DE112011102288T5

DE112011102288T5 - Ventil-Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE112011102288T5
Application number: DE201111102288
Authority: DE
Inventors: Ralf Christmann
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2010-07-07
Filing date: 2011-07-01
Publication date: 2013-05-16
Also published as: WO2012006224A3; KR101829368B1; KR20130041134A; US20130092863A1; US9222585B2; CN102959291A; WO2012006224A2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventil-Steuervorrichtung (1) mit einem Gehäuse (2), das eine Unterdruckkammer (3) und eine Atmosphärendruckkammer (4) aufweist, die durch eine federbelastete Membran (5) gasdicht voneinander getrennt sind; mit einem auf der Membran (5) angeordneten Membranteller (8); und mit einer Regelstange (6), die im Bereich eines Regelstangenkopfes (6A) mit der Membran (5) in Wirkverbindung steht, wobei der Membranteller (8) als Kunststoffspritzteil ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventil-Steuervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine derartige Steuervorrichtung ist aus der EP 1 491 754 A1 bekannt. Derartige Steuervorrichtungen, die auch als Steuerdose bezeichnet werden, weisen eine in einem Gehäuse angeordnete Unterdruckkammer auf, die an eine Unterdruckquelle, beispielsweise an die Unterdruckpumpe eines Motors, angeschlossen sind. In dieser Unterdruckkammer ist eine Membran angeordnet, die in eine Richtung durch eine Feder vorgespannt ist. Die Membran trennt die Unterdruckkammer von einer zweiten Druckkammer, die an die Atmosphäre oder eine weitere Unterdruckquelle angeschlossen werden kann. Die Membran ist über einen Membranteller aus Metall mit einer Regelstange verbunden, die z. B. das Absperrorgan eines Bypassventils betätigt. Hierfür wird in der Unterdruckkammer ein Unterdruck aufgebaut, durch den sich die Membran entgegen der Federkraft verformt und damit die Regelstange bewegt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, die es möglich macht, den Herstellungsaufwand für die Steuervorrichtung herabzusetzen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Die Herabsetzung des Herstellungsaufwandes ergibt sich erfindungsgemäß zunächst dadurch, dass der Membranteller nicht aus Metall, sondern als einfaches Kunststoffspritzteil ausgebildet ist.
Bevorzugterweise wird im Zuge der Herstellung des aus Kunststoff bestehenden Membrantellers der Regelstangenkopf der Regelstange mit dem Kunststoffmaterial umspritzt, so dass gleichzeitig zur Herstellung des Membrantellers die Regelstange mit diesem verbunden werden kann.
Um die Einheit aus Membranteller und Regelstange mit der Membran zu verbinden, wird zunächst die Membranstange durch eine Mittelausnehmung der Membran hindurchgesteckt und danach erfolgt eine Verbindung von Membran und Membranteller durch ein Einrasten von Fixierungsabschnitten der Membran im Bereich deren Mittelausnehmung durch eine Nut des den Regelstangenkopf umgebenden Kunststoffmaterials.
Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung kann prinzipiell für jegliche Art von Ventilen, insbesondere jedoch zur Ansteuerung von Turbolader-Abgas-Bypassventilen, von Abgas-Rückführventilen und von Ventilen verwendet werden, mit denen Frischluft gesteuert werden kann.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt:
1 eine schematisch leicht vereinfachte Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung bzw. Steuerdose, und
2A–2C schematisch vereinfachte Darstellungen eines Aufnahmebereiches eines Membrantellers der Steuervorrichtung gemäß 1 zur Erläuterung einer alternativen Möglichkeit der Einbringung eines Magneten in diesen Aufnahmebereich.
Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung 1 dient z. B. zur Betätigung von Bypassventilen bzw. der Absperrorgane derartiger Bypassventile, die bei Abgasturboladern Verwendung finden.
Die Steuervorrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dem im Beispielsfalle im oberen Teil eine Unterdruckkammer 3 angeordnet ist. Die Unterdruckkammer 3 wird von einer unter Atmosphärendruck stehenden Druckkammer 4 durch eine federbelastete Membran 5 getrennt.
Die Unterdruckkammer 3 wird von einem oberen Gehäuseteil 12 und der topfförmig ausgebildeten Membran 5 begrenzt. In der Unterdruckkammer 3 ist eine Druckfeder 15 angeordnet.
Die Atmosphärendruckkammer 4 wird von der Membran 5 und einem unter dem oberen Gehäuseteil 12 liegenden zweiten Gehäuseteil 13 begrenzt, wobei die Membran 5 an ihren freien umfangsseitigen Endbereichen 16 und 17 von diesen beiden Gehäuseteilen 12 und 13 eingeklemmt wird.
Wie sich aus 1 ergibt, weist die Membran 5 eine auf die Unterdruckkammer 3 weisende Membranfläche 7 auf und ist ferner mit einer Durchtrittsausnehmung 21 für einen Regelstangenkopf 6A der Regelstange 6 versehen. Wie die Figur verdeutlicht, ist der Regelstangenkopf 6A mit einem Membranteller 8 durch Umspritzen verbunden.
Zum Verbinden der Einheit aus Membranteller 8 und Regelstange 6 wird die Regelstange 6 zunächst durch die Durchtrittsausnehmung bzw. Mittelausnehmung 21 der Membran hindurchgesteckt. Zur endgültigen Fixierung greift ein benachbart zur Durchtrittsausnehmung 21 angeordneter Fixierungsabschnitt 22 der Membran 5 in eine Nut 23 des Kunststoffmaterials des Membrantellers 8 ein. Dieses Einrasten ist aufgrund der Elastizität der Membran 5 möglich, so dass eine Art ”Schnapp-Rast-Verbindung” entsteht, die überdies die Mittelausnehmung bzw. Durchtrittsausnehmung 21 abdichtet, wie sich dies im Einzelnen aus der Darstellung der 1 ergibt. In diesem Endmontagezustand bedeckt der Membranteller 8 die Membranfläche 7, wie sich dies ebenfalls aus der zeichnerischen Darstellung der 1 im Einzelnen ergibt. Diese Figur zeigt auch, dass im Endmontagezustand die Druckfeder 15 an ihrem unteren Ende auf dem Membranteller 8 aufliegt, während sich ihr oberes Ende am oberen Gehäuseteil 12 abstützt.
Um die Haltewirkung zu verbessern, weist der Membrankopf 6A im dargestellten besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel an einem stirnseitigen in die Unterdruckkammer 3 ragenden Ende 9 einen ersten Verankerungsabschnitt 6B auf. Der Durchmesser B_B dieses Verankerungsabschnittes 6B ist größer als der Durchmesser D der Regelstange 6.
Unterhalb dieses ersten Verankerungsabschnittes 6B ist ein zweiter Verankerungsabschnitt 6C vorgesehen, dessen Durchmesser B_C ebenfalls größer ist als der Durchmesser D der Regelstange 6. Durch diese beiden Verankerungsabschnitte 6B und 6C wird die Fixierung der Regelstange 6 im Membranteller 8 weiter verbessert.
Wie sich aus 1 ferner ergibt, ist der Membranteller 8 mit einem im Beispielsfalle mittig angeordneten, in die Unterdruckkammer 3 turmartig aufragenden Aufnahmebereich 10 versehen. In diesem Aufnahmebereich 10 ist ein Magnet 11 zur Positionsdedektion angeordnet. Diese Anordnung kann im Zuge des Umspritzens des Regelstangenkopfes 6A und der Herstellung des Membrantellers 8 erfolgen.
In den 2A bis 2C ist eine alternative Möglichkeit zur Einbettung des Magneten 11 dargestellt. In diesem Falle weist der aufragende Aufnahmebereich 10 eine Kammer 19 auf, die im Zustand der 2A und 2B oben offen ist. Dementsprechend kann gemäß der Darstellung der 2B von oben der Magnet 11 in die Kammer 19 eingeschoben werden.
Gemäß der Darstellung der 2C ist dieser Einschiebevorgang beendet, so dass der Magnet 11 in der Kammer 19 aufgenommen ist. Diese Kammer 19 wiederum kann nunmehr durch einen Deckel 20 verschlossen werden. Dieser Deckel 20 kann beispielsweise laserverschweißt werden oder auch durch Vergießen erzeugt werden.
Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung der Erfindung wird hiermit explizit auf deren zeichnerische Darstellung in den 1, 2A, 2B und 2C Bezug genommen.
Bezugszeichenliste

1: Steuervorrichtung/Steuerdose
2: Gehäuse
3: Unterdruckkammer
4: Atmosphärendruckkammer
5: Membran
6: Regelstange
6A: Regelstangenkopf
6B: erster Verankerungsabschnitt
6C: zweiter Verankerungsabschnitt
7: Membranfläche
8: Membranteller
9: stirnseitiges Ende
10: Aufnahmebereich
11: Magnet
12, 13: Gehäusebereiche
14: Gleitbuchse
15: Druckfeder
16, 17: Endbereiche
18: Unterdruckanschluss
19: Kammer
20: Deckel
21: Durchtrittsausnehmung
B_B, B_C, D: Durchmesser

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1491754 A1 [0002]

Claims

Ventil-Steuervorrichtung (1) – mit einem Gehäuse (2), das eine Unterdruckkammer (3) und eine Atmosphärendruckkammer (4) aufweist, die durch eine federbelastete Membran (5) gasdicht voneinander getrennt sind; – mit einem auf der Membran (5) angeordneten Membranteller (8); und – mit einer Regelstange (6), die im Bereich eines Regelstangenkopfes (6A) mit der Membran (5) in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, – dass der Membranteller (8) als Kunststoffspritzteil ausgebildet ist.
Ventil-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelstangenkopf (6A) durch Umspritzen mit dem Kunststoffmaterial des Membrantellers (8) mit diesem verbunden ist.
Ventil-Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelstangenkopf (6A) an einem stirnseitigen, in die Unterdruckkammer (3) ragenden Ende (9) einen ersten Verankerungsabschnitt (6B) aufweist, dessen Durchmesser (B_B) größer ist als der Durchmesser (D) der Regelstange (6).
Ventil-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelstangenkopf (6A) unterhalb des ersten Verankerungsabschnittes (6B) einen zweiten Verankerungsabschnitt (6C) aufweist, dessen Durchmesser (B_C) größer ist als der Durchmesser (D) der Regelstange (6).
Ventil-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Membranfläche (7) vom Membranteller (8) bedeckt ist.
Ventil-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (5) eine Durchtrittsausnehmung (21) für den Regelstangenkopf (6A) aufweist, die vom Material des Membrantellers (8) verschlossen ist.
Ventil-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Membranteller (8) einen Aufnahmebereich (10) für einen Magneten (11) zur Positionsdedektion aufweist.
Ventil-Steuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebereich (10) eine Kammer (19) zur Aufnahme des Magneten aufweist, die nach dem Einführen des Magneten (11) mittels eines Deckels (20) verschließbar ist.
Ventil-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (5) einen Fixierungsabschnitt (22) aufweist, der in eine Nut (23) des Membrantellers (8) eingreift.
Ventil-Steuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (11) im Zuge der Herstellung des Membrantellers (8) im Aufnahmebereich (10) eingebettet wird.