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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventilgehäuse für ein Wegeventil, insbesondere ein Mehrwegeventil, wie ein 3/2- oder 4/2-Wegeventil, sowie ein solches Wegeventil zum Einstellen einer Fluidströmung, wie einer Kühlmittelströmung, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein KFZ-Fluidströmungsleitsystem, wie ein KFZ-Thermomanagementsystem, mit einem derartigen Stellventil sowie ein Verfahren zum Herstellen derartiger Wegeventile. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Dichtungsband zum Auskleiden eines Ventilgehäuses eines Wegeventils.
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Gattungsgemäße Mehrwegeventile werden beispielsweise im Kraftfahrzeug zu dessen Thermomanagement eingesetzt und dienen insbesondere dazu, Kühlmittel, wie Wasser oder Öle, zu leiten, um Komponenten insbesondere im Motorraum zu kühlen, erwärmen oder allgemein zu temperieren. Derartige Mehrwegeventile sind in der Regel mit Drehkolben als Ventilglied ausgestattet, um die Fluide kontinuierlich regeln zu können. Bei solchen Mehrwegeventilen bestehen Dichtungsprobleme und hohe Reibungskräfte zwischen Ventilglied und Ventilgehäuse, insbesondere Ventilsitz. Eine große Herausforderung besteht darin, mit möglichst wenig Bauteilen und insofern kostengünstig eine ausreichende Dichtheit sicherzustellen.
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Ein gattungsgemäßes KFZ-Mehrwegeventil mit einem Drehkolben-Ventilglied ist beispielsweise in
DE 202017000564 U1 offenbart. Das Ventilgehäuse weist mehrere Fluidanschlussstutzen auf, die radial zur Rotationsrichtung des Ventilglieds orientiert sind. Von radial außen her sind mehrteilige Dichtungspakete bestehend aus einem hülsenförmigen Halter, einem Dichtungselement aus Elastomer und einer Aufnahmehülse, die den Halter und das Dichtungselement aufnimmt, in die Fluidanschlussstutzen eingesetzt. Am Innenumfang der Fluidanschlussstutzen sind Führungen für die Dichtungspakete vorgesehen, um diese geführt und mit der richtigen Orientierung montieren zu können.
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An dem KFZ-Mehrwegeventil gemäß
DE 202017000564 U1 haben sich vor allem dessen hohe Teilezahl, die damit verbundenen hohen Kosten und die aufwändige Montage als nachteilig erwiesen. Darüber hinaus lässt die Ausgestaltung nur eine vorgegebene Montage des Dichtungspakets zu. Auch bei der Ausgestaltung des Dichtungspakets besteht so gut wie kein Gestaltungsspielraum. Beispielsweise ist es nicht möglich, mittels des Dichtungspakets weitere Ventilgehäuseinnenraumflächen abzudecken bzw. auszukleiden.
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Oftmals werden Ventilgehäuse heutzutage im Spritzgussverfahren hergestellt, wobei zur weiteren Kostenreduzierung und Erleichterung der Montage die Fluidanschlussstutzen im gleichen Herstellungsschritt hergestellt werden. Dies führt dazu, dass die Dichtungen vom Ventilraum her montiert werden müssen. Für dieses Konzept ist das in
DE 202017000564 U1 beschriebene Mehrwegeventil nicht geeignet.
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Bei derartigen Ventilkonzepten ist es ferner notwendig, Montagehilfen für die Dichtungen vorzusehen, um diese in der richtigen Position zu fixieren und halten zu können. Die Auslegung der Montagehilfen ist insbesondere deshalb aufwendig, weil das Ventilglied noch montierbar sein muss und zum anderen eine ausreichende radiale Verpressung zwischen Dichtung und Ventilglied gewährleistet sein muss, um die Dichtungswirkung aufzubauen. Um zum einen die Montage zu ermöglichen und zum anderen die Verpressung zu gewährleisten, werden beispielsweise separate Federelemente eingesetzt. Dadurch erhöht sich die Teilezahl zunehmend, was sich wiederum nachteilig auf die Kosten des Mehrwegeventils ausübt.
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Damit man sich diesen Problemen nicht stellen muss, blieb bislang lediglich die Möglichkeit, die Fluidanschlussstutzen separat an das Gehäuse zu montieren, beispielsweise über Schweißprozesse. Insofern kann dann nicht von kostengünstigen Fertigungstechnologien, wie dem Spritzgussverfahren, profitiert werden.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, insbesondere ein kostengünstigeres Wegeventil für eine Kraftfahrzeugfluidströmung zu schaffen, bei dem eine Dichtung einfacher montiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Danach ist ein Ventilgehäuse für ein Wegeventil zum Einstellen einer Fluidströmung, wie einer Kühlmittelströmung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs (KFZ) bereitgestellt. Bei dem Wegeventil kann es sich beispielsweise um ein Mehrwegeventil, wie ein 3/2- oder ein 4/2-Wegeventil, handeln. Das Wegeventil wird beispielsweise im Kraftfahrzeug zu dessen Thermomanagement eingesetzt. Bei dem Wegeventil kann es sich demnach um ein KFZ-Wegeventil, insbesondere ein KFZ-Thermomanagementventil, wie ein KFZ-Kühlmittelregelventil, handeln, welches beispielsweise in einem KFZ-Fluidströmungsleitsystem, wie einem KFZ-Thermomanagementleitsystem, insbesondere einem KFZ-Kühlkreislauf, eingesetzt wird. Bei der Fluidströmung kann es sich beispielsweise um Kühlmittel, Wasser, Öl oder dergleichen, handeln.
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Das erfindungsgemäße Ventilgehäuse umfasst wenigstens zwei Fluidöffnungen und eine einen Ventilraum zum Aufnehmen eines Ventilglieds, das zum Schließen und wenigstens teilweise Öffnen der wenigstens zwei Fluidöffnungen um eine Rotationsstellachse stellbar ist, begrenzende insbesondere rotationsförmige Innenfläche. Das Ventilgehäuse kann einen Ventilraum begrenzen, durch den die Fluidströmung hindurchgeführt werden kann und/oder in dem ein Ventilglied zum Einstellen der verschiedenen Schaltzustände bewegbar gelagert sein kann. Das Ventilgehäuse kann wenigstens zwei, insbesondere drei oder vier, Fluidanschlüsse, wie Öffnungen oder Durchgänge, insbesondere wenigstens einen Fluideingang und wenigstens einen Fluidausgang, aufweisen. Beispielsweise kann das Ventilglied an einen Stellantrieb insbesondere kraftübertragungsgemäß gekoppelt sein, welcher zum Betätigen beziehungsweise Stellen des Ventilglieds ausgelegt ist. Bei dem Ventilglied kann es sich beispielsweise um einen bezüglich einer Drehstellachse drehbar gelagerten Drehkolben handeln.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Innenfläche mit wenigstens einer, eine Dichtungsaufnahme bildenden Führung versehen, entlang der eine Dichtung in Richtung der Rotationsstellachse in den Ventilraum einsetzbar ist und die derart ausgebildet ist, dass ein sich ein Entfernen von Dichtung und Ventilgehäuse in Radialrichtung und/oder Umfangsrichtung unterbunden ist. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Ventilgehäuses gewährleistet ein kostengünstiges Wegeventil aus wenigen Komponenten mit besonders einfacher Montage der Dichtung, ohne dass auf mehrteilige Dichtungspakete zurückgegriffen werden muss. Die an der Innenfläche des Ventilgehäuses ausgebildete Führung übernimmt demnach zum einen eine Führungsfunktion beim Einsetzen der Dichtung in den Ventilraum und zum anderen eine positionssichere Aufnahmefunktion der Dichtung im Ventilraum, sodass keine weiteren Befestigungs- oder Fixierungsmaßnahmen notwendig sind, um die Dichtung in der richtigen Position zu halten, sodass eine zuverlässige und ausreichende Dichtigkeit bei eingesetztem Ventil gegeben ist. Ferner stellt die Führung eine vordefinierte Montageposition und Montagerichtung für die Dichtung in dem Ventilraum bereit, sodass auf einfachere Art und Weise Fehlmontagen vermieden werden können.
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In einer beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Ventilgehäuses weist die Führung eine wenigstens abschnittsweise in Richtung der Rotationsstellachse orientierte Führungsfläche auf, entlang der die Dichtung beim Einsetzen in den Ventilraum entlanggleitet. Die Führungsfläche kann ferner in Radialrichtung orientiert sein. Mit anderen Worten erstreckt sich die Führungsfläche in Richtung der Rotationsstellachse über wenigstens einen Teil der Gesamterstreckung des Ventilgehäuses beziehungsweise dessen Innenfläche in Richtung der Rotationsstellachse sowie gegebenenfalls ferner in Radialrichtung. Dabei kann die Erstreckung in Richtung der Rotationsstellachse deutlich größer bemessen sein als die Erstreckung in Radialrichtung. Die Erstreckung in Radialrichtung kann dabei eine Tiefe der Dichtungsaufnahme festlegen, die eine Wandstärke der einzusetzenden Dichtung festlegt, beziehungsweise begrenzt, und/oder beim Auslegen der Dichtungsaufnahme oder beim Auswählen der Dichtung können Dichtung und Dichtungsaufnahme aufeinander abgestimmt sein.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Ventilgehäuses weist die Führung eine wenigstens abschnittsweise in Umfangsrichtung orientierte Begrenzungsfläche auf, die von der Innenfläche zur Bildung eines Teils des Dichtungsaufnahmeraums in einem Abstand angeordnet ist. Die Begrenzungsfläche kann ferner in Richtung der Rotationsstellachse orientiert sein. Beispielsweise schließt die Begrenzungsfläche unmittelbar an die Führungsfläche an, insbesondere in einem Winkel im Bereich von 45° bis 135°, insbesondere von etwa 90°.
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Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ventilgehäuses sind die Führungsfläche und die Begrenzungsfläche so zueinander angeordnet, dass sie bezüglich der Radialrichtung eine Hinterschneidung formen, die wenigstens teilweise den Dichtungsaufnahmeraum bildet. Die so gebildete Hinterschneidung bewerkstelligt zum einen, dass die Dichtung innerhalb der gebildeten Dichtungsaufnahme positionssicher gehalten ist, insbesondere gegen ein sich voneinander Entfernen in Radialrichtung gehalten ist. Des Weiteren unterstützt die Hinterschneidung die Führungsfunktion der Führung beim Einsetzten der Dichtung, welche somit beim Einsetzen an dessen Rand von drei Seiten geführt ist.
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In einer weiteren beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Führung derart achsensymmetrisch ausgebildet, dass sie zwei in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnete, insbesondere in einem Abstand zueinander angeordnete und/oder voneinander getrennte, Dichtungsaufnahmen für je eine Dichtung bildet, wobei insbesondere die Führung im Querschnitt im Wesentlichen T-förmig ausgebildet ist. Durch den achsensymmetrischen Aufbau der Führung, insbesondere die T-Form, bildet eine an der Innenfläche ausgebildete Führung zugleich eine Führung für zwei einzusetzende Dichtungen beziehungsweise bildet zwei Dichtungsaufnahmen für die einzusetzenden Dichtungen. Die Führung kann dabei eine sich im Wesentlichen in Richtung der Rotationsstellachse erstreckende Basis aufweisen, welche unmittelbar mit der Innenfläche des Ventilgehäuses in Kontakt ist und daran befestigt ist, sowie einen sich quer, insbesondere in Umfangsrichtung, erstreckenden T-Schenkel, welcher sowohl die Hinterschneidung bildet und auch die Positionssicherung der Dichtung entgegen ein sich voneinander entfernen in Radialrichtung bildet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist ein Dichtungsband zum Auskleiden eines insbesondere gemäß einem der zuvor beschriebenen Aspekte oder beispielhaften Ausführungen ausgebildeten Ventilgehäuses bereitgestellt, dass wenigstens zwei Fluidöffnungen und eine einen Ventilraum zum Aufnehmen eines Ventilglieds begrenzende insbesondere rotationsförmige Innenfläche aufweist, eines Wegeventils zum Einstellen einer Fluidströmung, wie einer Kühlmittelströmung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs (KFZ). Bei dem Wegeventil kann es sich beispielsweise um ein Mehrwegeventil, wie ein 3/2- oder ein 4/2-Wegeventil, handeln. Das Wegeventil wird beispielsweise im Kraftfahrzeug zu dessen Thermomanagement eingesetzt. Bei dem Wegeventil kann es sich demnach um ein KFZ-Wegeventil, insbesondere ein KFZ-Thermomanagementventil, wie ein KFZ-Kühlmittelregelventil, handeln, welches beispielsweise in einem KFZ-Fluidströmungsleitsystem, wie einem KFZ-Thermomanagementleitsystem, insbesondere einem KFZ-Kühlkreislauf, eingesetzt wird. Bei der Fluidströmung kann es sich beispielsweise um Kühlmittel, Wasser, Öl oder dergleichen, handeln.
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Das erfindungsgemäße Dichtungsband umfasst wenigstens zwei in Längsrichtung, insbesondere Bandrichtung, des Dichtungsbands in einem Abstand zueinander angeordnete Fluiddurchgänge, die je einer der Fluidöffnungen zugeordnet sind. Mit anderen Worten überdecken sich die Fluiddurchgänge mit den Fluidöffnungen im montierten Zustand wenigstens abschnittsweise, insbesondere sind sie vollständig fluchtend zueinander angeordnet, sodass die bestmögliche Fluidregelung stattfinden kann.
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Das Dichtungsband umfasst ferner ein zwischen je zwei Fluiddurchgängen angeordnetes Schwenkgelenk. Mittels des Schwenkgelenks können die von dem Schwenkgelenk voneinander getrennten und benachbarten Dichtungsbandabschnitte, die jeweils einem der Fluiddurchgänge zugeordnet sind, gegeneinander verschwenkt werden.
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Des Weiteren umfasst das erfindungsgemäße Dichtungsband ein je einem Schwenkgelenk zugeordnetes Führungs- und/oder Rastelement, dass beim axialen Einsetzen des Dichtungsbands in das Ventilgehäuse mit einer an dessen Innenfläche vorgesehenen Führung kooperieren kann. Die Führung kann dabei entsprechend der zuvor in Bezug auf das erfindungsgemäße Ventilgehäuse beschriebenen Führung gemäß einer der beispielhaften Ausführungen ausgebildet sein. Eine axiale Länge des Dichtungsbands kann dabei an einen Umfang der Innenfläche des Ventilgehäuses angepasst sein, sodass die vollständige Innenfläche des Ventilgehäuses mit nur einem einzigen Dichtungselement, nämlich dem Dichtungsband, in einem einzigen Montagevorgang abgedichtet beziehungsweise ausgekleidet werden kann. Über das Führungs- und/oder Rastelement kann das Dichtungsband geführt in den Ventilraum eingesetzt werden. Sofern das Führungs- und/oder Rastelement Rasteinrichtungen aufweist, können die Rasteinrichtungen eine Montageendpostion festlegen, in welcher das Dichtungsband verrastet ist, insofern in seiner Position fixiert ist. Beispielsweise kann dies form- und/oder kraftschlüssig erfolgen. Das Führungs- und/oder Rastelement kann beispielsweise in axialer Verlängerung in Bezug auf das jeweilig zugeordnete Schwenkgelenk angeordnet sein, wobei Schwenkgelenk und Führungs- und/oder Rastelement quer zur Längs- beziehungsweise Bandrichtung des Dichtungsbands orientiert sein können. Durch die Zuordnung von Schwenkgelenk und Führungs- und/oder Rastelement sind die Funktionen verschwenken von Dichtungsabschnitten zueinander, um das Dichtungsband an die abzudichtende beziehungsweise auszukleidende Fläche formanpassen zu können, sowie das Führen des Dichtungsbands beim Einsetzen und schließlich gegebenenfalls das Verrasten zur Positionsfixierung, insbesondere örtlich zusammengefasst, sodass die restlichen Dichtungsbandabschnitte die Hauptaufgabe, nämlich das Sicherstellen der ausreichenden Dichtfunktion, übernehmen können.
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In einer beispielhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Dichtungsbands umfasst das Dichtungsband einen Grundkörper, in dem die Fluiddurchgänge angeordnet sind und der insbesondere entsprechend einer Innenkontur der Ventilgehäuse-Innenfläche gewölbt ist, insbesondere jedenfalls in den Dichtungsbandabschnitten benachbartes Schwenkgelenks sowie der Führungs- und/oder Rastelemente. Durch die Formanpassung in Bezug auf die Innenkontur der Ventilgehäuse-Innenfläche kleidet das Dichtungsband besonders effektiv und platzsparend die Innenfläche des Ventilgehäuses aus.
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In einer weiteren beispielhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Dichtungsbands sind das Schwenkgelenk und das Führungs- und/oder Rastelement sowie gegebenenfalls der Grundkörper aus einem Stück, insbesondere im Spritzgussverfahren, hergestellt. Beispielsweise handelt es sich bei dem Material des Dichtungsbands um einen Mehrkomponentenwerkstoff, der beispielsweise ein weiches Trägermaterial, wie zum Beispiel ein Elastomer, und beispielsweise eine reibungsreduzierende Beschichtung, wie beispielsweise PTFE (Teflon) aufweisen kann, welche im Gleit-/Reibkontakt mit dem Ventil ist.
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In einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Dichtungsbands ist das Führungselement wenigstens abschnittsweise durch eine Aussparung, wie einen Schlitz, gebildet. Beispielsweise erstreckt sich die Aussparung über wenigstens 20%, insbesondere wenigstens 30 %, wenigstens 40% oder wenigstens 50%, einer Höhenabmessung des Dichtungsbands, welche quer zur Längs- beziehungsweise Bandrichtung orientiert ist. Mit anderen Worten ist das Dichtungsband in Längs- beziehungsweise Bandrichtung mit sich quer dazu erstreckenden Aussparungen beziehungsweise Schlitzen versehen, entlang derer das Dichtungsband über die ventilgehäuseseitigen Führungen eingesetzt und geführt wird.
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In einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Dichtungsbands ist das Rastelement durch eine Anschlagfläche, insbesondere ein Ende der eine Aussparung bildenden Anschlagfläche, gebildet, die zur Festlegung einer Montageendposition mit der Führung in einen Anschlagkontakt bringbar ist. Die Anschlagfläche kann mit Rasteinrichtungen zum form- und/oder kraftschlüssigen Verbinden, insbesondere Verrasten, mit dem Ventilgehäuse versehen zu sein.
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In einer weiteren beispielhaften Ausführung des Dichtungsbands umfasst das Dichtungsband ferner je einem Fluiddurchgang zugeordneten Dichtungslippe, die den jeweiligen Fluiddurchgang wenigstens abschnittsweise umläuft und/oder begrenzt. Die Dichtungslippe kann von der Dichtung in Radialrichtung vorstehen und/oder dazu eingerichtet sein, bei einem Dichtkontakt mit dem Ventilglied zum Aufbau einer Dichtungsanpresskraft insbesondere elastisch deformiert zu werden. Die Dichtlippe kann eine definierte Dichtkontaktstelle mit dem Ventilglied bereitstellen, welche im Wesentlichen die Hauptarbeit beim Abdichten des Ventilgehäuses gegen das Ventilglied übernimmt. Der Umfangskonturverlauf der Dichtlippe kann ebenfalls entsprechend einer Innenkontur der Ventilgehäuseinnenfläche und/oder einer Außenkontur des Ventilglieds geformt, insbesondere gewölbt, sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist eine Wegeventil zum Einstellen einer Fluidströmung, wie einer Kühlmittelströmung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs (KFZ) bereitgestellt. Bei dem Wegeventil kann es sich beispielsweise um ein Mehrwegeventil, wie ein 3/2- oder ein 4/2-Wegeventil, handeln. Das Wegeventil wird beispielsweise im Kraftfahrzeug zu dessen Thermomanagement eingesetzt. Bei dem Wegeventil kann es sich demnach um ein KFZ-Wegeventil, insbesondere ein KFZ-Thermomanagementventil, wie ein KFZ-Kühlmittelregelventil, handeln, welches beispielsweise in einem KFZ-Fluidströmungsleitsystem, wie einem KFZ-Thermomanagementleitsystem, insbesondere einem KFZ-Kühlkreislauf, eingesetzt wird. Bei der Fluidströmung kann es sich beispielsweise um Kühlmittel, Wasser, Öl oder dergleichen, handeln.
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Das erfindungsgemäße Wegeventil umfasst ein insbesondere gemäß einem der zuvor beschriebenen Aspekte beziehungsweise beispielhaften Ausführungen ausgebildetes Ventilgehäuse mit wenigstens zwei Fluidöffnungen und einer einen Ventilraum begrenzenden insbesondere rotationsförmigen Innenfläche, und ein in dem Ventilraum angeordnetes Ventilglied, das zum Schließen und wenigstens teilweise Öffnen der wenigstens zwei Fluidöffnungen stellbar ist. Das Ventilgehäuse umfasst wenigstens zwei Fluidöffnungen und eine einen Ventilraum zum Aufnehmen eines Ventilglieds, das zum Schließen und wenigstens teilweise Öffnen der wenigstens zwei Fluidöffnungen um eine Rotationsstellachse stellbar ist, begrenzende insbesondere rotationsförmige Innenfläche. Das Ventilgehäuse kann einen Ventilraum begrenzen, durch den die Fluidströmung hindurchgeführt werden kann und/oder in dem ein Ventilglied zum Einstellen der verschiedenen Schaltzustände bewegbar gelagert sein kann. Das Ventilgehäuse kann wenigstens zwei, insbesondere drei oder vier, Fluidanschlüsse, wie Öffnungen oder Durchgänge, insbesondere wenigstens einen Fluideingang und wenigstens einen Fluidausgang, aufweisen. Beispielsweise kann das Ventilglied an einen Stellantrieb insbesondere kraftübertragungsgemäß gekoppelt sein, welcher zum Betätigen beziehungsweise Stellen des Ventilglieds ausgelegt ist. Bei dem Ventilglied kann es sich beispielsweise um einen bezüglich einer Drehstellachse drehbar gelagerten Drehkolben handeln.
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Gemäß dem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt ist die Innenfläche mit wenigstens einer, eine Dichtungsaufnahme bildenden Führung versehen, entlang der eine Dichtung, wie beispielsweise ein gemäß einem der zuvor beschriebenen Aspekte beziehungsweise beispielhaften Ausführungen ausgebildetes Dichtungsband, in Richtung der Rotationsstellachse in den Ventilraum eingesetzt ist. Die Dichtung kann ferner derart eingesetzt und/oder ausgebildet sein beziehungsweise mit dem Ventilgehäuse kooperieren, dass ein sich Entfernen von Dichtung und Ventilgehäuse in Radialrichtung und/oder Umfangsrichtung unterbunden ist. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Ventilgehäuses gewährleistet ein kostengünstiges Wegeventil aus wenigen Komponenten mit besonders einfacher Montage der Dichtung, ohne dass auf mehrteilige Dichtungspakete zurückgegriffen werden muss. Die an der Innenfläche des Ventilgehäuses ausgebildete Führung übernimmt demnach zum einen eine Führungsfunktion beim Einsetzen der Dichtung in den Ventilraum und zum anderen eine positionssichere Aufnahmefunktion der Dichtung im Ventilraum, sodass keine weiteren Befestigungs- oder Fixierungsmaßnahmen notwendig sind, um die Dichtung in der richtigen Position zu halten, sodass eine zuverlässige und ausreichende Dichtigkeit bei eingesetztem Ventil gegeben ist. Ferner stellt die Führung eine vordefinierte Montageposition und Montagerichtung für die Dichtung in dem Ventilraum bereit, sodass auf einfachere Art und Weise Fehlmontagen vermieden werden können.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten oder beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist ein Wegeventil zum Einstellen einer Fluidströmung, wie einer Kühlmittelströmung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs (KFZ) bereitgestellt. Bei dem Wegeventil kann es sich beispielsweise um ein Mehrwegeventil, wie ein 3/2- oder ein 4/2-Wegeventil, handeln. Das Wegeventil wird beispielsweise im Kraftfahrzeug zu dessen Thermomanagement eingesetzt. Bei dem Wegeventil kann es sich demnach um ein KFZ-Wegeventil, insbesondere ein KFZ-Thermomanagementventil, wie ein KFZ-Kühlmittelregelventil, handeln, welches beispielsweise in einem KFZ-Fluidströmungsleitsystem, wie einem KFZ-Thermomanagementleitsystem, insbesondere einem KFZ-Kühlkreislauf, eingesetzt wird. Bei der Fluidströmung kann es sich beispielsweise um Kühlmittel, Wasser, Öl oder dergleichen, handeln.
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Das erfindungsgemäße Wegeventil weist ein insbesondere gemäß einem der zuvor beschriebenen Aspekte beziehungsweise beispielhaften Ausführungen ausgebildetes Ventilgehäuse mit wenigstens zwei Fluidöffnungen, die mit einem von dem Ventilgehäuse begrenzten Ventilraum fluidal verbunden sind, auf. Das Ventilgehäuse kann wenigstens zwei Fluidöffnungen und eine den Ventilraum zum Aufnehmen eines Ventilglieds, das zum Schließen und wenigstens teilweise Öffnen der wenigstens zwei Fluidöffnungen um eine Rotationsstellachse stellbar ist, begrenzende insbesondere rotationsförmige Innenfläche umfassen. Das Ventilgehäuse kann den Ventilraum begrenzen, durch den die Fluidströmung hindurchgeführt werden kann und/oder in dem ein Ventilglied zum Einstellen der verschiedenen Schaltzustände bewegbar gelagert sein kann. Das Ventilgehäuse kann wenigstens zwei, insbesondere drei oder vier, Fluidanschlüsse, wie Öffnungen oder Durchgänge, insbesondere wenigstens einen Fluideingang und wenigstens einen Fluidausgang, aufweisen. Beispielsweise kann das Ventilglied an einen Stellantrieb insbesondere kraftübertragungsgemäß gekoppelt sein, welcher zum Betätigen beziehungsweise Stellen des Ventilglieds ausgelegt ist. Bei dem Ventilglied kann es sich beispielsweise um einen bezüglich einer Drehstellachse drehbar gelagerten Drehkolben handeln.
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Das Wegeventil umfasst ferner ein Ventilglied, das zum Schließen und wenigstens teilweise Öffnen der wenigstens zwei Fluidöffnungen stellbar ist.
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Des Weiteren umfasst das erfindungsgemäße Wegeventil eine wenigstens teilweise in dem Ventilgehäuse angeordnete Führungskomponente, wie einen Ventildeckel zum Verschließen des Ventilraums.
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Gemäß dem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt weist die Führungskomponente wenigstens eine in den Ventilraum vorstehende und zusammen mit dem Ventilgehäuse eine Dichtungsaufnahme begrenzende Säule auf. Die Säule kann dabei entsprechend der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Ventilgehäuse beschriebenen Führung geformt beziehungsweise ausgebildet sein. Insofern ist es möglich, das Ventilgehäuse, insbesondere dessen Innenfläche, ohne jegliche Führungs- beziehungsweise Dichtungsaufnahmeelemente herzustellen. Die Dichtung beziehungsweise die Dichtungen werden vor dem Einsetzen der Führungskomponente, insbesondere dem Verschließen mit dem Ventildeckel, in den Ventilraum eingesetzt. Beim Montieren der Führungskomponente hat die Säule, die auch als Führungssäule bezeichnet werden kann, dann denselben Effekt, der zuvor in Bezug auf die Führung im Ventilgehäuse beschrieben wurde. Zum einen kann die Führungskomponente geführt in den Ventilraum eingesetzt werden. Zum anderen verhindert die Säule ein sich voneinander Entfernen von Dichtung und Ventilgehäuse im montierten Zustand in Radialrichtung und/oder Umfangsrichtung.
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In einer beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Wegeventils ist die Säule so geformt, dass sie eine Führung bildet, entlang der eine Dichtung in Richtung der Rotationsstellachse in den Ventilraum einsetzbar ist oder beim axialen Einführen beziehungsweise Einsetzen der Führungskomponente in den Ventilraum geführt ist und die derart ausgebildet sein kann, dass ein sich voneinander Entfernen von Dichtung und Ventilgehäuse in Radialrichtung und/oder Umfangsrichtung unterbunden ist.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Wegeventils ist die von der Säule gebildete Führung entsprechend der Führung des Ventilgehäuses gemäß einem der zuvor beschriebenen Aspekte beziehungsweise beispielhaften Ausführungen in Bezug auf das erfindungsgemäße Ventilgehäuse ausgebildet.
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In einer weiteren beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung weist die Führungskomponente 2, 3 oder 4 oder auch mehr in einem insbesondere gleichmäßigen Abstand in Umfangsrichtung angeordnete, insbesondere identisch ausgebildete, Säulen auf. Die Anzahl der Säulen kann dabei an eine Anzahl der Fluidöffnungen beziehungsweise Fluiddurchgänge abgestimmt sein. Beispielsweise sind je zwei benachbarte Säulen Teil einer gemeinsamen Dichtungsaufnahme. Mit anderen Worten halten je zwei benachbarte Säulen jeweils eine Dichtung in Position im Ventilraum.
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In einer weiteren beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung weist die Dichtung wenigstens einen einer Fluidöffnung zugeordneten Fluiddurchgang und eine den Fluiddurchgang wenigstens abschnittsweise umlaufende und/oder begrenzende Dichtungslippe auf. Dabei kann die Dichtungslippe von der Dichtung in Radialrichtung vorstehen und/oder dazu eingerichtet sein, bei einem Dichtkontakt mit dem Ventilglied zum Aufbau einer Dichtungsanpresskraft insbesondere elastisch deformiert zu werden. Die Dichtlippe kann eine definierte Dichtkontaktstelle mit dem Ventilglied bereitstellen, welche im Wesentlichen die Hauptarbeit beim Abdichten des Ventilgehäuses gegen das Ventilglied übernimmt. Der Umfangskonturverlauf der Dichtlippe kann ebenfalls entsprechend einer Innenkontur der Ventilgehäuseinnenfläche und/oder einer Außenkontur des Ventilglieds geformt, insbesondere gewölbt, sein.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Wegeventils weist die Dichtung einer einem Fluiddurchgang zugeordneten Dichtungslippe auf, die den Fluiddurchgang wenigstens abschnittsweise umläuft und/oder begrenzt, wobei insbesondere die Dichtungslippe von der Dichtung in Radialrichtung vorsteht und/oder dazu eingerichtet ist bei einem Dichtkontakt mit dem Ventilglied zum Aufbau einer Dichtungsanpresskraft insbesondere elastisch deformiert zu werden. Die Dichtlippe kann eine definierte Dichtkontaktstelle mit dem Ventilglied bereitstellen, welche im Wesentlichen die Hauptarbeit beim Abdichten des Ventilgehäuses gegen das Ventilglied übernimmt. Der Umfangskonturverlauf der Dichtlippe kann ebenfalls entsprechend einer Innenkontur der Ventilgehäuseinnenfläche und/oder einer Außenkontur des Ventilglieds geformt, insbesondere gewölbt, sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist ein KFZ-Fluidströmungsleitsystem, insbesondere ein KFZ-Thermomanagement-Fluidleitsystem, wie ein KFZ-Kühlkreislauf, bereitgestellt. Das KFZ-Fluidströmungsleitsystem umfasst ein erfindungsgemäßes beispielsweise gemäß einem der zuvor beschriebenen Aspekte beziehungsweise beispielhaften Ausführungen ausgebildetes Wegeventil und ggf. ein an das Wegeventil angeschlossenes Leitungssystem. Ferner kann das Fluidströmungsleitsystem an eine Fluidquelle, wie beispielsweise ein Kühlmittelreservoir, und/oder eine zu kühlende Kraftfahrzeugkomponente, wie eine Motorkomponente oder eine KFZ-Batterie, angeschlossen sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist ein Verfahren zum Herstellen eines insbesondere gemäß einem der zuvor beschriebenen Aspekte bzw. beispielhaften Ausführungen ausgebildeten Wegeventils zum Einstellen einer Fluidströmung, wie einer Kühlmittelströmung, bei dem ein insbesondere gemäß einem der zuvor beschriebenen Aspekte bzw. beispielhaften Ausführungen ausgebildetes Ventilgehäuse mit wenigstens zwei Fluidöffnungen und einer einen Ventilraum zum Aufnehmen eines Ventilglieds, das zum Schließen und wenigstens teilweise Öffnen der wenigstens zwei Fluidöffnungen um eine Rotationsstellachse stellbar ist, begrenzenden insbesondere rotationsförmigen Innenfläche mit wenigstens einer, eine Dichtungsaufnahme bildenden Führung bereitgestellt wird und eine Dichtung, wie ein gemäß einem der zuvor beschriebenen Aspekte bzw. beispielhaften Ausführungen ausgebildetes Dichtungsband, entlang der Führung in Richtung der Rotationsstellachse in den Ventilraum eingesetzt wird.
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Bevorzugte Ausführungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Im Folgenden werden weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung mittels Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung anhand der beiliegenden beispielhaften Zeichnungen deutlich, in denen zeigen:
- 1 eine schematische Prinzipskizze einer beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Wegeventils;
- 2 eine Detailansicht gemäß des Ausschnitts II aus 1;
- 3 eine schematische Prinzipskizze einer weiteren Beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Wegeventils in Explosionsdarstellung;
- 4 eine weitere schematische Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Wegeventils in Explosionsdarstellung;
- 5 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführung einer als Ventildeckel ausgebildeten Führungskomponente eines erfindungsgemäßen Wegeventils; und
- 6 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Dichtungsbands.
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In der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungen anhand der beiliegenden Figuren, ist ein erfindungsgemäßen Wegeventil, welches insbesondere ein KFZ-Wegeventil zum Einstellen einer Fluidströmung, wie einer Kühlmittelströmung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeugmotor, ist, im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 1 versehen. Die weiteren erfindungsgemäßen Maßnahmen werden in deren Integration im Wegeventil 1 erläutert, wobei klar ist, dass die in diesem Zusammenhang beschriebenen Aspekt auch losgelöst von dem beschriebenen Wegeventil gültig sind.
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Das Wegeventil 1 gemäß den 1 bis 4 umfasst im Wesentlichen die folgenden Hauptkomponenten: ein Ventilgehäuse 3, durch das eine Fluidströmung hindurch strömbar ist; in stellbares Ventilglied 5, welches gemäß der beispielshaften Ausführung als Drehkolben realisiert ist, welcher zum Einstellen verschiedener Schaltzustände des Wegeventils 1 bezüglich einer Drehstellachse R drehbar ist; und eine Dichtung 6 zum Abdichten des Ventilgehäuses 3 gegenüber dem Ventilglied 5.
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Das Ventilgehäuse 3 umfasst mehrere Fluidanschlüsse oder Fluidöffnungen 7, 8, 9, 11, von denen wenigstens ein Fluideingang und ein Fluidausgang vorliegen. In 1 ist zu erkennen, dass das Ventilgehäuse 3 nach oben hin offen ausgestaltet und beispielsweise mittels eines in 5 abgebildeten Ventildeckels 13, der im Allgemeinen eine Führungskomponente darstellt, insbesondere fluiddicht abgeschlossen ist. Der Ventildeckel 13 weist eine mittige Durchgangsöffnung 15 auf, durch die hindurch sich eine Stellstange 17 des Ventilglieds 5 fluiddicht erstreckt und in welcher es drehbar gelagert ist, sodass das Ventilglied 5 kraftübertragungsgemäß an einen nicht dargestellten Stellantrieb gekoppelt werden kann. Der Stellantrieb dient dazu, die notwendige Stellantriebskraft zum Betätigen des Ventilglieds 5 aufzubringen, welche notwendig ist, um die verschiedenen Schaltzustände des Wegeventils 1 einzustellen. An einem von dem Ventildeckel 13 vorstehenden Ende des Ventilglieds 5 kann dieses ein dem Stellantrieb zugeordnetes Kraftübertragungsteil 19 formen. Das Ventilgehäuse 3, welches rotationsförmig ist und im Wesentlichen eine Becherform aufweist, besitzt eine geschlossene Umfangskontur, die innenseitige eine Innenfläche 21 aufweist, welche einen Ventilraum 23 begrenzt.
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Erneut bezugnehmend auf die 1 und 2 ist die rotationsförmige Innenfläche 21 des Ventilgehäuses 3 zu sehen, die größtenteils mit Dichtungselementen 6 belegt beziehungsweise ausgekleidet ist, die jeweils einen Fluiddurchgang 25 aufweisen, welcher in Bezug auf je eine Fluidöffnung 7 bis 11 ausgerichtet und diesbezüglich formangepasst ist, sodass das Fluid aus dem Ventilraum 23 über die Fluiddurchgänge 25 und die jeweiligen Fluidöffnungen 7 bis 11 des Wegeventils 1 verlassen kann. Insbesondere bezugnehmend auf 2 ist eine an der Innenfläche 21 angeordnete Führung 27 zu sehen, von der in der bevorzugten Ausführung gemäß 1 in Umfangsrichtung insgesamt vier insbesondere gleichmäßig verteilt sind. Die Führung 27 bildet zum einen eine Dichtungsaufnahme 29, in die eine der Dichtungen 6 entlang in Richtung der Rotationsstellachse einsetzbar ist und verhindert ferner im eingesetzten Zustand (1) ein sich voneinander Entfernen von Ventilgehäuse 3 und Dichtung 6 in Umfangsrichtung sowie in Radialrichtung. Die Führung 27 ist bezüglich einer durch eine strichlierte Linie A angedeutete Symmetrielinie achsensymmetrisch ausgebildet und weist einen T-förmigen Querschnitt auf, sodass zwei in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Dichtungsaufnahmen zum Aufnehmen je einer Dichtung 6 gebildet sind. Die Führung 27 ist mittels einer sich in Richtung der Rotationsstellachse R erstreckenden Basis 31 an der Innenfläche 21 angeordnet und weist einen sich quer zur Basis 31 erstreckenden T-Schenkel 33 auf, welcher in Bezug auf die Radialrichtung einer Hinterschneidung zur Bildung der Dichtungsaufnahmen zur Bereitstellung der Führung der Dichtung 6 beim axialen Einsetzen in Richtung der Rotationsstellachse R in den Ventilraum 23 bereitstellt. Wie insbesondere in 1 zu sehen ist, überlappt die Führung 27 mit ihrer Hinterschneidung 35 die Dichtung 6, sodass diese positionssicher gehalten ist.
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Bezugnehmend auf die 3 bis 4, die Explosionsdarstellungen zu 1 beziehungsweise in Kombination mit einem in 1 nicht dargestellten Ventilglied 5, der als Drehkolben ausgebildet ist, zeigen, ist zu sehen, wie die Dichtungselemente 6 entlang der Rotationsstellachse R translatorisch und geführt durch die Führung 27 in den Ventilraum 23 des Ventilgehäuses 3 einsetzbar sind.
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In 5 ist eine als Ventildeckel 13 ausgebildete Führungskomponente abgebildet, die mit einem insbesondere gemäß den zuvor abgebildeten Figuren ausgebildeten Ventilgehäuse 3 oder einem Ventilgehäuse 3, welches keine Führungen 27 aufweist, kombinierbar ist. Bei Verwendungen des Ventildeckels 13 kann auf Führungen 27 an der Innenfläche 21 verzichtet werden. Wie in 5 zu sehen ist, umfasst der Ventildeckel 13 eine im Wesentlichen ebene Platte 37 zum Abschließen des Ventilraums 23 nach oben und sich im Wesentlichen geradlinig von der Platte 37 in Richtung der Rotationsachse R erstreckende und in Umfangsrichtung insbesondere im gleichmäßigen Abstand verteilte Säulen 39 auf, welche statt den Führungen 27 die Führungs- und Fixierungsfunktion der Dichtungen 6 übernehmen. Wie aus einem Vergleich der 5 und insbesondere 2 zu sehen ist, sind die Säulen 39 entsprechend der Führungen 27 geformt und bilden jeweils zwei Dichtungsaufnahmen 29 pro Säule 39.
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Aus 6 geht ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung hervor, der eine besondersartige Ausgestaltung der Dichtung 6 betrifft, die als längliches Dichtungsband zum Auskleiden des zuvor gezeigten Ventilgehäuses 3 ausgebildet ist. Das Dichtungsband 5 umfasst gemäß der beispielhaften Ausführungen 6 vier in einem Abstand in Längs- beziehungsweise Bahnrichtung angeordnete Fluiddurchgänge 25, die in einen Grundkörper 41 des Dichtungsbands 5 integriert sind, welcher an der nach vorne gewandten Vorderseite 43 entsprechend einer Innenkontur der Ventilgehäuse-Innenfläche 21 geformt, insbesondere gewölbt, ist. Die Fluiddurchgänge 25 sind jeweils von einer Dichtungslippe 45 begrenzt, die von dem Grundkörper 41 in Radialrichtung nach vorne vorsteht, um die Hauptdichtungsfunktion mit dem Ventilglied 5 herzustellen.
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Zwischen je zwei Fluiddurchgängen 25, die je einem Dichtungsbandabschnitt 47 zugeordnet sind, ist ein Schwenkgelenk 49 angeordnet, was ein gegeneinander Verschwenken der benachbarten Dichtungsbandabschnitte 47 zueinander ermöglicht. Die Schwenkgelenke 47 sind aus einem Stück mit dem Grundkörper 41, insbesondere im Spritzgussverfahren, hergestellt. Ferner weist das Dichtungsband 5 mehrere, je einem der Schwenkgelenke 49 zugeordnete Führungs- und/oder Rastelemente 51 auf, welche auf gleicher Höhe in Bezug auf die Längs- beziehungsweise Bahnrichtung L angeordnet sind und insbesondere in der axialen Verlängerung der Schwenkgelenke 49 vorgesehen sind. Die Führungs- und/oder Rastelemente sind dabei als längliche Aussparung, wie Schlitze, in dem Grundkörper 41 gebildet und sind dazu vorgesehen, beim axialen, translatorischen Einsetzen des Dichtungsbands 5 in ein beispielsweise gemäß einem der 1 bis 4 ausgebildeten Ventilgehäuse 3 in einen Führungskontakt mit den Führungen 27 zu gelangen, sodass eine vordefinierte Montageposition und Montagerichtung ausgenutzt werden, um das Dichtungsband 5 zuverlässig einsetzen zu können. Des Weiteren umfasst das Dichtungsband 5 je einem Schwenkgelenk 49 beziehungsweise Rast- und Führungselement 51 zugeordnete, als ein Ende der Aussparung 51 gebildete Anschlagfläche 53, die zur Festlegung einer Montageendposition mit der Führung 27 im Ventilgehäuse 3 in einen Anschlagkontakt bringbar ist. Insofern kann auf kostengünstig und einfache Art und Weise eine Fehlmontage vermieden und eine zuverlässige Dichtungsfunktion sichergestellt werden.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wegeventil
- 3
- Ventilgehäuse
- 5
- Ventilglied
- 6
- Dichtung
- 5
- Dichtungsband
- 7, 8, 9, 11
- Fluidöffnung
- 13
- Ventildeckel
- 15
- Durchgang
- 17
- Stellstange
- 19
- Kupplungsabschnitt
- 21
- Innenfläche
- 23
- Ventilraum
- 25
- Fluiddurchgang
- 27
- Führung
- 29
- Dichtungsaufnahme
- 31
- Basis
- 33
- T-Schenkel
- 35
- Hinterschneidung
- 37
- Platte
- 39
- Säule
- 41
- Grundkörper
- 43
- Vorderseite
- 45
- Dichtungslippe
- 47
- Dichtungsbandabschnitt
- 49
- Schwenkgelenk
- 51
- Aussparung
- 53
- Anschlagfläche
- L
- Längsrichtung
- R
- Rotationsstellachse
- A
- Symmetrielinie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202017000564 U1 [0003, 0004, 0005]