DE102012224144B3

DE102012224144B3 - Ventil

Info

Publication number: DE102012224144B3
Application number: DE102012224144.2A
Authority: DE
Inventors: Rosario Bonanno
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-05-15
Anticipated expiration: 2032-12-22
Also published as: WO2014095402A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Ventil 10 mit einem Gehäuse 11, einem Solenoid 14, einem von dem Solenoid 14 bewegbaren Stift 16, einem mit dem Stift 16 verbundenen Kolben 19. Der Kolben 19 besitzt einen ringförmigen Grundkörper 20 mit einer Dichtkante 21. Der ringförmige Grundkörper 20 weist nach innen abstehende Finger 18 auf, die in eine radial umlaufende Nut 17 des Stifts 16 eingreifen.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Ventil mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse angeordneten Solenoid, einem von dem Solenoid bewegbaren Stift und einem mit dem Stift verbundenen Kolben.
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 Verschließen 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 Kugelpfanne zu gestalten. Nachteilig hierbei ist die aufwändige Gestaltung. Die gelenkige Anbindung des Kolbens an den Stift ermöglicht ein relativ großes Verschwenken, wobei große Verschwenkwinkel beim schnellen Schließen hinderlich sind.
Aus der DE 10 2004 028 968 A1 ist ein Ventil mit einem Doppelsitz bekannt, bei dem ein erstes Ventilglied über einen Kugelkopf mit einem Stößel verbunden ist und ein zweites Ventilglied über eine Feder mit dem ersten Ventilglied in Verbindung steht, so dass beim Bewegen des Stößels zuerst das erste Ventilglied und über die Feder anschließend das zweite Ventilglied bewegt wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ventil zu schaffen, dass einen einfachen Aufbau besitzt und ein schnelles und sicheres Schließen ermöglicht.
Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass der Kolben einen ringförmigen Grundkörper mit einer Dichtkante besitzt, dass der ringförmige Grundkörper nach innen abstehende Finger aufweist und dass die Finger in eine radial umlaufende Nut des Stifts eingreifen.
Durch die in die radial umlaufende Nut des Stifts eingreifenden Finger des Grundkörpers wird eine Relativbewegung, insbesondere eine Schwenkbewegung, zwischen Kolben und Stift ermöglicht. Gleichzeitig ist sichergestellt, dass nur ein geringes Verschwenken des Kolbens gegenüber dem Stift möglich ist. Je nach Anwendungsfall lassen sich Schwenkwinkel von einigen Grad bis zu einigen Zehntelgrad realisieren. Dieses geringe Verschwenken ist ausreichend, um die Lageabweichungen zwischen Kolben und Ventilsitz auszugleichen. Gleichzeitig wird ein schnelles Schließen des Ventils garantiert, da sich der Schwenkwinkel begrenzen lässt. Durch die Gestaltung der Dicke der Finger und/oder deren Ausbildung und Anordnung lässt sich die Federwirkung der Finger und der maximal mögliche Schwenkwinkel gezielt einstellen, so dass das Ventil an verschiedene Anwendungsgebiete anpassbar ist.
Um die Federwirkung der Finger für das Verschwenken des Kolbens gegenüber dem Stift zu nutzen, sind die Finger in Richtung der Dichtkante geneigt, vorzugsweise in einem Winkel von 40° bis 80°. Eine ausreichende Federwirkung wird bereits in einem Winkelbereich von 45° bis 70° erreicht.
Das Verschwenken des Kolbens wird in einer anderen Ausgestaltung ausschließlich durch die Breite der Nut des Stifts und der Dicke der Finger bestimmt, wenn die Finger senkrecht zur Längsachse des Kolbens ausgerichtet sind.
Eine weitere Möglichkeit die Federwirkung der Finger zu beeinflussen, besteht in der Anzahl der Finger, wobei eine höhere Anzahl eine geringere Breite und damit eine größere Verformbarkeit ermöglicht. In Abhängigkeit vom Einsatzgebiet haben sich Kolben mit 3 bis 12 Fingern, vorzugsweise 4 bis 8 Fingern, als vorteilhaft erwiesen.
Für einen ausreichenden Hub des Ventils und um gleichzeitig eine zu große Stiftlänge zu vermeiden, ist die radial umlaufende Nut des Stifts in der Hälfte angeordnet, die dem Solenoid abgewandt ist.
Um die Druckbelastung des Ventils, insbesondere des Gehäuses zu reduzieren, besitzt der Stift eine den Stift durchdringende Längsbohrung, über die ein Druckausgleich erfolgen kann.
Für einen noch schnelleren Druckausgleich und um gegebenenfalls Geräusche infolge des Druckausgleichs zu minimieren, besitzt der Stift zusätzlich eine rechtwinklig zur Längsachse verlaufende Querbohrung, die ebenfalls den Stift durchdringt und mit der Längsbohrung verbunden ist.
Ein schnelles Öffnen und Schließen des Ventils aufgrund geringer Massen wird mit einem Ventil erreicht, dessen Kolben aus Kunststoff besteht.
An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher beschrieben. Es zeigt in
1 eine schematische Darstellung der Anordnung des Ventils,
2 eine Draufsicht des Ventils,
3 einen Schnitt durch das Ventil nach 2 und
4 eine perspektivische Darstellung des Kolbens und des Stifts.
1 zeigt einen Teil des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem Zylinder 1, einem darin bewegbaren Zylinderkolben 2 und 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 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, über die das Gehäuse 11 am Turbolader 6 im Bereich der Bypassleitung 9 angeflanscht ist.
In dem Gehäuse 11 ist nach 3 ein Solenoid 14 mit einer Spule 15 und einem Metallstift 16 angeordnet. Der Metallstift 16 besitzt auf seiner dem Solenoid 14 abgewandten Seite eine radial umlaufende Nut 17. In diese Nut 17 greifen Finger 18 eines Kolbens 19 ein. Der Kolben 19 besteht aus einem ringförmigen Grundkörper 20, von dem nach innen die Finger 18 abstehen. Die Finger 18 sind in einem Winkel von ca. 60° zur umlaufenden Dichtkante 21 des Kolbens 19 ausgerichtet. In der gezeigten Schließstellung liegt die Dichtkante 21 auf dem Ventilsitz 22 an, um die Bypassleitung zu verschließen.
3 zeigt den Kolben 19, der acht Finger 18 besitzt, die in die radial umlaufenden Nut 17 am Metallstift 16 eingreifen. Der Metallstift 16 besitzt weiter eine Längsbohrung 23 und eine rechtwinklig dazu angeordnete Querbohrung 24. Beide Bohrungen 23, 24 durchdringen den Stift 16 und dienen dem Druckausgleich im Gehäuse 11, wobei die Querbohrung 24 zum schnelleren Druckausgleich vorgesehen ist.

Claims

Ventil mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse angeordneten Solenoid, einem von dem Solenoid bewegbaren Stift, einem mit dem Stift verbundenen Kolben und einer Dichtung, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (19) einen ringförmigen Grundkörper (20) mit einer Dichtkante (21) besitzt, dass der ringförmige Grundkörper (20) nach innen abstehende Finger (18) aufweist und dass die Finger (18) in eine radial umlaufende Nut (17) des Stifts (16) eingreifen.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Finger (18) in Richtung der Dichtkante (21) geneigt sind.
Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Finger (18) in Richtung der Dichtkante (21) in einem Winkel von 40° bis 80° geneigt sind.
Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Finger (18) in Richtung der Dichtkante (21) in einem Winkel von 45° bis 70° geneigt sind.
Ventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (19) 3 bis 12 Finger (18) besitzt.
Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (19) 4 bis 8 Finger (18) besitzt.
Ventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radial umlaufende Nut (17) des Stifts (16) in der Hälfte angeordnet ist, die dem Solenoid (14) abgewandt ist.
Ventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (16) eine den Stift (16) durchdringende Längsbohrung (23) besitzt.
Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (16) eine rechtwinklig zur Längsachse verlaufende und den Stift (16) durchdringende Querbohrung (24) besitzt, die mit der Längsbohrung (23) verbunden ist.
Ventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (19) aus Kunststoff ist.