WO2020182257A1 - Vorgesteuertes kühlmittelventil - Google Patents

Vorgesteuertes kühlmittelventil Download PDF

Info

Publication number
WO2020182257A1
WO2020182257A1 PCT/DE2020/100180 DE2020100180W WO2020182257A1 WO 2020182257 A1 WO2020182257 A1 WO 2020182257A1 DE 2020100180 W DE2020100180 W DE 2020100180W WO 2020182257 A1 WO2020182257 A1 WO 2020182257A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
piston
control
flow
chamber
inlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2020/100180
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sebastian Hurst
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to CN202080019876.4A priority Critical patent/CN113544422B/zh
Priority to US17/436,360 priority patent/US11822357B2/en
Priority to EP20714474.2A priority patent/EP3938689A1/de
Publication of WO2020182257A1 publication Critical patent/WO2020182257A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/36—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid in which fluid from the circuit is constantly supplied to the fluid motor
    • F16K31/40—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid in which fluid from the circuit is constantly supplied to the fluid motor with electrically-actuated member in the discharge of the motor
    • F16K31/406—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid in which fluid from the circuit is constantly supplied to the fluid motor with electrically-actuated member in the discharge of the motor acting on a piston
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/005—Control of flow characterised by the use of auxiliary non-electric power combined with the use of electric means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0644—One-way valve
    • F16K31/0655—Lift valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/36—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid in which fluid from the circuit is constantly supplied to the fluid motor
    • F16K31/363—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid in which fluid from the circuit is constantly supplied to the fluid motor the fluid acting on a piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P2007/146—Controlling of coolant flow the coolant being liquid using valves

Definitions

  • the invention relates to a pilot-operated coolant valve which in particular controls the flow of coolant through the engine block of an internal combustion engine and comprises the following:
  • a closing piston moving in the pressure chamber the axial end faces of which limit on the one hand a back pressure chamber in which the control bore opens, and on the other hand a flow chamber in which the inlet opens, with a pressure channel penetrating the closing piston permanently connecting the back pressure chamber to the inlet,
  • valve seat that limits the mouth of the inlet in the flow space.
  • Such a coolant valve is known from an application not previously published with the file number DE 10 2017 122 271.5.
  • the permanent connection of the back pressure chamber with the inlet ensures that the closing piston only remains in the closed position, ie in sealing contact with the valve seat, due to the pressure of the coolant.
  • the closing movement of the closing piston from the open to this closed valve position is generated by the difference in the static pressures that are generated by the back pressure chamber and - Due to the flow, at a smaller height - act on the part of the flow chamber on the respective axial face of the closing piston.
  • US Pat. No. 6,152,088 A discloses a cooling system for an internal combustion engine.
  • the present invention is based on the object of structurally improving a pilot-controlled coolant valve of the type mentioned at the outset so that the coolant valve closes sufficiently quickly even with small volume flows and correspondingly small differential pressures on the closing piston.
  • the coolant valve should include the following:
  • control piston lifting the closing piston in the direction of the valve seat and the closing piston sealingly against the valve seat when the control bore is closed and interrupting the connection between the flow chamber and the inlet.
  • the coolant valve according to the invention consequently differs from the coolant valve mentioned at the outset in that the tappet not only lifts the control piston but also the closing piston.
  • the almost mechanical actuation of the closing piston by the actuator supplements the pressure difference on the closing piston, which is insufficient for closing the valve or its closing speed, and is made possible by the fact that the control piston has the control bore except for a radial sealing gap between the outer circumferential surface of the control piston and the inner circumferential surface of the control bore closes and simultaneously or subsequently actuates the closing piston in the direction of the valve seat.
  • the mechanical actuation of the closing piston can depend on the balance of forces and pressure acting on the closing piston
  • FIG. 1 the coolant valve in longitudinal section
  • FIGS. 2a-2d show the closing and opening process of the coolant valve in different sequences.
  • the coolant valve 1 shown in Figure 1 controls the coolant flow through the engine block of an internal combustion engine.
  • the coolant valve 1 is pilot-controlled and has an inlet connector 3, which forms the inlet 2 for the coolant, and an outlet connector 5, which forms the outlet 4 for the coolant, and which are attached to a valve housing 6.
  • the valve housing 6 has a pressure chamber 7, to which the inlet 2 and the outlet 4 are connected, and a pressure relief chamber 8 and a control bore 9 which connects the pressure relief chamber 8 to the pressure chamber 7.
  • the pressure relief space 8 is permanently connected to the drain 4 via a pressure relief channel 10.
  • the pilot control takes place by means of an actuator 11, which is an electrically operated lifting magnet and a plunger 12 which moves in the pressure relief chamber 8 and which lifts a control piston 13 in the direction of the control bore 9 and the inlet 2.
  • the control piston 9 is designed in one piece with the tappet 12 and is acted upon by a spring force of a control spring 14 which is directed against the lifting magnet force.
  • a closing piston 15 arranged coaxially with the tappet 12 and with the control piston 13 moves in the pressure chamber 7, the axial end faces 16 and 17 of which on the one hand have a back pressure chamber 18 in which the control bore 9 opens, and on the other hand one Limit the flow space 19 in which the inlet 2 opens.
  • the closing piston 15 is guided in the pressure chamber 7 via a sealing gap between the outer circumferential surface 20 of the closing piston 15 and the inner circumferential surface 21 of the pressure chamber 7.
  • a pressure channel 22 penetrating the closing piston 15 connects the dynamic pressure chamber 18 permanently with the inlet 2, whose opening in the flow chamber 19 is limited by a valve seat 23.
  • the cross-sectional area delimited by the valve seat 23 is smaller than the cross-sectional area of the pressure chamber 7.
  • FIGS. 2a to 2d show the section in the area of the control bore 9 that is relevant for the pilot control of the coolant valve 1. Reference numbers not drawn in there are shown in FIG.
  • FIG. 2a The coolant valve 1 is completely open for maximum flow between the inlet 2 and the outlet 4.
  • the control piston 13 When the actuator 11 is switched off, the control piston 13 is in the retracted position, in which the pressure-relieving connection between the pressure relief chamber 8 and the dynamic pressure chamber 18 is established via the control bore 9.
  • the end face 16 of the closing piston 15 delimiting the dynamic pressure space 18 is spaced from the actuating end face 25 of the control piston 13 and rests with the guided outer diameter area on the partition 26 between the dynamic pressure space 18 and the pressure relief space 8.
  • FIG. 2b The closing process of the coolant valve 1 begins with the actuator 11 being electrically energized and the plunger 12 with the control piston 13 in the direction of the closing piston 15 against the spring force of the (not in the section drawn) control spring 14 lift-actuated.
  • the end faces 25 and 16 of the extending control piston 13 and the closing piston 15 come into mutual tensile force-free contact. This means that transverse and pressure forces, but not tensile forces, can be transmitted between the control piston 13 and the closing piston 15 in contact.
  • control bore 9 is just closed by the control piston 13, while the position of the closing piston 15 adjacent to the partition 26 is unchanged compared to Figure 2a.
  • This special case can be modified by an earlier or later contact with the closing piston 15 in relation to the closing of the control bore 9 who the.
  • the control bore 9 is closed by the outer circumferential surface 27 of the control piston 13, which forms a sealing gap with the inner circumferential surface 28 of the control bore 9 (see FIG. 2c).
  • the guidance of the control piston 13 in the control bore 9 can, if necessary, be improved by guide ribs, not shown, which run axially on the side of the closing piston 15 next to the sealing outer jacket surface 27 on the control piston 13.
  • FIG. 2c The closing force acting on the closing piston 15 results from the hydrodynamically determined pressure difference and the mechanical force with which the control piston 13 actuated by the actuator 11 pushes on the extending closing piston 15 until it comes into sealing contact with the valve seat 23 and is held there in its closed position, in which the connection of the flow chamber 19 is interrupted with the inlet 2.
  • the closing piston 15 is held in the closed position either only by the pressure force in the back pressure chamber 18 or additionally by the electromagnetic actuation force of the actuator 11.
  • the pressure force in the back pressure chamber 18 corresponds to the coolant pressure in the inlet 2, which is generated via the pressure channel 22 and a frontal bead 29 in the Control piston 13 is permanently connected to back pressure chamber 18.
  • the electromagnetic actuation force on the closing piston 15 can be canceled by moving the control piston 13 into a position in which the control bore 9 is still closed is.
  • FIG. 2d The opening process of the coolant valve 1 begins with the control piston 13, which is acted upon by the pressure in the back pressure chamber 18 and the spring force of the control spring 14 (not shown in the detail), retracts completely.
  • the opening control bore 9 connects the pressure relief space 8 with the back pressure chamber 18, the pressure of which is over the pressure relief space 8 and from there through the pressure relief channel 10 in the drain 4 ent loads.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fluid-Driven Valves (AREA)

Abstract

Vorgeschlagen ist ein vorgesteuertes Kühlmittelventil (1) umfassend: - einen Druckraum (7) mit einem Zulauf (2) und einem Ablauf (4) für das Kühlmittel, - einen Druckentlastungsraum (8), - eine Steuerbohrung (9), die den Druckentlastungsraum mit dem Druckraum verbindet, - einen Druckentlastungskanal (10), der den Druckentlastungsraum permanent mit dem Ablauf verbindet, - einen Aktuator (11) mit einem Stößel (12), - einen vom Stößel in Richtung des Zulaufs hubbetätigten Steuerkolben (13), der die Steuerbohrung bei Hubbetätigung durch den Stößel bis auf einen radialen Dichtspalt zwischen der Außenmantelfläche (27) des Steuerkolbens und der Innenmantelfläche (28) der Steuerbohrung verschließt, - einen im Druckraum verfahrenden Schließkolben (15), dessen axiale Stirnseiten (16, 17) einerseits einen Staudruckraum (18), in dem die Steuerbohrung mündet, und andererseits einen Durchflussraum (19), in dem der Zulauf mündet, begrenzen, wobei ein den Schließkolben durchsetzender Druckkanal (22) den Staudruckraum permanent mit dem Zulauf verbindet, - und einen Ventilsitz (23), der die Mündung des Zulaufs im Durchflussraum begrenzt, wobei der Steuerkolben den Schließkolben in Richtung des Ventilsitzes hubbetätigt und wobei der Schließkolben bei verschlossener Steuerbohrung dichtend am Ventilsitz anliegt und die Verbindung des Durchflussraums mit dem Zulauf unterbricht.

Description

Vorgesteuertes Kühlmittelventil
Die Erfindung betrifft ein vorgesteuertes Kühlmittelventil, das insbesondere den Kühlmittelfluss durch den Motorblock eines Verbrennungsmotors steuert und Fol gendes umfasst:
- einen Druckraum mit einem Zulauf und einem Ablauf für das Kühlmittel,
- einen Druckentlastungsraum
- eine Steuerbohrung, die den Druckentlastungsraum mit dem Druckraum verbin det,
- einen Druckentlastungskanal, der den Druckentlastungsraum permanent mit dem Ablauf verbindet,
- einen Aktuator mit einem Stößel,
- einen vom Stößel in Richtung des Zulaufs hubbetätigten Steuerkolben, der die Steuerbohrung bei Hubbetätigung durch den Stößel verschließt,
- einen im Druckraum verfahrenden Schließkolben, dessen axiale Stirnseiten ei nerseits einen Staudruckraum, in dem die Steuerbohrung mündet, und anderer seits einen Durchflussraum, in dem der Zulauf mündet, begrenzen, wobei ein den Schließkolben durchsetzender Druckkanal den Staudruckraum permanent mit dem Zulauf verbindet,
- und einen Ventilsitz, der die Mündung des Zulaufs im Durchflussraum begrenzt. Der Schließkolben liegt bei verschlossener Steuerbohrung dichtend am Ventilsitz an und unterbricht die Verbindung des Durchflussraums mit dem Zulauf.
Ein derartiges Kühlmittelventil ist aus einer nicht vorveröffentlichten Anmeldung mit dem Aktenzeichen DE 10 2017 122 271.5 bekannt. Bei verschlossener Steu erbohrung bewirkt die permanente Verbindung des Staudruckraums mit dem Zu lauf, dass der Schließkolben nur durch den Druck des Kühlmittels in Schließstel lung, d.h. in dichtender Anlage am Ventilsitz verharrt. Die Schließbewegung des Schließkolbens von der offenen in diese geschlossene Ventilstellung wird durch die Differenz der statischen Drücke erzeugt, die seitens des Staudruckraums und - strömungsbedingt in kleinerer Höhe - seitens des Durchflussraums auf die jeweili ge axiale Stirnseite des Schließkolbens wirken.
Die Höhe dieser Druckdifferenz nimmt mit abnehmendem Volumenstrom über den Durchflussraum ab, so dass im Arbeitsbereich kleiner Volumenströme die hydro dynamisch bedingten Druckkräfte auf den Schließkolben nicht mehr ausreichen, um das Kühlmittelventil zu schließen oder ausreichend schnell zu schließen. Dies gilt besonders in dem Fall, in dem der Schließkolben mit der Kraft einer Rückstell feder in Öffnungsrichtung belastet ist.
Weitere vorgesteuerte Ventile sind bekannt aus US 2017/0284277, EP 2 778 364 B1 , DE 11 2013 004 902 T5 und DE 10 2004 014 068 A1.
Die US 6,152,088 A offenbart ein Kühlsystem eines Verbrennungsmotors.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vorgesteuertes Kühl mittelventil der eingangs genannten Art konstruktiv so zu verbessern, dass das Kühlmittelventil auch bei kleinen Volumenströmen und dementsprechend kleinen Differenzdrücken am Schließkolben ausreichend schnell schließt.
Die Lösung hierfür ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1. Demnach soll das Kühlmittelventil Folgendes umfassen:
- einen Druckraum mit einem Zulauf und einem Ablauf für das Kühlmittel,
- einen Druckentlastungsraum,
- eine Steuerbohrung, die den Druckentlastungsraum mit dem Druckraum verbin det,
- einen Druckentlastungskanal, der den Druckentlastungsraum permanent mit dem Ablauf verbindet,
- einen Aktuator mit einem Stößel,
- einen vom Stößel in Richtung des Zulaufs hubbetätigten Steuerkolben, der die
Steuerbohrung bei Hubbetätigung durch den Stößel bis auf einen radialen Dicht- spalt zwischen der Außenmantelfläche des Steuerkolbens und der Innenmantel fläche der Steuerbohrung verschließt,
- einen im Druckraum verfahrenden Schließkolben, dessen axiale Stirnseiten ei nerseits einen Staudruckraum, in dem die Steuerbohrung mündet, und anderer- seits einen Durchflussraum, in dem der Zulauf mündet, begrenzen, wobei ein den Schließkolben durchsetzender Druckkanal den Staudruckraum permanent mit dem Zulauf verbindet,
- und einen Ventilsitz, der die Mündung des Zulaufs im Durchflussraum begrenzt, wobei der Steuerkolben den Schließkolben in Richtung des Ventilsitzes hubbetä- tigt und wobei der Schließkolben bei verschlossener Steuerbohrung dichtend am Ventilsitz anliegt und die Verbindung des Durchflussraums mit dem Zulauf unter bricht.
Das erfindungsgemäße Kühlmittelventil unterscheidet sich von dem eingangs ge- nannten Kühlmittelventil folglich dadurch, dass der Stößel nicht nur den Steuerkol ben, sondern auch den Schließkolben hubbetätigt. Die gleichsam mechanische Betätigung des Schließkolbens durch den Aktuator ergänzt bei kleinen Volumen strömen die für das Schließen des Ventils bzw. dessen Schließgeschwindigkeit unzureichende Druckdifferenz am Schließkolben und wird dadurch ermöglicht, dass der Steuerkolben die Steuerbohrung bis auf einen radialen Dichtspalt zwi schen der Außenmantelfläche des Steuerkolbens und der Innenmantelfläche der Steuerbohrung verschließt und gleichzeitig oder darauffolgend den Schließkolben in Richtung des Ventilsitzes hubbetätigt. Die mechanische Betätigung des Schließkolbens kann in Abhängigkeit der am Schließkolben wirkenden Kräfte- und Druckbilanz
- bezüglich des Kühlmitteldurchflusses entweder nur bei kleinen Volumenströmen oder im gesamten Kennfeld des Kühlmittelventils
und
- bezüglich des Betätigungshubs entweder nur teilweise, d.h. mit beschränktem Initialhub, oder vollständig, d.h. bis zur dichtenden Anlage des Schließkolbens am Ventilsitz erfolgen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei bung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel eines erfin- dungsgemäßen Kühlmittelventils teilweise schematisch dargestellt ist. Es zeigen:
Figur 1 das Kühlmittelventil im Längsschnitt;
Figuren 2a - 2d den Schließ- und Öffnungsvorgang des Kühlmittelventils in ver- schiedenen Sequenzen.
Das in Figur 1 dargestellte Kühlmittelventil 1 steuert den Kühlmittelfluss durch den Motorblock eines Verbrennungsmotors. Das Kühlmittelventil 1 ist vorgesteuert und hat einen den Zulauf 2 für das Kühlmittel bildenden Einlassstutzen 3 und einen den Ablauf 4 für das Kühlmittel bildenden Auslassstutzen 5, die an einem Ventil gehäuse 6 befestigt sind. Das Ventilgehäuse 6 hat einen Druckraum 7, an dem der Zulauf 2 und der Ablauf 4 angeschlossen sind, und einen Druckentlastungs raum 8 sowie eine Steuerbohrung 9, die den Druckentlastungsraum 8 mit dem Druckraum 7 verbindet. Der Druckentlastungsraum 8 ist über einen Druckentlas- tungskanal 10 permanent mit dem Ablauf 4 verbunden.
Die Vorsteuerung erfolgt mittels eines Aktuators 11 , der ein elektrisch betätigter Hubmagnet ist und einen im Druckentlastungsraum 8 verfahrenden Stößel 12 um fasst, der einen Steuerkolben 13 in Richtung der Steuerbohrung 9 und des Zulaufs 2 hubbetätigt. Der Steuerkolben 9 ist mit dem Stößel 12 einteilig ausgebildet und mit einer der Hubmagnetkraft entgegengerichteten Federkraft einer Steuerfeder 14 beaufschlagt.
Im Druckraum 7 verfährt ein koaxial zum Stößel 12 und zum Steuerkolben 13 an- geordneter Schließkolben 15, dessen axiale Stirnseiten 16 und 17 einerseits einen Staudruckraum 18, in dem die Steuerbohrung 9 mündet, und andererseits einen Durchflussraum 19, in dem der Zulauf 2 mündet, begrenzen. Die Führung des Schließkolbens 15 im Druckraum 7 erfolgt über einen Dichtspalt zwischen der Au ßenmantelfläche 20 des Schließkolbens 15 und der Innenmantelfläche 21 des Druckraums 7. Ein den Schließkolben 15 durchsetzender Druckkanal 22 verbindet den Staudruckraum 18 permanent mit dem Zulauf 2, dessen Mündung im Durch flussraum 19 durch einen Ventilsitz 23 begrenzt ist. Die vom Ventilsitz 23 begrenz te Querschnittsfläche ist kleiner als die Querschnittsfläche des Druckraums 7.
Im geschlossenen Zustand des Kühlmittelventils 1 liegt der Schließkolben 15 dich- tend am Ventilsitz 23 an und unterbricht die Verbindung des Durchflussraums 19 mit dem Zulauf 2. Eine Kolbenfeder 24 beaufschlagt den Schließkolben 15 in des sen Öffnungsrichtung mit einer vom Zulauf 2 weg gerichteten Federkraft.
Die Funktionsweise des Kühlmittelventils 1 ist nachfolgend anhand der Figuren 2a bis 2d erläutert, die jeweils den für die Vorsteuerung des Kühlmittelventils 1 rele vanten Ausschnitt im Bereich der Steuerbohrung 9 zeigen. Dort nicht eingezeich nete Bezugszahlen sind Figur 1 zu entnehmen.
Figur 2a: Das Kühlmittelventil 1 ist für maximalen Durchfluss zwischen dem Zulauf 2 und dem Ablauf 4 vollständig geöffnet. Der Steuerkolben 13 befindet sich bei abgeschaltetem Aktuator 11 in eingefahrener Position, in der die druckentlastende Verbindung des Druckentlastungsraums 8 mit dem Staudruckraum 18 über die Steuerbohrung 9 hergestellt ist. Die den Staudruckraum 18 begrenzende Stirnsei te 16 des Schließkolbens 15 ist von der betätigenden Stirnseite 25 des Steuerkol- bens 13 beabstandet und liegt mit dem geführten Außendurchmesserbereich an der Trennwand 26 zwischen dem Staudruckraum 18 und dem Druckentlastungs raum 8 an.
Figur 2b: Der Schließvorgang des Kühlmittelventils 1 beginnt damit, dass der Ak- tuator 11 elektrisch bestromt wird und den Stößel 12 mit dem Steuerkolben 13 in Richtung des Schließkolbens 15 entgegen der Federkraft der (im Ausschnitt nicht eingezeichneten) Steuerfeder 14 hubbetätigt. Dabei gelangen die Stirnseiten 25 und 16 des ausfahrenden Steuerkolbens 13 bzw. des Schließkolbens 15 in ge genseitig zugkraftfreien Kontakt. Darunter ist zu verstehen, dass im Kontakt Quer- und Druckkräfte, nicht aber Zugkräfte zwischen dem Steuerkolben 13 und dem Schließkolben 15 übertragen werden können.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Steuerbohrung 9 vom Steuerkolben 13 gerade verschlossen, während die Position des an der Trennwand 26 anlie genden Schließkolbens 15 gegenüber Figur 2a unverändert ist. Dieser Spezialfall kann durch eine demgegenüber frühere oder spätere Kontaktierung des Schließ kolbens 15 in Bezug auf das Verschließen der Steuerbohrung 9 modifiziert wer den. Das Verschließen der Steuerbohrung 9 erfolgt durch die Außenmantelfläche 27 des Steuerkolbens 13, die mit der Innenmantelfläche 28 der Steuerbohrung 9 einen Dichtspalt bildet (s. Figur 2c). Die Führung des Steuerkolbens 13 in der Steuerbohrung 9 kann erforderlichenfalls durch nicht dargestellte Führungsrippen verbessert werden, die axial seitens des Schließkolbens 15 neben der dichtenden Außenmantelfläche 27 am Steuerkolben 13 verlaufen.
Bei verschlossener Steuerbohrung 9 bewirkt die durch den Kühlmitteldurchfluss über den Durchflussraum 19 hydrodynamisch bedingte Differenz der statischen Drücke, dass die den Staudruckraum 18 begrenzende Stirnseite 16 des (noch) offenen Schließkolbens 15 mit höherem Druck als die den Durchflussraum 19 be grenzende Stirnseite 17 beaufschlagt wird und folglich der Schließkolben 15 in Schließrichtung zum Ventilsitz 23 hin druckkraftbeaufschlagt wird. Bei zu geringem Kühlmitteldurchfluss kann jedoch diese Druckdifferenz zu klein werden, um den Schließkolben 15 entgegen der Federkraft der (im Ausschnitt nicht eingezeichne ten) Kolbenfeder 24, Reibkräften und auch Staudruckkräften aus dem durchflie ßenden Kühlmittel auszufahren und in dichtende Anlage an den Ventilsitz 23 zu bewegen.
Figur 2c: Die auf den Schließkolben 15 wirkende Schließkraft resultiert aus der hydrodynamisch bedingten Druckdifferenz und der mechanischen Kraft, mit der der vom Aktuator 11 hubbetätigte Steuerkolben 13 auf den ausfahrenden Schließ kolben 15 drückt, bis dieser in dichtende Anlage am Ventilsitz 23 gelangt und dort in dessen Schließstellung gehalten wird, in der die Verbindung des Durchfluss- raums 19 mit dem Zulauf 2 unterbrochen ist. Das Halten des Schließkolbens 15 in der Schließstellung erfolgt entweder nur über die Druckkraft im Staudruckraum 18 oder zusätzlich über die elektromagnetische Betätigungskraft des Aktuators 11. Die Druckkraft im Staudruckraum 18 entspricht dem Kühlmitteldruck im Zulauf 2, der über den Druckkanal 22 und eine stirnseitige Sicke 29 im Steuerkolben 13 permanent mit dem Staudruckraum 18 verbunden ist.
Falls die Druckkraft im Staudruckraum 18 alleinig ausreicht, um den Schließkolben 15 in dessen Schließstellung zu halten, kann die elektromagnetische Betätigungs kraft auf den Schließkolben 15 durch Einfahren des Steuerkolbens 13 in eine Posi- tion aufgehoben werden, in der die Steuerbohrung 9 nach wie vor verschlossen ist.
Figur 2d: Der Öffnungsvorgang des Kühlmittelventils 1 beginnt damit, dass der vom Druck im Staudruckraum 18 und von der Federkraft der (im Ausschnitt nicht eingezeichneten) Steuerfeder 14 beaufschlagte Steuerkolben 13 vollständig ein fährt. Die sich dabei öffnende Steuerbohrung 9 verbindet den Druckentlastungs raum 8 mit dem Staudruckraum 18, dessen Druck sich über den Druckentlas tungsraum 8 und von dort über den Druckentlastungskanal 10 in den Ablauf 4 ent lastet.
Der von der Federkraft der (im Ausschnitt nicht eingezeichneten) Kolbenfeder 24 und vom Kühlmitteldruck im Zulauf 2 beaufschlagte Schließkolben 15 fährt in des sen Öffnungsstellung gemäß Figur 2a zurück, so dass das Kühlmittelventil 1 er neut für maximalen Durchfluss zwischen dem Zulauf 2 und dem Ablauf 4 geöffnet ist.

Claims

Patentansprüche
1. Vorgesteuertes Kühlmittelventil (1 ) umfassend:
- einen Druckraum (7) mit einem Zulauf (2) und einem Ablauf (4) für das Kühlmittel,
- einen Druckentlastungsraum (8),
- eine Steuerbohrung (9), die den Druckentlastungsraum (8) mit dem Druck raum (7) verbindet,
- einen Druckentlastungskanal (10), der den Druckentlastungsraum (8) per- manent mit dem Ablauf (4) verbindet,
- einen Aktuator (11 ) mit einem Stößel (12),
- einen vom Stößel (12) in Richtung des Zulaufs (2) hubbetätigten Steuerkol ben (13), der die Steuerbohrung (9) bei Hubbetätigung durch den Stößel (12) bis auf einen radialen Dichtspalt zwischen der Außenmantelfläche (27) des Steuerkolbens (13) und der Innenmantelfläche (28) der Steuerbohrung (9) verschließt,
- einen im Druckraum (7) verfahrenden Schließkolben (15), dessen axiale Stirnseiten (16, 17) einerseits einen Staudruckraum (18), in dem die Steuer bohrung (9) mündet, und andererseits einen Durchflussraum (19), in dem der Zulauf (2) mündet, begrenzen, wobei ein den Schließkolben (15) durchset zender Druckkanal (22) den Staudruckraum (18) permanent mit dem Zulauf (2) verbindet,
- und einen Ventilsitz (23), der die Mündung des Zulaufs (2) im Durchfluss raum (19) begrenzt,
wobei der Steuerkolben (13) den Schließkolben (15) in Richtung des Ventilsit zes (23) hubbetätigt und wobei der Schließkolben (15) bei verschlossener
Steuerbohrung (9) dichtend am Ventilsitz (23) anliegt und die Verbindung des
Durchflussraums (19) mit dem Zulauf (2) unterbricht.
2. Kühlmittelventil (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich der
Steuerkolben (13) und der Schließkolben (15) zugkraftfrei kontaktieren.
3. Kühlmittelventil (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (13) einteilig mit dem Stößel (12) ausgebildet ist.
4. Kühlmittelventil (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Stößel (12), der Steuerkolben (13) und der Schließ kolben (15) koaxial zueinander angeordnet sind.
5. Kühlmittelventil (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (11 ) ein elektrisch betätigter Hubmagnet ist.
6. Kühlmittelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (13) und der Schließkolben (15) jeweils mit einer vom Zulauf (2) weg gerichteten Federkraft beaufschlagt sind.
PCT/DE2020/100180 2019-03-14 2020-03-12 Vorgesteuertes kühlmittelventil Ceased WO2020182257A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202080019876.4A CN113544422B (zh) 2019-03-14 2020-03-12 先导控制冷却剂阀
US17/436,360 US11822357B2 (en) 2019-03-14 2020-03-12 Pilot-controlled coolant valve
EP20714474.2A EP3938689A1 (de) 2019-03-14 2020-03-12 Vorgesteuertes kühlmittelventil

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019106498.8 2019-03-14
DE102019106498.8A DE102019106498B4 (de) 2019-03-14 2019-03-14 Vorgesteuertes Kühlmittelventil

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020182257A1 true WO2020182257A1 (de) 2020-09-17

Family

ID=70008224

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2020/100180 Ceased WO2020182257A1 (de) 2019-03-14 2020-03-12 Vorgesteuertes kühlmittelventil

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11822357B2 (de)
EP (1) EP3938689A1 (de)
CN (1) CN113544422B (de)
DE (1) DE102019106498B4 (de)
WO (1) WO2020182257A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020119472B4 (de) 2020-07-23 2025-01-02 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Vorgesteuertes Kühlmittelventil
EP4710022A1 (de) * 2023-05-12 2026-03-18 Engineered Controls International, LLC Elektromagnetische pilotventile für kryogene flüssigkeit

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6152088A (en) 1997-08-01 2000-11-28 C.R.F. Societa Consortile Per Azioni Cooling system for a motor-vehicle internal combustion engine
DE102004014068A1 (de) 2003-04-04 2004-10-21 Husco International Inc., Waukesha Hydraulisches Tellerventil mit Kraftrückkopplung
DE112013004902T5 (de) 2012-10-03 2015-06-18 Denso Corporation Kältekreislaufvorrichtung und Pilot-Ein-Aus-Ventil
EP2778364B1 (de) 2013-03-13 2015-10-14 Bontaz Centre R & D Steuervorrichtung der Einspeisung einer Flüssigkeit in ein System
US20170284277A1 (en) 2016-04-01 2017-10-05 Husco Automotive Holdings Llc Pilot Operated Piston Oil Cooling Jet Control Valve
DE102017122271A1 (de) 2017-09-26 2019-03-28 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Schalteinheit für ein Wärmemanagementmodul eines Kraftfahrzeugs

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US338771A (en) * 1886-03-30 Valve
US3818927A (en) * 1973-06-18 1974-06-25 Control Concepts Normally open solenoid operated valve assembly with relief function
WO1995021081A1 (de) * 1994-02-03 1995-08-10 Itt Automotive Europe Gmbh Hydraulische bremsanlage mit schlupfregelung
DE19604316A1 (de) * 1996-02-07 1997-08-14 Bosch Gmbh Robert Elektromagnetisch betätigtes Ventil, insbesondere für hydraulische Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen
GB0124289D0 (en) * 2001-10-10 2001-11-28 Haldex Brake Products Ltd Valve
JP2004263851A (ja) * 2003-01-06 2004-09-24 Tgk Co Ltd 切換弁
DE102013107060A1 (de) * 2013-07-04 2015-01-08 Otto Egelhof Gmbh & Co. Kg Schaltventil zur Regelung eines Massenstroms
JP6218024B2 (ja) 2013-09-25 2017-10-25 株式会社テージーケー 電磁弁
DE102014008651A1 (de) 2014-06-13 2015-12-17 Rsg Electronic Gmbh Ventilvorrichtung zum Ansteuern von Medienströmen jedweder Art
JP6857964B2 (ja) * 2016-03-09 2021-04-14 サンデン・オートモーティブクライメイトシステム株式会社 電磁弁、及び、それを用いた冷凍装置、及び、それを用いた車両用空気調和装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6152088A (en) 1997-08-01 2000-11-28 C.R.F. Societa Consortile Per Azioni Cooling system for a motor-vehicle internal combustion engine
DE102004014068A1 (de) 2003-04-04 2004-10-21 Husco International Inc., Waukesha Hydraulisches Tellerventil mit Kraftrückkopplung
DE112013004902T5 (de) 2012-10-03 2015-06-18 Denso Corporation Kältekreislaufvorrichtung und Pilot-Ein-Aus-Ventil
EP2778364B1 (de) 2013-03-13 2015-10-14 Bontaz Centre R & D Steuervorrichtung der Einspeisung einer Flüssigkeit in ein System
US20170284277A1 (en) 2016-04-01 2017-10-05 Husco Automotive Holdings Llc Pilot Operated Piston Oil Cooling Jet Control Valve
DE102017122271A1 (de) 2017-09-26 2019-03-28 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Schalteinheit für ein Wärmemanagementmodul eines Kraftfahrzeugs

Also Published As

Publication number Publication date
CN113544422B (zh) 2023-08-15
EP3938689A1 (de) 2022-01-19
CN113544422A (zh) 2021-10-22
US20220163981A1 (en) 2022-05-26
DE102019106498A1 (de) 2020-09-17
DE102019106498B4 (de) 2022-04-21
US11822357B2 (en) 2023-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005014100B4 (de) Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen
DE102007014248A1 (de) Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Motorbremseinrichtung
DE102007047417A1 (de) Kolbenpumpe zur Förderung eines Fluids und zugehöriges Bremssystem
DE102007047418A1 (de) Kolbenpumpe zur Förderung eines Fluids und zugehöriges Bremssystem
DE1924213A1 (de) Kompressor-Zylinder-Entlastungsvorrichtung
WO2020182257A1 (de) Vorgesteuertes kühlmittelventil
DE10143959A1 (de) Hydraulisch gesteuerter Aktuator zur Betätigung eines Ventils
DE19536619A1 (de) Ventil für eine hydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge
EP1759256B1 (de) Elektrisch ansteuerbares ventil
DE3636409A1 (de) Druckregelventil
WO2023166073A1 (de) Ventil
EP2816219B1 (de) Steuerventil für einen Kraftstoffinjektor
DE102020119472B4 (de) Vorgesteuertes Kühlmittelventil
DE102014220222A1 (de) Elektromagnetisch betätigbares Proportionalventil
DE102009045995A1 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung
DE102014205476B4 (de) Proportionalregelventil
DE102014216352A1 (de) Magnetventil
WO2023030787A1 (de) Magnetventil sowie wasserstofftanksystem mit magnetventil
DE102009000819A1 (de) Elektromagnetisches Ventil und Kraftstoffeinspritzventil
DE102016206089A1 (de) Schieberventil
DE19605895C2 (de) Druckkraftkompensierte Drosseleinrichtung
DE102013202748A1 (de) Ventileinrichtung
DE102018205766B4 (de) Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen
DE102004009460A1 (de) Ventil
DE102008040840A1 (de) Hydraulisch gesteuerter Aktor

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20714474

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2020714474

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020714474

Country of ref document: EP

Effective date: 20211014