DE102012012295B3 - Rotary valve for motor car, has rotation gear including drivable worm gear with labyrinth, which is formed so that runner is twisted in circumferential direction in state coupled with labyrinth by rotation of worm gear - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Drehschieber mit mehreren Verstellgliedern und einem einen Drehwinkelunterschied zwischen den Verstellgliedern erzeugenden Drehgetriebe.The invention relates to a rotary valve with a plurality of adjusting members and a rotation angle generating a rotation angle difference between the adjusting members.
Bei Kraftfahrzeugen werden verschiedene Baugruppen eingesetzt, die jeweils mehrere Stellmotoren für das Verstellen oder Regeln eines Moduls aufweisen. Beispiele dafür sind eine Sitzverstellung, eine Gebläseregelung oder Querschnittsverstellglieder eines Kühlkreislaufs. Üblicherweise benötigen diese Baugruppen mehrere Stellmotoren oder sonstige Aktoren, da die verschiedenen Verstellglieder unabhängig voneinander betätigbar sein müssen.In motor vehicles, various assemblies are used, each having a plurality of actuators for adjusting or regulating a module. Examples include a seat adjustment, a blower control or Querschnittsverstellglieder a cooling circuit. Usually, these modules require several servomotors or other actuators, since the various adjustment must be independently operable.
Drehschieber weisen Querschnittsverstellglieder auf, um für unterschiedliche Zweige eines Kühlmittelkreislaufs unterschiedliche Durchströmungsquerschnitte einzustellen. Zum Einstellen eines Volumenstroms eines flüssigen oder gasförmigen Mediums weisen Drehschieber üblicherweise mindestens eine Durchströmungsöffnung in der Mantelfläche eines Querschnittsverstellglieds auf. In Abhängigkeit der Drehwinkelstellung des Querschnittsverstellglieds ergibt sich durch das Zusammenwirken mit einem Zulauf oder einem Ablauf für das Medium ein Strömungsquerschnitt, dessen Größe veränderbar ist. Kühlmittelkreisläufe von Brennkraftmaschinen weisen häufig mehrere Zweige auf, die Verwendung eines Stellglieds pro Zweig erfordert jedoch einen großen Bauraum und ist aufwändig.Rotary valves have Querschnittsverstellglieder in order to set different flow cross sections for different branches of a coolant circuit. For adjusting a volume flow of a liquid or gaseous medium, rotary valves usually have at least one flow opening in the lateral surface of a cross-section adjustment member. Depending on the angular position of the cross-section adjustment is obtained by the interaction with an inlet or a flow for the medium, a flow cross-section whose size is variable. Coolant circuits of internal combustion engines often have several branches, but the use of one actuator per branch requires a large amount of space and is expensive.
Es sind jedoch bereits Drehschieber vorgeschlagen worden, die lediglich einen einzigen Antrieb aufweisen und dennoch mehrere Verstellglieder steuern können.However, rotary valves have already been proposed which have only a single drive and yet can control a plurality of adjusting members.
Während die Druckschriften
In der
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Drehschieber anzugeben, bei dem mehrere Querschnittsverstellglieder stufenlos verstellbar und regelbar sind.The invention is therefore based on the object to provide a rotary valve in which several Querschnittsverstellglieder are continuously adjustable and adjustable.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Drehschieber der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Drehgetriebe eine antreibbare Schnecke aufweist, die über ein Koppelelement mit einem Läufer koppelbar ist, wobei die Schnecke einen Gewindegang aufweist, der so geformt ist, dass der Läufer im gekoppelten Zustand durch eine Drehung der Schnecke axial verschiebbar ist, wobei die Schnecke wenigstens ein Labyrinth aufweist, das so geformt ist, dass der Läufer im gekoppelten Zustand durch eine Drehung der Schnecke in Umfangsrichtung verdrehbar ist.To solve this problem is inventively provided in a rotary valve of the type mentioned that the rotary gear has a drivable screw which can be coupled via a coupling element with a rotor, wherein the screw has a thread which is shaped so that the rotor in the coupled State is axially displaceable by a rotation of the screw, wherein the screw has at least one labyrinth, which is shaped so that the rotor is rotatable in the coupled state by a rotation of the screw in the circumferential direction.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass ein Drehschieber, der die Regelung mehrerer Verstellglieder ermöglicht, mit einer antreibbaren Schnecke geschaffen werden kann, wodurch mit einem einzigen Antrieb beliebig viele Verstellglieder geregelt werden können. Wesentlich ist dabei, dass die mehreren Verstellglieder vollkommen unabhängig voneinander geregelt werden können. Die Funktionsweise ist dabei derart, dass der Läufer durch eine Drehung der antreibbaren Schnecke zunächst ein bestimmtes Verstellglied anfährt, anschließend kann dieses ausgewählte Verstellglied durch eine Drehung der Schnecke in Umfangsrichtung gedreht werden, wodurch eine Positionierung der Verstellglieder ermöglicht wird.The invention is based on the recognition that a rotary valve, which allows the control of several adjustment, can be provided with a drivable screw, which can be controlled with a single drive as many adjusting. It is essential that the multiple adjustment can be controlled completely independently. The mode of operation is such that the rotor initially approaches a specific adjusting member by a rotation of the drivable screw, and then this selected adjusting member can be rotated by a rotation of the screw in the circumferential direction, thereby enabling positioning of the adjusting members.
Bei dem erfindungsgemäßen Drehschieber kann das Koppelelement als federbelasteter, an dem Läufer angeordneter, radial bewegbarer Stift ausgebildet sein. Der an dem Läufer angebrachte Stift stellt somit bei Bedarf eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen dem Läufer und der Schnecke her, so dass der Läufer bei einer Drehung der Schnecke bewegt wird. Zum Anfahren eines bestimmten Verstellglieds wird der Läufer axial verschoben, nach dem Anfahren des Verstellglieds wird der Läufer in Umfangsrichtung gedreht, wobei gleichzeitig das Verstellglied gedreht und damit positioniert wird. Auf diese Weise kann z. B. ein Strömungsquerschnitt für ein flüssiges oder gasförmiges Medium eingestellt werden.In the rotary valve according to the invention, the coupling element may be formed as a spring-loaded, arranged on the rotor, radially movable pin. The attached to the rotor pin thus provides if necessary, a non-positive and / or positive connection between the rotor and the screw ago, so that the rotor is moved upon rotation of the screw. For starting a particular adjusting the rotor is displaced axially, after the start of the adjustment of the rotor is rotated in the circumferential direction, at the same time the adjusting member is rotated and thus positioned. In this way, z. B. a flow cross-section for a liquid or gaseous medium can be adjusted.
Bei dem erfindungsgemäßen Drehschieber wird es besonders bevorzugt, dass der Läufer an seiner Außenseite eine Verzahnung aufweist, die mit einer Gegenverzahnung an der Innenseite eines Verstellglieds koppelbar ist. Der Läufer fährt während der Axialbewegung, d. h. beim Anfahren des Verstellglieds mit seiner Verzahnung in die Gegenverzahnung ein, wodurch ein Kraftschluss hergestellt wird, nach der exakten axialen Positionierung wird das Verstellglied durch eine Drehung der Schnecke, die wiederum den Läufer dreht, in Umfangsrichtung positioniert. In the rotary valve according to the invention, it is particularly preferred that the rotor has on its outer side a toothing which can be coupled with a counter-toothing on the inside of an adjusting member. The rotor moves during the axial movement, ie when starting the adjusting with its teeth in the counter teeth, whereby a frictional connection is made, after the exact axial positioning, the adjusting member by rotation of the screw, which in turn rotates the rotor, positioned in the circumferential direction.
Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Drehschiebers weist den Vorteil auf, dass mit einem einzigen Läufer mehrere axial voneinander beabstandete Verstellglieder angefahren und nacheinander vollkommen unabhängig voneinander eingestellt werden können.This embodiment of the rotary valve according to the invention has the advantage that can be approached with a single rotor a plurality of axially spaced apart adjusting members and can be adjusted one after the other completely independently.
Eine besonders zuverlässige Funktion des erfindungsgemäßen Drehschiebers ergibt sich, wenn die Schnecke mehrere an axial voneinander beabstandeten Stellen angeordnete Labyrinthe aufweist, wobei jedes Labyrinth einem Verstellglied zugeordnet ist. Das Labyrinth ist wie eine Kulisse ausgebildet, in die das Koppelelement zur Verstellung eingreifen kann. Wenn das Koppelelement gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung als an dem Läufer angeordneter, jedoch bewegbarer Stift ausgebildet ist, kann dieser Stift in das Labyrinth einfahren, damit eine Verstellung eines Verstellglieds in Umfangsrichtung erfolgen kann. Nach dem Ende des Verstellvorgangs kann der Stift wieder aus dem Labyrinth ausfahren, so dass der Läufer an eine andere Axialposition bewegt werden kann. Die Schnecke kann somit mehrere axial voneinander beabstandete Labyrinthe aufweisen, wobei für jedes Verstellglied ein Labyrinth vorgesehen ist.A particularly reliable function of the rotary valve according to the invention is obtained when the screw has a plurality of labyrinths arranged at axially spaced locations, each labyrinth being associated with an adjusting member. The labyrinth is designed as a backdrop into which the coupling element can engage for adjustment. If the coupling element is designed according to a preferred embodiment of the invention as arranged on the rotor, but movable pin, this pin can retract into the labyrinth, so that an adjustment of an adjusting can be done in the circumferential direction. After the end of the adjustment process, the pin can again extend out of the labyrinth, so that the runner can be moved to another axial position. The worm may thus have a plurality of labyrinths spaced apart axially, wherein a labyrinth is provided for each adjusting member.
Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass der Läufer bei dem erfindungsgemäßen Drehschieber nach dem axialen Anfahren des Labyrinths durch eine Umkehrung der Bewegungsrichtung der Schnecke mit dem Labyrinth koppelbar ist. Diese Kopplung erfolgt vorzugsweise über den an dem Läufer angeordneten Stift, der während der axialen Verschiebung des Läufers an einem Gewindegang der Schnecke geführt ist und der zur Verstellung des Verstellglieds in Umfangsrichtung mit dem Labyrinth koppelbar ist.It is also within the scope of the invention that the rotor in the rotary valve according to the invention after the axial approach of the labyrinth by a reversal of the direction of movement of the screw with the labyrinth is coupled. This coupling is preferably carried out via the arranged on the rotor pin, which is guided during the axial displacement of the rotor on a thread of the screw and which can be coupled to the adjustment of the adjusting in the circumferential direction with the labyrinth.
Das Labyrinth kann bei dem erfindungsgemäßen Drehschieber so ausgebildet sein, dass das Verstellglied im gekoppelten Zustand durch eine Drehung der Schnecke im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn verstellbar ist. Im gekoppelten Zustand, d. h. wenn der Stift des Läufers in das Labyrinth eingefahren ist, kann der Läufer und damit das Verstellglied durch Drehbewegungen in beide Richtungen verstellt werden. Dadurch kann das Verstellglied besonders schnell und äußerst präzise justiert werden.The labyrinth may be formed in the rotary valve according to the invention so that the adjusting member is adjustable in the coupled state by a rotation of the screw in a clockwise or counterclockwise direction. In the coupled state, d. H. when the pin of the rotor is moved into the labyrinth, the rotor and thus the adjusting member can be adjusted by rotational movements in both directions. As a result, the adjusting can be adjusted very quickly and extremely precise.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Labyrinth einen ersten, im Wesentlichen ebenen Abschnitt und einen zweiten im Wesentlichen bogenförmigen Abschnitt aufweist, wobei die beiden Abschnitte an ihren Endabschnitten miteinander verbunden sind. Die beiden Abschnitte sind so ausgebildet, dass sie nacheinander von dem Stift durchlaufen werden können, dementsprechend bilden die beiden Abschnitte eine geschlossene Bahn für den Stift, die bei Bedarf auch mehrfach durchlaufen werden kann.A further development of the invention provides that the labyrinth has a first, essentially planar section and a second, substantially arcuate section, wherein the two sections are connected to one another at their end sections. The two sections are designed so that they can be passed successively from the pin, accordingly, the two sections form a closed path for the pen, which can also be repeated if necessary.
Um ein Ausfahren des Koppelelements aus dem Labyrinth nach einer Verstellung des Verstellglieds zu erleichtern, kann das Labyrinth einen Rampenabschnitt zum Ausfahren des Koppelelements aufweisen, der durch einen Drehrichtungswechsel der Schnecke auswählbar ist. Über diesen Rampenabschnitt kann der Stift von dem Labyrinth in den Gewindegang der Schnecke überführt werden, so dass der Läufer anschließend axial verstellt werden kann.In order to facilitate an extension of the coupling element out of the labyrinth after an adjustment of the adjusting element, the labyrinth can have a ramp section for extending the coupling element, which can be selected by changing the direction of rotation of the screw. About this ramp section of the pin can be transferred from the labyrinth into the thread of the screw, so that the rotor can then be adjusted axially.
Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass die Schnecke an derselben Axialposition zwei oder drei in Umfangsrichtung zueinander beabstandete Labyrinthe aufweist, wobei für jedes Labyrinth ein Koppelelement, insbesondere ein Stift, vorgesehen ist.A further development of the invention can provide that the worm has at the same axial position two or three labyrinths spaced apart in the circumferential direction, wherein a coupling element, in particular a pin, is provided for each labyrinth.
Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass es wenigstens einen Drehschieber der beschriebenen Art aufweist.In addition, the invention relates to a motor vehicle. The motor vehicle according to the invention is characterized in that it has at least one rotary valve of the type described.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:Further advantages and details of the invention will be explained below with reference to an embodiment with reference to the drawings. The drawings are schematic representations and show:
Nachfolgend werden der Aufbau und die Funktionsweise des Drehschiebers
Der Läufer
Um einen Verstellvorgang durchzuführen, wird der Läufer
Das Gehäuse
Um eine Verstellung eines bestimmten Verstellglieds
In
Dieser Zustand ist in
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