DE102017200573A1

DE102017200573A1 - Ventileinheit

Info

Publication number: DE102017200573A1
Application number: DE102017200573.4A
Authority: DE
Inventors: Johannis Sfendonis; Jörg Eissler; Armin Seeger; Klaus-Jürgen Lienig
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2017-01-16
Filing date: 2017-01-16
Publication date: 2018-07-19
Also published as: WO2018130397A1

Abstract

Bei einer Ventileinheit (1) ist ein als Zahnrad ausgebildetes Stellglied (6) über ein Vielkeilprofil (19) mit einem Schaft (11) eines Ventilkörpers (7) verbunden. Weiterhin hat der Schaft (11) Zapfen (15), welche Zapfenausnehmungen (16) des Stellgliedes (6) durchdringen und an ihren Enden heiß verstemmt sind. Das Stellglied (6) ist hierdurch zuverlässig auf dem Schaft (11) befestigt. Der Ventilkörper (7) lässt sich besonders genau positionieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventileinheit, insbesondere Ventileinheit zur Steuerung von Kühlwasser in einem Kraftfahrzeug, mit einem Ventilgehäuse, mit einem in dem Ventilgehäuse angeordneten Ventilkörper, mit einem mit dem Ventilkörper verbundenen und durch das Ventilgehäuse in ein Aktuatorgehäuse geführten Schaft und mit einem auf dem Schaft befestigten Stellglied.
Solche Ventileinheiten werden in heutigen Kraftfahrzeugen häufig zur Steuerung eines Kühlwasserkreislaufs, eines Mediums einer Klimaanlage, eines Ölkreislaufs oder dergleichen häufig eingesetzt und sind aus der Praxis bekannt.
Bei einer aus der Praxis bekannten Ventileinheit ist ein Ende des Schaftes des Ventilkörpers im Querschnitt D-förmig gestaltet. Ein als Zahnrad ausgebildetes Stellglied hat ein dem Ende des Schaftes entsprechenden Querschnitt und ist auf dem Schaft aufgepresst. Nachteilig bei der bekannten Ventileinheit ist jedoch, dass die Verbindung zwischen Stellglied und Schaft in Drehrichtung ein Spiel hat. Dieses Spiel führt zu einer Ungenauigkeit bei der Einstellung der Position des Ventilkörpers beim Antrieb des Stellgliedes. Weiterhin führt das in Drehrichtung weisende Spiel zu einer unerwünschten Hysterese. Damit werden beim Anfahren einer gewünschten Position des Stellgliedes aus unterschiedlichen Drehrichtungen unterschiedliche Positionen des Ventilkörpers erzeugt. Eine solche Hysterese verhindert ebenfalls eine genaue Einstellung des Ventilkörpers beim Antrieb über einen Aktuator.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Ventileinheit der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, dass sie eine besonders genaue Einstellung der Position des Ventilkörpers ermöglicht.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Stellglied und der Schaft eine Vielkeilausnehmung mit einem damit korrespondierendem Vielkeilprofil aufweisen.
Durch diese Gestaltung wird eine zuverlässige formschlüssige Verbindung des Stellgliedes mit dem Schaft in Drehrichtung gewährleistet. Damit wird auch eine Hysterese beim Antrieb des Schaftes durch das Stellglied vermieden. Die Vermeidung der Hysterese ermöglicht eine besonders genaue Einstellung der Position des Ventilkörpers beim Antrieb des Schaftes in beide Drehrichtungen durch das Stellglied. Solche Vielkeilprofile ermöglichen im begrenzten Maß eine axiale Verschiebbarkeit des Stellgliedes, so dass sich Toleranzen in der Ventileinheit einfach ausgleichen lassen. Weiterhin sind Vielkeilprofile im Gegensatz zu einem D-förmigen Profil kippsicher. Damit wird eine zuverlässige Kraftübertragung zwischen Stellglied und Schaft gewährleistet.
Das Vielkeilprofil ist gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung symmetrisch aufgebaut und verhindert zuverlässig ein Kippen des Stellgliedes, wenn das Vielkeilprofil als Vielzahnprofil ausgebildet ist. Weiterhin lässt sich ein derartiges Vielzahnprofil besonders kostengünstig mit allgemein bekannten Werkzeugen fertigen.
Zur weiteren Erhöhung der Festigkeit der Verbindung des Stellgliedes mit dem Schaft trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn das freie Ende des Schaftes zumindest einen Zapfen aufweist und wenn der Zapfen in eine entsprechende Zapfenausnehmung des Stellgliedes eindringt.
Zur weiteren Erhöhung der Kippsicherheit der Verbindung des Stellgliedes mit dem Schaft trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn der Schaft drei in dem Schaft angeordnete Zapfen aufweist und wenn die Zapfen in eine entsprechende Zapfenausnehmung des Stellgliedes eindringen.
Das Stellglied ist gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zuverlässig gegen ein Herausfallen von dem Schaft gesichert, wenn der zumindest eine Zapfen des Schaftes zur formschlüssigen Hintergreifung der Zapfenausnehmung des Stellgliedes plastisch verformt ist. Damit wird nach der Montage und nach dem Ausgleich von Toleranzen zwischen Schaft und Stellglied die Position des Stellgliedes axial gesichert. Bei aus Kunststoff gefertigten Schaften kann die plastische Verformung beispielsweise durch Heißverstemmung erfolgen.
Die Verbindung des Stellgliedes und des Schaftes gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kompakt, wenn die Vielkeilausnehmung für das Vielkeilprofil und die Zapfenausnehmung für den zumindest einen Zapfen in axialer Richtung hintereinander in dem Stellglied angeordnet sind. Durch diese Gestaltung benötigt die Ventileinheit einen besonders geringen Bauraum.
Zur weiteren Erhöhung der Festigkeit der Verbindung des Stellgliedes mit dem Schaft trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn das Stellglied mit dem Schaft verklebt ist. Da mit dem Stellglied meist ein Magnet verklebt wird, lässt sich die Verklebung des Stellgliedes auf dem Schaft besonders einfach mit dem selben Kleber in einem Arbeitsgang durchführen.
Zur weiteren Erhöhung der Festigkeit der Verbindung des Stellgliedes mit dem Schaft trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn das Stellglied auf dem Schaft verschweißt ist. Die Verschweißung kann beispielsweise durch Laserschweißen, Reibschweißen oder Ultraschallschweißen erfolgen.
Zur weiteren Sicherheit gegen eine Hysterese trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn die Verbindung aus Vielkeilprofil in der Vielkeilausnehmung als Presspassung ausgebildet ist. Damit ist die Verbindung des Stellgliedes auf dem Schaft zudem in axialer Richtung kraftschlüssig gesichert.
Die Ventileinheit gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung konstruktiv besonders einfach, wenn das Stellglied ein Zahnrad hat und die Vielkeilausnehmung in der Nabe des Zahnrades angeordnet ist.
Eine besonders geringe Haftreibung oder Gleitreibung beim Antrieb des Ventilkörpers lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach sicherstellen, wenn der Schaft über zumindest einem X-Ring in dem Ventilgehäuse abgedichtet ist.
Zur weiteren Verringerung einer Hysterese zwischen einem Aktuator und dem Ventilkörper trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn der Ventilkörper und der Schaft einstückig gestaltet sind.
Eine einstückige Einheit aus Ventilkörper und Schaft lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach montieren, wenn das Ventilgehäuse zweiteilig ausgebildet ist, wobei der Ventilkörper zwischen zwei Gehäuseteilen gehalten ist.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

1 eine Ventileinheit mit einem Ventilgehäuse und einem Aktuatorgehäuse,
2 eine Schnittdarstellung durch das Ventilgehäuse mit angrenzenden Bereichen des Aktuatorgehäuses,
3 eine Draufsicht auf eine Verbindung eines Stellgliedes auf einem Schaft der Ventileinheit aus 2,
4 vergrößert eine Schnittdarstellung durch einen Teilbereich des Stellgliedes und des Schaftes aus 2 entlang der Linie IV - IV,
5 stark vergrößert eine Schnittdarstellung durch einen Teilbereich des Stellgliedes und des Schaftes aus 3 entlang der Linie V - V.

1 zeigt eine Ventileinheit 1 mit einem Ventilgehäuse 2 und einem Aktuatorgehäuse 3. In dem Aktuatorgehäuse 3 ist ein nicht näher dargestellter Aktuator 4, wie beispielsweise ein Elektromotor angeordnet. Der Aktuator 4 treibt über ein in 2 dargestelltes Getriebe 5 ein Stellglied 6 an. In dem Ventilgehäuse 2 ist ein in 2 dargestellter Ventilkörper 7 zur Steuerung mehrerer Anschlüsse 8 - 10 drehbar bzw. verschwenkbar gelagert. Der Ventilkörper 7 ist einstückig mit einem in das Aktuatorgehäuse 3 hineinragenden Schaft 11 gefertigt. Das freie Ende des Schaftes 11 ist mit dem Stellglied 7 verbunden.
2 zeigt in einem Längsschnitt durch das Ventilgehäuse 2 mit angrenzenden Bereichen des Aktuatorgehäuses 3, dass das Ventilgehäuse 2 zweiteilig mit zwei miteinander verbundenen Gehäuseteilen 12, 13 gefertigt ist. Der Ventilkörper 7 ist zwischen den beiden Gehäuseteilen 12, 13 gelagert.
Das Stellglied 6 ist als Zahnrad ausgebildet und hat eine Nabe 14 zur Verbindung mit dem Schaft 11. Der Schaft 11 hat an seinem freien Ende hervorstehende Zapfen 15, mit dem er Zapfenausnehmungen 16 im Stellglied 6 durchdringt. Im Zentrum der Nabe 14 und damit im Bereich des Schaftes 11 ist ein Magnet 17 aufgeklebt. Der Schaft 11 ist in dem einen zu dem Aktuatorgehäuse 3 zugewandten Gehäuseteil 12 über zumindest einen X-Ring 18 abgedichtet. In einer Ausgestaltung der Erfindung sind zwei X-Ringe vorgesehen.
3 zeigt eine Draufsicht auf das Stellglied 6 vor der Montage des Magneten 17. Hierbei ist zu erkennen, dass das Stellglied 6 insgesamt drei Zapfenausnehmungen 16 für drei Zapfen 15 hat. Die Zapfen 15 sind mit dem Stellglied 6 heiß verstemmt. Bei der Montage des Magneten 17 mit einem Klebstoff gelangt zudem dieser Klebstoff zwischen die Zapfenausnehmungen 16 und die Zapfen 15.
4 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Linie IV - IV aus 2 durch die Verbindung des Stellgliedes 6 mit dem Schaft 11. Hierbei ist zu erkennen, dass der Schaft 11 an seinem freien Ende ein Vielkeilprofil 19 hat, welches in eine Vielkeilausnehmung 20 des Stellgliedes 6 eindringt. Bei der Montage ist das Stellglied 6 auf dem Schaft 11 axial verschiebbar, bis die Zapfen 15 heiß verstemmt werden.
5 zeigt stark vergrößert in einer Schnittdarstellung entlang der Linie V - V aus 3 einen Teilbereich der Verbindung des Stellgliedes 6 mit einem der Zapfen 15. Die Zapfen 15 sind radial außen angeordnet und grenzen damit unmittelbar an das Vielkeilprofil 19 des Schafes 11 an. In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform können die Zapfen 15 auch mittig in dem Schaft 11 angeordnet sein.

Claims

Ventileinheit (1), insbesondere Ventileinheit (1) zur Steuerung von Kühlwasser in einem Kraftfahrzeug, mit einem Ventilgehäuse (2) , mit einem in dem Ventilgehäuse (2) angeordneten Ventilkörper (7), mit einem mit dem Ventilkörper (7) verbundenen und durch das Ventilgehäuse (2) in ein Aktuatorgehäuse (3) geführten Schaft (11) und mit einem auf dem Schaft (11) befestigten Stellglied (6), dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (6) und der Schaft (11) eine Vielkeilausnehmung (20) mit einem damit korrespondierendem Vielkeilprofil (19) aufweisen.
Ventileinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vielkeilprofil (19) als Vielzahnprofil ausgebildet ist.
Ventileinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende des Schaftes (11) zumindest einen Zapfen (15) aufweist und dass der Zapfen (15) in eine entsprechende Zapfenausnehmung (16) des Stellgliedes (6) eindringt.
Ventileinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (11) drei in dem Schaft (11) angeordnete Zapfen (15) aufweist und dass die Zapfen (15) in eine entsprechende Zapfenausnehmung (16) des Stellgliedes (6) eindringen.
Ventileinheit nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Zapfen (15) des Schaftes (11) zur formschlüssigen Hintergreifung der Zapfenausnehmung (16) des Stellgliedes (6) plastisch verformt ist.
Ventileinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielkeilausnehmung (20) für das Vielkeilprofil (19) und die Zapfenausnehmung (16) für den zumindest einen Zapfen (15) in axialer Richtung hintereinander in dem Stellglied (6) angeordnet sind.
Ventileinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (6) mit dem Schaft (11) verklebt ist.
Ventileinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (6) auf dem Schaft (11) verschweißt ist.
Ventileinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung aus Vielkeilprofil (19) in der Vielkeilausnehmung (20) als Presspassung ausgebildet ist.
Ventileinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (6) ein Zahnrad hat und dass die Vielkeilausnehmung (20) in der Nabe (14) des Zahnrades angeordnet ist.
Ventileinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (11) über zumindest einem X-Ring (18) in dem Ventilgehäuse (2) abgedichtet ist.
Ventileinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (7) und der Schaft (11) einstückig gestaltet sind.
Ventileinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (2) zweiteilig ausgebildet ist, wobei der Ventilkörper (7) zwischen zwei Gehäuseteilen (12, 13) gehalten ist.