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Title:
VALVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/121903
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a valve comprising a housing (1), a solenoid (5) arranged in the housing (1), a pin (7) that can be moved by the solenoid (5), a cup-shaped piston (8) that is connected to the pin (7), and a seal (14) which is arranged in the housing (1) for sealing the piston (8) against the housing (1). The seal (14) is a disk having a radially internal sealing surface (15), which is clamped at the radially outer edge in the housing (12, 11).

Inventors:
BONANNO ROSARIO
Application Number:
PCT/EP2018/085828
Publication Date:
June 27, 2019
Filing Date:
December 19, 2018
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH (DE)
International Classes:
F16J15/06; F02B37/18; F16J15/08; F16J15/10; F16K1/46; F16K31/06
Domestic Patent References:
WO2017026069A12017-02-16
Foreign References:
DE102008031738A12010-01-07
EP2405167A22012-01-11
US20170298812A12017-10-19
US4395049A1983-07-26
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Ventil mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse angeordne ten Solenoid, einem von dem Solenoid bewegbaren Stift und einem mit dem Stift verbundenen topfförmigen Kolben, einer im Gehäuse angeordneten Dichtung, die den Kolben gegen das Gehäuse abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass die Dich tung (14) eine Scheibe mit einer radial innenliegenden Dichtfläche (15) ist, die am radial äußeren Rand im Gehäu se (12, 11) eingespannt ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (14) zwischen dem Gehäuse (11) und einer Zylinder buchse (12) eingespannt ist.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (14) unter Vorspannung am Kolben (8) anliegt.

4. Ventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (14) konusförmig ist .

5. Ventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (14) aus PTFE be steht .

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (14) ein Drehteil ist.

7. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (15) der Scheibe (14) einen Radius (16) auf weist.

8. Ventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (14) am Gehäuse (1, 11) oder am Gehäuseteil (12) angespritzt ist.

Description:
Ventil

Gegenstand der Erfindung ist ein Ventil mit einem Gehäuse, ei nem in dem Gehäuse angeordneten Solenoid, einem von dem Soleno id bewegbaren Stift und einem mit dem Stift verbundenen topf förmigen Kolben, einer im Gehäuse angeordneten Dichtung, die 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 Vorausset zung. Insbesondere beim Schließen kommt es auf das sofortige Verschließen durch das Anlegen des Kolbens an einen Ventilsitz an. Der Ventilsitz wird vom Gehäuse des Turboladers gebildet, an dem das Ventil angeflanscht wird. Der axial verschiebliche Kolben ist dabei gegen das Gehäuse abgedichtet. Die Abdichtung erfolgt durch eine Dichtung. Solche Dichtungen besitzen oftmals einen V-förmigen Querschnitt, wobei die Schenkel des V als Dichtlippen ausgebildet sind. Dichtungen mit solchen V-förmigen Querschnitten werden auch aus Kunststoff hergestellt, wobei die Art der Herstellung werkstoffabhängig ist. Je nach Werkstoff werden solche Dichtungen mittels Drehen hergestellt, was zu ho hen Kosten für die Dichtung führt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Ventil zu schaffen, welches eine einfache Abdichtung des Kolbens gegen das Gehäuse ermöglicht. Das Ventil soll darüber hinaus kosten günstig sein.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass die Dichtung eine Scheibe mit einer radial innenliegenden Dichtfläche ist, die am radial äußeren Rand im Gehäuse eingespannt ist. Der Querschnitt einer solchen Dichtung ist wesentlich einfacher und somit kostengüns tiger als herkömmliche Dichtungen. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass trotz der einfachen Querschnittsgeometrie eine zuverlässige Abdichtung des Kolbens erfolgen kann, wenn die Dichtung eingespannt ist. Die Scheibenform bietet hierbei eine geeignete Geometrie, so dass die Einspannung ebenfalls mit ge ringem Aufwand erfolgen kann.

Die Einspannung der Scheibe gestaltet sich in einer vorteilhaf ten Ausgestaltung besonders einfach, wenn die Scheibe zwischen dem Gehäuse und einer Gehäusebuchse eingespannt ist. Der Vor teil besteht darin, dass herkömmliche Ventile diese beiden Bau teile aufweisen. Damit können auch bereits vorhandene Ventile mit der neuen Dichtung ausgerüstet werden. Lediglich das Gehäu se und die Gehäusebuchse müssen geringfügig modifiziert werden. Der Anpassungsaufwand hält sich damit in engen Grenzen.

Die Dichtwirkung lässt gemäß einer weiteren Ausgestaltung dadurch erhöhen, wenn die Scheibe unter Vorspannung am Kolben anliegt .

Je nach Art der Vorspannung ergibt sich bei einer Bewegung zwi schen Dichtung und Kolben eine bestimmt Reibung. Eine ausrei chende Vorspannung mit relativ geringer Reibung wird erreicht, wenn die Scheibe konusförmig ist. Unter konusförmig wird in diesem Fall eine Scheibengeometrie nach Art einer Tellerfeder verstanden. Durch diese Form greift die Dichtfläche in einem Winkel an der zylindrischen Wandung des topfförmigen Kolbens an. Es hat sich gezeigt, dass ein Winkel von 30° bis 50° beson ders vorteilhaft ist.

Die Langzeitstabilität der Dichtung lässt sich weiter dadurch verbessern, wenn die Einspannung eine möglichst geringe Belas tung in die Dichtung einträgt. In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Dichtung zwischen Gehäuse und einem weiteren Bauteil eingespannt, wobei das weitere Bauteil, vorzugsweise eine den Kolben umschließende Zylinderbuchse einen nach radial innen ge richteten Kragen besitzt, auf dem die konusförmige Dichtung aufliegt, wobei der Kragen in einem Winkel zu seiner zylindri schen Wandung ausgerichtet ist. Der Winkel entspricht dabei der Neigung des Konus, so dass die konusförmige Dichtung flächig auf dem Kragen aufliegt. Beim Verspannen der Dichtung mit dem Gehäuse wird die Kraft gleichmäßig über den Querschnitt ver teilt.

Die Reibung lässt sich dabei mit in einer weiteren vorteilhaf- ten Ausgestaltung weiter reduzieren, wenn die Scheibe aus Poly- tetrafluorethylen (PTFE) besteht.

In einfacher Weise lässt sich eine solche Scheibe als Drehteil herstellen .

Der Verschleiß über die Lebensdauer lässt sich bei nicht nach lassender Dichtwirkung dadurch erreichen, dass die Dichtfläche der Scheibe einen Radius aufweist.

Die Einspannung der Dichtung gestaltet sich in einer anderen Ausgestaltung einfach, wenn die Scheibe am Gehäuse oder Gehäu seteil angespritzt ist. Auf diese Weise wird ein besonders in niger Verbund zwischen Dichtung und dem einspannenden Bauteil erreicht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Montage der Dichtung entfällt.

An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher beschrie ben. Es zeigt in

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Ventils nach dem Stand der Technik und Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung des erfindungsge mäßen Ventils im Bereich des Kolbens.

Figur 1 zeigt das Ventil, umfassend ein Gehäuse 1. Das Gehäuse 1 besitzt weiter einen angeformten Flansch 3, über den das Ge häuse 1 an einem nicht dargestellten Turbolader im Bereich ei ner Bypassleitung 4 angeflanscht ist. In dem Gehäuse 1 ist ein Solenoid 5 mit einer Spule 6 und einem Metallstift 7 angeord net. Der Metallstift 7 ist mit einem topfförmigen Kolben 8 ver bunden, der am Umfang seines Bodens 9 eine Dichtung 10 besitzt. Eine Feder 7a drückt dabei den Kolben 8 in Richtung Ventilsitz. Das Gehäuse 1 besitzt weiter einen zylindrischen Abschnitt 11, der sich in Richtung des Kolbens 8 erstreckt. Eine mit dem Ge häuse 1 verbundene Zylinderbuchse 12 umgibt den zylindrischen Abschnitt 11. Die Zylinderbuchse 12 hat einen nach radial innen gerichteten Kragen 13, auf dem eine V-förmige Dichtung 14 auf liegt. Das Ende des zylindrischen Abschnitts 11 hält die Dich tung 14 in Position. Der innenliegende Schenkel der Dichtung 14 dichtet den Kolben gegen das Gehäuse ab. Sofern das Solenoid 5 bestromt wird, wirkt eine magnetische Kraft auf den Anker 2, wodurch der Kolben 8 in Richtung Gehäuse 1 bewegt wird. Die Dichtung 14 dichtet dabei den Kolben 8 gegen das Gehäuse 1 ab.

Das erfindungsgmäße Ventil in Figur 2 besitzt eine konusförmige Dichtung 14 aus PTFE mit einer Dicke von 1mm. Die Dichtfläche 15, welche am Kolben 8 anliegt weist einen Radius 16 auf. Die Dichtung 14 liegt mit ihrer Unterseite flächig auf einem nach radial innen ragenden Kragen 13 auf, der entsprechend der Ko nusform geneigt ist. Die Einspannung der Dichtung 14 erfolgt mittels des zylindrischen Abschnitts 11 des Gehäuses 1, der am radial äußeren Rand der Scheibe aufsitzt.