Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für ein Kraftfahrzeug, sowie ein

Wärmemanagementmodul mit einem solchen Steuerventil für ein Kraftfahrzeug.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Drehschiebervorrichtungen bekannt, welche für ein Wärmemanagementmodul (WMM), auch als

Thermomanagementmodul (TMM) bezeichnet, beispielsweise ein Kühlregelkreis für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, eingerichtet sind.

Beispielsweise aus der DE 10 2013 209 582 A1 ist eine Drehschieberkugel für ein Thermomanagementmodul bekannt. Das darin beschriebene

Thermomanagementmodul ist insbesondere für bauraumoptimierte Komponenten eines Kühlmittelkreislaufs einer Verbrennungskraftmaschine eingerichtet. Ein solcher Drehschieber wird elektromotorisch angetrieben und ist in verschiedene Stellungen überführbar, beispielsweise eine Sperrsteilung oder eine Offenstellung, aber auch Zwischenstellungen.

Für viele Anwendungen ist es notwendig, nach kostengünstigen Lösungen zu suchen und eine Konstruktion mit einer möglichst geringen Bauraumforderung aufzufinden.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der

nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen. Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für ein Wärmemanagementmodul eines

Kraftfahrzeugs, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:

einen Ventilteller zum dichtenden Aufsitzen auf einem Ventilsitz in einer Geschlossenstellung;

einen Ventilschaft mit einer axialen Erstreckung, wobei der Ventilschaft mit dem Ventilteller verbunden ist;

ein Schaftlager mit einer Lagerfläche, in welchem der Ventilschaft geführt von der Lagerfläche axial bewegbar gelagert ist; und

eine Rückholenergiespeicher zum Aufbringen einer Axialkraft, welche den Ventilteller in einer ersten Normalstellung hält;

eine Hubmagnetspule zum, unter Bestromung, Erzeugen einer Magnetkraft, mittels welcher der Ventilteller ansteuerbar aus der ersten Normalstellung

herausführbar ist.

Das Steuerventil ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein

Permanentmagnet zum dauerhaften Erzeugen einer Permanentkraft vorgesehen ist, wobei der Ventilteller mittels der Permanentkraft in einer zweiten Normalstellung haltbar ist.

Es wird im Folgenden auf die genannte axiale Erstreckung des Ventilschafts Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung und radiale Richtung und entsprechende Begriffe verwendet werden. In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.

Im Unterschied zu vorbekannten Steuerventilen sind eine erste Normalstellung und eine zweite Normalstellung jeweils ohne Zuführung externer Energie haltbar, sodass eine Regelung des mittels des Steuerventils unterbrechbaren Volumenstroms ermöglicht ist, welche einen geringen Energiekonsum aufweist. Zugleich sind Aufbau und Steuerung des Steuerventils sehr einfach und wenig Bauraum fordernd aufgebaut.

Das hier vorgeschlagene Steuerventil ist nach Art eines Solenoid-Ventils zum

Ausführen eines axialen Hubs entlang der Bewegungsachse gebildet. Der Hub ist mittels einer magnetisierbaren Hubmagnetspule gesteuert ausführbar. Zum Betätigen des Ventiltellers, also zum Abheben des Ventiltellers von dem Ventilsitz und/oder zum Aufpressen des Ventiltellers auf den Ventilsitz, ist ein Ventilschaft vorgesehen, welcher mit dem Ventilteller fest verbunden ist. Der Ventilschaft weist eine axiale Erstreckung auf. Diese axiale Erstreckung definiert die Bewegungsachse des

Ventiltellers in dem Schaftlager, welches hierzu eine sich entsprechend axial erstreckende Lagerfläche aufweist. In einer Ausführungsform ist die Lagerfläche nicht zum (dauerhaften) führenden Kontakt eingerichtet, sondern der Ventilschaft wird über das magnetische Feld der Hubmagnetspule beziehungsweise der zugehörigen Magnetwindung stabilisiert, bevorzugt auch in unbestromten Betriebszuständen.

Das Steuerventil ist für ein Wärmemanagementmodul eines Kraftfahrzeugs geeignet und ein Volumenstrom eines Kühlmittels, bevorzugt einer Kühlflüssigkeit, mittels dieses Steuerventils steuerbar, bevorzugt abschaltbar und zuschaltbar.

Beispielsweise ist das Steuerventil in einer Hauptleitung eines Kühlmittelkreislaufs angeordnet. Alternativ ist das Steuerventil in einer Nebenleitung eines

Kühlmittelkreislaufs angeordnet, sodass ein Nebenaggregat (in der Offenstellung) kühlbar ist und (in der Geschlossenstellung) nicht mit Kühlmittel versorgt ist und/oder der Gesamtvolumenstrom in der Hauptleitung um das Strömungsvolumen der Nebenleitung veränderbar ist. Das Steuerventil weist dazu einen Ventilteller auf, welcher die schaltbare Dichtungsfunktion übernimmt und dazu in einer

Geschlossenstellung auf einem Ventilsitz aufsitzt und in einer (maximalen)

Offenstellung von dem Ventilsitz abgehoben ist. In der Geschlossenstellung ist das Steuerventil für das Kühlmittel nicht mehr oder nur vernachlässigbar gering

durchström bar. Die Geschlossenstellung und die (maximale) Offenstellung stellen jeweils eine Normalstellung dar. Die Antagonisten zum Halten des Ventiltellers in den beiden Normalstellung sind ein Rückholenergiespeicher und ein Permanentmagnet. Der Rückholenergiespeicher, beispielsweise eine Schraubendruckfeder, ein Gasdruckspeicher oder ähnliches, übt dauerhaft eine Axialkraft hin zu der ersten der beiden Normalstellungen auf den Ventilteller aus, bevorzugt mittelbar über den Ventilschaft, beispielsweise auf einen Kragen des Ventilschafts. In der ersten Normalstellung ist der Ventilteller bevorzugt einzig von dem Rückholenergiespeicher gehalten. In einer Ausführungsform wird der Ventilteller von dem Rückholenergiespeicher gegen den Ventilsitz gepresst, also in die Geschlossenstellung überführt und dort gehalten. Der Permanentmagnet übt dauerhaft eine der Axialkraft entgegengerichtete Permanentkraft hin zu der zweiten der beiden Normalstellungen auf den Ventilteller aus, bevorzugt mittelbar über den Ventilschaft, beispielsweise auf ein (axiales) Ende des Ventilschafts. In der zweiten Normalstellung ist der Ventilteller bevorzugt dann einzig von dem Permanentmagnet gehalten. In einer Ausführungsform wird der Ventilteller von dem Permanentmagnet von dem Ventilsitz maximal beabstandet, also in die Offenstellung überführt und/oder dort gehalten.

Damit das Steuerventil von der einen Normalstellung in die andere Normalstellung überführbar ist, ist eine Hubmagnetspule vorgesehen, welche bei Anlegen einer elektrischen Spannung ein Magnetfeld erzeugt, welches in Wechselwirkung mit einem Joch (axial fixiertes magnetisches Gegenlager, Hubmagnetspule ist an dem

Ventilschaft fixiert) oder bei umgekehrtem Aufbau in Wechselwirkung mit einem Anker (Hubmagnetspule ist dann axial fixiert) eine Magnetkraft in axialer Richtung erzeugt. Diese Magnetkraft ist in ihrer axialen Wirkungsrichtung umkehrbar, indem eine über der Hubmagnetspule anliegende Spannung umgekehrt wird. Infolge dieser

anschaltbaren und abschaltbaren Magnetkraft ist in der ersten Normalstellung die Axialkraft derart überwindbar, dass der Ventilteller in die zweite Normalstellung überführt wird, beziehungsweise bei umgekehrter Wirkungsrichtung ist in der zweiten Normalstellungen die Permanentkraft derart überwindbar, dass der Ventilteller in die zweite Normalstellung überführt wird. Ist die Hubmagnetspule nicht bestromt, verbleibt der Ventilteller in der vorliegenden Normalstellung beziehungsweise wird von der lageabhängig stärkeren Kraft in die jeweilige Normalstellung überführt und dann dort gehalten. Weil die Axialkraft bei antagonistischer Kraftaufbringung, also Auslenkung des Ventiltellers aus der ersten Normalstellung, beispielsweise aus der

Geschlossenstellung hin zu der Offenstellung, in geringerem Maß zunimmt, beispielsweise linear zunimmt, als die Permanentkraft zunimmt, welche mit dem Abstand zu dem Permanentmagnet quadratisch zunimmt, sind der Permanentmagnet und der Rückholenergiespeicher für jeweils stabile, bevorzugt kraftbeaufschlagte, Normalstellungen entsprechend auslegbar. In einer alternativen Ausführungsform nimmt die Axialkraft bei einer Hubbewegung hin zu dem Permanentmagnet, zumindest gegenüber einer maximalen Axialkraft, wieder ab, beispielsweise mittels eines (beispielsweise unstetigen) Knickungseffekts. Alternativ oder ergänzend ist mittels geeigneter Vorspannung eine flache Federkennlinie erzeugt. Damit ist eine höhere Axialkraft bei (relativ) geringer Permanentkraft des Permanentmagneten und/oder bei (relativ) geringer (die Axialkraft überaktuierender) Magnetkraft der Hubmagnetspule einrichtbar; umgekehrt ist bei gleicher Axialkraft eine verringerte Permanentkraft und/oder verringerte (maximale) Magnetkraft einrichtbar.

Somit ist eine bistabile Magnetanordnung geschaffen. Vorteile einer solchen bistabilen Magnetanordnung sind zum einen der geringe Energiebedarf, weil der bistabile Drehmagnet lediglich zum Umschalten in die jeweils andere Endposition bestromt werden muss, die geringe Baugröße des Antriebs im Vergleich zu beispielsweise einem Spindelantrieb, sowie die geringe Baugröße der notwendigen

Leistungselektronik und Regelungstechnik zum Betrieb der bistabilen

Magnetanordnung. Darüber hinaus sind eine bistabile Magnetanordnung und die zugehörige Regelungstechnik aus vergleichsweise kostengünstigen Bauteilen hergestellt beziehungsweise sind als kostengünstige Baueinheit erwerbbar.

Ein weiterer Vorteil ist, dass, zum Umschalten, die Hubmagnetspule aggressiv bestrombar ist, weil die Belastung kurzzeitig ist, nämlich lediglich zum Überführen in die jeweils andere Normalstellung. Bei einer aggressiven Bestromung wird eine hohe Stromdichte erzeugt, mit der Folge einer Erwärmung und relativ großen

Verlustleistung über den mit der Wärme steigenden Widerstand, aber im Vergleich zu einer thermischen Sicherheitsgrenze für einen Dauerbetrieb oder Langzeitbetrieb der Hubmagnetspule zugleich eine hohe Magnetkraft erzeugbar. Während des Anliegens einer der beiden Normalstellungen kann die Hubmagnetspule wieder abkühlen. Somit ist im Vergleich zu einem Solenoid-Ventil mit nur einer einzigen stabilen

Normalstellung, nämlich jener von dem Rückholenergiespeicher gehaltenen ersten Normalstellung, ein sehr schnelles Umschalten möglich und/oder der Materialeinsatz für eine solche Hubmagnetspule (deutlich) verringerbar.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Steuerventils ist in einer der

Normalstellungen des Ventiltellers das Steuerventil geschlossen und in der anderen Normalstellung des Ventiltellers das Steuerventil maximal geöffnet.

In einer Ausführungsform wird der Ventilteller von der Permanentkraft des

Permanentmagnets gegen den Ventilsitz gepresst, also in die Geschlossenstellung überführt und/oder dort gehalten. Die Geschlossenstellung ist dann die zweite

Normalstellung. Dann wird das Steuerventil von der Axialkraft des

Rückholenergiespeichers maximal geöffnet, also in die Offenstellung überführt und/oder dort gehalten. Die Offenstellung ist dann die erste Normalstellung.

In einer alternativen Ausführungsform wird der Ventilteller von der Axialkraft des Rückholenergiespeichers gegen den Ventilsitz gepresst, also in die

Geschlossenstellung überführt und/oder dort gehalten. Die Geschlossenstellung ist dann die erste Normalstellung. Dann wird das Steuerventil von der Permanentkraft des Permanentmagnets maximal geöffnet, also in die Offenstellung überführt und/oder dort gehalten. Die Offenstellung ist dann die zweite Normalstellung.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Axialkraft des Rückholenergiespeicher über einen ersten Abschnitt von mindestens 80 % [achtzig Prozent], bevorzugt 90 % oder mehr, der gesamten Hubstrecke zwischen den beiden Normalstellungen um so viel stärker als die Permanentkraft des Permanentmagnets, dass der Ventilteller in diesem Abschnitt der Hubstrecke sicher in die erste Normalstellung überführt wird. In dem (verbleibenden) zweiten Abschnitt überführt die Permanentkraft des Permanentmagnets entgegen der Axialkraft den Ventilteller sicher in die zweite Normalstellung.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Steuerventils ist die Hubmagnetspule mittels einer H-Brücke mit umkehrbarer Polarität ansteuerbar, indem die

Hubmagnetspule in dem Brückenzweig der H-Brücke angeordnet ist.

Vorteil einer H-Brücke ist, dass die Stromquelle, also das technisch positive Potential, und Stromsenke, also das technisch negative Potential, unverändert bleiben können, wobei bei entsprechender Beschaltung der Leitungszweige, beispielsweise mittels Transistoren, also elektronisch (mit geringen Leistungsströmen) anschaltbaren und ausschaltbaren (nahezu) unendlichen Widerständen, die Stromrichtung in der H- Brücke umkehrbar ist. Mit der Umkehrung der Stromrichtung wird die Polarität des Magnetfelds der Hubmagnetspule umgekehrt. Damit ist eine verlustarme und gleichwertige, also eine gleich starke Magnetkraft erzeugende, Umkehrung der Polarität des Magnetfelds der Hubmagnetspule erreicht. Hierbei ist nur eine einzige magnetische Spule notwendig.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Steuerventils umfasst die

Hubmagnetspule, angeordnet in dem Brückenzweig einer H-Brücke, zwei einander entgegengesetzt gewickelte Teilspulen, wobei zwischen den Teilspulen zu einem technisch negativen Potential ein Widerstandszweig abgezweigt ist.

Mit dieser alternativen Ausführungsform sind die gleichen Vorteile wie in der zuvor beschriebenen H-Brücke erreichbar. Für hohe Stückzahlen ist diese H-Brücken- Konfiguration kostengünstiger herstellbar. Die Teilspulen sind derart angeordnet, dass sie ein jeweils einander entgegengesetzt polarisiertes Magnetfeld erzeugen. Bei einer ersten (technischen) Stromrichtung ist aber die Stromstärke in der ersten Teilspule (erheblich) größer als in der zweiten Teilspule, sodass das (erste) Magnetfeld der ersten Teilspule derart überwiegt, dass eine Magnetkraft entsprechend der Polarität des ersten Magnetfelds erzeugt wird. Bei umgekehrter Bestromung ist die Stromstärke in der zweiten Teilspule (erheblich) größer als in der ersten Teilspule, sodass das (zweite) Magnetfeld der zweiten Teilspule derart überwiegt, dass eine Magnetkraft entsprechend der Polarität des zweiten Magnetfelds erzeugt wird. Dies wird über den Widerstandszweig erreicht, über welchen ein Großteil des Stroms umgeleitet wird, sodass die in (technischer) Stromrichtung dahinterliegende Teilspule im Vergleich zu der in technischer Stromrichtung davorliegenden Teilspule (erheblich) unterversorgt ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Wärmemanagementmodul für ein

Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: zumindest einen Kühlmittelkreislauf mit einem Kühlmittel,

zumindest eine Druckquelle für das Kühlmittel,

zumindest eine Wärmeabgabeschnittstelle für eine Wärmesenke,

zumindest eine Wärmeaufnahmeschnittstelle für eine Wärmequelle,

ein Steuerventil nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei der Kühlmittelkreislauf mittels des Steuerventils öffenbar und sperrbar ist, sodass mittels Schalten des Steuerventils ein Volumenstrom des Kühlmittels veränderbar ist.

Das hier vorgeschlagene Wärmemanagementmodul ist dazu eingerichtet, die Wärme einer Wärmequelle abzuführen und mithilfe einer Wärmesenke ein Kühlmittel, bevorzugt eine Kühlflüssigkeit, mit einer geeigneten Temperatur und damit

Wärmekapazität der Wärmequelle zuzuführen. Hierzu weist das

Wärmemanagementmodul einen Kühlmittelkreislauf, bevorzugt mit einem Teilkreislauf auf, beispielsweise einem Bypass, wobei der Kühlmittelkreislauf beispielsweise kennfeldgeregelt betreibbar ist. Weiterhin weist das Wärmemanagementmodul eine Druckquelle auf, mittels welcher das Umlaufen des Kühlmittels, bevorzugt

druckgeregelt, also näherungsweise mit einem konstanten Druck, im

Kühlmittelkreislauf sichergestellt ist.

Das Wärmemanagementmodul weist eine Wärmeaufnahmeschnittstelle für eine Wärmequelle auf und eine Wärmeabgabeschnittstelle für eine Wärmesenke auf. Die Wärmesenke ist beispielsweise Umgebungsluft und/oder, in einem Kraftfahrzeug, Fahrtwind.

Das Wärmemanagementmodul umfasst ein (bistabiles) Steuerventil wie es oben beschrieben ist. Das Steuerventil ist in den Hauptkreislauf zum Öffnen und Schließen des Hauptkreislaufes beziehungsweise des gesamten Volumenstroms geschaltet. Alternativ ist das Steuerventil oder ein weiteres solches Steuerventil in einen

Teilkreislauf geschaltet, sodass der Teilkreislauf vom Kühlmittel beströmt wird, wenn sich das Steuerventil in der Offenstellung befindet und nicht beströmt wird, wenn sich der Ventilteller des Steuerventils in der Geschlossenstellung befindet. Indem der Volumenstrom des Kühlmittels (über ein Zuschalten und Abschalten der Strömung durch den Teilkreislauf oder ein komplettes Abschalten beziehungsweise Zuschalten des Kühlmittelstroms) mittels des (bistabilen) Steuerventils einstellbar ist, ist eine angestrebte Temperaturführung schnell, einfach und sicher gewährleistet. Zugleich verbraucht das (bistabile) Steuerventil wenig Strom und Bauraum und stellt ein kostengünstiges Bauteil dar.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Wärmemanagementmoduls ist die Druckquelle eine Kühlmittelpumpe und/oder die Wärmesenke ein Kühler und/oder die Wärmequelle ein Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine.

Bei dieser Ausführungsform ist das Wärmemanagementmodul Bestandteil eines Kraftfahrzeugs. Ist die Druckquelle eine Kühlmittelpumpe, so ist die Kühlmittelpumpe beispielsweise druckgesteuert betreibbar, wobei ein Volumenstrom über das

Steuerventil regelbar oder zumindest abschaltbar ist. Ist die die Wärmesenke ein Kühler und/oder die Wärmequelle ein Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, so ist das Wärmemanagementmodul leicht in eine vorbekannte Kühlarchitektur integrierbar, wobei einzig ein vorbekanntes Steuerventil durch das hier vorgeschlagene (bistabile) Steuerventil zu ersetzen ist.

Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in

Fig. 1 : ein bistabiles Steuerventil;

Fig. 2: ein Wärmemanagementmodul in einem Kraftfahrzeug;

Fig. 3: eine Fl-Brücke mit einer einzigen Flubmagnetspule; und

Fig. 4: eine Fl-Brücke mit zwei Teilspulen.

In Fig. 1 ist in einer Prinzipskizze ein Steuerventil 1 dargestellt, welches als

Schubventil ausgeführt ist. Das heißt, der Ventilteller 4 des Steuerventils 1 muss zum Schließen der Strömungsöffnung 33 von dem (rückseitigen) Ventilschaft 6 auf den zugehörigen Ventilsitz 5 gedrückt werden. In der gezeigten Ausführungsform ist ein Rückholenergiespeicher 9, hier dargestellt als Schraubendruckfeder, vorgesehen, welcher mittels seiner mechanisch gespeicherten Axialkraft 10 den Ventilteller 4 entlang der Bewegungsachse 34, gegen den Ventilsitz 5 drückt, wenn die

Permanentkraft 15 des Permanentmagnets 14 (und gegebenenfalls die auf das Steuerventil 1 wirkenden Strömungskräfte im Kühlmittelkanal 40) überwunden wird. Dazu ist der Rückholenergiespeicher 9 hier zwischen einem Ventilkragen 37 des Steuerventils 1 und einem Gehäusewiderlager 39 des Gehäuses 38

(beziehungsweise hier eines starr mit dem Gehäuse 38 verbundenen und mittels einer statischen Dichtung 41 nach außen abgedichteten Ventilverschlusses in dem

Gehäuse 38) verspannt. Hierbei ist der Rückholenergiespeicher 9 in einem Nassraum, also in einem nicht mittels Dichtmitteln gegenüber dem Kühlmittelkanal 40

abgedichteten Raum, angeordnet. In Richtung entlang der Bewegungsachse 34 hin zu dem Schaftlager 7 ist ein Dichtungsmittel mit einer dynamischen Dichtungslippe 42 nachgelagert, welches ein Eindringen von (Kühl-) Flüssigkeit aus dem Nassraum in den Lagerraum unterbindet. Im Lagerraum beziehungsweise Antriebsraum ist ein aktiver beziehungsweise steuerbarer Antrieb 36 gebildet, welcher sich aus einer Hubmagnetspule 12 und dem Ventilschaft 6 zusammensetzt. Die Hubmagnetspule 12 bildet zugleich eine magnetische Führung und kann daher als Lagerfläche 8 angesehen werden. Alternativ ist eine Lagerfläche bei dem Ventilkragen 37 gebildet.

In der Darstellung befindet sich der Ventilteller 4 des Steuerventils 1 in der

Geschlossenstellung, hier der ersten Normalstellung 11 , und wird dort (energielos) einzig von der Axialkraft 10 des Rückholenergiespeichers 9 gehalten. Die

entgegengerichtete Permanentkraft 15 ist in der ersten Normalstellung 11 bevorzugt (nahezu) vernachlässigbar. Zum Überführen des Ventiltellers 4 in die Offenstellung, hier die zweite Normalstellung 16, wird von dem Antrieb 36 eine der Axialkraft 10 entgegengerichtete Magnetkraft 13 erzeugt, welche größer ist als die Axialkraft 10 (beziehungsweise gegebenenfalls zuzüglich oder abzüglich der auf das Steuerventil 1 wirkenden Strömungskräfte im Kühlmittelkanal 40). Dann wird der Ventilschaft 6 solange entlang der Bewegungsachse 34 hin zu dem Permanentmagnet 14 geführt, bis dieser dort anschlägt oder bis die Permanentkraft 15 größer ist als die Axialkraft 10 (beziehungsweise gegebenenfalls zuzüglich oder abzüglich der auf das Steuerventil 1 wirkenden Strömungskräfte im Kühlmittelkanal 40). Dann wird die Bestromung der Hubmagnetspule 12 wieder abgeschaltet, weil der Ventilteller 4 dann von der

Permanentkraft 15 des Permanentmagnets 14 in der Offenstellung, hier der zweiten Normalstellung 16 gehalten wird. Die Axialkraft 10 kann die Permanentkraft 15 nun nicht überwinden. Erst wenn nun die Hubmagnetspule 12 wieder bestromt wird, und zwar so, dass die Polarität umgekehrt wird und die Magnetkraft 13 in Richtung

Ventilsitz 5 zeigt, wird der Ventilteller 4 wieder aus der zweiten Normalstellung 16 herausgezogen und in die erste Normalstellung 11 überführt. Das Steuerventil 1 ist dann wieder geschlossen und ein Volumenstrom in dem Kühlmittelkanal 40

unterbunden.

In Fig. 2 ist ausschnittsweise ein Kraftfahrzeug 3 dargestellt, bei welchem im

Motorraum, also dort wo die Verbrennungskraftmaschine 23 angeordnet ist, ein Wärmemanagementmodul 2, umfassend einen Kühlmittelkreislauf 24 für die

Verbrennungskraftmaschine 23, dargestellt ist. Der Kühlmittelkreislauf 24 verbindet einen Wärmeaufnahmeschnittstelle 30, hier bei der Verbrennungskraftmaschine 23, welche also mit ihren Brennräumen 32 die Wärmequelle 31 darstellt, und eine Wärmeabgabeschnittstelle 27, welche beispielsweise durch (Fahrt-) Wind im

Zusammenspiel mit der Wärmeabgabeschnittstelle 27 als Kühler 29, welcher die Wärmesenke 28 darstellt, zur Wärmeabgabe nutzt. Das Kühlmittel im

Kühlmittelkreislauf 24 wird von der Druckquelle 25 gefördert, beispielsweise einer Kühlmittelpumpe 26. Der Kühlmittelkreislauf 24 weist hier ein (bistabiles)

Steuerventil 1 auf, welches beispielsweise wie in Fig. 1 dargestellt ausgeführt ist. Hier ist das Steuerventil 1 im gesperrten Zustand dargestellt und mittels Verschieben des Schaltsymbols in der Darstellung nach links wird der Kühlmittelkreislauf 24 geöffnet. Bevorzugt wird hierbei die Druckquelle 25 druckkonstant geregelt, sodass bei einer maximalen Offenstellung des Ventiltellers 4 (vergleiche Fig. 1) des Steuerventils 1 der Volumenstrom (nahezu) konstant ist.

In Fig. 3 ist ein Schaltschema gezeigt, bei welchem eine Flubmagnetspule 12 in dem Brückenzweig 18 einer Fl-Brücke 17 angeordnet ist. Es sind hier zwischen einem technisch positiven Potential 21 und einem technisch negativen Potential 35 im Sinne der Definition der technischen Stromrichtung ein erster Leitungszweig 43 mit einem ersten Transistor 47, ein zweiter Leitungszweig 44 mit einem zweiten Transistor 48, ein dritter Leitungszweig 45 mit einem dritten Transistor 49 und ein vierter

Leitungszweig 46 mit einem vierten Transistor 50 vorgesehen, zwischen denen der Brückenzweig 18 angeordnet ist. Werden der erste Transistor 47 und der vierte Transistor 50 auf Durchlass geschaltet, ist eine (erste) Polarität des Magnetfelds der Hubmagnetspule 12 eingestellt, weil der Strom gemäß der Darstellung von links nach rechts durch die Hubmagnetspule 12 fließt. Werden der dritte Transistor 49 und der zweite Transistor 48 auf Durchlass geschaltet, ist eine die Polarität des Magnetfelds der Hubmagnetspule 12 umgekehrt, weil der Strom gemäß der Darstellung von rechts nach links durch die Hubmagnetspule 12 fließt.

In Fig. 4 ist ein Schaltschema gezeigt, bei welchem eine Hubmagnetspule 12 in dem Brückenzweig 18 einer H-Brücke 17 angeordnet ist, wobei die Hubmagnetspule 12 eine erste Teilspule 19 und eine zweite Teilspule 20 aufweist, welche in Reihe geschaltet sind, aber einander entgegengesetzt gewickelt sind, sodass die jeweilige Polarität umgekehrt ist. Zwischen die beiden Teilspulen 19 und 20 ist ein Widerstandszweig 22 zum technisch negativen Potential 35 abgezweigt. Es sind hier wie im Schaltschema gemäß Fig. 3 zwischen einem technisch positiven Potential 21 und einem technisch negativen Potential 35 im Sinne der Definition der technischen Stromrichtung ein erster Leitungszweig 43 mit einem ersten Transistor 47, ein zweiter Leitungszweig 44 mit einem zweiten Transistor 48, ein dritter Leitungszweig 45 mit einem dritten Transistor 49 und ein vierter Leitungszweig 46 mit einem vierten

Transistor 50 vorgesehen, zwischen denen der Brückenzweig 18 angeordnet ist. Der Widerstand des Widerstandszweigs 22 ist derart eingestellt, dass das Magnetfeld der zweiten Teilspule 20 im Vergleich zu dem Magnetfeld der ersten Teilspule 19

vernachlässigbar ist, wenn der erste Transistor 47 und der vierte Transistor 50 auf Durchlass geschaltet sind, und das Magnetfeld der ersten Teilspule 19 im Vergleich zu dem Magnetfeld der zweiten Teilspule 20 vernachlässigbar ist, wenn der dritte Transistor 49 und der zweite Transistor 48 auf Durchlass geschaltet sind. Somit ist mit der gleichen Beschaltung der Transistoren 47 bis 50 wie in dem Schaltschema gemäß Fig. 3 die Polarität des (überlagerten) Magnetfelds der Hubmagnetspule 12

umkehrbar.

Hier ist ein kostengünstiges und zuverlässiges Steuerventil vorgeschlagen, welches in ein Kraftfahrzeug einfach einbindbar ist und im Betrieb insgesamt wenig elektrische Energie benötigt.

Bezuqszeichenliste

Steuerventil

Wärmemanagementmodul

Kraftfahrzeug

Ventilteller

Ventilsitz

Ventilschaft

Schaftlager

Lagerfläche

Rückholenergiespeicher

Axialkraft

erste Normalstellung

Hubmagnetspule

Magnetkraft

Permanentmagnet

Permanentkraft

zweite Normalstellung

H-Brücke

Brückenzweig

erste Teilspule

zweite Teilspule

positives Potential

Widerstandszweig

Verbrennungskraftmaschine

Kühlmittelkreislauf

Druckquelle

Kühlmittelpumpe

Wärm eabgabeschn ittste Ile

Wärmesenke

Kühler

Wärm eaufnahm eschn ittstel le

Wärmequelle Brennraum

Strömungsöffnung

Bewegungsachse negatives Potential Antrieb

Ventilkragen

Gehäuse

Gehäusewiderlager Kühlmittelkanal

statische Dichtung dynamische Dichtungslippe erster Leitungszweig zweiter Leitungszweig dritter Leitungszweig vierter Leitungszweig erster Transistor zweiter Transistor dritter Transistor vierter Transistor