DE19821080A1 - Ventil, insbesondere für einen Wärmeträgermediumkreislauf eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere ein Heizungsventil für die Regelung der Durchflußmenge eines Wärmeträgermedium in einem Wärmeträgermediumkreislauf eines Kraftfahrzeugs, mit einem das Wärmeträgermedium führenden Formteil (26) und einer Drosselvorrichtung (28) zur Regelung des Durchflusses. Um ein Ventil für den Wärmeträgermediumkreislauf bereitzustellen, das einfach aufgebaut und insbesondere kostengünstig herstellbar ist, wird vorgeschlagen, daß das Formteil (26) aus federelastischem Material gebildet ist, und daß die Drosselvorrichtung (28) einen Druckkörper (30) aufweist, mit dem durch Druck auf das Formteil (26) dieses zusammendrückbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere für die Regelung der Durch­ flussmenge eines Wärmeträgermediums in einem Wärmeträgermediumkreis­ lauf eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind Ventile für Kühlmittelkreisläufe bekannt, deren Gehäuse aus Kunst­ stoff oder Metall bestehen. Das Ventil selbst ist gebildet durch Ventilkörper, die beispielsweise als Scheibe oder Kegel oder dergleichen ausgebildet sein können, z. B. Drehschieberventile oder ähnliche.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 88 03 356 ist eine Schließvorrich­ tung für einen Luftkanal einer Kraftfahrzeuglüftungsanlage bekannt, bei dem die Schließvorrichtung eine Drosselvorrichtung für den Luftstrom aufweist, indem über einen mit Gasdruck beaufschlagbaren, elastischen Hohlkörper der Strömungsquerschnitt wahlweise verschließbar oder freigebbar ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung ein Ventil für einen Wärmeträgermediumkreislauf bereitzustellen, das einfach aufgebaut und insbesondere kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Ventil mit den Merkmalen des An­ spruchs 1.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das Ventil ein Formteil aus federela­ stischem Material aufweist, durch das das Wärmeträgermedium geführt ist, und daß das Ventil eine Drosselvorrichtung zur Regelung des Durchflusses aufweist, wobei die Drosselvorrichtung einen Druckkörper umfaßt, mit dem durch Druck auf das Formteil dieses zusammendrückbar ist und somit der Formteilinnenquerschnitt zur Regelung des Durchflusses veränderbar ist. Ein derartiges Ventil enthält keine Reiber, Scheiben, Kegel oder ähnliche Ventilkörper, wodurch die mit diesem Ventilkörper einhergehenden Nachtei­ le, des passgenauen Einbaus sowie der möglichen Schwergängigkeit und Undichtheit vermieden sind. Das erfindungsgemäße Ventil bietet daher eine höhere Funktionssicherheit, ist erheblich einfacher aufgebaut und insgesamt kostengünstiger herzustellen.

Ein weiterer Vorteil ist, daß das erfindungsgemäße Ventil einen geringeren Strömungswiderstand für das hindurchströmende Wärmeträgermedium hat, da es keine Ventilkörper wie Scheiben, Ventilkegel oder Küken aufweist. Insbesondere wenn das Formteil schlauchartig ausgebildet ist, ist der Strö­ mungswiderstand klein. Die schlauchartige Ausbildung hat den weiteren Vorteil, daß das Formteil zur Steuerung des Wärmeträgermediumdruchflus­ ses leichter und reproduzierbar zusammendrückbar ist.

In einer einfachen Ausgestaltung der Erfindung ist der Druckkörper als linear verschiebbarer Stempel ausgebildet.

Wenn der Formteil und der Druckkörper einstückig ausgebildet sind, kann das Ventil einfach und kostengünstig hergestellt werden.

Besonders kostengünstig ist die Herstellung im Zweikomponenten- Spritzgußverfahren, wobei der Druckkörper aus einem Hartkunststoff, z. B. Polypropylen, das nicht nachgiebig ist und das Formteil aus einem thermo­ platischen Elastomer, gespritzt sind. Bevorzugt wird in diesem Spritzverfah­ ren auch das ebenfalls aus Hartkunststoff bestehende Gehäuse gespritzt, das dann mit dem Formteil und dem Druckkörper einstückig ist.

Vorteilhafterweise weist die Drosselvorrichtung einen in einem Gehäuse drehbar gelagerten Hebel auf, der bei Drehung den Druckkörper betätigt. In dieser Ausgestaltung ist das Ventil sowohl entweder über einen an dem He­ bel angreifenden Bowdenzug oder über einen an einer Welle des Hebels angreifenden Verstellmotor betätigbar.

Wenn das Gehäuse einstückig mit dem Formteil und dem Druckkörper aus­ gebildet ist, besteht das erfindungsgemäße Ventil lediglich aus zwei Teilen, nämlich dem Gehäuse mit Formteil und Druckkörper und dem Hebel. Zur Betätigung des Druckkörpers mit dem Hebel sind diese miteinander ver­ zahnt.

Damit der Druckkörper den Betätigungskräften des Hebels nicht ausweichen kann, ist dieser vorteilhafterweise zwischen einem Gegenlager und dem He­ bel gehalten.

Mit dem erfindungsgemäßen Ventil sind in einfacher und kostengünstiger Weise Ventilanordnungen aufbaubar, die eine einfache Betätigung der Ventile erlauben. Vorteilhafterweise sind in einer Ausführungsform die Venti­ le zu einer Baueinheit zusammengefasst und zwei anzusteuernde Wärme­ übertrager einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs mit einem heißen Wär­ meträgermedium oder mit einem abgekühlten Wärmeträgermedium beauf­ schlagbar, so daß jeder der beiden Wärmeübertrager entweder zur Aufhei­ zung oder Abkühlung der Luft dienen kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt des erfindungsgemäßen Ventils;

Fig. 2 einen Querschnitt des erfindungsgemäßen Ventils entlang der Linie II-II aus Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht des erfindungsgemäßen Ventils ohne Gehäuse;

Fig. 4 eine Ansicht des erfindungsgemäßen Ventils mit Gehäuse;

Fig. 5 eine Ansicht des erfindungsgemäßen Ventils mit geschlossenem Gehäuse;

Fig. 6 ein schematisches Blockschaltbild einer Anordnung erfindungsgemäßer Ventile zur Ansteuerung von zwei Wärmeübertragern einer Klimaanlage eines Kraftfahr­ zeugs.

Ein in der Zeichnung dargestelltes, erfindungsgemäßes Ventil 10 weist ein Gehäuse 12 auf, das an seiner Unterseite 14 sowie an seinen zwei gegen­ überliegenden Stirnseiten 16 und 18 jeweils eine Öffnung 20, 22 und 24 aufweist. Die Öffnungen sind über ein Formteil 26 miteinander verbunden, das aus einem federelastischen Material, insbesondere einem thermoplasti­ schen Elastomer gespritzt ist und bevorzugt schlauchartig ausgebildet ist. Durch das Formteil 26 wird Wärmeträgermedium geführt.

Weiter weist das erfindungsgemäße Ventil 10 eine Drosselvorrichtung 28 auf, die einen Druckkörper 30 umfaßt, der in Pfeilrichtung 32 bewegbar ist, so daß durch Bewegen des Druckkörpers 30 Druck auf das Formteil 26 aus­ geübt werden kann, so daß dieser durch den Druckkörper 30 zusammen­ drückbar ist. Dabei hat eine Stirnseite 31 des Druckkörpers 30 vorzugsweise eine einem Teilbereich 33 der Unterseite 14 des Gehäuses 12 korrespondie­ rende Form, damit bei Druckausübung auf das Formteil 26 dieses nicht aus­ weichen kann und das aus elastischem Material bestehende Formteil 26 vollständig zusammengedrückt werden kann, so daß das Ventil 10 dann den Wärmeträgermediumfluß zwischen den Öffnungen 22 und 24 bzw. 22 und 20 sperrt. Bei geschlossenem Ventil kann das Wärmeträgermedium lediglich zwischen den Öffnungen 20 und 24 fließen.

Der Druckkörper 30 ist als in Pfeilrichtung 32 linear verschiebbarer Stempel 34 ausgebildet. Der Stempel weist eine Zahnstange 36 auf, die mit einem ein Zahnrad 38 aufweisenden und in dem Gehäuse 10 drehbar gelagerten Hebel 40 in Eingriff ist. Bei Drehung des Hebels 40 um seine in dem Gehäu­ se 10 gelagerte Achse 42 wird der Stempel 34 in Pfeilrichtung 32 auf- oder abbewegt, wodurch der Formteilinnenquerschnitt zur Regelung des Wärme­ trägermediumdurchflusses verändert wird.

Damit die Zahnstange 36 des Stempels 34 stets in Eingriff mit dem Zahnrad 38 ist, ist die Zahnstange 36 zwischen einem Gegenlager 44 und dem Zahn­ rad 38 des Hebels 40 gehalten. Das Gegenlager 44 ist in das Gehäuse 10 eingeclipst oder in ähnlicher Weise gehalten.

Das Formteil 26 und der Druckkörper 30 sind vorteilhafterweise einstückig ausgebildet und insbesondere in einem Zweikomponenten-Spritzgußverfah­ ren herstellbar. Der als Stempel 34 mit Zahnstange 36 ausgebildete Druck­ körper 30 besteht bevorzugt aus einem Hartkunststoff, z. B. Polypropylen, und das Formteil 26 aus einem thermoplastischen Elastomer. Damit der Druckkörper 30 und das Formteil 26 fest miteinander verbunden sind, sind der Stempel 34 und die Zahnstange 36 teilweise mit dem Formteilmaterial umspritzt. Vorteilhafterweise wird im gleichen Spritzgußverfahren auch das Gehäuse 12 mitgespritzt, so daß das Gehäuse 12 einstückig mit dem Form­ teil 26 und dem Druckkörper 30 ausgebildet ist. Das erfindungsgemäße Ventil 10 besteht dann im wesentlichen lediglich aus zwei Teilen, nämlich dem Hebel 40 und dem Gehäuse 10 mit Formteil 26 und Druckkörper 30. Zum Zusammenbau des Ventils 10 muß dann lediglich der Hebel 40 in das Gehäuse eingesetzt werden, wozu eine Welle 48 des Hebels 40 in entspre­ chende Lageröffnungen 50 des Gehäuses 10 einsetzbar ist. In entsprechen­ der Weise ist auch das Gegenlager 44 in entsprechende Öffnungen 52 des Gehäuses 10 einsetzbar.

Das Gehäuse 10 ist vorteilhafterweise mit einem Deckel 54 verschließbar, der entweder mit dem Gehäuse 10 verclipsbar oder einstückig an das Ge­ häuse 10 angespritzt ist, wobei dann der Deckel 54 vorteilhafterweise mit einer Kante des Gehäuses 10 über ein Filmscharnier verbunden sein sollte. Der Deckel 54 weist eine schlitzartige Öffnung 56 auf, in der der Hebel 40 geführt ist.

Der Hebel 40 weist an seinem freien Ende eine Öffnung 58 auf, so daß das freie Ende des Hebels 40 mit einem Bowdenzug oder dergleichen verbun­ den werden kann. Zusätzlich weist die Welle 48 eine axial verlaufende, vor­ zugsweise sechskantige Ausnehmung 49 auf, zur formschlüssigen Aufnah­ me einer Antriebswelle eines Verstellmotors. Der Hebel und damit das Ventil 10 ist dann alternativ entweder über einen Bowdenzug oder den Verstellmo­ tor betätigbar.

Das erfindungsgemäße Ventil wird insbesondere zur Regelung der Durch­ flußmenge eines Wärmeträgermedium in einem Wärmeträgermediumkreis­ lauf eines Kraftfahrzeuges eingesetzt, beispielsweise als Heizungsventil. Das erfindungsgemäße Ventil 10 kann auch insbesondere in einer Venti­ lanordnung 60 eingesetzt werden, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist. Eine derartige Ventilanordnung 60 ist für eine Klimaanlage geeignet, wie sie in der DE 196 29 114 beschrieben ist, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Eine solche Klimaanlage ist dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Wärme­ übertrager aufweist, die anzusteuern sind. Wärmeträgermedium ist bei­ spielsweise ein Wasser/Glykol-Gemisch, das entweder im Motor erwärmt oder durch einen Verdampfer eines Kühlmoduls abgekühlt wird. Die beiden Wärmeübertrager sind dann zur Erhaltung einer maximalen Kühlleistung beide mit dem abgekühlten Wärmeträgermedium oder zur Erhaltung einer maximalen Heizleistung beide mit dem erhitzten Wärmeträgermedium be­ aufschlagbar. Weiter ist einer der Wärmeübertrager mit dem abgekühlten und der andere mit dem erhitzten Wärmeträgermedium beaufschlagbar, wo­ durch ein Reheat-Betrieb erhalten ist.

Mit der Ventilanordnung 60 kann in einfacher Weise der gewünschte Be­ triebsmodus eingestellt werden. Dazu sind sechs erfindungsgemäße Ventile 62, 64, 66, 68, 70 und 72 zu einer Baueinheit 74 zusammengefaßt und in der in Fig. 6 dargestellten Weise mit einem Kühlmodul 76, einer Wärmeer­ zeugereinheit 78 - dies ist in der Regel der Motor des Kraftfahrzeugs - und zwei Wärmeübertragern 80 und 82 über Wärmeträgermedienleitungen ver­ bunden. Gemäß untenstehender Tabelle kann durch entsprechendes Schalten der Ventile 62 bis 72 ein Reheat-Betrieb, eine maxmale Kühllei­ stung oder eine maximale Heizleistung erreicht werden.

Da die Schaltzustände der Ventile miteinander gekoppelt sind, läßt sich de­ ren Ansteuerung in entsprechender Weise koppeln.

Claims (10)

1. Ventil, insbesondere für die Regelung der Durchflußmenge eines Wärmeträgermediums in einem Wärmeträgermediumkreislauf eines Kraftfahrzeugs, mit einem das Wärmeträgermedium führenden Formteil (26) und einer Drosselvorrichtung (28) zur Regelung des Durchflusses, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil (26) aus federelastischem Material gebildet ist, und daß die Drosselvorrichtung (28) einen Druckkörper (30) aufweist, mit dem durch Druck auf das Formteil (26) dieses zusammendrückbar ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil (26) schlauchartig ausgebildet ist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper (30) als linear verschiebbarer Stempel (34) ausgebildet ist.

4. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Formteil (26) und der Druckkörper (30) einstückig ausgebildet sind.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil (26) und der Druckkörper (30) im Zweikomponenten- Spritzgußverfahren hergestellt sind, wobei der Druckkörper (30) aus einem Hartkunststoff, z. B. Polypropylen, und das Formteil (26) aus einem thermoplastischen Elastomer gespritzt sind.

6. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drosselvorrichtung (28) einen in einem Gehäuse (10) drehbar gelagerten Hebel (40) aufweist, der bei Drehung den Druckkörper (30) betätigt.

7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (40) mit dem Druckkörper (30) verzahnt ist, so daß bei Drehung des Hebels (40) der Druckkörper (30) zur Änderung des Formteilinnen­ querschnitts bewegbar ist.

8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck­ körper (30) zwischen einem Gegenlager (44) und dem Hebel (40) ge­ halten ist.

9. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse (10) einstückig mit dem Formteil (26) und dem Druckkörper (30) ausgebildet ist.

10. Ventilanordnung mit Ventilen (62, 64, 66, 68, 70, 72) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche zur Ansteuerung von zwei Wärmeübertragern (80, 82) einer Klimaanlage eine Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (62 bis 72) zu einer Bau­ einheit (74) zusammengefasst sind und beide Wärmeübertrager (80, 82) mit einem heißen Wärmeträgermedium oder mit einem abgekühl­ ten Wärmeträgermedium beaufschlagbar sind und somit jeder Wär­ meübertrager (80, 82) entweder zur Aufheizung oder Abkühlung der Luft dienen kann.