CN112709843B - 多通阀、流体回路和冷却流体回路 - Google Patents

多通阀、流体回路和冷却流体回路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于控制机动车辆的流体回路、特别是冷却流体回路中流体流动的多通阀，其包括具有至少三个流体连接件的阀壳体以及用于设置流体流动的旋转滑阀，该旋转滑阀包括至少两个流体通道，并构造成根据其相对于其旋转轴线的旋转位置而使两个相应的流体连接件经由一个流体通道流体连接，其中，至少三个流体连接件和至少两个流体通道关于相对于旋转轴线横向定向的横向方向重叠。

Description

多通阀、流体回路和冷却流体回路
技术领域
本发明涉及一种用于控制特别是机动车辆的流体回路、特别是冷却流体回路中流体流动的多通阀。本发明还涉及一种具有这种多通阀的机动车辆的流体回路，特别是冷却流体回路。
背景技术
在机动车辆的冷却介质回路中例如采用多通阀类的阀，其包括壳体，该壳体具有用于引导介质的导管连接件和至少一个阀构件，该阀构件可以例如是用于将介质分发到不同导管连接件的旋转滑阀。尤其是在日益重要的电动领域中，引导流体、特别是冷却流体更具决定性作用，而关于低损或无损地控制各流体流动也更加至关重要。
DE 10014555 A1揭示了一种用于具有两部分冷却水流的内燃机的冷却回路的控制装置。多通阀包括限定圆柱腔室的壳体，其中布置有成型为滚筒的阀构件。壳体中成型有两个进入导管和一个排放导管。通过使滚筒旋转，可获得不同的通流方案，其中引入滚筒的可流体连接的横跨孔道使开口彼此流体连接。经中央引导件使各个孔道在截面上彼此分隔。然而，引导件未完全径向延伸穿过阀构件，使得孔道在阀构件的横截面区域中彼此汇流。这就导致各部分流体流混合，这样首先并非始终理想，其次将导致流动损失。根据DE10014555 A1的阀构件无法使其中一个进入口关闭而使另一个进入口打开并连接至排出口。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，特别是提供一种流动损失较小的多通阀，其中特别是可能以更精确的方式控制部分流体流。
根据本发明的某一方面，提供一种用于控制机动车辆的流体回路、特别是冷却流体回路中流体流动的多通阀。冷却流体回路例如能够形成在机动车辆的电机(特别是内燃机或电动机)与冷却器之间。当冷却回路中使用多通阀时，该多通阀通常能用于提高电机效率，特别是在其冷启动阶段和/或短驱动期间。多通阀能够例如根据流体温度和/或环境温度来控制流体流的通流，以便控制预定的流体温度，特别是保持一定水平。例如，冷却回路可以包括主通道和旁路通道，该主通道中的冷却器用于制冷来自电机的冷却流体，而旁路通道用于绕过冷却器。例如，旁路通道能够配置成使得冷却流体可返回到电机而不受冷却器的影响，特别是不受制冷影响。所述多通阀例如配置成在电机的冷启动阶段、热机阶段或暖机阶段期间使来自发动机的冷却流体在不受冷却器制冷的情况下返回到电机，从而加速电机的热机。当电机逐渐热机时，特别是在全负荷运行期间，多通阀设置成将来自电机的升温冷却流体引入冷却流体回路中集成的冷却器中，之后再将其导引回电机中。这样实现电机的冷却，并特别是避免电机过热。
多通阀包括例如金属或塑料制成的阀壳体，该阀壳体可以例如通过塑料注射成型工艺来制造。阀壳体包括至少三个流体连接件。流体流能够经由这些流体连接件进入阀壳体或流出阀壳体。多通阀例如实现为3/2换向阀(二位三通阀)。这意味着，3/2换向阀具有三个流体连接件(特别是两个流体出口和一个流体入口)以及两个操作位置(特别是控制状态)。在不同的操作位置中，能够实现不同的通流方案，其中，形成一对的两个相应的流体连接件彼此形成流体连接。至少三个流体连接件之一能够是电机流体入口，用于接纳来自电机的冷却流体。该电机流体入口构造成连接至电机，以便经由电机流体入口将冷却流体引入多通阀的阀壳体中。另外流体入口能够形成为电机流体出口，用于朝向电机排放流体。因此，电机流体出口也能与电机流体连接，以便通过电机流体出口将流体引出阀壳体返回电机。阀壳体可以形成为基本刚性的结构，并包括用于附接至机动车辆的另外静止部件和/或用于将多通阀紧固至车辆底盘或电机的接口。
另外，根据本发明的多通阀包括用于特别是相对于至少三个流体连接件来设置流体流动的旋转滑阀，该旋转滑阀布置在阀壳体内部，特别是布置在由阀壳体限定或界定的壳体内部空间中。旋转滑阀也能形成为基本刚性的结构和/或由塑料或金属制成。例如，旋转滑阀通过塑料注射成型工艺来制造。旋转滑阀包括至少两个流体通道，并构造成根据其相对于其旋转轴线的旋转位置使两个相应的流体连接件经由一个相应的流体通道而流体连接。例如，阀壳体和旋转滑阀是相对于旋转轴线的旋转部件。通过使旋转滑阀绕旋转轴线旋转，设置通过多通阀、特别是通过阀壳体和旋转滑阀的流体流动。至少三个流体连接件和至少两个流体通道相对于横跨旋转轴线的横向方向、特别是径向方向彼此重叠。例如，至少三个流体连接件和至少两个流体通道相对于旋转轴线位于同一平面中。以此方式尤其能够避免或减少流动损失。这主要是应当减少或避免流体流动的任何偏转。
根据本发明，所述多通阀包括第一控制状态，在该第一控制状态下，旋转滑阀相对于阀壳体定向成：第一流体通道使第一对流体连接件彼此流体连接，并阻止流体流动通过至少一个另外流体通道。换而言之，在第一控制状态下将至少一个另外流体通道切换到盲孔。这意味着，进入多通阀的流体流基本仅流动通过第一流体通道，因此没有任何流体流能够进入至少一个另外流体通道。另外，所述多通阀包括至少一个另外控制状态，在该另外控制状态下，阻止流体流动通过第一流体通道，并且至少一个另外流体通道使另外一对流体连接件彼此流体连接。这意味着，在至少一个另外控制状态下，将第一流体通道切换到盲孔，以便没有任何流体流动通过该第一流体通道。流体流在至少一个另外控制状态下基本仅流过至少一个另外流体通道。这样就能实现具有低流动损失的至少两个控制状态。此外，根据本发明的多通阀允许精确又可靠地引导流体流动，而不会引起压力和/或体积方面的流动损失。当冷却流体回路中采用多通阀时，例如可精确地将来自电机的全部冷却流体仅引入冷却器以便进行制冷，或仅引入回电机以便加速电机的热机阶段。因而，既能缩短电机的热机或暖机阶段，又能提高电机的冷却效率。
在本发明的某一示例性实施方案中，至少一个流体连接件形成为用于将流体引入阀壳体的流体入口，并且至少一个流体连接件形成为用于从阀壳体中排出流体的流体出口，其中，至少一个另外流体连接件形成为流体入口或流体出口。这意味着，例如在第一控制状态下，旋转滑阀在阀壳体上占据第一旋转位置，一个流体入口通过流体通道流体连接至两个流体出口之一，以便允许流体流动。因此，在第一控制状态下，将至少一个另外流体通道和另外流体出口切换到盲孔，以便没有任何流体流动通过至少一个另外流体通道或另外流体出口。还可提出，在至少一个另外控制状态下，旋转滑阀关于阀壳体定向于另外旋转位置中，一个流体入口通过另外流体通道连接至另外流体出口，以实现流体流动。在该另外控制状态下，则将第一流体通道和第一流体出口切换到盲孔，以便此处不发生任何流体流动。根据本发明的多通阀的另一示例性实施方案，每个流体通道均与正好一对流体连接件相关联。特定而言，每个流体通道与正好一对流体连接件相关联，以便在旋转滑阀的正好一个旋转位置中，每个流体通道使正好一对流体连接件彼此流体连接，以至允许该对流体连接件之间的流体流动，并阻止任何流体流动通过另外的流体通道。在具有两个流体通道和三个流体连接件的情形下，即第一流体连接件、第二流体连接件和第三流体连接件，这意味着，第一流体通道与正好一对流体连接件相关联，即，例如一对第一流体连接件和第二流体连接件，而第二流体通道与另一对流体连接件相关联，即在此情形下，例如一对第一流体连接件和第三流体连接件。特别是通过将流体通道与一对流体连接件唯一关联，可以分别就流动效率或避免有关压力和/或体积的流动损失方面设定流体连接件和/或流体通道的设计和/或尺寸。每个流体通道能够例如最优地适于形成在流体壳体中的流体连接件的对应形状和/或位置。
根据本发明的多通阀的另一示例性改进方案，至少两个流体通道彼此独立，特别是彼此流体分隔。换而言之，在旋转滑阀的区域中，至少两个流体通道之间不发生任何流体交换。特定而言，这些流体通道各自汇入与对应的流体通道相关联的一对流体连接件中。还可提出，两个相应的相邻流体通道经相对于旋转滑阀的旋转轴线横向定向的分隔壁而分隔。该分隔壁由此能够在横向于旋转方向的一侧上与一个流体通道相关联，而在横向于旋转方向的另一相反侧上与另外流体通道相关联，或者形成流体通道限制壁。在此情形下，分隔确保流体通道之间不发生流体交换。
根据本发明的多通阀的又一示例性实施方案，流体连接件和/或流体通道沿着旋转滑阀的旋转轴线的轴向伸长达成旋转滑阀的总轴向伸长的至少50％。旋转滑阀的总轴向伸长应优选理解为由旋转滑阀形成阀构件的部分所形成的总轴向伸长或轴向尺寸。阀构件优选理解为旋转滑阀与阀壳体、特别是布置在阀壳体中的阀座相协作并用于控制流体流动的那一部分。例如可以提出，诸如致动器部件和/或紧固结构等附加部件在旋转滑阀的阀构件的轴向伸长上延伸。例如，流体连接件和/或流体通道的轴向伸长是旋转滑阀或特别是旋转滑阀的阀构件的总轴向伸长的至少60％，至少70％，至少80％，或至少90％。
在还一示例性实施方案中，阀壳体包括旋转形状的阀座，旋转的旋转滑阀相对于该阀座以可旋转方式安装，和/或旋转滑阀与该阀座协作以设置流体流动。根据再一示例性实施方案，阀壳体形成阀座。阀座则与阀壳体形成一体。根据再一示例性实施方案，例如形成为环形阀座的阀座在旋转滑阀与阀壳体之间相对于旋转方向位于或处于横向。例如，阀座以抗扭方式固定、特别是焊接和/或通过法兰安装至阀壳体。
根据本发明的多通阀的再一示例性实施方案，至少一个流体通道形成为直捷通道，特别是形成为贯通孔。直捷流体通道使两个流体连接件在旋转滑阀的外周上彼此连接。例如，直捷流体通道具有恒定的通流横截面，其中，特别是直捷流体通道的通流横截面对应于流体连接件开口的通流横截面。根据本发明，这样就能显著减少或最小化流动损失。
根据本发明的又一示例性改进方案，根据旋转滑阀的旋转形状的外轮廓，至少一个另外流体通道具有变化的通流横截面。这能通过另外流体通道来实现，该另外流体通道包括一个流体通道限制壁，该限制壁对应于旋转滑阀的旋转形状的外轮廓形成，特别是呈旋转弯曲。特别是至少一个另外流体通道能够连续向外敞开。这意味着，该流体通道未完全周向闭合，特别是未完全受限于旋转滑阀的对应流体通道限制壁。例如，至少一个另外流体通道实现为从外部引入到旋转滑阀的实心材料中的凹口或凹穴。由此可以提出，阀座和/或阀壳体限定至少一个另外流体通道，以便界定通流横截面。还有可能至少一个另外流体通道在圆周方向上通过壳壁朝向外部至少局部受到限制。
在根据本发明的多通阀的某一示例性实施方案中，当在第一控制状态与至少一个另外控制状态之间进行切换时，旋转滑阀相对于旋转轴线进行小于90°、特别是小于60°、优选45°的旋转运动。这样就能缩短不同控制状态之间的切换持续时间。替选地，在切换持续时间不变的情况下，必然降低切换速度，因此可为旋转滑阀使用成本更低和/或功率更低的旋转致动器。特别是需要进行相对于旋转轴线45°的旋转运动时，与采取不同的控制状态需要进行90°旋转运动的公知多通阀相比，切换持续时间缩短50％，和/或切换速度降低50％，从而能够实现显著节约成本。例如，当流体连接件相对于旋转滑阀的旋转轴线偏置90°时，应实现45°的切换旋转运动。两个相邻流体连接件相对于旋转滑阀的旋转轴线所跨越的角度可称为角节距。由此可以提出，控制状态之间的切换旋转运动的角度相当于角节距的二分之一。另外可以提出，流体通道的偏转角(即对应的流体通道和旋转滑阀内的流体流动偏转的角度)对应于角节距。
根据本发明的多通阀的还一示例性改进方案，旋转滑阀的流体通道配置成使得流体流动偏转90°。特别是相应地配置有至少一个另外流体通道，其在至少一个另外控制状态下参与工作。例如可以提出，相应连续向外敞开的至少一个另外流体通道和流体连接件侧、特别是流体连接件开口侧在旋转滑阀的区域中具有优选呈凹曲的内轮廓。通过该凹曲的内轮廓，能够最小化或减少流动损失。特别是当通过流体连接件或流体连接件开口引导流体流入或流出旋转滑阀时，流入的流体流以及流出的流体流经历连续小偏转，从而避免动压和对应的流动损失。至此，还不会形成死区体积，流动在死区体积中基本完全丧失速度或流体压力。
在根据本发明的多通阀的另一示例性实施方案中，一对流体连接件定向成彼此对准，和/或一个流体通道设计成：当将来自一个流体连接件的流体流动引导和/或导引到另外流体连接件时，流体流动不会经历偏转。在该控制状态下，基本不会发生任何流动损失。根据再一示例性改进方案，旋转滑阀具有一个旋转位置，在该旋转位置中，一对流体连接件与该对流体通道相关联的流体通道彼此对准。至此，流体流动能够基本完全无流动障碍和/或无偏转地流动通过整个多通阀，即：通过阀壳体和旋转滑阀。
在根据本发明的多通阀的又一实施方案中，流体连接件的通流横截面对应于至少一个流体通道的通流横截面和/或旋转滑阀中的流体通道的一对流体连接件开口的通流横截面。通过提供相等的通流横截面，可进一步避免或减少流动损失。特别是不形成障碍物，例如形成死区体积的挡板和/或底切。
在根据本发明的多通阀的还一示例性实施方案中，流体通道配置成和/或流体通道与一个流体通道相关联的一对流体连接件相匹配，特别是形状匹配，使得流体流动能够经过一对流体连接件和相关联的流体通道，而无流动障碍，特别是无边缘、无突起和/或无死区体积。通过对应的配置或通过彼此相匹配，能够进一步避免流动损失。特别是能够避免涡流。特别是避免流体流动过程中可能出现在边缘、突起和/或底切处的涡流。
根据本发明的另一方面，其可与前述方面和示例性实施方案相结合，提供一种机动车辆的流体回路，特别是冷却流体回路。所述流体回路包括根据前述方面或根据本发明的示例性实施方案的多通阀。此外，所述流体回路包括附接至多通阀的载流导流结构，其用于将流体流引入多通阀和/或用于将流体流排出多通阀。
本发明还提供一种冷却流体回路，其用于将冷却流体引入机动车辆的电机、特别是内燃机或电动机或从中排出冷却流体。根据本发明的冷却流体回路包括连接电机流体入口与电机流体出口的主通道，该主通道中集成有冷却器，经由该主通道能够将制冷后的冷却流体提供给电机。在电机运行期间，电机可能致强烈发热。因此，能够将经制冷的冷却流体引入电机，以免过热和/或提高电机效率。
另外，所述冷却流体回路包括用于绕过冷却器的旁路通道。借助该旁路通道，离开电机的升温冷却流体可以不受冷却器的影响、特别是不受制冷地返回到电机。在冷启动阶段、暖机阶段或启动阶段和/或短驱动期间，可能需要这一过程来加速电机的热机和/或提高电机的效率。
另外，所述冷却流体回路包括多通阀，特别是二位三通阀，其用于控制冷却流体回路中的冷却流体流动，特别是在机动车辆的电机(特别是内燃机或电动机)与冷却器之间。该多通阀例如能够根据前述方面或实施方案之一来配置。多通阀具有配置为冷却位置的第一控制状态以及形成为旁路位置的另外控制状态，在该第一控制状态下，从冷却器通过主通道向电机提供经制冷的冷却流体，并阻止冷却流体流动通过旁路通道，而在该另外控制状态下，通过旁路通道向电机提供未经制冷的冷却流体，并阻止冷却流体流动通过主通道。这一就能实现至少两个控制状态，并且冷却流体回路的流动损失很低。另外，根据本发明的冷却流体回路允许精确又可靠地引导流体流动，而不会发生关于压力和/或体积的流动损失。在冷却流体回路中，例如可精确地将来自电机的全部冷却流体仅引导到冷却器以便进行制冷，或仅引导回电机以便加速电机的热机阶段。这样，既能缩短电机的热机阶段或启动阶段，又能提高电机的冷却效率。
附图说明
下面通过根据所附示例性附图对本发明优选实施方案的描述，本发明的更多特征、特点和优势将显而易见，图中：
图1示出根据本发明的多通阀的旋转滑阀的示例性实施方案的透视图；
图2示出根据图1的旋转滑阀沿平面II的剖视图；
图3示出根据本发明的多通阀在第一控制状态下的剖视图；
图4示出根据图3的多通阀的立体剖视图；
图5示出根据本发明的多通阀在另外控制状态下的剖视图；
图6示出根据图5的多通阀的立体剖视图；
图7示出根据本发明的流体回路的示例性实施方案中根据本发明的多通阀的组装情况的示意图，其中多通阀处于第一控制状态；以及
图8示出根据图7的另一示意图，其中多通阀处于第三控制状态。
具体实施方式
下文关于根据本发明的多通阀和根据本发明的流体回路的示例性实施方案的描述中，根据本发明的多通阀总体上标有附图标记1，而根据本发明的流体回路总体上标有附图标记100。根据图1至图8的示例性实施方案中示出的多通阀1用于控制流体回路100中的流体流动，该流体回路100可以例如是机动车辆的冷却设备回路。例如，多通阀1优选通过塑料注射成型工艺由塑料制成。可以替选地设想，多通阀1根据公知的制造工艺例如由金属制成。参照根据图1至图6的示例性实施方案，示出根据本发明的多通阀1。参照图7和图8，示意性示出根据本发明的流体回路100的示例性实施方案。
根据本发明的多通阀1包括以下平均组成：阀壳体5；以及用于设置流体流动的旋转滑阀3，其布置成以可旋转方式安装在阀壳体5内。如图所示的本发明的示例性实施方案举例示为3/2换向阀，其中数字3定义流体连接件的数目，数字2定义切换位置或控制状态的数目。阀壳体5包括至少三个流体连接件7、9、11，下面参照图3对此予以详述。旋转滑阀3包括至少两个流体通道13、15，并构造成根据其相对于其旋转轴线R的旋转位置使两个流体连接件7和9或7和11通过流体通道13或15而流体连接，其中根据旋转滑阀3的旋转位置，能够采取多通阀1的不同控制状态，以达成不同的通流方案，并视需要引导或偏转流体回路100内的流体流动。
图1中示出根据本发明的多通阀1的旋转滑阀3的示例性实施方案的透视图。旋转滑阀3设计为关于旋转轴线R的旋转形状的部件，并包括基本圆柱形的基础结构19。基本圆柱形的承载轴17与旋转轴线R同心布置并因此布置在旋转滑阀3的中央，该承载轴17耦接至用于设置多通阀1的控制致动器(图中未具体示出)。承载轴17以抗扭方式附接至阀构件19，该阀构件19形成旋转滑阀3的基本圆柱形的基础结构，该承载轴17在其一端上包括用于设置旋转滑阀3的凸凹结构21，例如是链轮21，其用于在致动器与旋转滑阀3之间传递作用力。旋转滑阀3包括两个流体通道13、15，流体流能通过这两个流体通道运动通过旋转滑阀3。如图1所示，流体通道13、15形成在圆柱形基础结构或阀构件19中。流体通道13、15沿着旋转滑阀3的旋转轴线R的轴向伸长基本相等，并至少相当于旋转滑阀的圆柱形基础结构19的总轴向伸长的50％：图1中约达80％。
流体通道13形成为贯穿旋转滑阀3的直捷通道，并包括基本矩形的横截面，该横截面沿着流体通道13的纵伸基本恒定。因此，流体通道13具有恒定的流体流动的通流横截面。流体通道15沿着旋转滑阀3或圆柱形基础结构19的外周布置并向外敞开。这样，流体通道15的通流横截面随旋转滑阀3或圆柱形基础结构19的旋转外轮廓而变化。因此，流体通道15或其在流体通道15内的通流横截面由旋转滑阀3通过基本相互平行并面向旋转方向R的平面基面23、25限定，这些平面基面在旋转轴线R的方向上限定流体通道15，并形成或限定轴向内壁，该内壁相对于旋转轴线方向R横向限定流体通道15。旋转滑阀3的外周区域中未设置用于流体通道15的限制壁，以便其向外敞开。相反，流体通道13包括周向限定的流体通道壁29。
另外，如图1所示，旋转滑阀3具有沿旋转轴线R的方向在旋转滑阀3的基面33上轴向突出的环形边缘31，该环形边缘31以一定距离围绕承载轴17。
在旋转滑阀3或圆柱形基础结构19的圆柱外周上，流体通道13、15各自汇入形成于外的两个相应的流体连接件开口35、37或39、41。相应的流体连接件开口35、37、39、41就形成或尺寸设定成使得通过流体连接件开口35至41流入或流出的流体流能够基本无流动障碍地流入或流出对应的流体通道13、15，即无边缘，无突起，和/或无死区体积。如图1进一步示出，两个流体通道13、15彼此独立，或换言之彼此流体分隔。根据图1中的实施方案，这一点通过分隔壁43来实现，该分隔壁43相对于旋转轴线R横向定向，从而在结构上使流体通道13、15彼此分隔，特别是使它们彼此气密密封。由此，分隔壁3面对流体通道15的一侧形成轴向内壁27，该轴向内壁27在横向于旋转轴线R的方向上限定流体通道15，并且分隔壁43在与轴向内壁相反的一侧上形成流体通道壁29的一段，该段相对于旋转轴线R横向限定流体通道13。
图2示出根据图1的平面II的立体剖视图，其中，旋转滑阀3基本切掉相对于旋转轴线R的轴向高度的二分之一。图2中特别是示出分隔壁43完全延伸穿过旋转滑阀3，使得流体通道13、15在流体上和结构上完全彼此分隔。换而言之，流体通道13、15在旋转滑阀3的区域中不会彼此汇流。这意味着，流体通道13的流体流动与流体通道15的流体流动之间不会发生任何流体交换。在横跨流体通道15的旋转轴线R的相反侧上，旋转滑阀3或圆柱形基础结构19基本由实心材料形成并形成部分圆柱形的外壁段45。基本由实心材料构成的外壁段45包括在径向方向R上延伸穿过旋转滑阀3的几个空腔47，这些空腔47的横截面不同并适配于旋转滑阀3的旋转形状。内部空腔47(即更靠近旋转轴线R布置的空腔47)就具有比外部空腔47更大的横截面。空腔47有助于减轻重量。
图2中进一步示出分隔壁43，特别是流体通道15的轴向内壁27在流体连接件开口39、49的区域中略呈凹曲。由此所得的弯曲壁段49、51作为单件汇入连接壁段53中，其中分隔壁43具有恒定的横截面。
参照图3至图6，根据多通阀1的两个控制状态示出根据本发明的多通阀1的示例性实施方案，其中，图3和图4示出多通阀1的第一控制状态，而图5和图6示出多通阀1的第二控制状态。
如图3和图4的组合所示，阀壳体5形成为基本空心的圆柱形及旋转形状。壳体5至少在面对旋转方向R的一个侧面上朝向环境敞开，以允许将旋转滑阀3组装或引入到内部壳腔55。如图3所示，阀壳体5具有围绕旋转滑阀3周向延伸的环状圆柱形壳壁57，该壳壁57闭合并具有恒定的横截面。在限定内部壳腔55的朝内壳体内壁59上，阀壳体5包括旋转形状的阀座，旋转形状的旋转滑阀3相对于该阀座以可旋转方式安装。旋转滑阀3横向于旋转方向R的尺寸略小，以便允许将旋转滑阀3插入壳体内腔55中，在此应当清楚，能够在旋转滑阀3的外周与阀座59之间设置密封件以及滑动轴承件，这样既能实现旋转滑阀3相对于阀壳体5低摩擦的相对旋转，又能避免流体可能进入旋转滑阀3与阀壳5之间的中间区域内。
如前所述，旋转滑阀3配置成根据其相对于旋转轴线R的旋转位置使得两个流体连接件7、9或7、11通过流体通道13、15而流体连接，以便能够实现通过一个流体通道13、15的流体流动(如图3至图6中箭头所示)，并阻止流体流动通过另外流体通道15、13且对应地通过另外流体连接件(如图中用大X示意性示出)。
在图3或图4所示的旋转滑阀3的位置上，多通阀1采取第一控制状态。在该第一控制状态下，旋转滑阀3相对于阀壳体5定向成使得第一流体通道13使第一对流体连接件7、9彼此流体连接，以便导引流体入流61通过旋转滑阀3，使得流体流能够离开旋转滑阀3或阀壳体5以及流体连接件9，该流体连接件则实现流体出口9作为流体出流63。旋转滑阀3或壳体5的设计配置中至关重要的是，流体连接件7、9的通流横截面基本对应于流体通道13的通流横截面。这样就能确保尽量减少损失，否则可能造成阀1的效率下降。流体通道13额外配置成：在图3和图4所示的第一控制阶段中，流体流61基本不经历任何偏转，并能基本完全直线地流动通过入流连接件7、直捷流体通道13和出流连接件9。另外，对于多通阀1的功能而言的决定性在于，当多通阀1进入图3和图4所示的控制状态时，允许流体流动通过流体通道13，而不允许流体流动通过另外的第二流体通道15(附图标记64)。这一点通过以下方式实现：首先通过定位分隔壁43，使得通过入流连接件7进入的流体入流61不能进入流体通道15，其次通过设定分隔壁43的尺寸和配置，该分隔壁43使流体通道13、15彼此完全流体分隔，并且其正面以密封或滑动接触方式接合阀座59。
图4示出根据图3的第一控制状态下的多通阀1的透视图，其中，切掉该多通阀1的一部分，以便突显多通阀的内部结构。图4示出根据本发明的多通阀1的另一特征，据此，流体连接件7、9、11和流体通道13或15关于横向于旋转轴线R的横向方向、特别是在径向方向上重叠。例如，如图所示，流体连接件7、9、11和流体通道13、15在横向方向上基本完全重叠，其中一对流体连接件7、9与该对流体连接件7、9相关联的流体通道13在第一控制状态下基本完全对准和定向(图3、图4)。换而言之，流体连接件7、9、11和流体通道13、15相对于旋转轴线R布置在同一平面上。
如图4所示，多通阀1能够包括壳盖65，该壳盖65在横向于旋转轴线R的横向或径向方向上具有与阀壳体5基本相同的外周尺寸。壳盖65部分位于阀壳5上，且部分位于旋转滑阀3上。壳盖65设计成板状形式，并在其中央包括通孔67，其用于导引旋转滑阀3的承载轴17穿过其中。内部环形边缘69围绕通孔开口67延伸，并从壳盖65的基础结构71沿旋转方向R突出，使得它们立于旋转滑阀3上。环形边缘69与承载轴17之间布置有密封件和/或阻尼件73，该密封件和/或阻尼件73也能相对于旋转轴线R沿周向形成。壳盖65的外周轴承段73的二维位置位于阀壳体5的圆柱形的环形边缘57上，并例如相对于径向方向R横向上与之齐平地闭合。
参照图5和图6，示出根据本发明的多通阀1的另外的第二控制状态。与根据图3和图4的控制状态相比，在图5和图6中，旋转滑阀3相对于旋转轴线R旋转45°。这意味着，为了多通阀1采取不同的切换或控制状态，旋转滑阀3绕旋转轴线R旋转45°。在图5和图6中，旋转滑阀3在另外一对流体连接件(即入流连接件7和出流连接件11)之间提供流体连接，并通过另外的第二流体通道15完成流体连接。在该控制状态下，第一流体通道13被切换到盲孔。这意味着，通过流体通道13或出流连接件9未提供或不可能有任何流体流动。应专门或完全通过流体通道15引导通过入流连接件7到达多通阀1的流体入流61，该流体通道15引导流体流动到出流连接件9，流体出流63又在此离开阀壳体5。如图所示，流体通道15因其结构而达成90°的流体流动偏转。这样，流体通道15的配置以及流体通道15与对应流体连接件7、11之间的通流横截面的匹配能够引导流体流动，但特别是几乎没有或没有任何流动损失。分隔壁43的弯曲壁段49、51基本上负责流体流动的偏转，并仅略呈弯曲，通过这些弯曲壁段49、51，流体流动经历连续小偏转，进入流体通道15，并对应地离开流体通道15。壳体侧的流体连接件7与旋转滑阀侧的流体连接件开口39之间或者旋转滑阀侧的流体连接件开口41与壳体侧的流体连接件11之间的对应过渡配置成使得流体流可以基本上无边缘、无突起和/或无死区体积地流动通过壳体5和旋转滑阀3。另外，参照关于根据图3和图4的控制状态的说明。
图7和图8示意性示出根据本发明的流体回路100，其中包括在流体回路100中的多通阀1在图7中处于第一控制状态而在图8中处于第二控制状态。举例而言，图7和图8中的流体回路100实现为冷却设备回路100，其主通道109连接机动车辆(未示出)的电机105的电机流体入口103和电机105的电机流体出口107，其中冷却器111集成在主通道109中。冷却器111配置成将经制冷的冷却流体引入到电机105。另外，冷却设备回路100包括用于绕过冷却器111的旁路通道113。通过旁路通道113，来自电机105的冷却流体能够在未经制冷(即不受冷却器111影响)的情况下返回到电机105。
另外，如上所述，多通阀1集成在冷却设备回路100中。多通阀1配置成在第一控制状态(所谓的冷却状态)下将经制冷的来自冷却器111的冷却流体提供给电机105，并在第二位置或第二控制状态(所谓的旁路位置或旁路状态)下将未经制冷的来自电机105的冷却流体返回到电机105。
图7示意性示出多通阀1的冷却状态，其中旁路通道113完全闭合，而主通道109完全打开。图1中示意性示出旁通位置，在该位置中，多通阀1定位成使得旁路通道完全释放，而使得主通道109完全闭合。多通阀1的壳体5包括形成为电机流体入口的流体连接件7，其用于接纳来自电机105的冷却流体，并且流体连接件9实现电机流体出口，其用于将冷却流体排放到冷却器111。另外，壳体5包括实现为电机流体出口的流体连接件11，其经由旁路通道113连接或可连接至电机105的电机流体入口103。
通过将根据本发明的多通阀1集成到根据本发明的冷却设备回路100中，能够显著提高机动车辆的内燃机105的效率。例如，能够影响内燃机在冷启动阶段中的操作行为。例如，借助机动车辆的冷却设备回路100中的多通阀1，根据冷却流体温度和/或环境温度，能够设置冷却流体通过旁路通道113或主通道109的流动，以便实现不同的通流方案。这样就能提出，直到某一预定温度，特别是冷却流体和/或环境的切换温度，流动通过旁路通道113的冷却流体例如在冷启动或暖机阶段期间被导引回到电机105。一旦冷却流体温度和/或环境温度达到预定的切换温度，冷却流体流应绕道进入主通道109，以通过冷却器111进行制冷，之后再将经制冷的冷却流体流引入到电机105。为了控制或激活多通阀1，可以采用公知的控制致动器或驱动器，其能够设置有控制规则逻辑(未示出)。
图7中示出多通阀的第一控制状态，其实现电机105的制冷位置，用连续箭头指示的流体流动通过流体通道13和对应相关联的一对流体连接器7、9到达冷却器，最终回到电机105以冷却电机。流体通道15切换到盲孔或不传输任何流体流动。
相比之下，图8示出第二控制状态，其中示例性示出旁路位置。通过流体通道15以及该流体通道15相关联的一对流体连接件7、11将流体流动完全导引回到电机105，而冷却器111不再执行任何制冷。因此，绕过主通道109。此时，在该状态下，将流体通道13切换到盲孔，以便没有任何流体流动通过流体通道13。在图7和图8中以虚线示出主通道109和旁路通道113中相应不参与工作的通道。主通道109或旁路通道113也可以分别称为流体管线或流体导管，它们是冷却设备回路100的载流结构115中负责引导流体的一部分。
在前述说明书、附图和权利要求书中公开的特征能够以单独方式或以其任何组合涉及本发明，以其不同的实施方案实现本发明。
附图标记列表
1 多通阀
3 旋转滑阀
5 壳体
7、9、11流体连接件
13、15流体通道
17 轴
19 基础结构
21 链轮
23、25 基面
27 轴向壁
29 流体通道壁
31 环形边缘
33 基面
35、37、39、41流体连接件开口
43 分隔壁
45 壁段
47 空腔
49、51 弯曲壁段
53 连接壁段
55 壳腔
57 壳壁
59 阀座
61 流体入流
63 流体出流
65 壳盖
67 通孔
69 边缘
71 基础结构
73密封件和/或阻尼件
100 流体回路
103 电机流体入口
105 电机
107 电机流体出口
109 主通道
111 冷却器
113 旁路通道
115 载流结构
R 旋转轴线

Claims (33)

1.一种用于控制机动车辆的流体回路(100)中流体流动的多通阀(1)，其包括：
-具有至少三个流体连接件(7、8、11)的阀壳体(5)；
-用于设置流体流动的旋转滑阀(3)，其布置在所述阀壳体(5)中，所述旋转滑阀(3)包括至少两个流体通道(13、15)，并构造成根据其相对于其旋转轴线(R)的旋转位置而使两个相应的流体连接件经由一个流体通道流体连接，其中，所述至少三个流体连接件(7、9、11)和所述至少两个流体通道(13、15)关于相对于所述旋转轴线(R)横向定向的横向方向重叠；
其中，所述多通阀(1)具有第一控制状态，在所述第一控制状态下，所述旋转滑阀(3)与所述阀壳体(5)对准，以便一个第一流体通道(13、15)使第一对流体连接件彼此流体连接，并阻止流体流动通过一个另外流体通道(15、13)，并且所述多通阀(1)具有至少一个另外控制状态，在所述另外控制状态下，阻止流体流动通过所述第一流体通道(13、15)，并且至少一个另外流体通道(15、13)使另外一对流体连接件彼此流体连接，每个流体通道分配给正好一对流体连接件。
2.根据权利要求1所述的多通阀(1)，其中，流体回路(100)是冷却流体回路。
3.根据权利要求1所述的多通阀(1)，其中，至少一个流体连接件配置为用于将流体引入所述阀壳体(5)的流体入口，并且至少一个流体连接件配置为用于从所述阀壳体(5)分发流体的流体出口，其中，至少一个另外流体连接件配置为流体入口或流体出口。
4.根据权利要求1或2所述多通阀(1)，其中，每个流体通道分配成：在所述旋转滑阀(3)的正好一个旋转位置，每个流体通道使正好一对流体连接件(7、9、11)彼此流体连接，以至允许该对流体连接件(7、9、11)之间的流体流动，并阻止流体流动通过所述另外流体通道。
5.根据权利要求1或2所述的多通阀(1)，其中，所述至少两个流体通道(13、15)彼此独立。
6.根据权利要求5所述的多通阀(1)，其中，所述至少两个流体通道(13、15)彼此流体分隔。
7.根据权利要求5所述的多通阀(1)，其中，通过相对于所述旋转轴线(R)横向定向的分隔壁(43)，两个相应的相邻流体通道(13、15)彼此分隔。
8.根据权利要求7所述的多通阀(1)，通过相对于所述旋转轴线(R)横向定向的分隔壁(43)，两个相应的相邻流体通道(13、15)彼此气密密封。
9.根据权利要求1或2所述的多通阀(1)，其中，所述流体连接件(7、9、11)和/或所述流体通道(13、15)沿所述旋转滑阀(3)的旋转轴线(R)的轴向伸长至少占所述旋转滑阀(3)的总轴向伸长的50％。
10.根据权利要求9所述的多通阀(1)，其中，所述流体连接件(7、9、11)和/或所述流体通道(13、15)沿所述旋转滑阀(3)的旋转轴线(R)的轴向伸长至少占所述旋转滑阀(3)的总轴向伸长的60％。
11.根据权利要求10所述的多通阀(1)，其中，所述流体连接件(7、9、11)和/或所述流体通道(13、15)沿所述旋转滑阀(3)的旋转轴线(R)的轴向伸长至少占所述旋转滑阀(3)的总轴向伸长的70％。
12.根据权利要求11所述的多通阀(1)，其中，所述流体连接件(7、9、11)和/或所述流体通道(13、15)沿所述旋转滑阀(3)的旋转轴线(R)的轴向伸长至少占所述旋转滑阀(3)的总轴向伸长的80％。
13.根据权利要求12所述的多通阀(1)，其中，所述流体连接件(7、9、11)和/或所述流体通道(13、15)沿所述旋转滑阀(3)的旋转轴线(R)的轴向伸长至少占所述旋转滑阀(3)的总轴向伸长的90％。
14.根据权利要求1或2所述的多通阀(1)，其中，所述阀壳体(5)包括旋转形状的阀座(59)，所述旋转滑阀(3)相对于所述阀座以可旋转方式安装。
15.根据权利要求14所述的多通阀(1)，其中，所述阀壳体(5)形成所述阀座(59)，或环形阀座(59)径向位于所述旋转滑阀(3)与所述阀壳体(5)之间。
16.根据权利要求1或2所述的多通阀(1)，其中，至少一个流体通道实现为直捷通道，并连接至所述旋转滑阀(3)的外周上所实现的流体连接件开口，并包括恒定的通流横截面。
17.根据权利要求1或2所述的多通阀(1)，其中，至少一个另外流体通道的通流横截面随所述旋转滑阀(3)的外轮廓变化。
18.根据权利要求17所述的多通阀(1)，其中，所述至少一个另外流体通道连续向外敞开。
19.根据权利要求1或2所述的多通阀(1)，其中，当在所述第一控制状态与所述至少一个另外控制状态之间进行切换时，所述旋转滑阀(3)相对于所述旋转轴线(R)进行小于90°的旋转运动。
20.根据权利要求19所述的多通阀(1)，其中，当在所述第一控制状态与所述至少一个另外控制状态之间进行切换时，所述旋转滑阀(3)相对于所述旋转轴线(R)进行小于60°的旋转运动。
21.根据权利要求20所述的多通阀(1)，其中，当在所述第一控制状态与所述至少一个另外控制状态之间进行切换时，所述旋转滑阀(3)相对于所述旋转轴线(R)进行45°的旋转运动。
22.根据权利要求1或2所述的多通阀(1)，其中，所述旋转滑阀(3)的流体通道配置成使得流体流动偏转90°。
23.根据权利要求22所述的多通阀(1)，其中，连续向外敞开的至少一个另外流体通道在相应的流体连接件侧包括呈凹曲的内轮廓。
24.根据权利要求23所述的多通阀(1)，其中，连续向外敞开的至少一个另外流体通道在流体连接件开口侧包括呈凹曲的内轮廓。
25.根据权利要求1或2所述的多通阀(1)，其中，一对流体连接件(7、9、11)彼此对准布置，和/或其中，一个流体通道配置成：当将流体流动从一个流体连接件引导到另外流体连接件时，流体流动不经历偏转。
26.根据权利要求25所述的多通阀(1)，其中，所述旋转滑阀(3)具有一个旋转位置，在所述旋转位置中，一对流体连接件(7、9、11)与该对流体连接件相关联的流体通道彼此对准布置。
27.根据权利要求1或2所述的多通阀(1)，其中，所述流体连接件的通流横截面对应于至少一个流体通道(13、15)的通流横截面和/或流体通道(13、15)的一对流体连接件开口的通流横截面。
28.根据权利要求1或2所述的多通阀(1)，其中，所述流体通道(13、15)配置成和/或其中相应的流体通道(13、15)与流体通道相关联的一对流体连接件相匹配，使得流体流动能够通过该对流体连接件，以及该对流体连接件相关联的流体通道无流动障碍。
29.根据权利要求28所述的多通阀(1)，其中，所述流体通道(13、15)配置成和/或其中相应的流体通道(13、15)与流体通道相关联的一对流体连接件相匹配，使得流体流动能够通过该对流体连接件，以及该对流体连接件相关联的流体通道无边缘，无突起，和/或无死区体积。
30.一种机动车辆的流体回路(100)，其包括根据前述权利要求中任一项所述的多通阀(1)以及以载流方式附接至所述多通阀(1)的流体导管结构。
31.根据权利要求30所述机动车辆的流体回路(100)，其中，所述流体回路(100)是冷却流体回路。
32.一种冷却流体回路(100)，用于将冷却流体引入机动车辆的电机(105)或从中排出冷却流体，其包括：
-连接电机流体入口(103)与电机流体出口(107)的主通道(109)，所述主通道(109)中集成有冷却器(111)，并且经由所述主通道(109)能将制冷后的冷却流体引入到所述电机(105)；
-用于旁通所述冷却器(111)的旁路通道(113)；以及
-多通阀(1)，根据权利要求1至29中任一项所述的多通阀(1)，所述多通阀(1)具有实现为冷却位置的第一控制状态以及实现为旁路位置的另外控制状态，在所述第一控制状态下，经由所述主通道(109)从所述冷却器向所述电机(105)供给经制冷的冷却流体，并阻止冷却流体流通过所述旁路通道(113)，而在所述另外控制状态下，经由所述旁路通道(113)向所述电机(105)供给未经制冷的冷却流体，并阻止冷却流体流通过所述主通道(109)。
33.根据权利要求32所述冷却流体回路(100)，所述冷却流体回路(100)用于将冷却流体引入机动车辆的内燃机或电动机或从中排出冷却流体。
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