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Die
Erfindung betrifft einen Drehschieber mit mehreren Querschnittsverstellgliedern.
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Aus
dem Stand der Technik sind Drehschieber bekannt, die mit mehreren
Querschnittsverstellgliedern unterschiedliche Durchströmungsquerschnitte
für unterschiedliche
Durchströmungen
einstellen, wobei die Querschnittsverstellglieder entweder fest
miteinander verbunden sind, sodass sie jeweils dieselbe Drehbewegung
ausführen
und dabei einen oder mehrere Durchströmungsquerschnitte einstellen,
oder von jeweils einem Stellglied angetrieben und gesteuert werden.
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Aufgrund
der drehfesten Verbindung der Querschnittsverstellglieder können die
unterschiedlichen Durchströmungsquerschnitte
nicht unabhängig voneinander
eingestellt werden. Die Verwendung mehrerer Stellglieder ist zwar
einfach, jedoch bedarf diese Lösung
eines größeren Bauraums
und ist kostenaufwendiger.
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Die
DE 912 395 A beschreibt
dazu ein drehschieberartiges Abschlussorgan, bei dem der Verschlusskörper ein
Teil eines Kreiszylinders ist und dessen Drehachse quer zur Kanalachse
verläuft,
wobei der Verschlusskörper
aus zwei Teilen besteht, die in Schließstellung des Abschlussorgans
dichtend aneinanderliegen. Das Verschwenken der beiden Verschlusskörperteile
erfolgt über
ein eine gegenläufige Bewegung
bewirkendes, vorzugsweise als Stirnradgetriebe ausgebildetes, Getriebe.
Das Getriebe dient hierbei lediglich der Kopplung der beiden Verschlusskörperteile,
ohne die kein funktionierendes Abschlussorgan bereitgestellt werden
kann. Das als Stirnradgetriebe ausgebildete Getriebe überträgt die Drehbewegung
des einen Verschlusskörperteils
gegenläufig
im Übersetzungsverhältnis 1:1
auf das andere Verschlusskörperteil.
Somit lassen sich nur Stellmaßnahmen
für einen
den Kanal passierenden Medienstrom realisieren.
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Es
ist daher die Aufgabe der Erfindung einen Drehschieber mit mehreren
Querschnittsverstellgliedern zu schaffen, der eine individuelle
Durchströmungsquerschnitt-Freigabe
erlaubt und die oben genannten Nachteile umgeht.
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Die
der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass
die Querschnittsverstellglieder unterschiedlichen Drehelementen
zugeordnet sind, die jeweils über
ein, als Untersetzungsgetriebe ausgebildetes, Drehgetriebe miteinander wirkver bunden
sind. Das Drehgetriebe ermöglicht dabei
vorteilhafterweise, dass sich die Drehelemente mit unterschiedlichen
Drehzahlen bewegen, wobei nur eines angetrieben wird. Dadurch wird
der Vorteil erhalten, dass die Drehpositionen der Querschnittsverstellglieder
nicht direkt abhängig
voneinander sind, sondern eine individuelle Einstellung erlauben. Die
Ausbildung des Getriebes als Untersetzungsgetriebe bedeutet, dass
ein zuerst angetriebenes Drehelement mehr Umdrehungen pro Zeiteinheit
durchläuft
als ein damit über
das Untersetzungsgetriebe, wirkverbundenes zweites Drehelement.
Bei dem Untersetzungsgetriebe muss das eine Drehelement im Vergleich
zu einem Übersetzungsgetriebe
zwar weiter und schneller gedreht werden, dafür aber ist ein geringeres Drehmoment
notwendig, sodass der Kraftaufwand zum Antreiben verhältnismäßig gering ausfällt.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung weist das Drehgetriebe eine Drehuntersetzung
von 2:1 auf, sodass von zwei Drehelementen das eine, das antreibende,
sich doppelt soweit dreht wie das andere. Wird zum Beispiel das
eine um 360° gedreht, so
dreht sich das andere um nur 180°,
sodass das eine wieder in seine Ausgangsposition zurückgekehrt ist
und das andere sich in einer neuen Position befindet. Die den jeweiligen
Drehelementen zugeordneten Querschnittsverstellglieder geben in
Abhängigkeit von
der Drehposition des jeweiligen Drehelements jeweils mindestens
einen Durchströmungsquerschnitt
für gasförmige und/oder
flüssige
Stoffe frei. Vorteilhafterweise entspricht die Bewegung eines Querschnittsverstellglieds
der Bewegung des jeweiligen Drehelements. Jedes Querschnittsverstellglied weist
beispielsweise einen zylindrischen Körper mit einer Durchströmungsöffnung auf,
welche in einer bestimmten Drehposition des Drehelementes beziehungsweise
des Querschnittsverstellgliedes, mit einer entsprechenden Durchströmungsöffnung eines weiteren
Bauteils, wie beispielsweise einer Leitung eines Kühlwassersystems,
so korrespondiert, dass die Durchströmungsöffnungen direkt übereinander liegen,
und ein maximaler Durchströmungsquerschnitt
freigegeben ist. Durch Drehen des Drehelementes wird das Querschnittsverstellglied
(ebenso) bewegt, sodass der Überschneidungsbereich
der beiden Durchströmungsöffnungen
und damit der Durchströmungsquerschnitt
verkleinert wird. Bei einem Drehschieber mit zwei Querschnittsverstellgliedern,
und zwei entsprechenden Drehelementen, die über ein Drehgetriebe beziehungsweise
Untersetzungsgetriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von 2:1
wirkverbunden sind, wobei beide Querschnittsverstellglieder jeweils
eine Durchströmungsöffnung, beispielsweise
für zwei
unterschiedliche Kühlwasserkreisläufe aufweisen,
kann nun folgendes eingestellt werden: In einer Ausgangsposition
befinden sich die Durchströmungsöffnungen
jeweils in einer derartigen Stellung, dass jeweils der maximale
Durchströmungsquerschnitt
freigegeben ist. Durch Drehung des einen Drehelementes um 180°, wird der
zugehörige
Durchströmungsquerschnitt
durch das entsprechende Querschnittverstellglied verschlossen, wohingegen
das andere Drehelement nur um 90° aufgrund
der Untersetzung gedreht wird, wobei je nach Ausgestaltung der Durchströmungsöffnungen,
noch ein Durchströmungsquerschnitt
gegeben ist. Um auch diesen vollständig zu verschließen, muss
das eine Drehelement um 360° gedreht
werden, sodass das zugehörige
Querschnittsverstellglied wieder dieselbe Position einnimmt, die
Einstellung des einen Drehelements also nicht verändert wird,
und das Querschnittsverstellglied, welches dem anderen Drehelement
zugehörig
ist, um 180° gedreht
wird, sodass der zugehörige
Durchströmquerschnitt
verschlossen wird. So kann individuell der jeweilige Durchströmungsquerschnitt
freigegeben oder verschlossen beziehungsweise eingestellt werden.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung sind zwei oder drei Drehelemente
vorgesehen, sodass zwei oder drei unterschiedliche Durchströmungsquerschnitte
freigegeben werden können,
wodurch zwei oder drei Strömungen,
beispielsweise unterschiedlicher Kühlkreisläufe, eingestellt werden können.
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Vorteilhafterweise
ist ein Querschnittsverstellglied eines ersten Drehelements ein
Thermostat eines Kraftfahrzeugs, welches je nach Dreh-Stellung einen
kleinen oder einen großen
Kühlwasserkreislauf einer
Verbrennungskraftmaschine frei gibt. Hierbei ist unter dem großen Kühlkreislauf
ein Kühlwasserkreislauf
zu verstehen, welcher durch den Kühler und die Verbrennungskraftmaschine
führt,
und unter dem kleinen Kühlkreislauf,
ein Kühlwasserkreislauf,
der nur durch die Verbrennungskraftmaschine führt. Während der Warmlaufphase der
Verbrennungskraftmaschine kann vorteilhafterweise durch entsprechendes
Einstellen der Querschnittsverstellglieder nur der kleine Kühlwasserkreislauf
freigegeben werden, sodass sich das in der Verbrennungskraftmaschine
befindliche Kühlwasser
schneller erwärmt. Durch
ein entsprechendes Einstellen des Querschnittsverstellglieds des
ersten Drehelements ist es hierdurch möglich, den vom Kühlwasserkreislauf kommenden
Volumenstrom, der durch den Kühler führt, zu
dosieren, sodass eine besonders vorteilhafte Temperaturregelung
durchführbar
ist.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Querschnittsverstellglied
eines zweiten Drehelementes als Heizungswärmetauscher-Regler ausgebildet.
Durch Drehen des zweiten Drehelements kann der Heizungswärmetauscher-Regler
so eingestellt werden, dass der Zulauf des Kühlwasserkreislaufes für den Heizungswärmetauscher
freigegeben oder verschlossen wird. Dadurch kann der Kühlwasserkreislauf,
der durch den Heizungswärmetauscher führt, ein-
oder ausgeschaltet werden.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Querschnittsverstellglied
eines dritten Drehelementes als Ölkühler-Regler
ausgebildet. Mittels diesem kann der Kühlwasserkreislauf eines Ölkühlers des
Kraftfahrzeuges beziehungsweise der Verbrennungskraftmaschine freigegeben
oder verschlossen werden. Aufgrund der Untersetzungsgetriebe zwischen
den drei Drehelementen, sind die relevanten Komponenten eines Kühlsystems
des Kraftfahrzeugs, nämlich
der Heizungswärmetauscher,
der kleine beziehungsweise große
Kühlwasserkreislauf des
Verbrennungskraftmaschine und/oder der Ölkühler unabhängig voneinander regelbar,
wobei das Thermostat stufenlos einstellbar ist und der Heizungswärmetauscher-Regler
und der Ölkühler-Regler
derart ausgebildet sind, dass sie vollständig freigebbar und/oder verschließbar sind,
ohne dass sich an der Einstellung des Thermostats etwas verändert, oder
mit anderen Worten, die Einstellung des Thermostats ist vorteilhafterweise
veränderbar,
während der
Heizungswärmetauscher-Regler
und der Ölkühler-Regler
den entsprechenden Durchströmungsquerschnitt
entweder vollständig
freigeben und/oder verschließen.
Wenn das Thermostat, also das Querschnittsverstellglied des ersten
Drehelements, in einem Drehwinkelbereich von 90° einen entsprechenden Durchströmungsquerschnitt
einstellt, muss das Querschnittsverstellglied des zweiten Drehelements, also
der Heizungswärmetauscher-Regler,
derart ausgebildet sein, dass er um einen Drehwinkel von 45° gedreht
werden kann und über
diesen Winkelbereich den Durchströmungsquerschnitt entweder vollständig freigibt
oder verschließt.
Dasselbe gilt entsprechend für
die Ausbildung des Querschnittverstellglieds des dritten Drehelements
beziehungsweise des Ölkühler-Reglers.
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Die
Querschnittsverstellglieder des Drehschiebers sind vorteilhafterweise
strömungstechnisch
miteinander verbunden, sodass die unterschiedlichen Kühlwasserkreisläufe vorteilhaft
in einen gemeinsamen Kühlwasserkreislauf
eingebunden werden können.
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Vorteilhafterweise
ist das erste Drehelement mittels eines Stellmotors antreibbar,
wobei der Stellmotor aufgrund der Untersetzungsgetriebe klein und kompakt
ausgeführt
werden kann, was zum Bauraum- und Kosten-Vorteilen führt. Der
eine Stellmotor reicht dabei aus, sämtliche Querschnittsverstellglieder
individuell einzustellen.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Drehgetriebe als
ein Planeten-, Stirn- oder Kegelradgetriebe ausgebildet ist. Vorteilhafterweise sind
die Querschnittsverstellglieder derart ausgebildet, dass in einer
Stellung sämtliche
Durchströmungsquerschnitte
verschlossen sind, sodass der Volumenstrom des Kühlwassers zum stehen kommt. Dadurch
kann eine schaltbare beziehungsweise regelbare Wasserpumpe eingespart
werden.
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Vorteilhafterweise
sind die Querschnittsverstellglieder einstückig mit den Drehelementen
ausgebildet, dadurch lässt
sich eine besonders einfache Ausführung des Drehschiebers realisieren,
die einerseits platzsparend ist und andererseits Montage- und Herstellungskosten
niedrig hält.
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Im
Folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Figuren näher erläutert werden.
Dabei zeigen
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1 einen
erfindungsgemäßen Drei-Stufen-Drehschieber
in einer schematischen Darstellung,
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2a)
bis 2d) das Funktionsprinzip des erfindungsgemäßen Drehschiebers
in einer schematischen Darstellung,
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3 ein
Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Drei-Stufen-Drehschiebers und
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4 den
Drei-Stufen-Drehschieber mit Peripherie.
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Die 1 zeigt
in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drei-Stufen-Drehschiebers 1 mit
drei Querschnittsverstellgliedern 2, 3 und 4,
die jeweils mit einem der Drehelemente 5, 6 und 7 einstückig ausgebildet
sind. Je zwei Querschnittsverstellglieder 2, 3 und 3, 4 sind
dabei über
Drehgetriebe in Form von Untersetzungsgetrieben 8 und 9 miteinander
wirkverbunden. Das erste Querschnittsverstellglied 2 wird von
einem Stellmotor 10 angetrieben. Das Querschnittsverstellglied 2 wirkt
mit einem Zulauf 11 eines großen Kühlwasserkreislaufs 12 und
mit einem Zulauf 13 eines kleinen Kühlwasserkreislaufes 14 zusammen,
wobei das Querschnittsverstellglied 2 eine hier nicht dargestellte Öffnung aufweist,
welche je nach Drehstellung des Querschnittsverstellglieds 2 beziehungsweise
des Drehelements 5 mit einem der Zuläufe 11 oder 13 korrespondiert,
sodass ein Durchströmungsquerschnitt
für einen
der beiden Kühlwasserkreisläufe 12, 14 freigegeben
oder verschlossen beziehungsweise eingestellt werden kann. Der hier dargestellte
Drei-Stufen-Drehschieber 1 stellt eine Regeleinheit für ein Thermomanagement
eines Kraftfahrzeugs dar. Der kleine Kühlwasserkreislauf 14 ist dabei
der Kühlwasserkreislauf,
welcher durch eine Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs führt, und
der große
Kühlwasserkreislauf 12 besteht aus
dem kleinen Kühlwasserkreislauf 14 und
einem Kühlwasserkreislauf
der zusätzlich
durch einen Kühler
des Kraftfahrzeugs verläuft.
Mit dem ersten Querschnittsverstellglied 2, welcher in
diesem Fall ein Thermostat 15 darstellt, kann somit eingestellt
werden, welcher der Kühlwasserkreisläufe 12, 14 eingestellt
beziehungsweise aktiviert wird, wodurch die Kühlwassertemperatur reguliert
werden kann. Der Durchströmungsquerschnitt
wird dabei vorteilhafterweise stufenlos eingestellt, sodass der
Volumenstrom des Kühlwassers
des jeweiligen Kühlwasserkreislaufs 12, 14 vorteilhaft
dosiert werden kann.
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Das
zweite Querschnittsverstellglied 3 wirkt mit einem Zulauf 16 eines
Heizungswärmetauschers 17 zusammen,
und weist ebenfalls eine hier nicht dargestellte Durchströ mungsöffnung auf,
die je nach Drehstellung des Querschnittsverstellglieds 3 beziehungsweise
Drehelements 6 mit dem Zulauf 16 derart korrespondiert,
dass ein Durchströmungsquerschnitt
freigegeben wird. Dadurch kann der Kühlwasserkreislauf des Heizungswärmetauschers 17 ebenfalls
in den durch das Querschnittsverstellglied 2 eingestellten
Kühlwasserkreislauf
miteingebunden werden. Dazu ist vorgesehen, dass die Querschnittsverstellglieder 2 und 3 strömungstechnisch
miteinander wirkverbunden sind.
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Das
dritte Querschnittsverstellglied 4, das vorteilhafterweise
strömungstechnisch
mit dem Querschnittsverstellglied 3 verbunden ist, wirkt
mit einem Zulauf 18 eines Kühlwasserkreislaufs eines Ölkühlers 19 zusammen
und weist dazu eine hier ebenfalls nicht dargestellte Durchströmungsöffnung auf, welche
mit dem Zulauf 18 derart korrespondiert, dass je nach Drehstellung
des Drehelements 7 beziehungsweise des Querschnittsverstellglieds 4 ein Durchströmungsquerschnitt
freigegeben wird, sodass der Kühlwasserkreislauf
des Ölkühlers 19 ebenfalls
in den Gesamtkühlkreislauf 20 miteinbezogen werden
kann. Das dritte Querschnittsverstellglied 4 ist vorteilhafterweise
an eine hier nicht dargestellte Wasserpumpe angeschlossen, welche
das Kühlwasser
fördert.
Aufgrund der Untersetzungsgetriebe 8 und 9 können die
unterschiedlichen Kühlwasserkreisläufe 12, 14, 17 und 19 unabhängig voneinander zu
dem Gesamtkühlkreislauf 20 hinzugeschaltet
werden, wobei die Untersetzungsgetriebe 8 und 9 vorteilhafterweise
eine Untersetzung von 2:1 realisieren.
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Die
Durchströmungsöffnungen
der Querschnittsverstellglieder 3 und 4 sind vorteilhafterweise derartig
ausgebildet, dass sie bei einem bestimmten Drehwinkel den jeweiligen
Durchströmungsquerschnitt
vollständig
freigeben oder verschließen. Wenn
zum Beispiel das erste Querschnittsverstellglied 2 derartig
ausgebildet ist, dass es über
einem Bereich von 90° den
entsprechenden Durchströmungsquerschnitt
einstellt, muss diese Strömungsöffnung des
zweiten Querschnittsverstellglieds 3 derart gestaltet sein,
dass bei einer Drehung von 45° des Querschnittsverstellglieds 3 der
zum Querschnittsverstellglied 3 gehörende maximale Durchströmungsquerschnitt
vollständig
geöffnet
oder verschlossen bleibt. Entsprechendes gilt, unter Berücksichtigung
der Untersetzung, für
das Querschnittsverstellglied 3.
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Die
Funktionsweise des Drehschiebers soll anhand des in den 2a bis 2d dargestellten Schemas
näher erläutert werden.
Die 2a zeigt in einem schematischen Querschnitt das
erste Querschnittsverstellglied 2 aus der 1 mit
den Zuläufen 11 und 13 des
großen
Kühlwasserkreislaufes 12 und des
kleinen Kühlwasserkreislaufes 14,
welche in einem Winkel von 90° zueinander
angeordnet sind. Der Pfeil 21 deutet dabei die Ausgangsposition
der Durchströmungsöffnung des
Querschnittsverstellglieds 2 an. In dieser Ausgangsposition 21 korrespondiert
die Durchströmungsöffnung mit
dem Zulauf 11 des großen
Kühlwasserkreislaufes,
sodass dieser ”aktiviert” ist. Es
sei hier angemerkt, dass die dargestellten Pfeile in den 2a)
bis 2d) jeweils die Position einer Durchströmungsöffnung oder
eines Zulaufes darstellen. Durch Drehen des Querschnittsverstellglieds 2 in
die Position 21',
also durch Drehen der Durchströmungsöffnung des
Querschnittsverstellglieds 2 in die Position 21', um 90°, wird der
zunächst
freigegebene Durchströmungsquerschnitt verschlossen
und ein neuer Durchströmungsquerschnitt
freigegeben, der den Zulauf 13 des kleinen Kühlwasserkreislaufes 14 freigibt.
Je nach Gestaltung der Durchströmungsöffnungen
und der Zuläufe 11 und 13 muss
das Querschnittsverstellglied 2 mehr oder weniger weit
gedreht werden, um einen Durchströmungsquerschnitt vollständig freizugeben
oder zu verschließen.
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Die 2b zeigt
in einer schematischen Schnittdarstellung das Querschnittsverstellglied 3, welches über das
hier nicht dargestellte Untersetzungsgetriebe 8 von dem
Querschnittsverstellglied 2 angetrieben wird. Die Ausgangsposition
der Durchströmungsöffnung des
Querschnittsverstellglieds 3 ist durch den Pfeil 22 und
die Position des Zulaufs 16 des Kühlmittelkreislaufs des Heizungswärmetauschers 17 durch
den Pfeil 23 markiert. In der Ausgangsposition 22 befindet
sich das Querschnittsverstellglied 3 dann, wenn sich das
Querschnittsverstellglied 2 in der in 2a dargestellten
Ausgangsposition 21 befindet.
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Durch
Drehen des Querschnittsverstellglieds um 90° in die Position 21' wird das Querschnittsverstellglied 3 aufgrund
des Untersetzungsgetriebes mit einer Übersetzung von 2:1 um die Hälfte, also
um 45°,
auf die Position 22' gedreht,
wobei für
den Kühlmittelkreislauf
des Heizungswärmetauschers 17 kein Durchströmungsquerschnitt
freigeben wird.
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Um
den Heizungswärmetauscher 17 hinzuzuschalten,
muss die Durchströmungsöffnung von der
Position 22' um
180° gedreht
werden. Dazu muss das Querschnittsverstellglied 2 beziehungsweise
das Drehelement 5 aufgrund des Untersetzungsverhältnisses
von 2:1 des Untersetzungsgetriebes 8 um 360° gedreht
werden, sodass es sich in der in 2c dargestellten
Position 21'' befindet, welche
der Position 21' entspricht,
sodass sich an der Strömungssituation
an dem Querschnittsverstellglied 2 nichts geändert hat,
wohingegen, wie in 2d dargestellt, sich das Querschnittsverstellglied 3 um
180° von
der Position 22' auf
die Position 22'' gedreht hat,
sodass die Durchströmungsöffnung des
Querschnittsverstellglieds 3 mit dem Zulauf 16 des
Heizungswärmetauschers 17 korres pondiert.
Es ist hierbei also möglich,
dass der von dem Querschnittsverstellglied 2 freigegebene
Durchströmungsquerschnitt
sich nicht verändert
und der Heizungswärmetauscher 17 ”aktiviert” ist. Aufgrund
der vorteilhaften Ausgestaltung der Durchströmungsöffnung des Querschnittsverstellglieds 3 kann
nun das Querschnittsverstellglied 2 den Volumenstrom durch
Einstellen des Durchströmungsquerschnitts
regeln, ohne dass sich der Durchströmungsquerschnitt, der durch
das Querschnittsverstellglied 3 freigegeben ist, verändert. Das gleiche
Prinzip lässt
sich übertragen
auf die Querschnittsverstellglieder 3 und 4 beziehungsweise
die Drehelemente 6 und 7, die über das Untersetzungsgetriebe 9 miteinander
wirkverbunden sind. Da hier ebenfalls eine Übersetzung von 2:1 vorgesehen
ist, dreht sich das Querschnittsverstellglied 4 nur um
ein Viertel der Drehung des Querschnittsverstellglieds 2. Soll
das Querschnittsverstellglied 4 beziehungsweise das Drehelement 7 beispielsweise
um 180° gedreht werden,
sodass der Ölkühler 19 ebenfalls
in den Gesamtkühlwasserkreislauf 20 eingebunden
wird, so muss das Querschnittsverstellglied 1 beziehungsweise
das Drehelement 5 um 720° gedreht
werden.
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Es
wird somit der Vorteil erreicht, dass die unterschiedlichen Komponenten
des Kühlsystems des
Kraftfahrzeuges unabhängig
voneinander in einen Kühlwasserkreislauf
eingebunden werden können,
wobei lediglich ein Stellglied, nämlich der Stellmotor 10,
geschaltet werden muss. Dadurch ergeben sich Vorteile bezüglich des
Platzbedarfs und der Kosten. Vorteilhafterweise sind die Untersetzungsgetriebe 8 und 9 dabei
als Planetenrad-, Kegelrad- oder Stirnradgetriebe ausgebildet. Dadurch,
dass die Untersetzungsgetriebe 8, 9 verwendet
werden, muss der Stellmotor 10 zwar weiter drehen, jedoch
ist ein geringeres Drehmoment notwendig, sodass der Stellmotor 10 ebenfalls
vorteilhaft klein ausgeführt werden
kann.
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Die 3 zeigt
in einer perspektivischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drei-Stufen-Drehschiebers 23.
Der Drei-Stufen-Drehschieber 23 weist zwei Querschnittsverstellglieder 24 und 25 auf,
die im Wesentlichen kugelförmig
ausgebildet sind. Das Querschnittsverstellglied 24 weist
eine kreisförmige Durchströmungsöffnung 26 und
das Querschnittsverstellglied 25 eine kreisförmige Durchströmungsöffnung 27 und
eine weitere kreisförmige
Durchströmungsöffnung 28 auf,
welche je nach Drehposition der Querschnittsverstellglieder 24, 25 mit
hier nicht dargestellten Zuläufen,
wie in dem obigen Beispiel beschrieben, korrespondieren. Die Querschnittsverstellglieder 24 und 25 sind
dabei vorteilhafterweise als Drehelemente ausgebildet und mittels
eines Planetenradgetriebes 29 mit einem Übersetzungsverhältnis von
2:1 miteinander wirkverbunden. Das Planetenradgetriebe 29 ist
dabei vorteilhafterweise in die Querschnittsverstellglieder 24 und 25 zumindest teilweise
integriert. Die Querschnitts verstellglieder 24 und 25 weisen
an ihren Stirnseiten jeweils Durchströmungsöffnungen 30, 31 und 32 und 33 auf,
die jeweils senkrecht zur der Drehachse ausgerichtet sind, um die
Querschnittsverstellglieder strömungstechnisch
in einen gemeinsamen Kühlkreislauf
einzubinden. In der Durchströmungsöffnung 32 ist
dabei ein Hohlrad 34 des Planetenradgetriebes 29 ausgebildet,
mit dem ein Sonnenrad 35 über Planetenräder 36 zusammenwirkt,
deren Planetensteg mit dem Querschnittsverstellglied 24 wirkverbunden
ist. An das Querschnittsverstellglied 25 schließt sich
eine Wasserpumpe 37 an, die für den entsprechenden Kühlwasserdurchfluss
sorgt.
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An
das Querschnittsverstellglied 24 schließt sich axial ein Querschnittsverstellglied 38 in
Form einer Scheibe an, welche eine Durchströmungsöffnung 39 aufweist,
die mit einem Zulauf korrespondiert, sodass beispielsweise Kühlwasser
eines kleinen Kühlkreislaufes
einer Verbrennungskraftmaschine einströmen kann. Auf der Rückseite
des Anschlusselements 38 ist außerdem ein Stellmotor 40 angeordnet, welcher
die Drehposition des Querschnittsverstellglieds 38 einstellt
und damit über
ein in dieser Darstellung nicht erkennbares Planetenradgetriebe
mit einer Übersetzung
von 2:1, die Drehposition des Querschnittsverstellglieds 24,
und über
das Planetenradgetriebe 29 die Drehposition des Querschnittsverstellglieds 25 .
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4 zeigt
den Drei-Stufen-Drehschieber 23 aus der 3 in
einer weiteren perspektivischen Darstellung, wobei hierbei ein Zulaufsystem 41 miteingezeichnet
ist. Das Zulaufsystem 41 weist drei Zulaufrohre 42, 43 und 44 auf,
wobei die Zulaufrohre 42 und 43 direkt zu den
Querschnittsverstellgliedern 24 und 25 führen, und
von dem Zulaufrohr 44 ein weiteres Zulaufrohr 45,
welches einen kleineren Querschnitt aufweist als die Zulaufrohre 42, 43 und 44, ebenfalls
zu dem Querschnittsverstellglied 25 führt. Die Zulaufrohre 42, 43 und 45 münden dabei
in ein die Querschnittsverstellglieder 24, 25 und 38 und
einen Teil der Wasserpumpe 37 umgebendes Strömungsgehäuse 46,
dessen Form strömungsgünstig an
die Querschnittsverstellglieder 24, 25 und 38 angepasst
ist. Das Zulaufsystem 41 weist Halteelemente 47 auf,
mittels denen das Zulaufsystem 41 beispielsweise an einem
Verbrennungsmotorgehäuse befestigt
werden kann.
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Mittels
des Stellmotors 40 und dem Planetenradgetriebe (29)
können
die Querschnittsverstellglieder 24, 25 und 38 gedreht
werden, dass mindestens ein durch eines der Zulaufrohre 41, 43 und 45 und
einer der Durchströmungsöffnungen 26, 28 und 27 gebildeter
Durchströmungsquerschnitt
freigegeben oder verschlossen beziehungsweise eingestellt werden
kann. Die Einstellung geschieht dabei wie in den 1 und 2 beschrieben. Natürlich sind auch andere Formen
der Querschnittsverstellglieder 24, 25 und 38, wie
zum Beispiel zylinderförmige
Querschnittsverstellglieder 24, 25 und/oder 38 im
Rahmen des erfindungsgemäßen Drehschiebers 23 denkbar. Die
in den 3 und 4 dargestellte Kombination aus
den kugelförmigen
Querschnittsverstellgliedern 24 und 25 und dem
scheibenförmigen
Querschnittsverstellglied 38 führt zu einer vorteilhaften
kompakten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Drehschiebers 23.
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- 1
- Drei-Stufen-Drehschieber
- 2
- Querschnittsverstellglied
- 3
- Querschnittsverstellglied
- 4
- Querschnittsverstellglied
- 5
- Drehelement
- 6
- Drehelement
- 7
- Drehelement
- 8
- Untersetzungsgetriebe
- 9
- Untersetzungsgetriebe
- 10
- Stellmotor
- 11
- Zulauf
- 12
- großer Kühlkreislauf
- 13
- Zulauf
- 14
- kleiner
Kühlkreislauf
- 15
- Thermostat
- 16
- Zulauf
- 17
- Heizungswärmetauscher
- 18
- Zulauf
- 19
- Ölkühler
- 20
- Gesamtkühlkreislauf
- 21
- Ausgangsposition
- 21'
- Position
- 21''
- Position
- 22
- Ausgangsposition
- 22'
- Position
- 22''
- Position
- 23
- Drei-Stufen-Drehschieber
- 24
- Querschnittsverstellglied
- 25
- Querschnittsverstellglied
- 26
- Öffnung
- 27
- Öffnung
- 28
- Öffnung
- 29
- Planetenradgetriebe
- 30
- Durchströmungsöffnung
- 31
- Durchströmungsöffnung
- 32
- Durchströmungsöffnung
- 33
- Durchströmungsöffnung
- 34
- Hohlrad
- 35
- Sonnenrad
- 36
- Planetenrad
- 37
- Wasserpumpe
- 38
- Querschnittsverstellglied
- 39
- Durchströmungsöffnung
- 40
- Stellmotor
- 41
- Zulaufsystem
- 42
- Zulaufrohr
- 43
- Zulaufrohr
- 44
- Zulaufrohr
- 45
- Zulaufrohr
- 46
- Gehäuse
- 47
- Halteelement