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Title:
VALVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/095509
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a valve with a housing (11), a solenoid (14) which is disposed in the housing (11), a pin (16) which can be moved by the solenoid (14), a piston (17) which is connected in hinged manner to the pin (16), and a seal (27) which seals the piston (17) with respect to the housing (11). Disposed in the housing (11) is a spring (25) which is designed such that it urges the pin (16) and the piston (17) towards each other.

Inventors:
BONANNO ROSARIO (DE)
Application Number:
PCT/EP2013/076181
Publication Date:
June 26, 2014
Filing Date:
December 11, 2013
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH (DE)
International Classes:
F02B37/16
Domestic Patent References:
WO2007048828A12007-05-03
WO2009105405A12009-08-27
Foreign References:
US20040232372A12004-11-25
DE102008031738A12010-01-07
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Claims:
Ventil mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse angeordneten Solenoid, einem von dem Solenoid bewegbaren Stift, einem gelenkig mit dem Stift verbundenen Kolben und einer Dichtung, welche den Kolben gegen das Gehäuse abdichtet, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in dem Gehäuse (11) eine Feder (25) angeordnet ist, die derart ausgebildet ist, dass sie den Stift (16) und den Kolben (17) gegeneinander drückt.

Ventil nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Feder eine Druckfeder (25) ist.

Ventil nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Feder (25) mit einem Ende am Gehäuse (11) oder am Solenoid (14) anliegt und mit dem anderen Ende am Stift (16) anliegt.

Ventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Feder eine Schraubenfeder (25) ist.

Ventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das am Stift (16) anliegende Ende der Feder (25) in einer Bohrung des Stifts (16) angeordnet ist.

Ventil nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Feder (25) eine Zugfeder ist.

Ventil nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Feder (25) mit einem Ende am Kolben (17) und mit ihrem anderen Ende am Stift (16) angeordnet ist.

Description:
Beschreibung Ventil Gegenstand der Erfindung ist ein Ventil mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse angeordneten Solenoid, einem von dem Solenoid bewegbaren Stift, einem gelenkig mit dem Stift verbundenen Kolben und einer Dichtung, welche den Kolben gegen das Gehäuse abdichtet .

Solche Ventile werden unter anderem als Schubumluftventil am Turbolader in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um im Schubbetrieb einen Bypass zur Saugseite freizugeben und sind somit bekannt. Um ein zu starkes Abbremsen des Turboladers zu verhindern, aber auch ein schnelles Anfahren zu gewährleisten, ist ein schnelles Öffnen und Schließen des Ventils eine wesentliche Voraussetzung. Insbesondere beim Schließen kommt es auf das sofortige Ver ¬ schließen durch das Anlegen des Kolbens an einen Ventilsitz an. Der Ventilsitz wird vom Gehäuse des Turboladers gebildet, an dem das Ventil angeflanscht wird. Das hat zur Folge, dass der

Ventilsitz nicht vollkommen parallel zum Kolben steht, was für ein schnelles und vor allem dichtes Schließen erforderlich wäre. Um trotzdem ein sicheres Schließen zu gewährleisten, muss sich der Kolben an den Ventilsitz anpassen. Hierzu ist es bekannt, den Stift an seinem dem Kolben zugewandten Ende mit einem Kugelkopf auszubilden und die entsprechende Aufnahme am Kolben als Ku ¬ gelpfanne zu gestalten. Die Führung des Kolbens erfolgt über das Gehäuse, wobei zwischen Kolben und Gehäuse eine Dichtung an ¬ geordnet ist. Die Dichtung muss zum einen die Relativbewegung zwischen Kolben und Gehäuse beim Öffnen und Schließen des Ventils ausgleichen. Zum anderen muss sie auch die Bewegungen des Kolbens im geöffneten Zustand aufgrund des Spiels in der Anbindung des Kolbens an den Stift ausgleichen. Damit ist die Dichtung ein hochbelastetes Bauteil und muss hinsichtlich Material und Abmessungen hochwertig ausgebildet sein, um die Führung des Kolbens langzeitstabil zu gewährleisten. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ventil mit einer weniger stark belasteten Dichtung zu schaffen.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass in dem Gehäuse eine Feder angeordnet ist, die derart ausgebildet ist, dass sie den Stift und den Kolben gegeneinander drückt.

Mit der Anordnung der Feder wird erreicht, dass das Spiel zwischen Stift und Kolben eliminiert wird, wodurch im geöffneten Zustand des Ventils die Relativbewegungen zwischen Kolben und Gehäuse auf ein Minimum reduziert werden. Dadurch wird die die Belastung für die zwischen Kolben und Gehäuse angeordnete Dichtung deutlich verringert, wodurch die Langzeitstabilität der Dichtung steigt. Gleichzeitig kann aufgrund der geringeren Belastung eine kostengünstigere Dichtung zum Einsatz kommen.

Die Feder gestaltet sich besonders einfach, wenn sie als Druckfeder ausgebildet ist. Die Anordnung der Feder erfordert nahezu keine Änderungen im Aufbau des Ventils, wenn die Feder mit einem Ende am Gehäuse oder am Solenoid anliegt und mit dem anderen Ende am Stift anliegt. Insbesondere die äußeren Abmessungen und damit der vom Ventil benötigte Bauraum bleiben unverändert.

Für die Feder können verschiedene Bauformen, z. B. Blattoder Membranfedern verwendet werden. Als besonders vorteilhaft hat sich jedoch die Verwendung einer Schraubenfeder herausgestellt. Der Vorteil einer Schraubenfeder liegt darin, dass diese Art der Feder eine flache Federkennlinie besitzt. Dies ist ausreichend, um den Stift zuverlässig gegen den Kolben vorzu ¬ spannen und damit die Relativbewegung des Kolbens gegenüber dem Gehäuse zu minimieren. Gleichzeitig führt dies nur zu einer sehr geringen Erhöhung der Kräfte, die zum Öffnen des Ventils durch den Solenoid aufgebracht werden müssen. Dadurch kann in der Regel der verwendete Solenoid weiter eingesetzt werden. Der Einsatz eines leistungsstärkeren Solenoids, welcher größere Abmessungen und damit einen größeren Bauraum bedingt , ist nicht erforderlich . Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Schraubenfedern in ihren geometrischen Abmessungen in weiten Grenzen variiert werden können. Damit ist sichergestellt, dass die Schraubenfeder bei vorgegebener Federkennlinie an die Platzverhältnisse im Ven ¬ tilgehäuse anpassbar ist.

Die Feder benötigt besonders wenig Bauraum, wenn das am Stift anliegenden Ende der Feder in einer Bohrung des Stifts angeordnet ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass mit der Anordnung in einer Bohrung, der Stift gleichzeitig als Führung der Feder dienen kann.

Sofern die Bauweise des Solenoids die Ausbildung als Druckfeder nicht zulässt, oder wenn sich die Feder an anderen Bauteilen abstützen soll, kann gemäß einer anderen Ausgestaltung die Feder als Zugfeder ausgebildet werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass die Zugfeder mit einem Ende am Kolben und mit ihrem anderen Ende am Stift angeordnet ist. In dieser Anordnung lassen sich Stift und Kolben zusammen mit der Feder als vormontierbare Einheit fertigen, die anschließend in das Ventil eingesetzt wird. Radial verlaufende Vorsprünge oder Nuten können dabei als Sitz der Federenden dienen.

An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher be ¬ schrieben. Es zeigt in: Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung des

Ventils ,

Fig. 2 eine Draufsicht des Ventils, Fig. 3 einen Schnitt durch das Ventil nach Fig. 2,

Fig. 4 den Stift aus Fig. 3. Figur 1 zeigt einen Teil des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem Zylinder 1, einem darin bewegbaren Zylinderkolben 2 und eine in den Zylinder 1 mündende Frischluftleitung 3 mit einer darin angeordneten Drosselklappe 4 und einer aus dem Zylinder 1 herausführenden Abgasleitung 5. Weiter ist ein Turbolader 6 angeordnet, der mit beiden Leitungen 3, 5 verbunden ist. Der Turbolader 6 besteht aus einer mit der Abgasleitung 5 verbundenen Turbine 7 und einem mit der Frischluftleitung 5 verbundenen Kompressor 8. Über eine Bypassleitung 9 kann bei schließender Drosselklappe 4 vom Kompressor 8 aufgebauter Druck durch Ableiten der verdichteten Luft zurückgeführt werden. Die Bypassleitung 9 wird durch ein Schubumluftventil 10 geöffnet oder geschlossen. Das Ventil 10 in Fig. 2 besteht aus einem Gehäuse 11 mit einteilig angeformter Buchse 12 zum elektrischen Verbinden des Ventils 10. Das Gehäuse 11 besitzt weiter einen angeformten Flansch 13 und drei Bohrungen 13a, über die das Gehäuse 11 am Turbolader 6 im Bereich der Bypassleitung 9 angeflanscht ist.

In dem Gehäuse 11 ist nach Fig. 3 ein Solenoid 14 mit einer Spule 15 und einem Metallstift 16 angeordnet. Der Metallstift 16 ist mit einem topfförmigen Kolben 17 aus Kunststoff verbunden, der am Umfang seines Bodens 18 eine umlaufende Dichtkante 19 besitzt. Gegenüber dem Gehäuse 11 ist der Kolben 17 mit einer Dichtung 27 abgedichtet. Der Stift 16 besitzt einen innerhalb des topf ¬ förmigen Kolbens 17 liegenden Bereich 20 mit einem größeren Durchmesser als die Öffnung 22 und auf seiner dem Solenoid 14 abgewandten Seite einen Bereich 21 mit kleinerem Durchmesser, der durch eine Öffnung 22 im Boden 18 hindurch ragt und mit einem bogenförmigen Bügel 23 verrastet ist, der die Öffnung 22 an der Außenseite des Bodens überspannt. Für die Verrastung weist der Stift 16 einen Schlitz 24 auf, in den der Bügel 23 eingreift. Der Schlitzgrund besitzt dabei die gleiche Wölbung wie der Bügel 23. Dies ermöglicht, dass der Bügel 23 gegenüber dem Stift 16 verschiebbar ist, wodurch sich der Kolben 17 zum Stift 16 verschwenken lässt. Zur Begrenzung des Spiels der Rastverbindung zwischen Stift 16 und Kolben 17 ist eine Schraubenfeder 25 angeordnet, die sich mit einem Ende in einer Bohrung eines am Solenoid 14 befestigten Einsatzes 26 abstützt. Das andere Ende der Feder 25 stützt sich im Stift 16 ab, dessen Bereich 20 als Hülse ausgebildet ist, so dass dieser Bereich 20 neben der

Abstützung gleichzeitig als Führung für die Schraubenfeder gegen ein Ausknicken dient.

Für eine bessere Ansicht der Hülse im Bereich 20 ist der Stift 16 in Fig. 4 vergrößert dargestellt. Der Stift 16 besitzt weiter eine Längsbohrung 28 und eine rechtwinklig dazu angeordnete Querbohrung 29. Beide Bohrungen 28, 29 durchdringen den Stift 16 und dienen dem Druckausgleich im Gehäuse 11, wobei die Querbohrung 29 zum schnelleren Druckausgleich vorgesehen ist.