DE102022127140A1

DE102022127140A1 - KFZ-Thermomanagementventildichtung und KFZ-Thermomanagementventil

Info

Publication number: DE102022127140A1
Application number: DE102022127140.4A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Geissel
Original assignee: Woco Industrietechnik GmbH
Current assignee: Woco Industrietechnik GmbH
Priority date: 2022-10-17
Filing date: 2022-10-17
Publication date: 2024-04-18
Also published as: WO2024083829A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wegeventil, insbesondere KFZ-Wegeventil, wie KFZ-Thermomanagementventil oder KFZ-Kühlmittelregelventil, zum Einstellen der Strömung eines Fluids, wie eines Kühlmittels, umfassend ein Gehäuse mit wenigstens einer Fluiddurchtrittsöffnung und einem die Fluiddurchtrittsöffnung umgebenden, von einer einem Ventilraum des Gehäuses zugewandten Gehäuseinnenseite vorstehenden Ringvorsprung und eine der Fluiddurchtrittsöffnung zugeordnete Dichtung mit einem Anlagering zum Ausbilden eines Dichtkontakts mit der Gehäuseinnenseite und/oder dem Vorsprung und einer umlaufenden, in dem Anlagering ausgebildeten Nut und/oder einem umlaufenden, von dem Anlagering vorstehenden Dichtungsvorsprung, wobei der Ringvorsprung mit einer die Fluiddurchtrittsöffnung begrenzenden Innenumfangsfläche oder einer der Innenumfangsfläche gegenüberliegenden Außenumfangsfläche wenigstens abschnittsweise an der Nut und/oder dem Dichtungsvorsprung dichtend anliegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtung zur Ausbildung eines Dichtkontakts mit einem Gehäuse und einem im Gehäuse angeordneten Drehkolben eines Wegeventils zum Einstellen der Strömung eines Fluids, wie eines Kühlmittels. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Wegeventil mit einer Dichtung. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein KFZ-Fluidströmungsleitungssystem, wie ein KFZ-Thermomanagementsystem, mit einem Wegeventil. Unter einem Wegeventil ist insbesondere ein Mehrwegeventil zu verstehen.
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, zu erwärmen oder allgemein zu temperieren. Derartige Mehrwegeventile sind in der Regel mit Drehkolben als Ventilglied ausgestattet, um an das Ventil anschließende Fluidleitungen je nach Stellung des Drehkolbens fluidal miteinander zu verbinden oder voneinander zu trennen. Hierfür ist der Drehkolben drehbeweglich in einem Gehäuse angeordnet. Um eine Drehung im Gehäuse zuzulassen, ist Bewegungsspiel zwischen dem Drehkolben und dem Gehäuse vorgesehen, wodurch zwischen dem Drehkolben und dem Gehäuse ein Zwischenraum entsteht. Um Leckage über diesen Zwischenraum zwischen voneinander getrennten Fluidkanälen zu verhindern, werden zwischen dem Drehkolben und dem Gehäuse Dichtungen angeordnet, welche die Fluidleitungen gegenüber dem Zwischenraum abdichten.
Für eine möglichst zuverlässige Dichtwirkung ist eine genaue und sichere Positionierung der Dichtung im Ventilgehäuse erforderlich. Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise gemäß der DE 20 2017 000 564 U1 mehrteilige Dichtungspakete bekannt, mit denen eine gewünschte Positionierung der Dichtungen stattfinden kann. Um jedoch ein kostengünstiges Wegeventil zu schaffen, ist es notwendig, dass es mit möglichst wenigen Bauteilen auskommt.
Beispielsweise könnte eine hohe Anpresskraft zwischen Dichtung und Ventilgehäuse aufgebaut werden, z.B. indem die Dichtung mit einem besonders hohen Übermaß gegenüber dem zwischen Drehkolben und Gehäuse bestehenden Freiraum ausgelegt wird. Dies führt jedoch zu einem hohen Kraftaufwand bei der Montage des Wegeventils.
Aus der WO 03/046342 A1 ist ein KFZ-Thermomanagementventil bekannt, dessen Ventilgehäuse an einer dem Ventilraum zugewandten Innenseite eine eine Fluidöffnung umlaufende Dichtungsaufnahmenut aufweist, in der ein umlaufender Vorsprung einer im Übrigen an der Innenseite des Ventilgehäuses anliegenden Dichtung angeordnet ist. Es hat sich bei der derartigen Anordnung der Dichtung jedoch als nachteilig erwiesen, dass die Dichtung weiterhin nicht zuverlässig genug in der Aufnahmenut fixiert ist. Insbesondere kann die Dichtung in Umfangsrichtung Relativbewegungen in Bezug auf das Ventilgehäuse durchführen, die die Dichtungswirkung der Dichtung beeinträchtigen können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, insbesondere eine Dichtung für ein Wegeventil und ein Wegeventil bereitzustellen, mit der ein kostengünstiges Wegeventil herstellbar ist, bei dem die Anordnung der Dichtung im Wegeventil verbessert ist.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Danach ist ein Wegeventil, insbesondre ein KFZ-Wegeventil, wie ein KFZ-Thermomanagementventil oder KFZ-Kühlmittelregelventil, zum Einstellen der Strömung eines Fluids, wie eines Kühlmittels, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, bereitgestellt. Das erfindungsgemäße Wegeventil umfasst ein Gehäuse mit wenigstens einer Fluiddurchtrittsöffnung, insbesondere zwei, drei, vier, fünf oder sechs Durchtrittsöffnungen, und einem die Fluiddurchtrittsöffnung umgebenden, von einer einem Ventilraum des Gehäuses zugewandten Gehäuseinnenseite vorstehenden Ringvorsprung. Beispielsweise handelt es sich beim Gehäuse um eine hohlzylindrische Gehäusestruktur, welche einen Ventilraum begrenzt, der im Wesentlichen zur Aufnahme eines Ventilglieds zum Einstellen der Fluidströmung durch Öffnen und Schließen der jeweiligen Fluiddurchtrittsöffnung ausgebildet ist, und der von der Fluidströmung zwischen zwei Fluiddurchtrittsöffnungen durchströmt wird. Die Fluiddurchtrittsöffnung erstreckt sich durch die vollständige Wandstärke des Gehäuses, d.h. von der dem Ventilraum zugewandten Gehäuseinnenseite bis zu einer dem Ventilraum abgewandten Gehäuseaußenseite. Ventilgehäuseinnenseitig umgibt bzw. umläuft ein Ringvorsprung die gehäuseinnenseitige Fluiddurchtrittsöffnung insbesondere konzentrisch. Dabei sei klar, dass auch von einer Kreisform abweichende Fluiddruchtrittsöffnungen und Ringvorsprünge vorhanden sein können. Beispielsweise weisen der Ringvorsprung und die Fluiddurchtrittsöffnung dieselbe geometrische Form auf.
Des Weiteren umfasst das erfindungsgemäße Wegeventil eine der Fluiddurchtrittsöffnung zugeordnete, insbesondere gemäß einem der weiteren erfindungsgemäßen Aspekte ausgebildete, Dichtung mit einem Anlagering zum Ausbilden eines Dichtkontakts mit der Gehäuseinnenseite und/oder dem Ringvorsprung und einer umlaufenden, im Anlagering ausgebildeten Nut und/oder einem umlaufenden, vom Anlagering vorstehenden Dichtungsvorsprung auf. Die Dichtung ist insbesondere aus einem Stück, beispielsweise im Spritzgussverfahren, insbesondere aus einem Elastomer hergestellt. Der Anlagering ist in seiner Formgebung an die Gehäuseinnenseite angepasst, um möglichst großflächig und gleichmäßig an der Gehäuseseite innen anzulegen, um einen sicheren Dichtkontakt herzustellen. Der Anlagering umgibt einen Fluidkanal, durch den die Fluidströmung bei geöffneter Fluiddurchtrittsöffnung hindurchströmen kann. Der Dichtungsvorsprung steht im Wesentlichen im 90°-Winkel zur Haupterstreckung des Anlagerings von diesem vor. Die Nut weist im Gegensatz zum Dichtungsvorsprung eine entgegen der Erstreckungsrichtung des Vorsprungs ausgerichtet Erstreckung auf und bildet im Material der Dichtung eine Nut bzw. Tasche zur Aufnahme eines gehäuseseitigen Stegs, Vorsprungs oder eines weiteren Eingriffselements.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt der Ringvorsprung mit einer die Fluiddurchtrittsöffnung begrenzenden Innenumfangsfläche oder einer der Innenumfangsfläche gegenüberliegenden Außenumfangsfläche wenigstens abschnittsweise an der Nut und/oder dem Dichtungsvorsprung dichtend an. Auf diese Weise ist ein besonders einfach herzustellendes Wegeventil geschaffen mit effektiver Dichtungswirkung, die dadurch erreicht wird, dass der Anlagering zum einen dichtend am Gehäuse anliegt und zum anderen eine weitere Dichtungsfläche durch das Dichtungspaar bestehend aus Ringvorsprung und Nut und/oder Dichtungsvorsprüngen gebildet ist.
Gemäß einer beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Wegeventils ist der Ringvorsprung in axialer Flucht oder versetzt zu einer die freie Querschnittsfläche der Fluiddurchtrittsöffnung begrenzenden Gehäusewandung angeordnet. Mit anderen Worten kann der Ringvorsprung die die freie Querschnittsfläche der Fluiddurchtrittsöffnung begrenzende Gehäusewandung bilden bzw. fortsetzen. Sofern der Ringvorsprung versetzt zur die freie Querschnittsfläche begrenzenden Gehäusewandung angeordnet ist, kann sich ein umlaufender, in Bezug auf die Fluiddurchtrittsöffnung ergebender radialer Abstand zwischen Ringvorsprung und Gehäusewandung ergeben. Beispielsweise ist der Ringvorsprung derart versetzt zur die Fluiddurchtrittsöffnung begrenzenden Gehäusewandung angeordnet, dass an der Gehäuseinnenseite ein Montageanschlag für den Dichtungsvorsprung gebildet ist. Dadurch, dass der Ringvorsprung versetzt zur Fluiddurchtrittsöffnung angeordnet ist, verbleibt ein ringförmiger Gehäuseinnenwandabschnitt zwischen dem Ringvorsprung und der freien Querschnittsfläche der Fluiddurchtrittsöffnung, der als Anschlag für den Dichtungsvorsprung dienen kann. Dadurch ist zu einen eine weitere Dichtungsfläche geschaffen, um die Dichtungswirkung zu erhöhen. Zum anderen ist eine definierte Montageendposition gegeben, sodass Fehlmontagen vermieden werden können.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Wegeventils ist ein weiterer die Fluiddurchtrittsöffnung umgebender und von der Gehäuseinnenseite vorstehender Ringvorsprung unter Bildung einer Aufnahmenut mit dem einen Ringvorsprung in einem Abstand, insbesondere konzentrisch, zu diesem angeordnet. Mit anderen Worten kann die Fluiddurchtrittsöffnung von mehreren, insbesondere zwei, drei, vier, fünf oder sechs, Ringvorsprüngen umgeben sein, die jeweils in einem Abstand, insbesondere in einem gleichmäßigen Abstand, zueinander in radialer Richtung in Bezug auf die freie Querschnittsfläche der Fluiddurchtrittsöffnung zueinander angeordnet sein können, sodass zwischen je zwei benachbarten Ringvorsprüngen eine Aufnahmenut gebildet ist, in die ein dichtungsseitiger Dichtungsvorsprung eingreifen kann. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Dichtung eine an die Anzahl der gebildeten Aufnahmenuten angepasste Anzahl an Dichtungsvorsprüngen aufweist, sodass jede Aufnahmenut mit je einem Dichtungsvorsprung belegt ist.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Wegeventils sind der Dichtungsvorsprung und/oder die Nut und der Ringvorsprung zum form- und/oder kraftschlüssigen Ineinandereingreifen, insbesondere miteinander Verrasten, ausgebildet. Der Form- und/oder Kraftschluss zwischen Dichtungsvorsprung und/oder Nut und Ringvorsprung stellt eine fixierte Position zwischen der Montagsposition der Dichtung im Gehäuse sicher. Dadurch werden beim Betrieb des Wegeventils Relativbewegungen zwischen Dichtung und Gehäuse vermeiden. Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung sind der Dichtungsvorsprung und/oder die Nut und der Ringvorsprung derart aufeinander formabgestimmt, dass sie sich quer, insbesondere senkrecht, zu einer Montagerichtung zum Aneinander-Montieren von Dichtung und Gehäuse hintergreifen. Die Montagerichtung kann dabei senkrecht zu einer Rotationsstellrichtung orientiert sein, in Bezug auf welche ein als Drehkolben ausgebildetes, im Ventilraum angeordnetes Ventilglied zum Einstellen der Fluidströmung rotiert. Mit anderen Worten ist die Montagerichtung in Achsrichtung der Fluiddurchtrittsöffnung im Gehäuse orientiert.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung sind der Dichtungsvorsprung und/oder die Nut und der Ringvorsprung derart aufeinander formabgestimmt und/oder in Bezug zueinander angeordnet, dass in der Montageposition eine Klemmhaltekraft zwischen diesen gegen ein sich voneinander Entfernen von Dichtung und Gehäuse aufgebaut wird. Dadurch wird die Dichtung sicher in der Montagsposition gehalten und kann etwaigen auf die Dichtung wirkenden Kräften beim Betrieb des Wegeventils entgegenwirken. Die Klemmhaltekraft kann beispielsweise durch Reibschluss erzeugt werden. Des Weiteren kann die Klemmhaltekraft auch einen Anteil aufweisen, der durch eine elastische Deformation des Dichtungsvorsprungs und/oder der Nut und/oder des Ringvorsprung resultieren kann, nämlich infolge der mit der Deformation einhergehenden elastischen Deformationsrückstellkraft. Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung verkeilen sich der Dichtungsvorsprung und/oder die Nut und der Ringvorsprung im Montagezustand.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorgehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist eine Dichtung für ein insbesondere gemäß einem der zuvor beschriebenen Aspekte und/oder beispielhaften Ausführungen ausgebildetes Wegeventil zum Einstellen der Strömung eines Fluids, wie eines Kühlmittels, das ein Gehäuse mit wenigstens einer Fluiddurchtrittsöffnung umfasst, bereitgestellt. Die Dichtung ist insbesondere dazu ausgelegt, je einer Fluiddurchtrittsöffnung zugeordnet zu sein bzw. eine Abdichtung in Bezug auf genau eine Fluiddurchtrittsöffnung zu schaffen.
Die erfindungsgemäße Dichtung umfasst einen Anlagering zum Ausbilden eines Dichtkontakts mit dem Gehäuse und eine umlaufende, im Anlagering ausgebildete Nut, in die ein gehäuseseitiger Vorsprung, wie ein Ringvorsprung, eingreifen kann, und/oder ein umlaufender, vom Anlagering vorstehender Dichtungsvorsprung zum Eingreifen in die Fluiddurchtrittsöffnung oder eine die Fluiddurchtrittsöffnung umgebende Dichtungsnut auf. Die Dichtung ist insbesondere aus einem Stück, beispielsweise im Spritzgussverfahren, insbesondere aus einem Elastomer hergestellt. Der Anlagering ist in seiner Formgebung an die Gehäuseinnenseite angepasst, um möglichst großflächig und gleichmäßig an der Gehäuseseite innen anzulegen, um einen sicheren Dichtkontakt herzustellen. Der Anlagering umgibt einen Fluidkanal, durch den die Fluidströmung bei geöffneter Fluiddurchtrittsöffnung hindurchströmen kann. Der Dichtungsvorsprung steht im Wesentlichen im 90°-Winkel zur Haupterstreckung des Anlagerings von diesem vor. Die Nut weist im Gegensatz zum Dichtungsvorsprung eine entgegen der Erstreckungsrichtung des Vorsprungs ausgerichtet Erstreckung auf und bildet im Material der Dichtung eine Nut bzw. Tasche zur Aufnahme eines gehäuseseitigen Stegs, Vorsprungs oder eines weiteren Eingriffselements.
Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt zeichnet sich die Dichtung durch wenigstens eine am Anlagering oder Dichtungsvorsprung angeordnete Eingriffsnase aus, die dazu ausgelegt ist, zum Ausbilden einer Verdrehsicherung in eine im Gehäuse angeordnete Vertiefung einzugreifen. Durch das Ausbilden einer Verdrehsicherung ist sichergestellt, dass die Dichtung beim Betrieb des Wegeventils nicht relativ zum Gehäuse rotiert und damit eine Fehlposition bzw. nicht optimal ausgerichtete Orientierung in Bezug auf die Fluiddurchtrittsöffnung einnehmen könnte, was die Dichtungswirkung herabsetzen würde. Ferner fordert die Eingriffsnase, die in eine gehäuseseitige Vertiefung einzugreifen hat, eine vorbestimmte Orientierung und Positionierung, und damit Montageausrichtung, der Dichtung relativ zum Gehäuse vermieden sind. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Dichtung besteht somit darin, dass bereits bei dessen Herstellung sichergestellt werden kann, dass eine Fehlmontage vermieden wird.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Dichtung erstreckt sich die Eingriffsnase in Richtung weg vom Anlagering bzw. dem Dichtungsvorsprung und verjüngt sich dabei und/oder ist keilförmig ausgebildet. Durch die Verjüngung bzw. Ausbildung im Wesentlichen als Keil kann ein Selbstzentrierungseffekt bei der Montage ausgenutzt werden, sodass die Montage der Dichtung in das Gehäuse weiter erleichtert bzw. verbessert ist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Dichtung ist die Dichtung punktsymmetrisch bzgl. eines Zentrums einer vom Anlagering begrenzten Durchgangsöffnung ausgebildet.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst die Dichtung wenigstens zwei, drei, vier oder mehr in Umfangsrichtung in Bezug auf eine vom Anlagering begrenzte Durchgangsöffnung verteilte Eingriffsnasen, die zum Eingreifen in jeweils eine im Gehäuse ausgebildete Vertiefung eingerichtet sind. Durch die Vervielfältigung von Eingriffsnase-Vertiefung-Paaren kann der Verdrehsicherungseffekt verstärkt werden. Ferner werden redundante Verdrehsicherungen geschaffen, falls eine ausfällt bzw. kaputtgeht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist ein Wegeventil, das beispielsweise gemäß einem der zuvor beschriebenen Aspekte und/oder beispielhaften Ausführungen ausgebildet sein kann, insbesondere ein KFZ-Wegeventil, wie ein KFZ-Thermomanagementventil oder ein KFZ-Kühlmittelwegeventil, zum Einstellen der Strömung eines Fluids, wie eines Kühlmittels, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, geschaffen.
Das erfindungsgemäße Wegeventil umfasst ein Gehäuse mit wenigstens einer Fluiddurchtrittsöffnung, insbesondere zwei, drei, vier, fünf oder sechs Durchtrittsöffnungen, und einem die Fluiddurchtrittsöffnung umgebenden, von einer einem Ventilraum des Gehäuses zugewandten Gehäuseinnenseite vorstehenden Ringvorsprung. Beispielsweise handelt es sich beim Gehäuse um eine hohlzylindrische Gehäusestruktur, welche einen Ventilraum begrenzt, der im Wesentlichen zur Aufnahme eines Ventilglieds zum Einstellen der Fluidströmung durch Öffnen und Schließen der jeweiligen Fluiddurchtrittsöffnung ausgebildet ist, und der von der Fluidströmung zwischen zwei Fluiddurchtrittsöffnungen durchströmt wird. Die Fluiddurchtrittsöffnung erstreckt sich durch die vollständige Wandstärke des Gehäuses, d.h. von der dem Ventilraum zugewandten Gehäuseinnenseite bis zu einer dem Ventilraum abgewandten Gehäuseaußenseite. Ventilgehäuseinnenseitig umgibt bzw. umläuft ein Ringvorsprung die gehäuseinnenseitige Fluiddurchtrittsöffnung insbesondere konzentrisch. Dabei sei klar, dass auch von einer Kreisform abweichende Fluiddruchtrittsöffnungen durch Ringvorsprünge vorhanden sein können. Beispielsweise weisen der Ringvorsprung und die Fluiddurchtrittsöffnung dieselbe geometrische Form auf.
Des Weiteren umfasst das Wegeventil eine gemäß einem der zuvor beschriebenen Aspekte bzw. beispielhaften Ausführungen ausgebildete Dichtung, dessen Eingriffsnase in die Vertiefung eingreift. Durch das Ausbilden einer Verdrehsicherung ist sichergestellt, dass die Dichtung beim Betrieb des Wegeventils nicht relativ zum Gehäuse rotiert und damit eine Fehlposition bzw. nicht optimal ausgerichtete Orientierung in Bezug auf die Fluiddurchtrittsöffnung einnehmen könnte, was die Dichtungswirkung herabsetzen würde. Ferner fordert die Eingriffsnase, die in eine gehäuseseitige Vertiefung einzugreifen hat, eine vorbestimmte Orientierung und Positionierung, und damit Montageausrichtung, der Dichtung relativ zum Gehäuse vermieden sind. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Dichtung besteht somit darin, dass bereits bei dessen Herstellung sichergestellt werden kann, dass eine Fehlmontage vermieden wird.
Gemäß einer beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Wegeventils umfasst das Wegeventil ferner einen Drehkolben zum Freigeben und Schließen wenigstens einer Fluiddurchtrittsöffnung, wobei die Dichtung zwischen Gehäuse und Drehkolben verpresst ist. Beispielsweise kann die Dichtung elastisch zwischen Gehäuse und Drehkolben verpresst sein. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass die Dichtung im Montagzustand gegenüber ihrem ursprünglichen, undefinierten Zustand um wenigstens 1% und/oder höchstens 10% ihrer ursprünglichen Wandstärke komprimiert ist. Mit anderen Worten ist eine Wandstärke der Dichtung in Bezug auf den Raum zwischen Drehkolben und Gehäuse überdimensioniert.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Wegeventils weist das Gehäuse wenigstens eine insbesondere mechanische Schnittstelle zum Verbinden mit wenigstens einer Fluid-Arbeitsmaschine, wie einer Kühlmittelpumpe, und/oder wenigstens eine insbesondere elektrische Schnittstelle zum Verbinden mit Sensorik auf. Auf diese Weise ist es möglich, dass das Wegeventil modular aufgebaut sein kann. Das Gehäuse kann dann als modulares Baukastensystem fungieren, in dem je nach Bedarf verschiedene Komponenten, die je nach Anwendungs- und/oder Einsatzgebiet des Wegeventils anzuschließen sind, fungieren.
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 ein nach einer der vorstehenden Ausführungen ausgebildetes Wegeventil und gegebenenfalls ein dem Wegeventil fluidführend angeschlossenes Leitungssystem umfasst, bereitgestellt.
Bevorzugte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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 perspektivische Explosionsdarstellung einer beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Wegeventils;
2: eine beispielhafte Ausführung eines Gehäuses eines erfindungsgemäßen Wegeventils in perspektivischer Ansicht;
3: eine weitere beispielhafte Ausführung eines Gehäuses eines erfindungsgemäßen Wegeventils in perspektivischer Ansicht;
4: eine weitere beispielhafte Ausführung eines Gehäuses eines erfindungsgemäßen Wegeventils in perspektivischer Ansicht;
5: eine beispielhafte Ausführung einer erfindungsgemäßen Dichtung in perspektivischer Ansicht;
6, 7: beispielhafte Ausführungen von Gehäusen von erfindungsgemäßen Wegeventilen;
8: eine schematische Schnittansicht des Wegeventils aus 1; und
9: eine Detailansicht zu 8.

In der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungen ist ein erfindungsgemäßes Wegeventil zum Einstellen der Strömung eines Fluids im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Erfindungsgemäße Dichtungen zum Verwenden in erfindungsgemäßen Wegeventilen 1 sind im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 3 versehen. Für die Zwecke der Beschreibung beispielhafter Ausführungen anhand der beiliegenden 1 bis 9 kann davon ausgegangen werden, dass das Wegeventil dazu eingerichtet ist, für ein KFZ-Thermomanagementsystem eingesetzt zu werden, d.h. zum Einstellen von Fluidströmungen insbesondere im Bereich des Motorraums von einem Verbrennungsfahrzeug oder einem elektromotorisch betriebenen Kraftfahrzeug.
Aus der Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Wegeventils 1 aus 1 sind die Hauptkomponenten des Wegeventils 1 ersichtlich: Von unten nach oben betrachtet, weist das Wegeventil 1 gemäß 1 ein Gehäuse 5 mit vier Fluiddurchtrittsöffnungen 7 auf, die jeweils fluidführend mit Fluidanschlussstützen 9 verbunden sind. Das Gehäuse 5 begrenzt innenseitig einen Ventilraum 11, in dem die weiteren Komponenten des Wegeventils 1 angeordnet sind. Das Wegeventil 1 umfasst ferner vier erfindungsgemäß ausgebildete Dichtungen 3, die jeweils dazu eingerichtet sind, einer Fluiddurchtrittsöffnung 7 zugeordnet zu sein bzw. für die Abdichtung genau einer Fluiddurchtrittsöffnung 7 verantwortlich zu sein. Mittig und im Ventilraum 11 ist ferner ein als Drehkolben 13 ausgebildetes Ventilglied angeordnet, das Fluidkanäle 15 zum Gewährleisten einer Fluiddurchströmung des Wegeventils 1 umfasst. Der Drehkolben 13 ist in Bezug auf eine Drehachse A rotierbar und verstellbar, um verschiedene Betriebsstellungen einzunehmen, um einzelne Fluiddurchtrittsöffnung 7 freizugeben und/oder zu schließen. Der Drehkolben 13 umfasst eine Nabe 17 zum kraftübertragenden Verbinden mit einem Antriebselement (nicht dargestellt).
Anhand der 2 bis 4 werden beispielhafte Ausführungen von Gehäuseausführungen 5 von erfindungsgemäßen Wegeventilen 1 näher erläutert. Das Gehäuse 5 umfasst eine zylindrische Gehäusewandung 17 mit den vier in Umfangsrichtung in Bezug auf die Rotationsachse A verteilt angeordneten Fluiddurchtrittsöffnungen 7 und dem daran fluidlaufend angeschlossenen Fluidanschlussstutzen 9, die jeweils zum Verbinden mit einer fluidleitenden Leitung ausgebildet sind. In 2 ist ein erfindungsgemäßer Aspekt des erfindungsgemäßen Wegeventils 1 ersichtlich. Die Fluiddurchtrittsöffnung 7 wird jeweils von einem von der Gehäuseinnenseite 19 vorstehenden Ringvorsprung 21 umgeben, der gemäß den beispielhaften Ausführungen in 2 in axialer Flucht mit einer die den freien Durchströmungsquerschnitt der Fluiddurchtrittsöffnung 7 begrenzenden Gehäusewandung angeordnet ist. Im Gegensatz dazu ist bei der beispielhaften Ausführung gemäß 3 der Ringvorsprung 21 nach außen in Bezug auf eine Mittelachse der Fluiddurchtrittsöffnung 7 versetzt, sodass ein insbesondere gleichmäßiger und in Umfangsrichtung konstanter Abstand zwischen dem Ringvorsprung 21 und der die Fluiddurchtrittsöffnung begrenzenden Gehäusewandung gebildet ist. Dadurch wird ein ringförmiger Gehäusewandabschnitt 23 realisiert, der als Montageanschlag für die einzusetzende Dichtung fungiert.
Bei der Ausführung des Gehäuses 5 gemäß 4, die im Wesentlichen auf der Ausführung des Gehäuses 5 aus 2 basiert und einen inneren Ringvorsprung 21 umfasst, ist ein weiterer, den inneren Ringvorsprung 21 umgebender äußerer Ringvorsprung 25 vorgesehen, welcher unter Ausbildung einer Aufnahmenut in einem Abstand zum inneren Ringvorsprung 21 angeordnet ist und diesen umlaufend umgibt. Aus 4 ist eine weitere Besonderheit eines erfindungsgemäßen Wegeventils ersichtlich. Der äußere Ringvorsprung 25 umfasst mehrere Vertiefungen, wie Schlitze, 29, die dafür vorgesehen sind, dass insbesondere entsprechend geformte Eingriffsnasen (5) der Dichtung 3 eingreifen können, um eine Verdrehsicherung zwischen Dichtung 3 und Gehäuse 5 auszubilden.
Eine beispielhafte Ausführung einer erfindungsgemäßen Dichtung 3 ist in 5 gezeigt. Die Dichtung 3 umfasst einen umlaufenden Anlagering 31 mit einer Wandstärke d, die sich im Montagzustand infolge einer Verpressung reduzieren kann, der einen zentralen Fluiddurchgang 33 umgibt und begrenzt. Die Form bzw. der Konturverlauf des Anlagerings 33 ist an die hohlzylindrisch gestaltete Gehäuseinnenseite 19 angepasst, sodass der Anlagering einen Dichtkontakt mit dem Gehäuse 5 ausbilden kann. Innenseitig, d.h. nahe dem Fluiddurchgang 33, weist die Dichtung 3 ferner einen umlaufenden, vom Anlagering 31 vorstehenden Dichtungsvorsprung 35 auf, der zum Eingreifen in die Fluiddurchtrittsöffnung 7 oder eine die Fluiddurchtrittsöffnung umgebende Dichtungsnut 27 ausgebildet ist. Unter einer Zusammenschau der 4 und 5 lässt sich die Montagesituation herleiten. Der Dichtungsvorsprung 35 greift im montierten Zustand in die Aufnahmenut 27 ein, während der Anlagering 31 dichtend am äußeren Ringvorsprung 25 anliegt. Eine Abmessung der Aufnahmenut 27 kann auf eine Abmessung des Dichtungsvorsprungs 35 abgestimmt sein. Des Weiteren kann eine stirnseitige Fläche 37 des Dichtungsvorsprungs 35 an der Gehäuseinnenseite 19 innerhalb der Aufnahmenut 27 anliegen. Die Dichtung 3 umfasst gemäß der beispielhaften Ausführung aus 4 insgesamt vier sich verjüngende, insbesondere keilförmig ausgebildete Eingriffsnasen 39, die zur Ausbildung einer Verdrehsicherung in die im äußeren Ringvorsprung 25 vorgesehen Vertiefungen 29 eingreifen können.
In den 6 und 7 sind weitere beispielhafte Ausführungen von Gehäusen 5 der Wegeventile 1 abgebildet. Dabei ist zumindest der Übersichtlichkeit halber jeweils der Ringvorsprung weggelassen, um weitere konstruktive Ausführungen von Gehäusen 5 abzubilden. Gemäß 6 ist im Bereich der Fluiddurchtrittsöffnung 7 jeweils eine zusätzliche Vertiefung 41 eingebracht, die die Fluiddurchtrittsöffnung 7 umgibt und dazu eingerichtet ist, dass der Dichtungsvorsprung 35 in die Vertiefung 41 eingreifen kann. Aus einer Zusammenschau der 6 und 7 ist ersichtlich, dass die Vertiefung 41 gemäß 7 in der Fluiddurchtrittsöffnung nach radial außen versetzt ist, sodass ein innerer Steg 43 verbleibt, sodass eine beidseitig begrenzte Aufnahmenut gegeben ist.
Anhand der 8 und 9 wird eine Schnittsituation der Schnittansicht des Wegeventils 1 gezeigt, aus der die Interaktion der einzelnen Komponenten ersichtlich ist. 8 zeigt eine Schnittansicht des Wegeventils 1 aus 1 auf axialer Höhe bezüglich der Rotationsstellrichtung A der Fluidanschlüsse 9. Der Drehkolben 13 umfasst gemäß der beispielhaften Ausführung 2 spiegelverkehrte Fluidkanäle 15, mit denen jeweils zwei Fluiddurchtrittsöffnungen 7 fluidal miteinander verbindbar sind. In 8 ist auch zu erkennen, dass je eine Fluiddurchtrittsöffnung je einer Dichtung 3 zugeordnet ist. Eine Detailansicht der Anordnung der Dichtung 3 am Gehäuse 5 ist in 9 abgebildet. Die Dichtung 3 umfasst eine Nut 45, mit welcher die Dichtung 3 auf den gehäuseseitigen Ringvorsprung 21 aufgesteckt ist. Dieser ist darin vollständig aufgenommen und belegt die Nut 45. Ferner ist zu erkennen, dass die Dichtung 3 mit einer stirnseitigen Ringumfangsfläche 47 in einem dichtenden Anlagekontakt mit dem Montageanschlag 23 im Gehäuse 5 angeordnet ist.
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.
Bezugszeichenliste

1: Wegeventil
3: Dichtung
5: Gehäuse
7: Fluiddurchtrittsöffnung
9: Anschlussstutzen
11: Ventil
13: Ventilglied
15: Fluidkanal
17: Nabe
19: Gehäuseinnenseite
21: Ringvorsprung
23: Montageanschlag
25: Ringvorsprung
27: Nut
29: Vertiefung
31: Anlagering
33: Durchgangskanal
35: Dichtungsvorsprung
37: Stirnfläche
39: Eingriffsnase
41: Nut
43: Steg
45: Nut
47: Stirnfläche
A: Rotationsachse
B: Wandstärke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202017000564 U1 [0003]
WO 03046342 A1 [0005]

Claims

Wegeventil (1), insbesondere KFZ-Wegeventil, wie KFZ-Thermomanagementventil oder KFZ-Kühlmittelregelventil, zum Einstellen der Strömung eines Fluids, wie eines Kühlmittels, umfassend - ein Gehäuse (5) mit wenigstens einer Fluiddurchtrittsöffnung (7) und einem die Fluiddurchtrittsöffnung (7) umgebenden, von einer einem Ventilraum des Gehäuses zugewandten Gehäuseinnenseite vorstehenden Ringvorsprung (21) und - eine der Fluiddurchtrittsöffnung (7) zugeordnete, insbesondere nach einem der Ansprüche 6 bis 9 ausgebildete, Dichtung (3) mit einem Anlagering (31) zum Ausbilden eines Dichtkontakts mit der Gehäuseinnenseite und/oder dem Ringvorsprung (21) und einer umlaufenden, in dem Anlagering (31) ausgebildeten Nut und/oder einem umlaufenden, von dem Anlagering (31) vorstehenden Dichtungsvorsprung, wobei der Ringvorsprung (21) mit einer die Fluiddurchtrittsöffnung (7) begrenzenden Innenumfangsfläche oder einer der Innenumfangsfläche gegenüberliegenden Außenumfangsfläche wenigstens abschnittsweise an der Nut und/oder dem Dichtungsvorsprung (35) dichtend anliegt.
Wegeventil (1) nach Anspruch 1, wobei der Ringvorsprung (21) in axialer Flucht oder versetzt zu einer die freie Querschnittsfläche der Fluiddurchtrittsöffnung (7) begrenzenden Gehäusewandung angeordnet ist, wobei insbesondere der Ringvorsprung (21) derart versetzt zu der die Fluiddurchtrittsöffnung (7) begrenzenden Gehäusewandung angeordnet ist, dass an der Gehäuseinnenseite ein Montageanschlag für den Dichtungsvorsprung (35) gebildet ist.
Wegeventil (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein weiterer die Fluiddurchtrittsöffnung (7) umgebender und von der Gehäuseinnenseite vorstehender Ringvorsprung (21) unter Bildung einer Aufnahmenut mit dem einen Ringvorsprung (21) in einem Abstand, insbesondere konzentrisch, zu diesem angeordnet ist.
Wegeventil (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Dichtungsvorsprung (35) und/oder die Nut und der Ringvorsprung (21) zum form- und/oder kraftschlüssigen Ineinandereingreifen, insbesondere miteinander Verrasten, ausgebildet sind, wobei insbesondere der Dichtungsvorsprung (35) und/oder die Nut und der Ringvorsprung (21) derart aufeinander formabgestimmt sind, dass sie sich quer, insbesondere senkrecht, zu einer Montagerichtung zum Aneinandermontieren von Dichtung (3) und Gehäuse (5) hintergreifen.
Wegeventil (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Ringvorsprung (21) und die Nut und/oder der Dichtungsvorsprung (35) derart aufeinander formabgestimmt sind und/oder zueinander angeordnet sind, dass eine Klemmhaltekraft gegen ein sich voneinander Entfernen von Dichtung (3) und Gehäuse (5) aufgebaut ist, wobei insbesondere sich der Ringvorsprung (21) und die Nut und/oder der Dichtungsvorsprung (35) miteinander verkeilen.
Dichtung (3) für ein insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildetes Wegeventil (1) zum Einstellen der Strömung eines Fluids, wie eines Kühlmittels, das ein Gehäuse (5) mit wenigstens einer Fluiddurchtrittsöffnung (7) aufweist, umfassend einen Anlagering (31) zum Ausbilden eines Dichtkontakts mit dem Gehäuse (5) und eine umlaufende, in dem Anlagering (31) ausgebildete Nut, in die ein gehäuseseitiger Vorsprung eingreifen kann, und/oder einen umlaufenden, von dem Anlagering (31) vorstehenden Dichtungsvorsprung (35) zum Eingreifen in die Fluiddurchtrittsöffnung (7) oder eine die Fluiddurchtrittsöffnung (7) umgebende Dichtungsnut, gekennzeichnet durch wenigstens eine an dem Anlagering (31) oder dem Dichtungsvorsprung (35) angeordnete Eingriffsnase (39), die dazu ausgelegt ist, zum Ausbilden einer Verdrehsicherung in eine in dem Gehäuse (5) angeordnete Vertiefung einzugreifen.
Dichtung (3) nach Anspruch 6, wobei sich die Eingriffsnase (39) in Richtung weg von dem Anlagering (31) bzw. dem Dichtungsvorsprung (35) hin verjüngt und/oder wobei die Eingriffsnase (39) keilförmig ausgebildet ist.
Dichtung (3) nach Anspruch 6 oder 7, welche punktsymmetrisch bezüglich eines Zentrums einer vom Anlagering (31) begrenzten Durchgangsöffnung ist.
Dichtung (3) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, umfassend wenigstens zwei, drei, vier oder mehr in Umfangsrichtung in Bezug auf eine vom Anlagering (31) begrenzte Durchgangsöffnung verteilte Eingriffsnasen (39), die zum Eingreifen in jeweils eine in dem Gehäuse (5) ausgebildete Vertiefung eingerichtet sind.
Wegeventil (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, insbesondere KFZ-Wegeventil, wie KFZ-Thermomanagementventil oder KFZ-Kühlmittelregelventil, zum Einstellen der Strömung eines Fluids, wie eines Kühlmittels, umfassend - ein Gehäuse (5) mit wenigstens einer Fluiddurchtrittsöffnung (7) und wenigstens einer einem Ventilraum des Gehäuses zugewandten Vertiefung und - eine der Fluiddurchtrittsöffnung (7) zugeordnete und nach einem der Ansprüche 5 bis 8 ausgebildete Dichtung, dessen Eingriffsnase (39) in die Vertiefung eingreift.
Wegeventil (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Drehkolben zum Freigeben und Schließen der wenigstens einen Fluiddurchtrittsöffnung, wobei die Dichtung (3) zwischen Gehäuse (5) und Drehkolben verpresst ist.
Wegeventil (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (5) wenigstens eine insbesondere mechanische Schnittstelle zum Verbinden mit wenigstens einer Fluid-Arbeitsmaschine, wie einer Kühlmittelpumpe, und/oder wenigstens eine insbesondere elektrische Schnittstelle zum Verbinden mit Sensorik aufweist.
KFZ-Fluidströmungsleitsystem, insbesondere KFZ-Thermomanagement-Fluidleitsystem, wie KFZ-Kühlkreislauf, umfassend ein nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildetes Wegeventil (1) und ggf. ein an das Wegeventil (1) fluidführend angeschlossenes Leitungssystem.