DE102008030352B4 - Ventil-Steuervorrichtung - Google Patents
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Abstract
Ventil-Steuervorrichtung (1)mit einem durch einen Gehäusedeckel (2A) und ein Gehäuseteil (26) gebildetes Gehäuse, das eine Unterdruckkammer (3) und eine Atmosphärendruckkammer (4) aufweist, die durch eine federbelastete Membran (5) gasdicht voneinander getrennt sind;mit einer Regelstange (6) zur Regelung der Stellung eines Absperrorgans des Ventils, wobei die Regelstange (6) mit der Membran (5) verbunden ist; undmit einer Elektromagneteinrichtung (7), die mit der Regelstange (6) in deren jeweiligem Haltepunkt in Wirkverbindung bringbar ist;dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromagneteinrichtung (7) einen entlang der Längsachse (L) der Regelstange (6) verschiebbaren Anker (9) aufweist, der bei Bestromung der Elektromagneteinrichtung (7) einen Endabschnitt (29) der Regelstange (6) fixiert.
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 Steuerdosen bezeichnet werden, weisen eine in einem Gehäuse angeordnete Unterdruckkammer auf, die an eine Unterdruckquelle, beispielsweise an die Unterdruckpumpe eines Motors, angeschlossen sind. Die Unterdruckkammer wird durch eine Membran begrenzt, die durch eine in der Unterdruckkammer angeordnete Feder gegen einen Anschlag gedrückt wird. Die Membran trennt die Unterdruckkammer von einer zweiten Druckkammer, die mit der Atmosphäre in Verbindung steht oder an die eine weitere Über- oder Unterdruckquelle angeschlossen werden kann. Die Membran ist mit einer Regelstange verbunden, die wiederum das Absperrorgan des Ventils betätigt. Hierfür wird in der Unterdruckkammer ein Unterdruck angelegt, der mit Hilfe der Membran entgegen der Federkraft eine Kraft aufbaut und damit die Regelstange bewegt. - Des Weiteren ist eine derartige Steuervorrichtung aus der
DE 3 942 532 A1 bekannt. Ein Stellglied zum Verstellen des Luftdurchsatzes eines Bypasses einer Drosselklappe einer Verbrennungskraftmaschine hat einen Ventilkörper, welcher mittels eines pneumatischen Stellmotors verstellbar ist. Der Stellmotor wird mittels eines Steuerventils in Abhängigkeit der Bestromung einer Magnetspule angesteuert. Dadurch braucht der Anker der Magnetspule nur noch die Kraft zum Betätigen des Steuerventils und nicht mehr die wesentlich höhere Kraft zum Verschieben des Ventilkörpers des Bypasses aufzubringen. - Für das Halten des Absperrorgans sowohl in der geschlossenen Stellung wie auch für Zwischenstellungen, ist die von der Steuervorrichtung erzeugte Kraft häufig jedoch nicht hoch genug.
- Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, die es möglich macht, eine größere Haltekraft auf die Regelstange aufzubringen, die unabhängig von der Position der Regelstange im Bereich zwischen dem Minimal- und Maximalanschlag der Steuervorrichtung ist.
- Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.
- Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung ermöglicht die Erhöhung der Haltekraft (Kraft im Haltepunkt der Steuervorrichtung) um einen Betrag von mindestens etwa 150 N.
- Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung kann prinzipiell für jegliche Art von Ventilen und Klappen, insbesondere jedoch zur Ansteuerung von Turbolader-Abgas-Bypassventilen (Wastegates), 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. Darin zeigt:
-
1 eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung, -
2 eine perspektivische vergrößerte Darstellung eines Teilbereiches der Steuervorrichtung gemäß2 , -
3 eine der2 entsprechende Darstellung eines weiteren Teilbereiches der Steuervorrichtung gemäß1 , und -
4 ,5 Alternativen für die Anordnung einer ElektromagnetEinrichtung der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung. - Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung
1 dient zur Betätigung von Ventilen bzw. der Absperrorgane derartiger Ventile, die bei Abgasturboladern Verwendung finden. - Die Steuervorrichtung
1 weist ein mit einem Abschirmblech2 umgebenes, mit einem Gehäusedeckel2A versehenes Gehäuseteil26 auf, wobei im oberen Teil eine Unterdruckkammer3 mit einem Anschluss14 an eine Unterdruckquelle angeordnet ist. Die Unterdruckkammer3 wird von einer unter Atmosphärendruck stehenden Druckkammer4 durch eine mittels einer Spiralfeder13 belasteten Membran5 getrennt. - Die Unterdruckkammer
3 wird von einem oberen Deckeleinsatz17 und der topfförmig ausgebildeten Membran5 begrenzt, in die ein ebenfalls topfförmiges Abstützteil eingesetzt ist, auf dem ein - gemäß der gewählten Darstellung - unteres Ende der Spiralfeder13 aufliegt. Das obere Ende dieser Feder13 stützt sich an einem zugeordneten Bereich des oberen Deckeleinsatzes17 ab. - Die Atmosphärendruckkammer
4 wird von der Membran5 und dem Gehäuseteil26 begrenzt, wobei die Membran5 an ihrem freien umfangsseitigen Endbereich mit diesen beiden Gehäuseteilen verpresst wird. - Wie sich aus
1 ferner ergibt, ist innerhalb des Gehäusedeckels2A , zwischen dem Deckeleinsatz17 und dem oberen Deckelende, eine Elektromagneteinrichtung7 vorgesehen. - Bei der in
1 dargestellten Ausführungsform weist die Elektromagneteinrichtung7 einen fest im Gehäusedeckel2A angeordneten Spuleneisenkern8 auf, der elektrisch magnetisiert werden kann, was in1 nicht näher dargestellt ist. - Ferner weist die Elektromagneteinrichtung
7 einen Anker9 auf, der einen geschlitzten Konus10 umfasst, der auf einer dem Spuleneisenkern8 zugewandten Oberseite des Ankers9 angeordnet ist. Der Konus ist in einer komplementär ausgebildeten Ausnehmung27 des Spuleneisenkerns8 angeordnet und ist mit einer zentrischen Innenausnehmung28 versehen, in die ein oberes Ende29 eines Innenabschnittes11 der Regelstange6 eingreift. - Zwischen dem Spuleneisenkern
8 und dem längsbeweglich im Gehäusedeckel2A angeordneten Anker9 ist eine Blattfeder15 vorgesehen, was sich aus einer Zusammenschau der1 und2 ergibt. Die Blattfeder15 vergrößert die Distanz zwischen dem Anker9 und dem Spuleneisenkern8 im entspannten Zustand. Damit wird die Reibung des Endes29 des Innenabschnitts11 im Konus10 bzw. dessen zentrischer Ausnehmung28 reduziert. - Ferner ergibt sich aus der Zusammenschau der
1 und2 die Anordnung eines Dämpfungselementes16 zwischen der Unterseite des Ankers9 und der Oberseite des Deckeleinsatzes17 . Dieses Dämpfungselement16 nimmt Stöße auf und übt einen leichten Druck auf den Spuleneisenkern8 auf, um vertikale Bewegungen im Gehäusedeckel2A zu vermeiden. - Der Deckeleinsatz
17 wiederum nimmt die Kraft der in der Unterdruckkammer3 angeordneten Spiralfeder13 auf und dient als Führung für die Elemente der Elektromagneteinrichtung7 . - Die Funktionsweise dieser Anordnung ist wie folgt: Der Innenabschnitt
11 der Regelstange6 wird bei Bestromung der Elektromagneteinrichtung7 durch die Anziehung des Ankers9 mit dem geschlitzten Konus10 und den entsprechenden Gegenflächen der Ausnehmung27 im Spuleneisenkern8 arretiert. Die durch Linienberührung anliegenden Flächen des Konus10 an dem Innenabschnitt11 der Regelstange6 bilden hierfür eine Reibpaarung. Diese Ausführung der Arretierung des Innenabschnitts11 und damit der Regelstange6 ist unabhängig von deren Arbeitshub. - Hierdurch ergibt sich der Vorteil eines Downsizing der Steuervorrichtung
1 bzw. einer Erweiterung ihres Einsatzbereiches. - Für die weiteren Konstruktionsdetails ist auf die
1 und3 zu verweisen. - Bei der in diesen Figuren dargestellten Ausführungsform mit im Gehäusedeckel
2 integrierter Elektromagneteinrichtung7 ist die Regelstange6 in den bereits erwähnten Innenabschnitt11 und einen Außenabschnitt12 unterteilt. Wie die Zusammenschau der1 und3 zeigt, ist der Innenabschnitt11 mit dem Außenabschnitt12 der Regelstange6 über ein Winkelausgleichselement18 und ein dieses umgebendes Gehäuseteil19 verbunden. Hierfür weist das Gehäuseteil19 Aufnahmebuchsen20 und21 auf, in die Verbindungsenden22 des Innenabschnitts11 bzw.23 des Außenabschnittes12 eingreifen. Schließlich zeigen die1 und3 , dass das Winkelausgleichselement18 Zapfen24 und25 aufweist, die in entsprechende Ausnehmungen des Gehäuseteils19 eingreifen, so dass sich eine kardangelenk-ähnliche Anordnung ergibt. - Diese Ausbildung der zuvor erläuterten Anordnung absorbiert Schwenkbewegungen bzw. Kreisbewegungen des Außenabschnitts
12 der Regelstange6 zum gekoppelten, linear-geführten Innenabschnitt11 dieser Regelstange6 . - Zur Ausbildung des Deckeleinsatzes
17 ist nachzutragen, dass dieser mit Rippen versehen sein kann, die zur Führung und zur Vermeidung horizontaler Bewegungen der Elemente der Elektromagneteinrichtung7 dienen. - In den
4 und5 sind ferner zwei Varianten der Anordnung der Elektromagneteinrichtung7 dargestellt. Wie diese Figuren verdeutlichen, ist die Elektromagneteinrichtung7 gemäß den gewählten Darstellungen unterhalb des Gehäuseteils26 angeordnet, was den Vorteil ergibt, dass die Ausbildung der Steuervorrichtung1 zumindest weitestgehend unangetastet bleibt, so dass einzig der Außenabschnitt12 der Regelstange6 auf geeignete Art und Weise angepasst werden muss. Diese Varianten eignen sich dementsprechend insbesondere als Nachrüstungsmöglichkeit für existierende Steuervorrichtungen bzw. Steuerdosen1 . - In
4 ist die Regelstange6 fest mit einer äußeren Hülse umgeben, die in der zentrischen Öffnung des Ankers9 geführt ist und vom Konus10 arretiert werden kann. Der Anker9 selbst ist auf der Gehäuseseite abgewandten Seite positioniert. Dadurch ergibt sich die Klemmwirkung durch Bewegung des Ankers9 in Regelstangenbewegungsrichtung „Schließen“ des Ventils. - In
5 ist der Anker9 zwischen Gehäuseteil26 und Spuleneisenkern8 angeordnet. Die Klemmwirkung durch den Konus10 kommt daher durch eine gegenläufige Bewegungsrichtung von Anker und Regelstange beim Schließen des Ventils zustande. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Steuervorrichtung
- 2
- Abschirmblech
- 2A
- Gehäusedeckel
- 3
- Unterdruckkammer
- 4
- Atmosphärendruckkammer
- 5
- Membran
- 6
- Regelstange
- 7
- Elektromagneteinrichtung
- 8
- Spuleneisenkern
- 9
- Anker
- 10
- Konus (geschlitzt)
- 11
- Innenabschnitt der Regelstange
- 12
- Außenabschnitt der Regelstange
- 13
- Spiralfeder
- 14
- Anschluss an die Unterdruckquelle
- 15
- Blattfeder
- 16
- Dämpfungselement
- 17
- Deckeleinsatz
- 18
- Winkelausgleichselement (Kardangelenk)
- 19
- Gehäuseteil
- 20, 21
- Aufnahmebuchsen
- 22, 23
- Verbindungssender
- 24, 25
- Zapfen von 18
- 26
- Gehäuseteil
- 27
- Innenausnehmung des Spuleneisenkerns 8
- 28
- Innenausnehmung des Konus 10
- 29
- Endabschnitt von 11
- L
- Längsachse der Regelstange 6
Claims (8)
- Ventil-Steuervorrichtung (1) mit einem durch einen Gehäusedeckel (2A) und ein Gehäuseteil (26) gebildetes Gehäuse, das eine Unterdruckkammer (3) und eine Atmosphärendruckkammer (4) aufweist, die durch eine federbelastete Membran (5) gasdicht voneinander getrennt sind; mit einer Regelstange (6) zur Regelung der Stellung eines Absperrorgans des Ventils, wobei die Regelstange (6) mit der Membran (5) verbunden ist; und mit einer Elektromagneteinrichtung (7), die mit der Regelstange (6) in deren jeweiligem Haltepunkt in Wirkverbindung bringbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromagneteinrichtung (7) einen entlang der Längsachse (L) der Regelstange (6) verschiebbaren Anker (9) aufweist, der bei Bestromung der Elektromagneteinrichtung (7) einen Endabschnitt (29) der Regelstange (6) fixiert.
- Steuervorrichtung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (9) einen geschlitzten Konus (10) mit einer Innenausnehmung (28) aufweist, in die der Endabschnitt (29) der Regelstange (6) eingreift und der bei Bestromung der Elektromagneteinrichtung und Bewegung des Ankers (9) durch Zusammendrücken den Endabschnitt (29) fixiert. - Steuervorrichtung nach
Anspruch 1 oderAnspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromagneteinrichtung (7) in der Unterdruckkammer (3) angeordnet ist. - Steuervorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Regelstange (6) einen im vom Gehäusedeckel (2A) und Gehäuseteil (26) gebildeten Gehäuse angeordneten Innenabschnitt (11) und einen aus diesem Gehäuse herausragenden Außenabschnitt (12) aufweist, die über ein Winkelausgleichselement (18) miteinander verbunden sind. - Steuervorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromagneteinrichtung (7) eine Blattfeder (15) aufweist, die zwischen dem Anker (9) und einem Spuleneisenkern (8) der Elektromagneteinrichtung (7) angeordnet ist. - Steuervorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromagneteinrichtung (7) in einem Deckeleinsatz (17) des Gehäusedeckels (2A) geführt ist. - Steuervorrichtung nach
Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Anker (9) der Elektromagneteinrichtung (7) und dem Deckeleinsatz (17) ein Dämpfungselement (16) angeordnet ist. - Steuervorrichtung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromagneteinrichtung (7) außerhalb des vom Gehäusedeckel (2A) und Gehäuseteil (26) gebildeten Gehäuses angeordnet ist.
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