DE102016219574A1

DE102016219574A1 - Fluidregler

Info

Publication number: DE102016219574A1
Application number: DE102016219574.3A
Authority: DE
Inventors: Holger Fries; Ralf Lüders; Ugur Goekhan Bilbal; Steffen Jüstel
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2016-10-10
Filing date: 2016-10-10
Publication date: 2018-04-12
Anticipated expiration: 2036-10-11
Also published as: DE102016219574B4; CN107917217A; CN107917217B

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Fluidregler zur Regelung einer Durchflussmenge, mit einem in einem Gehäuse (1) drehbar gelagerten Drehschieber (2), und mit zumindest einer Gehäuseöffnung (3), welche mit einer Öffnung (7) des Drehschiebers (2) korrespondiert, wobei der Gehäuseöffnung (3) ein ring- oder rohrförmiger Dichtungskörper (5) mit einer Axialbohrung (6) zugeordnet ist, welcher Dichtungskörper (5) einenends in der Gehäuseöffnung (3) angeordnet ist und anderenends mit Vorspannung sowie gleitend am Drehschieber (2) dicht anliegt. Vorteilhaft weist der Dichtungskörper (5) einteilig einenends einen Befestigungsabschnitt (8) zur Befestigung des Dichtungskörpers (5) in der Gehäuseöffnung (3) und anderenends einen Stützabschnitt (11) zur axialen Abstützung des Dichtungskörpers (5) sowohl am Gehäuse (3) als auch am Drehschieber (2) auf, wobei der Stützabschnitt (11) einen umlaufenden, elastischen Kragen (13) zur axialen Abstützung des Dichtungskörpers (5) am Gehäuse (3) aufweist, an welchen Kragen (13) sich drehschieberseitig mit Abstand ein Kopfbereich (14) zur axialen Abstützung des Dichtungskörpers (5) am Drehschieber (2) anschließt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fluidregler nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 der Erfindung.
Die DE 10 2013 211 331 A1 beschreibt einen Fluidregler, hier als Rotationsventil bezeichnet, mit einem zylinderförmigen Ventilkörper zur Steuerung eines Fluides, insbesondere zur Steuerung eines der Kühlung des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs dienenden Fluides. Der Fluidregler weist einen Dichtungskörper auf, der mittels einer dem zylinderförmigen Ventilkörper zugeordneten Seite gleitend an der Oberfläche des Ventilkörpers anliegt. Der Dichtungskörper ist in eine Aufnahmeöffnung eines den Ventilkörper aufnehmenden Gehäuses eingesetzt und in dieser Öffnung in Richtung des Ventilkörpers beweglich gelagert. Darüber hinaus ist der Dichtungskörper mittels einer separaten Feder mit Kraft gegen den Ventilkörper gedrückt. Um den Dichtungskörper zum Gehäuse abzudichten, ist demselben ein separater Dichtungsring zugeordnet.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen im Hinblick auf den Stand der Technik alternativen Fluidregler zur Regelung einer Durchflussmenge zu schaffen, der bei Beibehaltung der Vorteile des Standes der Technik einfacher in der Herstellung und kostengünstiger ist.
Ausgehend von einem Fluidregler zur Regelung einer Durchflussmenge, mit einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten Drehschieber, und mit zumindest einer Gehäuseöffnung, welche mit einer Öffnung des Drehschiebers korrespondiert, wobei je nach Drehstellung des Drehschiebers die Gehäuseöffnung verschlossen und ein Fluiddurchtritt verhindert oder die Gehäuseöffnung freigegeben und ein Fluiddurchtritt ermöglicht ist, und wobei der Gehäuseöffnung ein ring- oder rohrförmiger Dichtungskörper mit einer Axialbohrung zugeordnet ist, welcher Dichtungskörper einenends in der Gehäuseöffnung angeordnet ist und anderenends mit Vorspannung sowie gleitend am Drehschieber dicht anliegt, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass der Dichtungskörper einteilig einenends einen Befestigungsabschnitt zur Befestigung des Dichtungskörpers in der Gehäuseöffnung und anderenends einen Stützabschnitt zur axialen Abstützung des Dichtungskörpers sowohl am Gehäuse als auch am Drehschieber aufweist, wobei der Stützabschnitt einen umlaufenden, elastischen Kragen zur axialen Abstützung des Dichtungskörpers am Gehäuse ausbildet, an welchen Kragen sich drehschieberseitig mit Abstand ein Kopfbereich zur axialen Abstützung des Dichtungskörpers am Drehschieber anschließt.
Durch diese Maßnahme ist ein Fluidregler mit einem Dichtungsköper geschaffen, welcher Dichtungskörper im Unterschied zum Stand der Technik eine Dichtung zum Gehäuse sowie eine Federfunktion zur Realisierung der besagten Vorspannung vorteilhaft in einem einzigen Bauteil vereint.
Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
Danach ist der Abstand zwischen dem Kragen und dem Kopfbereich bevorzugt durch einen ringförmigen Zwischenabschnitt bewirkt, welcher einen geringeren Durchmesser aufweist als der Kragen und der Kopfbereich. Durch diese Maßnahme ist ein Bau- bzw. Freiraum zum elastischen Ein- und Ausfedern des Kragens geschaffen, wodurch insbesondere Radialschläge des Drehschiebers kompensiert werden können. Um einen einfachen Anschluss der Gehäuseöffnung an eine Fluidleitung oder einen Fluidkreislauf zu bewirken, ist bevorzugt der Befestigungsabschnitt des Dichtungskörpers mittelbar über ein die Gehäuseöffnung einnehmendes Rohr in der Gehäuseöffnung befestigt. Durch die Erfindung selbstverständlich mit erfasst ist auch eine unmittelbare Befestigung des Dichtungskörpers in der Gehäuseöffnung. Weiter bevorzugt ist der Befestigungsabschnitt durch eine umlaufende Wulst gebildet, welche form- und/oder kraftschlüssig vom Rohr oder von der Gehäuseöffnung aufgenommen ist. Was besagten Formschluss anbelangt, ist dieser durch eine Formschlussaufnahme des Rohres oder der Gehäuseöffnung bewirkt, welche eine axiale Bewegung des Dichtungskörpers zum Drehschieber hin begrenzt. Ein funktionssicherer Formschluss ist dadurch erzielbar, dass die Formschlussaufnahme durch einen drehschieberseitig ausgebildeten Einzug des Rohres oder der Gehäuseöffnung gebildet ist. Bezüglich des erwähnten Kraftschlusses kann vorgesehen sein, dass der mit der umlaufenden Wulst ausgebildete Dichtungskörper mit radialer Vorspannung an der Innenkontur des Rohres oder der Gehäuseöffnung anliegt. Durch diese Wulst ist der Dichtungskörper verliersicher am Gehäuse gehaltert. Darüber hinaus erfüllt dieser auch eine gewisse Dichtungsfunktion. Bevorzugt ist der Dichtungskörper aus einem gleitfähigen und gleitfesten Thermoplast gebildet oder weist ein derartiges Thermoplast auf. Hieraus resultieren zum einen eine erleichterte Betätigung des Drehschiebers des Fluidreglers und zum anderen eine hohe Standzeit desselben. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das besagte Thermoplast durch ein PVDF (Polyvinylidenfluorid) oder ein ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen) gebildet. Vorteilhaft ist ein derartiger Fluidregler beispielsweise zur Steuerung eines Kühlmittelflusses in einem Kraftfahrzeug einsetzbar.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf dieses beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht wichtiger Bestandteile des erfindungsgemäßen Fluidregler während des Zusammenbaus desselben,
2 eine Detaildarstellung eines erfindungsrelevanten Bereiches des Fluidreglers (teilweise geschnitten dargestellt),
3 die Einzelheit „Z“ nach 2 (teilweise geschnitten dargestellt),
4 eine perspektivische Einzeldarstellung eines erfindungswesentlichen Dichtungskörpers des Fluidreglers,
5 äußerst schematisch den Dichtungskörper in Funktion, und
6 eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung.
Gemäß 1 weist der Fluidregler zur Regelung einer Durchflussmenge, beispielsweise zur Regelung eines Kühlmittelflusses in einem nicht zeichnerisch dargestellten Kraftfahrzeug, einen in einem Gehäuse 1 drehgelagerten Drehschieber 2 auf. Vorliegend ist vom besagten Gehäuse 1 lediglich eine Gehäusehälfte 1a dargestellt. Im besagten Gehäuse 1 respektive in besagter Gehäusehälfte 1a desselben ist eine Gehäuseöffnung 3 vorgesehen, welche gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Entlüftungsöffnung fungiert.
In der Gehäuseöffnung 3 ist ein dieselbe einnehmendes respektive durchsetzendes Rohr 4 angeordnet, welches einen komfortablen Anschluss einer nicht zeichnerisch dargestellten Fluidleitung ermöglicht. Drehschieberseitig des besagten Rohres 4 ist demselben ein ring- oder rohrförmiger Dichtungskörper 5 zugeordnet. Der Dichtungskörper 5 weist eine Axialbohrung 6 auf, um einen Durchtritt des Fluids, vorliegend des Kühlmittels, zu ermöglichen. Der Dichtungskörper 5 weist eine pilzähnliche Gestalt auf.
Die Gehäuseöffnung 3 korrespondiert mittelbar über besagte Axialbohrung 6 des Dichtungskörpers 5 mit einer Öffnung 7 im Drehschieber 2. Gemäß 1 ist vorliegend eine schlitzförmige Öffnung 7 am Drehschieber 2 ausgebildet. Je nach Drehstellung des Drehschiebers 2 wird die Gehäuseöffnung 3 respektive die Axialbohrung 6 verschlossen und demnach ein Fluiddurchtritt verhindert oder die Gehäuseöffnung 6 respektive die Axialbohrung 6 wird freigegeben und besagter Fluiddurchtritt ermöglicht.
Der Dichtungskörper 5 ist einteilig ausgebildet und besteht bevorzugt aus einem reiboptimierten, insbesondere einem gleitfähigen und gleitfesten Thermoplast. In Versuchen zum Anmeldungsgegenstand haben sich Thermoplaste, wie PVDF (Polyvinylidenfluorid) und ETFE (Ethylen-Tatrafluorethylen) besonders bewährt.
Gemäß den 2 bis 4 weist der Dichtungskörper 5 einenends einen Befestigungsabschnitt 8 zur Befestigung des Dichtungskörpers 5 im innerhalb der Gehäuseöffnung 3 angeordneten Rohr 4 auf. Der besagte Befestigungsabschnitt 8 ist durch eine umlaufende Wulst 9 gebildet, welche vorliegend zumindest formschlüssig vom Rohr 4 aufgenommen ist. Der besagte Formschluss ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch eine Formschlussaufnahme 10 des Rohres 4 in Form eines drehschieberseitig des Rohres 4 an demselben ausgebildeten Einzugs respektive einer Durchmesser-Verjüngung gebildet. Mittels der Formschlussaufnahme 10 ist eine axiale Bewegung des Dichtungskörpers 5 zum Drehschieber 2 hin begrenzt. Bei entsprechender Dimensionierung der Wulst 9 kann besagter Formschluss mit Kraftschluss kombiniert sein, indem sich die Wulst 9 radial unter Vorspannung an der Innenkontur des Rohres 4 abstützt. Durch die Erfindung mit erfasst ist auch eine axial feste Fügeverbindung zwischen dem Rohr 4 und dem Dichtungskörper 5 allein durch Kraftschluss (Presspassung).
Anderenends weist der Dichtungskörper 5 einen Stützabschnitt 11 zur axialen Abstützung des Dichtungskörpers 5 sowohl am Gehäuse 3 als auch an einer Außenmantelfläche 12 des Drehschiebers 2 auf. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel stützt sich der Dichtungskörper 5 mittelbar über das Rohr 4 am besagten Gehäuse 3 ab.
Wie besonders gut aus den 3 und 4 ersichtlich ist, weist der Stützabschnitt 11 einen umlaufenden elastischen Kragen 13 zur axialen Abstützung des Dichtungskörpers 5 unmittelbar am Rohr 4 auf. Beabstandet zu demselben schließt sich drehschieberseitig ein Kopfbereich 14 des Dichtungskörpers 5 an. Der von der Axialbohrung 6 durchbrochene Kopfbereich 14 ist im Querschnitt gesehen (vgl. insbes. 3) sattelförmig ausgebildet, wodurch sich dieser gut an die Außenmantelfläche 12 des Drehschiebers 2 anschmiegt. Der Abstand zwischen dem Kragen 13 und dem Kopfbereich 14 ist durch einen ringförmigen Zwischenabschnitt 15 bewirkt, welcher einen geringeren Durchmesser aufweist als der Kragen 13 und der Kopfbereich 14.
Sämtliche vorbeschriebenen Bauteile des Fluidreglers sind derart zueinander dimensioniert, dass der Dichtungskörper 5 mit Vorspannung am Drehschieber 2 anliegt. Hierdurch können, wie bereits oben dargetan, durch elastisches Ein- und Ausfedern des Kragens 13 Radialschläge des Drehschiebers 2 kompensiert werden (vgl. 5). Der erforderliche Bau- bzw. Freiraum zum Ein- und Ausfedern des Kragens 13 ist durch den Zwischenabschnitt 15 bereitgestellt. Die Federfunktion respektive Federelastizität des Kragens 13 kann durch die Wahl des verwendeten Werkstoffs und/oder durch entsprechende Dimensionierung desselben in weiten Grenzen eingestellt werden.
Darüber hinaus lässt sich die Federsteifigkeit des elastischen Kragens 13 zusätzlich über ein Zwischenelement 16 einstellen, welches dazu im ringförmigen Zwischenabschnitt 15 angeordnet bzw. anordbar ist (vgl. 6). Das Zwischenelement 16 besteht dazu bevorzugt aus einem Elastomer, dessen Shorhärte und Abmessungen variabel einstellbar sind. Weiter bevorzugt ist das Zwischenelement 16 ringförmig ausgebildet, beispielsweise durch einen O-Ring gebildet. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf ein elastomeres Zwischenelement 16, sondern erfasst auch ein starres, beispielsweise metallenes Zwischenelement 16, mit dessen Hilfe der Federweg des Kragens 13 einstellbar ist.
Das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel des Fluidreglers stellt auf eine Gehäuseöffnung 3 ab, welche von einem Rohr 4 eingenommen ist, an welchem der Dichtungskörper 5 befestigt und abgestützt ist. Mit erfasst durch die Erfindung ist selbstverständlich auch ein Fluidregler mit einem Dichtungskörper 5, welcher unmittelbar in der Gehäuseöffnung 3 befestigt und an derselben abgestützt ist (nicht zeichnerisch dargestellt).
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
1a: Gehäusehälfte
2: Drehschieber
3: Gehäuseöffnung
4: Rohr
5: Dichtungskörper
6: Axialbohrung
7: Öffnung (Drehschieber 2)
8: Befestigungsabschnitt
9: Wulst
10: Formschlussaufnahme
11: Stützabschnitt
12: Außenmantelfläche (Drehschieber 2)
13: Kragen
14: Kopfbereich
15: Zwischenabschnitt
16: Zwischenelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013211331 A1 [0002]

Claims

Fluidregler zur Regelung einer Durchflussmenge, mit einem in einem Gehäuse (1) drehbar gelagerten Drehschieber (2), und mit zumindest einer Gehäuseöffnung (3), welche mit einer Öffnung (7) des Drehschiebers (2) korrespondiert, wobei je nach Drehstellung des Drehschiebers (2) die Gehäuseöffnung (3) verschlossen und ein Fluiddurchtritt verhindert oder die Gehäuseöffnung (3) freigegeben und ein Fluiddurchtritt ermöglicht ist, und wobei der Gehäuseöffnung (3) ein ring- oder rohrförmiger Dichtungskörper (5) mit einer Axialbohrung (6) zugeordnet ist, welcher Dichtungskörper (5) einenends in der Gehäuseöffnung (3) angeordnet ist und anderenends mit Vorspannung sowie gleitend am Drehschieber (2) dicht anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungskörper (5) einteilig einenends einen Befestigungsabschnitt (8) zur Befestigung des Dichtungskörpers (5) in der Gehäuseöffnung (3) und anderenends einen Stützabschnitt (11) zur axialen Abstützung des Dichtungskörpers (5) sowohl am Gehäuse (3) als auch am Drehschieber (2) aufweist, wobei der Stützabschnitt (11) einen umlaufenden, elastischen Kragen (13) zur axialen Abstützung des Dichtungskörpers (5) am Gehäuse (3) aufweist, an welchen Kragen (13) sich drehschieberseitig mit Abstand ein Kopfbereich (14) zur axialen Abstützung des Dichtungskörpers (5) am Drehschieber (2) anschließt.
Fluidregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Kragen (13) und dem Kopfbereich (14) durch einen ringförmigen Zwischenabschnitt (15) bewirkt ist, welcher einen geringeren Durchmesser aufweist als der Kragen (13) und der Kopfbereich (14).
Fluidregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (8) des Dichtungskörpers (5) mittelbar über ein die Gehäuseöffnung (3) einnehmendes Rohr (4) oder unmittelbar in der Gehäuseöffnung (3) befestigt ist.
Fluidregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (8) durch eine umlaufende Wulst (9) gebildet ist, welche form- und/oder kraftschlüssig vom Rohr (4) oder von der Gehäuseöffnung (3) aufgenommen ist.
Fluidregler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Formschluss durch eine Formschlussaufnahme (10) des Rohres (4) oder der Gehäuseöffnung (3) bewirkt ist, welche eine axiale Bewegung des Dichtungskörpers (5) zum Drehschieber (2) hin begrenzt.
Fluidregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlussaufnahme (10) durch einen drehschieberseitig ausgebildeten Einzug des Rohres (4) oder der Gehäuseöffnung (3) gebildet ist.
Fluidregler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungskörper (5) aus einem gleitfähigem und gleitfesten Thermoplast gebildet ist oder ein derartiges Thermoplast aufweist.
Fluidregler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Thermoplast PVDF (Polyvinylidenfluorid) oder ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen) ist.
Fluidregler nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Steuerung eines Kühlmittelflusses in einem Kraftfahrzeug.