DE102008030772B3

DE102008030772B3 - Rotary disk valve for adjusting multiple flows through cross section in electromechanical assembly, particularly for operating fluid circulation of machine, has two cross section adjustment units assigned to return springs

Info

Publication number: DE102008030772B3
Application number: DE200810030772
Authority: DE
Inventors: Markus STÖRMER
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2008-06-28
Filing date: 2008-06-28
Publication date: 2009-11-26
Anticipated expiration: 2028-06-29

Abstract

The rotary disk valve (1) has two cross section adjustment units (2,3) assigned to return springs (13,15), which push back the cross section adjustment units into the respective safe position. The cross section adjustment units are unscrewed against the return springs.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschieber zum Einstellen mehrerer Durchströmungsquerschnitte, insbesondere für einen mehrere Zweige aufweisenden Betriebsmittelkreislauf einer Maschine, mit mindestens einem ersten Querschnittsverstellglied und mit mindestens einem von dem ersten Querschnittsverstellglied über ein zumindest ein Zahnrad aufweisendes Getriebe antreibbares zweites Querschnittsverstellglied.The The invention relates to a rotary valve for setting a plurality of throughflow cross sections, especially for a multiple branches having resource circuit a Machine, with at least a first Querschnittsverstellglied and with at least one of the first cross-sectional adjustment via a at least one gear having gear drivable second Cross section adjustment.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine elektromechanische Baugruppe zum Einstellen von mehreren Durchströmungsquerschnitten.Farther The invention relates to an electromechanical assembly for adjustment of several flow cross sections.

Ferner betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einem mehrere Zweige aufweisenden Kühlwasserkreislauf, der mittels eines mehrere Querschnittsverstellglieder aufweisenden Drehschiebers regelbar ist.Further The invention relates to an internal combustion engine having a plurality Branched cooling water circuit, the by means of a multiple Querschnittsverstellglieder having Rotary valve is adjustable.

Drehschieber der eingangs genannten Art sind bekannt. So offenbart die WO 2008/049624 A2 einen Drehschieber, der mehrere in einem Gehäuse drehbar gelagerte Querschnittsverstellglieder aufweist, wobei ein erstes Querschnittsverstellglied, das von einem Stellmotor elektromotorisch antreibbar ist, und daher als antreibendes Querschnittsverstellglied wirkt, mit einem zweiten Querschnittsverstellglied über ein Getriebe wirkverbunden ist, wobei das Getriebe zumindest ein Zahnrad aufweist, über das das zweite Querschnittsverstellglied von dem ersten Querschnittsverstellglied antreibbar ist. Die Querschnittsverstellglieder weisen insbesondere in ihren Mantelflächen Durchströmungsöffnungen auf, die je nach Drehwinkelstellung des jeweiligen Querschnittsverstellglieds jeweils mit mindestens einem entsprechenden in dem Gehäuse des Drehschiebers ausgebildeten Zu- und/oder Ablauf für das zu verteilende Betriebsmittel zusammenwirken. Durch Verdrehen der Querschnittsverstellglieder kann dabei eine Überschneidung einer Durchströmungsöffnung mit dem Zu- und/oder Ablauf eingestellt und dadurch ein Durchströmungsquerschnitt freigegeben werden. Durch das erste Querschnittsverstellglied kann dabei das zweite Querschnittsverstellglied verstellt werden, sodass lediglich ein Stellmotor für den gesamten Drehschieber ausreicht. Durch entsprechende Ausbildung des Getriebes können dabei die Querschnittsverstellglieder unterschiedlich verstellt werden, zum Beispiel, indem das Getriebe ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis aufweist.Rotary valve of the type mentioned are known. So revealed the WO 2008/049624 A2 a rotary valve having a plurality in a housing rotatably mounted Querschnittsverstellglieder, wherein a first Querschnittsverstellglied, which is driven by a servo motor driven by electric motors, and therefore acts as a driving Querschnittsverstellglied is operatively connected to a second Querschnittsverstellglied via a gear, wherein the transmission has at least one gear over which the second cross-section adjustment member is drivable by the first cross-section adjustment member. The Querschnittsverstellglieder have in particular in their lateral surfaces flow openings, which cooperate depending on the rotational angle position of the respective Querschnittsverstellglieds each with at least one corresponding formed in the housing of the rotary valve inlet and / or outlet for the resources to be distributed. By turning the Querschnittsverstellglieder an overlap of a flow opening can be adjusted with the inlet and / or outlet and thereby a flow cross-section are released. By the first cross-sectional adjustment while the second Querschnittsverstellglied can be adjusted, so that only one actuator for the entire rotary valve is sufficient. By appropriate design of the transmission while the Querschnittsverstellglieder can be adjusted differently, for example, by the transmission has a certain gear ratio.

Die DE 101 23 033 A1 offenbart eine Drosselvorrichtung für ein strömendes Medium mit einem Ein- und Auslass und mit zwei dazwischen zueinander koaxial angeordneten Drosselorganen, die jeweils mindestens ein Strömungsfenster zum Durchtritt eines vom Ein- und Auslass strömenden Mediumstroms aufweisen und zum Steuern des Mediumstroms relativ zueinander verdrehbar sind. Jedes Drosselorgan ist als hohler Konus mit einem das mindestens eine Strömungsfenster enthaltenden Konusmantel ausgebildet und die Konen sind konzentrisch und relativ axial verschiebbar zueinander mit einem Spaltabstand zwischen ihren Konusmänteln angeordnet. An mindestens einem Konus sind angreifende Verschiebemittel vorgesehen, die in einem durch die sich nicht überdeckenden Strömungsfenster definierten Schließbereich der Drosselvorrichtung wirksam sind und eine axiale Relativverschiebung der Konen in eine den Spaltabstand zwischen den Konusmänteln reduzierende Richtung herbeiführen. Die Verschiebemittel weisen einen Anschlag und einen damit zusammenwirkenden Gegenanschlag auf, von denen jeweils einer an einem der Konen angeordnet ist. Ein Federelement drückt den Anschlag und Gegenanschlag in Achsrichtung der Konen zusammen, wodurch ein Verschiebemechanismus für die Konen im Schließbereich geschaffen wird, der eine geringe Reibung außerhalb des Schließbereichs aufweist.The DE 101 23 033 A1 discloses a throttle device for a flowing medium having an inlet and outlet and with two coaxially arranged therebetween throttle bodies, each having at least one flow window for the passage of a current flowing from the inlet and outlet medium flow and are rotatable relative to each other for controlling the medium flow. Each throttle body is formed as a hollow cone with a conical jacket containing the at least one flow window and the cones are arranged concentrically and relatively axially displaceable with each other with a gap distance between their cone shells. On at least one cone attacking displacement means are provided which are effective in a defined by the non-overlapping flow window closing region of the throttle device and bring about an axial relative displacement of the cones in the gap distance between the cone coats reducing direction. The displacement means comprise a stop and a cooperating counter-stop, one of which is arranged on one of the cones. A spring member urges the stopper and counter-abutment in the axial direction of the cones, thereby providing a shifting mechanism for the cones in the closing area, which has a low friction outside the closing area.

Fällt der Stellmotor jedoch aus, besteht die Gefahr, dass der Drehschieber beziehungsweise die Querschnittsverstellglieder in einer Position/Drehwinkelstellung stehen bleiben, in der einer oder mehrere Durchströmungsquerschnitte, die für die Betriebssicherheit einer den Drehschieber aufweisenden Maschine von Bedeutung sind, verschlossen sind. Handelt es sich bei der Maschine beispielsweise um eine Brennkraftmaschine und bei dem Betriebsmittelkreislauf um den Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine, so würde bei Ausfall des Stellmotors die Gefahr bestehen, dass der Kühlmittelkreislauf dauerhaft unterbrochen wird und die Brennkraftmaschine überhitzt.Does that fall Actuator, however, there is a risk that the rotary valve or the Querschnittsverstellglieder in a position / angular position remain standing, in the one or more flow cross-sections, the for the reliability of a rotary vane having machine are important, are closed. Is it the machine? for example, an internal combustion engine and the resource cycle around the coolant circuit the internal combustion engine, so would in case of failure of the servomotor there is a risk that the coolant circuit is permanently interrupted and the internal combustion engine overheats.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Drehschieber zu schaffen, der auf einfache Art und Weise verhindert, dass bei einem Ausfall des Stellmotors die Querschnittsverstellglieder in einer ungünstigen Position/Drehwinkelstellung stehen bleiben.Of the Invention is therefore the object of a rotary valve create a simple way to prevent that from happening Failure of the servomotor, the Querschnittsverstellglieder in one unfavorable Position / angular position remain stationary.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zumindest dem ersten Querschnittsverstellglied und dem Zahnrad und/oder dem zweiten Querschnittsverstellglied jeweils eine Rückstellfeder zugeordnet sind, die die aus einer Sicherungsposition gegen die Rückstellfeder herausgedrehten Querschnittsverstellglieder in die Sicherungsposition zurück drängen. Die Querschnittsverstellglieder werden also gegen die Kraft mehrerer Rückstellfedern, insbesondere von einem Stellmotor, aus ihrer jewei ligen Sicherungsposition, in der bevorzugt die sicherheitsrelevanten Durchströmungsquerschnitte freigegeben sind, herausgedreht. Mit anderen Worten wird beim Verdrehen der Querschnittsverstellglieder aus der jeweiligen Sicherungsposition heraus, die entsprechende Rückstellfeder gespannt. Bei einem Ausfall des den Drehschieber antreibenden Stellmotors, drängen die dann gespannten Rückstellfedern die Querschnittsverstellglieder direkt oder indirekt (über das Zahnrad) in die Sicherungsposition zurück. Durch das vorteilhafte Vorsehen der zweiten Rückstellfeder an dem Zahnrad lässt sich der Drehschieber besonders einfach und kostengünstig herstellen, wobei gleichzeitig ein sicheres Zurückdrehen der mehreren Querschnittsverstellglieder in die Sicherungsposition gewährleistet ist. Durch die alternative oder zusätzliche Anordnung der zweiten Rückstellfeder an dem zweiten Querschnittsverstellglied wird das zweite Querschnittsverstellglied direkt beaufschlagt, so dass die zweite Rückstellfeder schwächer ausgelegt werden kann. Natürlich ist auch ein Drehschieber mit mehr als nur zwei Querschnittsverstellgliedern, die über ein entsprechendes Getriebe miteinander verbunden sind, denkbar, bei dem dann dem jeweiligen Zahnrad und/oder den weiteren Querschnittsverstellgliedern jeweils eine Rückstellfeder zugeordnet sind.The object underlying the invention is achieved in that at least the first Querschnittsverstellglied and the gear and / or the second Querschnittsverstellglied each have a return spring are assigned urging the herausgedrehten from a securing position against the return spring Querschnittsverstellglieder back into the securing position. The Querschnittsverstellglieder be so against the force of several return springs, in particular by a servomotor, from their jewei time securing position, in which preferably the safety-relevant flow cross-sections are released, unscrewed. In other words, when twisting the Querschnittsverstellglieder from the respective securing position out, the corresponding return spring tensioned. In case of failure of the rotary valve driving servomotor, the then tensioned return springs urging the Querschnittsverstellglieder directly or indirectly (via the gear) back into the securing position. Due to the advantageous provision of the second return spring on the gear wheel, the rotary valve can be produced in a particularly simple and cost-effective manner, at the same time ensuring reliable turning back of the several cross-sectional adjustment members into the securing position. By the alternative or additional arrangement of the second return spring on the second Querschnittsverstellglied the second Querschnittsverstellglied is applied directly, so that the second return spring can be made weaker. Of course, a rotary valve with more than just two Querschnittsverstellgliedern, which are connected to each other via a corresponding transmission conceivable, in which then the respective gear and / or the further Querschnittsverstellgliedern are each associated with a return spring.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Getriebe an den Querschnittsverstellgliedern angeordnete und mit dem Zahnrad in Eingriff bringbare, insbesondere axial ausgerichtete Mitnahmeelemente auf. An den Querschnittsverstellgliedern sind also Mitnahmeelemente angeordnet, die bevorzugt einstückig mit dem jeweiligen Querschnittsverstellglied ausgebildet sind, und die mit dem Zahnrad kämmen, wodurch die Drehbewegung des ersten Querschnittsverstellglieds über das Zahnrad auf das zweite Querschnittsverstellglied übertragen wird.To an advantageous embodiment of the invention, the transmission arranged on the Querschnittsverstellgliedern and with the gear engageable, in particular axially oriented driving elements on. At the Querschnittsverstellgliedern are thus driving elements arranged, preferably in one piece are formed with the respective Querschnittsverstellglied, and which mesh with the gear, whereby the rotational movement of the first Querschnittsverstellglieds over the Gear transmitted to the second Querschnittsverstellglied becomes.

Besonders bevorzugt sind die Mitnahmeelemente des zweiten (antreibbaren) Querschnittsverstellglieds über seinen gesamten Umfang und die Mitnahmeelemente des ersten (antreibenden) Querschnittsverstellglieds nur über einen Umfangswinkelbereich verteilt angeordnet. Es ist also vorgesehen, dass das zweite/antreibbare Querschnittsverstellglied über seinen gesamten Umfang verteilt angeordnet die Mitnahmeelemente aufweist, sodass die Bewegung des zweiten Querschnittsverstellglieds stets mit der Bewegung des Zahnrads direkt gekoppelt ist, beziehungsweise dass sich das antreibbare Querschnittsverstellglied nur in Abhängigkeit von einer Bewegung beziehungsweise Drehung des Zahnrades verstellen kann. Das erste beziehungsweise antreibende Querschnittsverstellglied hingegen weist nur über mindestens einen Umfangswinkelbereich verteilt angeordnete Mitnahmeelemente auf. Mit anderen Worten weist das antreibende/erste Querschnittsverstellglied mindestens einen mitnahmeelementfreien Umfangswinkelbereich auf. Dies führt dazu, dass das erste/antreibende Querschnittsverstellglied Drehwinkelstellungsbereiche aufweist, in denen es nicht mit dem Zahnrad zusammenwirkt, sodass das erste/antreibende Querschnittsverstellglied in dem beziehungsweise über den mitnahmeelementfreien Umfangswinkelbereich verdreht werden kann, ohne dass sich die Drehbewegung des ersten/antreibenden Querschnittsverstellglieds auf das Zahnrad oder das zweite/antreibbare Querschnittsverstellglied überträgt. Wird das erste Querschnittsverstellglied in diesem mitnahmeelementfreien Umfangswinkelbereich verdreht, so hat das den Vorteil, dass der Stellmotor lediglich das erste Querschnittsverstellglied gegen die eine Rückstellfeder verdrehen muss. Beim Ausfall des Stellmotors wirken beide Rückstellfedern auf die Querschnittsverstellglieder und verdrehen beziehungsweise drängen diese in die Sicherungsposition. Zweckmäßigerweise sind die Mitnahmeelemente an dem jeweiligen Querschnittsverstellglied, an dem ersten Querschnittsverstellglied natürlich nur innerhalb des Umfangswinkelbereichs, gleichmäßig verteilt angeordnet.Especially Preferably, the driving elements of the second (drivable) Querschnittsverstellglieds are about his entire perimeter and the entrainment elements of the first (driving) Querschnittsverstellglieds only about arranged a circumferential angle area distributed. So it is envisaged that the second / drivable Querschnittsverstellglied over its distributed distributed throughout the circumference has the driving elements, so that the movement of the second Querschnittsverstellglieds always with the movement of the gear is directly coupled, respectively that the drivable Querschnittsverstellglied only in dependence Adjust by a movement or rotation of the gear can. The first or driving Querschnittsverstellglied however, only over at least one circumferential angular range arranged distributed driving elements on. In other words, the driving / first Querschnittsverstellglied at least one capture element-free circumferential angle range. this leads to in that the first / driving cross-section adjustment member angular position ranges in which it does not interact with the gear so that the first / driving Querschnittsverstellglied in or over the can be rotated with capture element free circumferential angle range, without that the rotational movement of the first / driving Querschnittsverstellglieds transmits to the gear or the second / drivable Querschnittsverstellglied. Becomes the first cross-sectional adjustment in this taker-free Circumferential angular range twisted, so this has the advantage that the servomotor only the first Querschnittsverstellglied against the one return spring must twist. When the servomotor fails, both return springs act on the Querschnittsverstellglieder and twist or press these in the securing position. Conveniently, the driving elements on the respective Querschnittsverstellglied, on the first Querschnittsverstellglied Naturally only within the circumferential angle range, evenly distributed.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das erste Querschnittsverstellglied eine in einem beziehungsweise in dem mitnahmeelementfreien Umfangswinkelbereich wirkende Verdrehsicherung für das Zahnrad auf. Das bedeutet, dass wenn sich der mitnahmeelementfreie Umfangswinkelbereich des Querschnittsverstellglieds im Bereich des Zahnrads befindet, das Zahnrad sich nicht verdrehen lässt. Da das erste Querschnittsverstellglied beziehungsweise die Mitnahmeelemente des ersten Querschnittsverstellglieds in dem mitnahmeelementfreien Umfangswinkelbereich nicht mit dem Zahnrad kämmen und somit das antreibende Querschnittsverstellglied losgelöst von dem antreibbaren Querschnittsverstellglied frei verdrehbar ist, könnte es geschehen, dass sich das antreibbare Querschnittsverstellglied ungewollt verstellt. Die vorteilhafte Verdrehsicherung verhindert hierbei ein derartiges Verstellen beziehungsweise Verdrehen des antreibbaren/zweiten Querschnittsverstellglieds, wenn sich die Zähne des Zahnrades in den mitnahmeelementfreien Umfangswinkelbereich des antreibenden Querschnittsverstellglieds befinden. Innerhalb des mitnahmeelementfreien Umfangswinkelbereichs des ersten Querschnittsverstellglieds kann dieses also losgelöst von dem zweiten Querschnittsverstellglied bewegt, eingestellt beziehungsweise verdreht werden, wobei der freie Verdrehwinkel konstruktiv durch die Mitnahmeelemente, insbesondere durch die Anzahl der Mitnahmeelemente bestimmt wird, und wobei das zweite Querschnittsverstellglied in seiner Verdrehstellung arretiert ist. In dem mitnahmeelementfreien Umfangswinkelbereich muss das erste Querschnittsverstellglied, wie bereits gesagt, lediglich gegen die ihm direkt zugeordnete (erste) Rückstellfeder verdreht werden, da die dem Zahnrad zugeordnete (zweite) Rückstellfeder aufgrund der Verdrehsicherung nicht wirken kann. Im Normalbetrieb kann somit der Drehschieber, insbesondere als Thermostatersatz einer Brennkraftmaschine, derart betrieben werden, dass das erste Querschnittsverstellglied einen oder mehrere Durchströmungsquerschnitte einstellt, während das zweite Querschnittsverstellglied über das Getriebe nur sehr selten verstellt wird. Dadurch wird im Normalbetrieb der Drehschieber nur gegen die dem ersten Querschnittsverstellglied zugeordnete Rückstellfeder verdreht, und in den seltenen Fällen auch gegen die dem Zahnrad uod/oder dem zweiten Querschnittsverstellglied zugeordnete Rückstellfeder. Vorteilhafterweise ist dabei die dem ersten Querschnittsverstellglied zugeordnete Rückstellfeder wesentlich schwächer ausgelegt, als nur eine einzige an dem ersten Querschnittsverstellglied für den gesamten Drehschieber – also für alle Querschnittsverstellglieder – vorgesehene Rückstellfeder, welche dann sämtliche Querschnittsverstellglieder beim Ausfall des Stellmotors in die Sicherungsposition zurückdrehen müsste, wobei der Stellmotor ständig gegen die dann gezwungenermaßen stark ausgelegte Rückstellfeder arbeiten müsste.According to a further development of the invention, the first cross-sectional adjustment member has an anti-twist device acting in one or in the captive-element-free circumferential angular region for the toothed wheel. This means that when the take-up element-free circumferential angular range of the cross-section adjustment member is in the range of the gear, the gear can not rotate. Since the first cross-sectional adjustment member or the entrainment elements of the first cross-sectional adjustment member does not mesh with the gear in the capture element-free circumferential angular range and thus the driving Querschnittsverstellglied detached from the drivable Querschnittsverstellglied is freely rotatable, it could happen that the drivable Querschnittsverstellglied unintentionally adjusted. The advantageous anti-rotation prevents this such adjustment or rotation of the drivable / second Querschnittsverstellglieds when the teeth of the gear are in the driver element-free circumferential angular range of the driving Querschnittsverstellglieds. Within the capture element-free peripheral angular range of the first Querschnittsverstellglieds this can thus be moved detached from the second Querschnittsverstellglied, set or rotated, the free angle of rotation is structurally determined by the driving elements, in particular by the number of driving elements, and wherein the second Querschnittsverstellglied is locked in its rotational position , In the capture element-free circumferential angular range, the first Querschnittsverstellglied, as already said, only against the directly associated (first) return spring must be rotated because the gear associated with (second) return spring can not act due to the rotation. In normal operation, the rotary valve, in particular as a thermostat replacement of an internal combustion engine, can thus be operated such that the first cross-sectional adjustment adjusts one or more flow cross-sections, while the second Querschnittsverstellglied is very rarely adjusted via the transmission. Characterized the rotary valve is rotated only against the first cross-section adjustment member associated return spring in normal operation, and in the rare cases, against the gear uod / or the second Querschnittsverstellglied associated return spring. Advantageously, while the first Querschnittsverstellglied associated return spring is much weaker designed, as only a single on the first Querschnittsverstellglied for the entire rotary valve - ie for all Querschnittsverstellglieder - provided return spring, which would then turn back all Querschnittsverstellglieder in case of failure of the servo motor in the backup position, the Actuator should constantly work against the then forced strong design return spring.

Vorteilhafterweise ist die Verdrehsicherung von einem in dem mitnahmeelementfreien Umfangswinkelbereich angeordneten und mit dem Zahnrad in Eingriff bringbaren ringsegmentförmigen Sicherungsaxialvorsprung gebildet, der zweckmäßigerweise auf dem selben Radius wie die Mitnahmeelemente liegt. Um die Verdrehsicherung zu bewirken, ist das Zahnrad vorteilhafterweise derart ausgebildet, dass die Flanken von zwei Zähnen auf der äußeren Mantelfläche des Sicherungsaxialvorsprungs aufliegen können. Dabei ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Mitnahmeaxialvorsprünge des ersten Querschnittsverstellglieds axial weiter hervorstehen als der Sicherungsaxialvorsprung. Weiterhin sind bevorzugt einige der Zähne des Zahnrades auf der mit dem ersten Querschnittsverstellglied zusammenwirkenden Seite des Zahnrads axial verkürzt ausgebildet. Dadurch kann erreicht werden, dass ein verkürzter Zahn des Zahnrads im Bereich des Sicherungsaxialvorsprungs zwischen den Querschnittsverstellgliedern eintauchen kann, während die benachbarten – normal ausgebildeten – Zähne des Zahnrads mit ihren Flanken auf dem Sicherungsaxialvorsprung aufliegen.advantageously, is the rotation of one in the takings-free Circumference angular range arranged and engaged with the gear engageable ring segmented Sicherungsaxialvorsprung formed, which expediently on the same radius as the entrainment is. To effect the rotation, the gear is advantageously designed such that the flanks of two teeth on the outer surface of the Safety axial projection can rest. It is with advantage provided that the driving axial projections of the first Querschnittsverstellglieds protrude axially further than the Sicherungsaxialvorsprung. Farther are preferred some of the teeth of the gear on the cooperating with the first Querschnittsverstellglied Side of the gear axially shortened educated. This can be achieved that a shortened tooth of the gear in the area of the Sicherungsaxialvorsprungs between the Cross section adjusters can dip while the adjacent - normal trained - Teeth of Gear with their flanks rest on the Sicherungsaxialvorsprung.

Vorteilhafterweise ist die jeweilige Rückstellfeder als Torsionsfeder oder als Spiralfeder ausgebildet, wobei die entsprechende Rückstellfeder bevorzugt mit einer Stirnseite des Zahnrads, des ersten Querschnittsverstellglieds beziehungsweise des zweiten Querschnittsverstellglieds und dem die Querschnittsverstellglieder und das Zahnrad aufnehmenden Gehäuses zusammenwirkt. Fällt der Stellmotor aus, drängt die dem ersten Querschnittsverstellglied zugeordnete Rückstellfeder das erste Querschnittsverstellglied in die Sicherungsposition. Bei dieser Verdrehbewegung greifen früher oder später die Mitnahmeelemente des ersten Querschnittsverstellglieds in das Zahnrad ein, woraufhin auch die dem Zahnrad zugeordnete Rückstellfeder wirken kann, indem sie das Zahnrad verdreht und damit auch das zweite Querschnittsverstellglied in die Sicherungsposition drängt. Die dem Zahnrad zugeordnete Rückstellfeder bleibt also im Normalbetrieb vorgespannt und wird nur dann entspannt, wenn ein Notfall, beziehungsweise ein Ausfall des Stellmotors eintritt. Lediglich während dem Spannvorgang für beide Rückstellfedern muss der Stellmotor kurzfristig die Gegenkräfte beider Rückstellfedern überwinden. Im Normalbetrieb muss der Stellmotor jedoch nur gegen die eine Rückstellfeder, wie oben beschrieben, arbeiten. Entsprechendes gilt, wenn die andere Rückstellfeder nicht dem Zahnrad, sondern dem weiten Querschnittsverstellglied zugeordnet ist, oder wenn sowohl dem Zahnrad als auch dem zweiten Querschnittsverstellglied jeweils eine Rückstellfeder zugeordnet sind.advantageously, is the respective return spring designed as a torsion spring or as a spiral spring, wherein the corresponding Return spring preferably with an end face of the gear, the first Querschnittsverstellglieds or the second Querschnittsverstellglieds and the Querschnittsverstellglieder and the gear receiving housing interacts. falls the actuator off, urges the return spring associated with the first cross-sectional adjustment member the first Querschnittsverstellglied in the securing position. At this Twisting move earlier or later the Driving elements of the first Querschnittsverstellglieds in the gear a, whereupon also the gear associated return spring can act by turning the gear and thus the second Cross-section adjustment pushes in the securing position. The the gear associated return spring remains biased in normal operation and is only then relaxed, when an emergency or a failure of the servomotor occurs. Only during the clamping process for both return springs the servomotor must overcome the opposing forces of both return springs in the short term. In normal operation, however, the servomotor must only against the one return spring, as described above, work. The same applies if the other Return spring not the gear, but the wide Querschnittsverstellglied is assigned, or if both the gear and the second Cross-section adjustment each associated with a return spring.

Die elektromechanische Baugruppe weist erfindungsgemäß einen wie oben beschriebenen Drehschieber auf.The Electromechanical assembly according to the invention has one as described above Rotary valve on.

Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine zeichnet sich durch einen wie oben beschriebenen Drehschieber aus.The inventive internal combustion engine records through a rotary valve as described above.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigt diein the The invention will be explained in more detail with reference to a drawing. This shows the

Figur einen erfindungsgemäßen Drehschieber in einer perspektivischen Darstellung.figure a rotary valve according to the invention in a perspective view.

Die Figur zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen erfindungsgemäßen Drehschieber 1, der zum Einstellen von mehreren Durchströmungsquerschnitten eines Betriebsmittelkreislaufs einer Maschine, insbesondere eines Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine, verwendet wird. Der Drehschieber 1 weist ein erstes Querschnittsverstellglied 2 sowie ein zweites Querschnittsverstellglied 3 auf, die axial hintereinander liegend angeordnet und um die gleiche Drehachse 4 verdrehbar in einem hier nicht dargestellten Gehäuse gelagert sind. In den Mantelflächen der im wesentlichen kreiszylinderförmigen Querschnittsverstellglieder 2 und 3 sind mehrer radiale Durchströmungsöffnungen 5 ausgebildet, die mit im Gehäuse ausgebildeten Zu- und/oder Abläufen des Betriebsmittelkreislaufs zusammenwirken, wobei je nach Drehwinkelstellung des jeweiligen Querschnittsverstellglieds 2 oder 3 ein unterschiedlich großer Durchströmungsquerschnitt freigegeben werden kann. Des weiteren sind axiale Durchströmungsöffnungen 6 in den Stirnseiten der Querschnittsverstellglieder 2 und 3 vorgesehen, durch die ebenfalls das Betriebsmittel strömen kann. Die Querschnittsverstellglieder 2 und 3 weisen an ihren zueinander weisenden Stirnseiten 7 beziehungsweise 8 jeweils axial ausgerichtete Mitnahmeelemente 9 beziehungsweise 10 auf, die jeweils über den Umfang des jeweiligen Querschnittsverstellglieds 2 beziehungsweise 3 verteilt angeordnet sind, wobei die Mitnahmeelemente 10 des zweiten Querschnittsverstellglieds 3 gleichmäßig über den gesamten Umfang und die Mitnahmeelemente 9 des ersten Querschnittsverstellglieds 2 nur über einen bestimmten Umfangswinkelbereich, dort aber ebenfalls gleichmäßig, verteilt angeordnet sind, sodass das erste Querschnittsverstellglied 2 einen mitnahmeelementfreien Umfangswinkelbereich aufweist.The figure shows a perspective view of a rotary valve according to the invention 1 , which is used for adjusting a plurality of flow cross sections of a resource cycle of an engine, in particular a cooling circuit of an internal combustion engine. The rotary valve 1 has a first Querschnittsverstellglied 2 and a second Querschnittsverstellglied 3 on, which are arranged axially one behind the other and about the same axis of rotation 4 are rotatably mounted in a housing, not shown here. In the lateral surfaces of the substantially circular cylindrical Querschnittsverstellglieder 2 and 3 are several radial flow openings 5 formed, which cooperate with in the housing formed inflows and / or outflows of the operating medium circuit, wherein depending on the angular position of the respective Querschnittsverstellglieds 2 or 3 a different sized flow area can be released. Furthermore, axial flow openings 6 in the end faces of the Querschnittsverstellglieder 2 and 3 provided through which also the resources can flow. The cross section adjustment members 2 and 3 have at their facing end faces 7 respectively 8th each axially aligned driving elements 9 respectively 10 on, each over the circumference of the respective Querschnittsverstellglieds 2 relationship wise 3 are arranged distributed, wherein the driving elements 10 the second Querschnittsverstellglieds 3 evenly over the entire circumference and the entrainment elements 9 the first Querschnittsverstellglieds 2 only over a certain circumferential angle range, but there are also uniformly distributed, so that the first Querschnittsverstellglied 2 Has a takings element free circumferential angle range.

Der Drehschieber 1 weist weiterhin ein Zahnrad 11 auf, das im Wesentlichen außerhalb der beiden Querschnittsverstellglieder 2 und 3 angeordnet ist, wobei seine Drehachse parallel zur Drehachse 4 ausgerichtet ist. Das Zahnrad 11 ist derart angeordnet, dass die Mitnahmeelemente 9 und 10 im Betrieb des Drehschiebers 1 mit den Zähnen des Zahnrads 11 kämmen beziehungsweise in das Zahnrad 11 eingreifen. Durch Verdrehen des ersten Querschnittsverstellglieds 2 kann nunmehr mittels des Zahnrads 11, das zusammen mit den Mitnahmeelementen 9 und 10 ein Getriebe 12 bildet, das zweite Quer schnittsverstellglied 3 verstellt/verdreht werden. Aufgrund des mitnahmeelementfreien Umfangswinkelbereichs des ersten Querschnittsverstellglieds 2 ist das Getriebe 12 ein einen Drehunterschied zwischen den Querschnittsverstellgliedern 2 und 3 erzeugendes Getriebe, da das Querschnittsverstellglied 2 in diesem mitnahmeelementfreien Umfangswinkelbereich losgelöst von dem zweiten Querschnittsverstellglied 3 gedreht werden kann.The rotary valve 1 still has a gear 11 essentially on the outside of the two cross section adjustment members 2 and 3 is arranged, with its axis of rotation parallel to the axis of rotation 4 is aligned. The gear 11 is arranged such that the driving elements 9 and 10 during operation of the rotary valve 1 with the teeth of the gear 11 comb or in the gear 11 intervention. By turning the first Querschnittsverstellglieds 2 can now by means of the gear 11 that together with the driving elements 9 and 10 a gearbox 12 forms, the second cross-section adjustment 3 be adjusted / twisted. Due to the capture element-free circumferential angular range of the first Querschnittsverstellglieds 2 is the transmission 12 a rotational difference between the Querschnittsverstellgliedern 2 and 3 generating gear, since the Querschnittsverstellglied 2 in this capture element-free circumferential angular range detached from the second Querschnittsverstellglied 3 can be turned.

Weiterhin ist dem ersten Querschnittsverstellglied 2 eine Rückstellfeder 13, die als Torsionsfeder 14 ausgebildet ist, zugeordnet, Die Rückstellfeder 13 ist schematisch dargestellt und an dem dem Getriebe 12 gegenüberliegenden Ende des Querschnittsverstellglieds 2 angeordnet. Die Torsionsfeder 14 wirkt mit dem Querschnittsverstellglied 2 und dem nicht dargestellten Gehäuse des Drehschiebers 1 zusammen. Ferner ist dem Zahnrad 11 eine Rückstellfeder 15 zugeordnet, die als Torsionsfeder 16 ausgebildet ist, und die mit dem Zahnrad 11 und dem Gehäuse des Drehschiebers 1 zusammenwirkt.Furthermore, the first Querschnittsverstellglied 2 a return spring 13 acting as a torsion spring 14 is formed, assigned, the return spring 13 is shown schematically and on which the transmission 12 opposite end of the Querschnittsverstellglieds 2 arranged. The torsion spring 14 acts with the cross section adjustment 2 and the housing, not shown, of the rotary valve 1 together. Further, the gear is 11 a return spring 15 assigned as a torsion spring 16 is formed, and with the gear 11 and the housing of the rotary valve 1 interacts.

Das Zahnrad 11 wird nur hierbei nur dann verdreht, wenn die Mitnahmeelemente 9 des ersten Querschnittsverstellglieds 2 dieses durchkämmen, ansonsten bleibt es stehen, indem es am Querschnittsverstellglied 2 an einer äußeren Mantelfläche eines im mitnahmeelementfreien Umfangswinkelbereichs angeordneten Sicherungsaxialvorsprungs mit Flanken seiner Zähne aufliegt beziehungsweise schleift. Im Normalbetrieb wird überwiegend nur das Querschnittsverstellglied 2 verdreht. Hierzu wird vorteilhafterweise ein Stellmotor 17 verwendet. Im Normalbetrieb wirkt der Sicherungsaxialvorsprung zusammen mit Zähnen des Zahnrads 11 als Verdrehsicherung 18 für das Zahnrad 11. Jeder zweite der Zähne des Zahnrads 11 ist axial gesehen verkürzt ausgebildet, sodass der verkürzte Zahn mit den Mitnahmeelementen 10 des zweiten Querschnittsverstellglieds 3 zusammenwirkt und gleichzeitig die benachbarten – nicht verkürzten – Zähne auf dem Sicherungsaxialvorsprung, wie oben beschrieben, aufliegen, wodurch eine Drehung des Zahnrads 11 verhindert wird. Dadurch wird ein Verdrehen des zweiten Querschnittsverstellglieds 3, während sich das Zahnrad 11 in dem mitnahmeelementfreien Umfangswinkelbereich des ersten Querschnittsverstellglieds 2 befindet, verhindert. Im Normalbetrieb verdreht der Stellmotor 17 das Querschnittsverstellglied 2 elektromotorisch gegen die Federkraft der Rückstellfeder 13 beziehungsweise Torsionsfeder 14 und spannt diese. Fällt der Stellmotor 17 aufgrund eines Schadens oder Fehlers aus, so drängt die Rückstellfeder 13 das Querschnittsverstellglied 2 zurück in eine Sicherungsposition, in der vorteilhafterweise sicherheitsrelevante Durchströmungsquerschnitte freigegeben sind. Die Rückstellfeder 13 ist vorteilhafterweise derart ausgelegt, dass sie das innere Verlustmoment des Stellmotors 17 überwindet und das erste Querschnittsverstellglied 2 in die Sicherungsposition drängt, sodass der Stellmotor 17 im Normalbetrieb nur gegen eine relativ geringe Federkraft der Rückstellfeder 13 arbeitet. Im Laufe des Zurückstellens des Querschnittsverstellglieds 2 in die Sicherungsposition durch die Rückstellfeder 13 kommen irgendwann die Mitnahmeelemente 9 in Eingriff mit dem Zahnrad 11, wobei die Verdrehsicherung 18 gelöst wird. Ab dann unterstützt die Rückstellfeder 15 das Zurückstellen des Querschnittsverstellglieds 3 und drängt dieses in seine entsprechende Sicherungsposition. Die Rückstellfeder 15 wird also erst durch Lösen der Verdrehsicherung 18 entspannt. Durch die vorteilhafte Rückstellfeder 15 kann auch das zweite Querschnittsverstellglied 3 problemlos in die Sicherungsposition verbracht werden, ohne dass die Federkraft der Rückstellfeder 13 erhöht werden muss. Vielmehr wirkt die Rückstellfeder 15 nach Lösen der Verdrehsicherung 18 unterstützend zu der Rückstellfeder 13. Die Sicherungspositionen der Querschnittsverstellglieder sind dabei bevorzugt mittels jeweils eines Drehanschlags an dem Gehäuse realisiert. Natürlich ist es auch denkbar alternativ oder zusätzlich zu der Rückstellfeder 15 eine Rückstellfeder beziehungsweise Torsionsfeder vorzusehen, die direkt mit dem zweiten Querschnittsverstellglied 3 zusammenwirkt.The gear 11 is only twisted in this case only if the driving elements 9 the first Querschnittsverstellglieds 2 This comb through, otherwise it stops by it on the cross section adjustment 2 rests or grinds with flanks of its teeth on an outer circumferential surface of a Sicherungsaxialvorsprungs arranged in the capture element-free circumferential angular range. In normal operation, predominantly only the Querschnittsverstellglied 2 twisted. For this purpose, advantageously, a servomotor 17 used. In normal operation, the securing axial projection cooperates with teeth of the gear 11 as anti-twist device 18 for the gear 11 , Every second of the teeth of the gear 11 is formed axially shortened, so that the shortened tooth with the driving elements 10 the second Querschnittsverstellglieds 3 cooperates and at the same time the adjacent - not shortened - teeth on the Sicherungsaxialvorsprung, as described above, rest, whereby a rotation of the gear 11 is prevented. This will cause a twisting of the second cross-section adjustment member 3 while the gear 11 in the capture element-free circumferential angular range of the first Querschnittsverstellglieds 2 is prevented. In normal operation, the servomotor rotates 17 the cross section adjustment member 2 electromotive against the spring force of the return spring 13 or torsion spring 14 and tense this. If the servomotor falls 17 due to damage or failure, the return spring forces 13 the cross section adjustment member 2 back to a safety position in which safety-relevant flow cross-sections are advantageously released. The return spring 13 is advantageously designed such that it the internal loss torque of the servomotor 17 overcomes and the first cross-section adjustment 2 urges into the safety position so that the servomotor 17 in normal operation only against a relatively small spring force of the return spring 13 is working. In the course of resetting the Querschnittsverstellglieds 2 in the securing position by the return spring 13 At some point the entrainment elements come 9 in engagement with the gear 11 , where the anti-twist device 18 is solved. From then supports the return spring 15 the reset of the cross section adjustment 3 and pushes this into its corresponding safety position. The return spring 15 So it is only by loosening the rotation 18 relaxed. Due to the advantageous return spring 15 can also be the second Querschnittsverstellglied 3 be easily brought into the safety position, without the spring force of the return spring 13 must be increased. Rather, the return spring acts 15 after loosening the anti-twist device 18 supportive of the return spring 13 , The securing positions of the Querschnittsverstellglieder are preferably realized by means of a respective rotation stop on the housing. Of course, it is also conceivable alternative or in addition to the return spring 15 to provide a return spring or torsion spring, directly with the second Querschnittsverstellglied 3 interacts.

Insgesamt hat der Drehschieber 1 den Vorteil, dass der Stellmotor 17 im Normalbetrieb nur gegen eine relativ schwache Rückstellfeder 13 arbeiten muss, und im Notfall (”Fail-Safe-Fall”), bei Ausfall des Stellmotors 17, die Querschnittsverstellglieder 2 und 3 durch die Rückstellfedern 13 und 15 in ihre Sicherungsposition verbracht werden. Während dem Spannvorgang muss der Stellmotor 17 nur kurzfristig die Gegenkräfte beider Rückstellfedern 13, 15 überwinden.Overall, the rotary valve has 1 the advantage that the servomotor 17 in normal operation only against a relatively weak return spring 13 work, and in an emergency ("fail-safe-case"), if the servomotor fails 17 , the cross section adjustment members 2 and 3 through the return springs 13 and 15 be moved to their security position. During the clamping process, the servomotor must 17 only in the short term, the opposing forces of both return springs 13 . 15 overcome.

Der Drehschieber 1 beziehungsweise die aus Drehschieber 1 und Stellmotor 17 bestehende elektromechanische Baugruppe 19 kann vorteilhaft bei Brennkraftmaschinen als Thermostat für einen mehrere Zweige aufweisenden Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine verwendet/eingesetzt werden. Im Normalbetrieb können die Durchströmungsquerschnitte problemlos eingestellt werden, wobei bei einem Ausfall des Stellmotors 17 die Querschnittsverstellglieder 2 und 3 durch die Rückstellfedern 13 und 15 auf einfache Art und Weise in ihre jeweilige Sicherungsposition verbracht werden, sodass bei Ausfall des Stellmotors 17 zweckmäßigerweise eine ausreichende Kühlung der Brennkraftmaschine gewährleistet ist.The rotary valve 1 or the rotary valve 1 and servomotor 17 existing electromechanical assembly 19 can be used advantageously in internal combustion engines as a thermostat for a multiple branches having cooling water circuit of the internal combustion engine / used. In normal operation, the flow cross sections can be easily adjusted, with a failure of the servo motor 17 the Querschnittsverstellglieder 2 and 3 through the return springs 13 and 15 be easily moved to their respective safety position, so that in case of failure of the servomotor 17 expediently sufficient cooling of the internal combustion engine is ensured.

11: Drehschieberrotary vane
22: Querschnittsverstellgliedcross section adjustment
33: Querschnittsverstellgliedcross section adjustment
44: Drehachseaxis of rotation
55: DurchströmungsöffnungFlow opening
66: DurchströmungsöffnungFlow opening
77: Stirnseitefront
88th: Stirnseitefront
99: Mitnahmeelementdriving element
1010: Mitnahmeelementdriving element
1111: Zahnradgear
1212: Getriebetransmission
1313: RückstellfederReturn spring
1414: Torsionsfedertorsion spring
1515: RückstellfederReturn spring
1616: Torsionsfedertorsion spring
1717: Stellmotorservomotor
1818: Verdrehsicherungtwist
1919: Baugruppemodule

Claims

Rotary slide for adjusting a plurality of flow cross-sections, in particular for a multi-branch having operating medium cycle of a machine, with at least one first Querschnittsverstellglied and at least one of the first Querschnittsverstellglied via a gear having at least one gear drivable second Querschnittsverstellglied, characterized in that at least the first Querschnittsverstellglied ( 2 ) and the gear ( 11 ) and / or the second cross-sectional adjustment member ( 3 ) each have a return spring ( 13 . 15 ) associated with the from a securing position against the return springs ( 13 . 15 ) Twisted cross-section adjustment ( 2 . 3 ) back into the respective safety position.

Rotary slide according to claim 1, characterized in that the transmission ( 12 ) on the cross section adjustment members ( 2 . 3 ) and with the gear ( 11 ) engageable entrainment elements ( 9 . 10 ) having.

Rotary slide according to claim 2, characterized in that the transmission ( 12 ) on the cross section adjustment members ( 2 . 3 ) arranged and axially aligned driving elements ( 9 . 10 ) having.

Rotary slide according to one of the preceding claims, characterized in that the driving elements ( 10 ) of the second cross-section adjustment member ( 3 ) over its entire circumference and the entrainment elements ( 9 ) of the first cross-sectional adjustment member ( 2 ) are distributed only over a circumferential angular range.

Rotary slide according to one of the preceding claims, characterized in that the first cross-sectional adjustment member ( 2 ) an anti-twist device acting in a take-along element-free circumferential angle region (US Pat. 18 ) for the gear ( 11 ) having.

Rotary slide according to one of the preceding claims, characterized in that the anti-rotation device ( 18 ) is formed by a ring-segment-shaped Sicherungsaxialvorsprung arranged in the receiving element with free circumferential angle range and engageable with the gear.

Rotary slide according to one of the preceding claims, characterized in that the respective return spring ( 13 . 15 ) as a torsion spring ( 14 . 16 ) or is designed as a spiral spring.

Using a rotary valve after one or more of the preceding claims in an electromechanical assembly for setting several Flow areas for one having multiple branches operating fluid circuit of a machine, wherein the rotary valve is associated with a servomotor.

Use of a rotary valve according to claim 8, wherein the resource cycle of a machine as the cooling water circuit of an internal combustion engine is trained.