Drehschieberventil für den Einsatz im Kfz-Bereich

Die Erfindung betrifft ein Drehschieberventil für den Einsatz im Kfz- Bereich mit einem Gehäuse, das mindestens einen Fluideinlass und mindestens einen Fluldauslass aufweist, wobei in dem Gehäuse ein Drehschieberglied drehbar gelagert ist, das mindestens eine Durchlassöffnung aufweist, über die der mindestens eine Fluideinlass mit dem mindestens einen Fluidauslass fluidisch verbindbar ist und wobei eine Antriebsvorrichtung vorgesehen ist.

Drehschieberventile der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Sie werden beispielsweise zur Durchsatzregelung eines Kühlmittelkreislaufs verwendet. Diese Drehschieberventile weisen zum Einstellen eines flüssigen oder gasförmigen Volumenstroms in der Mantelfläche des Drehschiebergliedes mindestens eine Drehschieberdurchlassöffnung auf, die je nach Drehwinkelstellung des Drehschiebergliedes mit einem Elnlassstutzen und/oder einem Auslassstutzen für das Medium zusammen wirken können. Je nach Winkelstellung wird dabei ein Durchströmungsquerschnitt durch Überschneidung der jeweiligen Drehschieberöffnung mit dem Elnlassstutzen oder Auslassstutzen eingestellt.

Aus der CN 2428645Y ist ein Drehschieberventil bekannt, welches ein Strömungsgehäuse mit zwei Einlassen und zwei Auslässen aufweist. Innerhalb dieses Strömungsgehäuses ist ein Drehschieberglied angeordnet, das am Umfang bogenförmige Ausschnittsbereiche aufweist, die die Einlasse und Auslässe miteinander verbindet oder voneinander trennt. An einem zu den Ausschnittsbereichen entgegen gesetzten axialen Ende des Drehschiebergliedes, ist ein mehrpoliger ringförmiger Permanentmagnet angeordnet, der als Rotor wirkt und der mit einem fluidisch von dem Innenraum des Drehschieberventils getrennt angeordneten Stator zusammenwirkt, der das Strömungsgehäuse an diesem axialen Ende umfänglich umgibt.

Aufgrund des immer geringer werdenden Bauraums in Kraftfahrzeugen, und den hohen Anforderungen an die Energieeffizienz, werden Immer kompaktere Ventilanordnungen mit kleineren Antriebsvorrichtungen benötigt. Um auch bei kleinen zur Verfügung stehenden Drehmomenten relativ große Kräfte bewegen zu können, ist ein hohes Übersetzungsverhältnis erforderlich, das durch ein Getriebe erreicht werden kann. Hierzu ist es auch bekannt, eine außerhalb des Drehschiebergehäuses angeordnete Antriebsvorrichtung über ein Getriebe mit dem Drehschieberglied zu verbinden. Ein derartiges Drehschieberventil weist jedoch wiederum den Nachteil eines erforderlichen großen Bauraumes auf. Außerdem ist eine Abdichtung der Antriebsvorrichtung zum mit Kühlmittel gefüllten Drehschieberraum erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die oben genannten Nachteile zu vermeiden und ein Drehschieberventil bereit zu stellen, das auf einfache und kostengünstige Weise herstellbar ist, einen geringen Bauraum benötigt und durch eine Antriebsvorrichtung mit einer geringen Stromaufnahme antreibbar ist.

Die Aufgabe wird erfinderisch dadurch gelöst, dass die Antriebsvorrichtung über Koppelmittel das Drehschieberglied in Umfangsrichtung antreibt, wobei das Gehäuse durch ein topfförmiges Deckelteil abgeschlossen ist, wobei ein Topfbodenteil in das Gehäuse hineinreicht und über einen Topfzylinderteil mit einem Topfrandabschnitt verbunden ist, der am Gehäuse anliegt, wobei an der Innenseite des Topfzylinderteils ein Statororgan der Antriebsvorrichtung und an der

Außenseite des Topfzylinderteils ein Rotororgan der Antriebsvorrichtung vorgesehen ist und wobei das Rotororgan über die Koppelmittel mit dem Drehschieberglied wirkverbunden Ist.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Statororgan auf einem Zapfenteil, das am Topfbodenteil vorgesehen ist, angeordnet, In vorteilhafter Weise bestehen die Koppelmittel aus einem Verzahnungsgetriebe. Hierbei kann das Verzahnungsgetriebe als Wellgetriebe ausgeführt sein, wobei das Rotororgan beispielsweise mit einer von einer Kreisform abweichenden, vorzugsweise elliptischen Umfangsform als Wellgenerator ausgeführt ist, auf dem ein flexibles Zahnrad als Fiexspline mit einer Ayßenverzahnung vorgesehen Ist. Da sowohl das als Wellgenerator wirkende Rotororgan als auch das Wellgetriebe mit dem Kühlmittel in Berührung stehen kann, ist keine Abdichtung an dem Drehschieberglied erforderlich. Ein verschleißbehaftetes Dichtelement kann hier also entfallen,

In einer ersten vorteilhaften Ausführungsform, weist das Gehäuse eine Innenverzahnung mit abweichender Anzahl Zähne als die Außenverzahnung des Flexsplines auf, wobei der Fiexspline drehfest mit dem Drehschieberglied verbunden ist. In einer zweiten, alternativen Ausführungsform, weist das Drehschieberglied eine Innenverzahnung mit einer abweichenden Anzahl Zähne wie die Außenverzahnung des Flexsplines auf, wobei die Innenverzahnung des Drehschiebergliedes mit der Außenverzahnung des Flexsplines in Eingriff steht. Hierbei kann zur Unterstützung das Gehäuse eine Innenverzahnung aufweisen, die mit der Außenverzahnung des Flexsplines in Eingriff steht. Ob die Innenverzahnung des Gehäuses beziehungsweise des Drehschiebergliedes bei der zweiten Ausführungsform mehr oder weniger Zähne aufweist, beeinflusst lediglich die Drehrichtung des Drehschiebergliedes in Bezug auf den Wellgenerator.

In beiden Ausführungsbeispielen kann der Flexspline mittels einer

Lagereinrichtung, wie z, B, einer Gleitlagerung, einer Wälzlagerung oder einer Zahnradlagerung auf dem Rotororgan gelagert sein und das Drehschieberglied zumindest drehbar im Topfbodenteil gelagert sein.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert, hierbei zeigt;

Figur 1 eine perspektivische Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Drehschieberventils in einer ersten Ausführung,

Figur 2 eine Schnittansicht des Drehschieberventils aus Figur 1,

Figur 3 eine perspektivische Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Drehschieberventils in einer zweiten Ausführungsform, und

Figur 4 eine teilweise geschnittene Perspektivansicht des erfindungsgemäßen Drehschieberventils aus Figur 3.

Figur 1 zeigt in einer perspektivischen Explosionsansicht eine erste Ausführungsform eines erfinderischen Drehschieberventils 2. Das Drehschieberventil 2 weist ein Gehäuse 4 auf, das zwei Fluideinlässe 6, 8 und zwei Fluidauslässe 10, 12 aufweist. In Verbindung mit einem Drehschieberglied 14, das in diesem Ausführungsbeispiel zwei Durchlassöffnungen 16, 18 besitzt, können in Verbindung mit nicht weiter dargestellten Kühlleitungen, gewünschte Kühlkreisläufe oder Kurzschlussleitungen angesteuert werden. Das Drehschiebergfied 14 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel drehfest mit einer Drehachse 20 verbunden, die unter Anderem mit einer Lagerstelle 22 in einem Bodenteil 24 des Gehäuses 4 gelagert ist. Das Gehäuse 4 weist am entgegengesetzten Ende des Bodenteils 24 eine Innenverzahnung 26 auf, die Teil eines als Wellgetriebe 28 ausgeführten Verzahnungsgetriebes ist (siehe hierzu Figur 2). In diesem Zusammenhang sei auch angemerkt, dass das Drehschieberglied 14 an der von der Innenverzahnung 26 abgewandten Seite des Gehäuses 4 während der Montage in das Gehäuse 4 eingeführt wird und danach das Gehäuse durch das Bodenteil 24 abgeschlossen wird, wobei die Drehachse 20 in der Lagerstelle 22 aufgenommen wird. Das Wellgetriebe 28 wird vervollständigt durch ein als Flexspline 30 ausgebildetes flexibles Zahnrad, das hier über eine Gleitlagerung 31 auf einem Rotororgan 32 auf bekannte Weise angeordnet ist. Der Flexspline 30 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Außenverzahnung 34 auf, die zwei Zähne mehr hat, als die Innenverzahnung 26 des Gehäuses 4, Hierdurch wird ein sehr hohes Übersetzungsverhältnis gewährleistet, wobei sehr hohe Drehmomente übertragen werden können, bzw. eine Antriebsvorrichtung 36 (siehe Figur 2) mit geringerer Leistung ausgeführt werden kann. Die Mtriebsvorrichfung 36 besteht in vorliegendem Fall aus dem gleichzeitig als Weilgenerator dienenden Rotororgan 32 und einem in einem topfförmigen Deckelteil 37 angeordneten Statororgan 40. Ein Topfzylinderteil 38 des topfförmigen Deckelteils 37 liegt mit einem Topfrandabschnitt 42 am Gehäuse 4 an, wobei ein Topfbodenteil 44 in das Gehäuse 4 hineinreicht derart, dass an der Innenseite des Topfzylinderteils 38 das Statororgan 40 vorgesehen ist. Die Antriebsvorrichtung 36 ist durch eine Kunststoffumspritzung im Topfdeckelteil 37 integriert oder kann durch ein nicht weiter dargestelltes Abdeckteil verschlossen sein. Auf diese Weise besitzt die Antriebsvorrichtung 36 einen Spalttopf, der gleichzeitig als Lagerteil für das Rotororgan 32 dient, das wiederum ais Wellgenerator des Wellgetriebes 28 dient. Das Topfbodenteil 44 kann darüber hinaus noch eine weitere Lagerstelle 46 aufweisen, in dem die Drehwelle 20 gelagert ist. Auf dieser Lagerstelle ist hier auch noch das Statororgan 40 angeordnet. Figur 2 zeigt nun insbesondere die Antriebsvorrichtung 36 und das Wellgetriebe 28 des Drehschieberventils 2 in einer Schnittansicht. Deutlich zu erkennen ist hier, wie das als Wellgenerator ausgeführte Rotororgan 32 drehbar auf dem Topfzylinderteil 38 und/oder der Drehwelle 20 angeordnet ist und über die Außenverzahnung 34 des Flexsplines 30 mit der Innenverzahnung 26 des Gehäuses 4 in Eingriff steht. Der Flexspline 30 ist darüber hinaus drehfest mit der Drehwelle 20 verbunden und verstellt auf diese Welse das Drehschieberglied 14.

Die Figuren 3 und 4 zeigen eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drehschieberventils 2 in einer perspektivischen Explosionsansicht und in einer teilweise geschnittenen perspektivischen Ansicht. Diese Ausführungsform unterscheidet sich im Wesentlichen in der Ausführung des Wellgetriebes 28. Ein alternativ ausgeführter Flexspline 48 ist hier lediglich ringförmig bzw. bandförmig ausgeführt und besitzt lediglich eine Breite, die dazu geeignet ist, dass seine Aussenverzahnung 34 sowohl mit der Innenverzahnung 26 des Gehäuses 4 als auch mit einer Innenverzahnung 50 des Drehschiebergliedes 14 in Eingriff steht. Das Rotororgan 32 ist auch In diesem Ausführungsbeispiel nicht drehfest mit der Drehwelle 20 verbunden. Das Drehschieberglied 14 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Innenverzahnung 50 auf, die eine geringere Anzahl Zähne (hier ein Verhältnis von 198:200) aufweist, als die Außenverzahnung 34 des Flexsplines 48. Die Außenverzahnung 34 des Flexsplines 48 stützt sich hierbei an der Innenverzahnung 26 des Gehäuses 4 ab, wobei die Innenverzahnung 26 des Gehäuses 4 genauso viele Zähne aufweist, wie die Außenverzahnung 34 des Flexsplines 48. Das topfförmige Deckelteil 37 ist in Figur 3 geschlossen und In Figur 4 geöffnet dargestellt.