DE102013226566A1

DE102013226566A1 - Flüssigkeitsventil

Info

Publication number: DE102013226566A1
Application number: DE102013226566.2A
Authority: DE
Inventors: Markus Hartinger; Andreas Illmann; Georg Reeb; Ralph Engelberg
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2015-06-25
Also published as: US20160319951A1; WO2015091737A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Flüssigkeitsventil (1), umfassend ein Ventilmittel (40) und ein Steuermittel (10). Erfindungsgemäß weist das Steuermittel (10) Fail-Safe-Mittel (15) auf.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Flüssigkeitsventil nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.
Es ist schon ein Flüssigkeitsventil mit einem Steuermittel und einem Ventilmittel bekannt.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Flüssigkeitsventil mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass das Steuermittel im Fehlerfall eine vordefinierte Stellung einnimmt. Als weiterer Vorteil ergibt sich der Wegfall der Kalibrierung, also der Bestimmung der Stellung des Steuermittels nach einem Fehlerfall. Das Fail-Safe-Mittel erweitert das Flüssigkeitsventil um eine Sicherheitsfunktion.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale.
Besonders vorteilhaft ist, dass das Ventilmittel zumindest eine Fehlerstellung aufweist und das Ventilmittel durch das Fail-Safe-Mittel in einem Fehlerfall die Fehlerstellung einnimmt. Das Fail-Safe-Mittel sorgt dafür, dass das Ventilmittel im Fehlerfall eine Fehlerstellung einnimmt. Somit befindet sich das Ventilmittel im Fehlerfall in einer definierten Position. Diese Position kann mit Konstruktion des Ventils definiert werden. Das Ventil benötigt somit keine aufwendigen Elektroniken die Fehlerfälle umgehen oder beispielsweise beim Ausfall der Energieversorgung das Flüssigkeitsventil mit Energie durch einen Akku versorgen.
Weiter ist als vorteilhaft anzusehen, dass das Fail-Safe-Mittel einen Spulenkörper umfasst, der eine Funktionsrichtung aufweist. Der Spulenkörper des Fail-Safe-Mittels erzeugt bei Bestromung ein magnetisches Feld, welches Magnete oder ferromagnetische Elemente anzieht oder abstößt. Spulenkörper können sehr einfach und damit kostengünstig hergestellt werden. Der Spulenkörper ermöglicht eine einfache und kostengünstige Umsetzung eines Steuer- und Ventilmittels mit einer Fehlerstellung. Es müssen keine komplexen mechanischen Aufbauten eingesetzt werden.
Vorteilhaft umfasst das Fail-Safe-Mittel weiterhin ein Auslöseelement. Das Auslöseelement ist im Normalbetrieb durch den Spulenkörper in Normalbetriebsstellung arretiert. In einem Fehlerfall ist das Auslöseelement von einem elastischen Element in einer zweiten Stellung arretiert. Das elastische Element kann insbesondere als Rückstellfeder ausgebildet sein. Das Auslöseelement stellt eine einfache und kostengünstige Möglichkeit dar, das Fail-Safe-Mittel in zwei Stellungen zu Arretieren, einer Normalbetriebsstellung und einer zweiten Stellung.
Weiter ist als vorteilhaft anzusehen, dass das Auslöseelement mit dem Ventilmittel zusammenwirkt, insbesondere verbunden ist und das Ventilmittel die Fehlerstellung einnimmt, wenn das Auslöseelement in der zweiten Stellung arretiert ist. Das Zusammenwirken des Auslöseelements mit dem Ventilmittel ermöglicht ein vereinfachtes und damit leicht umzusetzendes Flüssigkeitsventil. Durch das Zusammenwirken nimmt das Ventilmittel eine Fehlstellung ein, wenn das Auslöseelement in der zweiten Stellung arretiert ist.
Eine besonders einfache Ausbildung wird dadurch erzielt, dass der Spulenkörper das elastische Element in Normalbetriebsstellung vorspannt. Die Vorspannung des elastischen Elements durch den Spulenkörper vereinfacht den Aufbau des Flüssigkeitsventils. Es werden keine zusätzlichen Bauteile oder elektrische Schaltungen benötigt, die ein vorspannen der Feder zur Aufgabe hätten. Somit kann die Komplexität des Flüssigkeitsventils gering gehalten werden.
Besonders vorteilhaft ist, dass das Steuermittel einen Antrieb umfasst. Der Antrieb weist einen Rotor auf. Das Auslöseelement ist verdrehsicher und parallel, insbesondere entlang der Längsachse des Stellmittels verschieblich mit dem Rotor verbunden. Weiter ist das Auslöseelement entlang einer Rotorlängsachse verschiebbar mit dem Rotor verbunden. Das Auslöseelement weist einen Formschluss mit dem Rotor in Rotationsrichtung auf. Die Bewegung des Rotors kann einfach an das Auslöseelement weitergegeben werden. Dennoch ist das Auslöseelement gegenüber dem Rotor in Längsrichtung verschiebbar.
Vorteilhaft ist, dass das Auslöseelement eine Gewindespindel und eine Ankermutter aufweist, wobei die Gewindespindel mit der Ankermutter zusammenwirkt. Die Gewindespindel weist insbesondere ein Außengewinde und die Ankermutter ein Innengewinde auf. Das Zusammenwirken der Gewindespindel mit der Ankermutter ermöglicht eine einfache Umwandlung einer rotatorischen in eine translatorische Bewegung.
Weiter ist als vorteilhaft anzusehen, dass der Spulenkörper bei Bestromung mit einer Kraft auf die Ankermutter des Auslöseelements wirkt und das Auslöseelement in der Normalbetriebsstellung arretiert. Die magnetische Kraft durch Bestromung des Spulenkörpers stellt eine einfach Möglichkeit dar, das Auslöseelemente in einer Position zu arretieren, bzw. das Auslöseelement in die arretierte Position zu bewegen, insbesondere verschieben oder drücken.
In einfacher Weise wirkt das elastische Element mit einer Kraft auf die Ankermutter. Die Kraft, durch das elastische Element, wirkt der Kraft, durch den bestromten Spulenkörper, entgegen. Somit kann abhängig von der Stärke der Kräfte eine Arretierung durch die Kraft des elastischen Elements oder die Kraft des bestromten Spulenkörpers erfolgen. Es werden somit keine, die Komplexität erhöhenden, Elemente benötigt die eine Arretierung durchführen.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der Nassbereich des Flüssigkeitsventils von dem Trockenbereich durch einen Poltopf getrennt. Durch die Anordnung des Auslöseelement innerhalb eines Poltopfs wird keine zusätzliche Schmierung für die Mittel des Auslöseelements benötigt. Das Auslöseelement kann sich durch die Flüssigkeit, welche durch das Ventil fließt selbst schmieren. Somit wird die Haltbarkeit des Flüssigkeitsventils verbessert.
Vorteilhaft ist, dass das Ventilmittel mindestens ein Ventilglied und ein Ventilgehäuse aufweist. Das Auslöseelement wirkt mit mindestens einem Ventilglied zusammen. Somit wird das Ventilglied in einer einfachen Weise von dem Auslösemittel gesteuert, bzw. geregelt.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass das Ventilglied ein Dichtkörper ist, der translatorisch oder rotatorisch beweglich ist und abhängig von seiner Position einen Durchflusskanal frei gibt. Durch die Verwendung eines Dichtkörpers als Ventilglied kann die Dichtwirkung in einer einfachen Weise verbessert werden.
Besonders vorteilhaft ist, dass das mindestens eine Ventilglied mit mindestens einem Ventilsitz zusammenwirkt. Ein an das Ventilglied angepasster Ventilsitz ermöglicht eine bestmögliche Abdichtung des Ventils.
Eine besonders leicht herzustellende Ausbildung wird dadurch erreicht, dass das Ventilglied mit der Gewindespindel einstückig ausgebildet ist. Es entfallen somit Montagschritte, durch die das Ventilglied mit der Gewindespindel verbunden wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindungen sind in den folgenden Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Flüssigkeitsventil umfassend ein Ventilmittel und ein Steuermittel mit einem Fail-Safe-Mittel,
2 das Flüssigkeitsventil in Normalbetriebsstellung,
3 das Flüssigkeitsventil in Fehlerstellung,
4 ein Ausführungsbeispiel eines Ventilmittels,
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Ventilmittels und
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Ventilmittels.
In 1 ist ein erfindungsgemäßes Flüssigkeitsventil 1 gezeigt. Das Flüssigkeitsventil 1 weist ein Steuermittel 10 und ein Ventilmittel 40 auf. Das Steuermittel 10 weist ein Fail-Safe-Mittel 15 und einen Antrieb 30 auf. Das Fail-Safe-Mittel 15 umfasst einen Spulenkörper 17 mit einer Spule, die mindestens eine Wicklung 18 aufweist und einem Eisenkern 19. Die Wicklung der Spule 18 ist um den Eisenkern 19 gewickelt. Die Enden der Wicklung der Spule 18 sind mit der Elektronik, die den Antrieb 30 ansteuert oder der Energiequelle, die den Antrieb mit Energie versorgt, verbunden. Der Spulenkörper 17 ist an einem Ende des Steuermittels 10 angebracht. Der Spulenkörper 17 ist an dem dem Ventilmittel 40 abgewandten Ende des Steuermittels 10 angebracht. Der Spulenkörper 17 weist eine Funktionsrichtung 60 auf.
Weiter weist das Fail-Safe-Mittel 15 ein Auslöseelement 21 auf. Das Auslösemittel 21 ist in dem Steuermittel 10 beweglich angeordnet. Weiter ist das Auslöseelement 21 gegenüber dem Spulenkörper 17 beweglich angeordnet. In dem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsventil 1 gemäß der 1 weist das Steuermittel 10 eine Steuerfunktionsrichtung 62 auf. Die Steuerfunktionsrichtung 62 des Steuermittels 10 ist im Wesentlichen gleich wie die Funktionsrichtung 60 des Spulenkörpers 17. Die Steuerfunktionsrichtung 62 verläuft parallel zu oder auf der Längsachse des Steuermittels 10. Die Bewegung des Auslöseelements 21 erfolgt in oder entgegengesetzt der Funktionsrichtung 60 des Spulenkörpers 17, bzw. der Steuerfunktionsrichtung 62.
Das Auslöseelement 21 weist eine Gewindespindel 22 und eine Ankermutter 23 auf. Die Gewindespindel 23 wirkt mit dem Spulenkörper 17 zusammen. Die Ankermutter 23 ist in und entgegengesetzt der Steuerfunktionsrichtung 62 beweglich angeordnet. Die Ankermutter 23 ist insbesondere zumindest teilweise aus einem Metall gefertigt bzw. enthält metallische oder magnetische Elemente.
Weiter weist das Fail-Safe-Mittel 15 ein elastisches Element 16 auf. Das elastische Element 16 wirkt entgegensetzt der Funktionsrichtung 60 des Spulenkörper 17. Das elastische Element 16 ist in 1 beispielhaft als Feder, insbesondere Rückstellfeder 16 ausgebildet. Weitere Beispiele für ein erfindungsgemäßes elastisches Element 16 sind Sprungfeder, Schraubenfeder, Schenkelfeder, Wellenfeder, Torsionsfeder, Blattfeder, Tellerfeder oder Kegelfeder. Das elastische Element 16 kann auch aus einem elastischen Kunststoff oder weiteren elastischen Materialien gebildet werden. Das elastische Element 16 verhält sich elastisch rückstellend. Das elastische Element 16 weist zwei Enden auf. Mit seinem ersten Ende ist das elastische Element 16 mit dem Spulenkörper 17 verbunden. Vorteilhaft befindet sich zwischen dem elastischen Element 16 und dem Spulenkörper 17 eine Anlaufscheibe (nicht dargestellt). Das zweite Ende des elastischen Elements 16 ist mit dem Auslöseelement 21 verbunden. Auch zwischen dem Auslöseelement 21 und dem elastischen Element 16 befindet sich vorteilhaft eine Anlaufscheibe (nicht dargestellt). Gemäß der 1 ist das zweite Ende des elastischen Elements 16 mit der Gewindespindel 22 verbunden. Das elastische Element 16 ist in 1 als Druckfeder 16 ausgebildet. Die Druckfeder 16 drückt das Auslöseelement 21 von dem Spulenkörper 17 weg. Das elastische Element 16, insbesondere die Rückstellfeder, vorzugsweise die Druckfeder 16 drückt das Auslöseelement 21 von dem Spulenkörper 17 weg. Es ist aber auch möglich das elastischen Elements 16 auf Zugkraft zu konzipieren. Somit würde es nicht über Druckkraft entsprechend der Druckfeder 16 in 1 sondern über Zugkraft das Auslöseelement 21 von dem Spulenkörper 17 wegziehen.
Weiter weist die Ankermutter 23 ein Innengewinde 24 auf. In das Innengewinde 24 der Ankermutter 23 greift das Außengewinde 25 der Gewindespindel 22 ein. Das Innengewinde 24 und das Außengewinde 25 wirken zusammen. Das Drehen der Ankermutter 23 relativ zur Gewindespindel 22 verschiebt die Gewindespindel 22 entlang oder parallel der Längsachse des Steuermittels 10, insbesondere in und entgegengesetzt der Steuerfunktionsrichtung 62. Die Gewindespindel 22 schraubt sich, abhängig von der Drehrichtung, in die Ankermutter 23 hinein oder aus dieser heraus. Die Ankermutter 23 und die Gewindespindel 22 wandeln eine rotatorische Drehbewegung in eine translatorische Bewegung um. Die Gewindespindel 22 besteht im Wesentlichen aus einer Gewindestange, also einem zylindrischen Rundstab mit einem Außengewinde, insbesondere einem Trapez oder Flachgewinde.
Das Steuermittel 10 weist einen Antrieb 30 auf. Der Antrieb 30 umfasst einen Stator 34 und einen Rotor 32. Der Stator 34 weist mindestens eine Spule auf, die mindestens eine weitere Wicklung aufweist. Der Stator 34 kann aus beliebig vielen Spulen mit beliebig vielen Wicklungen bestehen. Bei einem EC-Antrieb weist der Stator insbesondere 3 Phasen auf, die jeweils mindestens eine Spule mit mindestens einer Wicklung umfassen. Die Spulen erzeugen aufgrund eines Stromflusses ein Magnetfeld. Das Magnetfeld wiederum führt zu einer Drehung des Rotors 32. Die Wicklungen der Spulen werden entsprechend der Position des Rotors 32 von einem Strom durchflossen. Den Stromfluss hierfür steuert beispielsweise eine elektronische Schaltung (nicht dargestellt). Die Ansteuerung über die elektronische Schaltung kann abhängig von der Anzahl der Spulen, insbesondere eins, zwei oder drei Spulen und der Art der Schaltung (Stern- oder Dreiecksverschaltung) beispielsweise über eine Vollbrücke, eine Inverterschaltung oder eine EC-Motorsteuerung erfolgen.
Der Rotor 32 besteht aus einem ferromagnetischen, einem magnetischen Material oder einem Material, welches von einem Magnetpol eines äußeren Magnetfelds angezogen wird. Es ist auch möglich, dass der Rotor 32 aus einem Kunststoff besteht in den ferromagnetische oder magnetische Elemente, insbesondere Magnete eingespritzt sind. Die magnetischen oder mit einem Magnetfeld zusammenwirkenden Elemente sind somit von einem Kunststoff umspritzt. Der Kunststoff und die Magneten bilden den Rotor 32.
Der Rotor 32 ist in Längsrichtung des Steuermittels 10 nicht bewegbar. Ein Formschluss verhindert eine Bewegung des Rotors 32 entlang der Längsachse des Steuermittels 10, bzw. in oder entgegengesetzt der Steuerfunktionsrichtung 62.
Gemäß 1 entspricht der Rotor 32 des Antriebs 30 dem Rotor 32 des Auslöseelements 21. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispielen kann der Rotor 32 des Auslöseelements 21 über einen Riemen oder ein Getriebe mit einem weiteren Rotor des Antriebs 30 verbunden sein.
Das Auslöseelement 21 wirkt mit dem Rotor 32 zusammen. Das Auslöseelement 21 ist mit dem Rotor 32 parallel oder entlang der Längsachse des Steuermittels 10 beweglich verbunden. Somit ist das Auslöseelement 21 in oder entgegengesetzt der Steuerfunktionsrichtung 62 gegenüber dem Rotor 32 verschieblich angeordnet. Halteelement (nicht dargestellt), insbesondere Anschläge verhindern ein lösen des Auslöseelements 21 von dem Rotor 32. Das Auslöseelement 21 und der Rotor 32 sind verdrehsicher miteinander verbunden. Eine Drehung der Rotors 32 wird an das Auslöseelement 21 weitergegeben und führt zu einer Drehung des Auslöseelements 21. Hierbei wirkt die Ankermutter 23 des Auslöseelements 21 mit einem Rotor 32 zusammen. Beispielsweise weist die Ankermutter 23 entlang der Längsachse eine Nut auf die in oder entgegengesetzt der Rotationsrichtung verläuft. Der Rotor 32 weist ein Element auf, das in die Nut eingreift und einen Formschluss mit dem Rotor 32 bildet. Solche Elemente werden beispielsweise durch einen Schraubenkopf, eine Phase, ein Löt- oder Schweißpunkt gebildet. Das Auslöseelement 21 und der Rotor 32 weisen einen Formschluss in Rotationsrichtung auf. Der Formschluss hat bei einer Rotation des Rotors 32 eine Rotation des Auslöseelements 21, vorzugsweise der Ankermutter 23 zur Folge und umgekehrt.
Das Steuermittel 10 umfasst weiter einen Poltopf 38. Der Poltopf 38 umfasst eine Mantelfläche, einen Poltopfboden und einen Poltopfring. Die Mantelfläche und der Poltopfboden bilden einen Innenraun. Der Poltopfring dient beispielsweise zur Befestigung des Poltopfes an dem Steuermittel 10. In dem Innenraum des Poltopfes 38 befinden sich das Auslöseelement 21, das elastische Element 16 und der Rotor 32. Der Poltopf 38 verhindert einen Austausch von Flüssigkeiten oder Gasen zwischen dem Innenraum und den Bereich außerhalb des Poltopfes 38. Der Spulenträger 17 ist außerhalb des Poltopfes 38 an dem Poltopfboden angeordnet. Zwischen der Ankermutter 23 und dem Spulenkörper 17 ist der Poltopfboden angeordnet. Weiter ist zwischen dem Poltopfboden und der Ankermutter 23 eine Anlaufscheibe oder ein Kugellager angeordnet. Das Kugellager und/oder die Anlaufscheibe ermöglichen eine Drehung der Ankermutter 23 gegenüber dem Poltopfboden. Der Stator 34 des Antriebs 30 ist an der Mantelfläche des Poltopfes angeordnet. Der Poltopf 38 ist vorteilhaft aus einem Material, das keine magnetischen Eigenschaften aufweist, insbesondere Kunststoff oder Aluminium, gefertigt. Der Poltopf 38 kann aber auch aus einem ferromagnetischen Material oder einen das Magnetfeld leitenden Material bestehen und den magnetischen Fluss des Spulenkörpers 17 oder des Antriebs 30 führen.
Das Ventilmittel 40 weist mindestens ein Ventilglied 42 und ein Ventilgehäuse (nicht dargestellt) auf. Das Ventilgehäuse umfasst Flüssigkeitsleitungen über welche die Flüssigkeiten in das Ventilgehäuse geleitet und aus dem Ventilgehäuse heraus geleitet werden können. Weiter weist das Ventilgehäuse Führungselemente 44 auf, die das Ventilglied 42 führen. Die Führungselemente 44 bilden einen Anschlag für das Ventilglied 42. Weiter weist das Ventilmittel 40 einen Ventilsitz 46 auf. Der Ventilsitz 46 wirkt mit dem Ventilglied 42 zusammen. Abhängig von der Position des Ventilgliedes 42 gegenüber dem Ventilsitz 46 wird ein beliebig großer Kanal freigegeben. Die Größe des Kanals ist dabei von der Position, bzw. der Stellung des Ventilgliedes 42 gegenüber dem Ventilsitz 46 abhängig. Das Ventilglied 42 und der Ventilsitz 46 erlauben ein vollständiges Öffnen des Kanals und somit einen maximalen Flüssigkeitsdurchfluss. Sie erlauben jedoch auch ein komplettes Verschließen des Kanals und damit keinen Flüssigkeitsdurchfluss durch das Flüssigkeitsventil 1. Weiter erlauben sie auch jeden Öffnungsgrad zwischen vollständig geöffnet und vollständig geschlossen.
Das Steuermittel 10 steuert das Ventilmittel 40. Hierzu weist das Ventilmittel 40 eine Führungsachse 48 auf. Die Führungsachse 48 verbindet das Ventilglied 42 mit dem Auslöseelement 21 des Steuermittels 10. Die Führungsachse 48 ist mit der Gewindespindel 22 des Auslöseelements 21 verbunden. Insbesondere ist es auch möglich, dass die Gewindespindel 22 direkt mit dem Ventilglied 42 verbunden ist. Oder die Gewindespindel 22, die Führungsachse 48 und das Ventilglied 42 einteilig ausgebildet sind. Zwischen der Führungsachse 48 und der Gewindespindel 22 ist ein Gelenk 50 angeordnet. Das Gelenk 50 ermöglicht einen Winkel zwischen der Längsachse des Steuermittels 10 und der Längsachse des Ventilmittels 40. Weiter kann sich durch das Gelenk beispielsweise das Ventilglied 42 drehen, während die Gewindespindel 22 nicht gedreht wird. Beispielhaft ist das Gelenk 50 als Kugelgelenk ausgebildet.
Die weiteren 2 und 3 haben die gleichen Bezugszeichen wie 1 und zeigen das Flüssigkeitsventil 1 in weiteren Betriebsstellungen. Im Folgenden wird die Funktionsweise des Flüssigkeitsventils 1 anhand der 1 bis 3 erläutert.
1 zeigt das Flüssigkeitsventil 1 in Normalbetriebsstellung. Der Spulenkörper 19 ist elektrisch bestromt und erzeugt ein Magnetfeld. Das Magnetfeld erzeugt eine Kraft in Funktionsrichtung 60 des Spulenkörpers 17. Die Kraft zieht die Ankermutter 23 an. Die Ankermutter 23 wird somit parallel zur Längsachse des Steuermittels 10, bzw. translatorisch in Funktionsrichtung 60 bewegt. Die Bewegung der Ankermutter 23 erfolgt, bis zu einem Anschlag. Der Anschlag bildet beispielsweise der Poltopfboden, eine Anlaufscheibe, ein Kugellager oder der Spulenträgers 23. Gemäß 1 wird die Ankermutter 23 bis zur Berührung mit dem Poltopfboden verschoben. Die Gewindespindel 22 und die Ankermutter 23 sind in 1 maximal ausgefahren. Sie weisen ihre maximal mögliche Länge auf. Das elastische Element 16, insbesondere die Rückstellfeder 16 ist vorgespannt. Das Ventilglied 42 liegt an dem Anschlag des Ventilmittels 40 an. Das Ventilglied 42 überdeckt die Öffnungen des Ventilsitzes 46. Somit ist der Kanal im Ventilgehäuse verschlossen. Flüssigkeiten können nicht durch das Ventilmittel 40 fließen. Durch eine Anpassung des Ventilgliedes 42 und dem Ventilsitz 46 ist es möglich, dass in diesem Betriebszustand der Kanal vollständig geöffnet ist (siehe 4). Es ist auch möglich, dass nur ein Teil des Kanals geöffnet ist. Wie weit der Kanal geöffnet oder geschlossen ist, ist abhängig von der Auslegung des Ventilglieds 42 und dem Ventilsitz 46 bzw. von der Auslegung des Ventilglieds 42 gegenüber dem Ventilsitz 46. Wird der Antrieb 30 aktiviert, beginnt sich der Rotor 32 zu drehen. Die Drehung wird durch einen Formschluss, zwischen dem Rotor 32 und der Ankermutter 23, von dem Rotor 32 an die Ankermutter 23 weitergeleitet. Die Ankermutter 23 dreht sich mit dem Rotor 32 mit. Die Ankermutter 23 und die Gewindespindel 22 wandeln die rotatorische Bewegung in eine translatorische Bewegung der Gewindespindel 22 um. Die translatorische Bewegung der Gewindespindel 22 erfolgt in oder entgegengesetzt der Steuerfunktionsrichtung 62. Ob die translatorische Bewegung in oder entgegengesetzt der Steuerfunktionsrichtung 62 erfolgt, ist abhängig von der Drehrichtung des Rotors 32, bzw. des Antriebs 30 und der Art des Gewindes. Die Gewindespindel 22 wird durch die Drehung der Ankermutter 23 in diese eingedreht, insbesondere eingeschraubt bzw. herausgedreht, insbesondere hausgeschraubt. Durch das Einschrauben der Gewindespindel 22 in die Ankermutter 23 wird das Ventilglied 42 bewegt.
2 zeigt das Flüssigkeitsventil 1 in Normalbetriebsstellung. Wie in 1 gezeigt, ist der Spulenkörper 17 elektrisch bestromt. Der Spulenkörper 17 zieht das Auslöseelement 21 an. Gegenüber der 1 wurde der Rotor 32 gedreht. Die Drehung des Rotors 32 führte zu einem Einschrauben der Gewindespindel 22 in die Ankermutter 23. Die rotatorische Drehbewegung des Rotors 32 wurde in eine translatorische Bewegung der Gewindespindel 22 umgewandelt. Die Gewindespindel 22 wird translatorisch in Steuerfunktionsrichtung 62 verschoben. Ferner ist das Ventilglied 42 in Steuerfunktionsrichtung 62 verschoben. Das Ventilglied 42 und der Ventilsitz 46 geben mindestens einen Kanal frei. In 2 werden beispielhaft zwei Kanäle freigegeben, bzw. können durchströmt werden. Der Kanal ermöglicht einen Flüssigkeitsdurchfluss oder ein Durchströmen eines Gases durch das Ventilmittel 40. Es ist auch möglich, dass der Kanal in diesem Betriebszustand gesperrt ist. Dies ist abhängig von der Auslegung des Ventilglieds 42 gegenüber dem Ventilsitz 46.
In 3 ist ein Fehlerfall aufgetreten. Fehlerfälle treten beispielsweise aufgrund von Elektronikfehlern, Stromausfällen, Kabelbruch, Leitungsbruch, Probleme an weiteren Komponenten des Kraftfahrzeugs oder Softwareproblemen auf. Wird ein Fehler von der Elektronik erkannt oder über Kommunikationskanäle der Elektronik mitgeteilt, so wird die Stromzufuhr zum Spulenkörper 17 unterbrochen. Liegt ein Ausfall der Stromversorgung vor, so wird auch der Spulenkörper 17 nicht mehr bestromt. Aufgrund der Unterbrechung der Stromzufuhr des Spulenkörpers 17 wird kein Magnetfeld erzeugt. Somit wirkt keine Kraft auf das Auslöseelement 21 in Funktionsrichtung 60 erzeugt. Das Auslöseelement 21 wird von dem elastischen Element 16 entgegengesetzt der Funktionsrichtung 60 bewegt. Das elastische Element 16 drückt das Auslöseelement 21 in Steuerfunktionsrichtung 62. Das Auslöseelement 21 wird von dem elastischen Element 16 in einer zweiten Stellung arretiert. Das Auslöseelement 21 ist mit dem Ventilmittel 40 verbunden. Befindet sich das Auslöseelement 21 in der zweiten Stellung so befindet sich das Ventilmittel 40 in der Fehlerstellung. Das Auslöseelement 21 bewegt das Ventilglied 42 bis zum Anschlag des Ventilmittels 40. Der Kanal im Ventilmittel 40 wird verschlossen. Es fließt keine Flüssigkeit durch das Ventilmittel 40.
Ist der Fehler behoben wird zuerst der Ausgangszustand gemäß 1 wieder hergestellt. Hierzu wird die der Rotor 32 durch den Antrieb 30 gedreht. Die Drehung bewirkt eine translatorische Bewegung der Gewindespindel 22 gegenüber der Ankermutter 23. Das Ventilglied 42 liegt an dem Anschlag des Ventilmittels 40 an. Die Drehung des Rotors 32 bezweckt ein herausschrauben der Gewindespindel 22 aus der Ankermutter 23. Somit wird die Ankermutter 23 in der Steuerfunktionsrichtung 62 bewegt. Aufgrund des Auseinanderschraubens der Gewindespindel 22 gegenüber der Ankermutter 23 wird die Ankermutter 23 in Steuerfunktionsrichtung 62 bewegt. Die rotatorische Bewegung des Rotors 32 wird somit in eine translatorische Bewegung der Ankermutter 23 umgewandelt. Die Ankermutter 23 wird bewegt bis zur Berührung der Ankermutter 23 mit dem Poltopfboden oder dem Spulenkörper 17 erfolgt. Die Bewegung kann jedoch bereits vor der Berührung der Ankermutter 23 mit dem Poltopfboden oder dem Spulenkörper 17 gestoppt werden. Ist die translatorische Bewegung der Ankermutter 23 erfolgt, kann der Spulenkörper 17 bestromt werden. Der Spulenkörper 17 zieht durch sein Magnetfeld das Auslöseelement 21 an. Durch den geringen Abstand zwischen Auslöseelement 21 und Spulenkörper 17 ist eine minimale Bestromung des Spulenkörper 17 notwendig. Das Flüssigkeitsventil 1 befindet sich im Normalzustand gemäß der 1. Durch den zuvor beschrieben Ablauf im Anschluss an einen Fehlerfall kann das Flüssigkeitsventil 1 kalibriert werden.
4 zeigt ein Ventilmittel 40. Die 4 weist die gleichen Bezugszeichen wie die 1 bis 3 auf. Gegenüber den 1 bis 3 ist die Form des Ventilsitzes 46 verändert. Das Ventilglied 42 und der Ventilsitz 46 geben einen Kanal im Fehlerfall frei. Somit ist ein Durchströmen des Ventilmittels 40, insbesondere ein Flüssigkeitsfluss im Fehlerzustand möglich. Das Ventilglied 42 ist mit einer Führungsachse 48 verbunden. Die Führungsachse 48 ist über das Gelenk 50 mit der Gewindespindel 22 des Steuermittels 10 verbunden. Die Führungsachse 48 und die Gewindespindel 22 können auch einteilig ausgebildet sein. Die Führungsachse 48 weist Mittel auf, die eine translatorische aber keine rotatorische Bewegung zulassen.
5 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ventilmittel 40. Das Ventilmittel 40 weist ein Ventilgehäuse auf. Das Ventilgehäuse weist eine Einlassleitung 70 und eine Auslassleitung 72 auf. Die Einlassleitung 70 und die Auslassleitung 72 sind über einen Kanal miteinander verbunden. In dem Kanal ist ein Ventilsitz 46 angeordnet. Der Ventilsitz 46 wirkt mit dem Ventilglied 42 zusammen. Abhängig von der Position des Ventilglieds 42 gegenüber des Ventilsitzes 46 wird der Kanal für den Gas- und/oder Flüssigkeitstransport freigegeben oder gesperrt. In 4 ist der Kanal geschlossen. Es kann somit keine Flüssigkeit von der Einlassleitung 70 zur Auslassleitung 72 fließen und umgekehrt. Das Ventilglied 42 ist mit einer Führungsachse 48 verbunden. Die Führungsachse 48 ist über das Gelenk 50 mit der Gewindespindel 22 des Steuermittels 10 verbunden. Die Führungsachse 48 und die Gewindespindel 22 können auch einteilig ausgebildet sein. Die Führungsachse 48 weist Mittel auf, die eine translatorische aber keine rotatorische Bewegung zulassen.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Ventilmittel 40. Das Ventilmittel 40 weist eine Ventilglied 42 auf, das als runde Scheibe ausgebildet ist, nachfolgend Ventilgliedscheibe 79 bezeichnet. Die Ventilgliedscheibe 79 ist um ihre eigene Achse 75 drehbar gelagert. Die Ventilscheibe 79 weist mindestens eine Öffnung 77 auf. Abhängig von der Verdrehung der Ventilscheibe 79 gegenüber einem Ventilsitz (in der Zeichnung durch die Ventilscheibe verdeckt) wird durch die mindestens eine Öffnung 77 und einer weiteren Öffnung im Ventilsitz ein Kanal gebildet. Der Kanal ermöglicht das Fließen einer Flüssigkeit oder das Strömen eines Gases durch das Ventilmittel 40. An der Ventilscheibe 79 ist ein Führungsachse 48 angebracht. Die Führungsachse 48 weist ein Gelenk 50 auf. Das Gelenk 50 verbindet die Führungsachse 48 mit der Gewindespindel 22.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Spulenträger 17 auch mit dem Auslöseelement 21 verbunden sein. Der Spulenträger 17 wirkt dann auf ein Teil des Steuermittels 10, beispielsweise den Poltopfboden.
Das erfindungsgemäße Flüssigkeitsventil 1 kann insbesondere in Fahrzeugen oder Heizungsanlagen eingesetzt werden.

Claims

Flüssigkeitsventil (1), umfassend ein Ventilmittel (40) und ein Steuermittel (10), dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (10) Fail-Safe-Mittel (15) aufweist.
Flüssigkeitsventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilmittel (40) zumindest eine Fehlerstellung aufweist und das Ventilmittel (40) durch das Fail-Safe-Mittel (15) in einem Fehlerfall die Fehlerstellung einnimmt.
Flüssigkeitsventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fail-Safe-Mittel (15) einen Spulenkörper () umfasst.
Flüssigkeitsventil (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fail-Safe-Mittel (15) weiterhin ein Auslöseelement (21) umfasst, das im Normalbetrieb durch den Spulenkörper (17) in Normalbetriebsstellung arretiert ist, und in einem Fehlerfall von einem elastischen Element, insbesondere einer Rückstellfeder (16), in einer zweiten Stellung arretiert ist.
Flüssigkeitsventil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslöseelement (21) mit dem Ventilmittel (40) zusammenwirkt, insbesondere verbunden ist und das Ventilmittel (40) die Fehlerstellung einnimmt, wenn das Auslöseelement (21) in der zweiten Stellung arretiert ist.
Flüssigkeitsventil (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (17) das elastische Element (16) in Normalbetriebsstellung vorspannt.
Flüssigkeitsventil (1) nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (10) einen Antrieb (30) umfasst, wobei der Antrieb (30) einen Rotor(32) aufweist, und das Auslöseelement (21) verdrehsicher und entlang einer Rotorlängsachse verschieblich mit dem Rotor (32) verbunden ist.
Flüssigkeitsventil (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslöseelement (21) eine Gewindespindel (22) und eine Ankermutter (23) aufweist, wobei die Gewindespindel (22) mit der Ankermutter (23) zusammenwirkt, und insbesondere die Gewindespindel (22) ein Außengewinde und die Ankermutter (23) ein Innengewinde aufweist.
Flüssigkeitsventil (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (17) bei Bestromung mit einer Kraft auf die Ankermutter (23) des Auslöseelements (21) wirkt und das Auslöseelement (21) in der Normalbetriebsstellung arretiert.
Flüssigkeitsventil (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (16) mit einer Kraft auf die Ankermutter (23) wirkt, wobei die Kraft, durch das elastische Element (16), der Kraft, durch den bestromten Spulenkörper (17), entgegenwirkt.
Flüssigkeitsventil (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslöseelement (21) innerhalb eines Poltopfs (38) angeordnet ist.
Flüssigkeitsventil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilmittel (40) mindestens ein Ventilglied (42) aufweist und das Auslöseelement (21) mit mindestens einem Ventilglied (42) zusammenwirkt.
Flüssigkeitsventil (1) nach dem Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (42) ein Dichtkörper ist, der beweglich ist und abhängig von seiner Position einen Durchflusskanal frei gibt.
Flüssigkeitsventil (1) nach den Ansprüchen 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Ventilglied (42) mit mindestens einem Ventilsitz (46) zusammenwirkt.
Flüssigkeitsventil (1) nach den Ansprüchen 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (42) mit der Gewindespindel (22) einstückig ausgebildet ist.