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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung, insbesondere ein Volumenstrom-Regelventil zur Steuerung von Volumenströmen in einem Heiz- und/oder Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeugs.
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Aus dem Stand der Technik sind für Heiz- und/oder Kühlkreisläufe in Kraftfahrzeugen diverse Ansätze bekannt, um an einer i.d.R. zu kühlenden Wärmequelle, insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine oder eine Hauptbatterie als Quelle und Speicher für elektrische Energie, durch ein fluides Kühlmedium eine bestimmte Wärmemenge durch freie und/oder erzwungene Konvektion abzuführen. Ziel einer jeden Temperaturregelung ist es, eine jeweilig optimale Betriebstemperatur für die betreffende Wärmequelle einzurichten und zu halten. Dementsprechend ist eine Kühlung bei einem Kaltstart einer Verbrennungskraftmaschine anders zu regeln, als bei einem Langzeitbetrieb unter Volllast. Eine Hauptbatterie sollte zum Schutz und zur Aufrechterhaltung einer Kapazität sowie zur Minderung von Alterungseffekten sogar außerhalb eines Fahrbetriebs in einem bestimmten Temperaturintervall gehalten werden. Von einem jeweiligen Betriebszustand abhängig können Anforderungen an ein Kühlsystem also erheblich variieren. Damit macht eine entsprechende Regelung des Kühlsystems ein komplexes Thermomanagement erforderlich, das neben Schadstoffausstoß, Kraftstoffverbrauch und Minderung von Alterungseffekten auch weitere Anforderungen innerhalb eines Kraftfahrzeugs berücksichtigt, insbesondere eine selektive Beheizung einer Batterie, von Teilen eines Systems zur Abgasnachbehandlung oder aber eine Beheizung oder Kühlung einer Fahrgastzelle.
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Um ein durch einen Heiz- und/oder Kühlkreis laufendes Fluid den aktuellen Betriebszuständen entsprechend zu verteilen wird eine Ventileinrichtung insbesondere in Form eines Volumenstrom-Regelventils verwendet, das mit einem elektrischen Stellantrieb versehen ist. Auch als Thermo-Modul bezeichnet sind diverse Bauformen derartiger Volumenstrom-Regelventile bekannt, bei denen jeweils ein geschlossenes Gehäuse einen Zufluss und mindestens zwei Abflüsse aufweist, wobei durch mindestens ein in dem Gehäuse drehbares Steuerungselement eine kontinuierlich veränderliche Aufteilung eines zufließenden Volumenstroms auf die mindestens zwei Abflüsse von außen einstellbar ist. Derartige Steuerungselement sind in Ausführungsformen als Kugel, als Kolben oder Walze, oder aber als drehgeregelte Loch-Scheibe bekannt. Von den genannten grundsätzlichen Lösungsansätzen zeichnet sich der unter Verwendung einer drehgeregelten Scheibe mit entsprechend geformten Löchern bzw. Ausnehmungen durch ihre Einfachheit bei übersichtlicher Geometrie aus, wobei plane Flächen in der Herstellung ggf. einer Nacharbeit durch Läppen bedürfen.
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Das Gehäuse der Ventileinrichtung ist unter Einsatz einer Steuerscheibe als in dem Gehäuse drehbares Steuerungselement zur kontinuierlich veränderlichen Aufteilung eines zufließenden Volumenstroms auf die mindestens zwei Abflüsse im Wesentlichen als kurzer Zylinder aufgebaut, wobei die Zu- und Abflüsse axial ausgerichtet an Stirnflächen und/oder radial an einer Mantelfläche des Zylinders vorgesehen sein können.
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EP 3 051 191 B1 offenbart ein Volumenstromregelventil der genannten Art, wobei zwei Ein- und zwei Auslässe durch zwei auf einer Welle fixierte Steuerscheiben mit entsprechenden Ausnehmungen als Durchfluss-Flächen durch entsprechende Drehung der Welle hinsichtlich des Durchflusses durch die jeweiligen Auslässe gesteuert werden.
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DE 10 2006 053 30 A1 beschreibt ein Volumenstromregelventil, das ein durch einen Einlass einströmendes Fluidvolumen auf zwei Auslässe unter Verwendung einer drehbaren Steuerscheibe mit einer durch geformte Durchfluss-Flächen definierten Regelcharakteristik verteilt. Auf dieser Druckschrift aufbauend offenbart die
DE 10 2014 110 703 A1 ein Volumenstromregelventil mit einer drehbaren Steuerscheibe, die zur Steuerung eines einströmenden Fluidvolumens axiale und auch radiale Ein- oder Durchlässe aufweist.
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Eine besondere Herausforderung stellt bei derartigen Ventileinrichtung eine auch unter Bewegung dauerhaft wirksame Abdichtung zwischen der Steuerscheibe und den Abflüssen dar, da jede Leckage die einzustellende Aufteilung des zufließenden Volumenstroms auf die Abflüsse verfälscht. Es sind daher als drehbare Steuerungselemente bzw. Ventilkörper Steuerscheiben hoher Steifigkeit vorgeschlagen worden, die zudem zusätzlich auch mit Mitteln zur Abdichtung gegenüber einer inneren Mantelfläche des Gehäuses versehen sein können. Um bei dem herrschenden und auf die Steuerscheibe wirkenden Druck unter Bewegung über die Auslässe hinweg den Verschleiß zur Schonung u.a. von Dichtungen insbesondere im Bereich von Abflüssen zu senken und dementsprechend eine Standzeit der Ventileinrichtung zu erhöhen, sind diverse Formen von Beschichtungen der Steuerscheibe mit reibungsminderndem Material vorgeschlagen worden, wie auch bestimmte Materialpaarungen der jeweiligen Kontaktpartner. Zugleich werden Vorrichtungen zur Vorspannung der Steuerscheibe und/oder angefederte Dichtelemente an der Steuerscheibe vorgeschlagen.
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In bekannten Thermomodulen wird meist im Kontakt eines Auslasses mit der Steuerscheibe mindestens eine Dichtung als separates Bauteil verwendet. Dieser Schritt erfordert einen erhöhten Montageaufwand mit zusätzlichem Materialaufwand für Einzelteile, was in der Fertigung Mehrkosten bedeutet. Ein technischer Nachteil dieser Bauform tritt hinsichtlich eines möglicherweise raschen Verschleißes dieser Dichtung mit deutlichem Verlust der Abdichtungseigenschaften auf. Für eine optimale Dichtfunktion sind dabei zudem u.a. hohe Anforderungen an eine jeweilige Bauteilqualität in Bezug auf eine hohe Oberflächenqualität und geringe Toleranzen der Bauteile des eines Einbaus zur Einstellung einer Kraft-Weg Kennlinie erforderlich.
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Die vorliegende Erfindung hat das Ziel eine Ventileinrichtung der genannten Art unter Erhöhung ihrer Effizienz und Langlebigkeit bei Senkung eines Aufwands für Dichtungsmaßnahmen weiterzubilden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Demnach umfasst eine Ventileinrichtung an einem Gehäuse mindestens einen Zufluss und mindestens zwei Abflüsse für ein fluides Medium, dessen Volumenaufteilung durch Ausnehmungen an einer in dem Gehäuse im Bereich der Abflüsse drehbar angeordneten Steuerscheibe einstellbar ist, wobei diese Steuerscheibe durch das fluide Medium mindestens teilweise hinter- und/oder umströmt ist.
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Der Erfindung liegt als ein Kern die wesentliche Erkenntnis zugrunde, dass die Steuerscheibe in bekannten Ventileinrichtungen im Dauerbetrieb durch einseitige Druckbeaufschlagung durch das fluide Medium einem prinzipiell zu hohen Verschleiß ausgesetzt ist, was gleichermaßen auch Dichtungen im Bereich der Abflüsse betrifft. Hierdurch ergeben sich allem zusätzlichen konstruktiven Aufwand zum Trotz zwangsweise fortschreitende Undichtigkeiten im Bereich der Abflüsse. Wird hingegen die Steuerscheibe erfindungsgemäß durch das fluide Medium mindestens teilweise hinter- und/oder umströmt, so wirkt neben der bekannten Kraft, die über eine effektive Fläche der Steuerscheibe durch den Druck des zuströmenden fluiden Mediums hervorgerufen wird, durch die mindestens teilweise Hinter- und/oder Umströmung der Steuerscheibe durch dasselbe fluide Medium mit gleichem Druck eine entgegengesetzt gerichtete Kraft vergleichbarer Größe auf die Steuerscheibe ein. Eine nun auf die Steuerscheibe insgesamt durch das fluide Medium einwirkende Kraft ist damit durch sich nahezu kompensierende Kräfte in Richtung Null reduziert. Hierdurch wird die Reibung der bewegten Steuerscheibe an Gehäuseteilen insgesamt deutlich vermindert. In der Folge wird über einen Dauerbetrieb hinweg der Verschleiß gerade im Bereich von Dichtungsstellen zwischen beweglichen Teilen erheblich gesenkt. Dieser Effekt steigert eine wartungsfreie Standzeit einer erfindungsgemäßen Ventileinrichtung bei hoher Dichtigkeit gegenüber bekannten Bauformen.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Demnach weist die Steuerscheibe Kanäle zur Hinterströmung durch das zuströmende Fluid in einem im Gehäuse eingebauten Zustand auf. Alternativ oder zusätzlich können auch im Bereich des Gehäuses, also an einem Gehäuseunterteil und/oder einem Deckel, Freisparungen vorgesehen sein, durch die das zuströmende Fluid auf die einer Zuströmrichtung gegenüberliegende Oberfläche der Steuerscheibe gelangt.
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Vorzugsweise ist die Steuerscheibe verrippt. Neben dem Effekt einer mechanischen Stärkung werden durch Verrippungen auch Kanäle zur Hinterströmung weiter Bereich der Steuerscheibe gebildet.
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Besonders vorteilhafterweise ist die Steuerscheibe zwischen den nach außen hin abdichtenden Teilen des Gehäuses auf einer Antriebswelle fixiert und dadurch drehbar gelagert, durch die eine auf die Steuerscheibe einwirkende Kraft einstellbar ist.
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Vorzugsweise ist eine Kopplung der Steuerscheibe mit einem externen Stellantrieb federgelastet zur Einstellung einer Anpresskraft ausgebildet. In einer Ausführungsform der Erfindung ist eine in die Antriebswelle eingreifende Schraube vorgesehen, die durch Komprimierung einer Feder eine einstellbare Kraft auf die Steuerscheibe ausübt. So ist eine Anpresskraft zwischen der Steuerscheibe und dem Deckel bzw. dort vorgesehenen Dichtungen im Wesentlichen durch die Schraube einstellbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in oder an dem Deckel des Gehäuses um einen Abfluss herum eine Dichtung vorgesehen ist, die mit einer vorstehenden Kreisstruktur um eine Durchfluss-Fläche der Steuerscheibe bei einer maximalen Durchfluss-Stellung der Steuerscheibe abdichtend zusammenwirkt. Damit wird in dieser Schaltstellung der Steuerscheibe bei geringem Aufwand eine dauerhaft hohe Dichtigkeit erzielt.
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Vorzugsweise umfasst die Steuerscheibe eine vorstehende Kreisstruktur, die bei einer maximalen Abdichtung eines Abflusses mit der Dichtung dieses abzusperrenden Abflusses abdichtend zusammenwirkt. Diese zweite vorstehende Kreisstruktur weist einen gegenüber der erstgenannten vorstehenden Kreisstruktur vorzugsweise vergrößerten Durchmesser auf. Durch diese Maßnahme wird eine Dichtigkeit auch um einen abgesperrten Abfluss verbessert, um möglichst einen 0% Abfluss des zuströmenden Fluids an dem abzusperrenden Abfluss zu gewährleisten.
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Zu einer vergleichsweise geringen Gesamtanzahl von Bauteilen trägt auch bei, dass die Teile des Gehäuses, Gehäuseunterteil und Deckel, miteinander fest und dicht verbunden sind, insbesondere durch Ultraschallschweißen. Die Ventileinrichtung bildet damit eine wartungsfreie Einheit mit über eine Lebensdauer bzw. Standzeit ausreichender Dichtigkeit.
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Nachfolgend werden weitere Merkmale und Vorteile erfindungsgemäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in schematischer Darstellung:
- 1a und 1b: perspektivische Ansichten eines Ausführungsbeispiels einer Ventileinrichtung;
- 2a: eine Explosionsdarstellung des Ausführungsbeispiels der Ventileinrichtung der 1a und 1b;
- 2b: eine Draufsicht auf einen Deckel des Ausführungsbeispiels der 1a und 1b von den Abflüssen her gesehen;
- 3: eine Schnittdarstellung in einer Ebenen A-A von 2b;
- 4a und 4b: vergrößerte Einzelheiten von 3;
- 5: eine Darstellung dreier Schaltzustände mit Blick vom Zufluss auf die an dem Deckel des Gehäuses an einem Stellantrieb drehbar fixierte Steuerscheibe und
- 6a und 6b: Draufsichten auf eine Abfluss- und eine Zufluss-Seite einer Steuerscheibe.
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Über die verschiedenen Abbildungen hinweg werden für gleiche Elemente stets die gleichen Bezugszeichen verwendet. Ohne Beschränkung eines Einsatzfeldes wird aufgrund der hohen wirtschaftlichen Bedeutung nachfolgend nur auf einen Einsatz einer Ventileinrichtung, die als Volumenstrom-Regelventil zur Steuerung von Volumenströmen in einem Heiz- und/oder Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist und wasserbasierende Fluide verwendet werden.
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Die Abbildungen der 1a und 1b zeigen perspektivische Ansichten eines Ausführungsbeispiels einer Ventileinrichtung 1. Die Ventileinrichtung 1 weist an einem näherungsweise zylindrischen Gehäuse 2 einen Zufluss 3 und zwei Abflüsse 4 für ein fluides Medium auf. Dabei ist der Zufluss 3 an einem Gehäuseunterteil 5 vorgesehen und verläuft dort ungefähr in radialer Richtung, wohingegen die beiden Abflüsse 4 an einem Deckel 6 des Gehäuses 2 vorgesehen sind und ungefähr parallel zu einer Mittelachse der Ventileinrichtung 1 verlaufen.
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Die technische Aufgabe der dargestellten Ventileinrichtung 1 besteht in einer Aufteilung eines durch den Zufluss 3 zufließenden Mediums mit einer Maximaltemperatur von ca. 140°C bei einem Volumenstrom von ca. 250 l/min und einem Innendruck von bis zu 3 bar auf die beiden Abflüsse 4, wobei jeweils ein Bereich zwischen 0 % bis 100% des über den Zufluss 3 zufließenden Mediums für jeden der Abflüsse 4 einstellbar ist. Diese Aufteilung wird durch eine nachfolgend noch anhand von Abbildungen beschriebene Steuerscheibe eingestellt, die in dem Gehäuse 2 im Bereich der Abflüsse 4 nahe des Deckels 6 durch einen Stellantrieb drehbar angeordneten ist. Von dem Stellantrieb ist in 1a unter Auslassung eines elektrischen Schrittmotors und ggf. eines Untersetzungsgetriebes nur eine Antriebswelle dargestellt, die hier als Keilantriebswelle 7 ausgebildet ist.
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Ein innerer Aufbau der dargestellten kompakten Bauform der Ventileinrichtung 1 ist in der Explosionsdarstellung dieses Ausführungsbeispiels in 2a dargestellt. Hier ist nun die Steuerscheibe 8 sichtbar, die zwischen den nach außen hin abdichtenden Teilen des Gehäuses 2 auf die Keilantriebswelle 7 fixiert und dadurch drehbar gelagert ist.
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Die perspektivischen Darstellungen der 1a und 2a zeigen Verrippungen 9 an dem Gehäuseunterteil 5, der Steuerscheibe 8 sowie dem Deckel 6 des Gehäuses 2. Diese Verrippungen 9 dienen einer Erhöhung der Steifigkeit und Druckbeständigkeit insbesondere in dem in den 2a und 2b dargestellten Betriebsfall, in dem der oben liegende Abfluss 4 abdichtend verschlossen ist und dementsprechend der untere zweite Abfluss abdichtend für einen 100% Durchlass des zuströmenden Fluids geöffnet ist. Die Verrippungen 9 und die daran teilweise anschließenden vorstehenden Kreisstrukturen 10 der Steuerscheibe 8 leisten zusammen mit Dichtungen 11 an dem Deckel 6 einen wichtigen Beitrag zur Gewährleistung der Dichtigkeit in dieser Stellung der Ventileinrichtung 1.
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2b zeigt eine Draufsicht auf den Deckel 6 der Ventileinrichtung 1 in der Einstellung von 2a, so dass der oben liegende Abfluss 4 abdichtend verschlossen ist. In diesem Abfluss 4 ist daher ein Bereich der Steuerscheibe 8 sichtbar, während der untere zweite Abfluss 4 abdichtend für einen 100% Durchlass des zuströmenden Fluids geöffnet ist, wie durch die Schraffur in 2b angedeutet. Die durch die Steuerscheibe 8 freigegebenen Teile der Durchfluss-Flächen D sind auch über die nachfolgenden Abbildungen hinweg mit einem Wellenmuster gefüllt dargestellt.
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3 zeigt eine Schnittdarstellung in einer Ebenen A-A von 2b. Anhand dieser Schnittdarstellung ist ein innerer Aufbau der Ventileinrichtung 1 erkennbar, wonach das zuströmenden Fluid durch den Zufluss 3 auf Positionen der Abflüsse 4 verteilt wird, eine jeweilige Verteilung des zuströmenden Fluids jedoch durch die Steuerscheibe 8 eingestellt wird. Hier ist der geschnittene Abfluss 4 durch die Steuerscheibe 8 abdichtend von jedwedem zuströmenden Fluid abgesperrt. Da eine nachfolgend noch im Detail beschriebene Hinterströmung der Steuerscheibe 8 durch zuströmendes Fluid eine sich insgesamt ergebende Anpresskraft der Steuerscheibe 8 gegen den Deckel 6 des Gehäuses 2 weitgehend ausgleicht, muss eine u.a. auch von Druckschwankungen in dem zuströmenden Fluid unabhängige Anpresskraft der Steuerscheibe 8 gegen den Deckel 6 eingestellt werden.
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4a zeigt hierzu eine vergrößerte Einzelheit B von 3, in der u.a. Details zur Fixierung der Steuerscheibe 8 an der Keilantriebswelle 7 erkennbar sind. Unter Formschluss tritt die Keilantriebswelle 7 durch die Steuerscheibe 8 hindurch, so dass jede Drehung der Keilantriebswelle 7 auf die Steuerscheibe 8 genau übertragbar ist. Die Fixierung der Keilantriebswelle 7 überträgt jedoch auch eine durch eine in die Keilantriebswelle 7 eingreifende Schraube 13 durch Komprimierung einer Feder bzw. hier eines Federpaketes mit einer Serienschaltung von Tellerfedern 14 einstellbare Kraft über eine Beilagscheibe 15 auf die Steuerscheibe 8. Nachdem durch die gezielte Hinterströmung der Steuerscheibe 8 der Druck des zufließenden Fluids entgegengesetzt gerichtet auf nahezu gleichgroße Flächen einwirkt, wirkt durch das zufließende Fluid insgesamt nur noch eine sehr geringe Kraft auf die Steuerscheibe 8. Damit ist eine für eine Dichtungsfunktionalität erforderliche Anpresskraft der Steuerscheibe 8 gegen den Deckel 6 und die daran angeordneten Dichtungen 11 im Wesentlichen durch die Schraube 13 durch Komprimierung der Federn 14 einstellbar. Reibungs- und damit verschleißmindernd ist damit ein Einwirken zu hoher Kräfte auf die Dichtungspartner ausgeschlossen. Dieser Effekt erhöht eine Standzeit einer derartigen Ventileinrichtung 1 gegenüber bekannten Bauformen erheblich.
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4b stellt eine vergrößerte Einzelheiten C von 3 dar. Hier ist eine Hinter- und/oder Umströmung der Steuerscheibe 8 durch das zuströmende Fluid durch Pfeile angedeutet. Um eine derartige Hinter- und/oder Umströmung der Steuerscheibe 8 durch das zuströmende Fluid zu bewirken, können in und/oder an der Steuerscheibe 8 Kanäle vorgesehen sein, wie z.B. Lochungen bzw. Ausnehmungen durch die Steuerscheibe 8 hindurch. In einem nicht weiter dargestellten alternativen Ausführungsbeispiel sind derartige Kanäle durch die Steuerscheibe 8 in einem Bereich um die Keilantriebswelle 7 herum vorgesehen.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zu diesem gleichen Zweck nur Kanäle als Freisparungen 16 im Bereich des Gehäuses 2 bzw. beider Gehäuseteile, also Gehäuseunterteil 5 und Deckel 6, sowie der Steuerscheibe 8 selber im Bereich eines äußeren Mantels vorgesehen, wie in 4b als Einzelheit in Vergrößerung dargestellt. Hierin ist auch ein Strömungsweg des Fluids angedeutet zur gezielten Hinterströmung der Steuerscheibe 8 unter Nutzung der Freisparungen 16. Statt also eine nach dem Stand der Technik stets angestrebte möglichst effektive Abdichtung der Steuerscheibe 8 mit hohem Aufwand zu erzielen, wird erfindungsgemäß eine hohe Dichtigkeit nur auf die Extrempositionen bei 0% und 100% Fluid-Durchlass an einem jeweiligen Auslass 4 beschränkt realisiert. Eine durch die Steuerscheibe 8 auf Dichtungen 11 an dem Deckel 6 um die Ausflüsse 4 herum wirkende Kraft wird im Wesentlichen durch die Schraube 13 voreingestellt, so dass zu geringe, aber auch überhöhte Anpresskräfte zum Minderung eines reibungsbedingten Verschleißes im Bereich der Steuerscheibe 8 wie der Dichtungen 6 vermieden werden.
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5 zeigt eine Darstellung dreier Schaltzustände mit Blick vom Zufluss auf die Steuerscheibe 8, die an dem Deckel 6 des Gehäuses 2 durch die Schraube 13 an der Keilantriebswelle 7 des Stellantriebs drehbar fixiert ist. In einer 0°-Stellung ist ein oberer Abfluss 4 durch die Ausnehmung der Durchfluss-Fläche D der Steuerscheibe 8 komplett freigegeben, dass 100% des zufließenden Fluids hierdurch weitergeleitet werden. Der untere Abfluss 4 ist hingegen abdichtend versperrt, wie auch die zweite Durchfluss-Fläche D der Steuerscheibe 8.
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Bei einem Winkel von -33° sind durch beide Durchfluss-Flächen D der Steuerscheibe 8 ungefähr gleichgroße Flächen für beide Abflüsse 4 freigegeben. Es stellt sich also eine ungefähr hälftige Aufteilung und Weiterleitung des zuströmenden Fluids auf beide Abflüsse 4 ein. Hieran ändert auch eine durch das Hinterströmen der Steuerscheibe 8 hervorgerufene prinzipielle Leckage nichts. Schließlich ist bei einem Winkel von -66° nun der untere Abfluss 4 durch die Durchfluss-Fläche D der Steuerscheibe 8 freigegeben, dass 100% des zufließenden Fluids hierdurch weitergeleitet werden, während nun der oberer Abfluss 4 abdichtend versperrt ist.
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6a und 6b sind Draufsichten auf eine Abfluss- und eine Zufluss-Seite der Steuerscheibe 8 als Vorder- und Hinteransicht dieses Bauteils. Die Abbildung von 6a entspricht der aus der Abbildungsfolge der 5. In vergrößerter Darstellung wird hier eine Aufteilung der Oberfläche der Zufluss-Seite der Steuerscheibe 8 mit Verrippungen 9 und vorstehenden Kreisstrukturen 10 um die Durchfluss-Flächen D deutlich.
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Zwischen den Kreisstrukturen 10 sind Freisparungen 16 vorgesehen. Eine drehfeste Verbindung der Steuerscheibe 8 mit der Keilantriebswelle 7 wird durch Formschluss erreicht. Hierzu ist eine näherungsweise ovale Durchtrittsöffnung 17 in der Steuerscheibe 8 vorgesehen. Die Keilantriebswelle 7 weist z.B. durch gegenüberliegende Fräsungen eine entsprechende Querschnittsfläche auf.
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Auf der Abflussseite der Steuerscheibe 8 sind alle vorstehend benannten Strukturelemente ebenfalls vorhanden, wobei hier noch einander überlappende Kreisstrukturen 10 hinzukommen, die bei einer 100% Öffnung eines Abflusses 4 in Zusammenspiel mit einer dort jeweils vorgesehenen Dichtung 11 um einen Abfluss 4 an dem Deckel 6 eine verbesserte Abdichtung an dem zweiten Abfluss 4 zu erreichen, um dort einen 0% Abfluss des zuströmenden Fluids zu gewährleisten.
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Das Gehäuse 2 der Ventileinrichtung 1 besteht mit Gehäuseunterteil 5 und Deckel 6 als Spritzguss-optimiertes Element aus PPA oder PPS, wie auch die Steuerscheibe 8. Da im Rahmen von Kunststoff-Spritzguss-Prozessen über größere Flächen hinweg ohne wesentliche Maßnahmen keine für Dichtungselement ausreichende Grade der Planheit erreichbar sind, kommt den vorstehenden Kreisstrukturen 10 an der Abflussseite der Steuerscheibe 8 eine besondere Bedeutung zu. Hier kann zumindest durch regional beschränkte Nachbearbeitung eine ausreichende Planheit der Oberflächen hergestellt werden, um im Zusammenspiel mit Dichtungen 11 am Deckel 6 des Gehäuses eine hohe Dichtigkeit auch dauerhaft zu gewährleisten.
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Die gesamte Ventileinrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wiegt in dem dargestellten Umfang, also mit dem Keilantriebswelle 7, Schraube 13, Federpaket 14, Beilagscheibe 15, Dichtung 12 mit Lagerung der Keilantriebswelle im Deckel 6 und die Dichtungen 11 am Deckel 6, insgesamt nur ca. 500 g. Auch ist die Anzahl von Einzelteilen gegenüber bekannten Ventileinrichtungen gesenkt worden. Zu diesem vergleichsweise geringen Gesamtgewicht trägt auch die Tatsache bei, dass die vorstehend beschriebene Ventileinrichtung 1 als wartungsfreies Bauteil mit ausreichender Lebensdauer ausgelegt ist. Daher werden die Teile des Gehäuses 2, Gehäuseunterteil 5 und Deckel 6, miteinander durch Ultraschallschweißen fest und dicht verbunden. Diese Verbindung ist gegenüber jeder Schraubverbindung mit zusätzlicher Abdichtung leichter und spart zudem Bauteile ein.
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In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel läuft die Antriebswelle 7, hier als Keil-Antriebswelle ausgeführt, durch den Deckel 6 des Gehäuses 2 hindurch. Zwei axial verlaufende Abflüsse 4 sind mit einem elektrischen Antrieb der Antriebswelle 7 ebenfalls an dem Deckel 6 angeordnet. So wie der Zufluss 3 an dem Gehäuseunterteil 5 im Wesentlichen radial verlaufend vorgesehen ist, so können auch diese, hier nur exemplarisch benannten Merkmale des vorliegenden Ausführungsbeispiels fast beliebig geändert und den jeweiligen Anforderungen eines Anwendungsfalls angepasst werden. Diese Anpassbarkeit einer erfindungsgemäßen Ventileinrichtung 1 eröffnet Möglichkeiten zur optimalen Anpassung an ein stets begrenztes Raumangebot, wie es in Motorräumen von Kraftfahrzeugen anzutreffen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ventileinrichtung
- 2
- Gehäuse
- 3
- Zufluss
- 4
- Abfluss
- 5
- Gehäuseunterteil
- 6
- Deckel des Gehäuses 2
- 7
- Antriebswelle / Keilantriebswelle
- 8
- Steuerscheibe
- 9
- Verrippung
- 10
- vorstehende Kreisstruktur der Steuerscheibe 8
- 11
- Dichtung um einen Abfluss 4 an dem Deckel 6
- 12
- Dichtung und Lagerung der Antriebswelle 7 im Deckel 6
- 13
- Schraube
- 14
- Feder / Federpaket
- 15
- Beilagscheibe
- 16
- Freisparung / Kanal zur Hinter- und/oder Umströmung der Steuerscheibe 8
- 17
- näherungsweise ovale Durchtrittsöffnung in der Steuerscheibe 8
- D
- Durchfluss-Fläche in der Steuerscheibe 8 umschlossen von einer vorstehenden Kreisstruktur 10
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 3051191 B1 [0005]
- DE 10200605330 A1 [0006]
- DE 102014110703 A1 [0006]
