Schubumluftventil Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Schubumluftventil zur Regulierung des Drucks in einer Ansaugstrecke eines Verbrennungsmotors, mit einem Gehäuse und mit einer in dem Gehäuse ausgebildeten Strömungsstrecke, wobei die Strömungsstrecke durch einen auf einen Ventilsitz aufsetzbaren Kolben freigebbar und/oder verschließbar ist, wobei der Kolben mit einem Stift verbunden ist, der mittels einer elektromagnetisch erzeugbaren Kraft bewegbar ist, wobei eine Bewegung des Stiftes auf den Kolben übertragen wird.

Stand der Technik

In Antriebssystemen mit einem Verbrennungsmotor und einem Turbolader werden sogenannte Schubumluftventile eingesetzt, um die Entstehung von großen Staudrücken zwischen der Drosselklappe und dem Turbolader zu vermeiden. Ein solcher hoher Staudruck kann sich beispielsweise aufbauen, wenn nach einem Zustand hoher Betriebslast, also einer hohen Drehzahl des Turboladers, die Drosselklappe schlagartig geschlossen wird. Der sich aufbauende Staudruck kann dabei zu einer merklichen und für den Betrieb des Turboladers nachteiligen Abbremsung des Turboladers führen. Auch eine plötzliche Öffnung der Drosselklappe kann nachteilig wirken, da ein starker Druckabfall hinter dem Turbolader entstehen kann, welcher das sogenannte Turboloch entstehen lassen kann.

Das Schubumluftventil wird daher dazu eingesetzt einen über ^¬ mäßigen Druckaufbau hinter dem Turbolader infolge des Gas- wegnehmens, dem sogenannten Schubbetrieb, zu vermeiden. Hierzu wird ein Bypasskanal geöffnet, der es der Luft zwischen Tur ^¬ bolader und Drosselklappe erlaubt den Turbolader zu umströmen, so dass diese Luft bei Bedarf erneut durch den Turbolader gefördert werden kann. Das Schubumluftventil kann auf unter ^¬ schiedliche Weise angesteuert werden, um den Druck zwischen dem Turbolader und der Drosselklappe auf einem konstanten Niveau zu halten.

Im Stand der Technik sind pneumatisch geregelte Schubumluft ^¬ ventile bekannt. Diese Ventile werden vornehmlich über eine Unterdruckregelung angesteuert. Außerdem sind elektromagne- tische Schubumluftventile bekannt, die über ein Steuergerät angesteuert werden können. Dabei wird ein metallischer Stift, welcher mit einem Kolben verbunden ist, durch ein elektromagnetisches Feld gegen eine Rückstellkraft einer mechanischen Feder verstellt, um einen durch den Kolben verschlossenen Strömungsweg freizugeben oder diesen zu verschließen. Um eine genaue Führung des Kolbens und/oder des metallischen Stiftes zu gewährleisten sind im Stand der Technik Vorrichtungen bekannt, die eine doppelte Lagerung des metallischen Stiftes vorsehen. Der Stift ist hierzu an zumindest zwei voneinander unabhängigen Stellen gegenüber einem Gehäuse gelagert.

Nachteilig an solchen doppelten Lagerungen ist insbesondere, dass zumindest zwei Passungen mit engen Toleranzen zwischen dem Stift und den Lagerelementen erzeugt werden müssen. Auch zwischen den Lagerelementen und dem Gehäuse müssen jeweils Passungen mit geringen Toleranzen erzeugt werden. Die Montage eines solchen Schubumluftventils ist sehr aufwändig und in Folge der ent ^¬ stehenden Toleranzkette kann es zu besonders hohen Kippwinkeln des Stiftes kommen, wodurch die Funktionalität und insbesondere die Genauigkeit des Schubumluftventils stark beeinträchtigt werden .

Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein

Schubumluftventil zum Einsatz in einem Antriebssystem mit einem Verbrennungsmotor und mit einem Turbolader zu schaffen, welches eine vereinfachte Lagerung des Stiftes beziehungsweise des Kolbens aufweist und somit eine einfachere Montage und ein genaueres Öffnen und Schließen des Schubumluftventils zulässt. Die Aufgabe hinsichtlich des Schubumluftventils wird durch ein Schubumluftventil mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Schubum ^¬ luftventil zur Regulierung des Drucks in einer Ansaugstrecke eines Verbrennungsmotors, mit einem Gehäuse und mit einer in dem Gehäuse ausgebildeten Strömungsstrecke, wobei die Strömungs ^¬ strecke durch einen auf einen Ventilsitz aufsetzbaren Kolben freigebbar und/oder verschließbar ist, wobei der Kolben mit einem Stift verbunden ist, der mittels einer elektromagnetisch er- zeugbaren Kraft bewegbar ist, wobei eine Bewegung des Stiftes auf den Kolben übertragen wird, wobei die Lagerung des Stiftes innerhalb des Schubumluftventils durch genau eine Gleithülse realisiert ist, wobei der Stift relativ zur Gleithülse beweglich ist .

Ein Schubumluftventil erlaubt das Entlüften einer Ansaugstrecke vor einem Verbrennungsmotor. Dazu kann das Schubumluftventil einen Strömungsweg freigeben, durch den Fluid aus der Ansaugstrecke entweichen kann. Vorteilhafterweise entweicht das Fluid, welches bevorzugt durch Luft oder durch ein Luft- Kraftstoff-Gemisch gebildet ist, aus der Ansaugstrecke und wird an anderer geeigneter Stelle, beispielsweise in Strömungs ^¬ richtung vor dem Turbolader, wieder zugeführt . Die Lagerung des Stiftes mit nur genau einer Gleithülse ist vorteilhaft, da die Toleranzen innerhalb der Lagerung nur durch die Toleranzen der Gleithülse und des Stiftes bestimmt werden. Die möglichen Kippfehler des Stiftes innerhalb der Gleithülse sind dabei nur durch die Toleranzkette der beiden Elemente bestimmt . Im Vergleich zu einer Lagerung in zumindest zwei zueinander beabstandet angeordneten Lagerelementen ist dies besonders vorteilhaft, da aufgrund der geringeren Teileanzahl geringere Störeinflüsse auftreten.

Die Gleithülse umfasst den Stift vorteilhafterweise über eine längere Ausdehnung in axialer Richtung, um eine möglichst präzise Führung des Stiftes zu gewährleisten. Besonders bevorzugt umfasst die Gleithülse den Stift in axialer Richtung über eine Erstreckung die größer ist als die Hälfte der axialen Erstreckung des Stiftes.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Gleithülse in einer Lagerhülse aufgenommen ist und die Lagerhülse in dem Gehäuse des Schubumluftventils angeordnet ist . Um die Gleithülse vorteilhaft im Schubumluftventil zu positionieren ist sie bevorzugt in einer Lagerhülse aufgenommen, die selbst im Gehäuse des Schubum ^¬ luftventils aufgenommen ist. Es kann somit eine einfache An ^¬ passung der Gleithülse an die Lagerhülse oder umgekehrt vor ^¬ genommen werden. Dadurch kann auch in unterschiedlichen Gehäusen eines Schubumluftventils auf einfache Weise eine passgenaue Ausrichtung der Gleithülse erreicht werden.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die innere Mantelfläche der Gleithülse in ihrer Formgebung der äußeren Mantelfläche des Stiftes folgt, wobei zwischen der Gleithülse und dem Stift eine Passung ausgebildet ist, die ein Gleiten des Stiftes in der Gleithülse erlaubt. Dies ist besonders vorteilhaft, um eine möglichst große Gleitfläche zwischen dem Stift und der Gleithülse zu erzeugen. Das Spiel zwischen Gleithülse und Stift ist be ^¬ vorzugt besonders klein, um ein Kippen des Stiftes in der Gleithülse zu vermeiden beziehungsweise zu minimieren.

Ein bevorzugtes Aus führungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gleithülse einen ersten Bereich mit einem ersten Außendurchmesser aufweist und einen zweiten Bereich mit einem zweiten Außendurchmesser aufweist, wobei der erste Außendurchmesser kleiner ist als der zweite Außendurchmesser. Eine solche Gestaltung ist besonders vorteilhaft, um eine einfach Montierbarkeit der Gleithülse zu gewährleisten. Insbesondere wenn die Gleithülse in die Lagerhülse verpresst wird, kann die Gleithülse aufgrund des Bereichs des geringeren Außendurch- messers besonders leicht in die Lagerhülse eingeführt werden. Auch ist eine Reduktion der Anlageflächen infolge des Bereichs geringeren Außendurchmessers vorteilhaft, um die notwendigen Montagekräfte möglichst gering zu halten. Auch ist es zu bevorzugen, wenn die Lagerhülse einen ersten

Abschnitt mit einem ersten Innendurchmesser aufweist und einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten Innendurchmesser aufweist, wobei der erste Innendurchmesser kleiner ist als der zweite Innendurchmes ser .

Eine solche Gestaltung ist insbesondere im Zusammenspiel mit der oben beschriebenen Ausgestaltung der Gleithülse vorteilhaft, da so auf einfache Weise Kontaktstellen zwischen der Gleithülse und der Lagerhülse definiert werden können, ohne dabei eine Anlage der Gleithülse an der Lagerhülse über die gesamte axiale

Erstreckung der Gleithülse oder der Lagerhülse zu erzeugen. Dies erleichtert die Montage und minimiert die Formänderung infolge der Verpressung. Auch werden auftretenden Spannungen im Material minimiert. Durch die Ausgestaltung der Lagerhülse mit einem Abschnitt größeren Innendurchmessers ist insbesondere das

Einführen der Gleithülse vereinfacht, sofern der Abschnitt an einem axialen Endbereich der Lagerhülse angeordnet ist.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Gleithülse mit der Außenfläche des ersten Bereichs an der Innenfläche des ersten Abschnitts der Lagerhülse anliegt und die Gleithülse mit der Außenfläche des zweiten Bereichs an der Innenfläche des zweiten Abschnitts der Lagerhülse anliegt. Dies ist besonders vor ^¬ teilhaft, um eine stabile AbStützung der Gleithülse in der Lagerhülse zu erzeugen und gleichzeitig keine unnötig große Anlagefläche zwischen der Geleithülse und der Lagerhülse zu erzeugen. Dies vereinfacht zusätzlich die Montage. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Gleithülse mit der Lagerhülse verpresst ist. Dadurch kann das Spiel zwischen der Gleithülse und der Lagerhülse minimiert beziehungsweise gänzlich ausgeschlossen werden. Ein fester Sitz der Gleithülse in der Lagerhülse kann somit erreicht werden.

Auch ist es zweckmäßig, wenn die Lagerhülse mit dem Gehäuse verpresst ist. Dies ist vorteilhaft, um einen sicheren und genauen Sitz der Lagerhülse im Gehäuse sicherzustellen.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Gleithülse an ihrer Außenfläche in axialer Richtung verlaufende Ausnehmungen aufweist, wodurch die Außenfläche in Segmente unterteilt wird, die in Umfangsrichtung zueinander beabstandet sind.

Die Ausnehmungen, welche etwa in die Außenfläche der Gleithülse gefräst sein können, bilden Luftkanäle aus, durch welche insbesondere ein Druckausgleich im Gehäuse des Schubumluft- ventils erzeugt werden kann. Insbesondere zwischen dem Freiraum oberhalb der Gleithülse und dem Bereich im Gehäuse des

Schubumluftventils unterhalb der Gleithülse kann somit ein Luftaustausch ermöglicht werden. Die durch die Ausnehmungen erzeugten Kanäle verlaufen bevorzugt zwischen der Gleithülse und der Lagerhülse. Die zwischen den Ausnehmungen entstehenden erhabenen Segmente sind bevorzugt in Umfangsrichtung der Gleithülse durch die Ausnehmungen zueinander beabstandet. Es ist vorteilhaft zumindest drei erhabene Segmente zu erzeugen, um eine sichere Positionierung der Gleithülse in der Lagerhülse si- cherzustellen und ein Verkippen zu verhindern.

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn im Abschnitt des zweiten Innendurchmessers der Lagerhülse ein magnetisches Element angeordnet ist, welches nach dem Einpressen der Gleithülse in die Lagerhülse eingesetzt ist, wobei das magnetische Element in radialer Richtung zum Stift beabstandet ist . Das magnetische Element ist vorteilhaft, um insbesondere den magnetischen Fluss, der durch den Elektromagneten zur Bewegung des Stiftes erzeugt wird, zu leiten und einen geschlossenen Kreis der magnetischen Feldlinien zu erzeugen. Auf diese Weise kann eine Einwirkung der magnetischen Kräfte auf umliegende Bauteile reduziert werden. Das magnetische Element ist bevorzugt als scheibenförmiges Ringelement ausgebildet und wird nach dem Einpressen der Gleithülse in die Lagerhülse in die Lagerhülse eingesetzt. Bevorzugt wird das magnetische Element ebenfalls mit der La ^¬ gerhülse verpresst .

Auch ist es zu bevorzugen, wenn der Stift mit der Innenfläche der Gleithülse in flächigem Kontakt steht, wobei der Stift zum restlichen Gehäuse des Schubumluftventils beabstandet ange ^¬ ordnet ist. Dies ist vorteilhaft, um eine genau definierte Führung des Stiftes einzig durch die Gleithülse zu erzeugen.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn zwischen der Gleithülse und der Lagerhülse zwei Kontaktbereiche ausgebildet sind, wobei die beiden Kontaktbereiche zueinander in axialer Richtung beabstandet sind. Dies ist vorteilhaft, um eine definierte Positionierung der Gleithülse gegenüber der Lagerhülse zu erzeugen und dabei eine möglichst geringe Anlagefläche zwischen der Gleithülse und der Lagerhülse zu erzeugen. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben .

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine Schnittansicht durch ein Schubumluftventil, wobei zentral im Schubumluftventil ein Stift angeordnet ist, der einseitig mit einem Kolben verbunden ist und durch eine elektromagnetische Kraft bewegbar ist, wobei der Stift in einer Gleithülse gelagert ist, und Fig. 2 eine perspektivische Ansicht von vier Elementen des in Figur 1 gezeigten Schubumluftventils, wobei insbesondere die Gleithülse, die Lagerhülse, der Stift und das magnetische Element dargestellt sind .

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Die Figur 1 zeigt ein Schubumluftventil 1. Das Schubumluftventil 1 weist ein Gehäuse 2 auf, welches entlang einer Strömungsstrecke durchströmt werden kann. Im Gehäuse 2 ist ein Elektromagnet 3 angeordnet, der durch eine nicht gezeigte Spannungsguelle bestromt werden kann, wodurch elektromagnetische Kräfte erzeugt werden können, die auf den im Schubumluftventil 1 angeordneten Stift 4 einwirken können. Der Stift 4 ist stabförmig mit einem kreisrunden Querschnitt ausgebildet und im Ausführungsbeispiel der Figur 1 mit einer zentralen axialen Durchgangsbohrung 6 durchset zt .

Der Stift 4 ist in einer Gleithülse 5 geführt und kann relativ zur Gleithülse 5 in einer translatorischen Richtung nach oben und unten bewegt werden. Die Gleithülse 5 ist als rohrförmiger Körper ausgebildet und umschließt den Stift 4 in Umfangsrichtung vollständig . Die Gleithülse 5 ist in einer Lagerhülse 7 aufgenommen, die wiederum in einer geeigneten Aussparung 8 im Gehäuse 2 aufgenommen ist. Die Gleithülse 5 und die Lagerhülse 7 sind miteinander verpresst. Die Gleithülse 5 weist an ihrem nach oben gerichteten Endbereich 9 einen geringeren Außendurchmesser auf als an ihrem nach unten gerichteten Endbereich 10. Die Lagerhülse 7 weist an ihrem oberen Endbereich 11 einen geringeren Innendurchmesser auf als an ihrem unteren Endbereich 12. Die Gleithülse 5 kann aufgrund der unterschiedlichen Innendurchmesser und Außendurchmesser von unten in die Lagerhülse 7 eingeführt werden, da sich zwischen der Innenfläche der Lagerhülse 7 und der Außenfläche der Gleithülse 5 zuerst ein Luftspalt ergibt. Wenn während der Montage der obere Endbereich 9 der Gleithülse 5 in den oberen Endbereich 11 der Lagerhülse 7 gelangt, entsteht eine Anlage zwischen der Gleithülse 5 und der Lagerhülse 7. Gleichzeitig entsteht dabei zwischen den unteren Endbereichen 10 und 12 eine Anlage, so dass die Gleithülse 5 letztlich über zwei Kontaktbereiche an der Lagerhülse 7 anliegt. Zwischen den Kontaktbereichen entstehen Freiräume zwischen der Gleithülse 5 und der Lagerhülse 7. In die Lagerhülse 7 ist unterhalb der Gleithülse 5 ein mag ^¬ netisches Element 13 eingesetzt. Das magnetische Element 13 dient in erster Linie zur Abschirmung der Elemente des Schubumluftventils 1 unterhalb der Gleithülse 5 von den magnetischen Feldlinien, die von dem Elektromagneten 3 erzeugt werden. Das magnetische Element 13 ist im Beispiel der Figur 1 als scheibenförmiges Ringelement ausgebildet.

Eine detaillierte Beschreibung der Ausgestaltung der Gleithülse 5, der Lagerhülse 7, dem Stift 4 und dem magnetischen Element 13 folgt in der Beschreibung der Figur 2.

Durch eine Auf- und Abbewegung des Stiftes 4 kann der in Figur 1 dargestellte Kolben 14 entgegen einer Federkraft des Fe ^¬ derelementes 15 bewegt werden. Dadurch kann ein Strömungsweg durch das Schubumluftventil freigegeben werden oder es kann dieser Strömungsweg verschlossen werden.

Die Figur 2 zeigt vier Elemente des Schubumluftventils 1 der Figur 1. Ganz links ist eine perspektivische Ansicht der Gleithülse 5 dargestellt. Die Gleithülse 5 ist als rohrförmiger Körper mit einer zentralen Durchgangsbohrung 20 ausgebildet. Zu erkennen ist der Bereich mit einem größeren Außendurchmesser 21 und der Bereich 22 mit einem im Vergleich zum Bereich 21 kleineren Außendurchmessers. In Umfangsrichtung umlaufend weist die Gleithülse 5 vier Ausnehmungen 23 auf, die in Umfangsrichtung um 90 Grad zueinander beabstandet angeordnet sind und sich in axialer Richtung über die gesamte Länge der Gleithülse 5 erstrecken. Diese Ausnehmungen bilden mit der Innenfläche der Lagerhülse 7 Kanäle aus, durch welche ein Druckausgleich zwischen den Hohlräumen oberhalb der Gleithülse 5 und unterhalb der Gleithülse 5 erreicht werden kann.

Rechts daneben ist die Lagerhülse 7 dargestellt, die ebenfalls einem rohrförmigen Körper entspricht. Zu erkennen ist insbesondere der Abschnitt 24 mit einem kleineren Innendurchmesser und der Abschnitt 25 mit einem größeren Innendurchmesser. Wie in Figur 1 bereits zu erkennen war, weist die Lagerhülse in axialer Richtung eine im Wesentlichen gleichbleibende Wandstärke auf. Die Lagerhülse 7 ist in Figur 2 in der gleichen Ausrichtung dargestellt, wie in Figur 1. Die Gleithülse 5 hingegen ist um ca. 180 Grad gedreht dargestellt.

Als zweites Element von rechts ist der Stift 4 dargestellt, welcher eine in axialer Richtung verlaufende zentrale Durchgangsbohrung aufweist. Diese Bohrung kann ebenfalls dem

Druckausgleich oberhalb und unterhalb der Gleithülse 5 dienen. Die Außenabmessungen des Stiftes 4 sind derart gewählt, dass der Stift 4 auf den Innenflächen der Gleithülse 5 abgleiten kann. Die Gleithülse 5 weist hierzu insbesondere auch einen gleich ^¬ bleibenden Innendurchmesser auf. Ganz rechts ist das magnetische Element 13 dargestellt, welches als scheibenförmiges Ringelement ausgebildet ist . Das magne ^¬ tische Element weist zumindest an seiner nach oben gerichteten am äußeren Umfang umlaufenden Kante eine abgeschrägte Fase 26 auf, die insbesondere das Einsetzen in die Lagerhülse 7 er- leichtert. Das magnetische Element 13 ist derart dimensioniert, dass es gegenüber der Innenwandung der Lagerhülse 7 verklemmt werden kann. Die Bohrung 27 durch das magnetische Element 13 ist derart dimensioniert, dass der Stift 4 frei und ohne Berührung durch die Bohrung 27 geführt werden kann.

Die Figuren 1 und 2 zeigen insbesondere eine spezielle Ausbildung eines Schubumluftventils 1 und insbesondere der Lagerung des Stiftes 4 innerhalb des Gehäuses 2. Auch anderweitige kon ^¬ struktive Ausgestaltungen der Lagerhülse 7, der Gleithülse 5 und des Stiftes 4 sind im Rahmen der Erfindung vorsehbar. Wesentliches Merkmal ist, dass die Lagerung des Stiftes 4 durch lediglich eine Lagerstelle in Form einer Gleithülse realisiert ist .

Das Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 weist insbesondere keinen beschränkenden Charakter auf und dient der Verdeutlichung des Erfindungsgedankens .