DE102017107688A1 - Valve arrangement for a cooling system of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für ein Kühlsystem eines Fahrzeugs, umfassend ein Gehäuse mit mindestens zwei Kühlflüssigkeitsanschlüssen, weiter umfassend ein Ventilelement, das zwischen einer eine Verbindung zwischen den Kühlflüssigkeitsanschlüssen freigebenden Öffnungsstellung und einer die Verbindung zwischen den Kühlflüssigkeitsanschlüssen trennenden Schließstellung verstellbar ist, und umfassend einen Antrieb zum Verstellen des Ventilelements zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung, wobei der Antrieb einen Elektromotor umfasst, der ein das Ventilelement betätigendes Betätigungselement antreibt, wobei sich das Betätigungselement im Zuge eines Verstellens des Ventilelements zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung entlang eines Kreisbahnabschnitts bewegt.The invention relates to a valve arrangement for a cooling system of a vehicle, comprising a housing with at least two cooling liquid connections, further comprising a valve element which is adjustable between an opening position releasing a connection between the cooling liquid connections and a closed position separating the connection between the cooling liquid connections, and comprising a drive for adjusting the valve element between the open position and the closed position, wherein the drive comprises an electric motor which drives an actuating element actuating the valve element, wherein the actuating element moves along a circular path section in the course of an adjustment of the valve element between the open position and the closed position.
Description
Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für ein Kühlsystem eines Fahrzeugs, umfassend ein Gehäuse mit mindestens zwei Kühlflüssigkeitsanschlüssen, weiter umfassend ein Ventilelement, das zwischen einer eine Verbindung zwischen den Kühlflüssigkeitsanschlüssen freigebenden Öffnungsstellung und einer die Verbindung zwischen den Kühlflüssigkeitsanschlüssen trennenden Schließstellung verstellbar ist, und umfassend einen Antrieb zum Verstellen des Ventilelements zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung.The invention relates to a valve arrangement for a cooling system of a vehicle, comprising a housing with at least two cooling liquid connections, further comprising a valve element which is adjustable between an opening position releasing a connection between the cooling liquid connections and a closed position separating the connection between the cooling liquid connections, and comprising a drive for adjusting the valve element between the open position and the closed position.
Für kleinere Ventile zur Schaltung von Nebenkreisen in Kühlsystemen von Kraftfahrzeugen sind einfache und preisgünstige elektrisch schaltbare Ventilanordnungen erwünscht. Wegen der vergleichsweise kleinen Volumenströme in solchen Nebenkreisen, und um die Ventilanordnungen einfach und preisgünstig zu gestalten, werden bei diesen Anwendungen häufig Tellerventile (auch als Kolben- oder Stößelventile bezeichnet) eingesetzt. Das Bewegen der Tellerventile in die Schließstellung erfolgt gegen den Flüssigkeitsdruck von durch das Kühlsystem fließender Kühlflüssigkeit. Antriebe zum Antreiben des Ventilelements müssen im Schließbereich, also kurz vor und bis zum Erreichen der Schließstellung des Ventilelements, wenn die Druckdifferenz über das nahezu geschlossene Ventilelement zu erhöhten Betätigungskräften führt, für eine geringe Wegstrecke und für kurze Zeit hohe Kräfte aufbringen. Vor Erreichen dieses Schließbereichs und auch für das Öffnen des Ventilelements werden dagegen nur deutlich geringere Kräfte benötigt. Im Stand der Technik werden für solche Ventilelemente elektromagnetische Antriebe mit Spulen verwendet. Da die maximal zur Verfügung stehende Betätigungskraft durch die Magnetanordnung vorgegeben ist, muss diese groß dimensioniert werden, um die aus den oben genannten Gründen relativ hohe maximal aufzubringende Betätigungskraft realisieren zu können. Dies macht den Antrieb aufwendig und teuer.For smaller valves for switching auxiliary circuits in motor vehicle cooling systems, simple and inexpensive electrically switchable valve arrangements are desired. Because of the comparatively small volume flows in such secondary circuits, and to make the valve assemblies simple and inexpensive, these valves are often used poppet valves (also referred to as piston or plunger valves). The movement of the poppet valves in the closed position takes place against the fluid pressure of flowing through the cooling system coolant. Drives for driving the valve element must in the closing area, ie shortly before and until reaching the closed position of the valve element, when the pressure difference over the nearly closed valve element leads to increased actuating forces, apply high forces for a short distance and for a short time. Before reaching this closing range and also for opening the valve element, however, only significantly lower forces are needed. In the prior art, electromagnetic drives with coils are used for such valve elements. Since the maximum available actuation force is predetermined by the magnet arrangement, it must be large enough to realize the relatively high actuation force to be applied for the above-mentioned reasons. This makes the drive consuming and expensive.
Darüber hinaus werden in Kühlsystemen von Fahrzeugen teilweise Rückschlagventile eingesetzt, die in einer Fließrichtung durch den Kühlflüssigkeitsstrom selbsttätig aufgedrückt werden, bei einem Kühlflüssigkeitsstrom in entgegengesetzter Fließrichtung jedoch durch den Kühlflüssigkeitsstrom geschlossen werden. Dies ist beispielsweise notwendig, wenn nach Abstellen eines Verbrennungsmotors, und damit der Hauptwasserpumpe, ein geringer Kühlflüssigkeitsstrom, erzeugt durch kleine elektrische Nebenflüssigkeitspumpen, entgegen der im Betrieb vorherrschenden Fließrichtung durch einige Zweige des Kühlsystems zirkulieren soll. Bei aktuellen Kühlsystemen, die eine sogenannte Kaltstartabschaltung besitzen, d.h. die während der Aufheizphase des Verbrennungsmotors keinerlei Kühlflüssigkeitszirkulation zulassen, sind spezielle Rückschlagventile notwendig. Diese sollen z.B. durch eine elektrische Vorrichtung in der geschlossenen Stellung sperrbar sein, um die Kühlflüssigkeitszirkulation vollständig zu unterbinden, zu einem späteren Zeitpunkt jedoch entriegelt werden können, um ihre Funktion als Rückschlagventil zu erfüllen. Die Bereitstellung dieser Rückschlagventilfunktion ist mit bekannten Antrieben ebenfalls aufwendig.In addition, in cooling systems of vehicles partially non-return valves are used, which are automatically pressed in a flow direction by the flow of cooling liquid, but closed in a flow of cooling liquid in the opposite direction of flow through the flow of cooling liquid. This is necessary, for example, when, after switching off an internal combustion engine, and thus the main water pump, a small flow of coolant liquid, generated by small electric secondary fluid pumps, is intended to circulate through some branches of the cooling system, contrary to the flow direction prevailing during operation. In current refrigeration systems that have a so-called cold start shutdown, i. which do not allow any circulation of cooling liquid during the heating phase of the internal combustion engine, special non-return valves are necessary. These should e.g. be locked by an electrical device in the closed position to completely suppress the circulation of cooling liquid, but can be unlocked at a later date to fulfill its function as a check valve. The provision of this check valve function is also complicated with known drives.
Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die die gewünschte Funktionalität in einfacher und kostengünstiger Weise realisiert.Based on the explained prior art, the present invention seeks to provide a valve assembly of the type mentioned, which realizes the desired functionality in a simple and cost-effective manner.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch den Gegenstand von Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.The invention achieves the object by the subject matter of claim 1. Advantageous embodiments can be found in the dependent claims, the description and the figures.
Für eine Ventilanordnung der eingangs genannten Art löst die Erfindung die Aufgabe dadurch, dass der Antrieb einen Elektromotor umfasst, der ein das Ventilelement betätigendes Betätigungselement antreibt, wobei sich das Betätigungselement im Zuge eines Verstellens des Ventilelements zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung entlang eines Kreisbahnabschnitts bewegt.For a valve arrangement of the type mentioned, the invention solves the problem in that the drive comprises an electric motor which drives an actuating element actuating the valve element, wherein the actuating element moves in the course of an adjustment of the valve element between the open position and the closed position along a circular path section.
Die erfindungsgemäße Ventilanordnung ist für ein Kühlsystem eines Fahrzeugs vorgesehen, beispielsweise eines PKW oder eines LKW. Das Kühlsystem ist insbesondere für einen Motor, beispielsweise einen Verbrennungsmotor, des Fahrzeugs vorgesehen. Die Ventilanordnung umfasst ein Gehäuse mit zwei oder mehr Kühlflüssigkeitsanschlüssen. Im Betrieb werden an die Kühlflüssigkeitsanschlüsse Kühlflüssigkeitsleitungen des Kühlsystems angeschlossen und im Betrieb zirkuliert Kühlflüssigkeit durch diese Kühlflüssigkeitsleitungen, beispielsweise Wasser. Die erfindungsgemäße Ventilanordnung kann insbesondere zur Schaltung eines Nebenkreises in einem solchen Kühlsystem vorgesehen sein, in der kleinere Kühlflüssigkeitsvolumenströme fließen als in dem Hauptkreis des Kühlsystems.The valve arrangement according to the invention is provided for a cooling system of a vehicle, for example a car or a truck. The cooling system is provided in particular for an engine, for example an internal combustion engine, of the vehicle. The valve assembly includes a housing having two or more coolant ports. In operation, coolant lines of the cooling system are connected to the coolant connections, and during operation cooling fluid circulates through these coolant lines, for example, water. The valve arrangement according to the invention can be provided, in particular, for the purpose of switching a secondary circuit in such a cooling system in which smaller coolant volume flows flow than in the main circuit of the cooling system.
Erfindungsgemäß umfasst der Antrieb einen Elektromotor, in besonders kostengünstiger Weise beispielsweise einen Gleichstrommotor (DC-Motor). Der Elektromotor treibt ein Betätigungselement an, das das Ventilelement zum Bewegen zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung betätigt. Hierzu liegt das Betätigungselement beispielsweise an einem Betätigungsabschnitt des Ventilelements an. Das durch den Elektromotor angetriebene Betätigungselement bewegt sich bei einem Verstellen des Ventilelements zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung entlang eines Kreisbahnabschnitts. Es kann ein nahezu sinusförmiger Arbeitshub erreicht werden, bewirkt durch die Kreisbewegung des Betätigungselements. Auf diese Weise kann in unten noch näher erläuterter Weise gerade im Schließbereich des Ventilelements, wenn dieses sich also kurz vor der Schließstellung befindet, und bis zur Schließstellung, eine hohe Betätigungskraft bei geringer Hubgeschwindigkeit des Ventilelements ausgeübt werden. Es ergibt sich für die Schließkraft eine angenähert hyperbolische Kraftkurve, wobei gerade im Bereich der Schließstellung des Ventilelements, wenn sich die angenähert sinusförmige Bewegung des Betätigungselements im Bereich des Zenits der Sinuskurve befindet, die höchste Schließkraft zur Verfügung gestellt wird. Die Erfindung nutzt ein ähnliches Prinzip wie ein Kniehebel, bei dem aufgrund der Hebelwirkung gezielt eine erhöhte Betätigungskraft bereitgestellt wird. Dadurch kann der als Antrieb eingesetzt Elektromotor kleiner dimensioniert werden bei jederzeit ausreichender Schließkraft. Ein aufwendiger und groß dimensionierter Elektromagnetantrieb ist nicht erforderlich. Der erfindungsgemäße Antrieb blockiert sich darüber hinaus im stromlosen Zustand selbst. Durch die relativ kurze Einschaltdauer des Elektromotors wird ein Betrieb nahe der Stillstandsgrenze ermöglicht, ohne den Elektromotor zu überhitzen. Weiterhin wird nur eine einfache Positionsrückmeldung für den Fall des Erreichens der Schließstellung durch das Ventilelement für eine Steuerung benötigt. Die erfindungsgemäße Antriebseinheit kann insgesamt einfacher und kostengünstiger realisiert werden als im Stand der Technik. Gleichzeitig ist jederzeit eine sichere Funktion in der gewünschten Weise sichergestellt.According to the invention, the drive comprises an electric motor, in a particularly cost-effective manner, for example, a DC motor (DC motor). The electric motor drives an actuator that actuates the valve element to move between the open position and the closed position. For this purpose, the actuating element abuts, for example, on an actuating portion of the valve element. The driven by the electric motor actuator moves in an adjustment of the valve element between the open position and the closed position along a circular path section. It can be a nearly sinusoidal Working stroke can be achieved, caused by the circular movement of the actuator. In this way, in the manner explained in more detail below, a high actuation force can be exerted at a low stroke speed of the valve element, in particular in the closing region of the valve element, if this is shortly before the closed position. The result is an approximately hyperbolic force curve for the closing force, wherein the highest closing force is made available in the closed position of the valve element, when the approximately sinusoidal movement of the actuating element is in the region of the zenith of the sinusoid. The invention uses a similar principle as a knee lever, in which due to the lever effect targeted increased operating force is provided. As a result, the electric motor used as a drive can be dimensioned smaller at any time sufficient closing force. A complex and large-dimensioned electromagnetic drive is not required. In addition, the drive according to the invention blocks itself in the de-energized state. The relatively short duty cycle of the electric motor makes it possible to operate close to the standstill limit without overheating the electric motor. Furthermore, only a simple position feedback is required for the case of reaching the closed position by the valve element for a control. The drive unit according to the invention can be realized overall simpler and cheaper than in the prior art. At the same time a secure function is ensured at any time in the desired manner.
Wie bereits erwähnt, kann das Ventilelement von dem Betätigungselement gegen den Druck von im Betrieb der Ventilanordnung durch die Kühlflüssigkeitsanschlüsse fließender Kühlflüssigkeit aus der Öffnungsstellung in die Schließstellung verstellt werden. Die im Betrieb durch das Kühlsystem fließende Kühlflüssigkeit drückt das Ventilelement also in Richtung der Öffnungsstellung. Gegen diesen Flüssigkeitsdruck arbeitet der Antrieb. Es müssen insbesondere keine separaten Vorspannmittel, beispielsweise Federvorspannmittel, vorgesehen sein, um das Ventilelement in die Öffnungsstellung vorzuspannen.As already mentioned, the valve element can be adjusted by the actuating element against the pressure of cooling liquid flowing through the cooling liquid connections during operation of the valve arrangement from the open position into the closed position. The flowing during operation by the cooling system cooling fluid thus pushes the valve element in the direction of the open position. The drive works against this fluid pressure. In particular, no separate biasing means, such as spring biasing means, be provided to bias the valve member into the open position.
In einer besonders praxisgemäßen Ausgestaltung kann das Ventilelement ein Tellerventilelement sein mit einem an einem Ende einer Ventilstange gehaltenen Ventilteller, der in der Schließstellung an einem zugeordneten Ventilsitz anliegt und in der Öffnungsstellung von dem Ventilsitz abgehoben ist. Solche Tellerventile (auch als Stößel- oder Kolbenventile bezeichnet) sind an sich bekannt. Durch eine axiale Bewegung der Ventilstange erfolgt in einfacher und zuverlässiger Weise ein Öffnen und Schließen des Ventils. In der Schließstellung liegt der Ventilteller dichtend an dem Ventilsitz an.In a particularly practical embodiment, the valve element may be a poppet valve element with a valve disc held at one end of a valve rod, which abuts in the closed position on an associated valve seat and is lifted in the open position of the valve seat. Such poppet valves (also referred to as ram or piston valves) are known per se. By an axial movement of the valve stem takes place in a simple and reliable way opening and closing the valve. In the closed position, the valve disk is sealingly against the valve seat.
Wie ebenfalls grundsätzlich erläutert, kann sich bei konstanter Drehgeschwindigkeit des Betätigungselements die durch das Betätigungselement verursachte Hubgeschwindigkeit des Tellerventilelements ausgehend von der Öffnungsstellung bis zum Erreichen der Schließstellung verringern. Es kann insbesondere eine kontinuierliche Verringerung der Hubgeschwindigkeit bei einem Verstellen des Tellerventilelements aus der Öffnungsstellung in die Schließstellung erfolgen. Die durch das Betätigungselement verursachte Hubgeschwindigkeit des Tellerventilelements beträgt bei Erreichen der Schließstellung insbesondere Null.As also basically explained, the stroke speed of the poppet valve element caused by the actuating element can, starting from the open position until reaching the closed position, be reduced at a constant rotational speed of the actuating element. In particular, a continuous reduction of the lifting speed can take place during an adjustment of the poppet valve element from the open position into the closed position. The stroke speed of the poppet valve element caused by the actuating element is in particular zero when the closed position is reached.
Das Betätigungselement kann sich nach einer weiteren Ausgestaltung in der Schließstellung des Tellerventilelements auf einer gedachten Verlängerung der Längsachse der Ventilstange befinden. Auch die Drehachse einer das Betätigungselement beispielsweise tragenden Drehscheibe kann sich auf einer gedachten Verlängerung der Längsachse der Ventilstange befinden. Eine gedachte Verbindungslinie zwischen dem die Drehachse bildenden Mittelpunkt einer solchen Drehscheibe und dem Betätigungselement liegt in der Schließstellung somit auf einer Verlängerung der Längsachse der Ventilstange. In der Schließstellung kann sich das Betätigungselement also am tiefsten Punkt des von ihm beschriebenen Kreisbahnabschnitts befinden. Wie eingangs erläutert, befindet sich das Betätigungselement in der Schließstellung des Ventilelements insbesondere am Zenit der von ihm beschriebenen Kreisbahn bzw. Sinuskurve. Wie ebenfalls eingangs erläutert, wird dadurch im Bereich der Schließstellung, wenn der gegen das Schließen des Ventilelements wirkende Kühlflüssigkeitsdruck also am Höchsten ist, die größte Schließkraft ausgeübt.The actuating element may be in a further embodiment in the closed position of the poppet valve element on an imaginary extension of the longitudinal axis of the valve stem. Also, the axis of rotation of an actuating element, for example, carrying turntable can be located on an imaginary extension of the longitudinal axis of the valve stem. An imaginary line connecting the axis of rotation forming the center of such a hub and the actuating element is thus in the closed position on an extension of the longitudinal axis of the valve stem. In the closed position, the actuating element can thus be located at the lowest point of the circular path section described by him. As explained above, the actuating element is in the closed position of the valve element in particular at the zenith of the circular path or sinusoidal curve described by him. As also explained at the outset, in the region of the closed position, when the cooling liquid pressure acting against the closing of the valve element is therefore highest, the greatest closing force is exerted.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann ein Anschlag vorgesehen sein, der ein Abheben des Ventiltellers von dem Ventilsitz über die Öffnungsstellung hinaus verhindert. Der Anschlag verhindert, dass der Ventilteller durch Druck der Kühlflüssigkeit weiter als die Öffnungsstellung von dem Ventilsitzt abgedruckt wird.According to a further embodiment, a stop may be provided which prevents lifting of the valve disk from the valve seat beyond the open position. The stop prevents the valve disk from being pressed further by the pressure of the coolant than the opening position of the valve seat.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass an dem dem Ventilteller abgewandten Ende der Ventilstange ein Betätigungsabschnitt des Tellerventilelements vorgesehen ist, und dass das Betätigungselement zumindest während seiner Bewegung entlang des Kreisbahnabschnitts zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung des Tellerventilelements an dem Betätigungsabschnitt anliegt. Das Betätigungselement, beispielsweise ein Betätigungsvorsprung, liegt zum Verstellen des Tellerventilelements an dem Betätigungsabschnitt an. Insbesondere drückt das Betätigungselement den Betätigungsabschnitt und damit den Ventilteller ggf. gegen den Druck von durch die Kühlflüssigkeitsanschlüsse fließender Kühlflüssigkeit in die Schließstellung, wobei es zu einer Axialbewegung der Ventilstange kommt.According to a further embodiment, it may be provided that an actuating portion of the poppet valve element is provided at the end remote from the valve disc, and that the actuating element abuts against the actuating portion at least during its movement along the circular path portion between the open position and the closed position of the poppet valve element. The actuating element, for example an actuating projection, abuts the actuating section for adjusting the poppet valve element. In particular, the actuating element presses the actuating portion and thus the valve disk, if necessary, against the pressure of the Coolant connections flowing coolant in the closed position, wherein there is an axial movement of the valve stem.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Betätigungselement durch den Elektromotor entlang einer vollständigen Kreisbahn bewegbar ist, wobei das Tellerventilelement ausgehend von der Öffnungsstellung als Ausgangsstellung durch Bewegen des Betätigungselements entlang der Kreisbahn in einer ersten Drehrichtung und über einen ersten Drehwinkelbereich in die Schließstellung bewegt werden kann, wobei das Tellerventilelement durch weiteres Bewegen des Betätigungselements entlang der Kreisbahn in der ersten Drehrichtung und über einen zweiten Drehwinkelbereich von der Schließstellung wieder in die Öffnungsstellung bewegt werden kann, und wobei das Tellerventilelement durch weiteres Bewegen des Betätigungselements entlang der Kreisbahn in der ersten Drehrichtung und über einen dritten Drehwinkelbereich wieder in die Öffnungsstellung als Ausgangsstellung bewegt werden kann, wobei das Tellerventilelement zumindest über einen Teil des dritten Drehwinkelbereichs frei zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung bewegbar ist. Das Betätigungselement kann zumindest abschnittsweise über den dritten Drehwinkelbereich außer Kontakt mit dem Betätigungsabschnitt sein, insbesondere wenn sich das Ventilelement in der Öffnungsstellung befindet. Bei noch weiterem Drehen des Betätigungselements in der ersten Drehrichtung wird das Tellerventilelement aus der Öffnungsstellung als Ausgangsstellung wieder in die Schließstellung gedrückt. Der Betätigungsabschnitt kann ggf. mit der Drehscheibe, vollständig und mehrfach um 360° gedreht werden. Es ist dann steuerungstechnisch in besonders einfacher Weise möglich, das Betätigungselement immer nur in einer Drehrichtung zu drehen. Dadurch kann auch der das Betätigungselement bzw. die Drehscheibe drehende Elektromotor noch einfacher ausgestaltet werden. Der erste und zweite Drehwinkelbereich können gleich sein. Beispielswese können sie jeweils 45° betragen. Das Betätigungselement kann beispielsweise bei in der Öffnungsstellung befindlichem Ventilelement in dem gesamten dritten Drehwinkelbereich außer Eingriff mit dem Betätigungsabschnitt des Tellerventilelements sein oder nur über einen Abschnitt des dritten Drehwinkelbereichs. Der dritte Drehwinkelbereich kann beispielsweise 270° betragen.According to a further embodiment it can be provided that the actuating element is movable by the electric motor along a complete circular path, wherein the poppet valve element moves from the open position as the starting position by moving the actuating element along the circular path in a first rotational direction and over a first rotational angle range in the closed position can be, wherein the poppet valve element can be moved by further moving the actuating element along the circular path in the first rotational direction and a second rotational angle range from the closed position back to the open position, and wherein the poppet valve element by further moving the actuating element along the circular path in the first rotational direction and can be moved back into the open position as a starting position via a third rotation angle range, wherein the poppet valve element at least over a part of the third Drehwinkelbereic hs is freely movable between the open position and the closed position. The actuating element may be at least in sections over the third rotation angle range out of contact with the actuating portion, in particular when the valve element is in the open position. Upon further rotation of the actuating element in the first direction of rotation, the poppet valve element is pressed from the open position as the starting position back into the closed position. If necessary, the actuating section can be rotated completely and repeatedly through 360 ° with the turntable. It is then control technology in a particularly simple manner possible to rotate the actuator only in one direction. As a result, the electric motor rotating the actuating element or the rotary disk can also be made simpler. The first and second rotation angle ranges may be the same. Beispielswese they can each be 45 °. For example, when the valve element is in the open position, the actuator may be out of engagement with the operating portion of the poppet valve member in the entire third rotational angle range or only over a portion of the third rotational angle range. The third rotation angle range may be 270 °, for example.
Nach Überstreichen der Hälfte des dritten Drehwinkelbereichs befindet sich der Betätigungselements dann beispielsweise wieder in Verlängerung der Längsachse der Ventilstange. Beispielsweise in dieser Ruhestellung des Betätigungselements kann das Tellerventilelement frei zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung bewegbar sein. Das Tellerventilelement ist also ungeführt und kann beispielsweise durch den Kühlflüssigkeitsdruck von durch das Kühlsystem fließender Kühlflüssigkeit bewegt werden. Beispielsweise kann es in die Öffnungsstellung gedrückt und darin gehalten werden, wobei ein geeigneter, oben erläuterter Anschlag, ein weiteres Abheben des Ventiltellers von dem Ventilsitz verhindert. Der Anschlag kann z.B. durch eine Anschlagfläche des Betätigungsabschnitts gebildet sein, die in der Öffnungsstellung des Ventilelements an einer korrespondierenden Anschlagfläche der Drehscheibe anliegt.After sweeping over half of the third rotation angle range, the actuating element is then, for example, again in extension of the longitudinal axis of the valve rod. For example, in this rest position of the actuating element, the poppet valve element can be freely moved between the open position and the closed position. The poppet valve element is thus unguided and can be moved, for example, by the coolant pressure of coolant flowing through the cooling system. For example, it can be pressed into the open position and held therein, with a suitable, above-explained stop prevents further lifting of the valve disk from the valve seat. The stop may be e.g. be formed by a stop surface of the actuating portion, which rests in the open position of the valve member to a corresponding stop surface of the turntable.
Wenn das Ventilelement frei zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung bewegbar ist, ist die eingangs erläuterte Funktion als elektrisch verriegelbares Rückschlagventil möglich. So kann durch Halten des Betätigungselements in dem dritten Drehwinkelbereich außer Kontakt mit dem Betätigungsabschnitt bei noch in der Öffnungsstellung befindlichem Ventilelement ein geringer Kühlflüssigkeitsstrom in zu der im regulären Betrieb der Ventilanordnung vorherrschenden Fließrichtung entgegengesetzter Fließrichtung fließen bis dieser Kühlflüssigkeitsstrom das Ventilelement in die Schließstellung drückt.If the valve element is freely movable between the open position and the closed position, the function described above is possible as an electrically lockable check valve. Thus, by maintaining the actuating member in the third rotational angle range out of contact with the actuating portion with the valve member still in the open position, a small flow of cooling fluid can flow in the opposite flow direction to that prevailing in regular operation of the valve assembly until that flow of cooling fluid forces the valve member to the closed position.
Es kann weiter eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, die dazu ausgebildet ist, den Elektromotor zum Verstellen des Ventilelements zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung durch Bewegen des Betätigungselements in der ersten Drehrichtung anzusteuern. Die Steuereinrichtung kann insbesondere zum Drehen des Betätigungselements ausschließlich in der ersten Drehrichtung ausgebildet sein. Weiter kann die Steuereinrichtung zur Realisierung der erläuterten Rückschlagventilfunktion dazu ausgebildet sein, den Elektromotor zum Halten des Betätigungselements in dem dritten Drehwinkelbereich anzusteuern, so dass das Ventilelement frei zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung bewegbar ist.It may further be provided a control device which is adapted to control the electric motor for adjusting the valve element between the open position and the closed position by moving the actuating element in the first direction of rotation. The control device can be designed in particular for rotating the actuating element exclusively in the first direction of rotation. Further, the control device for realizing the illustrated check valve function may be configured to control the electric motor for holding the actuating element in the third rotation angle range, so that the valve element is freely movable between the open position and the closed position.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann eine durch den Elektromotor drehend angetriebene Drehscheibe vorgesehen sein, wobei das Betätigungselement ein exzentrisch zur Drehachse der Drehscheibe auf der Drehscheibe angeordneter Betätigungsvorsprung ist, der zur Betätigung des Ventilelements an dem Ventilelement anliegt. Der Betätigungsvorsprung kann insbesondere an dem Betätigungsabschnitt des Tellerventilelements anliegen. Die Drehscheibe kann eine konzentrische Ausnehmung besitzen, also eine Ringscheibe sein. Der Betätigungsvorsprung kann ein beispielsweise zylindrischer Betätigungszapfen sein. Er kann in einem Randbereich der Drehscheibe auf dieser angeordnet sein und dreht sich bei einer durch den Elektromotor bewirkten Drehung der Drehscheibe entlang des Kreisbahnabschnitts bzw. der Kreisbahn. Die durch den Mittelpunkt der Drehscheibe gebildete Drehachse der Drehscheibe kann auf einer gedachten Verlängerung der Ventilstange liegen, wie bereits erwähnt.According to a further embodiment, a rotationally driven by the electric motor rotary disk may be provided, wherein the actuating element is an eccentric to the axis of rotation of the turntable on the turntable arranged actuating projection which abuts the valve element for actuating the valve element. The actuating projection may in particular rest against the actuating portion of the poppet valve element. The hub may have a concentric recess, so be an annular disc. The actuating projection may be, for example, a cylindrical actuating pin. It can be arranged in an edge region of the turntable on this and rotates at a caused by the electric motor rotation of the turntable along the circular path portion or the circular path. The formed by the center of the hub The axis of rotation of the turntable can lie on an imaginary extension of the valve rod, as already mentioned.
Der elektrische Motor kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung das Betätigungselement über ein Untersetzungsgetriebe antreiben. Die durch den Elektromotor aufzubringende Kraft kann auf diese Weise weiter verringert werden. Die Untersetzung kann z.B. mehr als 1:50 betragen. Der elektrische Motor kann eine Antriebsschnecke drehend antreiben, wobei die Drehscheibe eine mit der Antriebsschnecke in Eingriff stehende Außenverzahnung aufweist. Auf diese Weise wird eine besonders einfache und zuverlässige Untersetzung ermöglicht.The electric motor can drive the actuating element via a reduction gear according to another embodiment. The applied by the electric motor force can be further reduced in this way. The reduction can e.g. more than 1:50. The electric motor may rotationally drive a drive worm, the hub having external gear meshing with the drive worm. In this way, a particularly simple and reliable reduction is made possible.
Es ist weiterhin möglich, nur den Elektromotor in einem von der durch das Kühlsystem zirkulierenden Kühlflüssigkeit abgedichteten Trockenbereich anzuordnen, die Antriebsschnecke einschließlich der Drehscheibe mit der Außenverzahnung jedoch in einem mit der Kühlflüssigkeit im Betrieb in Kontakt kommenden Nassbereich. Dadurch wird einerseits eine Schmierung des Untersetzungsgetriebes erreicht und andererseits die Getriebetemperatur auf die maximale Kühlflüssigkeitstemperatur begrenzt. Auch die Anbindung des Flüssigkeitsventils wird auf diese Weise vereinfacht.It is further possible to arrange only the electric motor in a dry area sealed by the cooling liquid circulating through the cooling system, but the drive worm including the outer spline has a wet area in contact with the cooling liquid during operation. As a result, lubrication of the reduction gear is achieved on the one hand and on the other hand the transmission temperature is limited to the maximum coolant temperature. The connection of the liquid valve is simplified in this way.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch:
-
1 eine erfindungsgemäße Ventilanordnung in einer ersten Betriebsstellung in einer perspektivischen Schnittansicht, -
2 die Ventilanordnung aus1 in einer zweiten Betriebsstellung, -
3 die Ventilanordnung aus1 in einer dritten Betriebsstellung, -
4 die Ventilanordnung aus1 in einer vierten Betriebsstellung und -
5 die Ventilanordnung aus1 in einer fünften Betriebsstellung
-
1 a valve arrangement according to the invention in a first operating position in a perspective sectional view, -
2 the valve assembly1 in a second operating position, -
3 the valve assembly1 in a third operating position, -
4 the valve assembly1 in a fourth operating position and -
5 the valve assembly1 in a fifth operating position
Soweit nichts anderes angegeben ist, bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände.Unless otherwise indicated, like reference characters designate like items throughout the figures.
Die in den Figuren gezeigte erfindungsgemäße Ventilanordnung ist für ein Kühlsystem eines Fahrzeugs, beispielsweise eines PKW oder LKW vorgesehen. Das Kühlsystem kann Teil eines Motors, beispielsweise eines Verbrennungsmotors, des Fahrzeugs sein. Insbesondere kann die Ventilanordnung in einem Nebenkreis eines solchen Kühlsystems angeordnet sein. Die Ventilanordnung umfasst ein Gehäuse
An dem dem Ventilteller
Die Drehscheibe
Angesteuert beispielsweise durch eine nicht näher dargestellte geeignete Steuereinrichtung treibt der Elektromotor
Ausgehend von dem in
Im Betrieb fließt in
Bei einer weiteren Drehung der Drehscheibe
Wie erläutert, kann der bei der Drehung der Drehscheibe
Wird der Betätigungsvorsprung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Gehäusecasing
- 12, 1412, 14
- KühlflüssigkeitsanschlussCoolant connection
- 1616
- Ventilstangevalve rod
- 1818
- Führungguide
- 2020
- Ventiltellervalve disc
- 2222
- Ventilsitzvalve seat
- 2424
- Betätigungsabschnittactuating section
- 2626
- Drehscheibeturntable
- 2828
- Drehachseaxis of rotation
- 3030
- Betätigungselementjig
- 3232
- Außenverzahnungexternal teeth
- 3434
- Antriebsschneckedrive worm
- 3636
- Antriebswelledrive shaft
- 3838
- Elektromotorelectric motor
- 4040
- Längsachselongitudinal axis
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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ID=63587673
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country | Link |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113544423A (en) * | 2019-03-15 | 2021-10-22 | 罗伯特·博世有限公司 | Electrohydraulic system having a control device for a valve |
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2017
- 2017-04-10 DE DE102017107688.3A patent/DE102017107688A1/en active Pending
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