EP4165333A1 - Wegeventil und ventilkäfig für ein wegeventil - Google Patents

Wegeventil und ventilkäfig für ein wegeventil

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Publication number
EP4165333A1
EP4165333A1 EP21733741.9A EP21733741A EP4165333A1 EP 4165333 A1 EP4165333 A1 EP 4165333A1 EP 21733741 A EP21733741 A EP 21733741A EP 4165333 A1 EP4165333 A1 EP 4165333A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
fluid
fluid connection
connection piece
cage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21733741.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Eberhard Geissel
Torsten Hofmann
Martin Hofmann
Michael Kolb
Rita SPOMER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Woco Industrietechnik GmbH
Original Assignee
Woco Industrietechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Woco Industrietechnik GmbH filed Critical Woco Industrietechnik GmbH
Publication of EP4165333A1 publication Critical patent/EP4165333A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F16K27/00—Construction of housing; Use of materials therefor
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • F16K11/085—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only taps or cocks with cylindrical plug
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16L37/00—Couplings of the quick-acting type
    • F16L37/24—Couplings of the quick-acting type in which the connection is made by inserting one member axially into the other and rotating it to a limited extent, e.g. with bayonet action
    • F16L37/244—Couplings of the quick-acting type in which the connection is made by inserting one member axially into the other and rotating it to a limited extent, e.g. with bayonet action the coupling being co-axial with the pipe
    • F16L37/252—Couplings of the quick-acting type in which the connection is made by inserting one member axially into the other and rotating it to a limited extent, e.g. with bayonet action the coupling being co-axial with the pipe the male part having lugs on its periphery penetrating in the corresponding slots provided in the female part
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    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P2007/146—Controlling of coolant flow the coolant being liquid using valves

Definitions

  • the present invention relates to a directional control valve for handling fluids, in particular cooling and / or heating fluids, in a motor vehicle, in particular in an electrically operated motor vehicle.
  • the present invention also provides a valve cage for such a directional valve.
  • Directional valves of the generic type are mainly used in motor vehicles for thermal management, i.e. in particular for distributing, shutting off and mixing cooling and heating fluids.
  • the multi-way valves generally include a valve housing, a valve member that can be moved for this purpose for adjusting a fluid flow through the multi-way valve, a valve cover for closing the valve housing and fluid connection pieces attached to it, to which fluid lines can be connected.
  • a sealing package that has devices on a side facing away from the multi-way valve to close connections and lines for the fluid medium can be connected to the multi-way valve via a snap-in connection.
  • the sealing package has guides in the form of grooves on its outer surfaces and the valve housing on the housing connector has counter-guide elements in the form of ribs in order to ensure guidance and correct positioning of the sealing package within the valve housing connector.
  • the sealing package can then be fastened to the valve housing connector by means of a latching connection.
  • the implementation of the guide elements is, however, structurally complex and requires a high level of manufacturing accuracy. Furthermore, the assembly turns out to be difficult because the fitter always has to set the correct orientation of the sealing package and valve housing connector in order to be able to connect them to one another. Furthermore, according to DE 20 2017 000 564 Ui, it is not possible to attach a valve housing cage such that it can be removed.
  • a directional valve in particular a multi-way valve, is provided for handling fluids, in particular cooling and / or heating fluids, in a motor vehicle, in particular in an electrically operated motor vehicle.
  • Directional valves of the generic type are also referred to as X / Y directional control valves, where X denotes the number of inputs and / or outputs and Y denotes the number of fluid connections between inputs and outputs that can be provided at the same time.
  • a 3/2 way valve can have two inputs and one output or one input and two outputs.
  • a fluid flow can be fed to the valve housing via the inlet and discharged from the valve housing in the form of two partial flows in each case via an outlet.
  • two fluid connections are provided, namely one each between the respective output and the common input.
  • Such multi-way valves can be used, for example, to distribute cooling water in motor vehicles.
  • a multi-way valve is used to set the fluid flow, such as the cooling water flow.
  • a fluid flow can be divided into two partial flows, two partial flows can be merged into one fluid flow, a fluid flow can optionally be discharged via different fluid outlets or different fluid circuits can be implemented.
  • the fluid flow can be fed to different heat sources, such as motors and batteries, and heat sinks, such as cooling units, in particular via a single valve.
  • heat sources such as motors and batteries, and heat sinks, such as cooling units, in particular via a single valve.
  • the cooling capacity can be increased compared to a heat source, while by dividing an input fluid flow into two output fluid flows (partial fluid flows), two heat sources can be cooled via one input flow.
  • the directional control valve according to the invention can be integrated, for example, in a coolant circuit of a motor vehicle, in particular in an electrically operated motor vehicle, which is used in particular to cool the motor vehicle engine and comprises a cooling device and a heating device.
  • the directional control valve according to the invention can be set up to bypass the heating device in an operating state so that engine fluid coming from the motor vehicle and cooled by the cooling device is fed back to the motor vehicle engine.
  • the directional control valve can also assume a further operating position in which the engine fluid coming from the motor vehicle engine and cooled by the cooling device is first fed back to the heating device for heating and, if necessary, predetermined temperature control, before it is returned to the motor vehicle engine.
  • the directional control valve comprises a valve housing which defines at least one fluid channel and has at least one fluid inlet and at least one fluid outlet.
  • the fluid inlet and the fluid outlet can be implemented as openings in the valve housing.
  • the valve housing can, for example, have a hollow cylindrical structure and / or be open at the bottom and at the top.
  • a valve housing wall delimits a valve space.
  • a fluid connection between the fluid inlet and the fluid outlet defines the fluid channel. In other words, a fluid introduced into the valve housing via the fluid inlet can be discharged again from the valve housing via the valve outlet.
  • the directional control valve comprises at least one fluid connection piece that is adapted to at least one fluid inlet or fluid outlet, to which a fluid line, for example to the motor vehicle engine, the cooling or heating device, can be connected.
  • the fluid connection piece can accordingly be understood as an interface between the fluid line and the directional control valve or valve housing.
  • the fluid connection piece is positively connected to the valve housing by means of a bayonet mechanism.
  • the bayonet mechanism can also be designed to be detachable, in particular removable.
  • the bayonet mechanism can be set up in such a way that by plugging the fluid connection piece and valve housing, in particular fluid inlet or fluid outlet, into one another and then rotating at least one of the two components relative to the other, an in particular detachable fastening between the fluid connection piece and valve housing is realized, which again in particular in the reverse assembly sequence can be lifted or dismantled.
  • the at least one fluid connection piece which is in particular cylindrical, in particular hollow-cylindrical, has an at least partially circumferential stop projection on its outer circumference.
  • the stop projection is arranged in the area of an axial end of the fluid connection piece.
  • the stop projection can be designed to come into an axial stop contact, in particular to limit the axial insertion width of the fluid connection piece into the valve housing.
  • the stop projection can be designed to come into stop contact with a valve housing wall that delimits at least one fluid inlet or fluid outlet, in order to define an axial insertion position of the fluid connection piece.
  • the bayonet mechanism comprises at least one engagement element formed on the outer circumference of the fluid connection piece, such as a retaining lug or a retaining groove, and at least one further engagement element formed on the valve housing and protruding into a fluid passage cross-section delimited by the at least one fluid inlet or valve outlet such as a retaining lug or a retaining groove.
  • the engagement elements of the fluid connector and the Valve housings can be designed to come into engagement with one another and / or to cooperate with one another in order to implement the bayonet mechanism and / or to fasten the fluid connection piece to the valve housing, in particular in a detachable manner.
  • the engagement element on the valve housing side is arranged on an opening wall of the fluid inlet or of the fluid outlet that delimits the fluid passage cross section and protrudes into the fluid cross section.
  • the valve housing-side engagement element is arranged behind the opening wall of the valve housing that delimits the fluid passage cross-section, viewed in the axial or pushing direction of the fluid connection piece, in particular the engagement element is provided in the area of the valve chamber.
  • the fluid connection piece-side engagement element is designed to pass the at least one further valve-housing-side engagement element in at least one fluid inlet or fluid outlet when the fluid connection piece is pushed in.
  • the fluid connector and the valve housing can be matched to one another and / or an insertion side of the fluid connector into the valve housing can be selected such that the fluid connector-side engagement element axially passes the valve-housing-side engagement element in the insertion direction.
  • the engagement element on the fluid connection port side is arranged further inside in the valve chamber than the engagement element on the valve housing side.
  • the bayonet mechanism is set up in such a way that when the fluid connection piece is pushed in in the at least one fluid inlet or fluid outlet by means of a rotation of the fluid connection piece, in particular relative to the valve housing, the engagement element on the fluid connection piece side comes into engagement with the further engagement element on the valve housing side.
  • the engagement element on the fluid connection port side can overlap the engagement element on the valve housing side in the pushing-in direction. Due to the overlap of the engagement elements, the fluid connection piece is secured in the axial or push-in and dismantling direction.
  • the fluid connection piece is fastened to the valve housing, in particular in a detachable manner.
  • the directional control valve has an assembly end position which, when the orientation of the at least one engagement element on the fluid connection side and the at least one engagement element on the valve housing side is occupied.
  • the cross-sections of the fluid connection-side and valve-housing-side engagement elements do not necessarily have to be dimensioned the same. It is sufficient if the two engagement elements are aligned in such a way that, viewed in the direction of insertion, one of the engagement elements is completely covered by the other engagement element.
  • an axis of rotation of the fluid connection piece in particular the axis of rotation about which the fluid connection piece is rotated to activate the bayonet mechanism, and the direction of insertion of the fluid connection piece into the at least one fluid inlet or fluid outlet are oriented parallel to one another.
  • the axis of rotation and the axis of the direction of insertion are oriented coaxially to one another. This alignment of the axes to one another enables particularly simple assembly and disassembly.
  • the insertion position and direction is predefined so that incorrect assembly can be avoided.
  • the engagement elements are arranged on the fluid connection piece and / or on the valve housing in such a way that the engagement elements are free of the fluid flow to be handled flowing around them.
  • the engagement elements do not protrude into the fluid channel and / or into a region of the valve chamber around which the fluid flow flows. This avoids turbulence, flow resistance and pressure losses.
  • a valve cage designed in particular in accordance with the second aspect of the present invention described below is inserted into the valve housing.
  • a valve cage is to be understood as a device which is set up to guide a valve member for adjusting the fluid flow within the valve housing and / or to support it between the various operating states of the valve when handling the fluid flow.
  • the valve member can interact in the various operating states of the directional valve and / or from this when the valve member is axially inserted into the Valve housing or the valve cage be guided and / or store the valve member during a rotary actuating movement.
  • the bayonet mechanism is set up to produce a form-fitting attachment between the valve cage, valve housing and the at least one fluid connection piece.
  • an assembly and disassembly direction of the valve cage is oriented transversely, in particular perpendicular, to an assembly / disassembly and insertion direction of the fluid connection piece into the valve housing.
  • the bayonet mechanism can prevent dismantling of the valve cage in its insertion direction and also a dismantling of the fluid connection piece in its insertion direction.
  • the bayonet mechanism according to the invention thus makes it possible, in a structurally simple manner, to fasten both the fluid connection piece and the valve cage to the valve housing at the same time, in particular in a demountable or detachable manner. Furthermore, the bayonet mechanism can assume operating states in which it is possible to fasten either only the fluid connection piece or only the valve cage to the valve housing.
  • the bayonet mechanism has at least one engagement element on the fluid connection side, such as a retaining lug or retaining groove, which is designed to engage the valve cage in a form-flow engagement.
  • a retaining lug or retaining groove which is designed to engage the valve cage in a form-flow engagement.
  • the engagement element on the fluid connection side is a protrusion or an at least partially circumferential groove or depression, particularly in an axial end region of the fluid connection piece, at least partially on the outer circumference of the fluid connection piece.
  • the bayonet mechanism is set up in such a way that, when the fluid connection piece is pushed in, in the at least one fluid inlet or fluid outlet, as a result of a rotation of the valve cage, there is a positive engagement between the fluid connection piece, in particular the fluid connection-side engagement element, and the valve cage.
  • the directional control valve can therefore be a
  • the intermediate assembly state is characterized in that the valve cage is still detachably or detachably inserted in the valve housing and / or in that the fluid connection piece is pushed into the valve housing in a detachable or assemblable manner.
  • the bayonet mechanism can be set up in such a way that even a slight rotational movement of a few degrees, in particular of less than 90 degrees, less than 60 degrees, less than 45 degrees, less than 30 degrees or less than 15 degrees is sufficient to realize the attachment.
  • the valve cage comprises at least two recesses assigned to the at least one fluid inlet and the at least one fluid outlet. It should be clear that in the assembled state one of the recesses is to be assigned to a fluid inlet or a fluid outlet.
  • the recesses can be designed so that they are part of the bayonet mechanism.
  • the recesses can have a first circumferential region or passage defining a first opening cross section and a second circumferential region or passage defining a second opening cross section that differs from the first opening cross section and defines a second opening cross section.
  • the first opening cross-section can be designed in the shape of a part of a circle and / or the second opening cross-section can be designed essentially rectangular. For example, the second opening cross section is larger than the first opening cross section.
  • the first circumferential area overlaps the at least one fluid connection-side engagement element in the pushing-in direction to take up form-locking engagement between fluid connection pieces, in particular fluid connection-side engagement element, and valve cage. Furthermore, to take the form-locking engagement between the fluid connection piece and the valve cage, the fluid connection-side engagement element in the push-in direction passes the first circumferential region.
  • the fluid connection piece can therefore function as a type of locking pin to prevent the valve cage from being dismantled.
  • the overlapping of the engagement element on the fluid connection side with the first circumferential area in particular a valve cage wall surrounding the first circumferential area or the recess, can secure the valve cage and the fluid connection piece from being dismantled.
  • the shape of the first opening cross section is essentially matched to an outer circumference of the at least one fluid connection piece.
  • the first opening cross section can have a diameter which essentially corresponds to an outer diameter of the outer circumference of the fluid connection piece.
  • the directional control valve has a pre-assembly state.
  • the valve cage can be inserted into the valve housing in such a way that the at least one fluid inlet or the at least one valve outlet with the second opening cross-section of the recess is in particular aligned with one another.
  • the directional control valve can have an intermediate assembly state in which the fluid connection piece is inserted through the fluid inlet or fluid outlet and the recess on the valve cage side, in particular the second opening cross section.
  • the directional control valve can have a final assembly state in which the first opening cross section is aligned with the fluid inlet or fluid outlet and the fluid connection piece is arranged in the first opening cross section.
  • the valve cage can be inserted into the interior of the valve housing in a translatory manner.
  • the at least one fluid connection piece is inserted translationally into the valve housing and the valve cage in its axial direction, which defines an insertion direction.
  • valve cage and valve housing To assume the final assembly state and to activate the bayonet mechanism and thus to fasten the fluid connection piece, valve cage and valve housing to one another, at least one of the three components is rotated relative to the other two.
  • the valve cage is rotated about its axial insertion direction, in particular by a few degrees, in particular by less than 90 degrees, less than 60 degrees, less than 45 degrees, less than 30 degrees or less than 15 degrees.
  • valve cage for a directional valve, in particular multi-way valve, designed in particular according to the invention and in accordance with one of the preceding aspects or exemplary embodiments, for handling fluids, in particular cooling and / or heat fluids, provided in a motor vehicle, in particular in an electrically operated motor vehicle.
  • the valve cage according to the invention generally serves to guide a valve member for adjusting the fluid flow within the valve housing and / or to support it between the various operating states of the valve when handling the fluid flow.
  • the valve member can interact in the different operating states of the directional control valve and / or be guided by the latter when the valve member is axially inserted into the valve housing or the valve cage and / or can be supported by the valve member during a rotary actuating movement.
  • the directional control valve has a valve housing defining at least one fluid channel with at least one fluid inlet and at least one fluid outlet and at least one fluid connection piece adapted to the at least one fluid inlet or fluid outlet.
  • the valve cage according to the invention comprises a cage structure that is at least partially adapted to an inner contour of the valve cage.
  • the valve housing is designed essentially as a hollow cylinder. The same can apply to the cage structure.
  • the cage structure has at least two recesses to be assigned to the at least one fluid inlet and the at least one fluid outlet.
  • the two recesses each have a first circumferential area defining a first opening cross section and a second circumferential area which differs from the first opening section and which defines a second opening cross section. Due to the special design of the valve cage, in particular its recesses, which are used, on the one hand, as usual for fluid guidance, and also for fastening the valve housing, fluid connection piece and valve cage. You can therefore be part of a bayonet mechanism be positive connection of the fluid connection piece, valve housing and valve cage.
  • At least one of the circumferential regions is adapted in shape to a fluid passage cross section delimited by the at least one fluid inlet or fluid outlet.
  • the first opening cross section can have a diameter which essentially corresponds to an outer diameter of the outer circumference of the fluid connection piece.
  • an in particular flat cover is attached to the cage structure.
  • the cage structure and the cover are made in one piece, in particular by a plastic injection molding process.
  • the cover ensures a fluid-tight closure of the valve housing, in particular the valve space delimited by the valve housing and the fluid channel arranged therein.
  • the cage structure is designed essentially as a hollow cylinder and is open towards at least one end face.
  • the other end face can be closed off by the cover.
  • the cover is the top of the cage structure.
  • the first opening cross section is partially circular and / or smaller than the second opening cross section.
  • the partially circular shape can be adapted and / or matched to an in particular cylindrical outer dimension of the fluid connection piece.
  • the second opening cross section can have a substantially rectangular shape.
  • Figure 1 is a perspective view of a section of an exemplary
  • FIG. 2 shows a perspective exploded view of a further exemplary embodiment of a directional control valve according to the invention
  • FIG. 3 shows a perspective view of the directional control valve from FIG. 2 in one
  • FIG. 4 shows a perspective view of the directional control valve according to FIGS. 2 and 3 in an intermediate assembly state
  • FIG. 5 shows a perspective illustration of the directional control valve according to FIGS. 2 to 4 in a final assembly state
  • FIG. 6 shows a sectional view of the directional control valve from FIG. 5;
  • FIG. 7 shows a further sectional view of the directional control valve according to FIG. 5;
  • FIG. 8 shows a further sectional view of an exemplary embodiment of the directional control valve according to FIG. 5;
  • FIG. 9 shows a schematic illustration of an exemplary directional control valve integrated in a coolant circuit of a motor vehicle according to a first operating state
  • FIG. 10 shows the coolant circuit according to FIG. 9, the directional control valve being in a second operating state
  • FIG. 11 shows a perspective illustration of an exemplary embodiment of a valve cage according to the invention.
  • directional control valves which are generally provided with the reference number 1, for handling fluids, it can be assumed, for example, that these are integrated in the coolant circuits of motor vehicles, it being clear that other areas of application are also possible.
  • the directional control valve 1 is manufactured by means of a plastic injection molding process, so that complex geometries, for example in the area of fluid flow guidance, can also be manufactured.
  • FIG. 1 shows a section of a first exemplary embodiment of a directional valve 1 according to the invention in a perspective view, the focus being on the simple attachment of a fluid connection piece 3 to a valve housing 5 delimiting a valve chamber 7.
  • the valve housing 5 is shown only partially according to Figure 1 and essentially as a hollow cylinder with a essentially constant wall thickness, with an outer circumferential surface 9 of the valve housing 5 deviating from a pure cylinder structure and, according to FIG. 1, having four essentially flat circumferential surface sections 11, two of which are shown in FIG.
  • a fluid connection 13, which is formed as a round through opening in the wall of the valve housing, is attached to each of the peripheral wall sections 11.
  • the fluid connections 13 can represent a fluid inlet, a fluid outlet or, depending on the operating or switching position of the directional control valve, either a fluid inlet or a fluid outlet.
  • a fluid inlet is identified by the reference number 15 and a fluid outlet by the reference number 17.
  • the openings of the fluid connections 13, which are round in cross section, are each surrounded by an opening wall 19 delimiting the opening.
  • a lower side 21 is formed on the one hand and an upper side 23 is formed on the opposite side.
  • the top 23 has an essentially annular, flat support or end face 25, onto which a valve cover 27 (FIG. 2), not shown, can be placed in order to close off the valve chamber 7 at the top.
  • the fluid connection piece 3 essentially has a tubular structure and is designed to be hollow throughout in order to guide fluid into or out of the valve housing 5.
  • a rear end 29 of the fluid connection piece 3 is provided so that a fluid line (not shown), such as a hose, a pipe, etc., can be connected in order to carry the fluid on.
  • the fluid connection piece 13 has a fluid inlet opening 31.
  • the fluid connection piece 3, which has an essentially cylindrical dimension, has a circumferential stop projection 35 on its outer circumference 33, this not necessarily having to be circumferential. The stop projection 35 is used to come into stop contact with the valve housing wall delimiting the fluid connection 13, namely the circumferential surface section 11, so that an axial insertion position of the fluid connection stub 3 into the valve housing 5 is established.
  • a bayonet mechanism is provided, which is generally is indicated by the reference number 37.
  • the bayonet mechanism 37 has an engaging element 39 formed on the outer circumference 33 of the fluid connection nozzle 3, which as a pair has retaining lugs that encircle the outer circumference 33 in sections and project from it, in particular transversely to the axial direction of the fluid connection nozzle 3.
  • the bayonet mechanism 37 also has a further engagement element 41 formed on the valve housing 5, which is implemented as a retaining lug protruding from an underside of the valve housing in the direction of the upper side 23 and protrudes into or protrudes into a fluid passage cross section delimited by the fluid connection 13.
  • the two engagement elements 39, 41 cooperate with one another for the particularly detachable attachment of the fluid connection piece 3 to the valve housing 5. To release or dismantle the fluid connection piece 3 from the valve housing 5, the engagement between the engagement elements 39, 41 is canceled again.
  • the axial assembly direction defines a push-in direction E, which is indicated by a dashed line in FIG.
  • the fluid connection piece 3 is pushed so far into the valve housing 5 in the push-in direction E until the fluid connection piece-side engagement element 39 axially passes the at least one further valve-housing-side engagement element 41 in the push-in direction E.
  • the insertion movement is indicated by the thick arrow with the reference number 45.
  • the fluid connection piece 3 In order to fasten the fluid connection piece 3 to the valve housing 5, in particular releasably, it is pushed into the valve housing 5, in particular up to an axial insertion point at which the stop contact 35 comes into stop contact with the outer circumferential surface 11, by means of a rotation to the valve housing 5 fastened with latching of the two engagement elements 39, 41 of the fluid connection piece 3 and the valve housing 5.
  • the engagement elements 39, 41 can have latching elements for interlocking positively / non-positively.
  • the engagement between the two engagement elements 39, 41 can also take place in that, as a result of the relative rotation of the fluid connection piece 3 with respect to the valve housing 5, the fluid connection piece-side engagement element 39 overlaps with the valve-housing-side engagement element 41 in the insertion direction E.
  • FIG. 1 shows the rotational movement of the fluid connection piece 3 relative to the valve housing 5 indicated by the curved thick arrow with the reference numeral 47.
  • the axis of rotation of the fluid connection piece 3 and its direction of insertion E are oriented parallel, in particular coaxially.
  • the fact that the retaining lugs 39, 41 overlap one another in the pushing-in direction E provides a fastening of a fluid connection piece 3 to the valve housing 5 that is easy to implement in terms of construction and easy to assemble for a fitter.
  • FIGS. 2 to 6 A further exemplary embodiment of a directional control valve 1 according to the invention is shown in FIGS. 2 to 6, with FIGS. 2 to 5 depicting an example of an assembly sequence of the directional control valve 1.
  • FIGS. 2 to 5 depicting an example of an assembly sequence of the directional control valve 1.
  • the main components of the directional control valve 1 according to the invention can be seen in a perspective view in an exploded view.
  • valve housing 5 comprises the following main components: the valve housing 5; a valve member, not shown, movable relative to the valve housing 5, for adjusting a fluid flow through the directional control valve 1; several, in particular four, fluid connection pieces 3 for establishing a fluid connection, each with a fluid line, not shown, to a separate component, for example a coolant circuit of a motor vehicle; a valve cage 51 to be inserted into the valve housing 5, which serves in particular to support and / or guide the valve member and, according to the second inventive aspect of the present invention, also for the particularly detachable, form-fitting attachment of the fluid connection nozzle 3 to the valve housing 5
  • the same or similar components are provided with the same or similar reference numerals.
  • the valve housing 5 is designed essentially similar to the valve housing from FIG. 1, with the essential difference that the valve housing 5 does not have any engagement elements 41.
  • Figure 2 it can be seen that for the directional valve on the valve chamber side in the area of the four fluid connections 13 no retaining lugs or the like are provided that engage with the engagement elements 39, in particular the retaining lugs, which are designed essentially analogously to the fluid connection pieces according to Figure 3.
  • Two of the fluid connection nozzles 3 are, unlike the other two fluid connection nozzles 3 according to FIG. 2 and different from the fluid connection nozzles 3 from FIG. which connects two pipe sections 55, 57, which are essentially perpendicular to one another, and to that are set up to deflect the fluid flow in the immediate vicinity of the valve housing 5 by means of the fluid line to be connected, not shown.
  • the valve cage 51 can be designed, for example, according to the third aspect of the present invention according to the invention.
  • the valve cage 51 has a cage structure 59 which is at least partially adapted to an inner contour of the valve housing 5, which is essentially hollow-cylindrical and has a wall with an essentially constant wall thickness.
  • the cage structure 59 is completely open towards one of the end faces and can come into a stop contact or sealing contact with a bottom 61 of the valve housing 5 shown in FIG. 2 in order to close off the valve chamber 7 at the bottom.
  • the valve cage 51 also has a total of four essentially identically shaped recesses 63, each of which is to be assigned to a fluid connection 13.
  • the recesses 63 each have a first opening cross section and thus a circumferential area or passage 65 defining a fluid passage channel as well as a second circumferential area 67 directly adjoining the first circumferential area 65 and defining a second opening cross section different from the first opening cross section.
  • the first circumferential area 65 is shaped in such a way that that it is adapted in shape to a cross-section of the fluid connection 13 assigned to the corresponding recess 63 and, in particular, has an essentially identical cross-section in sections.
  • the first opening cross section is partially circular, a radius being coordinated with respect to the fluid connections 13.
  • the larger, second opening cross section 67 forms an essentially rectangular window.
  • the valve cage 51 further comprises a cover 27 connected to the cage structure 59, in particular made in one piece therewith, in particular by a plastic injection molding process, which closes and / or seals the valve chamber 7 at the top.
  • insertion direction E and insertion direction R The directions in which the individual components are to be inserted into the valve housing 5 are shown by dashed lines: insertion direction E and insertion direction R. It can be seen that the insertion directions E of the fluid connector 3 are oriented perpendicular to the insertion direction R of the valve cage 51. Furthermore, all insertion directions E of all fluid connection pieces 3 lie in a plane on which the direction of insertion R is perpendicular.
  • the advantage of the embodiment according to FIGS. 2 to 6 is that, by means of the valve cage 51 and the bayonet mechanism 37, a form-locking engagement can be established between the valve cage 51, the valve housing 5 and all of the fluid connection pieces 3 all components to be fastened to one another in particular releasably. For this purpose, the engagement elements 39 on the fluid connection port side each come into positive engagement with the valve cage 51.
  • FIG. 3 shows a pre-assembly state in which the valve cage 51 is inserted axially in a translatory manner along its insertion direction R into the valve housing, in particular into the valve chamber 7.
  • the insertion direction R which also represents an axis of rotation of the valve cage 51 relative to the valve housing 5
  • the valve cage 51 is arranged with respect to the valve housing in such a way that the second circumferential area 67 is assigned to the respective fluid connections 13, in particular is arranged in alignment therewith.
  • the cover 27 it can be seen that this is not yet completely aligned with respect to the end face 25 of the valve housing 5, but rather is still rotated by a few degrees.
  • FIG. 4 shows an intermediate assembly state of the directional control valve 1, in which the fluid connection pieces 3 are pushed along the pushing direction E into the valve housing 5 via the respective fluid connections 13. The fluid connection pieces 3 are pushed so far into the valve housing 5 that the respective stop projections 35 come into stop contact with the valve housing outer side 9. With respect to the direction of rotation R, the valve cage 51 is still in the position according to FIG. H. not fully aligned yet.
  • FIG. 4 and 5 the final assembly state of the directional control valve 1 is shown in FIG. Looking at FIGS. 4 and 5 together, it can be seen that the valve cage 59 for activating the bayonet mechanism 37 is rotated slightly about the axis of rotation which forms the axis R of the direction of insertion. During the rotation of the valve cage relative to the valve housing and relative to the fluid connection stub 3, a form-fitting engagement occurs between the fluid connection stub 3, namely the fluid connection stub-side engagement elements 39, and the valve cage 59. The cover 27 is now aligned essentially completely flush with the end face 25 of the valve housing 5. Furthermore, the valve cage 59 is now so related of the valve housing 5 so that the first circumferential area 65 is oriented essentially in alignment with the fluid connections 13.
  • FIG. 6 shows a sectional view of the directional valve 1 in the final assembly state according to FIG.
  • the fluid connection pieces 3 are pushed so far into the valve housing 5 in the direction of insertion E that the engagement elements 39 pass axially in the direction of insertion E past the cage structure, in particular the cage structure wall, so that after the rotation of the valve cage 51 relative to the valve housing 5 and the fluid connection piece 3, the engagement elements 39 engage behind the valve cage wall or overlap in the insertion direction E.
  • the positive engagement between the fluid connection-side engagement element 39 and the cage wall causes the fluid connection nozzle 3 to be fixed in the direction of insertion E in the valve housing 5, since the engagement element 39 abuts against the cage wall and is held by this with respect to the direction of insertion E.
  • the fluid connection pieces viewed in the push-in direction E, have a sealing projection 71 that runs essentially in the form of a ring between the stop projection 35 and the engagement element 39.
  • a distance between the sealing projection 71 and the engagement element 39, as is shown for example in FIG. 6, is matched to a wall thickness dimensioning of the cage structure 59.
  • a sealing groove 73 is formed between the stop projection 35 and the sealing projection 71, into which a sealing element (not shown), for example an O-ring, can be inserted to seal the valve chamber 7.
  • the sealing element 75 can be seen in FIGS. 9 and 10, for example.
  • the bayonet mechanism 37 also ensures that the valve cage 51 is fastened to the valve housing 5.
  • valve cage 51 Because the fluid connection pieces 3 protruding through the recesses 63 of the valve cage 51, the valve cage 51 is fixed within the valve housing 5 with respect to its insertion direction R. A dismantling of the Valve cage 51 can thus only be made possible when the fluid connection piece 3 is dismantled.
  • FIGS. 7 and 8 partial sectional views of the multi-way valve 1 according to FIGS. 2 to 6 are shown, with alternative designs of the engagement elements 39 on the fluid connection nozzle being visible.
  • FIG. 7 comprises two diametrically opposite retaining lugs 40 projecting radially outward from the outer circumference 33 of the fluid connection piece.
  • the retaining lugs 40 projecting radially outward from the outer circumference 33 of the fluid connection piece.
  • FIG. 8 it can be seen that instead of the separate, diametrically opposite retaining lugs 40, a substantially coherent retaining collar 75 is provided on the fluid connection piece 3, which extends in the circumferential direction by approximately 180 degrees.
  • the holding force against a dismantling fluid connection piece 3 from the valve housing and the valve cage 51 is significantly greater when such a circumferential holding collar 75 is provided compared to the narrow holding lugs 40 with the embodiment from FIG. 7.
  • the front end 43 and engagement element 39 are arranged at a distance from one another in the radial direction, that is to say transversely to the insertion direction E, so that a circumferential gap 99 results, which forms a sealing groove for receiving a seal (not shown).
  • a coolant circuit 77 for example of a motor vehicle, in particular an electrically operated motor vehicle, is shown schematically.
  • a multi-way valve 1 according to the invention is integrated into the coolant circuit 77.
  • the coolant circuit 77 can be used to implement thermal management for an engine 79 of the motor vehicle.
  • a cooler 81 and a heating device 83 are also integrated into the coolant circuit 77.
  • a different fluid circuit can be established via an operating state of the multi-way valve 1.
  • an actuating element 83 shown schematically as a rotary valve member, is rotated relative to the valve housing 5 in order to form different switching positions and thus to enable different fluid flows.
  • FIG. 9 shows an operating state in which, for example, it is a matter of supplying cooled fluid to the motor in order to avoid overheating of the motor 79.
  • engine fluid exits the engine 79 in the direction of the radiator 81, where that is done by the engine 79 heated engine fluid is tempered, in particular cooled.
  • the cooled motor fluid then reaches the multi-way valve 1 via one of the fluid connection pieces 3.
  • the fluid flow is deflected by means of the valve member 83 so that it can be returned directly to the motor 79.
  • the actuator 83 supplies the fluid flow to that fluid connection piece 3 which is in fluid communication with a motor fluid inlet 87 of the motor 79.
  • the valve member 83 is also dimensioned and / or designed in such a way that it forms a flow loss-free, in particular laminar, flow through the multi-way valve 1. This means that there are no flow losses, no dynamic pressure builds up, and particularly efficient operation of the multi-way valve 1 is therefore possible. It can also be seen in FIG. 9 that a partial fluid flow section 89 depicted by means of the dashed arrow is capped. This means that no fluid flow flows over the partial fluid flow section for heating the fluid flow by means of the heating device 83.
  • FIG. 10 shows a multi-way valve position in which the fluid flow flows along the complete coolant circuit 77.
  • the actuator 83 is set in such a way that the fluid flow arriving from the cooler 81 is deflected in the direction of that fluid connection piece 3 which is fluidly connected to a cooler fluid inlet 91 of the heating device 83.
  • the cooled cooling fluid should not be fed directly to the motor 79, but rather a heated fluid, in order to prevent the motor 79 from being overcooled.
  • the valve member 83 is dimensioned such that it sets two fluid channels through the valve housing 5, namely a first fluid channel which connects the cooler 81 to the heating device 91, and a second fluid channel 85 which connects the heating device 91 to the motor 79.
  • FIG. 11 shows an exemplary embodiment of a valve cage 51 according to the invention, which can be used, for example, in a multi-way valve 1 according to the invention, in a perspective view and in isolation.
  • the valve cage 51 is designed essentially analogously to the embodiment in the preceding figures. Therefore, in principle, reference can be made to the preceding description.
  • the four essentially identically shaped recesses 63 can be seen in FIG. 11, each of which is to be assigned to a fluid connection 13. It can also be seen in particular that the second circumferential region 67 of the recesses 63 extends almost over the entire vertical height of the cage structure 59 and has a substantially rectangular basic cross-section.
  • the second circumferential area 67 merges directly into the first circumferential area 65 to form one of the recesses 63, the first circumferential area 65 essentially having a semicircular contour.
  • the transitions 101, 103 between the first circumferential area 65 and the second circumferential area 67 are convexly curved and thus enable a simple relative rotation between valve cage 51 and valve housing 3 .
  • the second circumferential region 67 also has rounded, in particular concave, corners 105, 107 opposite the transitions 101, 103.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wegeventil, insbesondere Mehrwegeventil, zum Handhaben von Fluiden, insbesondere Kühl- und/oder Wärmfluiden, in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem elektrisch betriebenen Kraftfahrzeug, umfassend ein wenigstens einen Fluidkanal definierendes Ventilgehäuse mit wenigstens einem Fluideingang und wenigstens einem Fluidausgang und wenigstens einen an den wenigstens einen Fluideingang oder Fluidausgang angepassten Fluidanschlussstutzen, wobei der Fluidanschlussstutzen mittels eines Bajonettmechanismus formschlüssig mit dem Ventilgehäuse verbunden ist.

Description

Wegeventil und Ventilkäfig für ein Wegeventil
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wegeventil zum Handhaben von Fluiden, insbesondere Kühl- und/oder Wärmfluiden, in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem elektrisch betriebenen Kraftfahrzeug. Des Weiteren stellt die vorliegende Erfindung einen Ventilkäfig für ein derartiges Wegeventil bereit.
Gattungsgemäße Wegeventile, insbesondere Mehrwegeventile, werden vor allem im Kraftfahrzeug zum Thermomanagement, d.h. insbesondere zum Verteilen, Absperren und Mischen von Kühl- und Wärmfluiden eingesetzt.
Die Mehrwegventile umfassen in der Regel ein Ventilgehäuse, ein dazu bewegbares Ventilglied zum Einstellen einer Fluidströmung durch das Mehrwegeventil, einen Ventildeckel zum Abschließen des Ventilgehäuses und daran befestigte Fluidanschlussstutzen, an die Fluidleitungen anschließbar sind.
Bislang werden die Fluidanschlussstutzen an das Ventilgehäuse angeschweißt oder damit verschraubt. Beide Verbindungstechnologien haben sich insofern als nachteilig erwiesen, als die Schweißverbindung nicht zerstörungsfrei demontierbar ist und die Verschraubung zu hohen Kosten des Mehrwegeventils führt. Gleiches gilt für die Befestigung des Ventildeckels an dem Ventilgehäuse.
Aus DE 20 2017 000 564 Ui ist ein Mehrwegeventil zur Steuerung von Flüssigkeitskreisläufen in Kühlsystemen von Verbrennungskraftmaschinen bekannt. Ein Dichtungspaket, das auf einer dem Mehrwegeventil abgewandten Seite über Vorrichtungen verfügt, um Anschlüsse und Leitungen für das fluidale Medium zu befestigen, kann über eine Rastverbindung mit dem Mehrwegeventil verbunden werden. Dazu weißt das Dichtungspaket an seinen Außenflächen Führungen in Form von Nuten und das Ventilgehäuse an den Gehäusestutzen Führungsgegenelemente in Form von Rippen auf, um eine Führung und korrekte Positionierung des Dichtungspakets innerhalb des Ventilgehäusestutzens zu gewährleisten. Mittels einer Rastverbindung kann dann das Dichtungspaket an dem Ventilgehäusestutzen befestigt werden.
Die Realisierung der Führungselemente ist allerdings konstruktiv aufwendig und erfordert eine hohe Fertigungsgenauigkeit. Des Weiteren gestaltet sich die Montage als schwierig, da der Monteur stets die richtige Orientierung aus Dichtungspaket und Ventilgehäusestutzen einzustellen hat, um diese miteinander verbinden zu können. Ferner ist es gemäß DE 20 2017 000 564 Ui nicht möglich, einen Ventilgehäusekäfig demontierbar zu befestigen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Nachteile des Standes der Technik zu verbessern, insbesondere ein demontierbares Wegeventil und einen Ventilkäfig für ein derartiges Wegeventil zu schaffen, das/der kostengünstig herstellbar und einfach de- bzw. montierbar ist und gegebenenfalls eine demontierbare Befestigung eines Ventildeckels ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Wegeventil, insbesondere Mehrwegeventil, zum Handhaben von Fluiden, insbesondere Kühl- und/oder Wärmfluiden, in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem elektrisch betriebenen Kraftfahrzeug, bereitgesteht. Gattungsgemäße Wegeventile werden auch als X/Y Wegeventile bezeichnet, wobei X die Anzahl der Ein- und/oder Ausgänge bezeichnet und Y die Anzahl der zeitgleich bereitstellbaren fluidalen Verbindungen zwischen Ein- und Ausgängen. So kann ein 3/2 Wegeventil zwei Eingänge und einen Ausgang oder einen Eingang und zwei Ausgänge aufweisen. In dem letztgenannten Fall kann beispielsweise ein Fluidstrom dem Ventilgehäuse über den Eingang zugeführt und in Form von zwei Teilströmen jeweils über einen Ausgang aus dem Ventilgehäuse abgeführt werden. Bei diesem Beispiel sind zwei fluidale Verbindungen bereitgestellt, nämlich jeweils eine zwischen dem jeweiligen Ausgang und dem gemeinsamen Eingang. Derartige Mehrwegeventile können beispielsweise zur Kühlwasserverteilung in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Dabei dient ein Mehrwegeventil der Einstellung des Fluidstroms, wie des Kühlwasserstroms. Durch Mehrwegeventile kann beispielsweise ein Fluidstrom in zwei Teilströme aufgeteilt, können zwei Teilströme in einen Fluidstrom zusammengeführt, kann ein Fluidstrom wahlweise über unterschiedliche Fluidausgänge abgeführt werden oder es können unterschiedliche Fluidkreisläufe realisiert werden. Durch das wahlweise Abführen des Fluidstroms über unterschiedliche Fluidausgänge kann der Fluidstrom insbesondere über ein einziges Ventil unterschiedlichen Wärmequellen, wie Motoren und Batterien, und Wärmesenken, wie Kühlaggregaten, zugeführt werden. Durch das Zusammenführen von zwei Eingangsteilströmen (Teilfluidströme) zu einem Ausgangsfluidstrom kann insbesondere die Kühlleistung gegenüber einer Wärmequelle erhöht werden, während durch das Aufteilen eines Eingangsfluidstroms auf zwei Ausgangsfluidströme (Teilfluidströme) zwei Wärmequellen über einen Eingangsstrom gekühlt werden können.
Das erfindungsgemäße Wegeventil kann beispielsweise in einem Kühlmittelkreislauf eines Kraftfahrzeugs, insbesondere in einem elektrisch betriebenen Kraftfahrzeug, integriert sein, der insbesondere zur Kraftfahrzeugmotorkühlung dient und eine Kühl- sowie eine Heizeinrichtung umfasst. Das erfindungsgemäße Wegeventil kann dazu eingerichtet sein, in einem Betriebszustand die Heizeinrichtung byzupassen, so dass von dem Kraftfahrzeug kommendes und von der Kühleinrichtung gekühltes Motorfluid wieder dem Kraftfahrzeugmotor zugeführt wird. Das Wegeventil kann ferner eine weitere Betriebsstellung einnehmen, in der das vom Kraftfahrzeugmotor kommende und von der Kühleinrichtung gekühlte Motorfluid zunächst der Heizeinrichtung zur Erwärmung und gegebenenfalls vorbestimmten Temperierung wieder zugeführt wird, bevor es zurück in den Kraftfahrzeugmotor gelangt.
Das erfindungsgemäße Wegeventil umfasst ein wenigstens einen Fluidkanal definierendes Ventilgehäuse mit wenigstens einem Fluideingang und wenigstens einem Fluidausgang. Der Fluideingang und der Fluidausgang können als Öffnungen in dem Ventilgehäuse realisiert sein. Das Ventilgehäuse kann beispielsweise eine hohlzylindrische Struktur besitzen und/oder nach unten und oben hin offen sein. Eine Ventilgehäusewandung begrenzt einen Ventilraum. Eine fluidale Verbindung zwischen dem Fluideingang und dem Fluidausgang definiert den Fluidkanal. Mit anderen Worten kann ein über den Fluideingang in das Ventilgehäuse eingeführtes Fluid über den Ventilausgang wieder aus dem Ventilgehäuse abgeführt werden.
Des Weiteren umfasst das erfindungsgemäße Wegeventil wenigstens einen an den wenigsten einen Fluideingang oder Fluidausgang angepassten Fluidanschlussstutzen, an den eine Fluidleitung, beispielsweise zu dem Kraftfahrzeugmotor, der Kühl- oder Wärmeeinrichtung, anschließbar ist. Der Fluidanschlussstutzen kann demnach als Schnittstelle zwischen Fluidleitung und Wegeventil beziehungsweise Ventilgehäuse verstanden werden.
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Fluidanschlussstutzen mittels eines Bajonettmechanismus formschlüssig mit dem Ventilgehäuse verbunden. Dadurch ist eine konstruktiv einfach zu realisierende und durch einen Monteur schnell und einfach zu bedienende Verbindung zwischen Fluidanschlussstutzen und Ventilgehäuse möglich. Der Bajonettmechanismus kann ferner lösbar, insbesondere demontierbar, ausgestaltet sein. Der Bajonettmechanismus kann so eingerichtet sein, dass durch ein Ineinanderstecken von Fluidanschlussstutzen und Ventilgehäuse, insbesondere Fluideingang oder Fluidausgang, und anschließendes Verdrehen wenigstens einer der beiden Komponenten relativ zu der anderen eine insbesondere lösbare Befestigung zwischen Fluidanschlussstutzen und Ventilgehäuse realisiert ist, die insbesondere in umgekehrter Montagereihenfolge wieder aufgehoben beziehungsweise demontiert werden kann.
In einer beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Wegeventils weist der wenigstens eine Fluidanschlussstutzen, der insbesondere zylindrisch, insbesondere hohlzylindrisch, ausgebildet ist, an seinem Außenumfang einen wenigstens teilweise umlaufenden Anschlagvorsprung auf. Beispielsweise ist der Anschlagvorsprung in Bereich eines Axialendes des Fluidanschlussstutzens angeordnet. Ferner kann der Anschlagvorsprung dazu eingerichtet sein, in einen axialen Anschlagkontakt, insbesondere zur Begrenzung der axialen Einschiebeweite des Fluidanschlussstutzens in das Ventilgehäuse, gelangen. Der Anschlagvorsprung kann dazu eingerichtet sein, mit einer wenigstens einen Fluideingang oder Fluidausgang begrenzenden Ventilgehäusewandung in Anschlagkontakt zu gelangen, um eine axiale Einschiebeposition des Fluidanschlussstutzens festzulegen.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Wegeventils umfasst der Bajonettmechanismus wenigstens ein an dem Außenumfang des Fluidanschlussstutzens ausgebildetes Eingriffselement, wie eine Haltenase oder eine Haltenut, und wenigstens ein weiteres an dem Ventilgehäuse ausgebildetes und in einen von dem wenigstens einem Fluideingang oder Ventilausgang begrenzten Fluiddurchtrittsquerschnitt vorstehendes Eingriffselement, wie eine Haltenase oder eine Haltenut. Die Eingriffselemente des Fluidanschlussstutzens und des Ventilgehäuses können dazu eingerichtet sein, miteinander in Eingriff zu gelangen und/oder miteinander zu kooperieren, um den Bajonettmechanismus zu realisieren und/oder den Fluidanschlussstutzen an dem Ventilgehäuse insbesondere lösbar zu befestigen. In einer beispielhaften Weiterbildung ist das ventilgehäuseseitige Eingriffselement an einer den Fluiddurchtrittsquerschnitt begrenzenden Öffnungswandung des Fluideingangs oder des Fluidausgangs angeordnet und ragt in den Fluiddurchschnittsquerschnitt vor. In einer alternativen Ausgestaltung ist das ventilgehäuseseitige Eingriffselement in Axial- bzw. Einschieberichtung des Fluidanschlussstutzens gesehen hinter der den Fluiddurchtrittsquerschnitt begrenzenden Öffnungswandung des Ventilgehäuses angeordnet, insbesondere ist das Eingriffselement im Bereich des Ventilraums vorgesehen.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist das fluidanschlussstutzenseitige Eingriffselement dazu eingerichtet, bei eingeschobenem Fluidanschlussstutzen in den wenigsten einen Fluideingang oder Fluidausgang in Einschieberichtung an dem wenigstens einen weiteren ventilgehäuseseitigen Eingriffselement vorbei zu gelangen. Der Fluidanschlussstutzen und das Ventilgehäuse können so aufeinander formabgestimmt sein und/oder eine Einschi ebeweite des Fluidanschlussstutzens in das Ventilgehäuse kann so gewählt sein, dass das fluidanschlussstutzenseitige Eingriffselement axial an dem ventilgehäuseseitigen Eingriffselement in Einschieberichtung vorbeigelangt. Mit anderen Worten ist in einem Montagezustand das fluidanschlussstutzenseitige Eingriffselement weiter innen im Ventilraum angeordnet als das ventilgehäuseseitige Eingriffselement.
Gemäß einer beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung ist der Bajonettmechanismus derart eingerichtet, dass bei eingeschobenem Fluidanschlussstutzen in dem wenigstens einen Fluideingang oder Fluidausgang mittels einer Rotation des Fluidanschlussstutzens, insbesondere relativ zu dem Ventilgehäuse, das fluidanschlussstutzenseitige Eingriffselement mit dem weiteren ventilgehäuseseitigen Eingriffselement in Eingriff gelangt. Dabei kann das fluidanschlussstutzenseitige Eingriffselement in Einschieberichtung das ventilgehäuseseitige Eingriffselement überlappen. Aufgrund der Überlappung der Eingriffselemente ist der Fluidanschlussstutzen in Axial- beziehungsweise Einschiebe- und Demontagerichtung gesichert. Somit ist auf konstruktiv einfache Weise der Fluidanschlussstutzen an dem Ventilgehäuse insbesondere lösbar befestigt. Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Wegeventils weist das Wegeventil eine Montageendposition auf, die bei fluchtender Orientierung des wenigstens einen fluidanschlussseitigen Eingriffselements und des wenigstens einen ventilgehäuseseitigen Eingriffselements eingenommen ist. Dabei sei klar, dass die Querschnitte der fluidanschlussseitigen und ventilgehäuseseitigen Eingriffselemente nicht notwendigerweise gleich bemessen sein müssen. Es reicht aus, wenn die beiden Eingriffselemente derart fluchtend zueinander orientiert sind, dass in Einschieberichtung betrachtet eines der Eingriffselemente von dem anderen Eingriffselement vollständig bedeckt ist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Wegeventils ist eine Rotationsachse des Fluidanschlussstutzens, insbesondere diejenige Rotationsachse, um die der Fluidanschlussstutzen zur Aktivierung des Bajonettmechanismus rotiert wird, und die Einschieberichtung des Fluidanschlussstutzens in den wenigstens einen Fluideingang oder Fluidausgang parallel zueinander orientiert. Insbesondere sind die Rotationsachse und die Achse der Einschieberichtung koaxial zueinander orientiert. Durch diese Ausrichtung der Achsen zueinander ist eine besonders einfach Montage und Demontage möglich. Ferner ist die Einschiebeposition und -richtung vordefiniert, so dass eine Fehlmontage vermieden werden kann.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Wegeventils sind die Eingriffselemente derart an dem Fluidanschlussstutzen und/oder an dem Ventilgehäuse angeordnet, dass die Eingriffselemente frei von einer Umströmung der zu handhabenden Fluidströmung sind. Mit anderen Worten stehen die Eingriffselemente nicht in den Fluidkanal und/oder in einen von der Fluidströmung umströmten Bereich des Ventilraums vor. Dadurch werden Verwirbelungen, Strömungswiderstände und Druckverluste vermieden.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Wegeventils ist ein insbesondere gemäß dem weiter unten beschriebenen, zweiten erfindungsgemäßen Aspekt der vorliegenden Erfindung ausgebildeter Ventilkäfig in das Ventilgehäuse eingesetzt. Unter einem Ventilkäfig ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Einrichtung zu verstehen, die dazu eingerichtet ist, ein Ventilglied zum Einstellen der Fluidströmung innerhalb des Ventilgehäuses zu führen und/oder zu lagern zwischen den verschiedenen Betriebszuständen des Ventils beim Handhaben der Fluidströmung. Dabei kann das Ventilglied in den verschiedenen Betriebszuständen des Wegeventils Zusammenwirken und/oder von diesem beim axialen Einsetzen des Ventilglieds in das Ventilgehäuse beziehungsweise den Ventilkäfig geführt sein und/oder bei einer rotativen Stellbewegung des Ventilglieds dieses lagern.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung ist der Bajonettmechanismus dazu eingerichtet, eine formschlüssige Befestigung zwischen Ventilkäfig, Ventilgehäuse und dem wenigstens einen Fluidanschlussstutzen herzustellen. Beispielsweise ist vorgesehen, dass eine Montage- und Demontagerichtung des Ventilkäfigs quer, insbesondere senkrecht, zu einer Montage- /Demontage- und Einschieberichtung des Fluidanschlussstutzens in das Ventilgehäuse orientiert ist. Dabei kann der Bajonettmechanismus eine Demontage des Ventilkäfigs in dessen Einsetzrichtung sowie auch eine Demontage des Fluidanschlussstutzens in dessen Einschieberichtung verhindern. Der erfindungsgemäße Bajonettmechanismus ermöglicht es somit auf konstruktiv einfache Weise, sowohl den Fluidanschlussstutzen als auch den Ventilkäfig an das Ventilgehäuse gleichzeitig zu befestigen, insbesondere demontierbar beziehungsweise lösbar. Des Weiteren kann der Bajonettmechanismus Betriebszustände einnehmen, in denen es möglich ist, entweder nur den Fluidanschlussstutzen oder nur den Ventilkäfig an das Ventilgehäuse zu befestigen.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Mehrwegeventils weist der Bajonettmechanismus wenigstens ein fluidanschlussseitiges Eingriffselement, wie eine Haltenase oder Haltenut, auf, das dazu eingerichtet ist, mit dem Ventilkäfig in einem Formflusseingriff zu gelangen. Beispielsweise handelt es sich um dasselbe Eingriffselement, welches mit dem ventilgehäuseseitigen Eingriffselement zur Befestigung des Fluidanschlussstutzens an dem Ventilgehäuse Zusammenwirken kann. Beispielsweise handelt es sich bei dem fluidanschlussseitigen Eingriffselement um einen insbesondere in einem axialen Endbereich des Fluidanschlussstutzens wenigstens teilweise am Außenumfang des Fluidanschlussstutzens umlaufenden Vorsprung oder um eine wenigstens teilweise umlaufende Nut beziehungswiese Vertiefung.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Wegeventils ist der Bajonettmechanismus derart eingerichtet, dass bei eingeschobenem Fluidanschlussstutzen in dem wenigstens einen Fluideingang oder Fluidausgang in Folge einer Rotation des Ventilkäfigs ein Formschlusseingriff zwischen dem Fluidanschlussstutzen, insbesondere dem fluidanschlussseitigen Eingriffselement, und dem Ventilkäfig einhergeht. Das Wegeventil kann demnach einen
Zwischenmontagezustand aufweisen, in dem der Fluidanschlussstutzen in das Fluidgehäuse eingeschoben ist und der Ventilkäfig in das Ventilgehäuse eingesetzt ist, wobei vorgesehen sein kann, dass der Ventilkäfig vor dem wenigstens einen Fluidanschlussstutzen eingesetzt ist. Der Montagezwischenzustand zeichnet sich dadurch aus, dass der Ventilkäfig noch lösbar beziehungsweise demontierbar in dem Ventilgehäuse eingesetzt ist und/oder dadurch, dass der Fluidanschlussstutzen noch lösbar beziehungsweise montierbar in das Ventilgehäuse eingeschoben ist. Nach erfolgter Rotation des Ventilkäfigs insbesondere relativ zu dem Ventilgehäuse und/oder dem Fluidanschlussstutzen wird der Bajonettmechanismus aktiviert und sowohl Fluidanschlussstutzen als auch Ventilkäfig sind formschlüssig an dem Ventilgehäuse befestigt. Somit können in wenigen Schritten gleichzeitig der Ventilkäfig und der Fluidanschlussstutzen an das Ventilgehäuse befestigt werden.
Für alle beispielhaften Ausführungen der vorliegenden Erfindung gilt, dass der Bajonettmechanismus derart eingerichtet werden kann, dass bereits eine geringfügige Rotationsbewegung von wenigen Grad, insbesondere von weniger als 90 Grad, weniger als 60 Grad, weniger als 45 Grad, weniger als 30 Grad oder weniger als 15 Grad ausreichend ist, um die Befestigung zu realisieren.
In einer beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst der Ventilkäfig wenigstens zwei dem wenigstens einen Fluideingang und dem wenigstens einen Fluidausgang zugeordnete Aussparungen. Es sei klar, dass im Montagezustand jeweils eine der Aussparungen einem Fluideingang beziehungsweise Fluidausgang zuzuordnen ist. Die Aussparungen können so gestaltet sein, dass sie Teil des Bajonettmechanismus sind. Die Aussparungen können einen, einen ersten Öffnungsquerschnitt definierenden, ersten Umfangsbereich beziehungsweise Durchgang und einen, einen sich von dem ersten Öffnungsquerschnitt unterscheidenden und zweiten Öffnungsquerschnitt definierenden, zweiten Umfangsbereich beziehungsweise Durchgang aufweisen. Der erste Öffnungsquerschnitt kann teilkreisförmig ausgebildet sein und/oder der zweite Öffnungsquerschnitt kann im Wesentlichen rechteckig ausgebildet sein. Beispielsweise ist der zweite Öffnungsquerschnitt größer als der erste Öffnungsquerschnitt.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Wegeventils überlappt der erste Umfangsbereich mit dem wenigstens einen fluidanschlussseitigen Eingriffselement in Einschieberichtung zum Einnehmen des Formschlusseingriffs zwischen Fluidanschlussstutzen, insbesondere fluidanschlussseitigen Eingriffselement, und Ventilkäfig. Des Weiteren kann zum Einnehmen des Formschlusseingriffs zwischen Fluidanschlussstutzen und Ventilkäfig das fluidanschlussseitige Eingriffselement in Einschieberichtung an dem ersten Umfangsbereich vorbeigelangen. Der Fluidanschlussstutzen kann demnach als eine Art Sicherungsstift gegen ein Demontieren des Ventilkäfigs fungieren. Gleichzeitig kann das Überlappen des fluidanschlussseitigen Eingriffselements mit dem ersten Umfangsbereich, insbesondere einer den ersten Umfangsbereich beziehungsweise die Aussparung umgebenden Ventilkäfigwandung, den Ventilkäfig und den Fluidanschlussstutzen gegen ein Demontieren sichern.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Wegeventils ist der erste Öffnungsquerschnitt im Wesentlichen an einen Außenumfang des wenigstens einen Fluidanschlussstutzens formangepasst. Der erste Öffnungsquerschnitt kann einen Durchmesser besitzen, der im Wesentlichen einem Außendurchmesser des Außenumfangs des Fluidanschlussstutzens entspricht.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Wegeventils weist das Wegeventil einen Vormontagezustand auf. In dem Vormontagezustand kann der Ventilkäfig derart in das Ventilgehäuse einsetzt sein, dass der wenigstens eine Fluideingang oder der wenigstens eine Ventilausgang mit dem zweiten Öffnungsquerschnitt der Aussparung insbesondere fluchtend zueinander ausgerichtet ist. Des Weiteren kann das Wegeventil einen Montagezwischenzustand aufweisen, in dem der Fluidanschlussstutzen durch den Fluideingang oder Fluidausgang und die ventilkäfigseitige Aussparung, insbesondere den zweiten Öffnungsquerschnitt, eingeschoben ist. Für den Fall, dass der zweite Öffnungsquerschnitt größer als der erste Öffnungsquerschnitt ist, ist eine besonders einfache Montage möglich, da gewährleistet ist, dass der Fluidanschlussstutzen ohne weiteres in das Ventilgehäuse und den Ventilkäfig eingesetzt werden kann. Des Weiteren kann das Wegeventil einen Montageendzustand aufweisen, in dem der erste Öffnungsquerschnitt mit dem Fluideingang oder Fluidausgang ausgerichtet ist und der Fluidanschlussstutzen in dem ersten Öffnungsquerschnitt angeordnet ist. Zum Einnehmen des Vormontagezustands kann der Ventilkäfig translatorisch in das Innere des Ventilgehäuses eingesetzt werden. Um den Montagezwischenzustand einzunehmen, wird der wenigstens eine Fluidanschlussstutzen in dessen Axialrichtung, die eine Einschieberichtung definiert, translatorisch in das Ventilgehäuse und den Ventilkäfig eingeschoben. Zum Einnehmen des Montageendzustands sowie zum Aktivieren des Bajonettmechanismus und damit zum Befestigen von Fluidanschlussstutzen, Ventilkäfig und Ventilgehäuse aneinander, wird wenigstens eine der drei Komponenten relativ zu den anderen beiden rotiert. Insbesondere wird der Ventilkäfig um dessen axiale Einsetzrichtung insbesondere um wenige Grad, insbesondere um weniger als 90 Grad, weniger als 60 Grad, weniger als 45 Grad, weniger als 30 Grad oder weniger als 15 Grad, rotiert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist ein Ventilkäfig für ein insbesondere erfindungsgemäßes und gemäß einem der vorstehenden Aspekte oder beispielhaften Ausführungen ausgebildetes Wegeventil, insbesondere Mehrwegeventil, zum Handhaben von Fluiden, insbesondere Kühl- und/oder Wärmfluiden, in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem elektrisch betriebenen Kraftfahrzeug, bereitgestellt. Der erfindungsgemäße Ventilkäfig dient im allgemeinen dazu, ein Ventilglied zum Einstellen der Fluidströmung innerhalb des Ventilgehäuses zu führen und/oder zu lagern zwischen den verschiedenen Betriebszuständen des Ventils beim Handhaben der Fluidströmung. Dabei kann das Ventilglied in den verschiedenen Betriebszuständen des Wegeventils Zusammenwirken und/oder von diesem beim axialen Einsetzen des Ventilglieds in das Ventilgehäuse beziehungsweise den Ventilkäfig geführt sein und/oder bei einer rotativen Stellbewegung des Ventilglieds dieses lagern.
Das Wegeventil weist ein wenigstens einen Fluidkanal definierendes Ventilgehäuse mit wenigstens einem Fluideingang und wenigstens einem Fluidausgang und wenigstens einen an den wenigstens einen Fluideingang oder Fluidausgang angepassten Fluidanschlussstutzen auf.
Der erfindungsgemäße Ventilkäfig umfasst eine wenigstens teilweise an eine Innenkontur des Ventilkäfigs angepasste Käfigstruktur. Beispielsweise ist das Ventilgehäuse im Wesentlichen als Hohlzylinder ausgebildet. Gleiches kann für die Käfigstruktur gelten.
Die Käfigstruktur weist wenigstens zwei dem wenigstens einen Fluideingang und dem wenigstens einen Fluidausgang zuzuordnende Aussparungen auf. Die zwei Aussparungen weisen jeweils einen, einen ersten Öffnungsquerschnitt definierenden, ersten Umfangsbereich und einen sich von dem ersten Öffnungsabschnitt unterscheidenden, einen zweiten Öffnungsquerschnitt definierenden, zweiten Umfangsbereich auf. Aufgrund der besonderen Ausgestaltung des Ventilkäfigs, insbesondere dessen Aussparungen, die zum einen wie gewohnt zu Fluidführung dienen, außerdem zur Befestigung von Ventilgehäuse, Fluidanschlussstutzen und Ventilkäfig. Sie können demnach Teil eines Bajonettmechanismus zum formschlüssigen Verbinden von Fluidanschlussstutzen, Ventilgehäuse und Ventilkäfig sein.
In einer beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung ist wenigstens einer der Umfangsbereiche an einen von dem wenigstens einen Fluideingang oder Fluidausgang begrenzten Fluiddurchtrittsquerschnitt formangepasst. Der erste Öffnungsquerschnitt kann einen Durchmesser besitzen, der im Wesentlichen einem Außendurchmesser des Außenumfangs des Fluidanschlussstutzens entspricht.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ventilkäfigs ist ein insbesondere ebener Deckel an die Käfigstruktur angebracht. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Käfigstruktur und der Deckel aus einem Stück, insbesondere durch ein Kunststoff-Spritzgießverfahren, hergestellt sind. Der Deckel gewährleistet ein fluiddichtes Abschließen des Ventilgehäuses, insbesondere des durch das Ventilgehäuse begrenzten Ventilraums und des darin angeordneten Fluidkanals.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ventilkäfigs ist die Käfigstruktur im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet und zu wenigstens einer Stirnseite hin offen. Die andere Stirnseite kann durch den Deckel abgeschlossen sein. Beispielsweise handelt es sich bei dem Deckel um die Oberseite der Käfigstruktur.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Ventilkäfigs ist der erste Öffnungsquerschnitt teilkreisförmig geformt und/oder kleiner als der zweite Öffnungsquerschnitt. Die teilkreisförmige Form kann an eine insbesondere zylindrische Außenabmessung des Fluidanschlussstutzens formangepasst und/oder abgestimmt sein. Der zweite Öffnungsquerschnitt kann eine im Wesentlichen rechteckige Form besitzen.
Bevorzugte Ausführungen sind in den Unteransprüchen eingegeben.
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:
Figur l eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts einer beispielhaften
Ausführung eines erfindungsgemäßen Wegeventils;
Figur 2 eine perspektivische Explosionsansicht einer weiteren beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Wegeventils; Figur 3 eine perspektivische Ansicht des Wegeventils aus Figur 2 in einem
Vormontagezustand;
Figur 4 eine perspektivische Ansicht des Wegeventils gemäß der Figuren 2 und 3 in einem Montagezwischenzustand;
Figur 5 eine perspektivische Darstellung des Wegeventils gemäß der Figuren 2 bis 4 in einem Montageendzustand;
Figur 6 eine Schnittansicht des Wegeventils aus Figur 5;
Figur 7 eine weitere Schnittansicht des Wegeventils gemäß Figur 5;
Figur 8 eine weitere Schnittansicht einer beispielhaften Ausführung des Wegeventils gemäß Figur 5;
Figur 9 eine schematische Darstellung eines in einem Kühlmittelkreislauf eines Kraftfahrzeugs integrierten beispielhaften Wegeventils gemäß einem ersten Betriebszustand;
Figur 10 der Kühlmittelkreislauf gemäß Figur 9, wobei das Wegeventil in einem zweiten Betriebszustand sich befindet; und
Figur 11 eine perspektivische Darstellung einer beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Ventilkäfigs.
In der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungen erfindungsgemäßer Wegeventile, die im allgemeinen mit der Bezugsziffer 1 versehen sind, zum Handhaben von Fluiden kann beispielhaft davon ausgegangen werden, dass diese in Kühlmittelkreisläufen von Kraftfahrzeugen integriert sind, wobei klar ist, dass auch weitere Einsatzgebiete möglich sind. Beispielsweise ist das Wegeventil 1 mittels eines Kunststoff-Spritzgußverfahrens hergestellt, sodass sich auch komplexe Geometrien, wie beispielsweise im Bereich der Fluidströmungsführung, herstellen lassen.
In Figur 1 ist ein Ausschnitt einer ersten beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Wegeventils 1 in perspektivischer Ansicht dargestellt, wobei der Fokus auf die einfache Anbringung eines Fluidanschlussstutzens 3 an ein einen Ventilraum 7 begrenzendes Ventilgehäuse 5 gerichtet ist. Das Ventilgehäuse 5 ist gemäß Figur 1 nur teilweise dargestellt und im Wesentlichen als Hohlzylinder mit einer im Wesentlichen konstanten Wanddicke ausgebildet, wobei eine Außenumfangsfläche 9 des Ventilgehäuses 5 von einer reinen Zylinderstruktur abweicht und gemäß Figur 1 vier im Wesentlichen ebene Umfangsflächenabschnitte 11 aufweist, von denen in Figur 1 zwei abgebildet sind und von denen jeweils zwei einander gegenüberhegen. An den Umfangswandabschnitten 11 ist jeweils ein Fluidanschluss 13 angebracht, der als runde Durchgangsöffnung in der Wandung des Ventilgehäuses gebildet ist. Die Fluidanschlüsse 13 können einen Fluideingang, einen Fluidausgang oder je nach Betriebs- bzw. Schaltstellung des Wegeventils entweder Fluideingang oder Fluidausgang darstellen. Für die folgende Beschreibung wird ein Fluideingang mit der Bezugsziffer 15 und ein Fluidausgang mit der Bezugsziffer 17 gekennzeichnet. Die im Querschnitt runden Öffnungen der Fluidanschlüsse 13 sind jeweils von einer die Öffnung begrenzenden Öffnungswandung 19 umgeben.
An den beiden Stirnseiten des Ventilgehäuses 5 ist einerseits eine Unterseite 21 und dieser gegenüberliegend eine Oberseite 23 gebildet. Die Oberseite 23 besitzt eine im Wesentlichen ringförmige, ebene Auflage- oder Stirnfläche 25, auf die ein nicht dargestellter Ventildeckel 27 (Figur 2) aufsetzbar ist, um den Ventilraum 7 nach oben hin abzuschließen.
Der Fluidanschlussstutzen 3 besitzt im Wesentlichen eine Rohrstruktur und ist durchgehend hohl ausgebildet, um Fluid in das Ventilgehäuse 5 hinein- oder aus diesem herauszuführen. Ein rückseitiges Ende 29 des Fluidanschlussstutzens 3 ist dafür vorgesehen, dass eine Fluidleitung (nicht dargestellt), wie ein Schlauch, ein Rohr, etc., angeschlossen werden kann, um das Fluid weiterzuführen. An dem Ende 29 weist der Fluidanschlussstutzen 13 eine Fluideingangsöffnung 31 auf. Der Fluidanschlussstutzen 3, der eine im Wesentlichen zylindrische Abmessung besitzt, besitzt an seinem Außenumfang 33 einen umlaufenden Anschlagvorsprung 35, wobei dieser nicht notwendigerweise umlaufend sein muss. Der Anschlagvorsprung 35 dient dazu, mit der den Fluidanschluss 13 begrenzenden Ventilgehäusewandung, nämlich dem Umfangsflächenabschnitt 11, in einen Anschlagkontakt zu gelangen, sodass eine axiale Einschiebeposition des Fluidanschlussstutzens 3 in das Ventilgehäuse 5 festgelegt ist.
Auf die Montage des Fluidanschlussstutzens 3 und dessen formschlüssige Anbringung an dem Ventilgehäuse 5 wird im Folgenden eingegangen. Zur insbesondere lösbaren bzw. demontierbaren, formschlüssigen Anbringung des Fluidanschlussstutzens 3 an das Ventilgehäuse 5 ist ein Bajonettmechanismus vorgesehen, der im Allgemeinen durch die Bezugsziffer 37 angedeutet ist. Gemäß Figur 1 weist der Bajonettmechanismus 37 ein an dem Außenumfang 33 des Fluidanschlussstutzens 3 ausgebildetes Eingriffselement 39 auf, das als ein Paar jeweils abschnittsweise den Außenumfang 33 umlaufende und von diesem vorstehende, insbesondere quer zur Axialrichtung des Fluidanschlussstutzens 3, Haltenasen besitzt. Der Bajonettmechanismus 37 besitzt ferner ein weiteres an dem Ventilgehäuse 5 ausgebildetes Eingriffselement 41, welches als von einer Unterseite des Ventilgehäuses in Richtung Oberseite 23 vorstehende Haltenase realisiert ist und in einen von dem Fluidanschluss 13 begrenzten Fluiddurchtrittsquerschnitt hineinragt bzw. in diesen vorsteht. Zur insbesondere lösbaren Anbringung des Fluidanschlussstutzens 3 an dem Ventilgehäuse 5 kooperieren die beiden Eingriffselemente 39, 41 miteinander. Zum Lösen bzw. Demontieren des Fluidanschlussstutzens 3 von dem Ventilgehäuse 5 wird der Eingriff zwischen den Eingriffselementen 39, 41 wieder aufgehoben.
Zum Verbinden des Fluidanschlussstutzens 3 und dem Ventilgehäuse 5 ist der Fluidanschlussstutzen 3 aus der Figur 1 dargestellten Demontageposition axial in das Ventilgehäuse 5 über den Fluidanschluss 13 einzuschieben, wobei ein dem rückseitigen Ende 29 gegenüberliegendes frontseitiges Ende 43, in dessen Bereich auch die Haltenasen 39 vorgesehen sind, nach vorne und damit in Einschieberichtung E weisen. Die axiale Montagerichtung legt eine Einschieberichtung E fest, welche durch eine gestrichelte Linie in Figur 1 angedeutet ist. Der Fluidanschlussstutzen 3 wird derart weit in das Ventilgehäuse 5 in Einschieberichtung E eingeschoben, bis das fluidanschlussstutzenseitige Eingriffselement 39 in Einschieberichtung E an dem wenigstens einen weiteren ventilgehäuseseitigen Eingriffselement 41 axial vorbei gelangt. Die Einschiebebewegung ist durch den dicken Pfeil mit der Bezugsziffer 45 angedeutet. Um nun den Fluidanschlussstutzen 3 an dem Ventilgehäuse 5 insbesondere lösbar zu befestigen, wird der in das Ventilgehäuse 5 eingeschobene, insbesondere bis zu einer axialen Einschiebestelle, an welcher der Anschlagkontakt 35 mit der Außenumfangsfläche 11 in einen Anschlagkontakt gerät, mittels einer Rotation zu dem Ventilgehäuse 5 unter Verrastung der beiden Eingriffselemente 39, 41 des Fluidanschlussstutzens 3 und des Ventilgehäuses 5 befestigt. Die Eingriffselemente 39, 41 können dabei Rastelemente zum form-/kraftschlüssigen Ineinanderverhaken aufweisen. Der Eingriff zwischen den beiden Eingriffselementen 39, 41 kann auch dadurch erfolgen, dass infolge der Relativrotation des Fluidanschlussstutzens 3 bzgl. des Ventilgehäuses 5 das fluidanschlussstutzenseitige Eingriffselement 39 mit dem ventilgehäuseseitigen Eingriffselement 41 in Einschieberichtung E überlappt. In Figur 1 ist die Rotationsbewegung des Fluidanschlussstutzens 3 relativ zu dem Ventilgehäuse 5 durch den gekrümmten dicken Pfeil mit dem Bezugszeichen 47 angedeutet. In Figur 1 ist zu erkennen, dass die Rotationsachse des Fluidanschlussstutzens 3 und dessen Einschieberichtung E parallel, insbesondere koaxial, orientiert sind. Dadurch, dass die Haltenasen 39, 41 in Einschieberichtung E einander überlappen, ist eine konstruktiv einfach zu realisierende und für einen Monteur einfach zu montierende Befestigung eines Fluidanschlussstutzens 3 an das Ventilgehäuse 5 gegeben.
In den Figuren 2 bis 6 wird eine weitere beispielhafte Ausführung eines erfindungsgemäßen Wegeventils 1 gezeigt, wobei die Figuren 2 bis 5 eine beispielhafte Montagereihenfolge des Wegeventils 1 abbilden. In Figur 2 sind die Hauptkomponenten des erfindungsgemäßen Wegeventils 1 in perspektivischer Ansicht in einer Explosionsdarstellung zu sehen. Das erfindungsgemäße Wegeventil 1 der Figuren 2 bis 6 umfasst die folgenden Hauptkomponenten: das Ventilgehäuse 5; ein nicht dargestelltes, relativ zu dem Ventilgehäuse 5 bewegbares Ventilglied zum Einstellen einer Fluidströmung durch das Wegeventil 1; mehrere, insbesondere vier, Fluidanschlussstutzen 3 zum Herstellen einer fluidalen Verbindung mit jeweils einer nicht dargestellten Fluidleitung zu einem separaten Bestandteil, beispielsweise eines Kühlmittelkreislaufs eines Kraftfahrzeugs; einen in das Ventilgehäuse 5 einzusetzenden Ventilkäfig 51, der insbesondere dazu dient, dass Ventilglied zu lagern und/oder zu führen sowie gemäß dem zweiten erfindungsgemäßen Aspekt der vorliegenden Erfindung auch zur insbesondere lösbaren, formschlüssigen Anbringung des Fluidanschlussstutzens 3 an das Ventilgehäuse 5. Für die folgende Beschreibung eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung werden gleiche bzw. ähnliche Komponenten mit gleichen bzw. ähnlichen Bezugsziffern versehen.
Das Ventilgehäuse 5 ist im Wesentlichen ähnlich zu dem Ventilgehäuse aus Figur 1 ausgebildet mit dem wesentlichen Unterschied, dass das Ventilgehäuse 5 keine Eingriffselemente 41 aufweist. In Figur 2 ist zu erkennen, dass für das Wegeventil ventilraumseitig im Bereich der vier Fluidanschlüsse 13 keine Haltenasen oder Ähnliches vorgesehen sind, die mit den Eingriffselementen 39, insbesondere den Haltenasen, die im Wesentlichen analog zu den Fluidanschlussstutzen gemäß Figur 3 ausgebildet sind eingreifen. Zwei der Fluidanschlussstutzen 3 sind abweichend von den beiden anderen Fluidanschlussstutzen 3 gemäß Figur 2 und abweichend von den Fluidanschlussstutzen 3 aus Figur 1, welche im Wesentlichen als vollständig sich geradlinig erstreckende Rohrabschnitte ausbildet sind, 1-förmig geformt sind und weisen jeweils ein Winkelstück 53 auf, welches zwei im Wesentlichen senkrecht aufeinander stehende Rohrteilstücke 55, 57 miteinander verbindet und dazu eingerichtet sind, in unmittelbarer Nähe zu dem Ventilgehäuse 5 die Fluidströmung mittels der anzuschließenden nicht dargestellten Fluidleitung umzulenken.
Der Ventilkäfig 51 kann beispielsweise gemäß dem dritten erfindungsgemäßen Aspekt der vorliegenden Erfindung ausgebildet sein. Der Ventilkäfig 51 besitzt eine wenigstens teilweise an eine Innenkontur des Ventilgehäuses 5 angepasste Käfigstruktur 59, die im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet ist und eine Wandung mit im Wesentlichen konstanter Wandstärke besitzt. Nach unten zu einer der Stirnseiten ist die Käfigstruktur 59 vollständig offen und kann mit einem in Figur 2 dargestellten Boden 61 des Ventilgehäuses 5 in einen Anschlagkontakt bzw. Dichtkontakt gelangen, um den Ventilraum 7 nach unten abzuschließen. Der Ventilkäfig 51 besitzt ferner insgesamt vier im Wesentlichen identisch geformte Aussparungen 63, die jeweils einem Fluidanschluss 13 zuzuordnen sind. Die Aussparungen 63 besitzen jeweils einen ersten Öffnungsquerschnitt und damit einen Fluiddurchgangskanal definierenden Umfangsbereich bzw. Durchgang 65 sowie einen unmittelbar an den ersten Umfangsbereich 65 anschließenden, einen sich von dem ersten Öffnungsquerschnitt unterscheidenden zweiten Öffnungsquerschnitt definierenden zweiten Umfangsbereich 67. Der erste Umfangsbereich 65 ist derart geformt, dass er an einen Querschnitt des an der entsprechenden Aussparung 63 zugeordneten Fluidanschlusses 13 formangepasst ist und er insbesondere einen im Wesentlichen gleichen Querschnitt abschnittsweise besitzt. In Figur 2 ist zu erkennen, dass der erste Öffnungsquerschnitt teilkreisförmig ist, wobei ein Radius bezüglich der Fluidanschlüsse 13 abgestimmt ist. Der größere, zweite Öffnungsquerschnitt 67 bildet ein im Wesentlichen rechteckiges Fenster. Der Ventilkäfig 51 umfasst ferner einen mit der Käfigstruktur 59 verbundenen, insbesondere aus einem Stück damit hergestellten, insbesondere durch ein Kunststoff- Spritzgussverfahren, Deckel 27, der den Ventilraum 7 nach oben hin abschließt und/ oder abdichtet.
Die Richtungen, in denen die einzelnen Komponenten in das Ventilgehäuse 5 einzusetzen sind, sind durch gestrichelte Linien abgebildet: Einschieberichtung E und Einsetzrichtung R. Dabei ist zu erkennen, dass die Einschieberichtungen E der Fluidanschlussstutzen 3 senkrecht zur Einsetzrichtung R des Ventilkäfigs 51 orientiert sind. Ferner liegen alle Einschieberichtungen E sämtlicher Fluidanschlussstutzen 3 in einer Ebene, auf der die Einsetzrichtung R senkrecht steht. Der Vorteil der Ausführungsform gemäß der Figuren 2 bis 6 ist, dass mittels des Ventilkäfigs 51 und dem Bajonettmechanismus 37 ein Formschlusseingriff zwischen Ventilkäfig 51, Ventilgehäuse 5 und sämtlichen Fluidanschlussstutzen 3 aufgebaut werden kann, um sämtliche Komponenten insbesondere lösbar miteinander zu befestigen. Dazu gelangen die fluidanschlussstutzenseitigen Eingriffselemente 39 jeweils in einen Formschlusseingriff mit dem Ventilkäfig 51. Ein weiterer Vorteil der Ausführungsform gemäß der Figuren 2 bis 6 ist, dass auf die ventilgehäuseseitigen Eingriffselemente 41 verzichtet werden kann, wodurch die Fertigung des Wegeventils 1 weiter vereinfacht ist.
Auf die Montage, insbesondere Demontage, wird unter Bezugnahme auf die Figuren 3, 4 und 5 näher eingegangen. Der Bajonettmechanismus 37 wird anhand der Figuren 6 bis 8 aufgezeigt. Figur 3 stellt einen Vormontagezustand dar, in dem der Ventilkäfig 51 entlang dessen Einsetzrichtung R in das Ventilgehäuse, insbesondere in den Ventilraum 7, translatorisch axial eingesetzt ist. Im Bezug auf die Einsetzrichtung R, die auch eine Rotationsachse des Ventilkäfigs 51 relativ zu dem Ventilgehäuse 5 darstellt, ist der Ventilkäfig 51 so bezüglich des Ventilgehäuses angeordnet, dass der zweite Umfangsbereich 67 den jeweiligen Fluidanschlüssen 13 zugeordnet ist, insbesondere mit diesem fluchtend angeordnet ist. Im Bereich des Deckels 27 ist zu erkennen, dass dieser noch nicht vollständig bezüglich der Stirnseite 25 des Ventilgehäuses 5 ausgerichtet ist, sondern noch um wenige Grad verdreht ist.
Figur 4 zeigt einen Montagezwischenzustand des Wegeventils 1, bei dem die Fluidanschlussstutzen 3 entlang der Einschieberichtung E in das Ventilgehäuse 5 über die jeweiligen Fluidanschlüsse 13 eingeschoben sind. Die Fluidanschlussstutzen 3 sind derart weit in das Ventilgehäuse 5 eingeschoben, dass die jeweiligen Anschlagvorsprünge 35 in einen Anschlagkontakt mit der Ventilgehäuseaußenseite 9 gelangen. Der Ventilkäfig 51 ist bezüglich der Rotationsrichtung R weiterhin in der Stellung gemäß Figur 3, d. h. noch nicht vollständig ausgerichtet.
In Figur 5 ist schließlich der Montageendzustand des Wegeventils 1 abgebildet. Unter Zusammenschau der Figuren 4 und 5 ist zu erkennen, dass der Ventilkäfig 59 zur Aktivierung des Bajonettmechanismus 37 geringfügig um die Rotationsachse, die die Einsetzrichtungsachse R bildet, rotiert ist. Bei der Rotation des Ventilkäfigs relativ zu dem Ventilgehäuse und relativ zu den Fluidanschlussstutzen 3 geht ein Formschlusseingriff zwischen den Fluidanschlussstutzen 3, nämlich den fluidanschlussstutzenseitigen Eingriffselementen 39, und dem Ventilkäfig 59 einher. Der Deckel 27 ist nun im Wesentlichen vollständig bündig mit der Stirnseite 25 des Ventilgehäuses 5 ausgerichtet. Des Weiteren ist der Ventilkäfig 59 nun derart bezüglich des Ventilgehäuses 5 orientiert, dass jeweils der erste Umfangsbereich 65 im Wesentlichen fluchtend mit den Fluidanschlüssen 13 orientiert sind.
In Figur 6 ist eine Schnittansicht des Wegeventils 1 in dem Montageendzustand gemäß Figur 5 abgebildet, wobei zur besseren Darstellung des Bajonettmechanismus 37 und des damit einhergehenden Formschlusseingriffes zwischen den Fluidanschlussstutzen 3 und dem Ventilkäfig 51 das Ventilgehäuse 5 weggelassen ist. In Figur 6 ist zu erkennen, dass die Fluidanschlussstutzen 3 in Einschieberichtung E derart weit in das Ventilgehäuse 5 eingeschoben sind, dass die Eingriffselemente 39 axial in Einschieberichtung E an die Käfigstruktur, insbesondere der Käfigstrukturwandung, vorbei gelangt, sodass nach der Rotation des Ventilkäfigs 51 relativ zu dem Ventilgehäuse 5 und den Fluidanschlussstutzen 3 die Eingriffselemente 39 die Ventilkäfigwandung hintergreifen bzw. in Einschiebrichtung E überlappen.
Aus Figur 6 wird ferner die doppelte Befestigungswirkung des erfindungsgemäßen Bajonettmechanismus 37 deutlich: zum einen bewirkt der Formschlusseingriff zwischen dem fluidanschlussseitigen Eingriffselement 39 und der Käfigwandung, dass der Fluidanschlussstutzen 3 in Einschieberichtung E in dem Ventilgehäuse 5 fixiert ist, da das Eingriffselement 39 gegen die Käfigwandung anstößt und von dieser bzgl. der Einschieberichtung E festgehalten wird. Wie insbesondere in Figur 6 zu sehen ist, weisen die Fluidanschlussstutzen in Einschieberichtung E betrachtet zwischen dem Anschlagvorsprung 35 und dem Eingriffselement 39 einen im Wesentlichen ringförmig umlaufenden Dichtungsvorsprung 71 auf. Ein Abstand zwischen Dichtungsvorsprung 71 und Eingriffselement 39 ist, wie es beispielsweise in Figur 6 gezeigt ist, ist auf eine Wandstärkedimensionierung der Käfigstruktur 59 abgestimmt. Dadurch ist gewährleistet, dass der Fluidanschlussstutzen 3 und der Ventilkäfig 51 fest, insbesondere spiellos, befestigt ist, sodass eine kompakte, feste Kopplung einhergeht, ohne dass beispielsweise der Fluidanschlussstutzen 3 bezüglich der restlichen Komponenten nackelt bzw. wackelt. In Einschieberichtung E betrachtet zwischen dem Anschlagvorsprung 35 und dem Dichtungsvorsprung 71 ist eine Dichtungsnut 73 gebildet, in die ein nicht dargestelltes Dichtungselement, beispielsweise ein O-Ring, zur Abdichtung des Ventilraums 7 eingesetzt werden kann. Das Dichtungselement 75 ist beispielsweise in Figuren 9 und 10 ersichtlich. Des Weiteren gewährleistet der Bajonettmechanismus 37 auch eine Befestigung des Ventilkäfigs 51 an dem Ventilgehäuse 5. Denn die durch die Aussparungen 63 des Ventilkäfigs 51 hindurchragenden Fluidanschlussstutzen 3 ist der Ventilkäfig 51 bzgl. seiner Einsetzrichtung R innerhalb des Ventilgehäuses 5 fixiert. Eine Demontage des Ventilkäfigs 51 kann damit erst bei dem demontierten Fluidanschlussstutzen 3 ermöglicht werden.
In den Figuren 7 und 8 sind Teilschnittansichten des Mehrwegeventils 1 gemäß den Figuren 2 bis 6 gezeigt, wobei alternative Ausführungen der fluidanschlussstutzenseitigen Eingriffselemente 39 zu sehen sind. Das Eingriffselement
39 gemäß Figur 7 umfasst zwei diametral gegenüberliegende, von dem Außenumfang 33 der Fluidanschlussstutzen radial außen vorstehende Haltenasen 40. Die Haltenasen
40 erstrecken sich in Umfangsrichtung um etwa 5 Grad bis etwa 15 Grad. In Figur 8 ist zu erkennen, dass statt den separaten, diametral gegenüberliegenden Haltenasen 40 ein im Wesentlichen zusammenhängender Haltebund 75 an dem Fluidanschlussstutzen 3 vorgesehen ist, der sich in Umfangsrichtung um etwa 180 Grad erstreckt. Die Haltekraft gegen einen demontierenden Fluidanschlussstutzen 3 aus dem Ventilgehäuse und dem Ventilkäfig 51 ist bei Bereitstellung eines derartig umlaufenden Haltebundes 75 deutlich größer im Vergleich zu den schmalen Haltenasen 40 mit der Ausführungsform aus Figur 7.
Das frontseitige Ende 43 und Eingriffselement 39 sind in Radialrichtung, also quer zur Einschieberichtung E, in einem Abstand zueinander angeordnet, sodass sich ein umfänglicher Spalt 99 ergibt, der eine Dichtungsnut zum Aufnehmen einer Dichtung (nicht dargestellt) bildet.
Bezugnehmend auf die Figuren 9 ist ein Kühlmittelkreislauf 77 beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, schematisch abgebildet. In den Kühlmittekreislauf 77 ist ein erfindungsgemäßes Mehrwegeventil 1 integriert. Beispielsweise kann der Kühlmittelkreislauf 77 dazu dienen, ein Thermomanagement für einen Motor 79 des Kraftfahrzeugs zu realisieren. In den Kühlmittelkreislauf 77 ist ferner ein Kühler 81 sowie eine Heizeinrichtung 83 integriert. Wie aus der Zusammenschau der Figuren 9 und 10 hervorgeht kann über einen Betriebszustand des Mehrwegeventils 1 ein unterschiedlicher Fluidkreislauf etabliert werden. Dazu wird ein schematisch als Dreh-Ventilglied dargestelltes Stellelement 83 relativ zu dem Ventilgehäuse 5 rotiert, um unterschiedliche Schaltstellungen auszubilden und damit unterschiedliche Fluidströmungen zu ermöglichen.
In Figur 9 ist ein Betriebszustand dargestellt, in dem es beispielsweise darum geht, dem Motor gekühltes Fluid zuzuführen, um eine Überhitzung des Motors 79 zu vermeiden. Wie durch die dicken Pfeile, angedeutet durch das Bezugszeichen 85, gezeigt ist, verlässt Motorfluid den Motor 79 in Richtung des Kühlers 81, wo das durch den Motor 79 erhitzte Motorfluid temperiert, insbesondere abgekühlt, wird. Anschließend gelangt das gekühlte Motorfluid über einen der Fluidanschlussstutzen 3 in das Mehrwegeventil 1. Dort wird die Fluidströmung mittels des Ventilglieds 83 so umgelenkt, dass es unmittelbar dem Motor 79 zurückgeführt werden kann. Dies bedeutet, dass das Stellglied 83 die Fluidströmung demjenigen Fluidanschlussstutzen 3 zuführt, welcher in fluidaler Verbindung mit einem Motorfluideingang 87 des Motors 79 steht. Das Ventilglied 83 ist ferner derart dimensioniert und/oder ausgebildet, dass es eine strömungsverlustfreie, insbesondere laminare, Strömung durch das Mehrwegventil 1 ausbildet. Damit gehen keine Strömungsverluste her, es baut sich kein Staudruck auf und damit ist ein besonders effizienter Betrieb des Mehrwegventils 1 möglich. Es ist ferner in Figur 9 zu erkennen, dass ein mittels des gestrichelten Pfeils abgebildeter Teil-Fluidströmungsabschnitt 89 gekappt ist. Dies bedeutet, dass keine Fluidströmung über den Teil-Fluidströmungsabschnitt zum Erwärmen der Fluidströmung mittels der Wärmeeinrichtung 83 fließt.
Im Gegensatz dazu zeigt Figur 10 in eine Mehrwegeventilstellung, in der die Fluidströmung den vollständigen Kühlmittelkreislauf 77 entlangfließt. Dies bedeutet, dass das Stellglied 83 derart gestellt ist, dass die von dem Kühler 81 ankommende Fluidströmung in Richtung desjenigen Fluidanschlussstutzens 3 umgelenkt wird, welcher mit einem Kühlerfluideingang 91 der Wärmeeinrichtung 83 fluidal in Verbindung steht. Beispielsweise kann es Betriebszustände geben, indem dem Motor 79 nicht das gekühlte Kühlfluid direkt zugeführt werden soll, sondern ein erwärmtes Fluid, um eine Unterkühlung des Motors 79 zu vermeiden. Beispielsweise kann dies in einer Kaltstartphase, bei besonders kalten Umgebungstemperaturen notwendig sein. Das Ventilglied 83 ist so dimensioniert, dass es zwei Fluidkanäle durch das Ventilgehäuse 5 einstellt, nämlich einen ersten Fluidkanal, der den Kühler 81 mit der Wärmeeinrichtung 91 verbindet, und einen zweiten Fluidkanal 85, welcher die Wärmeeinrichtung 91 mit dem Motor 79 verbindet.
In Figur 11 ist eine beispielhafte Ausführung eines erfindungsgemäßen Ventilkäfigs 51, der beispielsweise in einem erfindungsgemäßen Mehrwegeventil 1 eingesetzt werden kann, in perspektivischer Ansicht und isoliert dargestellt. Der Ventilkäfig 51 ist im Wesentlichen analog zur Ausführung in den vorhergehenden Figuren ausgebildet. Daher kann grundsätzlich auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen werden. In Figur 11 sind die vier im Wesentlichen identisch geformten Aussparungen 63 ersichtlich, die jeweils einem Fluidanschluss 13 zuzuordnen sind. Ferner ist insbesondere zu erkennen, dass der zweite Umfangsbereich 67 der Aussparungen 63 sich fast über die gesamte Vertikalhöhe der Käfigstruktur 59 erstreckt und einen im Wesentlichen rechteckigen Grundquerschnitt aufweist. Der zweite Umfangsbereich 67 geht direkt in den ersten Umfangsbereich 65 zur Bildung einer der Aussparungen 63 über, wobei der erste Umfangsbereich 65 im Wesentlichen eine halbkreisförmige Kontur hat. Die Übergänge 101, 103 zwischen erstem Umfangsbereich 65 und zweitem Umfangsbereich 67 sind konvex gekrümmt und ermöglichen somit ein einfaches relatives Verdrehen zwischen Ventilkäfig 51 und Ventilgehäuse 3. die konvex gekrümmten Übergänge 101, 103 weisen eine zentrierend und/oder führende Eigenschaft gegenüber dem jeweiligen Fluidanschlussstutzen auf. Der zweite Umfangsbereich 67 weist ferner den Übergängen 101, 103 gegenüberliegende, abgerundete, insbesondere konkav geformte, Ecken 105, 107 auf.
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 Fluidanschlussstutzen
5 Ventilgehäuse
7 Ventilraum
9 Ventilgehäusewandung
Wandungsabschnitt
13 Fluidanschluss
15 Fluideingang
17 Fluidausgang
19 Öffnungswandung
Unterseite
23 Oberseite
25 Stirnfläche
27 Deckel
29 Ende Öffnung
Außenumfang
Anschlagsvorsprung
Baj onettmechanismus
Eingriffselement
Haltenase
Eingriffselement
Ende
Einschiebeelement
Rotationsbewegung
Ventilkäfig
Winkelstück ,57 Rohrabschnitt
Käfigstruktur
Boden
Aussparung
Erster Umfangsbereich
Zweiter Umfangsbereich
Dichtvorsprung
Dichtungsnut
Haltebund
Kühlmittelkreislauf
Motor
Kühleinrichtung
Wärmeeinrichtung
Kühl-Fluidkreislauf
Motorfluideingang
Wärme-Fluidkreislauf 91 Kühlerfluideingang
93 Erster Fluidkanal
95 Zweiter Fluidkanal
97 Ventilglied
99 Dichtungsnut
101, 103 Übergang 105, 107 Ecke E Einschieberichtung R Einsetzrichtung

Claims

Ansprüche
1. Wegeventil (l), insbesondere Mehrwegeventil, zum Handhaben von Fluiden, insbesondere Kühl- und/oder Wärmfluiden, in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem elektrisch betriebenen Kraftfahrzeug, umfassend:
- ein wenigstens einen Fluidkanal (93, 95) definierendes Ventilgehäuse (5) mit wenigstens einem Fluideingang und wenigstens einem Fluidausgang; und
- wenigstens einen an den wenigstens einen Fluideingang oder Fluidausgang angepassten Fluidanschlussstutzen (3); dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Fluidanschlussstutzen (3) mittels eines Bajonettmechanismus (37) formschlüssig mit dem Ventilgehäuse (5) verbunden ist.
2. Wegeventil (1) nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine insbesondere zylindrische Fluidanschlussstutzen (3) an seinem Außenumfang einen wenigstens teilweise umlaufenden Anschlagvorsprung (35) besitzt, wobei insbesondere der Anschlagvorsprung (35) dazu eingerichtet ist, mit einer den wenigstens einen Fluideingang oder Fluidausgang begrenzenden Ventilgehäusewandung in Anschlagkontakt zu gelangen, um eine axiale Einschiebeposition des Fluidanschlussstutzens (3) festzulegen.
3. Wegeventil (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der
Bajonettmechanismus (37) wenigstens ein an dem Außenumfang des Fluidanschlussstutzens (3) ausgebildetes Eingriffselement, wie eine Haltenase oder eine Haltenut, und wenigstens ein weiteres an dem Ventilgehäuse (5) ausgebildetes und in einen von dem wenigstens einen Fluideingang oder Fluidausgang begrenzten Fluiddurchtrittsquerschnitt vorstehendes Eingriffselement umfasst, wie eine Haltenase oder eine Haltenut.
4. Wegeventil (1) nach Anspruch 3, wobei das fluidanschlusstutzenseitige
Eingriffselement dazu eingerichtet ist, bei eingeschobenem Fluidanschlussstutzen (3) in dem wenigstens einen Fluideingang oder Fluidausgang in Einschieberichtung (E) an dem wenigstens einen weiteren ventilgehäuseseitigen Eingriffselement vorbei zu gelangen.
5. Wegeventil (1) nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Bajonettmechanismus (37) derart eingerichtet ist, dass bei eingeschobenem Fluidanschlussstutzen (3) in dem wenigstens einen Fluideingang oder Fluidausgang mittels einer Rotation des Fluidanschlussstutzens (3) das fluidanschlussstutzenseitige Eingriffselement mit dem weiteren ventilgehäuseseitigen Eingriffselement in Eingriff gelangt, insbesondere in Einschieberichtung (E) überlappt, wobei insbesondere eine Montageendposition bei fluchtender Orientierung des wenigstens einen fluidanschlussseitigen Eingriffselements und des wenigstens einen ventilgehäuseseitigen Eingriffselements eingenommen ist.
6. Wegeventil (1) nach Anspruch 5, wobei die Rotationsachse des Fluidanschlussstutzens (3) und die Einschieberichtung (E) des Fluidanschlussstutzens (3) in den wenigstens einen Fluideingang oder Fluidausgang parallel, insbesondere koaxial, zueinander orientiert sind.
7. Wegeventil (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Eingriffselemente derart an dem Fluidanschlussstutzen (3) und/oder dem Ventilgehäuse (5) angeordnet sind, dass die Eingriffselemente frei von einer Umströmung der zu handhabenden Fluidströmung sind.
8. Wegeventil (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein insbesondere nach einem der Ansprüche 16 bis 20 ausgebildeter Ventilkäfig (51) in das Ventilgehäuse (5) eingesetzt ist.
9. Wegeventil (1) nach Anspruch 8, wobei der Bajonettmechanismus (37) dazu eingerichtet ist, eine formschlüssige Befestigung zwischen Ventilkäfig (51), Ventilgehäuse (5) und dem wenigstens einen Fluidanschlussstutzen (3) herzustellen.
10. Wegeventil (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei der Bajonettmechanismus (37) wenigstens ein fluidanschlussseitiges Eingriffselement, wie eine Haltenase oder eine Haltenut, aufweist, die dazu eingerichtet ist, mit dem Ventilkäfig (51) in einen Formschlusseingriff zu gelangen.
11. Wegeventil (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Bajonettmechanismus (37) derart eingerichtet ist, dass bei eingeschobenem Fluidanschlussstutzen (3) in dem wenigstens einen Fluideingang oder Fluidausgang in Folge einer Rotation des Ventilkäfigs ein Formschlusseingriff zwischen dem Fluidanschlussstutzen, insbesondere dem fluidanschlussstutzenseitigen Eingriffselement, und dem Ventilkäfig (51) einhergeht.
12. Wegeventil (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der Ventilkäfig (51) wenigstens zwei dem wenigstens einen Fluideingang und dem wenigstens einen Fluidausgang zuzuordnende Aussparungen (63) besitzt, die jeweils einen einen ersten Öffnungsquerschnitt definierenden ersten Umfangsbereich und einen einen sich von dem ersten Öffnungsquerschnitt unterscheidenden zweiten Öffnungsquerschnitt definierenden zweiten Umfangsbereich aufweisen.
13. Wegeventil (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei zum Einnehmen des Formschlusseingriffs zwischen Fluidanschlussstutzen, insbesondere fluidanschlussseitigen Eingriffselement, und Ventilkäfig (51) der erste Umfangsbereich mit dem wenigstens einen fluidanschlussseitigen Eingriffselement überlappt und/ oder das fluidanschlussseitige Eingriffselement in Einschieberichtung (E) an dem ersten Umfangsbereich vorbei gelangt.
14. Wegeventil (1) nach Anspruch 12 oder 13, wobei der erste Öffnungsquerschnitt im Wesentlichen an einen Außenumfang des wenigstens einen Fluidanschlussstutzens (3) formangepasst ist.
15. Wegeventil (1) nach Anspruch 14, das einen Vormontagezustand, in dem der Ventilkäfig (51) derart in das Ventilgehäuse (5) eingesetzt ist, dass der wenigstens eine Fluideingang oder der wenigstens eine Fluidausgang mit dem zweiten Öffnungsquerschnitt der Aussparung (63) insbesondere fluchtend zueinander ausgerichtet ist, einen Montagezwischenzustand, in dem der Fluidanschlussstutzen (3) durch den Fluideingang oder Fluidausgang und die ventilkäfigseitige Aussparung (63) eingeschoben ist, und einen Montageendzustand aufweist, in dem der erste Öffnungsquerschnitt mit dem Fluideingang oder Fluidausgang ausgerichtet ist und der Fluidanschlussstutzen (3) in dem ersten Öffnungsquerschnitt angeordnet ist.
16. Ventilkäfig (51) für einen insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildetes Wegeventil (1), insbesondere Mehrwegeventil, zum Handhaben von Fluiden, insbesondere Kühl- und/oder Wärmfluiden, in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem elektrisch betriebenen Kraftfahrzeug, das ein wenigstens einen Fluidkanal (93, 95) definierendes Ventilgehäuse (5) mit wenigstens einem Fluideingang und wenigstens einem Fluidausgang und wenigstens einen an den wenigstens einen Fluideingang oder Fluidausgang angepassten Fluidanschlussstutzen (3) aufweist, umfassend eine wenigstens teilweise an eine Innenkontur des Ventilgehäuses angepasste Käfigstruktur, die wenigstens zwei dem wenigstens einen Fluideingang und dem wenigstens einen Fluidausgang zuzuordnende Aussparungen (63) besitzt, die jeweils einen einen ersten Öffnungsquerschnitt definierenden ersten Umfangsbereich und einen einen sich von dem ersten Öffnungsquerschnitt unterscheidenden, zweiten Öffnungsquerschnitt definierenden zweiten Umfangsbereich aufweisen.
17. Ventilkäfig (51) nach Anspruch 16, wobei wenigstens einer der Umfangsbereiche an einen von dem wenigstens einen Fluideingang oder Fluidausgang begrenzten Fluiddurchtrittsquerschnitt formangepasst ist.
18. Ventilkäfig (51) nach Anspruch 16 oder 17, wobei ein insbesondere ebener Deckel an die Käfigstruktur angebracht ist, insbesondere aus einem Stück mit der Käfigstruktur hergestellt ist, insbesondere durch ein Kunststoff-Spritzgießverfahren.
19. Ventilkäfig (51) nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Käfigstruktur im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet ist und zu wenigstens einer Stirnseite hin offen ist, wobei insbesondere die andere Stirnseite durch den Deckel abgeschlossen ist.
20. Ventilkäfig (51) nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei der erste Öffnungsquerschnitt teilkreisförmig ist und/oder kleiner ist als der zweite Öffnungsquerschnitt.
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