用于冷却剂循环的恒温控制阀的制作方法
【专利说明】用于冷却剂循环的恒温控制阀
[0001]本发明涉及一种用于冷却剂回路的恒温控制阀，特别是汽车的恒温控制阀，其包括具有多个冷却剂连接器的外壳，并且包括至少一个中空阀元件，该空阀元件安装在外壳中以使得其可以围绕旋转轴旋转，所述至少一个阀元件具有在它的圆周面的范围上形成的至少一个开口，所述至少一个开口可能能够通过所述至少一个阀元件的旋转来有选择地连接至外壳的所述一个或多个冷却剂连接器，并且提供驱动装置，通过该驱动装置所述至少一个阀元件能够绕旋转轴旋转。
[0002]基于运行参数来设置一个或多个冷却剂回路的恒温控制阀被用于控制和调节汽车的内部内燃机或其他电力操作的电动机器中的冷却系统。例如，使用由电动机驱动的并且能够控制一个或多个冷却剂路径的恒温控制阀。该恒温控制阀使用例如被称作旋转滑阀的旋转的圆柱体或球截形的中空卷轴作为阀元件。
[0003]所述阀元件安装在恒温控制阀的外壳中以使得其通常可以在两个末端位置之间旋转。通常也需要使所述阀元件移动至在该末端位置之间的多个中间位置。这是可能的，比如借助于由电动机驱动的阀元件。它们可以实现阀元件的旋转的角位置以大致精确到某一程度内的方式被预设定。但是这种类型的电动机驱动装置是昂贵的。比较便宜的驱动装置包括比如真空致动器，该真空致动器通过压力驱动膜片和可操作地连接至该膜片的推杆而作用在阀元件上，该作用通过以下方式实现:由压力驱动膜片引起的推杆的轴向移动被转变为阀元件的旋转运动。然而真空致动器不能像电动机驱动器那样以连续可变的方式驱动，而是通常可实现仅有的两个切换位置，即第一切换状态和第二切换状态，在第一切换状态中所述阀元件在第一旋转方向上旋转，在第二切换状态中所述阀元件在第二旋转方向上旋转。
[0004]然而，为了使得可以通过真空致动器将阀元件移动至末端位置之间的可变的中间位置，在DE 10 2010 008 740A1中已经提出可操作地将真空致动器连接至压力变换器，其结果是真空致动器可以装载能够以无穷可变的方式调节的真空。尽管因此能够实现阀元件的大量任意需要的旋转位置，但是其在结构上很复杂。
[0005]从描述的先前技术出发，本发明建立在提供最初提到的恒温控制阀类型的目的的基础上，通过该恒温控制阀，能够以结构上简单且廉价的方式将阀元件移动至大体任意需要的旋转位置。
[0006]本发明通过权利要求1的主题实现了所述物体。在从属权利要求中，发明书和附图中能找到有益的改进。
[0007]对于最初提到的类型的恒温控制阀，本发明通过以下事实实现所述目的:所述驱动装置包括至少一个致动器，其能够在两个切换状态之间切换;至少一个阀元件，所述阀元件能够在第一切换状态中在第一旋转方向上并且在第二切换状态中在第二旋转方向上围绕旋转轴旋转，以及还设置有两点控制装置，所述两点控制装置基于为其预设定的设定点值以如下方式驱动所述至少一个致动器:当首先超出设定点值并且接下来低于设定点值时，该致动器从它的一个切换状态切换至它的另一个切换状态，此外还提供对所述至少一个阀元件的旋转运动产生阻尼的阻尼装置。
[0008]该恒温控制阀被提供使用在汽车的发动机的冷却剂回路中。根据本发明提供的阀元件形成所谓的旋转滑阀。该阀元件可以是例如中空圆柱体或中空球体结构。因此，所述阀元件能够具有球形或截球形或圆柱形或截圆柱形的圆周面。特别由圆周面限定的一个或多个开口以已经已知的方式在圆周面上形成。所述开口能够有选择地释放或关闭外壳的不同的冷却剂连接器，并且由此将这些冷却剂连接器互相连接或使它们彼此隔开。外壳的冷却剂连接器以已经已知的方式形成通向发动机的冷却系统的不同的冷却管路的通道。当然以下情况也是可能的，根据本发明的恒温控制阀具有安装在外壳中的这种类型的多个阀元件，例如这些阀元件一个挨一个地安装并且它们能够在共同的旋转轴上旋转。在这种情况中，所述阀元件能够切换沿旋转轴一个挨一个地放置的外壳的冷却剂连接器，也就是说将这些冷却剂连接器互相连接或使它们彼此分离。
[0009]根据本发明，所述驱动装置包括至少一个致动器，其能够在两个切换状态之间切换;至少一个阀元件在第一切换状态中在第一旋转方向上围绕旋转轴旋转以及在第二切换状态中在另外一个旋转方向上围绕旋转轴旋转。因此所述致动器不是能够以连续可变的方式调节的致动可变体，而是特别地能够仅在两个切换状态之间切换并且因此尤其是廉价的。然而为了使得通过阀元件移动至大体任意需要的旋转位置成为可能，根据本发明提供实施不连续的两点控制操作的两点控制装置。例如通过汽车的控制装置对两点控制装置预设定设定点值。所述两点控制装置将例如通过合适的传感器测量的实际值与该设定点值进行比较。如果所述实际值相对于所述设定点值低了预设定的限制值，所述两点控制装置将致动器设置为第一切换状态，在第一切换状态中，所述至少一个阀元件在第一旋转方向上旋转并且测得的实际值增大。一旦实际值相对于预设定的设定点值超出了预设定的限制值，所述致动器切换至它的第二切换状态，因此所述阀元件在相对的旋转方向上旋转。然后实际值下降。一旦所述实际值再次相对于预设定的设定点值低了预设定的限制值，所述致动器再次切换进至它的第一切换状态，因此所述阀元件再次在第一旋转方向上旋转，等等。
[0010]根据本发明使用的廉价的致动器例如真空致动器的特征在于具有非常迅速的切换，所述切换对于本发明的两点控制实际上通常非常迅速。基本上，这种类型的致动器的迅速切换或实际值的迅速变化导致必需相应地迅速实施切换。反过来，这种也是不利的，因为它会引起增加的磨损，不期望的压力尖峰等等。因此根据本发明提供对至少一个阀元件的旋转运动产生阻尼的阻尼装置。因此阀元件运动被刻意地阻碍，以避免致动器的过度迅速的切换变化。例如，在没有阻尼装置的情况下，致动器每隔仅500ms可以发生切换。通过合适的阻尼装置，切换操作之间的时间间隔能够延伸至几秒，例如约10s。因此廉价的致动器比如真空致动器也能够用于根据本发明的两点控制。
[0011]因此根据本发明的两点控制的实际值围绕设定点值以阻尼方式振荡。准比例地控制恒温器的外壳中的阀元件的旋转位置。此时，外壳中的阀元件的基本上任意需要的旋转位置能够以可变的方式设定。特别地，能够实现阀元件旋转移动至末端位置之间的基本上任意需要的中间位置。但是，也有可能常常对限定的旋转位置实施控制，比如所述旋转位置对应于外壳的冷却剂连接器的O %、25 %、50 %、75 %或100 %的开放截面。此时，根据本发明的恒温控制阀结构上简单且廉价。
[0012]设定点值可以是对于至少一个阀元件的旋转位置的设定点值，或是具有至少一个阀元件的这种旋转位置的特征的设定点值，或是对于冷却剂回路的由恒温控制阀控制的冷却剂的冷却剂温度的设定点值，或对于被引导通过恒温控制阀的冷却剂体积流量的设定点值。然后对两点控制的各个的干涉极限同样地通过设定点值附近的相应的上限值和下限值被预限定。如果该设定值是对于被引导通过恒温控制阀的冷却剂体积流量的设定点值，该设定点值可以是比如由阀元件释放的冷却剂连接器的开放截面。
[0013]特别地，真空致动器或电磁铁可以是适合的廉价的致动器。真空致动器能够以已经已知的方式例如通过压力驱动膜片与推杆的第一末端相互作用，推杆的第一末端与其相对的第二末端一起偏心地作用在至少一个阀元件上，并且因此在推杆的轴向运动期间转动阀元件，该轴向运动由真空致动器上的压力变化引起。电磁体能够相应地有磁力地作用在阀元件上或连接至阀元件的驱动元件上以旋转阀元件。
[0014]根据本发明的阻尼装置可以包括位移阻尼和/或周向驱动的惯性装置和/或迟滞阻尼器和/或摩擦阻尼。例如，液压或气压阻尼器可以适合作为位移阻尼器。例如硅胶阻尼器也适合。不过，通过旋转运动迅速累积的周向驱动的惯性装置也是可能的。例如，摩擦联轴器可以适合作为摩擦阻尼器和例如所谓的锚迟滞器可以适合作为迟滞阻尼器。
[0015]此外，还设置为:限制值以通过迟滞来产生根据本发明实施的两点控制的方式被选定，所述限制值在每种情况中被预限定以用于在超过或低于设定点值时切换该至少一个致动器。通过用于致动器切换的限制值在每种情况中被选定为与设定点值相差限定的距离，该迟滞能够阻止过度地迅速切换变化。围绕设定点值