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Die
Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Mediumstrom,
der zumindest teilweise über
einen Drehschieber einer Brennkraftmaschine geführt ist, und wobei der Drehschieber
in einem mindestens einen Anschluss aufweisenden, zur Brennkraftmaschine
gehörenden
Gehäuse
angeordnet ist.
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Brennkraftmaschinen
weisen im Regelfall eine Vielzahl von Mediumströmen auf, beispielsweise Kühlmittelströme, die
unter Anderem über
Drehschieber der Brennkraftmaschine geführt sind und hierdurch abstellbar
oder regulierbar sind. Solche Drehschieber sind, beispielsweise
bei Mediumströmen
stark schwankender Temperatur, anfällig gegen thermisch bedingte
Verspannungen ihrer Lagerungen, wenn diese rein radial in einem
Gehäuse
gelagert werden. Weiter sind mehrstufige beziehungsweise mehrgliedrige
Drehschieberanordnungen kompliziert aufzubauen, insbesondere, weil
Drehschieber in unterschiedlicher Anordnung in unterschiedliche
Gehäuseteile
und aus unterschiedlichen Richtungen eingefügt werden müssen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, Drehschieber für eine Brennkraftmaschine mit
einem Mediumstrom bereitzustellen, die die genannten Nachteile vermeiden
und insbesondere unter wechselnder Temperaturbeaufschlagung betriebssicher
sowie zur Energieeinsparung strömungsgünstig ausgestaltet
sind und überdies
leicht und preisgünstig
gefertigt werden können.
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Hierfür wird eine
Brennkraftmaschine mit einem Mediumstrom vorgeschlagen, der zumindest teilweise über einen
Drehschieber einer Brennkraftmaschine geführt ist, und wobei der Drehschieber
in einem mindestens einen Anschluss aufweisenden, zur Brennkraftmaschine
gehörenden
Gehäuse
angeordnet ist. Dabei ist vorgesehen, dass der Drehschieber in dem
Gehäuse
mittels einer Achse gelagert ist und dass die Achse in dem Drehschieber über ein drehschieberfestes
Abstützelement
und in dem Gehäuse über ein
gehäusefestes
Tragelement gehalten ist und dass das Abstützelement und das Tragelement
jeweils als armförmige
Struktur ausgebildet ist. Der Drehschieber ist in dem Gehäuse folglich
mittels einer Achse gelagert. Diese Achse ist von dem drehschieberfesten
Abstützelement
einerseits und von dem gehäusefesten
Tragelement andererseits gehalten. Der Drehschieber stützt sich
demzufolge über das
drehschieberfeste Abstütz element
auf der Achse ab und ruht auf dieser verstellbar. Das Tragelement ist
demzufolge gehäusefest
ausgebildet. Es kann hierbei vorgesehen sein, dass die Achse fest
im gehäusefesten
Tragelement eingebracht ist und zusammen mit dem Drehschieber in
das Gehäuse
eingebracht wird oder der Drehschieber auf das gehäusefest
angeordnete Tragelement aufgesteckt wird. Sowohl das Abstützelement
als auch das Tragelement sind jeweils als armförmige Struktur ausgebildet,
also dergestalt, dass sie mindestens einen Arm zum Halten der Achse
aufweisen.
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In
einer anderen Ausführungsform
ist vorgesehen, dass die armförmige
Struktur als Radialarmstruktur ausgebildet ist. Die Arme sind folglich
als Radialarme ausgebildet, also dergestalt, dass sie im Wesentlichen
einem Radius des Drehschiebers beziehungsweise einer diesen umgebenden
Gehäuseausbildung
folgen. Ein Radialarm ist dabei nicht nur ein solcher, der linear
radial ausgebildet ist, sondern auch ein solcher, der eine Abweichung
von der linearen Radialarmstruktur aufweist, beispielsweise eine S-Kontur.
Bei der Ausführung
mit mindestens zwei Armen ist sichergestellt, dass auch bei starker
Anströmung
durch den Mediumstrom ein sicheres Halten der Achse und eine sichere
Lagerung des Drehschiebers gewährleistet
ist. Ein Ausweichen der Achse in eine Richtung ist nicht möglich.
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Bevorzugt
ist die Radialarmstruktur eine Sternstruktur. Eine Sternstruktur
ist hierbei eine solche, bei der mehrere Radialarme in etwa sternförmig von
der Achse ausgehend angeordnet sind. Bevorzugt sind die Radialarme
in der Sternstruktur gleich winkelbeabstandet, so dass ein sehr
guter Kräfteausgleich
möglich
ist. Verspannungen können
so sicher vermieden werden.
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Besonders
bevorzugt sind die Arme strömungsgünstig für den Mediumstrom
profiliert. Strömungsgünstig ist
eine solche Profilierung dann, wenn sie dem Mediumstrom möglichst
wenig Strömungswiderstand
entgegenbringt. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass
die Arme in den Mediumstrom derart gestellt werden, dass ihre Ausdehnung (abgesehen
von der Radialausdehnung) im Wesentlichen in Richtung des Mediumstroms
erfolgt. Insbesondere kann die strömungsgünstige Profilierung auch so
gestaltet sein, dass die Arme beispielsweise eine sphärische oder
sphärenabschnittförmige Anströmungskontur
für den
Mediumstrom aufweisen, die in Strömungsrichtung stromabwärts im Wesentlichen
in einem spitzen Winkel auslaufen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
sind die Arme zur Erzeugung einer Drallströmung als Drallarme ausgebildet.
Drallarme dienen hierbei durch ihre Formgebung dazu, den an strömenden Mediumstrom in
eine Drallströmung
zu verwandeln, also dem anströmenden,
laminaren Mediumstrom einen Drall zu verleihen. Hierdurch kann das
Verhalten des Mediumstroms innerhalb des Drehschiebers beeinflusst werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist vorgesehen, dass das Abstützelement
und/oder das Tragelement jeweils einen Rohrabschnitt aufweist, in
dem sich die armförmige
Struktur befindet. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die
armförmige
Struktur einstückig
mit dem Rohrabschnitt ausgebildet ist. Der Rohrabschnitt kann beispielsweise
einen der Führung
des Mediumstroms dienenden Durchtrittsraum vollständig ringförmig umschließen und
hierbei die armförmige
Struktur in sich aufweisen, mit einer Lagerung für die Achse oder einer Aufnahme
für die Achse
im Zentrum der armförmigen
Struktur und im Mittelpunkt des Rohrabschnitts. Die ringförmige Struktur
kann hierbei derart ausgebildet sein, dass sie als solche separat
einsetzbar ausgestaltet ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist die Achse als Welle ausgebildet. Sie dient demzufolge der Momentübertragung
und beispielsweise letztlich auch der Betätigung des oder eines Drehschiebers. Sie
kann hierzu beispielsweise an eine Betätigungsmechanik, insbesondere
ein Getriebe und/oder einen Motor oder einen anderen Verstellmechanismus,
angekoppelt sein.
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In
einer weiteren Ausführungsform
besitzt das Gehäuse
einen Deckel. Das Gehäuse
ist demzufolge mindestens zweistückig
ausgebildet, nämlich bestehend
aus einem Grundgehäuse,
beispielsweise in der Art eines Topfgehäuses, und einem Deckel, der das
Grundgehäuse
verschließt.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass der Deckel das Tragelement aufweist, insbesondere
nämlich
einstückig aufweist.
Das Tragelement ist folglich integraler Bestandteil des Deckels.
Dies erlaubt es, den Drehschieber in das Grundgehäuse einzubringen,
wobei die Achse entweder im Grundgehäuse vorhanden ist oder an dem
drehschieberfesten Abstützelement
gehalten ist und mit dem Drehschieber in das Grundgehäuse eingebracht
wird, und sodann den Deckel auf das Grundgehäuse aufzusetzen und das Gehäuse somit
zu verschließen
(insgesamt als geschlossenes Gehäuse
auszubilden), wobei das in dem Deckel integrierte Tragelement die
Achse beim Schließen
des Deckels hält.
Gerade bei mehrgliedrigen Drehschiebern ist es sehr einfach möglich, mehrere
Drehschieber beziehungsweise Drehglieder der beschriebenen Ausführungsform
in dem Grundgehäuse
anzuordnen und den Deckel zur Bewirkung des Haltens der Drehschieber
im Gehäuse
aufzusetzen. Drehschieber, die nicht axial ange strömt werden,
also keine axiale Durchströmung
aufweisen müssen,
können
hierbei durch einfache Konstruktionen im Deckel und im Grundgehäuse gehalten
sein, beispielsweise im einfachsten Fall durch (Sack-)Bohrungen,
in die eine Welle/Achse eintritt, auf der der Drehschieber jeweils lagert.
Insbesondere können
auch Betätigungs-
und Koppelglieder so gelagert/gehalten sein.
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In
einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass der Deckel eine Aufnahme für eine Mediumfördereinrichtung,
insbesondere eine Mediumpumpe, aufweist. Der Deckel ist demzufolge so
ausgestaltet, dass er eine Mediumfördereinrichtung, beispielsweise
die Mediumpumpe, aufnehmen kann. Dies lässt sich unter Ausbildung eines
beispielsweise topfförmigen,
gestuften Deckels bewirken, wobei die topfförmige Ausbildung des Deckels beispielsweise
eine Förderschnecke
oder eine Pumpe insgesamt oder teilweise aufnehmen kann. Diese wird
vorzugsweise von Außen
dergestalt angeordnet, dass sie in dem Bereich, in dem der Deckel
das Tragelement aufweist, den Mediumstrom zum Durchtritt bringt,
also saug- oder druckseitig angeschlossen ist. Auf diese Weise lässt sich
eine sehr einfache, kompakte Anordnung von Drehschieber und Mediumpumpe
erreichen. Gleichzeitig müssen
nur wenige, sehr leicht zu montierende Bauteile verbaut werden. Dies
reduziert die Fehleranfälligkeit
der Anordnung insbesondere während
der Montage drastisch. Gleichzeitig wird die Prozesszeit verkürzt.
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Weiter
ist vorgesehen, dass der Deckel einen Dichtrand, insbesondere einen
stufenförmigen Dichtrand,
besitzt. Hiermit ist gemeint, dass der Deckel eine Außenumfangskontur
aufweist, die gestuft ist, dergestalt, dass der Deckel zumindest
geringfügig
in das Grundgehäuse
zum Verschließen
und Ausbilden des geschlossenen Gehäuses insgesamt eintritt. Durch
den so erreichten Formschluss lässt
sich auch ohne Zuhilfenahme separater Abdichtelemente eine sehr
gute Abdichtung bewirken. In hierfür geeigneten Fällen kann
der Deckel auf dem Grundgehäuse
verschweißt
werden, beispielsweise durch Laserschweißen, was eine hervorragende
Gesamtabdichtung ergibt. Der Deckel kann selbstverständlich auch auf
das Grundgehäuse
geklebt sein, wodurch sich ebenfalls eine sehr gute Abdichtung ergibt.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen
und aus Kombinationen derselben.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, ohne
aber hierauf beschränkt
zu sein.
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Es
zeigen
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1 eine
prinzipielle Darstellung eines elektrisch angetriebenen Drehschiebers
ohne Gehäuse;
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2 einen
solchen Drehschieber im Gehäuse
eingehaust;
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3 eine
vorteilhafte Ausführungsform
eines Grundgehäuses
für eine
mehrstufige Drehschieberanordnung;
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4 einen
Deckel mit einstückig
hierzu ausgebildetem Tragelement mit sternförmiger Radialarmstruktur und
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5 in
das in 4 gezeigte Gehäuse
eingelegten Drehschieber mit Koppelvorrichtung vor dem Verschließen mit
dem Deckel nach 4.
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1 zeigt
eine Drehschieberanordnung 1 für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine,
mit einem Drehschieber 2, der eine axiale Einströmöffnung 3 und
mehrere radiale Ausströmöffnungen 4 aufweist,
wovon beispielhaft eine Ausströmöffnung 4 mit einer
Mediumableitung 5 in Form eines direkt am Drehschieber 2 federnd
abdichtend außenseitig
anliegenden Rohres 6 mit endseitigem Anschluss 7 beaufschlagt
ist. Der Drehschieber 2 ist auf einer Achse 8 gelagert,
die über
den Drehschieber 2 axial verlängert ist und auf der einen
Seite des Drehschiebers 2 in ein Tragelement 9 eingreift.
Der Drehschieber 2 ist auf der Achse 8 über ein
eine Radialarmstruktur 10, insbesondere eine Sternstruktur 34 ausbildendes, drehschieberfestes
Abstützelement 11 gehalten.
Mittels einer drehschieberfesten Welle 12 ist der Drehschieber 2 mit
einer Antriebsvorrichtung 13 drehfest gekoppelt, die ein
aus Zahnrädern 14 gebildetes
Getriebe 15 und einen Antriebsmotor 16, nämlich einen auf
das Getriebe 15 wirkenden Elektromotor 17, aufweist.
Das Tragelement 9 wird hierbei in ein in 1 nicht
dargestelltes Gehäuse
eingebracht und ist damit, bezogen auf die Rotation des Drehschiebers 2, gehäusefest.
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2 zeigt
den Drehschieber 2 in der in 1 beschriebenen
Drehschieber-Anordnung 1 in ein
Gehäuse 18 eingehaust.
Vom Gehäuse 18 gehen Anschlüsse 7 ab,
die einen durch den Drehschieber 2 geregelten oder gesteuerten
Mediumstrom leiten. Das Tragelement 9 ist in das Gehäuse 18 eingebracht
und gibt die Anströmöffnung 4 des
Drehschiebers 2 axial frei. Das Gehäuse 18 besteht aus
einem Grundgehäuse 19 und
einem dieses verschließenden
Deckel 20. Der Deckel 20 weist die Aufnahme für das Tragelement 9 auf.
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3 zeigt
das Grundgehäuse 19 in
vereinfachter Darstellung, mit Gehäuseaufnahmen 21 für hier nicht
dargestellte Drehschieber 2 und Antriebsmotoren 16 sowie
für hier
nicht dargestellte Koppelelemente. Das Grundgehäuse 19 ist im weitesten
Sinne als ein Topfgehäuse 22 ausgebildet,
das mittels des hier nicht dargestellten Deckels 20 (vergleiche 2)
dicht verschlossen werden kann, wozu das Grundgehäuse 19 einen
Dichtrand 23, nämlich
einen stufenförmigen
Dichtrand 24, aufweist. In den Gehäuseaufnahmen 21 sind
Achsen 8 angeordnet, die der drehbaren Lagerung von Drehschiebern 2 beziehungsweise
hier nicht dargestellten Koppelelementen dienen. Das Grundgehäuse 19 weist
ferner mindestens einen Anschluss 7 auf.
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4 zeigt
den Deckel 20, der das in 3 beschriebene
Grundgehäuse 19 abdichtend
verschließt.
Der Deckel weist, ebenso wie das Grundgehäuse 19, einen Dichtrand 23,
nämlich
einen stufenförmigen
Dichtrand 24, auf, wobei der Dichtrand 23 an Deckel 20 und
Grundgehäuse 19 jeweils
formentsprechend ausgebildet ist, also dergestalt, dass die stufenförmige Ausbildung
des Dichtrands 23 jeweils formschlüssig korrespondierend ineinander
greift und das Gehäuse 18 (vergleiche 2 und 3) dicht
abschließt.
Der Deckel 20 weist ferner das gehäusefeste Tragelement 9 auf,
das in Form der Radialarmstruktur 10 sternförmig ausgebildet
ist. Das Tragelement 9 weist hierzu Radialarme 25 auf,
die gleich winkelbeabstandet von einer Achsaufnahme 26 strahlenförmig, nämlich in
Sternstrukur 34, ausgehen und in einem von einem Rohrabschnitt 27 gebildeten Bereich
des Deckels 20 gehalten sind. Im Bereich des Rohrabschnitts 27 weist
der Deckel 20 seinerseits eine nach außen offene, topfförmige Aufnahme 28 für eine hier
nicht dargestellte Mediumfördereinrichtung,
insbesondere eine Mediumpumpe, auf, die mit ihrer Saug- oder Druckseite
den vom Rohrabschnitt 27 umschlossenen Durchtrittsraum 29 für das nicht
dargestellte Medium beaufschlagt. Der Deckel weist ferner den Achsen 8 entsprechende
Bohrungen 30, die als Sackbohrungen 31 ausgebildet
sind, für den
Eintritt von Enden der Achsen 8 auf.
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5 zeigt
das Grundgehäuse 19 mit
darin eingelegtem Drehschieber 2, der auf die zugehörige Achse 8 aufgesteckt
ist, wobei die Achse 8 die Axiallänge des Drehschiebers 2 zum
Eintritt in die in 4 beschriebene Achsaufnahme 26 des
deckelfesten Tragelements 9 überragt. Ferner ist ein weiteres Stellglied 32 vorgesehen,
wobei zwischen dem Stellglied 32 und dem Drehschieber 2 ein
Koppelelement 33 auf die ihm zugeordne te Achse 8 aufgesteckt
ist, so dass das Stellglied 32 und der Drehschieber 2 über das
Koppelelement 33 bezüglich
ihrer Drehung wirkverbunden sind.
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- 1
- Drehschieberanordnung
- 2
- Drehschieber
- 3
- Einströmöffnung
- 4
- Ausströmöffnung
- 5
- Mediumableitung
- 6
- Rohr
- 7
- Anschluss
- 8
- Achse
- 9
- Tragelement
- 10
- Radialarmstruktur
- 11
- Abstützelement
- 12
- Welle
- 13
- Antriebsvorrichtung
- 14
- Zahnrad
- 15
- Getriebe
- 16
- Antriebsmotor
- 17
- Elektromotor
- 18
- Gehäuse
- 19
- Grundgehäuse
- 20
- Deckel
- 21
- Gehäuseaufnahme
- 22
- Topfgehäuse
- 23
- Dichtrand
- 24
- stufenförmiger Dichtrand
- 25
- Radialarm
- 26
- Achsaufnahme
- 27
- Rohrabschnitt
- 28
- Aufnahme
- 29
- Durchtrittsraum
- 30
- Bohrung
- 31
- Sackbohrung
- 32
- Stellglied
- 33
- Koppelelement
- 34
- Sternstruktur