DE-102025145479-A1 - Drehscheibenventil

Abstract

Ein Drehscheibenventil wird in einem Fluidzufuhrsystem zur Steuerung von Fluidstrom zwischen Fluidleitungen, die Elemente des Systems verbinden, verwendet. Das Ventil umfasst einen Ventilkörper, der eine fixierte Scheibe stützt und einen Umleiter mit einer beweglichen Scheibe aufnimmt. Der Umleiter ist dazu konfiguriert, sich bezüglich des Ventilkörpers um eine Drehachse zu drehen und mit der fixierten Scheibe zur Steuerung von Fluidstrom durch den Ventilkörper zusammenzuwirken. Die fixierte Scheibe und die bewegliche Scheibe weisen Durchgangsöffnungen auf, die für Fluidstrom durch das Ventil entsprechend einer Kennlinie oder einem Satz von Kennlinien von Durchsatzrate als Funktion der Umleiterstellung sorgen.

Inventors

• Chris Franklin
• Jay Kim
• David Toutant
• Paul Mason

Assignees

• Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20251105

Priority Date

20241107

Claims (19)

1. Ventil, das Folgendes umfasst: einen Ventilkörper, der einen Einlassanschluss und einen Auslassanschluss aufweist; und einen Umleiter, der drehbar in dem Ventilkörper angeordnet ist, wobei der Umleiter dazu konfiguriert ist, Strom durch den Ventilkörper so zu steuern, dass Fluid entsprechend einer Kennlinie von Durchsatzrate als Funktion der Umleiterstellung durch den ersten Auslassanschluss strömt, wobei die Fluiddurchsatzrate durch den Ventilkörper mit einer ersten Auflösung für eine Umleiterstellung in einem ersten Stellungsbereich und mit einer zweiten Auflösung für eine Umleiterstellung in einem zweiten Stellungsbereich verstellt werden kann, und die zweite Auflösung gröber als die erste Auflösung ist.
2. Ventil nach Anspruch 1 , wobei es keine Überlagerung des zweiten Stellungsbereichs mit dem ersten Stellungsbereich gibt, und jede Stellung des zweiten Stellungsbereichs einem größeren Umleiterstellungswert als jede Stellung des ersten Stellungsbereichs entspricht.
3. Ventil, das Folgendes umfasst: einen Ventilkörper, der einen Einlassanschluss, einen ersten Auslassanschluss und einen zweiten Auslassanschluss aufweist; eine fixierte Scheibe, die in dem Ventilkörper angeordnet und bezüglich dessen fixiert ist; und einen Umleiter, der drehbar in dem Ventilkörper angeordnet ist, wobei der Umleiter eine bewegliche Scheibe umfasst, die parallel zu der fixierten Scheibe ist und dazu konfiguriert ist, sich bezüglich der fixierten Scheibe um eine Drehachse zu drehen, wobei der Umleiter dahingehend mit der fixierten Scheibe zusammenwirkt, Fluidstrom von dem Einlassanschluss zu dem ersten Auslassanschluss und/oder dem zweiten Auslassanschluss so zu steuern, dass Fluid durch den ersten Auslassanschluss entsprechend einer ersten Kennlinie von Durchsatzrate als Funktion der Umleiterstellung, die einen ersten Kennlinienabschnitt und einen zweiten Kennlinienabschnitt, der an den ersten Kennlinienabschnitt angrenzt, aufweist, strömt, wobei der erste Kennlinienabschnitt eine erste lineare Steigung aufweist, wobei der zweite Kennlinienabschnitt eine zweite lineare Steigung aufweist, wobei die zweite lineare Steigung einen Absolutwert hat, der größer als der Absolutwert der ersten linearen Steigung ist, und Fluid durch den zweiten Auslassanschluss entsprechend einer zweiten Kennlinie von Durchsatzrate als Funktion der Umleiterstellung strömt und die zweite Kennlinie von Durchsatzrate als Funktion der Umleiterstellung ein Spiegelbild der ersten Kennlinie von Durchsatzrate als Funktion der Umleiterstellung bezüglich einer vorbestimmten Durchsatzrate ist.
4. Ventil nach Anspruch 3 , wobei die vorbestimmte Durchsatzrate den zweiten Kennlinienabschnitt der ersten Kennlinie von Durchsatzrate als Funktion der Umleiterstellung schneidet.
5. Ventil nach Anspruch 3 , wobei es keine Überlagerung des zweiten Kennlinienabschnitts mit dem ersten Kennlinienabschnitt gibt, der Fluidstrom durch den ersten Auslassanschluss derart ist, dass die Durchsatzrate für jede Umleiterstellung des zweiten Kennlinienabschnitts geringer ist als die Durchsatzrate für jede Umleiterstellung des ersten Kennlinienabschnitts, und der Fluidstrom durch den zweiten Auslassanschluss derart ist, dass die Durchsatzrate für jede Umleiterstellung des zweiten Kennlinienabschnitts größer als die Durchsatzrate für jede Umleiterstellung des ersten Kennlinienabschnitts ist.
6. Ventil nach Anspruch 3 , wobei der zweite Kennlinienabschnitt der ersten Kennlinie von Durchsatzrate als Funktion der Umleiterstellung den zweiten Kennlinienabschnitt der zweiten Kennlinie von Durchsatzrate als Funktion der Umleiterstellung schneidet.
7. Ventil nach Anspruch 3 , wobei der zweite Kennlinienabschnitt der ersten Kennlinie von Durchsatzrate als Funktion der Umleiterstellung den zweiten Kennlinienabschnitt der zweiten Kennlinie von Durchsatzrate als Funktion der Umleiterstellung bei einer Umleiterstellung in einem Bereich von 85 Prozent bis 95 Prozent des kompletten Umleiterstellungsbereichs schneidet.
8. Ventil nach Anspruch 3 , wobei die vorbestimmte Durchsatzrate im Bereich von 8 (Litern/min) bis 12 (Litern/min) liegt.
9. Ventil nach Anspruch 3 , wobei die erste Kennlinie von Durchsatzrate als Funktion der Umleiterstellung eine maximale Durchsatzrate für eine Umleiterstellung im Bereich von 0 Prozent bis 10 Prozent des kompletten Umleiterstellungsbereichs aufweist.
10. Ventil nach Anspruch 3 , wobei der Ventilkörper einen Sitz und eine Abdeckung umfasst, wobei sich der Sitz in einer Ebene erstreckt und eine Peripherie umfasst, die von einer hochstehenden Einfassung umgeben ist, und die Abdeckung eine zylindrische Seitenwand und einen Kappenabschnitt, der ein Ende der Seitenwand verschließt, umfasst, der Sitz und die Abdeckung dahingehend fluiddicht zusammenwirken, eine Ventilkammer zu definieren, die zur Aufnahme des Umleiters konfiguriert ist und mit dem Einlassanschluss, dem ersten Auslassanschluss und dem zweiten Auslassanschluss in Strömungsverbindung steht.
11. Ventil nach Anspruch 10 , wobei der Einlassanschluss, der erste Auslassanschluss und der zweite Auslassanschluss jeweils in dem Sitz ausgebildet sind.
12. Ventil nach Anspruch 10 , wobei der Umleiter einen Mitnehmer und die bewegliche Scheibe umfasst, und die bewegliche Scheibe an einer zum Sitz weisenden Fläche des Mitnehmers angeordnet und dazu konfiguriert ist, von dem Mitnehmer zur Drehung angetrieben zu werden.
13. Ventil nach Anspruch 10 , wobei der Umleiter einen Mitnehmer und die bewegliche Scheibe umfasst, die bewegliche Scheibe zwischen eine zum Sitz weisende Fläche des Mitnehmers und eine zum Kappenabschnitt weisende Fläche der fixierten Scheibe gedrückt ist, und die bewegliche Scheibe von dem Mitnehmer zur Drehung angetrieben wird.
14. Ventil nach Anspruch 13 , wobei der Mitnehmer einen scheibenförmigen Fuß, der in der Ventilkammer angeordnet ist, und einen Schaft, der von einer zum Kappenabschnitt weisenden Fläche des Fußes vorragt, aufweist, der Schaft dazu konfiguriert ist, sich durch eine Öffnung in dem Kappenabschnitt zu erstrecken und mechanisch mit einem Aktuator verbunden zu sein, der Schaft eine Mittellinie aufweist, die mit der Drehachse zusammenfällt, und der Umleiter dazu konfiguriert ist, Fluidstrom durch den Ventilkörper basierend auf einer Drehausrichtung des Mitnehmers bezüglich des Ventilkörpers zu steuern.
15. Ventil nach Anspruch 14 , wobei der Fuß eine Mehrzahl von Fußdurchgangsöffnungen umfasst.
16. Ventil nach Anspruch 14 , wobei eine zum Kappenabschnitt weisende Fläche des Fußes einen Vorsprung aufweist, der zum Eingriff mit einem Anschlagelement der Abdeckung zur Begrenzung eines Ausmaßes einer Drehung des Mitnehmers bezüglich des Ventilkörpers konfiguriert ist.
17. Ventil nach Anspruch 10 , wobei die fixierte Scheibe auf dem Sitz gestützt wird und bezüglich dessen fixiert ist, ein Dichtungselement zwischen der fixierten Scheibe und dem Sitz angeordnet ist, wobei das Dichtungselement für eine fluiddichte Abdichtung zwischen der fixierten Scheibe und dem Sitz sorgt, und eine zum Kappenabschnitt weisende Fläche der fixierten Scheibe zu einer zum Sitz weisenden Fläche des Umleiters weist und daran anliegt.
18. Ventil, das Folgendes umfasst: einen Ventilkörper, der Folgendes umfasst: ein erstes Ende, ein zweites Ende, eine zylindrische Seitenwand, die sich zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstreckt, wobei das erste Ende, das zweite Ende und die Seitenwand zusammen eine Ventilkammer umschließen, einen Einlassanschluss, der mit der Ventilkammer in Verbindung steht, einen ersten Auslassanschluss, der mit der Ventilkammer in Verbindung steht, und einen zweiten Auslassanschluss, der mit der Ventilkammer in Verbindung steht; eine fixierte Scheibe, die bezüglich des Ventilkörpers fixiert ist und die Ventilkammer in einen ersten Kammerabschnitt und einen zweiten Kammerabschnitt unterteilt, wobei die fixierte Scheibe Öffnungen der fixierten Scheibe umfasst, und einen Umleiter, der drehbar in dem ersten Kammerabschnitt angeordnet ist, wobei der Umleiter eine bewegliche Scheibe umfasst, die an der fixierten Scheibe anliegt und sich bezüglich der fixierten Scheibe dreht, wobei die bewegliche Scheibe eine Öffnung der beweglichen Scheibe umfasst, wobei die Öffnungen der fixierten Scheibe und die Öffnung der beweglichen Scheibe so konfiguriert sind, dass das Ventil Fluidstrom durch den Ventilkörper steuert, dadurch gekennzeichnet , dass Fluid durch den ersten Auslassanschluss entsprechend einer ersten Kennlinie von Durchsatzrate als Funktion der Umleiterstellung strömt, die einen ersten Kennlinienabschnitt und einen zweiten Kennlinienabschnitt, der an den ersten Kennlinienabschnitt angrenzt, aufweist, wobei der erste Kennlinienabschnitt eine erste lineare Steigung aufweist, wobei der zweite Kennlinienabschnitt eine zweite lineare Steigung aufweist, wobei der Absolutwert der zweiten linearen Steigung größer als der Absolutwert der ersten linearen Steigung ist, und Fluid durch den zweiten Auslassanschluss entsprechend einer zweiten Kennlinie von Durchsatzrate als Funktion der Umleiterstellung strömt, und die zweite Kennlinie von Durchsatzrate als Funktion der Umleiterstellung ein Spiegelbild der ersten Kennlinie von Durchsatzrate als Funktion der Umleiterstellung bezüglich einer vorbestimmten Durchsatzrate ist.
19. Ventil nach Anspruch 18 , wobei der Einlassanschluss, der erste Auslassanschluss und der zweite Auslassanschluss mit der zweiten Kammer in Verbindung stehen.

Description

Hintergrund Ein Drehventil ist eine Art Wegeventil, das bei einem Fluidzufuhrsystem zur Steuerung von Fluidstrom und -verteilung durch das System verwendet werden kann. Beispielsweise können Drehventile zur Steuerung des Kühlmittelstroms durch ein Fahrzeugkühlsystem verwendet werden. Das Drehventil kann einen Ventilkörper, der mehrere Fluidanschlüsse definiert, und einen Umleiter, der in dem Ventilkörper angeordnet ist, umfassen. Der Umleiter ist dahingehend geformt, den Strom zu vorbestimmten Fluidanschlüssen für gewisse Drehausrichtungen des Umleiters innerhalb des Ventilkörpers zu verteilen und wird bezüglich des Ventilkörpers zur Steuerung des Stroms durch das Ventil gedreht. Bei einigen herkömmlichen Drehscheibenventilen ist bzw. sind eine oder mehrere Scheiben in dem Ventilkörper angeordnet. Die Scheiben bewegen sich bezüglich einander und wirken dahingehend zusammen, den Strom zu sperren oder den gesamten oder einen Teil des Stroms zu einem oder mehreren Anschlüssen in dem Ventilkörper zu leiten. Bei einigen Anwendungen kann es wünschenswert sein, dass ein Drehscheibenventil den Fluidstrom mit spezifischen Strömungseigenschaften steuert. Kurzdarstellung Ein Wärmemanagementsystem für ein Elektrofahrzeug kann ein Kühlmittelsteuersystem umfassen, das ein Fluiddrehscheibenventil aufweist, das von dem Wärmemanagementsystem zur Leitung von Kühlmittel, beispielsweise zum Kühlen eines Antriebsmotors, eines Ladeluftwärmetauschers, einer Batterie, von Leistungselektronikmodulen, des Fahrzeugfahrgastraums und/oder anderer Fahrzeugkomponenten oder -systeme, die Temperatursteuerung benötigen, verwendet werden kann. Aus Gründen der Betriebs- und Einbaueffizienz kann es sinnvoll sein, mehrere Komponenten des Fahrzeugwärmemanagementsystems zu einem einzigen integrierten Modul zu kombinieren. Solch ein Modul kann das Kühlmittelsteuersystem, ein Kältemittelsteuersystem oder beide umfassen. Das Kühlmittelsteuersystem kann beispielsweise eine oder mehrere Umwälzpumpen, ein Fluidreservoir, ein oder mehrere Fluidventile, eine Kühlmittelsteuersystemsteuerung, Sensoren, Wärmetauscher usw. umfassen. Ein Gehäuse des Moduls kann innere Durchgänge umfassen, die eine Strömungsverbindung zwischen den verschiedenen Komponenten des Systems, die in dem Modul enthalten sind, gestatten. Abschnitte des Modulgehäuses können dazu konfiguriert sein, Gehäuseelemente gewisser Komponenten zu ersetzen. Beispielsweise kann ein Abschnitt des Modulgehäuses dazu verwendet werden, einen Deckel eines Fluidventils und/oder einer Fluidventilanordnung bereitzustellen, wobei die Fluidventilanordnung mit dem Modulgehäuse verbunden ist. Für andere Komponenten kann das Modul dazu konfiguriert sein, das „Einstecken“ der Komponente in einen entsprechend konfigurierten Abschnitt des Modulgehäuses zu gestatten. Solch komplexe Fluidzufuhrsysteme können ein Drehscheibenventil erfordern, das den Fluidstrom zwischen zwei, drei, vier oder mehr einzelnen Anschlüssen des Ventilkörpers steuern kann. Beispielsweise kann ein Drehscheibenventil mit mehreren Anschlüssen in einem Kühlsystem eines Elektrofahrzeugs zum Steuern des Strömens von Kühlmittelfluid zwischen einem Kühler, einem elektrischen Antriebsmotor, einer Batterie, der Fahrzeugelektronik und/oder einer oder mehreren Bypassleitungen verwendet werden. Darüber hinaus kann es erforderlich sein, dass solche Ventile Fluid mit spezifischen Strömungseigenschaften aus einem oder mehreren der Anschlüsse ausgeben. Das Drehscheibenventil kann einen Ventilkörper (z. B. ein Ventilgehäuse) umfassen, der eine Ventilkammer bereitstellt, wobei der Ventilkörper einen Einlassanschluss, einen ersten Auslassanschluss und einen zweiten Auslassanschluss umfasst, die jeweils zur der Ventilkammer hin offen sind. Das Ventil kann eine fixierte Scheibe umfassen, die in der Ventilkammer angeordnet ist und bezüglich des Ventilkörpers fixiert ist. Das Ventil kann einen Umleiter umfassen, der in der Ventilkammer angeordnet ist. Der Umleiter umfasst eine bewegliche Scheibe, die parallel zu der fixierten Scheibe ist und an dieser anliegt. Der Umleiter ist zur Drehung bezüglich des Ventilkörpers sowie der fixierten Scheibe um eine Drehachse konfiguriert. Die Ausrichtung des Umleiters, der die bewegliche Scheibe umfasst, bezüglich der fixierten Scheibe um die Drehachse stellt die Steuerung des Fluidstroms von dem Einlassanschluss zu dem ersten und dem zweiten Auslassanschluss bereit. Darüber hinaus umfassen die bewegliche und die fixierte Scheibe jeweils Durchgangsöffnungen, die dahingehend geformt und dimensioniert sind, Fluid mit spezifischen Strömungseigenschaften aus einem oder mehreren der Anschlüsse auszugeben. Beispielsweise wird bei der dargestellten Ausführungsform der Fluidstrom von dem Einlass entweder zu dem ersten oder dem zweiten Auslass so gesteuert, dass eine Feinsteuerung des Fluidstromvolumens in einem Bereich von Ventilöffnungsgraden gestattet wird und eine grobe Steuerung des Fluidstromvolumens in einem anderen Bereich von V