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Die Erfindung betrifft ein Multiventil für ein Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs, mit einem Ventilgehäuse, welches mehrere Einlässe und mehrere Auslässe aufweist und eine zylindrische Ventilkammer begrenzt, wobei die Einlässe und die Auslässe in die zylindrische Ventilkammer münden, einer Ventileinheit, welche innerhalb der zylindrischen Ventilkammer des Ventilgehäuses angeordnet ist und mittels eines Aktuators zwischen mehreren Schaltstellungen um eine Drehachse verdrehbar ist, wobei in Abhängigkeit von der Schaltstellung der Ventileinheit, unterschiedliche Einlässe mit unterschiedlichen Auslässen fluidisch verbindbar sind.
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Ventile werden in unterschiedlichen Anwendungsbereichen verwendet, um eine Fluidströmung eines Fluidströmungssystems zu steuern. Ein Kraftfahrzeug weist beispielsweise mindestens ein Kühlsystem auf, welches der Kühlung von unterschiedlichen Komponenten dient und dadurch den ordnungsgemäßen Betrieb des Kraftfahrzeugs gewährleistet. Ein Elektrofahrzeug weist besonders viele zu kühlende bzw. zu heizende Komponenten auf, wie beispielsweise die Traktionsbatterie, den Traktionsmotor und unterschiedliche Bauteile einer Ladeeinrichtung zum Aufladen der Traktionsbatterie. Die Kühlung bzw. die Heizung der unterschiedlichen Komponenten erfolgt üblicherweise durch mehrere Kühl-/Heizkreisläufe, wodurch der Aufwand für die Kühlung relativ hoch ist. Anderenfalls erfolgt die Kühlung bzw. Heizung der Komponenten durch ein einziges Kühl-/Heizsystem oder durch einige wenige Kühl-/Heizsysteme. Hierbei müssen eine Vielzahl von unterschiedlichen Ventilen eingesetzt werden, wodurch der Aufwand und die Kosten des Kühl-/Heizsystem relativ hoch sind.
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Um den durch die Mehrzahl von unterschiedlichen Ventilen verursachten Aufwand zu reduzieren, werden mehrere Ventile zu einem Multiventil zusammengefasst, wobei das Multiventil die Funktion von mehreren einzelnen Ventilen übernimmt. Ein derartiges Multiventil offenbart beispielsweise die
EP 3 384 187 A1 , wobei ein Multiventil ein Bestandteil eines Kühlsystems eines Elektrofahrzeugs ist. Durch das Kühlsystem werden unterschiedliche Komponenten des Elektrofahrzeugs gekühlt. Das Multiventil dient der Steuerung eines Kühlmediums innerhalb des Kühlsystems, wobei das Multiventil fünf Fluidanschlüsse, eine mit den Fluidanschlüssen fluidisch verbundene Ventilkammer und eine Ventileinheit aufweist. Die Ventileinheit weist zwei Verbindungskanäle auf, durch welche in Abhängigkeit von der Schaltstellung der Ventileinheit unterschiedliche Fluidanschlüsse miteinander fluidisch verbunden werden können. Die Verstellung des Multiventils erfolgt durch einen Aktuator, wobei der Aktuator das Multiventil zwischen unterschiedlichen Schaltstellungen verdreht.
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Nachteilig an einem derartigen Multiventil ist, dass die Anzahl der Fluidanschlüsse relativ gering ist und durch den Aufbau des Multiventils auf die geringe Anzahl der Fluidanschlüsse begrenzt ist, so dass zur Steuerung der Fluidströmung innerhalb des Kühlsystems eine Vielzahl von weiteren Ventilen erforderlich ist. Dabei können nur einige wenige Fluidanschlüsse gleichzeitig miteinander verbunden werden.
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Die Aufgabe der Erfindung ist daher, ein einfaches und kostengünstig herzustellendes Multiventil bereitzustellen, über welches eine Vielzahl von Einlässen mit einer Vielzahl von Auslässen bedarfsgerecht verbunden werden können, wodurch die Anzahl der Ventile des Kühlsystems reduziert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Multiventil gemäß Anspruch 1.
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Das erfindungsgemäße Multiventil weist eine Ventileinheit auf, welche mehrere, in Umfangrichtung zueinander versetzte und im Wesentlichen voneinander fluidisch getrennte Fluidkanalanordnungen aufweist. Jede Fluidkanalanordnung ist einer vordefinierten Schaltstellung zugeordnet, so dass in jeder Schaltstellung das Fluid durch eine andere und dazugehörige Fluidkanalanordnung strömt. Dadurch werden in jeder Schaltstellung unabhängig von anderen Schaltstellungen, mehrere Einlass-Auslass-Kombinationen bereitgestellt, wobei die Einlass-Auslass-Kombinationen durch die der Schaltstellung zugeordnete Fluidkanalstruktur und deren Ausgestaltung vordefiniert sind.
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Jede Fluidkanalanordnung weist vorzugsweise mehrere, rohrartige Fluidverbindungselemente auf, welche nebeneinander angeordnet sind und jeweils zwei offene Stirnenden aufweisen. Die offenen Stirnenden sind mit jeweils einem Einlass und einem Auslass fluidisch verbindbar. Dadurch, dass mehrere Fluidverbindungselemente vorgesehen sind, können in jeder Schaltstellung durch jede Fluidkanalordnung mehrere Einlässe mit jeweils einem Auslass verbunden werden.
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Durch eine derartige Ausgestaltung des Multiventils können eine Vielzahl von Einlässen mit einer Vielzahl von Auslässen bedarfsgerecht und auf eine einfache Weise verbunden werden, wodurch die Anzahl der Ventile des Kühlsystems reduziert werden kann. Dabei ist das Multiventil sehr kompakt ausgeführt und weist einen geringen radialen und axialen Bauraum auf.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Einlässe und die Auslässe in einer Reihe, d.h. nebeneinander in einer einzigen Reihe, angeordnet. Dadurch kann der radiale Bauraum des Multiventils reduziert werden, wobei ausschließlich in einem Umfangsabschnitt die Auslässe und die Einlässe angeordnet sind und dadurch ausschließlich in diesem Umfangsabschnitt die an die Einlässe und Auslässe anschließenden Anschlussstutzen bzw. die Anschlussleitungen angeordnet sind.
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Vorzugsweise sind jeweils ein Einlass und ein Auslass abwechselnd angeordnet. Dadurch können die Fluidkanalanordnungen relativ einfach ausgestaltet werden, indem an einen Auslass zwei Einlässe direkt angrenzen, so dass zumindest diese beiden Einlässe einfach und ohne ein Überspringen von anderen Einlässen oder Auslässen miteinander verbunden werden können.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Einlässe und die Auslässe in Reihe angeordnet, wobei die Einlässe in einer ersten Reihe angeordnet sind und die Auslässe in einer zweiten Reihe angeordnet sind, wobei die erste Reihe in Umfangsrichtung versetzt zu der zweiten Reihe angeordnet ist. Vorzugsweise weisen die Fluidkanalstrukturen äquidistante Abstände zueinander auf. Unter einem äquidistanten Abstand wird verstanden, dass die Ventileinheit immer den gleichen Rotationswinkel bei einer Verstellung der Ventileinheit zwischen zwei Schaltstellungen abfährt. Durch die Anordnung der Einlässe und der Auslässe in zwei Reihen ist es möglich das Multiventil mit derartigen äquidistanten Abständen auszuführen, wodurch die Verstellung der Ventileinheit zwischen den Schaltstellungen und die Ansteuerung des Aktuators vereinfacht werden. Auch bei anderen Ausgestaltungen des Multiventils ist es grundsätzlich möglich, dass die Fluidkanalstrukturen äquidistante Abstände zueinander aufweisen. Es kann jedoch auch von Vorteil sein, dass die Rotationswinkel zwischen den Schaltstellungen unterschiedlich gewählt sind.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Einlässe und die Auslässe in mehreren Reihen angeordnet, wobei in einer Reihe mindestens ein Einlass und mindestens ein Auslass angeordnet ist. Dadurch kann das Multiventil kompakter ausgeführt werden.
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Vorzugsweise ist die Ventileinheit über eine einzige, zylindrische Dichtebene mit den Einlässen und den Auslässen fluidisch verbindbar. Die Ventilkammer weist eine zylindrische Innenumfangsfläche auf, wobei an der zylindrischen Innenumfangsfläche die Einlässe und die Auslässe vorgesehen sind. Die Ventileinheit mit ihren Fluidkanalanordnungen weisen ebenfalls zumindest abschnittsweise eine zylindrische Form auf, wobei insbesondere die Stirnenden der Fluidverbindungselemente die zylindrische Form der Ventileinheit bilden. Bei der Verstellung zwischen den Schaltstellungen, d.h. bei der Verdrehung, der Ventileinheit gleitet die Ventileinheit an der zylindrischen Innenumfangsfläche der Ventilkammer entlang. Dadurch kann die Abdichtung zwischen der Ventileinheit und dem Ventilgehäuse vereinfacht werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung sind vier Einlässe und drei oder vier Auslässe vorgesehen, wobei die Ventileinheit zwischen sieben Schaltstellungen verstellbar ist. Dadurch können eine Vielzahl von Einlässen mit einer Vielzahl von Auslässen bedarfsgerecht fluidisch miteinander verbunden werden, wobei in einer Schaltstellung durch die Ausgestaltung der unterschiedlichen Fluidkanalstrukturen mehrere fluidische Verbindungen zwischen vordefinierten Einlässen und vordefinierten Auslässen hergestellt werden können.
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Vorzugsweise ist die Ventileinheit kreisringförmig ausgeführt, wobei an einer Innenumfangsfläche die Auslässe und an der Außenumfangsfläche die Einlässe angeordnet sind oder an der Innenumfangsfläche die Einlässe und an der Außenumfangsfläche die Auslässe angeordnet sind, wobei die Fluidkanalstrukturen sich im Wesentlichen radial erstrecken. Dadurch kann der axiale Bauraum des Multiventils reduziert werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind vier Einlässe und vier Auslässe vorgesehen, wobei die Ventileinheit zwischen sieben Schaltstellungen verstellbar ist. Dadurch können eine Vielzahl von Einlässen mit einer Vielzahl von Auslässen bedarfsgerecht fluidisch miteinander verbunden werden.
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Grundsätzlich kann das Multiventil mit einer beliebigen Anzahl von Einlässen und Auslässen ausgeführt werden. Dabei ist die Ventileinheit zwischen mehreren Schaltstellungen verstellbar, wobei die Anzahl der Schaltstellungen von der gewählten Anzahl von Einlässen und Auslässen abhängt.
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Vorzugsweise weisen die Fluidkanalstrukturen einen kreisförmigen, quadratischen oder einen rechteckigen Querschnitt auf. Die Fluidkanalstrukturen können auch einen Querschnitt jeder anderen Freihandform aufweisen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Aktuator von der Ventileinheit radial umgeben, wodurch der Aktuator innerhalb der Ventileinheit angeordnet ist und in die Ventileinheit integriert ist. Dadurch wird der Bauraum des Multiventils reduziert. Der Aktuator ist insbesondere ein elektrischer Aktuator und weist einen Elektromotor sowie Koppelglieder zur Kopplung mit der Ventileinheit auf. Alternativ ist der Aktuator separat und außerhalb der Ventileinheit angeordnet, wodurch ein Austausch eines defekten Aktuators vereinfacht werden kann.
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Vorzugsweise weisen zwei Fluidkanalstrukturen ein gemeinsames Fluidverbindungselement auf, wodurch der Bauraum des Multiventils reduziert werden kann.
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Vorzugsweise sind zwei Fluidkanalstrukturen fluidisch miteinander verbunden, wobei ein Fluidstrom ausschließlich durch die durch die Schaltstellung eingestellte Fluidkanalstruktur strömt und die andere Fluidkanalstruktur geschlossen ist. Dadurch kann der radiale Bauraum der Ventileinheit reduziert werden, wobei zwei Fluidkanalstrukturen einen gemeinsamen Abschnitt zur Leitung des Fluids nutzen. Dabei werden beispielsweise die Stirnseiten der Fluidverbindungselemente zweier benachbarter Fluidkanalanordnungen als eine gemeinsame Stirnseite ausgeführt, wobei in beiden Schaltstellungen der beiden Fluidkanalstrukturen die gemeinsame Stirnseite mit einem Einlass oder Auslass fluidisch verbunden ist. In einer Schaltstellung, in welcher durch eine der beiden Fluidkanalanordnungen das Fluid strömt, ist die der gemeinsamen Stirnseite der Fluidverbindungselemente entgegengesetzte Stirnseite mit einem Einlass oder Auslass fluidisch verbunden. Durch die andere Fluidkanalstruktur strömt kein Fluid, da die der gemeinsamen Stirnseite entgegengesetzte Stirnseite an der durchlaufenden, zylindrischen Innenumfangsfläche der Ventilkammer anliegt, wodurch diese Stirnseite fluiddicht verschlossen ist.
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Durch eine derartige Ausgestaltung des Multiventils können eine Vielzahl von Einlässen mit einer Vielzahl von Auslässen bedarfsgerecht und auf eine einfache Weise verbunden werden, wodurch die Anzahl der Ventile des Kühlsystems reduziert werden kann. Dabei ist das Multiventil sehr kompakt ausgeführt und weist einen geringen radialen und axialen Bauraum auf.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.
- 1a zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Multiventils,
- 1 b zeigt eine Ventileinheit der ersten Ausführungsform des Multiventils aus 1a,
- 1c zeigt eine Kanalmatrix der ersten Ausführungsform des Multiventils aus 1a,
- 2a zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Multiventils,
- 2b zeigt eine Ventileinheit der zweiten Ausführungsform des Multiventils aus 2a,
- 2c zeigt eine Kanalmatrix der zweiten Ausführungsform des Multiventils aus 2a,
- 3a zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Multiventils,
- 3b zeigt eine Ventileinheit der dritten Ausführungsform des Multiventils aus 3a,
- 3c zeigt eine Kanalmatrix der dritten Ausführungsform des Multiventils aus 3a,
- 4a zeigt eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Multiventils,
- 4b zeigt eine Ventileinheit der vierten Ausführungsform des Multiventils aus 4a, und
- 4c zeigt eine Kanalmatrix der vierten Ausführungsform des Multiventils aus 4a,
- 5a zeigt eine erste Anordnung eines Aktuators des Multiventils, und
- 5b zeigt eine zweite Anordnung eines Aktuators des Multiventils.
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Die 1a, 1b und 1c zeigen eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Multiventils 101. Das Multiventil 101 umfasst ein Ventilgehäuse 12, welches einen ringförmigen Querschnitt aufweist, so dass das Ventilgehäuse 12 eine Außenumfangsfläche und eine Innenumfangsfläche aufweist. Die Innenumfangsfläche begrenzt eine Ventilkammer 16, welche beispielsweise axial beidseitig offen ist. Alternativ kann die Ventilkammer 16 auch geschlossen sein. Weiterhin umfasst das Ventilgehäuse 12 sieben Durchgangsöffnungen, welche sich von der Innenumfangsfläche bis zur Außenumfangsfläche erstrecken.
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Die Durchgangsöffnungen sind axial in Reihe angeordnet und bilden mehrere Einlässe 14 und mehrere Auslässe 20. Dabei wechseln sich die Einlässe 14 und die Auslässe 20 ab, wobei am Rand ein erster Einlass 141, anschließend ein erster Auslass 201, wiederum anschließend ein zweiter Einlass 142 angeordnet ist. In gleicher Weise sind ein zweiter Auslass 202, ein dritter Einlass 143, ein dritter Auslass 203 und ein vierter Einlass 144 angeordnet.
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An jedem Einlass 14 und an jedem Auslass 20 ist jeweils ein Anschlussstutzen 15, 21 angeordnet, wobei die Anschlussstutzen 15, 21 identisch und als Winkelrohr ausgeführt sind. Alternativ können die Anschlussstutzen auch eine andere Form aufweisen und zueinander unterschiedlich ausgeführt sein. An die Anschlussstutzen 15, 21 wird jeweils eine in den Figuren nicht dargestellte Fluidleitung angeschlossen, wobei die den Einlässen 14 zugeordneten, winkelrohrartigen Anschlussstutzen 15 und die den Auslässen 20 zugeordneten, winkelrohrartigen Anschlussstutzen 21 in zueinander entgegengesetzte Richtungen ausgerichtet sind.
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Innerhalb der Ventilkammer 16 ist eine Ventileinheit 18 angeordnet. Die Ventileinheit 18 weist mehrere Fluidkanalstrukturen 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 auf, welche in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Die Fluidkanalstruktur 28 ist in den Figuren durch die Fluidkanalstruktur 26 verdeckt und daher nicht sichtbar. Die Fluidkanalstrukturen 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 sind miteinander verbunden und bilden gemeinsam die Ventileinheit 18. Jede Fluidkanalstruktur 22, 24, 26, 28 ,30, 32, 34 weist mehrere Fluidverbindungselemente auf, welche in Axialrichtung miteinander verbunden sind. Jedes Fluidverbindungselement ist exemplarisch rohrartig ausgeführt und weist zwei offene Stirnenden auf, wobei die Stirnenden der Innenumfangsfläche des Ventilgehäuses 14 zugewandt sind und an der Innenumfangsfläche des Ventilgehäuses 14, welche die einzige Dichtebene 17 bildet, anliegen. Alternativ können die Fluidverbindungselemente auch eine beliebige Querschnittsform, beispielsweise eine rechteckige Form, aufweisen. Die Fluidverbindungselemente weisen die gleiche oder zueinander abweichende Axialerstreckung auf, wobei in Abhängigkeit davon, welcher Einlass 14 mit welchem Auslass 20 verbunden werden soll, die Axialerstreckung der Fluidverbindungselemente variiert. Dabei weisen eine erste und eine dritte Fluidkanalstruktur 22, 26 jeweils drei Fluidverbindungselemente auf, wobei in Abhängigkeit von der Schaltstellung der Ventileinheit 18 durch die Fluidkanalstrukturen 22, 24, 26, 32 jeweils drei Einlässe 14 mit jeweils einem Auslass 20 fluidisch verbunden werden können. Eine zweite und eine sechste Fluidkanalstruktur 24, 32 weisen jeweils vier Fluidverbindungselemente auf, wobei in Abhängigkeit von der Schaltstellung der Ventileinheit 18 durch die Fluidkanalstrukturen 24, 32 jeweils zwei Einlässe 14 mit jeweils einem Auslass 20 und jeweils zwei Einlässe 14 mit einem gemeinsamen Auslass 20 fluidisch verbunden werden können. Eine vierte, fünfte und siebte Fluidkanalstruktur 28, 30 34 weisen jeweils zwei Fluidverbindungselemente auf, wodurch in Abhängigkeit von der Schaltstellung der Ventileinheit 18 durch die Fluidkanalstrukturen 28, 30, 34 jeweils zwei Einlässe 14 mit jeweils einem Auslass 20 fluidisch verbunden werden können.
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Die Stirnseiten der Fluidverbindungselemente sind derart ausgeführt, dass diese fluiddicht an der Innenumfangsfläche des Ventilgehäuses 14 anliegen. Dabei strömt ausschließlich Fluid durch die Fluidverbindungselemente, wenn beide Stirnseiten sich mit einem Einlass 14 oder einem Auslass 20 überlagern. In allen anderen Fällen sind die Stirnseiten durch die Innenumfangsfläche des Ventilgehäuses 14 verschlossen.
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Die vierte Fluidkanalstruktur 28 und die fünfte Fluidkanalstruktur 30 sind fluidisch miteinander verbunden. Dabei teilen sich jeweils ein Fluidverbindungselement dieser beiden Fluidkanalstrukturen 28, 30 einen gemeinsamen Abschnitt, wobei dieser gemeinsame Abschnitt dem Überspringen eines Einlasses 14 durch die Schaltstellung eingestellte Fluidkanalstruktur 30 dient. Einen weiteren gemeinsamen Abschnitt teilen sich das Fluidverbindungselement der fünften Fluidkanalstruktur 30 und das Fluidverbindungselement der sechsten Fluidkanalstruktur 32, wobei der gemeinsame Abschnitt dem Überspringen eines Einlasses 14 und eines Auslasses 20 dient. Die Verbindung zweier Fluidkanalstrukturen ist hier zulässig, weil ein Fluidstrom ausschließlich durch die durch die Schaltstellung eingestellte Fluidkanalstruktur strömt und die andere Fluidkanalstruktur geschlossen ist.
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Das Multiventil 101 weist außerdem einen Aktuator 23 auf, welcher schematisch dargestellt ist und mit der Ventileinheit 18 derart verbunden ist, dass die Ventileinheit 18 zwischen mehreren Schaltstellungen in Drehrichtung D und um eine Drehachse verdreht werden kann. Der Aktuator 23 kann im Hohlraum radial zwischen den Fluidkanalstrukturen 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 angeordnet sein, d.h. in die Ventileinheit 18 integriert sein, oder außerhalb der Ventileinheit 18 angeordnet sein. Die beiden Alternativen sind in den 5a und 5b dargestellt.
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Die 1c zeigt eine Kanalmatrix der ersten Ausführungsform des Multiventils 101, wobei anhand der Kanalmatrix dargestellt wird, welche Einlässe 14 mit welchen Auslässen 20 in Abhängigkeit von der Schaltstellung der Ventileinheit 18 fluidisch miteinander verbunden sind. Dabei zeigt die Kanalmatrix und die 1d waagerecht nebeneinander angeordnete Ein- und Auslässe 141, 142, 143, 144, 201, 202, 203 und vertikal die sieben Schaltstellungen der Ventileinheit 18.
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Die Anzahl der Schaltstellungen entspricht der Anzahl an Fluidkanalstrukturen 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 innerhalb der Ventileinheit 18. In jeder Schaltstellung werden demnach alle fluidischen Verbindungen über eine dieser Schaltstellung zugeordneten Fluidkanalstruktur 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 realisiert. Jede Fluidkanalstruktur 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 besteht aus einem oder mehreren Fluidverbindungselementen. Die Kennzeichnung der Fluidkanalstrukturen 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 erfolgt mit zweistelligen arabischen Ziffern in den Kanalmatrizen repräsentativ an einem oder mehreren ihrer Fluidverbindungselemente. Die Fluidverbindungselemente innerhalb einer Fluidkanalstruktur 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 sind mit dem gleichen Muster ausgefüllt. Die Schaltstellungen werden in den Kanalmatrizen mittels geschweifter Klammern und römischer Ziffern gekennzeichnet. Die erste Schaltstellung betrifft die Kennzeichnung mit römisch 1 „I“, die zweite Schaltstellung die Kennzeichnung römisch 2 „II“ usw.
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In der ersten Schaltstellung I sind über die erste Fluidkanalstruktur 22 der erste Einlass 141 mit dem ersten Auslass 201, der zweite Einlass 142 mit dem zweiten Auslass 202 und der dritte Einlass 143 mit dem dritten Auslass 203 fluidisch verbunden. In der zweiten Schaltstellung II sind über die zweite Fluidkanalstruktur 24 der erste Einlass 141 mit dem ersten Auslass 201, der zweite Einlass 142 mit dem zweiten Auslass 202, der dritte Einlass 143 mit dem dritten Auslass 203 und der vierte Einlass 144 mit dem dritten Auslass 203 fluidisch verbunden. In der dritten Schaltstellung III sind über die dritte Fluidkanalstruktur 26 der zweite Einlass 142 mit dem ersten Auslass 201, der dritte Einlass 143 mit dem zweiten Auslass 202 und der vierte Einlass 144 mit dem dritten Auslass 203 fluidisch verbunden. In der vierten Schaltstellung IV sind über die vierte Fluidkanalstruktur 28 der erste Einlass 141 mit dem ersten Auslass 201 und der zweite Einlass 142 mit dem zweiten Auslass 202 fluidisch verbunden. In der fünften Schaltstellung V sind über die fünfte Fluidkanalstruktur 30 der dritte Einlass 143 mit dem ersten Auslass 201 und der vierte Einlass 144 mit dem zweiten Auslass 202 fluidisch verbunden. In der sechsten Schaltstellung VI sind über die sechste Fluidkanalstruktur 32 der erste Einlass 141 mit dem zweiten Auslass 202, der zweite Einlass 142 mit dem ersten Auslass 201, der dritte Einlass 143 mit dem dritten Auslass 203 und der vierte Einlass 144 mit dem dritten Auslass 203 fluidisch verbunden. In der siebten Schaltstellung VII sind über die siebte Fluidkanalstruktur 34 der zweite Einlass 142 mit dem ersten Auslass 201 und der zweite Einlass 142 mit dem dritten Auslass 203 fluidisch verbunden.
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In allen Schaltstellungen sind die Einlässe 14 oder Auslässe 20, welche sich nicht mit einer Fluidkanalstruktur 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 überlagern durch eine Abdeckung 46 geschlossen. Die geschlossenen Einlässe 14 und Auslässe 20 sind in der Kanalmatrix in 1c abgedunkelt dargestellt.
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Die 2a, 2b und 2c zeigen eine zweite Ausführungsform des Multiventils 102. Die zweite Ausführungsform des Multiventils 102 umfasst, wie bei der ersten Ausführungsform in 1 ein Ventilgehäuse 14 mit einer Innenumfangsfläche und einer Außenumfangsfläche, eine Ventileinheit 18, welche in einer Ventilkammer 16 angeordnet ist, und einem Aktuator 23, welcher mit der Ventileinheit 18 verbunden ist. Die entscheidenden Unterschiede der zweiten Ausführungsform zur ersten Ausführungsform in 1 sind, dass die Einlässe 14 und die Auslässe 20 eine abweichende Anordnung aufweisen und entsprechend die Fluidkanalstrukturen 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62 anders ausgeführt sind. Dabei sind die Einlässe 14 in einer ersten, in Axialrichtung erstreckenden Reihe 51 angeordnet und die Auslässe 20 sind in einer zweiten, in Axialrichtung erstreckenden Reihe 53 angeordnet. Des Weiteren weist die zweite Ausführungsform des Multiventils 102 vier Einlässe 14 und vier Auslässe 20 auf.
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Die 2c zeigt eine Kanalmatrix der zweiten Ausführungsform des Multiventils 102, wobei anhand der Kanalmatrix dargestellt wird, welche Einlässe 14 mit welchen Auslässen 20 in Abhängigkeit von der Schaltstellung der Ventileinheit 18 fluidisch miteinander verbunden sind. Dabei zeigt die Kanalmatrix und die 2d waagrecht, in einer ersten Reihe 51 angeordnete Einlässe 141, 142, 143, 144 und waagrecht, in einer zweiten Reihe 53 angeordnete Auslässe 201, 202, 203, 204. In der ersten Schaltstellung I sind über die erste Fluidkanalstruktur 50 der erste Einlass 141 mit dem zweiten Auslass 202 und der zweite Einlass 142 mit dem dritten Auslass 203 fluidisch verbunden. In der zweiten Schaltstellung II sind über die zweite Fluidkanalstruktur 52 der erste Einlass 141 mit dem zweiten Auslass 202, der zweite Einlass 142 mit dem dritten Auslass 203 und der dritte Einlass 143 mit dem vierten Auslass 204 fluidisch verbunden. In der dritten Schaltstellung III sind über die dritte Fluidkanalstruktur 54 der erste Einlass 141 mit dem zweiten Auslass 202, der zweite Einlass 142 mit dem dritten Auslass 203 sowie der dritte Einlass 143 und der vierte Einlass 144 mit dem vierten Auslass 204 fluidisch verbunden. In der vierten Schaltstellung IV sind über die vierte Fluidkanalstruktur 56 der zweite Einlass 142 mit dem zweiten Auslass 202, der dritte Einlass 143 mit dem dritten Auslass 203 und der vierte Einlass 144 mit dem vierten Auslass 204 fluidisch verbunden. In der fünften Schaltstellung V sind über die fünfte Fluidkanalstruktur 58 der zweite Einlass 142 mit dem zweiten Auslass 202 und der dritte Einlass 143 mit dem dritten Auslass 203 fluidisch verbunden. In der sechsten Schaltstellung VI sind über die sechste Fluidkanalstruktur 60 der dritte Einlass 143 mit dem zweiten Auslass 202 und der vierte Einlass 144 mit dem dritten Auslass 203 fluidisch verbunden. In der siebten Schaltstellung VII sind über die siebte Fluidkanalstruktur 62 der erste Einlass 141 mit dem ersten Auslass 201, der zweite Einlass 142 mit dem zweiten Auslass 202 sowie der dritte Einlass 143 und der vierte Einlass 144 mit dem vierten Auslass 204 fluidisch verbunden. Auch hier sind die Einlässe 14 und die Auslässe 20, welche nicht mit einer der Fluidkanalstruktur 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34 zusammenwirken durch eine Abdeckung 46 geschlossen und in der 2c abgedunkelt dargestellt.
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Die 3a, 3b und 3c zeigen eine dritte Ausführungsform des Multiventils 103. Die dritte Ausführungsform des Multiventils 103 entspricht im Aufbau im Wesentlichen der zweiten Ausführungsform in 2a. Das Multiventil umfasst, wie bei der zweiten Ausführungsform in 2 ein Ventilgehäuse 12 mit einer Innenumfangsfläche und einer Außenumfangsfläche, eine Ventileinheit 18, welche in einer Ventilkammer 16 angeordnet ist, und einem Aktuator 23, welcher mit der Ventileinheit 18 verbunden ist. Die entscheidenden Unterschiede der dritten Ausführungsform zur zweiten Ausführungsform in 2 sind, dass in zwei Reihen 51, 53 angeordnete Einlässe 14 und die Auslässe 20 eine abweichende Anordnung aufweisen und entsprechend die Fluidkanalstrukturen 88, 90, 92, 94, 96, 98, 100 anders ausgeführt sind. Dabei sind die Einlässe 14 und die Auslässe 20 vermischt in den beiden Reihen 51, 53 angeordnet, so dass in einer ersten Reihe 51 mehrere Einlässe 14 und mehrere Auslässe 20 angeordnet sind und in einer zweiten Reihe 53 auch mehrere Einlässe und mehrere Auslässe 20 angeordnet sind. Dabei sind die Einlässe 14 und die Auslässe 20 derart auf die beiden Reihen 51, 53 verteilt, dass alle Fluidverbindungselemente gemäß 3c entweder einen waagerechten oder einen vertikalen Verlauf aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass die Ventileinheit 18 kompakter ausgeführt werden kann.
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Die 3c zeigt eine Kanalmatrix der dritten Ausführungsform des Multiventils 103, wobei anhand der Kanalmatrix dargestellt wird, welche Einlässe 14 mit welchen Auslässen 20 in Abhängigkeit von der Schaltstellung der Ventileinheit 18 fluidisch miteinander verbunden sind. Dabei zeigen die Kanalmatrix und die 3d in der ersten Reihe 51 angeordnete Einlässe 141, 144 und Auslässe 202, 204 und in der zweiten Reihe 53 angeordnete Einlässe 142, 143 und Auslässe 201, 203. In der ersten Schaltstellung I sind über die erste Fluidkanalstruktur 88 der erste Einlass 141 mit dem ersten Auslass 201 und der zweite Einlass 142 mit dem zweiten Auslass 202 fluidisch verbunden. In der zweiten Schaltstellung II sind über die zweite Fluidkanalstruktur 90 der erste Einlass 141 mit dem ersten Auslass 201, der zweite Einlass 142 mit dem zweiten Auslass 202 und der dritte Einlass 143 mit dem dritten Auslass 202 fluidisch verbunden. In der dritten Schaltstellung III sind über die dritte Fluidkanalstruktur 92 der dritte Einlass 143 mit dem dritten Auslass 203 und der vierte Einlass 144 mit dem vierten Auslass 204 fluidisch verbunden. In der vierten Schaltstellung IV sind über die vierte Fluidkanalstruktur 94 der erste Einlass 141 mit dem vierten Auslass 204, der zweite Einlass 142 mit dem ersten Auslass 201, der dritte Einlass 143 mit dem dritten Auslass 203 und der vierte Einlass 144 mit dem dritten Auslass 203 fluidisch verbunden. In der fünften Schaltstellung V sind über die fünfte Fluidkanalstruktur 96 der zweite Einlass 142 mit dem ersten Auslass 201 und der dritte Einlass 143 mit dem vierten Auslass 204 fluidisch verbunden. In der sechsten Schaltstellung VI sind über die sechste Fluidkanalstruktur 98 der zweite Einlass 142 mit dem ersten Auslass 201, der dritte Einlass 143 mit dem vierten Auslass 204 und der vierte Einlass 144 mit dem dritten Auslass 203 fluidisch verbunden. In der siebten Schaltstellung VII sind über die siebte Fluidkanalstruktur 100 der erste Einlass 141 mit dem ersten Auslass 201, der zweite Einlass 142 mit dem zweiten Auslass 202, der dritte Einlass 143 und der dritte Auslass 203 und der vierte Einlass 144 mit dem dritten Auslass 203 fluidisch verbunden.
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In der 3c ist gezeigt, dass sich die beiden Fluidkanalstrukturen 90, 92 ein gemeinsames Fluidverbindungselement teilen. In Fluidkanalstruktur 90 verbindet dieses Fluidverbindungselement in der zweiten Schaltstellung II den dritten Einlass 143 mit dem dritten Auslass 203. In Fluidkanalstruktur 92 verbindet dasselbe Fluidverbindungselement in der dritten Schaltstellung III den vierten Einlass 144 mit dem vierten Auslass 204. Eine weitere Mehrfachnutzung eines Fluidverbindungselements ist bei den Fluidkanalstrukturen 92, 94 zu erkennen, wobei das Fluidverbindungselement in Fluidkanalstruktur 92 in der dritten Schaltstellung III den dritten Einlass 143 mit dem ersten Auslass 201 verbindet und in Fluidkanalstruktur 94 in der vierten Schaltstellung IV den ersten Einlass 141 mit dem vierten Auslass 204 verbindet.
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Die 4a, 4b und 4c zeigen eine vierte Ausführungsform des Multiventils 104. Die vierte Ausführungsform des Multiventils 104 umfasst, wie bei der ersten Ausführungsform in 1a, der zweiten Ausführungsform in 2a und dritten Ausführungsform 103 aus 3a ein Ventilgehäuse 14, eine Ventileinheit 18, welche in einer Ventilkammer 16 angeordnet ist, und einem Aktuator 23, welcher mit der Ventileinheit 18 verbunden ist. Das Ventilgehäuse 14 weist im Gegensatz zu den beiden Ausführungsformen aus den 1a und 2a ein ringförmiges Gehäuseinnenelement 66 und ein Gehäuseaußenelement 68 auf, wobei das Innengehäuseelemente 66 von dem Außengehäuseelement 68 radial umgeben ist. Eine Innenumfangsfläche des Außengehäuseelements 68 und die Außenumfangsfläche des Innengehäuseelements 66 begrenzen radial die ringförmige Ventilkammer 16, in welcher die Ventileinheit 18 angeordnet ist. Die Einlässe 14 sind an dem Außengehäuseelement 68 und die Auslässe sind an dem Innengehäuseelement 66 vorgesehen, so dass die Einlässe 14 über die Ventileinheit 16 mit ihren im Wesentlichen radial erstreckenden Fluidkanalstrukturen 70, 72, 74, 76, 78, 80, 82 mit den Auslässen 20 verbindbar sind.
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Die 4c zeigt eine Kanalmatrix der dritten Ausführungsform des Multiventils 104, wobei anhand der Kanalmatrix dargestellt wird, welche Einlässe 14 mit welchen Auslässen 20 in Abhängigkeit von der Schaltstellung der Ventileinheit 18 fluidisch miteinander verbunden sind. Die linken zwei Spalten zeigen den Verlauf der Fluidverbindungselemente ausgehend von den außenliegenden Einlässen 14. Die rechten zwei Spalten zeigen den Austritt der Fluidverbindungselemente in der jeweiligen Schaltstellung anhand der innenliegenden Auslässe 20.
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Das Multiventil 104 weist vier Einlässe 141, 142, 143, 144 und vier Auslässe 201, 202, 203, 204 auf, wobei jeweils ein Einlass 141, 142, 143, 144 jeweils einem Auslass 201, 202, 203, 204 gegenüberliegend angeordnet ist. Ein X in 3c heißt, dass ein Einlass 14 durch ein gerade ausgeführtes Fluidverbindungselement mit einem gegenüberliegenden Auslass 20 fluidisch verbunden ist. Ein Pfeil bedeutet, dass ein Einlass 14 mit einem Auslass 20 fluidisch verbunden ist, welcher nicht geradlinig gegenüberliegend angeordnet ist. In der ersten Schaltstellung I sind über die erste Fluidkanalstruktur 70 der erste Einlass 141 mit dem ersten Auslass 201, der zweite Einlass 142 mit dem zweiten Auslass 202 sowie der dritte Einlass 143 mit dem dritten Auslass 203 und der vierte Einlass 144 mit dem dritten Auslass 203 fluidisch verbunden. In der zweiten Schaltstellung II sind über die zweite Fluidkanalstruktur 72 der erste Einlass 141 mit dem ersten Auslass 201 und der zweite Einlass 142 mit dem zweiten Auslass 202 fluidisch verbunden. In der dritten Schaltstellung III sind über die dritte Fluidkanalstruktur 74 der erste Einlass 141 mit dem ersten Auslass 201, der zweite Einlass 142 mit dem zweiten Auslass 202 sowie der dritte Einlass 143 mit dem vierten Auslass 204 fluidisch verbunden. In der vierten Schaltstellung IV sind über die vierte Fluidkanalstruktur 76 der zweite Einlass 142 mit dem ersten Auslass 201 und der vierte Einlass 144 mit dem vierten Auslass 204 fluidisch verbunden. In der fünften Schaltstellung V sind über die fünfte Fluidkanalstruktur 78 der zweite Einlass 142 mit dem ersten Auslass 201, der dritte Einlass 143 mit dem dritten Auslass 203 und der vierte Einlass 144 mit dem vierten Auslass 204 fluidisch verbunden. In der sechsten Schaltstellung VI sind über die sechste Fluidkanalstruktur 80 der zweite Einlass 142 mit dem ersten Auslass 201, der erste Einlass 141 mit dem vierten Auslass 204, der vierte Einlass 144 mit dem dritten Auslass 203 und der dritte Einlass 143 mit dem dritten Auslass 203 fluidisch verbunden. In der siebten Schaltstellung VII sind über die siebte Fluidkanalstruktur 82 der dritte Einlass 143 mit dem zweiten Auslass 202 und der vierte Einlass 144 mit dem ersten Auslass 201 fluidisch verbunden.
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Auch in dieser Ausführungsform sind Mehrfachnutzungen einzelner Fluidverbindungselemente von zwei Fluidkanalstrukturen enthalten. Die erste Mehrfachnutzung betrifft das Fluidverbindungselement, welches innerhalb der Fluidkanalstruktur 70 in der ersten Schaltstellung I den ersten Einlass 141 mit dem ersten Auslass 201 verbindet und innerhalb der Fluidkanalstruktur 72 in der zweiten Schaltstellung II den zweiten Einlass 142 mit dem zweiten Auslass 202 verbindet. Analog wird auch zwischen den Schaltstellungen II und III, IV und V, sowie zwischen V und VI jeweils ein Fluidverbindungselement doppelt genutzt.
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Es sind auch andere konstruktive Ausführungsformen als die beschriebenen Ausführungsformen möglich, die in den Schutzbereich des Hauptanspruchs fallen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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