒溫器閥，根據切換要求，定位總是依靠旋轉角度。因此必須將所有的切換狀態設置在常規閥元件的殼表面上。這增大了殼表面并因此增大了閥元件的必要構造空間，并且也因此增大了外殼。根據本發明通過提供至少在特定的旋轉角區域上可相對于彼此旋轉的兩個閥元件，可以用較小的構造空間實現較多的切換狀態。
[0011]還可能實現故障安全模式的切換，因為(例如)在旋轉驅動裝置出現故障時，例如所述至少一個第二閥元件或例如另外的第二閥元件(例如)通過彈簧偏壓自動地移動或者由膨脹元件驅動到故障安全位置，其中確保了冷卻劑經由散熱器或旁路循環通過燃燒發動機。按這種方式可以防止例如在燃燒發動機的冷卻劑管路堵塞時燃燒發動機出現嚴重性過熱以及旋轉驅動裝置出現故障。
[0012]特別可能的是，在所述至少一個第二閥元件關閉外殼的冷卻流體管路接頭的位置，通過所述至少一個第一閥元件的旋轉能夠將外殼的兩個不同的冷卻流體管路接頭選擇性地彼此連接或彼此分開。于是外殼具有至少三個冷卻流體管路接頭。由所述至少一個第二閥元件關閉的冷卻流體管路接頭可例如與內燃機的冷卻劑管路連接。按這種方式可以完全地關閉冷卻劑管路，特別是在燃燒發動機的冷啟動階段，從而使燃燒發動機更快地達到其工作溫度。這對升溫相對緩慢的柴油發動機是特別有利的。
[0013]此外可設置保持機構，其施加將所述至少一個第二閥元件和/或所述至少一個第一閥元件保持在預定旋轉位置的保持力，其中所述至少一個第二閥元件和/或所述至少一個第一閥元件可通過至少一個第一閥元件和/或至少一個第二閥元件的相應另一個的旋轉移動反抗保持機構的保持力而旋轉離開預定旋轉位置。在此實施方案中特別是僅至少兩個閥元件中的一個被驅動。至少另一個閥元件相反則是按限定的方式通過至少一個被旋轉驅動的閥元件的旋轉移動被間接帶動，有時會有延遲。保持機構可將非驅動的閥元件保持在例如關閉冷卻流體管路接頭的位置。然后至少一個驅動的閥元件帶動至少另一個閥元件進行其旋轉移動，并將其推離或拉離其預定的旋轉位置。
[0014]在一個實施方案中，保持機構可包括彈簧偏壓機構，該彈簧偏壓機構施加用于將所述至少一個第二閥元件和/或所述至少一個第一閥元件保持在預定旋轉位置的保持力。彈簧偏壓可將第二閥元件(例如)緊靠(例如)第一閥元件的殼表面中的止動件預張緊。然后其被驅動的閥元件反抗偏壓而帶動。因此僅在一個方向上發生帶動閥元件的延遲。
[0015]在進一步的實施方案中可以提供的是，保持機構包括設置在外殼的至少一個冷卻流體管路接頭的可由所述至少一個第二閥元件和/或所述至少一個第一閥元件關閉的區域中的密封機構，其中當所述至少一個第二閥元件和/或所述至少一個第一閥元件關閉此冷卻流體管路接頭時，密封機構將接觸力施加到所述至少一個第二閥元件和/或所述至少一個第一閥元件的外表面上面，使得所述至少一個第二閥元件和/或所述至少一個第一閥元件被保持在預定的旋轉位置，直到通過至少一個第一閥元件和/或至少一個第二閥元件的相應另一個的旋轉移動將其移動成與所述密封機構脫離接觸。
[0016]此外可提供的是，密封機構包括至少一個適應于所述至少一個第一閥元件的殼表面和/或所述至少一個第二閥元件的外表面的滑動環，和至少一個緊靠所述至少一個第一閥元件的殼表面和/或緊靠所述至少一個第二閥元件的外表面偏壓滑動環的彈性密封環。
[0017]滑動環可例如由諸如PTFE(商品名特氟隆)的固體塑料構成。彈性密封環可以是例如由EPDM制成的彈性體密封環。密封環坐落在密封座的合適支撐表面上。原則上可以將這種密封機構布置在所述外殼的至少一個或所有冷卻流體管路接頭的可由閥元件關閉的區域中。這種密封布置與簡單結構的區別點在于有很大的緊湊性。
[0018]在進一步的實施方案中可以提供的是，所述至少一個第一閥元件和所述至少一個第