WO2018130397A1 - Ventileinheit - Google Patents
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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 invention relates to a valve unit, in particular valve unit for controlling cooling water in a motor vehicle, having a valve housing, with a valve body arranged in the valve body, connected to the valve body and guided through the valve housing in an actuator housing shaft and with a on the Shaft attached actuator.
- valve units are often used in today's motor vehicles for controlling a cooling water circuit, a Medi ⁇ ums an air conditioner, an oil circuit or the like and are known in practice.
- valve assembly In one known from practice, valve assembly, one end of the shank of the valve body in cross section is D-shaped ge ⁇ staltet.
- An actuator designed as a gear has a cross section corresponding to the end of the shank and is pressed onto the shank.
- a disadvantage of the known Ventilein ⁇ unit is that the connection between the actuator and shaft in the direction of rotation has a game. This play leads to an inaccuracy in the adjustment of the position of the valve body when driving the actuator. Furthermore, the pointing in the direction of rotation game leads to an undesirable hysteresis. Thus, different positions of the valve body are generated when starting a desired position of the actuator from different directions of rotation. Such hysteresis also prevents accurate adjustment of the valve body when driven by an actuator.
- the invention is based on the problem of further developing a valve unit of the type mentioned at the beginning in such a way that it permits a particularly precise adjustment of the position of the valve body.
- This problem is inventively solved in that the actuator and the shaft have a Dahlkeilaus strictlyung with a corresponding thereto splined profile.
- This design ensures a reliable positive connection of the actuator with the shaft in the direction of rotation.
- a hysteresis when driving the shaft is avoided by the actuator.
- the avoidance of hysteresis allows a particularly accurate adjustment of the position of the valve body when driving the shaft in both directions of rotation by the actuator.
- Such splined profiles allow, to a limited extent, an axial displaceability of the actuator so that tolerances in the valve unit can be easily compensated. Furthermore, splined profiles, in contrast to a D-shaped profile tip over. This ensures a reliable power transmission between actuator and shaft.
- the splined profile is constructed symmetrically in accordance with another advantageous development of the invention and reliably prevents tilting of the actuator when the splined profile is designed as a splined profile. Furthermore, such a multi-tooth profile can be manufactured particularly inexpensively with generally known tools.
- the shaft has three pins arranged in the shaft and when the shaft Pin in a corresponding pin recess of Stellglie ⁇ penetrate.
- the actuator is reliably secured according to another advantageous embodiment of the invention against falling out of the shaft when the at least one pin of the shaft for positive engagement behind the pin recess of the actuator is plastically deformed.
- the position of the actuator is axially secured after assembly and after the compensation of tolerances between shaft and actuator.
- the plastic deformation can be done for example by H exertverstemmung.
- connection of the actuator and the shaft designed according to another advantageous embodiment of the invention is particularly compact, when the Dahlkeilausnaturalung for the splined and the Zapfenausnaturalung for at least one pin in the axial direction are arranged one behind the other in the actuator. Due to this design, the valve unit requires a particularly small space.
- the actuator contributes, according to another advantageous embodiment of the invention ⁇ before, when the actuator is glued to the shaft. Since the actuator usually a magnet is bonded, the bonding of the actuator on the shaft can be particularly easy to perform with the same adhesive in one operation.
- it contributes, according to another advantageous embodiment of the invention ⁇ before, when the actuator is welded to the shaft.
- the welding can be carried out, for example, by laser welding, friction welding or ultrasonic welding.
- it contributes according to another advantageous embodiment of the invention, when the connection of splined profile in the splined recess is formed as a press fit.
- the connec ⁇ tion of the actuator on the shaft is also secured non-positively in the axial direction.
- the valve unit is according to another advantageous embodiment of the invention ⁇ structurally particularly simple if the actuator has a gear and the Dahlkeil- recess in the hub of the gear wheel is arranged.
- a particularly low static friction or sliding friction when driving the valve body can be easily ensured according to another advantageous embodiment of the invention ⁇ if the shaft is sealed via at least one X-ring in the valve housing.
- valve body and the shaft are designed in one piece.
- valve body and shaft can be easily mounted according to another advantageous embodiment of the invention, when the valve housing is formed in two parts, wherein the valve body is held between two housing parts.
- Fig.l a valve unit with a valve housing and a
- actuator housing 2 is a sectional view through the valve housing with adjacent areas of the actuator housing
- FIG. 3 is a plan view of a connection of an actuator on a shaft of the valve unit of Figure 2
- Fig.5 greatly enlarged a sectional view through a
- Figure 1 shows a valve unit 1 with a valve housing 2 and an actuator housing 3.
- a not-shown actuator 4 such as an electric motor is arranged in the actuator housing 3.
- the actuator 4 drives an actuator 6 via a transmission 5 shown in FIG.
- a valve body 7 shown in Figure 2 for controlling a plurality of terminals 8 - 10 is rotatably or pivotally mounted in the valve housing 2.
- the valve body 7 is integrally ge ⁇ customized with a projecting into the actuator housing 3 shank. 11 The free end of the shaft 11 is connected to the actuating ⁇ membered. 7
- FIG. 2 shows, in a longitudinal section through the valve housing 2 with adjoining regions of the actuator housing 3, that the valve housing 2 is manufactured in two parts with two housing parts 12, 13 connected to one another.
- the valve body 7 is mounted between the two housing parts 12, 13.
- the actuator 6 is designed as a gear and has a Na ⁇ be 14 for connection to the shaft 11.
- the shaft 11 has at its free end protruding pin 15, with which it penetrates Zapfen fenkomen 16 in the actuator 6.
- a Mag net 17 glued on.
- the shaft 11 is sealed in the one to the actuator housing 3 facing housing part 12 via at least one X-ring 18. In one embodiment of the invention, two X-rings are provided.
- Figure 3 shows a plan view of the actuator 6 prior to assembly of the magnet 17. It can be seen that the actuator 6 has a total of three pin recesses 16 for three pins 15. The pins 15 are caulked with the actuator 6 hot. When mounting the magnet 17 with an adhesive, this adhesive also passes between the pin recesses 16 and the pins 15.
- Figure 4 shows a sectional view along the line IV - IV of Figure 2 by the connection of the actuator 6 with the shaft 11. It can be seen that the shaft 11 has at its free end a splined profile 19, which in a splined recess 20 of the actuator 6 penetrates. During assembly, the actuator 6 on the shaft 11 is axially ver ⁇ pushed until the pins 15 are caulked hot.
- FIG. 5 shows greatly enlarged in a sectional view along the line V-V from FIG. 3 a partial area of the connection of the actuator 6 to one of the pins 15.
- the pins 15 are arranged radially on the outside and thus directly adjoin the splined profile 19 of the sheep 11 at.
- the pins 15 may be arranged centrally in the shaft 11.
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Abstract
Bei einer Ventileinheit (1) ist ein als Zahnrad ausgebildetes Stellglied (6) über ein Vielkeilprofil (19) mit einem Schaft (11) eines Ventilkörpers (7) verbunden. Weiterhin hat der Schaft (11) Zapfen (15), welche Zapfenausnehmungen (16) des Stellgliedes (6) durchdringen und an ihren Enden heiß verstemmt sind. Das Stellglied (6) ist hierdurch zuverlässig auf dem Schaft (11) befestigt. Der Ventilkörper (7) lässt sich besonders genau positionieren.
Description
Beschreibung Ventileinheit
Die Erfindung betrifft eine Ventileinheit, insbesondere Ven- tileinheit zur Steuerung von Kühlwasser in einem Kraftfahrzeug, mit einem Ventilgehäuse, mit einem in dem Ventilgehäuse angeordneten Ventilkörper, mit einem mit dem Ventilkörper verbundenen und durch das Ventilgehäuse in ein Aktuatorgehäuse geführten Schaft und mit einem auf dem Schaft befestigten Stellglied.
Solche Ventileinheiten werden in heutigen Kraftfahrzeugen häufig zur Steuerung eines Kühlwasserkreislaufs, eines Medi¬ ums einer Klimaanlage, eines Ölkreislaufs oder dergleichen häufig eingesetzt und sind aus der Praxis bekannt.
Bei einer aus der Praxis bekannten Ventileinheit ist ein Ende des Schaftes des Ventilkörpers im Querschnitt D-förmig ge¬ staltet. Ein als Zahnrad ausgebildetes Stellglied hat ein dem Ende des Schaftes entsprechenden Querschnitt und ist auf dem Schaft aufgepresst. Nachteilig bei der bekannten Ventilein¬ heit ist jedoch, dass die Verbindung zwischen Stellglied und Schaft in Drehrichtung ein Spiel hat. Dieses Spiel führt zu einer Ungenauigkeit bei der Einstellung der Position des Ven- tilkörpers beim Antrieb des Stellgliedes. Weiterhin führt das in Drehrichtung weisende Spiel zu einer unerwünschten Hysterese. Damit werden beim Anfahren einer gewünschten Position des Stellgliedes aus unterschiedlichen Drehrichtungen unterschiedliche Positionen des Ventilkörpers erzeugt. Eine solche Hysterese verhindert ebenfalls eine genaue Einstellung des Ventilkörpers beim Antrieb über einen Aktuator.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Ventileinheit der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, dass sie eine besonders genaue Einstellung der Position des Ventilkörpers ermöglicht .
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Stellglied und der Schaft eine Vielkeilausnehmung mit einem damit korrespondierendem Vielkeilprofil aufweisen. Durch diese Gestaltung wird eine zuverlässige formschlüssige Verbindung des Stellgliedes mit dem Schaft in Drehrichtung gewährleistet. Damit wird auch eine Hysterese beim Antrieb des Schaftes durch das Stellglied vermieden. Die Vermeidung der Hysterese ermöglicht eine besonders genaue Einstellung der Position des Ventilkörpers beim Antrieb des Schaftes in beide Drehrichtungen durch das Stellglied. Solche Vielkeil- profile ermöglichen im begrenzten Maß eine axiale Verschiebbarkeit des Stellgliedes, so dass sich Toleranzen in der Ventileinheit einfach ausgleichen lassen. Weiterhin sind Vielkeilprofile im Gegensatz zu einem D-förmigen Profil kippsicher. Damit wird eine zuverlässige Kraftübertragung zwischen Stellglied und Schaft gewährleistet.
Das Vielkeilprofil ist gemäß einer anderen vorteilhaften Wei- terbildung der Erfindung symmetrisch aufgebaut und verhindert zuverlässig ein Kippen des Stellgliedes, wenn das Vielkeil- profil als Vielzahnprofil ausgebildet ist. Weiterhin lässt sich ein derartiges Vielzahnprofil besonders kostengünstig mit allgemein bekannten Werkzeugen fertigen.
Zur weiteren Erhöhung der Festigkeit der Verbindung des Stellgliedes mit dem Schaft trägt es gemäß einer anderen vor¬ teilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn das freie Ende des Schaftes zumindest einen Zapfen aufweist und wenn der Zapfen in eine entsprechende Zapfenausnehmung des Stell¬ gliedes eindringt.
Zur weiteren Erhöhung der Kippsicherheit der Verbindung des Stellgliedes mit dem Schaft trägt es gemäß einer anderen vor- teilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn der Schaft drei in dem Schaft angeordnete Zapfen aufweist und wenn die
Zapfen in eine entsprechende Zapfenausnehmung des Stellglie¬ des eindringen.
Das Stellglied ist gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zuverlässig gegen ein Herausfallen von dem Schaft gesichert, wenn der zumindest eine Zapfen des Schaftes zur formschlüssigen Hintergreifung der Zapfenausnehmung des Stellgliedes plastisch verformt ist. Damit wird nach der Montage und nach dem Ausgleich von Toleranzen zwischen Schaft und Stellglied die Position des Stellgliedes axial ge- sichert. Bei aus Kunststoff gefertigten Schäften kann die plastische Verformung beispielsweise durch Heißverstemmung erfolgen .
Die Verbindung des Stellgliedes und des Schaftes gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kompakt, wenn die Vielkeilausnehmung für das Vielkeilprofil und die Zapfenausnehmung für den zumindest einen Zapfen in axialer Richtung hintereinander in dem Stellglied angeordnet sind. Durch diese Gestaltung benötigt die Ventileinheit einen besonders geringen Bauraum.
Zur weiteren Erhöhung der Festigkeit der Verbindung des Stellgliedes mit dem Schaft trägt es gemäß einer anderen vor¬ teilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn das Stell- glied mit dem Schaft verklebt ist. Da mit dem Stellglied meist ein Magnet verklebt wird, lässt sich die Verklebung des Stellgliedes auf dem Schaft besonders einfach mit dem selben Kleber in einem Arbeitsgang durchführen. Zur weiteren Erhöhung der Festigkeit der Verbindung des Stellgliedes mit dem Schaft trägt es gemäß einer anderen vor¬ teilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn das Stellglied auf dem Schaft verschweißt ist. Die Verschweißung kann beispielsweise durch Laserschweißen, Reibschweißen oder Ult- raschallschweißen erfolgen.
Zur weiteren Sicherheit gegen eine Hysterese trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn die Verbindung aus Vielkeilprofil in der Vielkeilausneh- mung als Presspassung ausgebildet ist. Damit ist die Verbin¬ dung des Stellgliedes auf dem Schaft zudem in axialer Rich- tung kraftschlüssig gesichert.
Die Ventileinheit gestaltet sich gemäß einer anderen vorteil¬ haften Weiterbildung der Erfindung konstruktiv besonders einfach, wenn das Stellglied ein Zahnrad hat und die Vielkeil- ausnehmung in der Nabe des Zahnrades angeordnet ist.
Eine besonders geringe Haftreibung oder Gleitreibung beim Antrieb des Ventilkörpers lässt sich gemäß einer anderen vor¬ teilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach sicherstellen, wenn der Schaft über zumindest einem X-Ring in dem Ventilgehäuse abgedichtet ist.
Zur weiteren Verringerung einer Hysterese zwischen einem Ak- tuator und dem Ventilkörper trägt es gemäß einer anderen vor- teilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn der Ventilkörper und der Schaft einstückig gestaltet sind.
Eine einstückige Einheit aus Ventilkörper und Schaft lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Er- findung einfach montieren, wenn das Ventilgehäuse zweiteilig ausgebildet ist, wobei der Ventilkörper zwischen zwei Gehäuseteilen gehalten ist.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur wei- teren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
Fig.l eine Ventileinheit mit einem Ventilgehäuse und einem
Aktuatorgehäuse,
Fig.2 eine Schnittdarstellung durch das Ventilgehäuse mit angrenzenden Bereichen des Aktuatorgehäuses ,
Fig.3 eine Draufsicht auf eine Verbindung eines Stellgliedes auf einem Schaft der Ventileinheit aus Figur 2,
Fig.4 vergrößert eine Schnittdarstellung durch einen Teilbereich des Stellgliedes und des Schaftes aus Figur 2 entlang der Linie IV - IV,
Fig.5 stark vergrößert eine Schnittdarstellung durch einen
Teilbereich des Stellgliedes und des Schaftes aus Fi¬ gur 3 entlang der Linie V - V.
Figur 1 zeigt eine Ventileinheit 1 mit einem Ventilgehäuse 2 und einem Aktuatorgehäuse 3. In dem Aktuatorgehäuse 3 ist ein nicht näher dargestellter Aktuator 4, wie beispielsweise ein Elektromotor angeordnet. Der Aktuator 4 treibt über ein in Figur 2 dargestelltes Getriebe 5 ein Stellglied 6 an. In dem Ventilgehäuse 2 ist ein in Figur 2 dargestellter Ventilkörper 7 zur Steuerung mehrerer Anschlüsse 8 - 10 drehbar bzw. verschwenkbar gelagert. Der Ventilkörper 7 ist einstückig mit einem in das Aktuatorgehäuse 3 hineinragenden Schaft 11 ge¬ fertigt. Das freie Ende des Schaftes 11 ist mit dem Stell¬ glied 7 verbunden.
Figur 2 zeigt in einem Längsschnitt durch das Ventilgehäuse 2 mit angrenzenden Bereichen des Aktuatorgehäuses 3, dass das Ventilgehäuse 2 zweiteilig mit zwei miteinander verbundenen Gehäuseteilen 12, 13 gefertigt ist. Der Ventilkörper 7 ist zwischen den beiden Gehäuseteilen 12, 13 gelagert.
Das Stellglied 6 ist als Zahnrad ausgebildet und hat eine Na¬ be 14 zur Verbindung mit dem Schaft 11. Der Schaft 11 hat an seinem freien Ende hervorstehende Zapfen 15, mit dem er Zap- fenausnehmungen 16 im Stellglied 6 durchdringt. Im Zentrum der Nabe 14 und damit im Bereich des Schaftes 11 ist ein Mag-
net 17 aufgeklebt. Der Schaft 11 ist in dem einen zu dem Aktuatorgehäuse 3 zugewandten Gehäuseteil 12 über zumindest einen X-Ring 18 abgedichtet. In einer Ausgestaltung der Erfindung sind zwei X-Ringe vorgesehen. Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf das Stellglied 6 vor der Montage des Magneten 17. Hierbei ist zu erkennen, dass das Stellglied 6 insgesamt drei Zapfenausnehmungen 16 für drei Zapfen 15 hat. Die Zapfen 15 sind mit dem Stellglied 6 heiß verstemmt. Bei der Montage des Magneten 17 mit einem Kleb- Stoff gelangt zudem dieser Klebstoff zwischen die Zapfenaus- nehmungen 16 und die Zapfen 15.
Figur 4 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Linie IV - IV aus Figur 2 durch die Verbindung des Stellgliedes 6 mit dem Schaft 11. Hierbei ist zu erkennen, dass der Schaft 11 an seinem freien Ende ein Vielkeilprofil 19 hat, welches in eine Vielkeilausnehmung 20 des Stellgliedes 6 eindringt. Bei der Montage ist das Stellglied 6 auf dem Schaft 11 axial ver¬ schiebbar, bis die Zapfen 15 heiß verstemmt werden.
Figur 5 zeigt stark vergrößert in einer Schnittdarstellung entlang der Linie V - V aus Figur 3 einen Teilbereich der Verbindung des Stellgliedes 6 mit einem der Zapfen 15. Die Zapfen 15 sind radial außen angeordnet und grenzen damit un- mittelbar an das Vielkeilprofil 19 des Schafes 11 an. In ei¬ ner alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform können die Zapfen 15 auch mittig in dem Schaft 11 angeordnet sein.
Claims
Ventileinheit (1), insbesondere Ventileinheit (1) zur Steuerung von Kühlwasser in einem Kraftfahrzeug, mit einem Ventilgehäuse (2) , mit einem in dem Ventilgehäuse
(2) angeordneten Ventilkörper (7), mit einem mit dem Ventilkörper (7) verbundenen und durch das Ventilgehäuse
(2) in ein Aktuatorgehäuse (3) geführten Schaft (11) und mit einem auf dem Schaft (11) befestigten Stellglied
(6) , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Stellglied (6) und der Schaft (11) eine Vielkeilausneh- mung (20) mit einem damit korrespondierendem Vielkeil- profil (19) aufweisen.
Ventileinheit nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Vielkeilprofil (19) als Vielzahnprofil ausgebildet ist.
Ventileinheit nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das freie Ende des Schaftes (11) zumindest einen Zapfen (15) aufweist und dass der Zapfen (15) in eine entsprechende Zapfenausneh- mung (16) des Stellgliedes (6) eindringt.
Ventileinheit nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Schaft (11) drei in dem Schaft (11) angeordnete Zapfen (15) aufweist und dass die Zapfen (15) in eine entsprechende Zapfenausnehmung (16) des Stellgliedes (6) eindringen.
Ventileinheit nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der zumindest eine Zap¬ fen (15) des Schaftes (11) zur formschlüssigen Hintergreifung der Zapfenausnehmung (16) des Stellgliedes (6) plastisch verformt ist.
6. Ventileinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Vielkeil- ausnehmung (20) für das Vielkeilprofil (19) und die Zap- fenausnehmung (16) für den zumindest einen Zapfen (15) in axialer Richtung hintereinander in dem Stellglied (6) angeordnet sind.
7. Ventileinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Stell¬ glied (6) mit dem Schaft (11) verklebt ist.
8. Ventileinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Stell¬ glied (6) auf dem Schaft (11) verschweißt ist. 9. Ventileinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Verbin¬ dung aus Vielkeilprofil (19) in der Vielkeilausnehmung (20) als Presspassung ausgebildet ist. 10. Ventileinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Stell¬ glied (6) ein Zahnrad hat und dass die Vielkeilausneh¬ mung (20) in der Nabe (14) des Zahnrades angeordnet ist. 11. Ventileinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Schaft (11) über zumindest einem X-Ring (18) in dem Ventilge¬ häuse (2) abgedichtet ist. 12. Ventileinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Ventil¬ körper (7) und der Schaft (11) einstückig gestaltet sind .
13. Ventileinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Ventilge-
häuse (2) zweiteilig ausgebildet ist, wobei der Ventil¬ körper (7) zwischen zwei Gehäuseteilen (12, 13) gehalten ist .
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