DE10156232B4

DE10156232B4 - Ventil

Info

Publication number: DE10156232B4
Application number: DE2001156232
Authority: DE
Inventors: Jörg Dipl.-Ing. Bittner; Uwe Dr.-Ing. Meinig; Andreas Als
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Eagle Actuator Components GmbH and Co KG
Priority date: 2001-11-15
Filing date: 2001-11-15
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2021-11-16
Also published as: DE10156232A1

Abstract

Ventil mit einer stirnseitig an einem Dichtungsträger angebrachten Dichtung, die mit einem in Hubrichtung gegenüberliegenden Dichtsitz korrespondiert und aus einem mit Durchbrechungen versehenen Stützkörper und einer mit dem Stützkörper formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbundenen elastomeren Dichtungsauflage besteht, insbesondere Regenerierventil für eine Tankentlüftungsanlage bei Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsträger (8) ein Magnetanker ist, die Form eines Hohlzylinders hat und eine Justierschraube (11) zur Einstellung des Abstandes der Dichtungsauflage (3) vom Dichtsitz (4) aufweist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft die Ausgestaltung eines Ventils mit einer stirnseitig an einem Dichtungsträger angebrachten Dichtung, die mit einem in Hubrichtung gegenüberliegenden Dichtsitz korrespondiert und aus einem mit Durchbrechungen versehenen Stützkörper und einer mit dem Stützkörper formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbundenen elastomeren Dichtungsauflage besteht, insbesondere ein Regenerierventil für eine Tankentlüftungsanlage bei Kraftfahrzeugen.
Um den Massenstrom durch das Ventil in weiten Bereichen beeinflussen zu können, werden diese Ventile bei einer Ansteuerungsfrequenz beispielsweise von 10Hz mit variablem Puls-Pauseverhältnis angesteuert.
Derartige Ventile haben vielseitige Anwendungsgebiete. Daher kommt es in der Regel darauf an, dass das Ventil eine hohe Lebensdauer hat und über die gesamte Lebensdauer einen sicheren Verschluss am Dichtsitz bildet. Die Ventildichtung soll beständig gegenüber möglicherweise aggressiven Medien sein und auch ein gutes Dosierverhalten aufweisen.
Diese Forderungen sind insbesondere bei Regenerierventilen für Tankentlüftungsanlagen bei Kraftfahrzeugen einzuhalten. Hier kommtnoch hinzu, dass das Ventil auch noch in einem großen Temperaturbereich von beispielsweise -20°C bis + 140°C funktionieren soll.
Die Betriebsdauer soll mindestens 5000 Stunden bei Einhaltung von vorgegebenen Kennlinientoleranzgrenzen erreichen. Schließlich soll das Ventil akustisch nicht wahrnehmbar sein.

In der DE 4 229 110 C1 ist eine Tankentlüftungsanlage für ein Kraftfahrzeug mit einem darin eingesetzten Regenerierventil behandelt. Das Regenerierventil befindet sich zwischen dem Aktivkohlefilter und dem Verbrennungsmotor.

Aktivkohlefilter und Regenerierventil sind in die Entlüftungsleitung zwischen dem Kraftstofftank und dem Motor eingesetzt. Das Regenerierventil besitzt einen Dichtungsträger, der als Magnetanker ausgebildet ist und von einer Magnetspule betätigt wird. An der Stirnseite des Magnetankers ist eine kraftstoffbeständige Elastomerschicht angebracht, welche die Dichtung bildet und die mit einem gegenüberliegenden Dichtsitz korrespondiert. Diese Art Regenerierventile werden vielfach eingesetzt und haben sich bewährt. Sie setzten jedoch voraus, dass das für die Dichtung verwendbare Elastomer, mit dem Magnetanker durch Vulkanisation, Verkleben oder dergleichen eine feste Verbindung eingeht, die die geforderte Betriebsdauer übersteht.

Elastomerkompositionen, die gegebenenfalls hochbeständig gegenüber neueren Betriebsstoffen sind, jedoch wegen ihrer besonderen Materialzusammensetzung nicht die gewünschte sichere Verbindung zum Magnetanker ergeben, können nicht eingesetzt werden.

Aus der DE 19740580 C2 ist ein Ventil bekannt geworden, bei dem ein Stützkörper vorhanden ist, der mit einer formschlüssig daran befestigten Dichtungsauflage versehen ist. Der Stützkörper ist über einen Schnappverschluß an einer Zwischenstange befestigt. Die Zwischenstange wird durch eine Rückstellfeder an einen Magnetanker gedrückt. Eine gedämpfte Anschlagbewegung wird dadurch erreicht, dass Anschlagnoppen und ein Dämpfungsanschlag vorgesehen sind um eine Abfederung am Ventil zu erreichen. Eine präzise Einstellung des Abstandes zwischen der Dichtungsauflage und dem Dichtsitz ist nicht möglich.

Eine weitere Ausführungsform eines elektromagnetischen Schaltventils zeigt die DE 4409033 A1 . Dort wird zwischen Magnetanker und Ventilplatte eine Zwischenstange eingespannt, die im Ventilgehäuse innerhalb von Längsrippen radial geführt ist und ohne radiale Lagerung am Magnetanker anliegt.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit für den Einsatz von Elastomeren zu schaffen, obwohl ihre chemische Bindungsfähigkeit zum Magnetankermaterial nicht voll ausreichend ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Die Unteransprüche 2 bis 13 geben vorteilhafte Ausbildungen des Erfindungsgegenstandes wieder.

Bei dem neuen Ventil wird die elastomere Dichtungsauflage formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit einem mit Durchbrechungen versehen Stützkörper verbunden. Während des Vulkanisiervorgangs dringt das Elastomer beispielsweise durch die Durchbrechungen des Stützkörpers hindurch und gelangt auf dessen Rückseite. Für eine einfache Verbindung der Dichtungsauflage genügt dieser Vorgang. Bei Regenerierventilen ist es jedoch günstig, wenn die Dichtungsauflage auf ihrer dem Dichtsitz abgewandten Seite, mit zumindest einem von der Dichtungsauflage vorstehenden Anschlag versehen ist. Dieser Anschlag dient der definierten Begrenzung des Ankerhubs, wobei der Anschlag justierbar ist. Hierfür liegt der Anschlag an einer Justierschraube an, so dass der Abstand zwischen der Dichtungsauflage und dem Dichtsitz eingestellt werden kann.

Bevorzugt werden die Durchbrechungen gleichmäßig über dem gesamten Stützkörper verteilt, dabei können diese aus gleichgroßen kreisförmigen oder bogenförmigen Durchbrüchen bestehen. Die Herstellung der Durchbrechungen kann durch Ausstanzen erfolgen, günstig ist auch ein Ätzvorgang, bei dem eine für die Dauerfestigkeit des Stützkörpers und/oder des Elastomers ungünstige Gratbildung am Stützkörper vermieden wird.

Die geometrische Form der Dichtungsauflage ist so gewählt, dass sie beispielsweise eine dem Dichtsitz gegenüberliegende ringförmige Erhebung hat. Der Stützkörperrand wird nach einer ersten Ausgestaltung von der Dichtungsauflage freigehalten, wodurch die Fixierung des Stützkörpers am Dichtungsträger erleichtert wird. Diese Fixierung kann durch Einfügen des Stützkörperrandes in eine ringförmige Vertiefung des Dichtungsträgers und anschließendes Umbördeln der Dichtungsträgerkante durchgeführt werden.

Nach einer zweiten Ausgestaltung kann der Stützkörperrand von der Dichtungsauflage vollständig umschlossen sein, wodurch sich ein akustischer Entkopplungseffekt zwischen Dichtungsauflage und Dichtungsträger, der beispielsweise als Magnetanker ausgebildet sein kann, ergibt.

Der Dichtsitz selbst wird bevorzugt aus polymeren Werkstoff hergestellt, hierdurch entfällt eine mechanische Bearbeitung dieses Bereiches bei der Herstellung des Ventils.

Besonders für den Einsatz als Regenerierventil wird der Dichtungsträger durch einen Magnetanker gebildet. Dieser Magnetanker hat die Form eines Hohlzylinders, der sich in einer entsprechend ausgestalteten Magnetspule in axialer Richtung bewegt.

Kurzbeschreibung der Zeichnung
Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.
Es zeigt:
1 einen mit kreisförmigen Durchbrechungen versehenen Stützkörper in einer Draufsicht,
2 einen mit bogenförmigen Durchbrechungen versehenen Stützkörper in einer Draufsicht,
3 einen Stützkörper mit einer Dichtungsauflage im Querschnitt,
4 ein alternatives Ausführungsbeispiel zu 3,
5 die in einem Magnetanker eingesetzte Dichtung im Längsschnitt und
6 die Darstellung eines erfindungsgemäßen Regenerierventils im Längsschnitt.
Ausführung der Erfindung
In der 1 ist der Stützkörper 1 in der Draufsicht dargestellt. Der Stützkörper 1 ist mit Durchbrechungen 2 versehen, die aus kreisförmigen Durchbrüchen bestehen und über den gesamten Stützkörper 1 gleichmäßig verteilt sind. Die Durchbrechungen 2 wurden durch Ausstanzen hergestellt. Der Stützkörper 1 ist für ein Regenerierventil vorgesehen und vergrößert dargestellt. Die Stärke des Stützkörpers 1 liegt unterhalb eines Millimeters, sie beträgt in der Regel 0,1 bis 0,3 Millimeter.
Der so hergestellte Stützkörper 1 wird, wie in den 3 und 4 dargestellt, mit einer Dichtungsauflage 3 ausgestattet. Die Dichtungsauflage 3 wird durch Umspritzung beziehungsweise Vulkanisieren aufgebracht. Während des Umspritzens durchdringt das flüssige Elastomer die Durchbrechungen 2, so dass die Dichtungsauflage 3 den Stützkörper 1 von beiden Seiten umfasst. Auf der dem Dichtsitz 4 gegenüberliegenden Seite, ist die Dichtungsauflage 3 mit der ringförmigen Erhebung 5 versehen. Die dem Dichtsitz 4 abgewandte Seite der Dichtungsauflage 3 ist mit dem zumindest einem Anschlag 6 ausgestattet. Dieser liegt an einer Justierschraube 11 an, damit der Abstand zwischen der Dichtungsauflage 3 und dem Dichtsitz 4 eingestellt werden kann.
Der Stützkörperrand 7 bleibt frei, dass heißt er ist nicht mit der Dichtungsauflage 3 überzogen.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Stützkörpers 1, ähnlich dem Ausführungsbeispiel aus 1, wobei die Durchbrechungen 2 jeweils bogenförmig ausgebildet sind.
In der 5 ist im Längsschnitt die Dichtung eingefügt in den Dichtungsträger 8 gezeigt. Der Dichtungsträger 8 ist ein Magnetanker in der Form eines Hohlzylinders, der innerhalb einer Magnetspule in axialer Richtung bewegt wird, wie dies im Stand der Technik bekannt ist. Der Stützkörperrand 7 ist in der ringförmigen Vertiefung 9 am Dichtungsträger 8 eingesetzt. Zur Fixierung der Dichtung wird die Dichtungsträgerkante 10 umgebördelt. Auf diese Weise wird die Dichtung fest am Dichtungsträger 8 befestigt.
In 6 ist ein als Regenerierventil ausgebildetes Ventil gezeigt, in dem die erfindungsgemäße Dichtung angeordnet ist. Der axiale Hub des Magnetankers, der den Dichtungsträger 8 bildet, wird im dargestellten Fall durch die Justierschraube 11 am Anschlag 6 begrenzt.

Claims

Ventil mit einer stirnseitig an einem Dichtungsträger angebrachten Dichtung, die mit einem in Hubrichtung gegenüberliegenden Dichtsitz korrespondiert und aus einem mit Durchbrechungen versehenen Stützkörper und einer mit dem Stützkörper formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbundenen elastomeren Dichtungsauflage besteht, insbesondere Regenerierventil für eine Tankentlüftungsanlage bei Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsträger (8) ein Magnetanker ist, die Form eines Hohlzylinders hat und eine Justierschraube (11) zur Einstellung des Abstandes der Dichtungsauflage (3) vom Dichtsitz (4) aufweist.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechungen (2) gleichmäßig über den gesamten Stützkörper (1) verteilt sind.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechungen (2) gleichgroß und kreisförmig ausgebildet sind.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechungen (2) im wesentlichen bogenförmig ausgebildet sind.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechungen (2) durch Ausstanzen hergestellt sind.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechungen (2) durch einen Ätzvorgang erzeugt sind.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsauflage (3) eine dem Dichtsitz (4) gegenüberliegende ringförmige Erhebung (5) hat.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörperrand (7) keine Dichtungsauflage (3) hat.
Ventil nach einem der Ansrüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörperrand (7) vollständig von der Dichtungsauflage (3) umschlossen ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper (1) mit der Dichtungsauflage (3) am Dichtungsträger (8) fixiert ist.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung durch Einfügen des Stützkörperrandes (7) in eine ringförmige Vertiefung (9) im Dichtungsträger (8) und anschließendes Umbördeln der anliegenden Dichtungsträgerkante (10) erfolgt.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtsitz (4) aus einem polymeren Werkstoff besteht.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsauflage (3) auf ihrer dem Dichtsitz (4) abgewandten Seite mit zumindest einem von der Dichtungsauflage (3) vorstehenden Anschlag (6) versehen ist.