恒温阀的制作方法

本发明涉及一种用于内燃机的冷却系统的恒温阀。

背景技术：

恒温阀用于在内燃机的冷却回路中调节冷却剂温度。在常见的冷却回路中有所谓的小冷却回路和大冷却回路，在“小冷却回路”中，冷却剂被导向穿过发动机、但不穿过车辆的冷却器，在“大冷却回路”中，冷却剂不仅穿流发动机而且穿流冷却器，其中，在冷却器中，冷却剂再次释放从发动机吸收的热量。为了打开和关闭在冷却回路的各局部区域之间的流体连接，恒温阀具有温度敏感的恒温元件，该恒温元件使打开或关闭冷却器侧的冷却剂入口的阀盘升高和降低。

图1示出一种传统的具有恒温器壳体12的恒温阀10，在该恒温器壳体中设有发动机侧的冷却剂入口14和冷却器侧的冷却剂入口16，这些冷却剂入口相互对置。此外，在恒温器壳体12中设有侧向设置的通向发动机的冷却剂出口18。限定纵轴线A的恒温元件20基本上关于冷却剂入口14、16定心地在恒温器壳体12中定向。阀盘22与恒温元件20固定连接并且能够通过如下方式关闭和释放冷却器侧的冷却剂入口16：该阀盘安放在阀座24上或与该阀座分离。此外，第二阀盘26与恒温元件20固定连接，该第二阀盘能够释放或关闭发动机侧的冷却剂入口14。

在冷却剂温度低时，冷却器侧的冷却剂入口16关闭，而发动机侧的冷却剂入口14打开，使得仅小冷却回路被穿流。如果恒温元件20随着升高的温度膨胀，则两个阀盘22、26移动(在图中向上移动)。因此，随着升高的温度，发动机侧的冷却剂入口14关闭，而冷却器侧的冷却剂入口16打开，以便从小冷却回路切换到大冷却回路。

基于阀盘22和/或阀座24的构件公差，常常导致阀盘22或阀座24略微的、不期望的倾斜位置。这在极限情况下可能导致，在阀盘22的第一行程区域中在冷却器侧的冷却剂入口16打开时，在阀盘22和阀座24之间已经不期望地产生间隙28，基于该间隙，冷的冷却剂从冷却器流入到恒温阀中并且在其通过恒温阀10的发动机侧的出口流出之前环绕恒温元件20流动。在图1所示的极限情况中，阀盘22基于构件公差相对于垂直于纵轴线A的平面以角度α_T具有最大倾斜位置，其中，阀盘22在恒温器壳体12中这样定向，使得角度α_T和因此在阀盘22和其阀座24之间所产生的间隙28朝向恒温器壳体12的壁并且远离冷却剂出口18地打开。

在该情况下，恒温阀的温度响应失真，因为从发动机回流的冷却剂(该冷却剂本来应规定调节温度)被挤开或与冷的冷却剂混合。基于在恒温元件周围产生的冷的冷却剂流，恒温阀的切换温度上移了值ΔT。因此，恒温元件上的冷却剂温度低于从发动机回流的冷却剂的温度，使得恒温阀的实际切换点可能处于不期望高的温度。

在图2a和图2b中比较地示出该温差，其中，图2a示出在阀盘22理想定向(α_T＝0°)时恒温阀10的直至切换点S的温度时间特性曲线。而图2b示出图1中所示的情况，其中，最大构件公差、即最大角度α_T以及阀盘22朝向恒温器壳体12的壁的方向的倾斜位置相结合。偏差ΔT最大可为5℃。

技术实现要素：

本发明的任务在于，减小基于构件公差引起的、冷却剂进入发动机的进入温度和恒温阀切换温度的偏移。

根据本发明，提出一种用于内燃机的冷却系统的恒温阀，所述恒温阀包括恒温器壳体，所述恒温器壳体具有发动机侧和冷却器侧的冷却剂入口，这些冷却剂入口相互对置。此外，所述恒温阀包括通向内燃机的侧向的冷却剂出口和阀盘，所述阀盘具有与冷却器侧的冷却剂入口的阀座共同作用的、与阀座相对置的端面并且所述阀盘位于冷却器侧的冷却剂入口和设置在恒温器壳体中的恒温元件之间，其中，阀盘的切换方向限定纵轴线。所述阀盘具有盘形部和在盘形部的外边缘上与该盘形部连接的导向元件，其中，所述导向元件在外侧具有转向面，该转向面防止恒温元件直接或过强地被冷流流过。由此可在与恒温元件接触之前实现冷却器侧的相对冷的冷却剂与发动机侧的相对热的冷却剂更大程度的混合，这可最小化未混合的冷的冷却剂与恒温件的接触并且因此最小化恒温阀的切换温度不期望的偏移。

所述转向面可远离端面地朝向发动机侧的冷却剂入口地延伸并且附加地远离纵轴线地延伸，由此，从冷却器侧的冷却剂入口流出的冷却剂被侧向远离恒温元件的纵轴线地导向。根据一种优选的扩展方案，导向元件构成为闭合环绕的凸缘，其中，该凸缘尤其是朝向其自由边缘扩张的漏斗，由此，冷的冷却剂能够与阀座和/或阀盘的由公差引起的倾斜位置无关地被远离恒温元件地导向。但是，作为对此的替代方案，凸缘也可仅局部设置在阀盘的周向上并且因此已经发挥阻挡作用。

通过本发明，可选择性地相对于来自发动机侧的冷却剂出口的相对热的冷却剂加速来自冷却器侧的冷却剂出口的相对冷的冷却剂的流动，以便在混合的水可能流动到恒温元件之前确保良好的混合。

作为附加，所述导向元件可具有朝向发动机侧的冷却入口的方向扩宽的横截面，由此进一步支持来自两个冷却剂入口的冷却剂的混合。

优选所述导向元件的外侧表面构成为转向面的至少一部分。在一种实施方式中，所述盘形部和/或导向元件也可一体地相互连接。

根据一种扩展方案，所述转向面邻接到盘形部的外边缘上并且在沿纵轴线的方向与盘形部间隔开的区域中具有如下直径：该直径大于盘形部和/或阀盘外径的110％、优选至少125％。由此可确保冷却剂的侧向偏转。

在一种实施方式中，所述恒温元件从盘形部出发、基本上沿纵轴线的方向朝发动机侧的冷却剂入口延伸。

根据一种扩展方案，设有所述阀座和/或在阀盘上相配的端面相对于垂直于纵轴线的平面的角度公差。在所述角度公差内的任意角度中，优选也在该角度围绕纵轴线的任意旋转位置中，转向面的径向最外点相比于阀座的径向内半径与纵轴线间隔更远。由此确保，冷却器侧的冷却剂在与恒温元件接触之前首先被侧向远离恒温元件地导向。因此，尤其当角度公差这样构造，使得冷却器侧的冷却剂首先在背离冷却剂出口的侧上流入到阀中时，可通过恒温器壳体中的流动条件确保来自两个入口的冷却剂更大程度的混合。

该优点也可通过如下方式实现或加强：作为附加或替代，所述转向面是关于垂直于端面延伸的中轴线旋转对称的并且从盘形部到转向面的径向最外点平均以如下角度关于中轴线扩张：该角度大于所述角度公差、优选多倍或数倍地大于所述角度公差，其中，转向面在径向截面中具有直的、阶梯的和/或弯曲的形状。

根据一种优选的扩展方案，所述阀盘在纵轴线的方向上沿着在发动机侧的冷却剂入口和冷却器侧的冷却剂入口之间距离的至少四分之一、优选至少三分之一或至少二分之一地延伸，由此改进了冷却器冷却剂流朝向发动机冷却剂流的导向。

此外可规定，所述阀盘至少在背离冷却剂出口的周向区域中具有基本上与恒温器壳体内径相应的外径，由此，所述阀盘几乎贴靠在恒温器壳体的内侧上，由此所述冷却器侧的冷却剂至少在该周向区域中被最大限度地侧向远离恒温元件地导向。

优选所述盘形部、导向元件和/或阀盘由相同的材料制成并且尤其一体地相互连接和/或制成为一个工件，可能这些部件的制造和安装方面是有利的。

所述恒温阀优选以已知方式这样设计，使得该恒温阀能够允许和中断经过内燃机的冷却器侧的冷却剂入口的冷却剂流，并且因此使得该恒温阀也能够允许或中断经过发动机侧的冷却剂入口的冷却剂流。根据已知结构，可在恒温阀中设置第二阀盘，该第二阀盘也与恒温元件固定连接，并且该第二阀盘可关闭和释放发动机侧的冷却剂入口，以便调节大冷却回路和小冷却回路的切换。

所述恒温元件可如常见的那样设置在纵轴线上。在此，所述阀盘优选与恒温元件固定连接。通过这种方式，公差补偿发挥尽可能大的效果。

根据本发明也可任意地相互组合本发明的多个上述扩展方案，只要这在技术上是可行的。

附图说明

本发明的示例性实施方式由下述结合附图的说明得出，这些附图至少部分示意性地详细示出：

图1示出根据现有技术的恒温阀的示意性剖面图；

图2a和图2b示出由现有技术已知的恒温阀的温度时间特性曲线；

图3示出根据第一实施方式的按照本发明的恒温阀，所述阀盘在两个公差极限位置之一中；

图4a和图4b示出关于图3的恒温阀的两个公差极限位置的温度时间特性曲线；和

图5示出根据第二实施方式的按照本发明的恒温阀的透视图。

具体实施方式

与图1的恒温阀10构件相同或功能相同的构件在下文中保留它们已经引入的附图标记。

图3示出根据第一实施方式的按照本发明的恒温阀100。

如在图1示出的长形的恒温阀10中那样，限定纵轴线A的恒温元件20在恒温器壳体12中基本上关于相对置的发动机侧的和冷却器侧的冷却剂入口14或16定心地定向，其中，阀盘22与恒温元件20固定连接。

恒温元件20的行程沿纵轴线A进行，该纵轴线因此也限定恒温阀100的切换方向。阀盘22能够在阀座24上关闭和释放冷却器侧的冷却剂入口16。此外，第二阀盘26与恒温元件20固定连接，该第二阀盘能够释放或关闭发动机侧的冷却剂入口14。

阀盘22包括盘形部36和导向元件30，它们一体地相互连接并且由耐冷却剂影响的铝材或钢材制成。

盘形部34具有朝向阀座24的端面37。

导向元件30在该情况下(这不应理解为限制性的)是从盘形部36、即从该盘形部的径向周向边缘起伸出的、漏斗形扩宽的凸缘。该凸缘关于垂直于端面37延伸的中轴线M旋转对称地延伸。角度β(导向元件30以该角度扩张)介于10和60°之间，这也不应理解为限制性的。角度β也可以是0°。

阀盘22的轴向高度至少为在阀座24和发动机侧的冷却剂入口14的相应阀座之间的间距的四分之一。

在图3中，以角度α_T表示阀座24相对于端面37的最大角度公差。超过该角度公差的部件是废品。但是为了简化，该角度公差被明显夸大地示出，该角度公差实际上只有几度。在该情况下，阀盘22和端面37倾斜于轴线A，也就是说，中轴线M与轴线A构成一个角度并且不与该轴线重合。由此，在端面37在左边缘上贴靠在阀座24上的情况下，在右边缘上在阀座24的该区段和端面37的与该区段对置的区段之间产生间隙。通过该间隙，流出的冷却剂可流入阀壳体12内部。通过转向面35，流入的冷的冷却剂被向外挤并且在阀壳体12的壁附近与来自发动机的较热的冷却剂汇合。因此，这两种冷却剂流在它们流向冷却剂出口18之前并且在它们碰撞到恒温元件20之前就已混合。

所述角度β这样选择，使得在阀座24和端面37之间的间隙区域中关于阀盘22的关闭位置在转向面35上产生径向最外点33。转向面35从盘形部36起朝向该点33扩张，其中，角度β大于、优选数倍地大于所述角度公差α_T。换言之，即使在盘形部的最大倾斜位置中，在间隙区域中转向面35仍起作用，以使冷的冷却剂流侧向向外偏转。

转向面35在径向截面中观察具有直的、阶梯的和/或弯曲的形状。

在冷却剂温度低时的运行中，冷却器侧的冷却剂入口16通过阀盘22至少尽可能关闭，但基于由制造引起的角度公差α_T可能存在前述间隙。发动机侧的冷却剂入口14打开，使得仅小冷却回路被穿流。当冷却剂变热时，恒温元件20逐渐膨胀，使得阀盘22、26彼此进一步间隔开并且阀盘26朝向其阀座运动，以便最终关闭冷却剂入口14，相反，冷却器侧的冷却剂入口16打开，以便从小冷却回路切换到大冷却回路。

因此，径向最外点33相比于阀座24内径R_i与纵轴线A间隔更远。

由此，总的到达恒温元件20的冷却剂基本上具有相比于冷却器侧的冷却剂原始具有的温度更高的温度。因此，并不或仅略微不利地影响恒温元件20的变形特性和因此恒温阀100的切换点S。

在图4a中示出用于第一公差极限情况的温度时间特性曲线，其中，在阀盘22和阀座24之间的间隙朝向冷却剂出口18以最大的由角度公差ΔT确定的间隙宽度打开。

图4b示出用于第二公差极限情况的温度时间特性曲线，其中，所述间隙以最大间隙宽度朝向与冷却剂出口18相反的侧打开。因为基于转向面35和导向元件30的构造，来自冷却器的冷却剂首先被侧向远离恒温元件20地导向，使得其与来自发动机的较热的冷却剂混合，所以基于流出并且流向冷却剂出口18的冷却剂只导致在恒温元件20上的略微的温度降低，并且因此，与图2a和2b所示出的没有导向元件30或转向面35的情况相比，在切换温度方面只导致明显更小的温差ΔT。

图5示出第二实施方式，其中，导向元件30以其转向面35与冷却器侧的阀盘22一体地构造，并且导向元件30的背离冷却剂出口18的径向截面的径向最外点33在间隙区域中在关闭位置中基本上位于如下直径上：该直径基本上与恒温器壳体12的内径D_G相应，使得转向面35几乎接触阀壳体12的内侧。

在该示例中，恒温器壳体12集成在水泵壳体中，该水泵壳体在图5中仅在与恒温阀100相邻的区域中示出。