Titel

Ventil

Die Erfindung betrifft ein Ventil zum Steuern eines Fluidstroms.

Stand der Technik

Es sind bereits Ventile zur Steuerung eines Fluidstroms bekannt.

Offenbarung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Ventil für die Steuerung einen Fluidstroms bereitzustellen. Insbesondere soll ein Ventil bereitgestellt werden, welches eine bessere Steuerbarkeit des Massenstromes ermöglicht.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch das Ventil gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

In den abhängigen Ansprüchen sind weitere Ausführungsformen des Ventils angegeben.

Das vorgeschlagene Ventil kann zum Steuern eines Massestroms, insbesondere eines Fluidstrom, vorzugsweise eines Fluids, beispielsweise eines Kältemittels verwendet werden. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Ventil um ein Expansionsventil, insbesondere zum Einsatz in einem Kältemittelkreislauf, insbesondere eines Fahrzeugs. Das Ventil weist ein Gehäuse mit wenigstens einer ersten und einer zweiten Anschlussöffnung auf. Die Anschlussöffnungen münden in einen Ventilraum, der innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist. In dem Ventilraum ist ein Ventilelement drehbar um eine Drehachse gelagert. Das Ventilelement weist einen Kanal auf, der beispielsweise als, insbesondere zylinderförmige, Durchgangsbohrung ausgebildet ist, die mit einer ersten und einer zweiten Durchgangsöffnung in die Außenfläche des Ventilelements mündet. Zudem ist in der Außenfläche beab- standet von der mindestens einen, insbesondere allen, Durchgangsöffnungen wenigstens eine Sackausnehmung eingebracht.

Weiterhin ist das Ventilelement über ein Antriebselement um eine Drehachse im Gehäuse drehbar angeordnet.

Vorteilhaft weist das Ventilelement wenigstens eine Bypassöffnung auf. Die Bypassöffnung ist an der Außenfläche des Ventilelements ausgebildet. Vorzugsweise sind mehrere, insbesondere vier, Bypassöffnungen ausgebildet. Die Bypassöffnungen sind jeweils mittels eines Bypasskanals mit dem Kanal verbunden. Die Bypasskanäle münden in den Kanal.

Vorteilhaft ist der Querschnitt der Bypassöffnung kleiner, als der Querschnitt der Durchgangsöffnung. Vorteilhaft ist der Querschnitt der Bypassöffnungen jeweils kleiner als der Querschnitt der kleinsten Durchgangsöffnung.

Es ergibt sich ein Ventil dessen hydraulische Querschnittsfläche in einem Drehwinkelbereich, insbesondere im Wesentlichen, monoton zunimmt oder abnimmt. Vorzugsweise sind mehrere Drehwinkelbereiche ausgebildet, in denen jeweils, insbesondere im Wesentlichen, die hydraulische Querschnittsfläche monoton zunimmt oder abnimmt. Solch ein Verlauf über einen Drehwinkelbereich, der insbesondere im Wesentlichen linear ist, wird benötigt, um bei moderne Wärmepumpensystem und den damit verbundenen Kältemittelkreisen in Kraftfahrzeugen die Expansion zu steuern.

Eine vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Anschlussöffnungen jeweils einen Ventilsitz aufweisen, der insbesondere die Anschlussöffnungen gegenüber einem Zwischenraum abdichten. Vorzugsweise weist der Ventilsitz insbesondere einen Dichtring auf. Der Dichtring ist insbesondere aus einem Kunststoff, insbesondere einem Dichtungsstoff, insbesondere einem Gummi hergestellt. Der Zwischenraum ist zwischen dem Ventilelement und dem Gehäuse, insbesondere der Gehäuseinnenwand ausgebildet. Vorteilhaft wird ein nicht gewünschtes Umströmen verhindert. Vorteilhaft weist der Ventilsitz die gleiche Form wie der Umfangsrand der Anschlussöffnung auf, an welcher er angeordnet ist. Auch ist der Ventilsitz wichtig um eine vollständige Sperrung des Ventils zu ermöglich. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn keine Überdeckung zwischen Anschlussöffnung und Durchgangsöffnung, Bypassöffnung oder Sackausnehmung besteht.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Sackausnehmungen keine direkte Verbindung mit einer der Durchgangsöffnungen aufweist. Die Sackausnehmung und die Durchgangsöffnung sind beabstandet zueinander ausgebildet, Die, insbesondere alle, Sackausnehmungen und die, insbesondere alle, Durchgangsöffnungen sind jeweils insbesondere in der Außenfläche des Ventilelements ausgebildet.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass die, insbesondere alle, Sackausnehmungen keine, insbesondere direkte, Verbindung zu dem Kanal aufweisen. Die Sackausnehmung bildet eine Pocket. Insbesondere kann die Sackausnehmung auch als Sackloch ausgebildet sein. Als Sackloch ausgebildet weist die Sackausnehmung einen zylinderförmigen Teil auf. Die Sackausnehmung erstreckt sich an der Außenfläche des Ventilelements. Vorteilhaft weist die Sackausnehmung in mindestens einem Drehwinkelbereich, insbesondere in einem Drehwinkel, eine erste Überdeckung mit einer der Anschlussöffnungen und eine zweite Überdeckung mit dem Zwischenraum auf, und erzeugt eine Verbindung zwischen der ersten Anschlussöffnung und dem Zwischenraum. Diese Verbindung erlaubt einen Fluidstrom und diesen zu regulieren. Vorzugsweise ist der Ventilsitz zwischen der ersten und der zweiten Überdeckung ausgebildet. Insbesondere kann hierdurch der monoton fallende oder steigende Querschnitt über einen Drehwinkelbereich erzeugt werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine, insbesondere alle, Sackausnehmungen eine variierende Tiefe aufweisen. Vorzugsweise ist der Boden mindestens in einen ersten und in einen zweiten Bodenteilabschnitt unterteilt. Der erste Bodenteilabschnitt und der zweite Bodenteilabschnitt weisen unterschiedliche Tiefen- und Formverläufe auf. Vorteilhaft weist der erste Bodenteilabschnitt im Wesentlichen einen konkaven und der zweite Bodenteilabschnitt einen im Wesentlichen konvex Verlauf in Bezug zur Mitte des Ventilelements auf. Der Erste Bodenteilabschnitt ist der näher liegenden Durchgangsöffnung zugerichtet.

Vorzugsweise ist die Tiefe der Sackausnehmung derart begrenzt, dass keine Verbindung zu dem Kanal besteht.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass mehrere, insbesondere mehr als 8, vorzugsweise mehr als 20, angeordnete Bypassöffnungen ausgebildet sind. Die Bypassöffnungen sind hierbei in Gruppen angeordnet. Vorzugsweise sind wenigstens zwei Bypassöffnungen oberhalb oder unterhalb des Sacklochs ausgebildet. Insbesondere variiert der Abstand zwischen den einzelnen Bypassöffnungen. Vorzugsweise variiert die Form der Bypassöffnungen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gegeben, dass wenigstens ein, insbesondere alle, Bypasskanäle eine zylinderförmige Grundform aufweisen. Vorteilhaft sind die Bypasskanäle mittels Bohrungen hergestellt. Die Bypassöffnung und der dazugehörige Bypasskanal sind insbesondere als Bohrung ausgebildet. Vorzugsweise sind mindestens zwei Bypasskanäle ausgebildet, welche eine sich voneinander unterscheidenden Querschnitt aufweisen. Vorteilhaft ist, dass die zylinderförmigen Kanäle einfacher herzustellen sind.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass zumindest einer, insbesondere alle, Bypasskanäle einen Querschnittsfläche entsprechend der Bypassöffnung aufweisen, in welche sie münden. Vorzugsweise wird der Querschnittsfläche zum Kanal hin lediglich kleiner skaliert.

Eine vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass das Ventilelement einen Mitnehmer aufweist. Ferner ist die Sackausnehmungen zwischen zwei Bypassöffnungen ausgebildet, wobei eine der Bypassöffnungen auf der dem Mitnehmer zugerichteten Seite des Ventilelements und der dem Mitnehmer weg gerichteten Seite des Ventilelements angeordnet ist, und dass insbesondere die beiden Bypassöffnungen den gleichen Abstand zur Sackausnehmung aufweisen.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung ist, dass der Öffnungsquerschnitt des Ventilsitzes kleiner als der Querschnitt der Anschlussöffnung ist, und dass insbesondere somit der Ventilsitz den hydraulischen Öffnungsquerschnitt begrenzt. Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass eine Anschlussöffnung, eine Durchgangöffnung, wenigstens eine Sackausnehmung und wenigstens eine Bypassöffnung in Bezug auf die Drehachse so angeordnet sind,

• dass für einen Drehpositionsbereich des Ventilelementes bei einer Zunahme des Drehwinkels des Ventilelements eine Überdeckung der Anschlussöffnung und der Durchgangsöffnung abnimmt, und

• dass die Sackausnehmung eine erste Überdeckung mit der ersten Anschlussöffnung und eine zweite Überdeckung mit dem Zwischenraum aufweist und eine Verbindung zwischen der ersten Anschlussöffnung und dem Zwischenraum herstellt,

• wobei für den Drehpositionsbereich des Ventilelementes bei einer Zunahme des Drehwinkels des Ventilelements die erste Überdeckung zunimmt, während die zweite Überdeckung abnimmt, und

• dass für den Drehpositionsbereich keine Überdeckung zwischen einer Bypassöffnung und der Anschlussöffnung besteht,

• wobei insbesondere der summierte hydraulische Öffnungsquerschnitt über den Drehpositionsbereich monoton abnimmt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass eine Anschlussöffnung, eine Durchgangöffnung, wenigstens eine Sackausnehmung und wenigstens eine Bypassöffnung in Bezug auf die Drehachse so angeordnet sind,

• dass für einen Drehpositionsbereich des Ventilelements bei einer Zunahme des Drehwinkels des Ventilelements eine Überdeckung der Anschlussöffnung und der Durchgangsöffnung abnimmt, und

• dass die Sackausnehmung eine erste Überdeckung mit der ersten Anschlussöffnung und eine zweite Überdeckung mit dem Zwischenraum aufweist und eine Verbindung zwischen der ersten Anschlussöffnung und dem Zwischenraum herstellt, • wobei für den Drehpositionsbereich des Ventilelementes bei einer Zunahme des Drehwinkels des Ventilelements die erste Überdeckung zunimmt, während die zweite Überdeckung abnimmt, und

• dass für den Drehpositionsbereich eine Überdeckung zwischen wenigstens einer der Bypassöffnungen und der Anschlussöffnung zunimmt,

• wobei insbesondere der summierte hydraulische Öffnungsquerschnitt über den Drehpositionsbereich monoton abnimmt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass eine Anschlussöffnung, eine Durchgangöffnung, wenigstens eine Sackausnehmung und wenigstens eine Bypassöffnung in Bezug auf die Drehachse so angeordnet sind,

• dass für einen Drehpositionsbereich des Ventilelementes bei einer Zunahme des Drehwinkels des Ventilelements keine Überdeckung der Anschlussöffnung und der Durchgangsöffnung besteht, und

• dass die Sackausnehmung eine erste Überdeckung mit der ersten Anschlussöffnung und eine zweite Überdeckung mit dem Zwischenraum aufweist und eine Verbindung zwischen der ersten Anschlussöffnung und dem Zwischenraum herstellt,

• wobei für den Drehpositionsbereich des Ventilelementes bei einer Zunahme des Drehwinkels des Ventilelements die erste Überdeckung abnimmt, während die zweite Überdeckung zunimmt, und

• dass für den Drehpositionsbereich eine Überdeckung zwischen einem der Bypassöffnungen und der Anschlussöffnung abnimmt,

• wobei insbesondere der summierte hydraulische Öffnungsquerschnitt über den Drehpositionsbereich monoton abnimmt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sackausnehmung und die Bypassöffnungen, die einer Durchgangsöffnung zugeordnet sind, derart in der Außenfläche ausgebildet sind, dass ein Fluidstrom nur über die Bypassöffnung erfolgen kann. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines Ventils mit einem kugelförmigen Ventilelement,

Figur 2 einen schematischen Teilausschnitt in Umfangsrichtung der

Innenwand des Ventilraumes,

Figur 3 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Ventilelements,

Figur 4 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Ventilelements,

Figur 5 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Ventilelements,

Figur 6 eine Seitenansicht des Ventilelements,

Figur 7 die Schnittansicht A-A des erfindungsgemäßen Ventilelements,

Figur 8 den Ausschnitt F in Vergrößerung,

Figur 9 eine Draufsicht des erfindungsgemäßen Ventilelements,

Figur 10 die Schnittansicht H-H des erfindungsgemäßen Ventilelements,

Figur 11 - 15 Drehpositionen des erfindungsgemäßen Ventilelements,

Figur 16 - 16a in einer schematischen Darstellung ein Diagramm für eine Kennlinie des hydraulischen Öffn ungsqu erseh nittes des Ventils abhängig von dem Drehwinkel des Ventilelementes und

Figur 17 eine alternative Ausführungsform der Bypassöffnungen. Die Figuren 1 bis 2 zeigen schematische Schnittansichten eines Ventils 1. Die hier gezeigten Formen und Verhältnisse sind nur beispielhaft. Insbesondere sollen die Figuren 1 bis 2 die Position der einzelnen Elemente zueinander verdeutlichen. Die detaillierte erfindungsgemäße Ausgestaltung, insbesondere des erfindungsgemäßen Ventilelements 4 sind ab Figur 3 dargestellt.

Figur 1 zeigt in einem schematischen Schnittansicht ein Ventil 1, das ein Gehäuse 2 mit einem Ventilraum 3 aufweist. In dem Ventilraum 3 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventilelements 4, drehbar um eine Drehachse 5 gelagert, angeordnet. Zwischen dem Ventilelement 4 und dem Gehäuse 2 ist ein Zwischenraum 21 ausgebildet. Der Zwischenraum 21 bildet ein durchströmbares Volumen zwischen dem Ventilelement 4 und dem Gehäuse 2. Insbesondere kann das Ventilelement 4 durch den Zwischenraum 21 wenigstens teilweise umströmt werden.

Das Ventilelement 4 steht mit einem Antriebselement 6, insbesondere einer Welle oder Achse, in Verbindung, das mit einem Antrieb 7 gekoppelt ist. Das Antriebselement 6 ist gegenüber dem Gehäuse 2 abgedichtet, so dass die Durchführung des Antriebselementes 6 gegenüber dem Zwischenraum 21 abgedichtet ist. Mithilfe des Antriebes 7, der beispielsweise als elektrischer Aktuator oder als elektrisches Stellglied, insbesondere als Schrittmotor, ausgebildet ist, kann das Ventilelement 4 um die Drehachse 5 mithilfe des Antriebselementes 6 gedreht werden.

Das Ventilelement 4 weist in der gezeigten Ausführungsform eine kugelförmige Außenfläche 8 auf. Der Ventilraum 3 weist eine Innenwand 9 auf. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die Innenwand 9 auch rechteckig oder eine beliebige andere Form aufweisen. Auch kann die Innenwand 9 eine an das Ventilelement 4 angepasste Form aufweisen. Vorzugsweise kann der Innenraum auch rechteckig, insbesondere quadratisch ausgebildet sein. Mit der Innenwand begrenzt das Gehäuse 2 den Ventilraum 3.

Insbesondere ist in dem Ventilraum ein Rahmen ausgebildet, welcher das Ventilelement 4 umgibt. Das Gehäuse 2 weist einen ersten Anschluss 61a auf, der von der Außenseite des Gehäuses 2 bis zum Ventilraum 3 geführt ist und mit einer ersten Anschlussöffnung 10a in den Ventilraum 3 mündet. Um die erste Anschlussöffnung 10a ist ein erster Ventilsitz 71a ausgebildet, an dem die Außenfläche 8 des Ventilelementes dichtend anliegt. Der erste Ventilsitz 71a kann insbesondere als ein im Wesentlichen ringförmiges Dichtelement ausgebildet sein, welches eine dichtende Schnittstelle zwischen dem Gehäuse 2 und dem Ventilelement 4 bildet. Die erste Anschlussöffnung 10a kann beispielsweise in Form einer im Querschnitt kreisrunden Bohrung ausgebildet sein.

Das Gehäuse 2 weist einen zweiten Anschluss 61b auf, der von der Außenseite des Gehäuses 2 bis zum Ventilraum 3 geführt ist und mit einer zweiten Anschlussöffnung 10b in den Ventilraum 3 mündet. Die zweite Anschlussöffnung 10b kann beispielsweise als im Querschnitt kreisförmige Bohrung ausgebildet sein. Um die zweite Anschlussöffnung 10b kann ein zweiter Ventilsitz 71b ausgebildet sein, an dem die Außenfläche 8 des Ventilelementes 4 dichtend anliegt. Der zweite Ventilsitz 71b kann insbesondere als ein im Wesentlichen ringförmiges Dichtelement ausgebildet sein, welches eine dichtende Schnittstelle zwischen dem Gehäuse 2 und dem Ventilelement 4 bildet.

In der dargestellten Ausführungsform sind die erste Anschlussöffnung 10a und die zweite Anschlussöffnung 10b auf einer Achse angeordnet. Die Achse ist senkrecht zur Drehachse 5. In Abhängigkeit von der gewählten Ausführungsform können die erste und die zweite Anschlussöffnung 10a, 10b auch in einem festgelegten Winkel zueinander angeordnet sein. Auch können sie in einem Winkel zu der Drehachse 5 ausgebildet sein.

Die Ventilsitze 71a und 71b sind von Ihrer Form an die Anschlussöffnungen 10a, 10b und die im folgenden beschriebenen Durchgangsöffnungen 13a, 13b, die Bypassöffnungen 35, 35a, 35b, 36, 36a, 36b und die Sackausnehmungen 15, 15a, 15b angepasst.

Die Ventilsitze 71a, 71b weisen jeweils einen ersten Teilbereich, der insbesondere ringförmig ausgebildet ist, auf. Der erste Teilbereich wird bei einer ringförmigen Ausbildung auch als innerer Ring bezeichnet. Der erste Teilbereich 72 liegt an dem Gehäuse 2 und dem Ventilelement an. Der zweite Teilbereich 73 ist optional und steht radial ab. Der zweite Teilbereich 73 wird bei einer ringförmigen Ausbildung auch als äußerer Ring bezeichnet. Vorzugsweise liegt der zweite Teilbereich 73 nicht am Ventilelement 4 und am Gehäuse 2 an. Gemäß einer Weiterbildung ist ein Dichtring ausgebildet, welcher derart angeordnet ist, dass keine Fluidstrom zwischen erstem Teilbereich 72 und Gehäuse strömen kann. Der Dichtring ist radial außenliegend ausgebildet.

Das Ventilelement 4 weist einen Kanal 12 auf. Der Kanal 12 erstreckt sich von einer ersten Durchgangsöffnung 13a bis zu einer zweiten Durchgangsöffnung 13b und insbesondere umgekehrt. Vorzugsweise ist der Kanal 12 senkrecht zur Drehachse ausgebildet. Die erste und die zweite Durchgangsöffnung 13a, 13b sind an der Außenfläche 8 des Ventilelementes 4 angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform ist der Kanal 12 in Form einer geraden Bohrung ausgebildet. Der Kanal 12 ist beispielhaft als zylinderförmige durchgängige Sackausnehmung ausgebildet.

Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann der Kanal 12 auch andere Formen aufweisen. Insbesondere können die erste und die zweite Durchgangsöffnung 13a, 13b nicht auf einer Ebene, die senkrecht zur Drehachse 5 verläuft, und/oder auf einer Achse durch die Mitte des Ventilelementes 4 angeordnet sein. Zudem können die Größen und Formen der Durchgangsöffnungen 13a, 13b unterschiedlich ausgebildet sein. Auch ist eine elliptische, rechteckige oder freie Form denkbar.

Vorzugsweise ist die Form, insbesondere der Querschnitt, des Kanals 12 an die Form der Durchgangsöffnungen angepasst. Diese bedeutet, dass bei runden Durchgangsöffnungen 13, 13a, 13b sich vorteilhaft ein Kanal 12 mit einem runden Querschnitt ergibt.

Figur 2 zeigt schematische Teilausschnitte der Innenwand 9 des Ventilraumes 3. Die erste Anschlussöffnung 10a ist von dem ringförmigen Ventilsitz 71a, insbesondere dessen ersten Teilbereich 72, umgeben. In analoger Weise kann auch die zweite Anschlussöffnung 10b von einem zweiten ringförmigen Ventilsitz 71b, insbesondere dessen erster Teilbereich 72, umgeben sein. Die Innenwand 9 des Ventilraumes 3 weist analog zur Außenfläche 8 des Ventilelementes 4 im Wesentlichen eine Kugelform auf.

Unter im Wesentlichen sind auch, insbesondere kleinere, Abweichungen im Sinne der Anmeldung und/oder der technischen Möglichkeiten zu verstehen.

In Figur 3 ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßes Ventilelements 4 dargestellt. Das Ventilelement 4 ist um die Drehachse 5 drehbar in dem Gehäuse 2 anordbar. Die Drehachse 5 ist beispielhaft dargestellt. Die Grundform des Ventilelements 4 ist insbesondere rotationssymmetrisch ausgebildet. Das Ventilelement 4 weist ein im Wesentlichen kugelförmige Grundform auf. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann das Ventilelement 4 auch eine im Wesentlichen zylinderförmige Grundform aufweisen.

Das Ventilelement 4 weist einen Mitnehmer 34 auf. Der Mitnehmer 34 ist anstelle eines Kugelsegments an der dem Antrieb 7 zugerichteten Seite des Ventilelements 4 ausgebildet. Das im Wesentlichen kugelförmige Ventilelement 4 ist insbesondere um ein Kugelsegment auf der dem Antrieb zugerichteten Seite beschnitte. Vorzugsweise ist der Bereich dieses Kugelsegments als Mitnehmer 34 ausgeführt, bzw. ist in diesem Bereich der Mitnehmer 34 ausgebildet.

Das Ventilelement 4 weist somit eine im Wesentlichen kugelförmige Form mit einer Ausnehme des Bereichs des Mitnehmers 34 auf.

Der Mitnehmer 34 weist insbesondere ein Mitnahmeelement auf. Das Mitnahmeelement ist hier beispielhaft als eine Nut, insbesondere eine Passnut, ausgebildet. In das Mitnahmeelement kann das Antriebselement 7 mit einer entsprechend ausgebildeten Schnittstelle eingreifen. Die Schnittstelle ist hierbei korrespondierend zu dem Mitnahmeelement ausgebildet. Der Mitnehmer 34 ermöglicht die Drehbewegung des Antriebs 7 an das Ventilelement 4 weiterzugeben.

Das Ventilelement 4 weist eine im Wesentlichen kugelförmige Außenfläche 8 auf. Eine Ausnahme von der kugelförmigen Außenfläche 8 bildet beispielsweise der Bereich des Mitnehmers 34. Weiterhin ist bei dem Ventilelement 4 auf der dem Mitnehmer 34 gegenüberliegenden Seite ein Kugelsegment abgeschnitten. Auch dieser Bereich bildet eine Ausnahme von der im Wesentlichen kugelförmigen Außenfläche 8.

Es ergibt sich eine Außenfläche 8, die im Wesentlichen kugelförmig ausgebildet ist. Insbesondere ergibt sich eine Außenfläche 8, welche bei einer gedachten Hinzunahme der beiden Kugelkreissegmente eine kugelförmige Außenfläche 8 aufweist.

Das Ventilelement 4 weist in der Außenfläche 8 zwei voneinander beabstandet Durchgangsöffnungen 13a und 13b auf. In der Figur 3 ist nur die Durchgangsöffnung 13a dargestellt, da die weitere Durchgangsöffnung 13b durch das Ventilelement 4 verdeckt, auf der Rückseite ausgebildet ist.

Gemäß einer Weiterbildung ist der Bereich der zweiten Durchgangsöffnung 13b und damit die zweite Durchgangsöffnung 13b spiegelsymmetrisch ausgebildet.

Der Querschnitt der Durchgangsöffnungen 13a, 13b ist beispielhaft kreisförmig ausgebildet. Abhängig von der gewählten Ausführung kann die Durchgangsöffnungen 13a und 13b auch einen anderen beliebigen Querschnitt aufweisen.

Ein Kanal 12 verbindet die Durchgangsöffnung 13a und 13b miteinander. Der Kanal 12 ist insbesondere zylinderförmig ausgebildet. Weitere Ausbildungen wurden bereits bei der Beschreibung zu den Figuren 1 und 2 erläutert. Insbesondere weist der Kanal 12 vorzugsweise den gleichen Querschnitt wie zumindest eine der Durchgangsausnehmungen 13a, 13b auf. a

Weiterhin weist die Außenfläche 8 wenigstens eine Bypassöffnung 35 auf. Beispielhaft sind zwei Bypassöffnungen 35 und 36 ausgebildet.

Ferner weist das Ventilelement 4 eine erste Bypassöffnung 35 und eine zweite Bypassöffnung 36 in der Außenfläche 8 auf. Die erste Bypassöffnung 35 ist auf der dem Mitnehmer 34 zugrichteten, insbesondere oberen, Halbkugel angeordnet. Die zweite Bypassöffnung 36 ist auf der andere, insbesondere unteren, Halbkugel angeordnet. Insbesondere ist die erste Bypassöffnung 35 in Bezug auf die Drehachse 5 oberhalb der Sackausnehmung 15 angeordnet. Insbesondere ist die zweite Bypassöffnung 36 in Bezug auf die Drehachse 5 unterhalb der Sackausnehmung 15 angeordnet

Elemente mit einem Bezugszeichen mit einem „a“ sind der ersten Durchgangsöffnung 13a zugeordnet. Elemente mit einem Bezugszeichen mit einem „b“ sind der zweiten Durchgangsöffnung 13b zugeordnet. Ist kein zusätzlicher Buchstabe, wie „a“ oder „b“ ausgebildet, so beziehen sich die Angaben immer auf beide. Eine Zuordnung erfolgt, wenn das Element näher an der einen Durchgangsöffnung als an der anderen Durchgangsöffnung liegen.

Die Bypassöffnungen 35a und 36a sind jeweils mittels eines Bypasskanals 37, 38 mit dem Kanal 12 verbunden.

Die Bypassöffnungen 35a, 36a sind der Durchgangsöffnung 13a zugeordnet. Die Zuordnung erfolgt auf der Grundlage, dass die Bypassöffnungen 35a, 36a näher an der Durchgangsöffnung 13a als an der Durchgangsöffnung 13b liegen.

Weiterhin sind wenigstens ein weitere Bypassöffnung 35b, insbesondere zwei Bypassöffnungen 35b und 36b ausgebildet. Diese sind der zweiten Durchgangsöffnung 13b zugeordnet und daher in der Figur 3 nicht sichtbar.

Das Ventilelement 4 ist insbesondere spiegelsymmetrisch ausgebildet. Somit beziehen sich alle Angaben zu Durchgangsöffnungen 13a und den ihr zugeordneten Bypassöffnung 35a, 36a sowie die Sackausnehmung 15a auch auf die der zweiten Durchgangsöffnung 13b zugeordneten Bypassöffnung 35b, 36b sowie die Sackausnehmung 15b.

Ferner weist zumindest eine Bypassöffnung eine dreieckige Grundform mit abgerundeten Ecken auf. Die der zugeordneten Durchgangsöffnung 13 zugerichtete Phase/Kante der Bypassöffnung 35, 36, insbesondere die Hypotenuse bezogen auf die dreieckige Grundform, verläuft im Wesentlichen parallel zur Tangente der Durchgangsöffnung 13. Auch ist in der Außenfläche 8 eine Sackausnehmung 15a ausgebildet. Die Sackausnehmung 15a ist ebenfalls der Durchgangsöffnung 13a zugeordnet.

Die Sackausnehmung 15 erstreckt sich an der Außenfläche 8 des Ventilelements 4. Die Sackausnehmung 15 weist eine variierende Tiefe auf. Die Sackausnehmung 15 hat keine Verbindung zum Kanal 12 und/oder einer der Bypassöffnungen, und/oder einer Durchgangsöffnung 13. Die Sackausnehmung 15 erstreckt sich lediglich an der Oberfläche, also der Außenfläche. Die Sackausnehmung weist insbesondere die Form einer Nut oder einer Oberflächenkerbe auf. Die Sackausnehmung erstreckt sich dabei auf einer gedachten Kreislinie auf der Außenfläche 8 des im Wesentlichen kugelförmigen Ventilelementes 4. Die Sackausnehmung 15 erstreckt sich einige wenige Millimeter tief in das Ventilelement 4. Die Sackausnehmung 15 kann insbesondere als rinnenförmiges Element ausgebildet sein und einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Es sind jedoch auch andere Querschnittsformen denkbar. So ist es beispielsweise auch denkbar, dass die Sackausnehmung 15 im Wesentlichen abgerundete Kanten aufweist. Die erste Sackausnehmung 15 weist im Querschnitt zur Oberfläche der Außenfläche 8 die Form einer rechteckigen Fläche auf, die im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse 5 angeordnet ist. Die Sackausnehmung erstreckt sich insbesondere entlang einer Schnittlinie zwischen einer gedachten Ebene, die senkrecht zur Drehachse 5 verläuft und dem Außenfläche 8. Diese Schnittlinie bildet insbesondere auch die Mittenachse 26, der Sackausnehmung 15.

Die Sackausnehmung 15a erstreckt sich in Umfangsrichtung. Die Sackausnehmung 15a verläuft in einer Ebene, die senkrecht zur Drehachse 5 des Ventilelements 4 ausgebildet ist. Wie in Figur 4 dargestellt ist die Sackausnehmung bezogen auf die Drehachse 5 mittig zu der Durchgangsöffnung 13a ausgerichtet. Die Mittenachse 26 der Sackausnehmung 15a verläuft senkrecht zur Drehachse 5 und ist in Bezug zur Drehachse 5 auf der Höhe der Mitte der ersten Durchgangsöffnung 13a ausgebildet.

Die Sackausnehmung 15a ist beabstandet zur ersten Durchgangsöffnung 13a angeordnet. Die Sackausnehmung ragt nicht in die Durchgangsöffnung 13a. Es ist ein Trennelement 27 dazwischen ausgebildet. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Sackausnehmung 15a auch andere Formen aufweisen und/oder in einer anderen Höhe relativ zur ersten Durchgangsöffnung 13a angeordnet sein.

Die im folgenden aufgeführten Zahlenwerte sind beispielhaft angegeben, um die Verhältnisse und Abmessungen zu verdeutlichen. Im Sinne der Anmeldungen sind Skalierungen und vergleichbare Verhältnisse ebenso umfasst.

Die Bypassöffnungen weisen eine Erstreckung 120 parallel zur Drehachse zwischen 2,5 und 4,5 mm, insbesondere 3,5 mm auf. In Umfangsrichtung ist die Erstreckung 122 zwischen 2,6 und 4,6 mm, insbesondere 3,6 mm groß. Die Bypassöffnung weist im Wesentlichen eine dreieckige Form mit abgerundeten Ecken auf. Die Abrundungen der Ecken weisen einen Radius zwischen 1 und 2 mm, insbesondere 1mm auf.

Die der Durchgangsöffnung zugerichteten Kante ist schräg ausgebildet. Die Kante weist einen Verlauf auf, der an die Tangente der Durchgangsöffnung 13 in diesem Bereich angelehnt ist.

Insbesondere gelten die Ausführungen zur Sackausnehmung 13a auch für die Sackausnehmung 13b.

In Figur 4 ist die Seitenansicht auf das erfindungsgemäße Ventilelement 4 dargestellt. Beispielhaft ist der Kanal 12 gerade ausgebildet. Der Betrachter der Figur kann somit mittels des Kanals 12 durch das Ventilelement 4 hindurchsehen.

Das Ventilelement 4 weist einen Durchmesser 100 von beispielhaft 24,05 mm auf. Dieser Durchmesser könnte genauso im Sinne der Anmeldung 24,025 bis 24,075 mm, insbesondere 20 bis 30 mm aufweisen. Der Durchmesser 102 der Durchgangsöffnung 13a und/oder 13b beträgt 10,25 mm, könnte im Sinne der Anmeldung aber auch 10,2 bis 10,3mm, insbesondere 10 bis 10,5 mm betragen.

Weiterhin ist der Abstand 104 zwischen Mittelpunkt der Durchgangsöffnung 13a und Unterkante des Ventilelements 4 zwischen 7,9 und 8,1 mm, insbesondere 8 mm. Der Abstand 106 zwischen Oberkante des Ventilelements 4 und Mittelpunkt beträgt zwischen 10,45 und 10,55 mm, insbesondere 10,5 mm.

Die Breite 108 des Mitnehmers 34 beträgt zwischen 17,9 und 18,1 mm, insbesondere 18 mm.

Das Mitnehmerelement weist eine Breite 110 von im Wesentlichen 2 mm auf.

Die Sackausnehmung 15a weist eine Erstreckung 102, parallel zur Drehachse, zwischen 2,1 und 2,35 mm, insbesondere 2,25 mm auf.

Um die Ausgestaltung des Ventilelements 4 zu verdeutlichen, kann die Ansicht in Figur 4 genauso gut die Durchgangsöffnung 13b anstelle von 13a und die Sackausnehmung 15b anstelle von 15a usw. zeigen.

In Figur 5 ist die Schnittdarstellung B-B aus Figur 4 dargestellt. Es sind die Bypasskanäle 37a, 38a zu den Bypassöffnungen 35a und 36a und wie diese mit dem Kanal 12 in Verbindung stehen, gezeigt. Bei einer Betrachtung der Schnittebene B-B in Figur 4 in die umgekehrte Richtung ergibt sich anstellen der Bypasskanäle 37a und 38a die Bypasskanäle 37b und 38b. Auch wäre dann rechts die Durchgangsöffnung 13b und links die Durchgangsöffnung 13a zu sehen.

In Figur 6 ist die Seitenansicht dargestellt, wobei das Ventilelement 4 gegenüber Figur 3 links herumgedreht wurde. Die Sackausnehmung 15a weist eine Erstreckung 112, parallel zur Drehachse, zwischen 2,1 und 2,35 mm, insbesondere 2,25 mm auf. Bei einem weiteren Drehen um 180 Grad würde sich eine gleiche Ansicht ergeben. Es wären hier jedoch die Bypassöffnungen 35b und 36b sowie die Sackausnehmung 15b zu sehen.

Die Bypassöffnungen 35, 36 sind beabstandet zur Sackausnehmung 15 und be- abstandet von der zugeordneten Durchgangsöffnung 13 ausgebildet.

Der Abstand 130 zwischen Mittenachse 26 der Sackausnehmung 15 und Bypassöffnung 35 (hier 35a) beträgt zwischen 3,2 und 3,3 mm, insbesondere 3,25 mm. Der Abstand zwischen Mittenachse 26 der Sackausnehmung 15 und Bypassöffnung 36 ist insbesondere gleich. Die Mittenachse 26 bildet eine Symmetrieachse für die Ausgestaltung der Bypassöffnungen 35 und 36.

In Figur 7 ist die Schnittdarstellung A-A aus Figur 6 dargestellt. Es kann hier entnommen werden, dass die Bypasskanäle 37a und 37b in den Kanal 12 münden.

In Figur 8 ist der Ausschnitt F aus Figur 7 dargestellt. Es handelt sich hierbei um eine Schnittdarstellung durch eine der Sackausnehmungen 15a. Die Sackausnehmung 15b ist entsprechend gespiegelt ausgebildet.

Die Sackausnehmung 15 kann entlang der Drehrichtung des Ventilelements 4 unterschiedliche Tiefen aufweisen, mit denen sie in die Außenfläche 8 des Ventilelementes 4 eingebracht sind. Insbesondere kann die Tiefe der Sackausnehmung 15 in Richtung der Durchgangsöffnung 13 zunehmen. Die Querschnittsflächen und die Tiefen der Sackausnehmung 15 ist in der Weise ausgebildet, dass ein gewünschter hydraulischer Öffnungsquerschnitt erreicht wird. Mit dem hydraulischen Öffn ungsqu erseh nitt ist der hydraulische Strömungsquerschnitt bezeichnet. Die Sackausnehmung 15 stellt abhängig von der Drehstellung eine Verbindung zwischen der Anschlussöffnung 10 und dem Zwischenraum 21 her.

Die Sackausnehmung 15 ist insbesondere als Nut in der Oberfläche 8 des Ventilelements 4 ausgebildet. Die Sackausnehmung 15a weist unterschiedliche Tiefen auf. Die Sackausnehmung 15 weist einen Boden 16a auf. Der Boden 16a ist mindestens in einen ersten Bodenteilabschnitt 17a und einen zweiten Bodenteilabschnitt 18a unterteilt. Der erste Bodenteilabschnitt 17a und der zweite Bodenteilabschnitt 18a weisen Abstände zur Oberfläche 8 und Formverläufe auf.

Der erste Bodenteilabschnitt 17a ist im Wesentlichen konkav und der zweite Bodenteilabschnitt 18a im Wesentlichen konvex in Bezug zur Mitte 45 (Figur 7) des Ventilelement 4 ausgebildet ist. Der erste Bodenteilabschnitt 17a mit seiner konkaven Form ergibt sich aus einem gedachten Kreisbereich mit einen Radius 150 zwischen 2 und 6 mm, vorzugsweise 3,95 mm. Wobei der Mittelpunkt des gedachten Kreisbereichs außerhalb des Ventilelements 4 liegt.

Der zweite Bodenteilabschnitt 18a mit seiner konvexen Form ergibt sich aus einem gedachten Kreisbereich mit einem Radius 152, zwischen 9,95 und 10.05 mm, vorzugsweise 10 mm. Wobei der Mittelpunkt des Gedachten Kreises versetzt zum Mittelpunkt des Ventilelements 45 liegt. Insbesondere beträgt der Abstand vom Mittelpunkt parallel zum Kanal 12 2,235 mm und senkrecht zum Kanal 12 1,25 mm gegenüber dem Mittelpunkt 45 des Ventilelements. Wobei der Mittelpunkt 45 und die Abstände hiervon alle in einer Ebene liegen.

Der Abstand zwischen Sackausnehmung 15a und Durchgangsöffnung 13a beträgt zwischen 1,1 mm und 1,2 mm, insbesondere 1,1245 mm. Es besteht keine direkte Verbindung zwischen Sackausnehmung 15 und Durchgangsöffnung 13.

Die Sackausnehmung erstreckt sich in Umfangsrichtung ausgehende von dem Schnittpunkt der Längsachse des Kanals 12 mit der Außenfläche über einen Winkel 156 von 71 bis 72,5 Grad, insbesondere 71,76 Grad.

In Figur 9 ist die Draufsicht auf das Ventilelement 4 dargestellt. Der Winkel 160 ist liegt zwischen 45 und 49 Grad, insbesondere 47 Grad.

In Figur 10a ist die Schnittdarstellung H-H aus Figur 9 dargestellt. Der Winkel 170 beschreibt die Neigung der Bypasskanäle 37a, 37b, 38a, 38b gegenüber Mittenachse bzw. einer Ebene, die aus den beiden Mittenachsen 26 der Sackausnehmungen 15a und 15b gebildet werden.

In den Figuren 11 bis 15 sind verschiedene Ansichten des Ventils für verschiedene Drehpositionen des Ventilelementes 4 dargestellt. Es wird hier ausgehend von der Anschlussöffnung 10a das Ventilelement 4 betrachtet. Bei der Betrachtung aus der Anschlussöffnung ergibt sich aufgrund er Symmetrie die gleiche Ansicht. Ferner ist der Ventilsitz 71a mit abgebildet, um zu veranschaulichen, welche hydraulischen Öffnungsquerschnitte sich ergeben. Es sei angemerkt, dass insbesondere der Teilbereich 72 des Ventilsitzes 71a an dem Ventilelement 4 und dem Gehäuse 2 anliegen kann. Der Teilbereich 73 berührt das Gehäuse 2 nicht. Der Ventilsitz 71a ist an der Anschlussöffnung 10a angeordnet. Aufgrund der gespiegelten Ausführung des Ventilelements 4 beziehen sich alle Ausführung zu 15, 35, 36 auf die Elemente 15a, 15b und 35a, 35b und 36a, 36b.

Der Ventilsitz 71 setzt sich aus zwei Ringen zusammen. Der innere Ring 72 dient insbesondere der Abdichtung zwischen Anschlussöffnung und Zwischenraum. Er liegt auch an dem Ventilelement 4 und dem Gehäuse 2 an. Der Ventilsitz 71, insbesondere der innere Ring 72, verhindert ein ungewünschtes Umströmen. Der äußere Ring 73 liegt nicht an dem Ventilelement 4 an. Er liegt vorzugsweise an dem Gehäuse 2 an.

Figur 11 zeigt die erste Anschlussöffnung 10a mit dem ersten Ventilsitz 71a. Der Zwischenraum 21 grenzt an die Außenfläche 8 außerhalb des Ventilsitzes 71a der ersten Anschlussöffnung 10a an. Das Gehäuse 2 ist um die Darstellung zu vereinfachen nicht dargestellt.

In der dargestellten Drehposition des Ventilelementes 4 weisen die Durchgangsöffnung 13a des Ventilelements 4 eine Überdeckung mit der Anschlussöffnung 10a auf. Damit eine maximale Durchströmung erreicht wird, ist die Überdeckung zwischen Durchgangsöffnung 13a und Anschlussöffnung 10a 100%. Das Fluid strömt, insbesondere größtenteils, über die Anschlussöffnung 10a, die Durchgangsöffnung 13a, den Kanal 12, die Durchgangsöffnung 13b und die Anschlussöffnung 10b durch das Ventil. Der Ventilsitz 71a und der Ventilsitz 71b verhindern einen Fluidstrom in den Zwischenraum 21.

Die Bypassöffnung 35a, 36a weisen eine Überdeckung mit dem Zwischenraum 21 auf. Ebenso weist die Sackausnehmung 15 eine Überdeckung mit dem Zwischenraum 21 auf. Das Ventil ist maximal geöffnet.

Der sich ergebende Massestrom ist in Figur 16 an Position 50 dargestellt. Wird das Ventilelement 4 gegenüber der Position in der Figur 11 weiterbewegt, insbesondere weitergedreht, nimmt der hydraulischer Öffnungsquerschnitt zwischen der ersten Anschlussöffnung 10a und der Durchgangsöffnung 13a ab. Das Weiterbewegen kommt der Zunahme des Drehwinkels gleich. Weiterhin ergibt sich, dass die Sackausnehmung 15a eine erste Überdeckung mit der ersten Anschlussöffnung 10a und eine zweite Überdeckung mit dem Zwischenraum 21 aufweist und eine Verbindung zwischen der ersten Anschlussöffnung 10a und dem Zwischenraum 21 herstellt.

Somit ist in dieser Situation eine Verbindung über die erste Anschlussöffnung 10a, die Sackausnehmung 15a, den Zwischenraum 21, die die Sackausnehmung 15b (die der zweiten Durchgangsöffnung 13b zugeordnet sind) gegeben. Zusätzlich ist eine Verbindung über die Anschlussöffnung 10a, die Durchgangsöffnung 13a, den Kanal 12, die Durchgangsöffnung 13b und die Anschlussöffnung 10b gegeben.

Figur 12 zeigt das Ventilelement 4 der Figur 11 mit einer Drehposition des Ventilelementes 4, bei der das Ventilelement 4 gegenüber der Position der Figur 11 um einen Winkelbereich, insbesondere 25 bis 35 Grad, vorzugsweise 30 Grad, in der Drehrichtung gedreht wurde. Es erfolgt eine Zunahme des Drehwinkels des Ventilelements 4 in Figur 12 gegenüber der Position in Figur 11.

Weiterhin ergibt sich, dass die Sackausnehmung 15a eine erste Überdeckung mit der ersten Anschlussöffnung 10a und eine zweite Überdeckung mit dem Zwischenraum 21 aufweist und eine Verbindung zwischen der ersten Anschlussöffnung 10a und dem Zwischenraum 21 herstellt.

Gegenüber der Stellung gemäß Figur 11 hat die erste Überdeckung zugenommen und die zweite Überdeckung abgenommen.

Ferner steht die zweite Durchgangsöffnung 13a mit der zweiten Anschlussöffnung 10a in Verbindung. Beide weisen eine Überdeckung auf. Die Überdeckung hat jedoch gegenüber der Überdeckung gemäß Figur 11 mit der Drehung des Ventilelements 4 abgenommen. Ferner weisen die beiden Bypassöffnungen 35, 36 Überdeckungen mit dem Ventilsitz 71a auf. Somit ist in dieser Situation eine Verbindung über die erste Anschlussöffnung 10a, die erste Durchgangsöffnung 13a, den Kanal 12, die zweite Durchgangsöffnung 13b und die zweite Anschlussöffnung 10b geöffnet. Ferner ist eine Verbindung über die Anschlussöffnung 10a, die Sackausnehmung 15a, den Zwischenraum 21, die Sackausnehmung 15b, die Anschlussöffnung 10b gegeben. Somit kann ein Massenstrom durch das Ventil 1 fließen. Der sich ergebende Massestrom ist in Figur 16 an Position 52 dargestellt. Der hydraulische Querschnitt ist kleiner als bei dem Drehwinkel von 0° Grad gemäß Figur 11, bzw. Punkt 50.

In Figur 12 ist das Ventilelement 4 derart gedreht, dass sich bereits eine minimale Überdeckung der Bypassöffnungen 35a, 36a mit der Anschlussöffnung 10a ergibt. Mit einem weiteren Drehen würden die Überdeckung und damit der Querschnitt zunehmen.

In einem Drehwinkel minimal vor dem in Figur 12 gezeigten Winkel besteht keine Überdeckung zwischen einer Bypassöffnung 35, 35a, 35b, 36, 36a, 36b und der Anschlussöffnung 10, 10a, 10b.

Der Gesamtquerschnitt zwischen der Stellung gemäß Figur 11 und Figur 12 hat monoton, insbesondere linear abgenommen.

Figur 13 zeigt das Ventilelement 4 der Figur 11 mit einer Drehposition des Ventilelementes 4, bei der das Ventilelement 4 gegenüber der Position der Figur 12 um einen Winkelbereich, insbesondere 15 bis 25 Grad, vorzugsweise 20 Grad, in der Drehrichtung weiterbewegt wurde.

In dieser Drehposition weist die Sackausnehmung 15 eine Überdeckung mit der ersten Anschlussöffnung 10a auf. Es weist jedoch keine Überdeckung mit dem Zwischenraum 21 auf. Der nicht von der Anschlussöffnung 10a überdeckte Bereich der Sackausnehmung 15 wird von dem Ventilsitz 71a überdeckt. Somit ergibt sich kein Fluidstrom über die Sackausnehmung 15. Die Überdeckung mit dem Zwischenraum hat mit zunehmender Drehung abgenommen, bis keine mehr bestand. Weiterhin weist die erste Durchgangsöffnung 13a eine minimale Überdeckung mit der Anschlussöffnung 10a auf. Mit einem weiteren Drehen würde die Überdeckung weiter abnehmen und verschwinden.

Weiterhin weisen die beiden Bypassöffnungen 35a, 36a Überdeckungen mit der Anschlussöffnung 10a auf. Somit ist in dieser Situation eine Verbindung über die erste Anschlussöffnung 10a, die Bypassöffnungen 35a, 36a, den Kanal 12, die Bypassöffnungen 35b, 36b (die der zweiten Durchgangsöffnung 13b zugeordnet sind) möglich. Somit kann ein Massenstrom durch das Ventil 1 fließen. Der sich ergebende Massestrom ist in Figur 16 an Position 54 dargestellt.

Der Gesamtquerschnitt zwischen der Stellung gemäß Figur 12 und Figur 13 hat im Wesentlichen monoton, insbesondere linear abgenommen.

Figur 14 zeigt das Ventilelement 4 der Figur 11 mit einer Drehposition des Ventilelementes 4, bei der das Ventilelement 4 gegenüber der Position der Figur 13 um einen Winkelbereich in der Drehrichtung weiterbewegt wurde.

In dieser Drehposition weist die Sackausnehmung 15a eine Überdeckung mit der ersten Anschlussöffnung 10a auf. Ferner weist die Sackausnehmung 15a eine Überdeckung mit dem Zwischenraum 21 auf. Es ergibt sich ein Fluidstrom über die Sackausnehmung 15a.

Zudem steht die zweite Durchgangsöffnung 13a mit der zweiten Anschlussöffnung 10a nicht mehr in Verbindung. Es besteht keine Überdeckung.

Weiterhin weisen die beiden Bypassöffnungen 35a, 36a Überdeckungen mit der Anschlussöffnung 10a auf. Die Überdeckungen nehmen jedoch gegenüber der Überdeckung in Figur 13 ab. Es ist in dieser Situation eine Verbindung über die erste Anschlussöffnung 10a, die Bypassöffnungen 35a, 36a, den Kanal 12, die Bypassöffnungen 35b, 36b (die der zweiten Durchgangsöffnung 13b zugeordnet sind) möglich. Es kann ein Massenstrom durch das Ventil 1 fließen. Der sich ergebende Massestrom ist in Figur 16 an Position 56 dargestellt. Es ergibt sich eine Verbindung über die erste Anschlussöffnung 10a, die Sackausnehmung 15, den Zwischenraum 21, die die Sackausnehmung 15a (die der zweiten Durchgangsöffnung 13b zugeordnet sind) möglich. Es kann ein Massenstrom durch das Ventil 1 fließen. Der sich ergebende Massestrom ist in Figur 16 an Position 56 dargestellt.

Wird das Ventilelement 4 gegenüber der Position in der Figur 14 weiterbewegt, ergibt sich das ein hydraulischer Öffnungsquerschnitt zwischen der ersten Anschlussöffnung 10a lediglich eine Überdeckung mit dem Sackausnehmung 15a besteht. Entsprechend ergibt sich eine Fluidstrom über die Sackausnehmung 15a.

In der in Figur 15 dargestellten Drehposition des Ventilelementes 4 ist kein Fluidstrom möglich.

Vorzugsweise sind die erste Durchgangsöffnung 13a, der Zwischenraum 21, die Sackausnehmung 15, die Bypassöffnungen 35, 36 und die erste Anschlussöffnung 10a in der Weise ausgebildet, dass zwischen den Drehpositionen des Ventilelementes 4 gemäß Figuren 11 bis 15 eine Abnahme des hydraulischen Öff- nungsqu erseh nittes erfolgt. Vorzugsweise erfolgt die Abnahme des hydraulischen Öffn ungsqu erseh nittes linear mit der Zunahme des Drehwinkels in der Drehrichtung. Diese Abnahme ist in Figur 16 dargestellt.

Das Prinzip der Superposition von Sackausnehmung, Bypassöffnung, Durchgangsöffnung kann mit verschiedenen Formen der Sackausnehmungen realisiert werden.

Zudem ist in diesem Beispiel das Ventilelement 4 im Bereich der ersten Durchgangsöffnung 13a und im Bereich der zweiten Durchgangsöffnung 13b jeweils identisch ausgebildet, wobei an beiden Durchgangsöffnungen 13a, 13b identische Sackausnehmungen 15 und Bypassöffnungen 35, 36 angeordnet sind. Somit weist das Ventilelement 4 auf einem Umfang der Außenfläche 8 jeweils zwei Mal mindestens eine Durchgangsöffnung, eine Sackausnehmung und wenigstens einen Bypassöffnung auf. Die Sackausnehmungen sind dabei spiegelsymmetrisch zu der Drehachse 5 des Ventilelementes 4 angeordnet. Figur 16 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Diagramm für eine Kennlinie 64 eines hydraulischen Öffn ungsqu erseh nittes des Ventils 1 in Abhängigkeit von einer Winkelposition des Ventilelementes 4. Die x-Achse entspricht dem Drehwinkel und die y-Achse dem Öffnungsquerschnitt in mm ² . Wie zuvor bereits erläutert kann das Ventilelement beliebig skaliert werden, wodurch sich skalierte Querschnittswert ergeben. Die Kennlinie 64 stellt die Summe aus dem hydraulischen Öffnungsquerschnitt für die erste Durchgangsöffnung, die Sackausnehmung 15 und die Bypassöffnung 35, 36 dar. Damit stellt sie den sich ergebenden Gesamtquerschnitt dar.

An Punkt 50 weist das Ventilelement 4 einen Winkel von 0 Grad auf. Bei Punkt 52 weist das Ventilelement 4 einen Winkel von 30 Grad auf. Bei Punkt 54 weist das Ventilelement 4 einen Winkel von 50 Grad auf. Bei Punkt 56 weist das Ventilelement 4 einen Winkel von 70 Grad auf. Bei 110 Grad ist das Ventil vollständig geschlossen. Die Angaben sind beispielhaft und können im Rahmen der Erfindung variieren.

Im Punkt 50 weist die Durchgangsöffnung 13a und die Anschlussöffnung 10a eine maximale Überdeckung auf. Der Öffnungsquerschnitt ist maximal. Bis zu Punkt 52 nimmt die Überdeckung der Durchgangsöffnung 13a und der Anschlussöffnung 10a, insbesondere linear ab. Die Bypassöffnungen sind inaktiv. Es besteht eine weitere Verbindung über die Sackausnehmung 12. Zwischen dem Punkt 50 und 52 ergibt sich ein im Wesentlichen linearer Verlauf.

Bis Punkt 54 nimmt der Öffnungsquerschnitt der Bypassöffnungen zu. Der Öffnungsquerschnitt der Durchgangsöffnung nimmt ab. Die Sackausnehmung 15 ist inaktiv. Zwischen dem Punkt 52 und 54 ergibt sich ein im Wesentlichen linearer Verlauf, dessen Steigung geringer als der Verlauf zwischen 50 und 52 ist.

Zwischen dem Punkt 54 und 56 ergibt sich ein im Wesentlichen monotonen, insbesondere linearen Verlauf, dessen Steigung geringer als der Verlauf zwischen 52 und 54 ist. Insbesondere ist die Steigung zwischen den Punkten 52 und 54 sowie 54 und 56 gleich. Bis Punkt 56 nimmt der Querschnitt der Bypassöffnungen wieder ab. Es besteht wieder eine Verbindung über die Sackausnehmung. Die Tiefe der Sackausnehmung ist hierbei so ausgebildet das sich ein im Wesentlichen linearer Verlauf ergibt. Zwischen dem Punkt 54 und 56 ergibt sich ein im Wesentlichen monotonen, insbesondere linearen, Verlauf, dessen Steigung geringer als der Verlauf zwischen 52 und 54 ist.

Zwischen dem Punkt 56 und 58 ergibt sich ein im Wesentlichen monotonen, insbesondere linearen, Verlauf, dessen Steigung geringer als der Verlauf zwischen 54 und 56 ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Punkt 54 teil eines monotonen Abfalls von Punkt 52 nach 56, bzw. Teil eines monotonen Anstiegs von Punkt 56 nach Punkt 52. Eine entsprechende Ausgestaltung findet sich in Figur 16a.

In Figur 17 ist eine alternative Ausführungsform abgebildet. Bei dieser sind anstelle einer einzelnen Bypassöffnung 35a und einer einzelnen Bypassöffnung 36a jeweils mehrere Bypassöffnungen ausgebildet. Es sind mehrere Bypassöffnungen oberhalb und/oder unterhalb der Sackausnehmung ausgebildet. Die Bypassöffnungen sind hierbei insbesondere kreisrund ausgebildet. Ferner sind elliptische Formen im Rahmen der Erfindung denkbar.

Vorzugsweise bilden jede Bypassöffnung und der dazugehörige Bypasskanal eine Durchgangsbohrung. Der Bypasskanal ist hierbei zylinderförmig ausgebildet. Vorzugsweise werden die Bypassöffnungen und Bypasskanäle mittels einer Bohrung hergestellt. Die Bypassöffnungen sind von Anzahl und Form und Position derart ausgebildet, dass sich monoton steigender, oder abnehmende Querschnitt gegenüber dem Drehwinkelverlauf ergeben. Vorzugsweise sind die Bypassöffnungen oberhalb und unterhalb der Sackausnehmung symmetrisch ausgebildet, wobei die Mittenachse 26 die Spiegelachse bilden. Gemäß einer Weiterbildung erzeugen die einzelnen Bypassöffnungen bezogen auf den Drehwinkel eine identische Querschnitts-Zu- und Abnahme, wie die Bypassöffnung 35 und 36 der Figuren 1 bis 10. Vorteilhaft ist, dass Bohrungen kostensparender herstellbar sind. Gemäß einer Weiterbildung setzen sich die Bypassöffnungen und Bypasskanäle aus mehreren einzelnen Bohrungen zusammen. Insbesondere erfolgt die Herstellung durch mehrere Bohrungen.

Gemäß einer Weiterbildung erfolgt die Herstellung der Bypassöffnungen und Bypasskanäle mittels Bohren und Fräsen.

Alle beschriebenen Ausgestaltungen des Ventilelements 4 dienen dazu, um das hydraulische Öffnungsverhalten der Durchgangsöffnungen mithilfe der Sackausnehmungen zu Linearisierung.

Das Ventil kann beispielsweise in einem Kältekreis, insbesondere in einem Wärmepumpensystem eines Fahrzeuges eingesetzt werden.

Die Sackausnehmungen stellen sogenannte Expansionsausnehmungen dar.

In der dargestellten Ausführungsform fluchtet die erste Anschlussöffnung mit der zweiten Anschlussöffnung und können somit durch eine geradlinige Durchgangsbohrung, die im Ventilelement ausgebildet ist, nahezu ohne Druckverluste miteinander verbunden werden. Abhängig von der gewählten Anwendung können die erste und/oder die zweite Anschlussöffnung mit der Leitung mit dem höheren Druck verbunden werden.

Das vorgeschlagene Ventil ermöglicht es, dass die wenigstens eine Sackausnehmung und die Durchgangsbohrung bzw. die Durchgangsöffnungen keine direkte Verbindung im Ventilelement aufweisen, wobei jedoch durch die Ausbildung des Zwischenraumes eine hydraulische Verbindung, zwischen der wenigstens eine Sackausnehmung und der Durchgangsbohrung hergestellt werden kann. Somit kann durch eine entsprechende Superposition ein gewünschtes Öffnungsverhalten des Ventils, insbesondere eine gewünschte Zunahme des hydraulischen Öff- nungsqu erseh nittes mit der Ab- bzw. Zunahme der Drehwinkels des Ventilelementes festgelegt werden.