Die Erfindung geht aus von einem
Ventil zur Steuerung von Volumenströmen, insbesondere Volumenströmen in einem
Kühl- und/oder
Heizkreislauf, beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, bzw. von einem
Kühl- und/oder
Heizkreislauf nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche 1 bzw.
16.The invention is based on one
Valve for controlling volume flows, in particular volume flows in one
Cooling and / or
Heating circuit, for example of a motor vehicle, or from one
Cooling and / or
Heating circuit according to the preambles of independent claims 1 and
16th
Ein Kühl- bzw. Heizkreislauf, beispielsweise eines
Kraftfahrzeuges, beinhaltet in der Regel eine zu kühlende Wärmequelle,
beispielsweise den Fahrzeugmotor, die mittels eines Kühlmediums
durch freie oder erzwungene Konvektion gekühlt werden soll. Die Temperaturdifferenz über der
Wärmequelle ist
vom Wärmeeintrag
und von der Größe des Volumenstroms
des Kühlmittels
abhängig,
während
die absolute Temperatur des Kühlmediums
durch den Wärmeeintrag
der Wärmequelle,
die Wärmeabfuhr über etwaige,
im Kühlkreislauf
befindliche Kühlerelemente
und die Wärmekapazitäten der
beteiligten Materialien bestimmt wird.A cooling or heating circuit, for example one
Motor vehicle, usually includes a heat source to be cooled,
For example, the vehicle engine using a cooling medium
to be cooled by free or forced convection. The temperature difference over the
Is heat source
from the heat input
and the size of the volume flow
of the coolant
dependent,
while
the absolute temperature of the cooling medium
through the heat input
the heat source,
heat dissipation via any
in the cooling circuit
located cooler elements
and the heat capacities of the
involved materials is determined.
Um beispielsweise den Verbrennungsmotor eines
Kraftfahrzeugs vor dem Überhitzen
zu schützen
und die Abwärme
des Motors gegebenenfalls zur Heizung des Fahrgastraumes nutzen
zu können, wird
im Kühl-
und Heizkreislauf des Fahrzeuges ein Kühlmittel umgepumpt, das die überschüssige Wärme des
Motors aufnehmen und im gewünschten Maße abführen kann.
Ein solcher Kühl-
bzw. Heizkreislauf eines Kraftfahrzeugs umfasst im Allgemeinen verschiedene,
miteinander verbundene Teilzweige, wie beispielsweise einen Kühlerzweig,
einen Bypasszweig zur Umgehung des Kühlers oder auch einen Heizungswärmetauscher-Zweig.
So kann beispielsweise über
einen Kühlerzweig überschüssige Wärmemenge
des Kühlmittels
an die Umgebung abgegeben werden, oder über den Heizungswärmetauscher-Zweig
einem Heizungswärmetauscher
zur weiteren Nutzung zugeführt
werden. Die Verteilung des Kühlmittelstroms
auf die verschiedenen Teilzweige des Kühl- und Heizkreislaufes wird
typischerweise über
eine Reihe von Ventilen gesteuert. Dazu sitzt beispielsweise ein
Absperrventil in der von einem Kühlerelement
kommenden Zuleitung zur Wärmequelle
und ein weiters Absperrventil in einer Bypassleitung zum Kühlerelement.
So kann die gewünschte Kühlmitteltemperatur
eingangs der Wärmequelle durch
Mischen eines gekühlten
und eines ungekühlten
Kühlmittelstroms
eingestellt werden. Alternativ kann zu den beiden Absperrventilen
auch ein 3-Wege Mischventil genutzt werden.For example, the internal combustion engine
Motor vehicle before overheating
to protect
and the waste heat
of the engine may be used to heat the passenger compartment
to be able to
in the cooling
and heating circuit of the vehicle pumped a coolant that the excess heat of the
Motors can pick up and dissipate to the desired extent.
Such a cooling
or heating circuit of a motor vehicle generally comprises various
interconnected sub-branches, such as a cooler branch,
a bypass branch to bypass the cooler or a heating heat exchanger branch.
For example, about
a radiator branch excess heat
of the coolant
be released to the environment, or via the heating heat exchanger branch
a heating heat exchanger
fed for further use
become. The distribution of the coolant flow
on the various branches of the cooling and heating circuit
typically about
controlled a number of valves. For example, sits on
Shut-off valve in the by a cooler element
coming supply line to the heat source
and a further shut-off valve in a bypass line to the cooler element.
So the desired coolant temperature
at the beginning of the heat source
Mix a chilled
and an uncooled one
Coolant flow
can be set. Alternatively to the two shut-off valves
a 3-way mixing valve can also be used.
Speziell im Bereich der Kraftfahrzeugentwicklung
wird derzeit intensiv an Konzepten für ein effizienteres Wärmemanagement
im Fahrzeug gearbeitet. Hierbei geht es unter anderem auch um eine bedarfsgerechte
Ansteuerung bzw. Regelung des Motorkühlsystems mit dem Ziel, den
Kraftstoffverbrauch und die Emissionen des Verbrennungsmotors zu
verringern, um Abgasgrenzwerte einhalten zu können bzw. den Komfort des Fahrzeuges
zu erhöhen.
Dabei dürfen
kritische Grenzen der thermischen Bauteilbelastung nicht überschritten
werden, andererseits müssen
aber ausreichende Wärmemengen zu
Heizzwecken bereitgestellt werden. Dies kann durch eine Optimierung
des Kühlmittelvolumenstroms
und die lastabhängige
Regelung des Temperaturniveaus des Motors erreicht werden. Zur bedarfsgerechten
Regelung, d.h. zur Erzielung einer optimierten Verteilung der Kühlmittelströme im Kühl- bzw.
Heizkreislauf, werden daher im Rahmen eines sogenannten Thermomanagements
für das
Kraftfahrzeug seit einiger Zeit steuerbare Ventile vorgeschlagen,
die die bisherigen Thermostatventile in Zukunft ersetzen sollen.Especially in the field of motor vehicle development
is currently working intensively on concepts for more efficient heat management
worked in the vehicle. Among other things, this is also about a needs-based
Control of the engine cooling system with the aim of
Fuel consumption and emissions from the internal combustion engine
decrease in order to be able to comply with exhaust gas limit values or the comfort of the vehicle
to increase.
Doing so
critical limits of the thermal component load not exceeded
must, on the other hand
but sufficient amounts of heat
Heating purposes are provided. This can be done through optimization
of the coolant volume flow
and the load-dependent
Regulation of the temperature level of the engine can be achieved. For needs-based
Regulation, i.e. to achieve an optimized distribution of the coolant flows in the cooling or
Heating circuit, are therefore part of a so-called thermal management
for the
Motor vehicle has proposed controllable valves for some time,
which will replace the previous thermostatic valves in the future.
Aus der DE 35 16 502 A1 ist eine
Temperatur-Regeleinrichtung für
das Kühlmittel
einer Brennkraftmaschine bekannt, die in der Vorlaufleitung bzw. der
Bypassleitung eines Kühlkreislaufes
ein Kühlmittelsteuerventil
aufweist, welches in Abhängigkeit, beispielsweise
der Kühlmitteltemperatur,
mittels eines Stellmotors betätigbar
ist. Der Stellmotor besteht im Wesentlichen aus einem elektrischen
Stellantrieb, dessen abgangsseitiges Stellorgan getrieblich mit
einem Ventilverschluss des Kühlmittelsteuerventils verbunden
ist. Dem Ventil ist ein Steuerglied zugeordnet, dem einzelne, von
Sensoren der Brennkraftmaschine erfasste Kennfeldgrößen, insbesondere die
Kühlmitteltemperatur
sowie die Außentemperatur,
zugeführt
werden können.From the DE 35 16 502 A1 A temperature control device for the coolant of an internal combustion engine is known which has a coolant control valve in the feed line or the bypass line of a cooling circuit, which valve can be actuated by means of a servomotor as a function of, for example, the coolant temperature. The servomotor essentially consists of an electric actuator, the output-side actuator of which is operatively connected to a valve closure of the coolant control valve. A control element is assigned to the valve, to which individual characteristic map variables, in particular the coolant temperature and the outside temperature, detected by sensors of the internal combustion engine can be supplied.
Aus der DE 100 53 850 A1 ist ein
Ventil zur Steuerung der Volumenströme im Heiz- und Kühlsystem
eines Kraftfahrzeuges bekannt, welches in einem Ausführungsbeispiel
zwei, um eine exzentrisch zum Ventilgehäuse angeordnete Antriebswelle,
drehbare Ventilklappen aufweist. Die Ventilklappen des Ventils der DE 100 53 850 A1 sind
auf einer gemeinsamen Welle drehbar gelagert und wirken mit zugeordneten
Ventilsitzen der Ventilkammer des Ventils zusammen. Im Zusammenspiel
mit den Ventilsitzen können
die Ventilklappen die Ventilöffnungen öffnen bzw.
schließen.
Die Ventilklappen der DE
100 53 850 A1 bestehen jeweils aus einem Ventildichtkopf
sowie einem Ventilgestänge.
Ventildichtkopf und Ventilgestänge
sind jeweils über
ein Kugelgelenk miteinander verbunden.From the DE 100 53 850 A1 A valve for controlling the volume flows in the heating and cooling system of a motor vehicle is known, which in one exemplary embodiment has two valve flaps which can be rotated about a drive shaft arranged eccentrically to the valve housing. The valve flaps of the valve of the DE 100 53 850 A1 are rotatably mounted on a common shaft and interact with associated valve seats of the valve chamber of the valve. In conjunction with the valve seats, the valve flaps can open or close the valve openings. The valve flaps of the DE 100 53 850 A1 each consist of a valve sealing head and a valve rod assembly. The valve sealing head and valve linkage are each connected via a ball joint.
Ausgehend vom zuvor zitierten Stand
der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde,
ein Ventil zu schaffen, welches in einem Kühl- und/oder Heizkreislauf,
insbesondere eines Kraftfahrzeuges, eine bedarfsgerechte Regelung
und insbesondere eine optimierte Verteilung der Kühlmittelströme des Kühl- bzw.
Heizkreislaufes ermöglicht.Starting from the previously cited status
the underlying technology of the present invention is the object
to create a valve which is in a cooling and / or heating circuit,
especially a motor vehicle, a need-based regulation
and in particular an optimized distribution of the coolant flows of the cooling or
Heating circuit enables.
Das erfindungsgemäße Ventil mit den Merkmalen
des unabhängigen
Anspruchs 1 hat gegenüber
den Ventilen das Standes der Technik den Vorteil, dass von einer
funktionalen Einheit aus, sowohl der Kühlmittelvolumenstrom durch
den Motor, als auch das Temperaturniveau geregelt werden kann. Eine elektrisch
gesteuerte Hauptwasserpumpe zur Steuerung der Kühlmittelvolumenströme im Kühl- und Heizkreislauf
ist dadurch nicht mehr unbedingt notwendig. So kann mit dem erfindungsgemäßen Ventil der
Volumenstrom, beispielsweise durch den Kühlerzweig, unabhängig vom
Volumenstrom durch den Bypasszweig eines Kühlkreislaufes angedrosselt werden.
Auf diese Weise ist es möglich,
die Volumenströme
im Kühl-
bzw. Heizkreislauf individuell zu vermindern und damit ein gewünschtes
Mischverhältnis der
Volumenströme
und somit ein gewünschtes
Temperaturniveau einzuregeln.The valve according to the invention with the features of independent claim 1 has against The advantage of the prior art valves is that both the coolant volume flow through the engine and the temperature level can be regulated from a functional unit. An electrically controlled main water pump for controlling the coolant volume flows in the cooling and heating circuit is therefore no longer absolutely necessary. With the valve according to the invention, the volume flow, for example through the cooler branch, can be throttled independently of the volume flow through the bypass branch of a cooling circuit. In this way it is possible to individually reduce the volume flows in the cooling or heating circuit and thus regulate a desired mixing ratio of the volume flows and thus a desired temperature level.
Eine Totalabsperrung der vom Ventil
abzweigenden Teilkreisläufe
ist in vorteilhafter Weise mit dem erfindungsgemäßen Mischventil ebenso möglich. Der
Volumenstrom durch das Ventil kann bei Bedarf vollständig abgesperrt
werden. Auf diese Weise ist es beispielsweise auch möglich, den
Kühlmittel-Volumenstrom
durch den Motor eines Kraftfahrzeuges abzusperren und somit eine
möglichst schnelle
Aufheizung des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeuges zu gewährleisten.A total shut-off of the valve
branching partial circuits
is also possible in an advantageous manner with the mixing valve according to the invention. The
Volume flow through the valve can be completely shut off if necessary
become. In this way it is also possible, for example
Coolant flow
shut off by the engine of a motor vehicle and thus a
as quickly as possible
To ensure heating of the internal combustion engine of the motor vehicle.
Eine möglichst schnelle Aufheizung
des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges führt in vorteilhafter Weise
zu einer schnellen Reduzierung der Schadstoffbestandteile im Abgassystem
des Kraftfahrzeuges. Darüber
hinaus wird durch die schnelle Aufheizung des Motors frühzeitig
sein optimaler Wirkungsgrad erreicht.The fastest possible heating
of the internal combustion engine of a motor vehicle leads in an advantageous manner
for a quick reduction of the pollutant components in the exhaust system
of the motor vehicle. About that
the engine heats up quickly
achieved its optimal efficiency.
In vorteilhafter Weise werden diese
Funktionsmöglichkeiten
des erfindungsgemäßen Ventils mit
einem einzigen Antrieb (Aktuator) realisiert. Dazu weist das erfindungsgemäße Ventil
Mittel auf, die es gestatten, die relative Stellung der Ventilkörper zueinander
in der Ventilkammer des Ventils über
lediglich einen Aktuator zu variieren. Mit Hilfe dieser Mittel wird
die Bewegung des Aktuators in unterschiedliche Bewegungen der Ventilkörper des
Ventils transferiertThese are advantageously
function options
of the valve according to the invention
realized with a single drive (actuator). For this purpose, the valve according to the invention
Means that allow the relative position of the valve body to each other
in the valve chamber of the valve
to vary only one actuator. With the help of these funds
the movement of the actuator in different movements of the valve body
Valve transferred
Ein Kühl- und/oder Heizkreislauf
mit einem solchen erfindungsgemäßen Mischventil,
welches eine exakte, bedarfsgerechte Einstellung der Kühlmittelvolumenströme durch
die entsprechende Positionierung der Ventilkörper in der Ventilkammer des Ventils
ermöglicht,
kann beispielsweise zu einem reduzierten Kraftstoffverbrauch des
Verbrennungsmotors sowie zu einem verringerten Schadstoffausstoß und einer
verbesserten Lebensdauer des Motors eines Kraftfahrzeugs beitragen.
Insbesondere lässt sich
durch ein gezieltes Thermomanagement des Kühl- und/oder Heizkreislaufes
eines Kraftfahrzeuges auch der Wirkungsgrad seines Antriebsmotors verbessern.A cooling and / or heating circuit
with such a mixing valve according to the invention,
which ensures an exact, needs-based adjustment of the coolant volume flows
the corresponding positioning of the valve body in the valve chamber of the valve
allows
can, for example, to a reduced fuel consumption of the
Internal combustion engine as well as a reduced pollutant emissions and one
contribute to improved service life of the motor of a motor vehicle.
In particular,
through targeted thermal management of the cooling and / or heating circuit
of a motor vehicle also improve the efficiency of its drive motor.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in den
unabhängigen
Ansprüchen
angegebenen Ventils bzw. des beanspruchten Kühl- und/oder Heizsystems mit
einem solchen Ventil möglich.Through the measures listed in the dependent claims
are advantageous developments and improvements in the
independent
claims
specified valve or the claimed cooling and / or heating system with
such a valve possible.
Das erfindungsgemäße Ventil weist einen Aktuator
auf, der die Mittel, die es ermöglichen,
die relative Stellung der Ventilkörper in der Ventilkammer zu
variieren, stellt. Als Aktuator bietet sich beispielsweise ein Elektromotor
an, der, gegebenenfalls mit einem zwischengeschalteten Getriebe,
die Stellung der Mittel über
eine Antriebswelle oder ein Antriebsrad bestimmt. Vorzugsweise lässt sich
ein Gleichstrommotor mit oder ohne Bürsten, oder auch ein Schrittmotor
als Aktuator verwenden. In weiteren Ausführungsbeispielen kann unter
Verwendung eines geeigneten Getriebes beispielsweise auch ein Hubmagnet
verwendet werden. Der Antrieb für
das erfindungsgemäße Ventil
liegt typischerweise außerhalb
des Ventilgehäuses
kann jedoch in anderen Ausführungsbeispielen
auch prinzipiell im Ventilgehäuse
angeordnet sein bzw. könnte
der Aktuator mit dem zu regelnden Fluid in Verbindung stehen, so dass
auf eine aufwändige
Wellendichtung verzichtet werden könnte.The valve according to the invention has an actuator
on who the means that enable
the relative position of the valve body in the valve chamber
vary. An electric motor is an example of an actuator
to the, possibly with an intermediate gear,
the position of funds over
determines a drive shaft or a drive wheel. Preferably,
a DC motor with or without brushes, or a stepper motor
use as an actuator. In further exemplary embodiments,
Use of a suitable gear, for example a lifting magnet
be used. The drive for
the valve according to the invention
is typically outside
of the valve housing
can, however, in other embodiments
also in principle in the valve housing
may be arranged
the actuator is connected to the fluid to be controlled, so that
on an elaborate
Shaft seal could be dispensed with.
Die Mittel, die es ermöglichen,
die relative Stellung der Ventilkörper in der Ventilkammer des
erfindungsgemäßen Ventils
zu variieren, lassen sich in einfacher und vorteilhafter Weise als
mechanische Mittel ausbilden, die eine Wirkverbindung des Aktuators
mit den zu stellenden Ventilkörpern
herstellen bzw. herstellen können.The means that make it possible
the relative position of the valve body in the valve chamber of the
valve according to the invention
to vary can be easily and advantageously as
Form mechanical means that are operatively connected to the actuator
with the valve bodies to be set
can produce or produce.
Insesondere lässt sich dazu eine um ein Achse
drehbare Steuer- bzw. Kurvenscheibe verwenden, die über mechanische
Hilfmittel, wie beispielsweise Führungsstifte,
Bolzen oder Führungskonturen
ihre Drehbewegung in eine entsprechende Steuerbewegung der Ventilkörper des
Ventils übersetzt.
Auf diese Weise stellt dieses mechanische Mittel eine Art Steuerprogramm
für die
Ventilkörper
des erfindungsgemäßen Ventils
dar, welches eine definierte Ansteuerung der einzelnen Ventilkörper in
gewünschter
Weise ermöglicht,
obwohl lediglich ein einzelner Antrieb (Aktuator) für das Ventil
vorgesehen ist..In particular, one can do this about an axis
Use a rotatable control or cam disc that is mechanical
Tools, such as guide pins,
Bolts or guide contours
their rotational movement in a corresponding control movement of the valve body
Valve translated.
In this way, this mechanical means constitutes a kind of control program
for the
valve body
of the valve according to the invention
represents a defined control of the individual valve body in
desired
Way enables
although only a single drive (actuator) for the valve
is provided..
In einer vorteilhaften Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Ventil
liegt lediglich ein solches Steuerelement vor, dass die Stellung
aller vorhandenen Ventilkörper
variieren kann.In an advantageous embodiment
of the valve according to the invention
there is only one such control that the position
all existing valve bodies
can vary.
Die Steuermittel, die eine Wirkverbindung, insbesondere
eine rotatorische Wirkverbindung zwischen dem Aktuator und den zu
stellenden Ventilkörpern
realisieren, lassen sich in vorteilhafter Weise direkt in die Ventilkammer
des Ventils integrieren. Auf diese Weise wird vermieden, dass aufwendige
Dichtung für
die Stelleinheit des erfindungsgsgemäßen Ventils notwendig werden.
Insbesondere ist dies von Vorteil, wenn gleichzeitig ein nasslaufender
Motor oder ein nasslaufendes Getrieben als Antrieb für das Ventil
genutzt werden.The control means, which is an operative connection, in particular
a rotational operative connection between the actuator and the
valve bodies
can be realized directly in the valve chamber in an advantageous manner
integrate the valve. In this way it is avoided that time-consuming
Seal for
the control unit of the valve according to the invention become necessary.
This is particularly advantageous if at the same time a wet-running one
Motor or a wet-running gear as drive for the valve
be used.
In anderen Ausführungsbeispielen kann das Steuerelement
aber auch ausserhalb des Ventilgehäuses angeordnet sein.In other embodiments, the control
but can also be arranged outside the valve housing.
In vorteilhafter Weise ist die Drehachse
des mechanischen Steuerelementes parallel zur Drehachse der Ventilkörper angeordnet.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Drehachse des mechanischen
Steuerelementes konzentrisch zur Drehachse der Ventilkörpe verläuft bzw.
sogar mit dieser identisch ist. Auf diese Weise ist es möglich, ein
kompaktes Ventil zu bauen, welches ein exaktes Stellen der Ventilkörper ermöglicht.The axis of rotation of the Mechanical control element arranged parallel to the axis of rotation of the valve body. It when the axis of rotation of the mechanical control element is concentric with the axis of rotation of the valve body or is even identical to it is particularly advantageous. In this way it is possible to build a compact valve which enables the valve bodies to be positioned precisely.
Das erfindungsgemäße Ventil lässt sich in besonders vorteilhafter
Weise als ein Exzenterventil realisieren, bei dem die Drehachse
der Ventilkörper exzentrisch
in dem Ventilgehäuse
angeordnet ist. Die Ventilkörper
sind dabei sowohl beweglich zueinander als auch drehbar um die gemeinsame
exzentrische Achse angeordnet. Da die gemeinsame Drehachse der Ventilkörper exzentrisch
im Ventilgehäuse
verläuft,
führen
die Ventilkörper
beim Öffnen
bzw. Schließen
der Strömungskanäle des Ventils
eine kombinierte Dreh- und Hubbewegung aus. Diese kombinierte Dreh-
und Hubbewegung, führt
dazu, dass die Ventildichtköpfe
der Ventilkörper
das Ventilgehäuse
nur in den Ventilsitzen berühren.
Insbesondere mit einem geeignet gewählten Gelenk zwischen dem Ventilgestänge und
dem Ventildichtkopf ergibt sich ein zuverlässiges Verschließen der
Strömungskanäle. Insbesondere
führt ein
zwischen dem Ventilgestänge
und dem Ventildichtkopf angeordnetes Gelenk zu einem Ausgleich von
Fertigungstoleranzen, die ansonsten bei Verwendung eines Exzenterventils zu
einem unzureichenden Verschließen
der Strömungskanäle führen könnten.The valve according to the invention can be particularly advantageous
Realize as an eccentric valve in which the axis of rotation
the valve body is eccentric
in the valve housing
is arranged. The valve body
are both movable to each other and rotatable around the common
eccentric axis arranged. Because the common axis of rotation of the valve body is eccentric
in the valve housing
runs,
to lead
the valve body
When opening
or close
the flow channels of the valve
a combined rotating and lifting movement. This combined rotary
and lifting movement
to the valve sealing heads
the valve body
the valve housing
touch only in the valve seats.
In particular with a suitably chosen joint between the valve linkage and
the valve sealing head results in a reliable closing of the
Flow channels. In particular
introduces
between the valve linkage
and the valve sealing head arranged joint to compensate for
Manufacturing tolerances that otherwise occur when using an eccentric valve
inadequate sealing
of the flow channels could lead.
In vorteilhafter Weise sind die Ventilkörper im Ventilgehäuse über elastische
Mittel derart vorgespannt, dass der Strömungskanal im Ventil freigegeben
wird, wenn es zu einem Ausfall des Aktuators kommen sollte. So kann
auf diese Art beispielsweise der Kühlerzweig eines zugeordneten
Heiz- und Kühlkreislaufes
geöffnet
werden, so dass im Falle des Ausfalls der Antriebseinheit des erfindungsgemäßen Ventils
eine maximale Kühlleistung
erzielt werden kann, und ein Defekt beispielsweise des Verbrennungsmotors
durch eine Überhitzung
ausgeschlossen wird.The valve bodies in the valve housing are advantageously elastic
Biased means such that the flow channel is released in the valve
if the actuator should fail. So can
in this way, for example, the cooler branch of an associated one
Heating and cooling circuit
open
be so that in the event of failure of the drive unit of the valve according to the invention
a maximum cooling capacity
can be achieved, and a defect, for example, of the internal combustion engine
by overheating
is excluded.
Die Ventilkörper im Ventil werden somit durch
die mechanischen Steuermittel gegen die Vorspannung der elastischen
Mittel gestellt. Hierzu können
beispielsweise Federelemente genutzt werden, die die Position der
einzelen Ventilkörper
bei deaktiviertem Aktuator, beispielsweise stromlosem Antriebsmotor,
festlegen In vorteilhafter Weise lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Mischventil
ein Kühl- und/oder Heizkreislauf
mit mehreren Freiheitsgraden realisieren. So ist es auf einfache
Weise möglich,
mit einer einzelnen funktionalen Einheit sowohl den Kühlmittelvolumenstrom
durch den Motor, als auch das Temperaturniveau sowohl des Kühlmittels
als auch der zu kühlenden
Elemente zu regeln.The valve body in the valve are thus through
the mechanical control means against the bias of the elastic
Means provided. You can do this
For example, spring elements are used, the position of the
single valve body
when the actuator is deactivated, for example a currentless drive motor,
It can be determined in an advantageous manner with the mixing valve according to the invention
a cooling and / or heating circuit
realize with several degrees of freedom. So it is simple
Way possible
with a single functional unit both the coolant volume flow
through the engine, as well as the temperature level of both the coolant
as well as the one to be cooled
Regulate elements.
Mit dem erfindungsgemäßen Mischventil
ist es möglich,
ein definiertes Mischverhältnis
seiner ausgangsseitigen Kühlmittelvolumenströme zu realisieren,
wobei der Volumenstrom durch das Ventil bei Bedarf aber auch vollständig abgesperrt
werden kann. So kann beispielsweise durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Ventils
mit Vollabsperrung in einem Kühl-
und/oder Heizkreislauf für
ein Kraftfahrzeug, der Kühlmittelvolumenstrom
durch den Motor, beispielsweise bei einem Kaltstart, abgesperrt
werden, um somit eine möglichst
schnelle Aufheizung des Motors zu gewährleisten. Vorteilhaft ist
hier insbesondere, dass diese Funktionen mit einem einzigen Antrieb
realisiert werden. Das erfindungsgemäße Ventil ermöglicht somit
die Vollabsperrung eines 3-Wege-Mischventils.With the mixing valve according to the invention
Is it possible,
a defined mixing ratio
to realize its coolant volume flows on the output side,
but the volume flow through the valve is also completely shut off if necessary
can be. For example, by using the valve according to the invention
with full shut-off in a cooling
and / or heating circuit for
a motor vehicle, the coolant volume flow
blocked by the engine, for example during a cold start
to be as possible as possible
to ensure rapid heating of the engine. It is advantageous
here in particular that these functions with a single drive
will be realized. The valve according to the invention thus enables
the full shut-off of a 3-way mixing valve.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele
eines erfindungsgemäßen Ventils
dargestellt, die in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden.
Die Figuren der Zeichnung, deren Beschreibung sowie die Ansprüche enthalten
zahlreiche Merkmale in Kombination. Ein Fachmann wird diese Merkmale
auch einzeln betrachten und zu weiteren, sinnvollen Kombinationen
zusammenfassen.Several exemplary embodiments are shown in the drawing
of a valve according to the invention
shown, which are explained in more detail in the following description.
The figures of the drawing, their description and the claims included
numerous features in combination. Those skilled in the art will appreciate these features
also consider individually and to make other useful combinations
sum up.
Es zeigen:Show it:
1 ein
Kühl- und
Heizsystem unter Verwendung eines erfindungsgemäßen, elektrisch angetriebenen
Mischventils für
ein Kraftfahrzeug in vereinfachter, schematischer Darstellung, 1 a cooling and heating system using an electrically driven mixing valve according to the invention for a motor vehicle in a simplified, schematic representation,
2 ein
erstes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Mischventils
in einer perspektivischen, geschnittenen Darstellung, 2 a first embodiment of a mixing valve according to the invention in a perspective, sectional view,
3 eine
perspektivische Detail-Darstellung der Anordnung der Ventilkörper des
erfindungsgemäßen Ventils
gemäß 2, 3 a detailed perspective view of the arrangement of the valve body of the valve according to the invention 2 .
4 eine
Datail- Darstellung zur Mechanik der Stellung der Ventilkörper des
erfindungsgemäßen Ventils
gemäß 2, 4 a Datail representation of the mechanics of the position of the valve body of the valve according to the invention 2 .
5 ein
zweites Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Mischventils
in einer schematisierter Darstellung, 5 a second embodiment of a mixing valve according to the invention in a schematic representation,
6 eine
Darstellung des erfindungsgemäßen Ventils
gemäß 5 bei geänderter Stellung der Ventilglieder, 6 a representation of the valve according to the invention 5 with changed position of the valve elements,
7 eine
weitere Darstellung des erfindungsgemäßen Ventils gemäß 5 und 6 in einer weiteren Stellung der Ventilglieder, 7 a further representation of the valve according to the invention 5 and 6 in a further position of the valve members,
8 das
erfindungsgemäße Ventil
gemäß 5 bis 7 in einer vierten Stellung der Ventilglieder, 8th the valve according to the invention 5 to 7 in a fourth position of the valve members,
9 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Mischventils
in einer schematisierten Darstellung. 9 a further embodiment of a mixing valve according to the invention in a schematic representation.
Beschreibung
der Ausführungsbeispieledescription
of the embodiments
In 1 ist
in vereinfachter, schematischer Darstellungen ein Kühl- und
Heizkreislauf 10 eines Kraftfahrzeuges dargestellt. Ein
zu kühlender
Verbrennungsmotor 12 verfügt über einen ersten Kühlmitteleinlass 14 im
Bereich seines Motorblocks 16, sowie über einen ersten Kühlmittelauslass 18,
der über
eine Rücklaufleitung 20 und
einen Kühlereinlass 22 mit
einem Kühlerelement 24 des
Kühlkreislaufs 10 verbunden
ist. Das Kühlerelement 24,
im Folgenden auch kurz Kühler
genannt, ist wiederum über
einen Kühlerauslass 26 und
eine Verbindungsleitung 28 mit dem Kühlmitteleinlass 14 des
Verbrennungsmotors 12 verbunden.In 1 is a cooling and heating circuit in simplified, schematic representations 10 represented a motor vehicle. An internal combustion engine to be cooled 12 has a first coolant inlet 14 in the area of his engine block 16 . and a first coolant outlet 18 which is via a return line 20 and a radiator inlet 22 with a cooler element 24 of the cooling circuit 10 connected is. The cooler element 24 , also referred to below as a cooler, is in turn via a cooler outlet 26 and a connecting line 28 with the coolant inlet 14 of the internal combustion engine 12 connected.
Zur Umwälzung des Kühlmittels im Kühlkreislauf 10 des
Verbrennungsmotors 12 befindet sich in der Verbindungsleitung 28 eine
Kühlmittelpumpe 30,
die im Ausführungsbeispiel
der 1 über ein
Steuergerät 46 elektronisch
geregelt ist. Mechanische Kühlmittelpumpen
sind in anderen Ausführungsbeispielen
des erfindungsgemäßen Kühl- und/oder
Heizkreislaufs ebenso möglich.For circulating the coolant in the cooling circuit 10 of the internal combustion engine 12 is in the connecting line 28 a coolant pump 30 which in the embodiment of the 1 via a control unit 46 is electronically regulated. Mechanical coolant pumps are also possible in other exemplary embodiments of the cooling and / or heating circuit according to the invention.
Im Bereich seines Zylinderkopfes 32 weist der
Verbrennungsmotor 12 einen zweiten Kühlmittelauslass 34 auf,
der über
eine Verbindungsleitung 36 mit einem Heizungswärmetauscher 38 eines
Heizungsteilzweiges 40 des Kühl- und/oder Heizkreislaufs 10 verbunden
ist. In diesem Heizungszweig 40 wird ein Teil des aus dem
Motor 12 austretenden, erwärmten Kühlmittels genutzt, um über den
Heizungswärmetauscher 38,
die im heißen
Kühlmittel
gespeicherte Wärmeenergie
zur Beheizung, beispielsweise eines in 1 nicht weiter dargestellten Fahrzeuginnenraumes,
zu nutzen. Die bedarfsgerechte Regelung der Heizfunktion ist in 1 lediglich schematisch,
durch gesteuerte Heizungsventile 42 bzw. 44 angedeutet.In the area of his cylinder head 32 shows the internal combustion engine 12 a second coolant outlet 34 on that over a connecting line 36 with a heating heat exchanger 38 of a heating branch 40 of the cooling and / or heating circuit 10 connected is. In this heating branch 40 becomes part of the from the engine 12 escaping, heated coolant used to over the heating heat exchanger 38 , the thermal energy stored in the hot coolant for heating, for example one in 1 vehicle interior, not shown, to use. The need-based control of the heating function is in 1 only schematically, by controlled heating valves 42 respectively. 44 indicated.
Die Heizungsventile 42 bzw. 44 des
Heizungsteilzweiges 40 werden im Ausführungsbeispiel des Kühl- und
Heizungskreises 10 gemäß 1 ebenso wie ein Bypassventil 31 des
Motorkühlkreises über ein
Steuergerät 46 angesteuert
und geregelt. Das Steuergerät 46,
welches beispielsweise auch das Motorsteuergerät des Fahrzeugs sein kann,
ist mit diversen Sensoren verbunden, die in 1 der Übersicht halber nicht weiter
dargestellt sind und lediglich durch elektrische Verbindungsleitungen 48 angedeutet
sein sollen. Über
diese Sensoren werden dem Steuergerät 46 aktuelle Parameter des
Kühlkreislaufs
bzw. des Motors zugeleitet, die dann mit einer im Steuergerät abgelegten
Bedatung verglichen werden können,
um daraus entsprechende Stellgrößen für die aktiven
Komponenten des Kühl-
und Heizkreislaufs 10 zu ermitteln. Neben den Parametern
des Kühlkreislaufs 10,
wie beispielsweise der Kühlmitteltemperatur
an diversen Stellen, wird auch die Motortemperatur und insbesondere
die Motortemperatur an verschiedenen temperaturkritischen Stellen
des Motors an das Steuergerät 46 übermittelt.
Als weitere Eingangssignale für
das Steuergerät 46 können darüber hinaus
auch der Kraftstoffverbrauch, sowie die Schadstoffemission des Verbrennungsmotors über entsprechende
Sensoren an das Steuergerät 46 übermittelt
werden. Auch eine Übermittlung
dieser Signale aus der Software zur Steuerung und Regelung des Verbrennungsmotors
ist möglich
Das Steuergerät 46 dient
im Ausführungsbeispiel
der 1 ebenso der bedarfsgerechten
Ansteuerung eines Kühlgebläses 50,
welches zur Erhöhung
der Kühlleistung
dem Kühler
24 des
Kühlkreislaufs
zugeordnet ist. Das Kühlgebläse 50 besteht
aus einem Lüfter 52 und
einem, den Lüfter antreibenden
Motor 54, der seine Ansteuerungsdaten und ggfls auch die
Energieversorgung über
entsprechende, elektrische Verbindungsleitungen vom Steuergerät 46 erhält.The heating valves 42 respectively. 44 of the heating branch 40 are in the embodiment of the cooling and heating circuit 10 according to 1 just like a bypass valve 31 the engine cooling circuit via a control unit 46 controlled and regulated. The control unit 46 , which can also be the engine control unit of the vehicle, for example, is connected to various sensors which are located in 1 are not shown for the sake of clarity and only by electrical connecting lines 48 should be hinted at. Via these sensors the control unit 46 current parameters of the cooling circuit or of the engine are fed in, which can then be compared with a data stored in the control unit in order to obtain corresponding actuating variables for the active components of the cooling and heating circuit 10 to investigate. In addition to the parameters of the cooling circuit 10 , such as the coolant temperature at various locations, the engine temperature and in particular the engine temperature at various temperature-critical locations of the engine is also sent to the control unit 46 transmitted. As further input signals for the control unit 46 In addition, the fuel consumption and the pollutant emissions of the internal combustion engine can be sent to the control unit via appropriate sensors 46 be transmitted. The control unit can also transmit these signals from the software for controlling and regulating the internal combustion engine 46 serves in the embodiment of 1 also the needs-based control of a cooling fan 50 which is used to increase the cooling capacity of the cooler 24 of the cooling circuit is assigned. The cooling fan 50 consists of a fan 52 and a motor that drives the fan 54 , the control data and possibly also the energy supply via corresponding electrical connection lines from the control unit 46 receives.
Darüber hinaus regelt das Steuergerät 46 auch
die Leistung der Kühlmittelpumpe 30,
die im Ausführungsbeispiel
der 1 eine elektrisch
angetriebene Kühlmittelpumpe
ist.The control unit also regulates 46 also the performance of the coolant pump 30 which in the embodiment of the 1 is an electrically driven coolant pump.
Parallel zum Kühlerelement 24 befindet
sich im Kühl-
und Heizkreislauf 10 eine Bypassleitung 29, die
die Rücklaufleitung 20 direkt
mit der Verbindungsleitung 28 verbindet. Über die
Bypassleitung 29 ist es möglich, das aus dem Kühlmittelauslass 18 austretende,
durch den Motor erwärmte
Kühlwasser
unter Umgehung des Kühlerelementes 24 direkt
wieder dem Motorblock 16 über den Kühlmitteleinlass 14 zuzuführen. Zur
Steuer- und Regelung der relativen Volumenströme durch das Kühlerelement 24 einerseits, bzw.
durch die Bypassleitung 29 andererseits, ist im dargestellten
Ausführungsbeispiel
eines Kühl-
und Heizkreislaufs nach der 1 ein
3-Wege-Bypassventil 31 vorgesehen,
welches ebenso vom Steuergerät 46 angesteuert
bzw. geregelt wird.Parallel to the cooler element 24 is in the cooling and heating circuit 10 a bypass line 29 that the return line 20 directly with the connecting line 28 combines. Via the bypass line 29 it is possible that from the coolant outlet 18 escaping cooling water heated by the engine bypassing the cooler element 24 right back to the engine block 16 through the coolant inlet 14 supply. To control and regulate the relative volume flows through the cooler element 24 on the one hand, or through the bypass line 29 on the other hand, is in the illustrated embodiment of a cooling and heating circuit according to the 1 a 3-way bypass valve 31 provided, which is also from the control unit 46 is controlled or regulated.
Im Speziellen wird vom Steuergerät 46 jeweils
eine Stellgröße für den Aktuator
des Ventils 31 bzw. ebenso für die entsprechenden Aktuatoren
der Heizungsventile 42 bzw. 44 des Heizungsteilzweiges 40 generiert,
um die aktuelle Motor-Ist-Temperatur auf eine optimale Motor-Soll-Temperatur
einzuregeln. Die Ansteuerung der Aktuatoren der im Kühl- und
Heizkreislauf 10 vorgesehenen Ventile und insbesondere
die Ansteuerung des Bypassventils 31 geschieht derart,
dass der durch die Ventile geregelte Volumenstrom möglichst
linear proportional zu der Stellgröße für den jeweiligen Aktuator des
Ventils ist. Auf diese Weise lassen sich die Ventile in exakter Weise
nach den Vorgaben des Steuergerätes
stellen, so dass der Kühlmittelvolumenstrom
sehr genau an die Vorgaben, beispielsweise eines in der Steuereinheit 46 abgelegten,
zeitabhängigen
Temperaturmodells für
den Motor angepasst werden kann.In particular, the control unit 46 one control variable each for the actuator of the valve 31 or also for the corresponding actuators of the heating valves 42 respectively. 44 of the heating branch 40 generated to regulate the current actual engine temperature to an optimal target engine temperature. The actuation of the actuators in the cooling and heating circuit 10 provided valves and in particular the control of the bypass valve 31 happens in such a way that the volume flow regulated by the valves is linearly proportional to the manipulated variable for the respective actuator of the valve. In this way, the valves can be set exactly according to the specifications of the control unit, so that the coolant volume flow corresponds very precisely to the specifications, for example one in the control unit 46 stored, time-dependent temperature model for the engine can be adjusted.
Zur Einstellung der optimalen Motortemperatur
wird mit Hilfe der erfindungsgemäßen, steuerbaren
Ventile der relative Kühlmittelvolumenstrom durch
den Kühler 24 bzw.
durch die Bypassleitung 29 geregelt. So kann beispielsweise
in der Startphase des Motors 12, in noch zu beschreibender
Weise, die Verbindungsleitung 20 zum Motorkühler 24 vollständig geschlossen
werden und das 3-Wege-Ventil (Bypassventil) 31 in Richtung
der Bypassleitung 29 gegebenenfalls vollständig oder
auch nur geringfügig geöffnet, bzw.
vollständig
geschlossen werden. Auf diese Weise ist eine schnelle Erreichung
der optimalen Arbeitstemperatur des Motors 12 möglich, so dass
die Betriebsbedingungen des geringeren Kraftstoffverbrauchs sowie
der geringeren Schadstoffemission des Motors frühzeitig nach einem Kaltstart des
Motors erreicht werden können.To set the optimum engine temperature, the relative coolant volume flow through the radiator is controlled using the controllable valves according to the invention 24 or through the bypass line 29 regulated. For example, in the starting phase of the engine 12 , to be described later, the connecting line 20 to the engine cooler 24 be completely closed and the 3-way valve (bypass valve) 31 towards the bypass line 29 if necessary completely or only slightly opened or completely closed. In this way, the optimal working temperature of the engine can be reached quickly 12 possible like that that the operating conditions of the lower fuel consumption and the lower pollutant emissions of the engine can be achieved early after a cold start of the engine.
Nach Erreichen der optimalen Motortemperatur
kann die Kühlerzuleitung 20 durch
das Bypassventil 31, d.h. durch den Bypassanschluss des 3-Weg-Ventils 31,
geöffnet
und die Bypassleitung 29 in entsprechendem Maße gedrosselt
werden, um die überschüssige, durch
den Motor 12 erzeugte, Wärmeenergie über das Kühlerelement 24 sowie
das Kühlgebläse 50 an
die Umgebung abgeben zu können.
So ist es mit dem erfindungsgemäßen Mischventil 31 in
noch näher
zu beschreibender Weise bei Bedarf möglich, sowohl ein definiertes
Mischverhältnis
der Volumenströme
zweier ausgangsseitiger Anschlüsse,
als auch eine Vollabsperrung des Volumenstroms durch das Ventil
einzuregeln.After the optimal engine temperature has been reached, the radiator supply line can be switched off 20 through the bypass valve 31 , ie through the bypass connection of the 3-way valve 31 , opened and the bypass line 29 be throttled to the excess by the engine 12 generated thermal energy via the cooler element 24 as well as the cooling fan 50 to be able to deliver to the environment. So it is with the mixing valve according to the invention 31 In a manner to be described in more detail, it is possible, if necessary, to regulate both a defined mixing ratio of the volume flows of two connections on the outlet side and also a full shut-off of the volume flow by the valve.
In 2 ist
ein erstes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Ventils 131,
entsprechend dem 3-Wege-Ventil 31 (Bypassventil ) in 1 in einer perspektivischen
Schnittzeichnung dargestellt. Das 3-Wege-Mischventil 131 gemäß 2 besitzt einen Einlasskanal 160,
einen ersten Auslasskanal 162 sowie einen zweiten Auslasskanal 164,
der mit dem Einlasskanal 160 fluchtet. Die drei Strömungskanäle 160, 162 und 164 sind
durch eine Ventilkammer 166, welche im Ventilgehäuse 168 ausgebildet ist,
mit einander verbunden.In 2 is a first embodiment of a valve according to the invention 131 , according to the 3-way valve 31 (Bypass valve) in 1 shown in a perspective sectional drawing. The 3-way mixing valve 131 according to 2 has an inlet channel 160 , a first outlet duct 162 and a second outlet channel 164 that with the inlet duct 160 flees. The three flow channels 160 . 162 and 164 are through a valve chamber 166 which in the valve housing 168 is formed, connected to each other.
Ebenfalls in der Ventilkammer 166 angeordnet
sind zwei Ventilkörper 170 bzw. 172,
welche um eine gemeinsame Achse 175 drehbar gelagert sind und über eine
Steuerscheibe 194 gestellt werden können. Die Drehachse 175 der
Ventilkörper 170 bzw. 172 verläuft exzentrisch
in der Ventilkammer 166, so dass bei Drehung der Steuerscheibe 194 die Ventilkörper 170 bzw. 172 eine
kombinierte Dreh- und Hubbewegung ausführen.Also in the valve chamber 166 two valve bodies are arranged 170 respectively. 172 which around a common axis 175 are rotatably mounted and via a control disc 194 can be put. The axis of rotation 175 the valve body 170 respectively. 172 runs eccentrically in the valve chamber 166 so that when the control disc rotates 194 the valve body 170 respectively. 172 perform a combined rotating and lifting movement.
Im Ausführungsbeispiel der 2 sind die Ventilkörper 170 bzw. 172,
jeweils zumindest zweistückig
ausgeführt
und besitzen je ein Ventilgestänge 176 bzw. 178 sowie
einen mit dem Ventilgestänge über ein
Gelenk 184 bzw. 186 verbundenen Ventildichtkopf 180 bzw. 182.
Der Ventildichtkopf 180 bzw. 182 ist dabei in
etwa pilzförmig
ausgebildet und über das
Gelenk 184 bzw. 186 gegenüber dem Ventilgestänge 176 bzw. 178 beweglich.
Die Ventildichtköpfe 180 bzw. 182 wirken
mit im Ventilgehäuse 168 ausgebildeten
Ventilsitzen 188, 190 bzw. 192 zusammen.
Die Ventilsitze 188, 190 und 192 des
erfindungsgemäßen Ventils
gemäß dem Ausführungsbeispiel
der 2 sind einstückig mit
dem Ventilgehäuse 168 ausgebildet.
Eine andere Ausgestaltung der Ventilsitze ist aber ebenso möglich.In the embodiment of the 2 are the valve bodies 170 respectively. 172 , each made at least in two pieces and each have a valve linkage 176 respectively. 178 and one with the valve linkage via a joint 184 respectively. 186 connected valve sealing head 180 respectively. 182 , The valve sealing head 180 respectively. 182 is approximately mushroom-shaped and over the joint 184 respectively. 186 opposite the valve linkage 176 respectively. 178 movable. The valve sealing heads 180 respectively. 182 work in the valve housing 168 trained valve seats 188 . 190 respectively. 192 together. The valve seats 188 . 190 and 192 of the valve according to the invention according to the embodiment of the 2 are integral with the valve body 168 educated. Another configuration of the valve seats is also possible.
Durch eine Drehbewegung der Steuerscheibe 194 werden
die Ventilkörper 170 bzw. 172 um
die Achse 175 gedreht und in die Ventilsitze 188, 190 bzw. 192 hineingefahren
bzw aus diesen wieder herausgefahren. Die Steuerscheibe 194,
welche die relative Stellung der Ventilkörper 170 bzw. 172 zueinander
in der Ventilkammer 166 bestimmt, ist dabei ebenfalls um
die Achse 175 drehbar. Die Steuerscheibe ist dabei beweglich
auf einem Führungsstift 110 angeordnet,
der konzentrisch zur Drehachse 175 der Ventilkörper verläuft. Die
Steuerscheibe 194 greift in eine Führungskontur 210 des
Führungsstiftes 110 ein
(siehe 2). Über diese
Führungskontur 210 wird
bei einer Rotation der Steuerscheibe 194 um die Drehachse 175 auch
der axiale Abstand der Steuerscheibe 194 zu den Ventilgestängen 176 bzw. 178 verändert. Auf
diese Weise ist ein Mechanismus realisiert, der es gestattet, die
Steuerscheibe 194 zeitweise mit den VentileKörpern in
Wirkverbindung zu bringen, bzw. falls erforderlich eine Entkopplung der
Ventilkörper
von der Steuerscheibe zu möglich. Die
Stellung der Ventilekörper
mit Hilfe der Steuerscheibe wird in der weiteren Beschreibung noch
näher erläutert werden.By rotating the control disc 194 become the valve body 170 respectively. 172 around the axis 175 rotated and into the valve seats 188 . 190 respectively. 192 drove in or out again. The control disc 194 showing the relative position of the valve body 170 respectively. 172 to each other in the valve chamber 166 is also around the axis 175 rotatable. The control disk is movable on a guide pin 110 arranged, which is concentric to the axis of rotation 175 the valve body runs. The control disc 194 engages in a guide contour 210 of the guide pin 110 a (see 2 ). About this guide contour 210 when the control disc rotates 194 around the axis of rotation 175 also the axial distance of the control disc 194 to the valve rods 176 respectively. 178 changed. In this way, a mechanism is realized that allows the control disc 194 to be temporarily connected to the valve bodies or, if necessary, to decouple the valve bodies from the control disk. The position of the valve body using the control disk will be explained in more detail in the further description.
Die Steuerscheibe 194 ist
mit einem nicht weiter dargestellten Aktuator wirkverbunden. Als
Antrieb bietet sich beispielsweise ein Elektromotor an, der, gegebenenfalls
mit einem zwischengeschalteten Getriebe, die Stellung der Steuerscheibe 194 über eine
Antriebswelle oder ein Antriebsrad bestimmt. Vorzugsweise lässt sich
ein Gleichstrommotor mit oder ohne Bürsten, oder auch ein Schrittmotor
als Aktuator verwenden. In weiteren Ausführungsbeispielen kann unter
Verwendung eines geeigneten Getriebes beispielsweise auch ein Hubmagnet
verwendet werden. Der Antrieb für
das erfindungsgemäße Ventil 131 liegt
typischerweise außerhalb
des Ventilgehäuses 168,
kann jedoch auch prinzipiell im Ventilgehäuse angeordnet sein bzw. könnte der
Aktuator mit dem zu regelnden Fluid in Verbindung stehen, so dass
auf eine aufwändige
Wellendichtung verzichtet werden könnte.The control disc 194 is operatively connected to an actuator, not shown. An electric motor, for example, is suitable as the drive, which, optionally with an intermediate gear, controls the position of the control disk 194 determined via a drive shaft or a drive wheel. Preferably, a DC motor with or without brushes, or a stepper motor can be used as an actuator. In further exemplary embodiments, a lifting magnet can also be used, for example, using a suitable gear. The drive for the valve according to the invention 131 is typically outside the valve body 168 , however, can in principle also be arranged in the valve housing or the actuator could be connected to the fluid to be controlled, so that an expensive shaft seal could be dispensed with.
Die Steuerscheibe 194 selbst
kann sowohl innerhalb als auch ausserhalb der Ventilkammer 166 angeordnet
sein. Bei einer Anordnung ausserhalb der Ventilkammer 166 ergibt
sich der Vorteil, dass die Funktionstüchtigkeit der Steuerscheibe 194 nicht durch
eventuell im Kühlmedium
vorhandene feste Partikel (beispielsweise Formsand) beeinträchtigt werden
kann. Die Anordnung der Steuerscheibe auf der trockenen Seite des
Ventilgehäuses
erfordert aber entsprechende Durchführungen im Ventilgehäuse für die Stellelemente
der Ventilkörper,
so dass bei einer solchen Ausführungsform
ein erhöhter
Aufwand bei der Abdichtung des Ventilgehäuses notwendig wäre. Hier
müssen
Vor- und Nachteile der möglichen
Anordnungen für
die Steuerscheibe vor dem Hintergrund der Anwendung des erfindungsgemäßen Ventil
abgewogen werden.The control disc 194 itself can be both inside and outside the valve chamber 166 be arranged. With an arrangement outside the valve chamber 166 there is the advantage that the functionality of the control disc 194 cannot be impaired by any solid particles that may be present in the cooling medium (e.g. molding sand). The arrangement of the control disk on the dry side of the valve housing, however, requires corresponding bushings in the valve housing for the actuating elements of the valve body, so that in such an embodiment, an increased effort in sealing the valve housing would be necessary. Advantages and disadvantages of the possible arrangements for the control disk must be weighed against the background of the use of the valve according to the invention.
Konzentrisch zur Drehachse 175 sind
zwei Rückstellfeldern 196 bzw. 198 in
der Ventilkammer 166 vorgesehen, welche die Stellung der
Ventilglieder 170 bzw. 172 bei deaktiviertem Aktuator
definieren. Dazu besitzen die Rückstellfedern 196 bzw. 198 je
ein in axialer Richtung der Drehachse 175 gebogenes Ende 200 bzw. 202,
welches gegen das Ventilgestänge 176 bzw. 178 der
Ventilelemente andrückt. Das
Ventil ist damit auch so ausgelegt, dass ein Notöffnung des Ventils dadurch
erfolgt, dass bei einem Ausfall des Aktuators die Rückstellfedern 196 bzw. 198
auf die Ventilkörper 170 bzw. 172 einwirken
und diese in vordefinierte Stellungen bringen. So kann auf diese
Art beispielsweise der Kühlerzweig
eines zugeordneten Heiz- und Kühlkreislaufes
(siehe 1) geöffnet werden,
so dass im Falle des Ausfalls der Antriebseinheit des erfindungsgemäßen Ventils
eine maximale Kühlleistung
erzielt werden kann, und ein Defekt beispielsweise des Verbrennungsmotors durch
eine Überhitzung
ausgeschlossen wird.Concentric to the axis of rotation 175 are two reset fields 196 respectively. 198 in the valve chamber 166 provided the position of the valve members 170 respectively. 172 define with deactivated actuator. The return springs also have this 196 respectively. 198 one each in the axial direction of the axis of rotation 175 curved end 200 respectively. 202 , which against the Ventilge strands will 176 respectively. 178 the valve elements presses. The valve is thus also designed so that the valve is opened in an emergency by the return springs if the actuator fails 196 or 198 on the valve body 170 respectively. 172 act and bring them into predefined positions. In this way, for example, the cooler branch of an assigned heating and cooling circuit (see 1 ) are opened, so that in the event of failure of the drive unit of the valve according to the invention, a maximum cooling capacity can be achieved, and a defect, for example, of the internal combustion engine due to overheating, is excluded.
Gegen das Drehmoment der Rückstellfedern 196 bzw. 198 wirkt
die, mit der Antriebseinheit des Aktuators wirkverbundene Steuerscheibe 194,
die die relative Stellung der Ventilkörper 170 bzw. 172 in der
Ventilkammer 166 entsprechend den Ansteuerungssignalen
des Aktuators variieren kann. Die Steuerscheibe 194 des
erfindungsgemäßen Ventils nach
dem Ausführungsbeispiel
der 2 bis 4 besitzt dazu parallel zur
Drehachse 175 verlaufende Stifte bzw. Bolzen 204 und. 206,
die gegen das zugeordnete Ventilgestänge 176 bzw. 178 eingreifen
und dieses bei Rotation der Steuerscheibe 194 entgegen den
Momenten der Rückstellfedern 196 bzw. 198 verstellen.
Auf diese Weise können
die Strömungskanäle 160, 162 und 164 wahlweise
geöffnet
bzw. geschlossen werden. Diese Stifte oder Bolzen 204 bzw. 206 können beispielsweise
direkt mit der Steuerscheibe 194 verbunden sein, sollten
in diesem Fall dann allerdings eine gewisse Elastizität aufweisen, um
einen zu großem
Momenteneintrag in das Ventilgestänge der Ventilkörper für den Fall
zu verhinden, dass ein Ventilelkörper
bereits seine Endlage im Ventilsitzerreicht hat, die Rotationsbewegung
der Steuerscheibe 194 aber noch anhält.Against the torque of the return springs 196 respectively. 198 acts the control disc, which is operatively connected to the drive unit of the actuator 194 showing the relative position of the valve body 170 respectively. 172 in the valve chamber 166 can vary in accordance with the control signals of the actuator. The control disc 194 of the valve of the invention according to the embodiment of the 2 to 4 has parallel to the axis of rotation 175 running pins or bolts 204 and. 206 that against the associated valve linkage 176 respectively. 178 intervene and this when the control disc rotates 194 against the moments of the return springs 196 respectively. 198 adjust. In this way, the flow channels 160 . 162 and 164 optionally opened or closed. These pins or bolts 204 respectively. 206 can, for example, directly with the control disc 194 in this case, however, should have a certain elasticity in order to prevent excessive torque input into the valve linkage of the valve bodies in the event that a valve body has already reached its end position in the valve seat, the rotational movement of the control disk 194 but still persists.
3 bzw. 4 zeigen zwei Ansichten
der Ventilkörper 170 bzw. 172 sowie
der, die Ventilkörper stellenden,
Steuerscheibe 194. Der besseren Übersicht halber wurde das Ventilgehäuse 168 nicht
nochmals eingezeichnet. Des weiteren wurde in 3 der Ventildichtkopf 180 nicht
eingezeichnet bzw. vom Ventilgestänge 176 gelöst, so dass
ein freier Blick auf die Stellmechanik der Steuerscheibe 194 ermöglicht wird. 3 respectively. 4 show two views of the valve body 170 respectively. 172 as well as the control disk, which provides the valve body 194 , For the sake of clarity, the valve housing was 168 not drawn again. Furthermore, in 3 the valve sealing head 180 not shown or from the valve linkage 176 solved so that a clear view of the control mechanism of the control disc 194 is made possible.
Wie in 4 deutlich
zu erkennen ist, wirken die axialen Stifte bzw. Bolzen 204 bzw.
206 der Steuerscheibe 194 bei entsprechender Stellung der
Steuerscheibe auf die Ventilgestänge 176 bzw. 178 ein, so
dass durch ein Verdrehen der Steuerscheibe die Ventilkörper gestellt
werden können.
Im Ausführungsbeispiel
der 4 sind die Bolzen 204 bzw. 206 nicht
einstückig
mit der Steuerscheibe 194 ausgebildet, sondern werden von
Federn 205 bzw. 207 getragen, die ihrerseits wiederum
mit der Steuerscheibe 194 verbunden sind. Auf diese Weise
ist gewährleistet,
dass kein zusätzliches
Moment mehr in das Ventilgestänge 176 bzw. 178 eingetragen
wird, falls ein Ventilelement seine Endposition erreicht hat, die Steuerscheibe 194 durch
den Aktuator aber noch gedreht wird.As in 4 the axial pins or bolts are clearly visible 204 or 206 of the control disc 194 with the corresponding position of the control disc on the valve linkage 176 respectively. 178 so that the valve body can be adjusted by turning the control disc. In the embodiment of the 4 are the bolts 204 respectively. 206 not in one piece with the control disc 194 trained but are made of feathers 205 respectively. 207 worn, which in turn with the control disc 194 are connected. This ensures that there is no additional torque in the valve linkage 176 respectively. 178 if a valve element has reached its end position, the control disc is entered 194 is still rotated by the actuator.
Die Anordnung der axialen Bolzen 204 bzw. 206 auf
der Steuerscheibe 194 bzw. die Ausformung der Angriffspunkte
der axialen Bolzen 204 bzw. 206 an den Ventilgestängen 176 bzw. 178 definiert
die Stellung sowie die relative Variation der Ventilkörper 170 bzw. 172 zueinander
und entspricht damit einer An Steuerprogramm für die Ventilkörper, welches durch
Rotation der Steuerscheibe 194 ablaufen kann. Das Ventilgestänge 176 weist
beispielsweise, wie in 4 ersichtlich
einen kreisbogenartigen Ausleger 208 auf, der den Zeitpunkt
definiert, zu dem der axiale Bolzen 204 der Steuerscheibe 194 mit
dem Ventilgestänge 176 in
Wirkverbindung kommt.The arrangement of the axial bolts 204 respectively. 206 on the control disc 194 or the shape of the points of application of the axial bolts 204 respectively. 206 on the valve rods 176 respectively. 178 defines the position and the relative variation of the valve body 170 respectively. 172 to each other and thus corresponds to an on control program for the valve body, which by rotation of the control disc 194 can expire. The valve linkage 176 points, for example, as in 4 an outrigger in the form of an arc can be seen 208 on which defines the time at which the axial bolt 204 the control disc 194 with the valve linkage 176 comes into active connection.
Die in 2 dargestellte
Stellung der Ventilglieder entspricht beispielsweise der Stellung
bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors. Das Ventil 131 entsprechend
dem Bypassventil 31 in 1 ist nicht
aktiviert, im Falle eines Elektromotors als Aktuator zur Stellung
der Ventilglieder ist dieser beispielsweise nicht bestromt. Die Rückstellfedern 196 bzw. 198,
die die Funktion von "Fail-Save-Federn" übernehmen, stellen die im Ventilgehäuse 168 angeordneten
Ventilkörper 170 bzw. 172 so
ein, dass der Kühlerkanal 164 geöffnet ist,
so dass maximale Kühlung
erzielt wird.In the 2 The position of the valve elements shown corresponds, for example, to the position when the internal combustion engine is cold started. The valve 131 according to the bypass valve 31 in 1 is not activated, in the case of an electric motor as an actuator for the position of the valve members, this is not energized, for example. The return springs 196 respectively. 198 , which take over the function of "fail-save springs", put those in the valve housing 168 arranged valve body 170 respectively. 172 so that the cooler duct 164 is open so that maximum cooling is achieved.
Soll beispielsweise nach dem Start
des Verbrennungsmotors dieser möglichst
schnell seine Betriebstemperatur erreichen, um seinen optimalen Wirkungsgrad
zu erzielen, sowie die Schadstoffkonzentration im Abgas möglichst
schnell zu reduzieren, kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Ventils
dafür gesorgt
werden, dass es zu keinerlei Kühlmittelströmung durch
den Verbrennungsmotor kommt. Insbesondere ist es möglich, dafür zu sorgen,
dass beide Ventilauslasskanäle 162 bzw. 164 vollständig abgesperrt
werden, so dass sowohl der Volumenstrom durch den Bypasskanal, als
auch der Volumenstrom durch den Kühlerkanal des Kühl- und
Heizkreislaufes gemäß 1 zu Null wird. Dies lässt sich
dadurch realisieren, dass die Steuerscheibe 194 den Ventilkörper 172 in
den Ventilsitz 192 des kühlerseitigen Auslasskanals 164 hinein
dreht. Der Ventilkörper 170 wird
ausgehend von seiner in 2 dargestellten Kaltstartposition
von der Steuerscheibe 194 in diesem Fall nicht angetrieben,
sondern wird von der Rückstellfeder 196 in
den Ventilsitz des Bypass-seitigen ersten Auslasskanals 162 gedrückt.For example, if the internal combustion engine is to reach its operating temperature as quickly as possible in order to achieve its optimum efficiency and to reduce the pollutant concentration in the exhaust gas as quickly as possible, the valve according to the invention can be used to ensure that there is no coolant flow through the internal combustion engine , In particular, it is possible to ensure that both valve outlet channels 162 respectively. 164 be completely shut off, so that both the volume flow through the bypass duct and the volume flow through the cooler duct correspond to the cooling and heating circuit 1 becomes zero. This can be achieved by using the control disc 194 the valve body 172 in the valve seat 192 the cooler-side outlet duct 164 turns into it. The valve body 170 is based on its in 2 Cold start position shown from the control disc 194 in this case not driven but by the return spring 196 into the valve seat of the bypass-side first outlet channel 162 pressed.
Wird die Steuerscheibe 194 im
gleichen Drehsinn, d.h. in der Darstellung der 2 im Uhrzeigersinn, weiter gedreht, so
kommt der axiale Stift bzw. Bolzen 204 zur Anlage an den
kreisbogenartigen Ausleger 208 des Ventilgestänges 176.
Durch weitere Rotation der Steuerscheibe in diesem Drehsinne wird
der Ventildichtkopf 180 vom Bypass-seitigen Ventilsitz 190 angehoben
und in Richtung des Uhrzeigersinnes in 2 gedreht. Der Bypasskanal wird dadurch
freigegeben, so dass der Kühlmittelvolumenstrom
in den Kühlkanälen des
Verbrennungsmotors zirkulieren kann.Will the control disc 194 in the same direction, ie in the representation of the 2 clockwise, further rotated, so the axial pin or bolt comes 204 for contact with the circular arch-like bracket 208 of the valve linkage 176 , By further rotating the control disc in this direction of rotation, the valve sealing head 180 from the bypass valve seat 190 raised and clockwise in 2 turned. The bypass channel is thereby released, so that the coolant volume flow in the cooling channels of the combustion motors can circulate.
Bei weiterer Rotation der Steuerscheibe 194 im
zuvor dargelegten Drehsinne wird über die Führungskontur 210,
die in Form einer Rampenfunktion im Führungsstift 110 der
Steuerscheibe ausgebildet ist, die Steuerscheibe 194 in
axialer Richtung der Drehachse 175 verfahren. Entsprechend
dem Drehsinn der Antriebswelle wird in diesem Fall die Steuerscheibe 194 derart
verfahren, dass der Abstand zwischen der Steuerscheibe 194 und
den Ventilgestängen 176 bzw. 178 vergrößert wird.
In der Darstellung der 3 wird
die Steuerscheibe über
die Rampenfunktion axial nach oben gedrückt. Dadurch wird der Ventilkörper 172 entriegelt,
d.h. der axiale Bolzen 206 der Steuerscheibe 194 liegt nicht
mehr gegen das Ventilgestänge 178 an.
Die Rückstellfeder 198 kann mittels
ihres axialen Endes 202 ein Moment auf das Ventilgestänge 198 ausüben und
drückt
somit den Ventilkörper 172 auf
festen Anschlag mit dem Ventilkörper 170.
In dieser festen Stellung der Ventilkörper zueinander ist der Mischbetrieb
des erfindungsgemäßen Ventils
möglich.
Durch stärkeres
Hinein- bzw. Herausdrehen aus den beiden Auslassöffnungen 162 bzw. 164 kann
der relative Volumenstrom durch den Bypasszweig (162) bzw.
den Kühlerzweig
(264) eingeregelt werden. Ein gewünschtes Mischverhältnis und
damit eine gewünschte
Temperatur des Kühlmittels
kann auf diese Weise durch die Ansteuerung des erfindungsgemäßen Ventils
mittels eines Steuergerätes,
wie es beispielsweise unter dem Bezugszeichen 46 in 1 dargestellt ist, sehr
genau eingestellt werden.With further rotation of the control disc 194 in the previously described sense of rotation is about the guide contour 210 in the form of a ramp function in the guide pin 110 the control disc is formed, the control disc 194 in the axial direction of the axis of rotation 175 method. In this case, the control disc corresponds to the direction of rotation of the drive shaft 194 proceed in such a way that the distance between the control disc 194 and the valve linkage 176 respectively. 178 is enlarged. In the representation of the 3 the control disc is pushed axially upwards via the ramp function. This will make the valve body 172 unlocked, ie the axial bolt 206 the control disc 194 is no longer against the valve rod 178 on. The return spring 198 can by means of its axial end 202 a moment on the valve linkage 198 exercise and thus pushes the valve body 172 to a firm stop with the valve body 170 , Mixed operation of the valve according to the invention is possible in this fixed position of the valve bodies relative to one another. By turning the two outlet openings in or out 162 respectively. 164 the relative volume flow through the bypass branch ( 162 ) or the cooler branch ( 264 ) are regulated. A desired mixing ratio and thus a desired temperature of the coolant can be achieved in this way by actuating the valve according to the invention by means of a control device, as is the case for example with the reference number 46 in 1 is shown, can be set very precisely.
Die Ansteuerung der Ventilkörper ist
in dem erfindungsgemäßen Ventil
derart geregelt, dass bei einem Ausfall des Aktuators die "Fail-Save-Funktion" über die Rückstellfedern 196 bzw. 198 so
realisiert ist, dass der kühlerseitige
Auslasskanal 164 geöffnet ist;
um ein Überhitzen
beispielsweise des Verbrennungsmotors zu vermeiden.The control of the valve body is regulated in the valve according to the invention in such a way that, in the event of a failure of the actuator, the "fail-save function" via the return springs 196 respectively. 198 is realized in such a way that the radiator outlet channel 164 is open; to avoid overheating of the internal combustion engine, for example.
Mit dem erfindungsgemäßen Ventil
gemäß dem Ausführungsbeispiel
in den 2 bis 4 ist es somit möglich, ein
definiertes Mischverhältnis
zwischen den Volumenströmen
zweier Strömungskanäle einzustellen
und bei Bedarf den Volumenstrom durch das Ventil völlig abzusperren.
Dazu Kann der Ventileinlass mit Hilfe eines Ventilkörpers verschlossen werden.
In vorteilhafter Weise werden diese Funktionen mit einem einzigen
Antrieb realisiert, der mit der Steuerscheibe des Ventils wirkverbunden
ist.With the valve according to the invention according to the embodiment in the 2 to 4 it is thus possible to set a defined mixing ratio between the volume flows of two flow channels and, if necessary, to completely shut off the volume flow through the valve. For this purpose, the valve inlet can be closed using a valve body. These functions are advantageously implemented with a single drive which is operatively connected to the control disk of the valve.
5 bis 8 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Mischventils
zur Steuerung von Volumenströme.
Das Ventilgehäuse 268 dieses
Ausführungsbeispiels
gleicht im Wesentlichen dem Ventilgehäuse 168 des ersten
Ventils 131 gemäß 2. Das Ventilgehäuse 268 des
zweiten Ausführungsbeispiels
weist einen Einlasskanal 260, einen ersten Auslasskanal 262 sowie
einen zweiten Auslasskanal 264 auf. Die drei Strömungskanäle 260, 262 und 264 sind über eine
im Ventilgehäuse 268 vorhandene
Ventilkammer 266 prinzipiell miteinander verbunden. Das
erfindungsgemäße Ventil 231 gemäß 5 bis 8 umfasst zwei Ventilkörper 270 bzw. 272,
die in den 5 bis 8 in vereinfachter schematischer
Darstellung wiedergegeben sind, um die prinzipielle Funktionsweise
dieses Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Ventils
zu veranschaulichen. Die Ventilkörper 270 bzw. 272 des
Ausführungsbeispiels
gemäß der 5 bis 8 wirken mit Ventilsitzen 288, 290 und 292 zusammen.
Die Ventilsitze 288,
290 und 292 diese
Ausführungsbeispiels sind
einstückig
mit dem Ventilgehäuse 268 ausgebildet,
könnten
prinzipiell aber auch anders gestaltet sein und beispielsweisen
zusätzliche
Dichtmittel aufweisen. 5 to 8th show a second embodiment of a mixing valve according to the invention for controlling volume flows. The valve housing 268 This embodiment is essentially the same as the valve housing 168 of the first valve 131 according to 2 , The valve housing 268 of the second embodiment has an inlet duct 260 , a first outlet duct 262 and a second outlet channel 264 on. The three flow channels 260 . 262 and 264 are about one in the valve body 268 existing valve chamber 266 principally connected with each other. The valve according to the invention 231 according to 5 to 8th includes two valve bodies 270 respectively. 272 that in the 5 to 8th are reproduced in a simplified schematic representation in order to illustrate the basic functioning of this exemplary embodiment of the valve according to the invention. The valve body 270 respectively. 272 of the embodiment according to the 5 to 8th act with valve seats 288 . 290 and 292 together. The valve seats 288 . 290 and 292 these embodiments are in one piece with the valve housing 268 trained, but could in principle also be designed differently and, for example, have additional sealants.
Die Ventilköper 270 bzw. 272 des
zweiten Ausführungsbeispiels
besitzen jeweils einen Ventildichtkopf 280 bzw. 282 und
ein den zugehörigen
Ventildichtkopf mit einer Drehachse 275 verbindendes Ventilgestänge 276 bzw. 278.
Die Ventilkörper 270 bzw. 272 können insbesondere
auch in der Art der Ventilkörper 170 bzw. 172 des
Ausführungsbeispiels 131 der 2 bis 4 aufgebaut sein. So kann vorgesehen
sein, auch bei den Ventilkörpern 270 bzw. 272 ein
Gelenk, insbesondere ein Kugelgelenk, jeweils zwischen Ventildichtkopf
und Ventilgestänge
anzuordnen. Die schematische Darstellung der Ventilkörper in
den 5 bis 9 soll lediglich deren Funktionsweise
beschreiben und stellt keinerlei Einschränkung bezüglich der Formausgestaltung
dar.The valve body 270 respectively. 272 of the second embodiment each have a valve sealing head 280 respectively. 282 and a the associated valve sealing head with an axis of rotation 275 connecting valve linkage 276 respectively. 278 , The valve body 270 respectively. 272 can in particular also in the type of valve body 170 respectively. 172 of the embodiment 131 the 2 to 4 be constructed. So it can be provided, also for the valve bodies 270 respectively. 272 to arrange a joint, in particular a ball joint, in each case between the valve sealing head and the valve rod assembly. The schematic representation of the valve body in the 5 to 9 is only intended to describe the way they work and does not represent any restriction with regard to the design of the shape.
Die Ventilkörper 270 bzw. 272 sind
beweglich zueinander ausgebildet und drehbar um eine gemeinsame
Achse 275 angeordnet. Die Achse 275 verläuft exzentrisch
im Ventilgehäuse 268.
Da die gemeinsame Drehachse 275 der beiden Ventilkörper 270 bzw. 272 exzentrisch
im Ventilgehäuse
angeordnet ist, führen
die Ventilkörper
beim Öffnen
bzw. Schließen
der Strömungskanäle 260, 262 und 264 eine
kombinierte Dreh- und Hubbewegung aus, die dazu führt, dass
die Ventildichtköpfe 280 bzw. 282 das
Ventilgehäuse 268 nur
in den zugeorneten Ventilsitzen berühren. Insbesondere mit einem
geeignet gewählten
Gelenk zwischen dem Ventilgestänge 276 bzw. 278 und
dem Ventildichtkopf 280 bzw. 282, wie dies beispielsweise
für das
Ausführungsbeispiel 131 der 2 bis 4 dargestellt ist, aber auch im Ausführungsbeispiel
der 5 bis 8 genutzt sein kann, ergibt
sich ein zuverlässiges
Verschließen
der Strömungskanäle. Insbesondere
führt ein
zwischen dem Ventilgestänge
und dem Ventildichtkopf angeordnetes Gelenk zu einem Ausgleich von
Fertigungstoleranzen, die ansonsten bei Verwendung eines Exzenterventils
zu einem unzureichenden Verschließen der Strömungskanäle führen könnten.The valve body 270 respectively. 272 are designed to be movable relative to one another and rotatable about a common axis 275 arranged. The axis 275 runs eccentrically in the valve housing 268 , Because the common axis of rotation 275 of the two valve bodies 270 respectively. 272 is arranged eccentrically in the valve housing, the valve body guide when opening or closing the flow channels 260 . 262 and 264 a combined rotation and stroke movement, which leads to the valve sealing heads 280 respectively. 282 the valve housing 268 only touch in the assigned valve seats. In particular with a suitably chosen joint between the valve linkage 276 respectively. 278 and the valve sealing head 280 respectively. 282 as is the case for the exemplary embodiment 131 the 2 to 4 is shown, but also in the embodiment of 5 to 8th can be used, there is a reliable closing of the flow channels. In particular, a joint arranged between the valve rod and the valve sealing head leads to a compensation of manufacturing tolerances, which could otherwise lead to inadequate closing of the flow channels when an eccentric valve is used.
Der Ventilkörper 270 dient beispielsweise dazu,
den ersten Auslasskanal 262, der beispielsweise mit dem
Bypasskanal 29 gemäß 1 verbunden sein kann, abzusperren.
Der Ventilkörper 272 kann
in analoger Weise einen Anschluss zum Kühlerkanal 20 gemäß 1 öffnen bzw. verschließen. Bewegt
werden die beiden Ventilkörper
des erfindungsgemäßen Ventils
gemäß den 5 bis 8 über
eine Kurvenscheibe 294, in welche Konturen 258 bzw. 259 eingearbeitet
sind, in die je ein Zapfen 304 bzw. 306 eingreift,
der jeweils fest mit je einem Ventilgestänge 276 bzw. 278 verbunden
ist. Die Konturen 258 bzw. 259 in der Kurvenscheibe 294 sind
dabei derart ausgestaltet, dass in bestimmten Drehbereichen der Kurvenscheibe 294 nur
einer der Ventilkörper 270 bzw. 272 bewegt
wird. Die Kurvenscheibe 294 ist um eine Drehachse 277 rotierbar
und wird beispielsweise über
eine Welle von einem Elektromotor angetrieben. Die Drehachse 277 der
Kurvenscheibe 294 verläuft
parallel, jedoch beabstandet zur Drehachse 275 der Ventilkörper 270 bzw. 272.The valve body 270 serves, for example, the first outlet duct 262 which, for example, with the bypass channel 29 according to 1 can be connected to shut off. The valve body 272 can connect to the cooler duct in an analogous manner 20 according to 1 open or close. The two valve bodies of the invention are moved Valve according to 5 to 8th over a cam 294 in what contours 258 respectively. 259 are incorporated, each with a pin 304 respectively. 306 intervenes, each with a valve stem 276 respectively. 278 connected is. The contours 258 respectively. 259 in the cam 294 are designed such that in certain ranges of rotation of the cam 294 just one of the valve bodies 270 respectively. 272 is moved. The cam 294 is about an axis of rotation 277 rotatable and is driven, for example, via a shaft by an electric motor. The axis of rotation 277 the cam 294 runs parallel, but at a distance from the axis of rotation 275 the valve body 270 respectively. 272 ,
Über
die Antriebswelle ist die Kurvenscheibe 294 mit einem Aktuator
verbunden, der in der Art des ersten Ausführungsbeispiels aufgebaut sein
kann, so dass als Antrieb für
die Verstelleinheit des erfindungsgemäßen Ventils 231 und
insbesondere für
die Kurvenscheibe 294 ebenfalls ein Elektromotor verwendet
werden kann. Vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, wird ein Gleichstrommotor
mit oder ohne Bürsten,
oder auch ein Schrittmotor verwendet. In weiteren Ausführungsbeispielen
kann unter Verwendung eines geeigneten Getriebes auch hier ein Hubmagnet
verwendet werden. Die Antriebswelle, sowie der Antriebsmotor und
weitere, den Aktuator des Ventils 231 bildende Bauteile
sind in den 5 bis 8 der Übersicht halber nicht weiter
dargestellt ist.The cam is over the drive shaft 294 connected to an actuator, which can be constructed in the manner of the first embodiment, so that as a drive for the adjusting unit of the valve according to the invention 231 and especially for the cam 294 an electric motor can also be used. Preferably, but not exclusively, a DC motor with or without brushes or a stepper motor is used. In further exemplary embodiments, a lifting magnet can also be used here using a suitable gear. The drive shaft, as well as the drive motor and others, the actuator of the valve 231 forming components are in the 5 to 8th is not shown for the sake of clarity.
Zwischen der Antriebswelle des Aktuators und
der Kurvenscheibe 294 können
elastische Mittel eingebracht sein, die es ermöglichen, dass die Kurvenscheibe 294 und
damit auch die zu stellenden Ventilkörper eine definierte Position
einnehmen, falls der Aktuator nicht aktiv ist. Diese elastischen
Mittel können
beispielsweise in Form einer oder mehrerer Spiralfeder ausgeformt
sein. Der Aktuator wird dann gegen das Moment der Spiralfeder die
Kurvenscheibe 294 verstellen, wenn er aktiviert ist.Between the drive shaft of the actuator and the cam 294 can be introduced elastic means that allow the cam 294 and thus also the valve bodies to be set assume a defined position if the actuator is not active. These elastic means can be shaped, for example, in the form of one or more spiral springs. The actuator then becomes the cam against the moment of the spiral spring 294 adjust if it is activated.
Die Kurvenscheibe 294 kann,
wie bereits für das
erste Ausführungsbeispiel 131 des
erfindungsgemäßen Ventils
beschrieben, prinzipiell innerhalb oder aber auch ausserhalb der
Ventilgehäuses 268 angeordnet
sein.The cam 294 can, as already for the first embodiment 131 of the valve according to the invention described, in principle inside or also outside the valve housing 268 be arranged.
In 5 ist
das erfindungsgemäße Ventil 231 in
einer Position dargestellt, in welcher sowohl der erste Auslasskanal 262 (beispielsweise
ein Bypasskanal gemäß 1), als auch der zweite
Auslasskanal (beispielsweise ein Kühlerkanal) geschlossen sind.
Diese Stellung des erfindungsgemäßen Ventils 231 mag
beispielsweise direkt nach dem Start des Verbrennungsmotors angesteuert
werden, um ein schnelles Aufheizen des Verbrennungsmotors und somit
das schnelle Erreichen der optimalen Betriebsbedingungen zu ermöglichen.
In der Stellung des erfindungsgemäßen Ventils gemäß 5 wird keinerlei Kühlmittel
durch den Verbrennungsmotor umgepumpt, so dass eine schnelle Erwärmung des Motors
möglich
ist. Wird nun die Kurvenscheibe 294, wie durch den Pfeil 308 in 5 angedeutet, im Uhrzeigersinn
gedreht, so wird zunächst
der erste Auslasskanal 262 geöffnet, wie dies in 6 dargestellt ist. Erst
wenn die Kurvenscheibe 294 so weit gedreht wurde, dass
der erste Auslasskanal 262 vollständig geöffnet ist (siehe 6), wird auf Grund der Kurvenkontur 259 in
der Kurvenscheibe der zweite Auslasskanal 264 (Kühler) geöffnet. Der
Ventilkörper 270 hingegen
verharrt entsprechend der Form seiner Führungskontur 258 in
seiner Position.In 5 is the valve according to the invention 231 shown in a position in which both the first outlet channel 262 (for example a bypass channel according to 1 ) and the second outlet duct (for example a cooler duct) are closed. This position of the valve according to the invention 231 May be activated, for example, directly after the start of the internal combustion engine in order to allow the internal combustion engine to heat up quickly and thus to quickly achieve the optimal operating conditions. In the position of the valve according to the invention 5 no coolant is pumped through the internal combustion engine, so that the engine can heat up quickly. Now the cam disc 294 as by the arrow 308 in 5 indicated, rotated clockwise, so the first outlet channel 262 opened like this in 6 is shown. Only when the cam 294 was turned so far that the first outlet duct 262 is fully open (see 6 ), due to the curve contour 259 the second outlet duct in the cam disc 264 (Radiator) open. The valve body 270 however, remains in accordance with the shape of its guide contour 258 in its position.
In der Darstellung von 7 sind sowohl der erste
Auslasskanal 262 (Bypass), als auch der zweite Auslasskanal 264 (Kühler) geöffnet. Wird
die Kurvenscheibe 294 nun wieder zurück, in Richtung des Pfeils 310 gedreht,
so wird der Ventilkörper 270 in seine
Ausgangsposition zurückgedrückt, wie
dies in 8 dargestellt
ist. In diesem Fall ist lediglich der zweite Auslasskanal 264 (Kühler) geöffnet, so
dass bei Verwendung des erfindungsgemäßen Ventils im Kühl- und
Heizkreislauf gemäß 1 die vollständige Kühlleistung
zur Verfügung
stehen würde.In the representation of 7 are both the first outlet duct 262 (Bypass), as well as the second outlet channel 264 (Radiator) open. Will the cam 294 now back again, in the direction of the arrow 310 rotated, so the valve body 270 pushed back to its starting position like this in 8th is shown. In this case there is only the second outlet channel 264 (Radiator) opened so that when using the valve according to the invention in the cooling and heating circuit according to 1 the full cooling capacity would be available.
Durch die spezielle Form der Führungskonturen 258 bzw. 259 wird
die Drehbewegung der Kurvenscheibe in eine Stellbewegung der Ventilkörper 270 bzw. 272 übersetzt.
In vorteilhafter Weise ist es auch mit dem erfindungsgemäßen Ventil
nach dem Ausführungsbeispiel
der 5 bis 8 möglich, die Ventilkörper des
Ventils relativ zueinander mit nur einem Aktuator zu stellen.Due to the special shape of the guide contours 258 respectively. 259 the rotary movement of the cam disc becomes an actuating movement of the valve body 270 respectively. 272 translated. It is also advantageous with the valve according to the invention according to the embodiment of the 5 to 8th possible to set the valve body of the valve relative to each other with only one actuator.
9 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel 331 des
erfindungsgemäßen Mischventils.
Das Ventilgehäuse 368,
nebst Strömungskanälen entspricht im
Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel
gemäß 5 bis 8 und soll daher an dieser Stelle nicht
weiter ausgeführt
werden. In der Ventilkammer 366 des Ventilgehäuses 368 des
Ausführungsbeispiels
gemäß 9 befinden sich drei Ventilkörper 370, 372 sowie 373.,
die mit entsprechende Ventilsitzen 388, 390 und 392 zusammenwirken
Die beiden Ventilkörper 370 und 372 sind
starr miteinander verbunden. Der dritte Ventilkörper 373 ist beweglich
zu den beiden ersten Ventilkörpern 370 bzw. 372 auf
der selben Drehachse 375 angeordnet. Die beiden starr aneinander
gekoppelten Ventilkörper 370 bzw. 372 werden gesteuert über eine
Führungskontur 358,
in die ein Zapfen 305, der starr mit dem Ventilkörper 372 verbunden
ist, eingreift. Durch Drehung der Kurvenscheibe 394 kann
somit die Position der beiden Ventilkörper 370 bzw. 372 eingestellt
werden, so dass der in das Ventil eintretende Volumenstrom entsprechend
der Stellung der Ventilelemente auf die beiden Auslasskanäle 362 und 364 aufgeteilt
wird. Mit den beiden ersten Ventilkörpern 370 bzw. 372 ist
somit das Mischverhältnis
zwischen dem ersten Auslasskanal 362 (beispielsweise einem
Bypasskanal gemäß 1) und dem zweiten Auslasskanal 364 (beispielsweise
ein Kühlerkanal)
einstellbar Auf diese Weise ist eine sehr genaue Temperaturregelung
des Kühlmittels,
beispielsweise eines Kühl-
und/oder Heizkreislaufes für
ein Kraftfahrzeug, gemäß 1 möglich. 9 shows a further embodiment 331 of the mixing valve according to the invention. The valve housing 368 , along with flow channels essentially corresponds to the exemplary embodiment according to 5 to 8th and should therefore not be discussed further here. In the valve chamber 366 of the valve housing 368 of the embodiment according to 9 there are three valve bodies 370 . 372 such as 373 . that with appropriate valve seats 388 . 390 and 392 interact The two valve bodies 370 and 372 are rigidly connected. The third valve body 373 is movable to the first two valve bodies 370 respectively. 372 on the same axis of rotation 375 arranged. The two rigidly coupled valve bodies 370 respectively. 372 are controlled via a guide contour 358 in which a spigot 305 that is rigid with the valve body 372 connected, intervenes. By turning the cam 394 can thus the position of the two valve bodies 370 respectively. 372 can be set so that the volume flow entering the valve corresponds to the position of the valve elements on the two outlet channels 362 and 364 is divided. With the first two valve bodies 370 respectively. 372 is thus the mixing ratio between the first outlet channel 362 (for example according to a bypass channel 1 ) and the second outlet channel 364 (For example a cooler channel) can be set in this way, a very precise temperature control of the coolant, for example a cooling and / or heating circuit for a motor vehicle, according to 1 possible.
Mit dem dritten Ventilkörper 373 ist
zusätzlich der
Verschluss bzw. die Drosselung des Einlasskanals 360 des
erfindungsgemäßen Ventils
gemäß 9 möglich. Der dritte Ventilkörper 373 wird
dabei über
eine Führungskontur 359 in
der Kurvenscheibe 394 gestellt. Ein am Ventilgestänge des
Ventilkörpers 373 angebrachter
Zapfen greift in die Führungskontur 359 ein
und wird bei Drehung der Kurvenscheibe 394 entsprechend
der Form der Führungskontur
geführt.With the third valve body 373 is additionally the closure or throttling of the inlet duct 360 of the valve according to the invention 9 possible. The third valve body 373 is over a guide contour 359 in the cam 394 posed. One on the valve stem of the valve body 373 attached pin engages in the guide contour 359 on and turns when the cam rotates 394 guided according to the shape of the guide contour.
In Absperrposition, wenn also der
Einlasskanal 360 durch den Ventilkörper 373 verschlossen
ist, bringt der nicht weiter dargestellte Ventilantrieb ständig ein
Moment auf, welches den Ventildichtkopf des Ventilkörpers 373 gegen
den Ventilsitz des Einlasskanals 360 andrückt und
somit den Einlasskanal verschließt. Fällt nun auf Grund eines Defektes
der Ventilantrieb aus, so kann der Verschluss des Einlasskanals 360 durch
den Wasserdruck selbst geöffnet
werden, was die Sicherheit des Gesamtsystems und insbesondere die
Sicherheit des zu kühlenden
Aggregats erhöht.In the shut-off position, i.e. if the inlet duct 360 through the valve body 373 is closed, the valve drive, not shown, constantly applies a moment which the valve sealing head of the valve body 373 against the valve seat of the inlet duct 360 presses and closes the inlet channel. If the valve drive fails due to a defect, the inlet duct can be blocked 360 can be opened by the water pressure itself, which increases the safety of the overall system and in particular the safety of the unit to be cooled.
Als Antrieb für die Verstelleinheit des erfindungsgemäßen Ventils 331 gemäß 9 kann ebenfalls ein Elektromotor,
vorzugsweise ein Gleichstrommotor mit oder ohne Bürsten oder
auch ein Schrittmotor verwendet werden. Die Verwendung eines elektromagnetischen
Aktuators, beispielsweise eines Hubbmagneten mit entsprechend gestaltetem Getriebe,
ist aber ebenso denkbar. Die Anordnung des Antriebes der Kurvenscheibe 394 kann
auch in diesem Ausführungsbeispiel
sowohl innerhalb, als auch außerhalb
des Ventilgehäuses 368 angeordnet sein.As a drive for the adjustment unit of the valve according to the invention 331 according to 9 an electric motor, preferably a DC motor with or without brushes, or a stepper motor can also be used. However, the use of an electromagnetic actuator, for example a lifting magnet with a correspondingly designed transmission, is also conceivable. The arrangement of the drive of the cam 394 can also in this embodiment both inside and outside of the valve housing 368 be arranged.
Mit den vorgestellten erfindungsgemäßen Ventilen
ist es möglich,
ein exaktes Mischverhältnis der
Volumenströme
zweier Auslasskanäle
des Ventils zu realisieren. Insbesondere ist es auch möglich, den
Volumenstrom durch das Ventil durch Verschluss des Einlasskanals
bzw. durch Verschluss beider Auslasskanäle auf Null einzuregeln. Damit
ist das in einigen seiner Ausführungsbeispiele
beschriebene Ventil in besonderer Weise geeignet, in einem Thermomanagementsystem
für ein
Kraftfahrzeug eingesetzt zu werden. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Ventils
lassen sich die Kühlmittelströme in einem
Kühl- und/oder
Heizkreislauf für
ein Kraftfahrzeug in definierter Weise steuern und die Kühl- bzw.
Heizleistung des Kreislaufs optimieren.With the presented valves according to the invention
Is it possible,
an exact mixing ratio of
flow rates
two outlet channels
of the valve. In particular, it is also possible
Volume flow through the valve by closing the inlet channel
or to zero by closing both outlet channels. In order to
is that in some of his examples
The valve described is particularly suitable in a thermal management system
for a
Motor vehicle to be used. With the help of the valve according to the invention
the coolant flows in one
Cooling and / or
Heating circuit for
control a motor vehicle in a defined manner and the cooling or
Optimize the heating output of the circuit.
Das erfindungsgemäße Ventil ist nicht auf die in
den Zeichnungen und der Beschreibung dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt.The valve according to the invention is not based on the
the drawings and the description shown embodiments
limited.
Das erfindungsgemäße Ventil nicht beschränkt auf
die Verwendung in einem Kühl- und/oder Heizkreislauf
für ein
Kraftfahrzeug.The valve according to the invention is not limited to
use in a cooling and / or heating circuit
for a
Motor vehicle.
Insbesondere ist das erfindungsgemäße Ventil
nicht beschränkt
auf ein 3-Wege-Ventil. Die zugrundeliegende erfinderische Idee lässt sich
in analoger Weise auch für
Ventile mit zusätzlichen
Ein- oder Auslasskanälen
realisieren.In particular, the valve according to the invention
not limited
on a 3-way valve. The underlying inventive idea can be
in an analogous manner also for
Valves with additional
Inlet or outlet channels
realize.
Das erfindungsgemäße Ventil ist nicht beschränkt auf
die Verwendung lediglich einer Steuer- bzw. Kurvenscheibe.The valve according to the invention is not limited to
the use of only one control or cam.