DE102011056096A1

DE102011056096A1 - Elektromagnetventil

Info

Publication number: DE102011056096A1
Application number: DE102011056096A
Authority: DE
Inventors: Martin Lenk
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2011-12-06
Filing date: 2011-12-06
Publication date: 2013-06-06
Anticipated expiration: 2031-12-07
Also published as: DE102011056096B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil für den Einsatz im Brennkraftmaschinenbereich mit einem Gehäuse (16), in dem ein elektromagnetischer Kreis (22) angeordnet ist, wobei der elektromagnetische Kreis (22) zumindest aus einer auf einen Spulenträger (24) gewickelten Spule (26), einem Ankerorgan (28) und einer Rückschlusseinrichtung (30) besteht, wobei das Ankerorgan (28) über Kopplungsmittel (36, 38, 40, 42) auf ein Ventilverschlussglied (10) einwirkt, wobei die Kopplungsmittel (36, 38, 40, 42) ein mehrteiliges Hebelsystem (38, 40, 42) aufweisen,

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil für den Einsatz im Brennkraftmaschinenbereich mit einem Gehäuse, in dem ein elektromagnetischer Kreis angeordnet ist, wobei der elektromagnetische Kreis zumindest aus einer auf einen Spulenträger gewickelten Spule, einem Ankerorgan und einer Rückschlusseinrichtung besteht, wobei das Ankerorgan über Kopplungsmittel auf ein Ventilverschlussglied einwirkt.
Derartige Elektromagnetventile werden im Brennkraftmaschinenbereich
auf vielfältige Weise eingesetzt. Je nach Einsatzart wird das Ventilverschlussglied entsprechend gestaltet. Dementsprechend werden die Elektromagnetventile beispielsweise bei Abgasrückführventilen oder auch bei sogenannten Schubumluftventilen eingesetzt. Alle Ventilarten unterliegen jedoch gerade im Brennkraftmaschinenbereich der Anforderung, auf geringsten Bauraum möglichst effektiv das gewünschte Ventilverhalten abzubilden. Aus der DE 10 2005 028 141 A1 ist ein Elektromagnetventil bekannt, das als Schubumluftventil einsetzbar ist. Um bei einer Brennkraftmaschine eine hohe Förderung einer Ladedruckpumpe gegen eine geschlossene Drosselklappe und den daraus entstehenden Pumpeffekt sowie ein zu starkes plötzliches Absenken der Turbodrehzahl mit den Folgen thermodynamischer Probleme zu verhindern, ist es üblich, in einer Bypassleitung zum Verdichter ein Schubumluftventil anzuordnen. Die Ansteuerung eines derartigen elektromagnetischen Schubumluftventiles erfolgt über eine Steuereinheit entsprechend vorhandener Motordaten. Darüber hinaus ist es bekannt, dass das Ventil Druckausgleichsöffnungen am Ventilverschlusskörper aufweist, wodurch bei entsprechender Auslegung der wirksamen Flächen ein Kräftegleichgewicht bzgl. der wirkenden pneumatischen Kräfte hergestellt wird. Darüber hinaus ist es bekannt, dass Ankerorgan direkt mit dem Ventilverschlussglied zu verbinden, um beispielsweise bei Bestromung des Elektromagneten das Ventil zu öffnen. Trotz der 5 Maßnahmen zur Optimierung eines derartigen Elektromagnetventils müssen zur Erreichung der erforderlichen hohen Stellkraft immer noch relativ groß ausgefegte Elektromagnete eingesetzt werden. Dies führt dann auch immer gleichzeitig zu einem relativ großen erforderlichen Bauraum und Gewicht der Ventile, was die Variabilität und Flexibilität hinsichtlich des Einsatzes dieser Elektromagnetventile im Brennkraftmaschinenbereich stark einschränkt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Elektromagnetventil für den Einsatz im Brennkraftmaschinenbereich bereitzustellen, das die oben genannten Nachteile vermeidet.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Kopplungsmittel ein mehrteiliges Hebelsystem aufweisen. Auf diese Weise ist es möglich, wesentlich kompaktere und leichtere Magnetspulen einzusetzen. Insbesondere ist es damit auch möglich, sogenannte Kurzhubmagnetspulen einzusetzen, wodurch sich der Bauraum wesentlich verringern lässt.
Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Hebelsystem ein Umlenkorgan, das insbesondere rotationssymmetrisch ausgeführt ist und das mit einer ersten Oberfläche kraft und/oder formschlüssig mit einem Stößelteil verbunden ist, und mindestens einen Hebelarm aufweist, der über ein erstes Hebelende mit einer zweiten Oberfläche des Umlenkorgans in Wirkverbindung steht, an einem Abstützteil über einen Stützpunkt abgestützt ist und über ein zweites Hebelende mit dem Ventilverschlussglied in Wirkverbindung steht. Das Ankerorgan kann hierbei vorteilhafterweise als Plattenanker ausgeführt sein, der mit dem durch die Spule geführten Stößelteil kraft- und/oder formschlüssig verbunden ist.
Um bei dem erfindungsgemäßen Elektromagnetventil sicherzustellen, dass das Ventilverschlussglied im unbestromten Zustand einen Ventilsitz dichtend abschließt, ist zwischen dem Ventilverschlussglied und dem Abstützteil ein Federorgan angeordnet.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist das Ventilverschlussglied einen zu den Kopplungsmitteln gerichteten Lagerzapfen mit einem Anschlagorgan für das zweite Hebelende auf. Auch eine derartige Ausführung trägt insbesondere zur Bauraumverminderung bei. Hierbei ist es insbesondere sinnvoll, wenn der Lagerzapfen im Abstützteil geführt ist.
Darüber hinaus können im Ventilverschlussglied und im Abstützteil miteinander korrespondierende Druckausgleichsbohrungen vorgesehen sein.
In einer besonders kompakten Ausführungsform ist das Abstützteil als Gehäuseunterteil ausgeführt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher erläutert.
Hierbei zeigt die einzige Figur eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Schubumluftventiles, wobei in der linken Hälfte der Ansicht das Schubumluftventil in geschlossener Stellung und in der rechten Ansicht in offener Stellung dargestellt ist.
Das erfindungsgemäße Elektromagnetventil 2 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Schubumluftventil ausgebildet. Das Schubumluftventil ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel direkt an ein Kanal bildendes Gehäuse 4 eines als Rezirkutationskanal dienenden Bypasskanals 6 einer nicht näher dargestellten Aufladeeinrichtung eines Abgasturboladers unter Zwischenlage einer Dichtung 8 angeflanscht, Der Rezirkulations- bzw. Bypasskanal 6 kann entweder direkt im Gehäuse der Aufladeeinrichtung oder als externer Kanal ausgebildet sein.
Das Schubumluftventil weist ein Ventilverschlussglied 10 auf, das eine Druckseite 12 von einer seitlich anliegenden Niederdruckseite 14 des Rezirkulationskanals 8 der Aufladeeinrichtung trennt.
Des Weiteren weist das Elektromagnetventil 2 ein Gehäuse 16 auf, das elf Gehäuseoberteil 18 und ein Gehäuseunterteil 20 besitzt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist im Gehäuseoberteil 18 ein elektromagnetischer Kreis 22 angeordnet, der aus einer auf einen Spulenträger 24 gewickelten Spule 26, einem Ankerorgan 28, sowie einer Rückschlusseinrichtung 30 aufgebaut ist. Des Weiteren weist das Gehäuseoberteil einen Kontaktstecker 32 auf, der das Schubumluftventil 2 mit einer nicht weiter dargestellten Steuereinheit elektrisch verbindet. Das Gehäuseoberteil 18 des Efektromagnetventils 2 wird an der vom Ventilverschlussglied 10 abgewandten Seite durch eine Gehäuseabdeckplatte 34 verschlossen, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel laserverschweist mit dem Gehäuseoberteil 18 ist.
Ein im vorliegenden Ausführungsbeispiel an den Plattenanker 28 angespritztes Stößelteil 36 ist durch die Spule 26 hindurchgeführt und durch den Spulenträger 24 verschieblich gelagert. Zusammen mit einem rotationssymmetrischen Umlenkorgan 38 und zwei Hebelarmen 40 bildet das Stößelteil 36 die Kopplungmittel. Das Umlenkorgan 38 sowie die beiden Hebelarme 40, 42 formen hierbei ein Hebelsystem.
Das Ventilverschlussglied 10 weist einen zu den Kopplungsmitteln 36, 38, 40, 42 gerichteten Lagerzapfen 44 auf, der ein Anschlagorgan 46 für die beiden Hebelarme 40, 42 aufweist. Das rotationssymmetrische Umlenkorgan 38 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel über eine erste Oberfläche 48 formschlüssig mit dem Stößelteil 36 verbunden. An einer zweiten Oberfläche 50 liegt jeweils ein erstes Hebelende 52, 54 der beiden Hebelarme 40, 42 an. Ein zweites Hebelende 56, 58 steht mit dem Anschlagorgan 46 des Lagerzapfens 44 in Wirkverbindung. Des Weiteren besitzen beide Hebelarme 40, 42 jeweils einen Stützpunkt 60, 62 die sich an dem als Abstützteil ausgebildeten Unterteil 20 abstützen. Die Stützpunkte 60, 62 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel als im Abstützteil 18 ausgebildete Drehlager vorgesehen. Zwischen dem Ventilverschlussglied 10 und dem als Unterteil ausgebildeten Abstützteil 20 ist eine Feder 64 angeordnet, die das Ventilverschlussglied 10 im nicht bestromten Zustand gegen eine Ventilsitzfläche 66 des Kanals bildenden Gehäuses 4 drückt. Des Weiteren sind sowohl im Ventilverschlussglied 10 als auch im Abstützten 20 und im vorliegenden Ausführungsbeispiel im rotationssymmetrischen Umlenkorgan 38 Druckausgleichsbohrungen 68, 70, 72 vorgesehen, die derart miteinander korrespondieren, dass das Schubumluftventil 2 druckausgeglichen ist. Durch die besondere Anordnung des Gehäuses und der Kopplungsmittel, ist es darüber hinaus möglich, das Gehäuseoberteil 18 je nach Anwendungsbedarf in einer unterschiedlichen Winkellage, die besonders für den Kontaktstecker 32 wichtig ist, auf dem Gehäuseunterteil 20 zu fixieren. Im linken Teil der Figur ist das Schubumluftventil 2 in der geschlossenen Stellung dargestellt. Die Druckseite 12 wird also von der Saugseite 14 des Rezirkulationskanals 6 der Aufladeeinrichtung getrennt. Wird nun die Spule 26 bestromt, wird der Plattenanker 28 gegen die Schließrichtung des Federorgans 64 bewegt und damit über die zweite Oberfläche 50 des Umlenkorgans 38 ein derartiger Druck auf die ersten Hebelenden 52, 54 der Hebelarme 40, 42 ausgeübt, dass das Ventilverschussglied unter der Aufwärtsbewegung der zweiten Hebelenden 56, 58 geöffnet wird.
Es sollte deutlich sein, dass aufgrund der Erfindung mit einem sehr geringen Hubweg und einer nicht so hohen Magnetkraft sehr schnell ein großer Stellweg des Ventilverschlussgliedes 10 erreicht werden kann.
Natürlich sind viele Varianten des erfindungsgemäßen Elektromagnetventils 2 möglich. Insbesondere die Anordnung des Ankerorgans und damit verbunden die Anordnung des Federorgans 64 sind vielfältig. Das dargestellte Ausführungsbeispiel soll diese Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Elektromagnetventils nicht beschränken.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005028141 A1 [0002]

Claims

Elektromagnetventil für den Einsatz im Brennkraftmaschinenbereich mit einem Gehäuse (16), in dem ein elektromagnetischer Kreis (22) angeordnet ist, wobei der elektromagnetische Kreis (22) zumindest aus einer auf einen Spulenträger (24) gewickelten Spule (26), einem Ankerorgan (28) und einer Rückschlusseinrichtung (30) besteht, wobei das Ankerorgan (28) über Kopplungsmittel (36, 38, 40, 42) auf ein Ventilverschlussglied (10) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsmittel (36, 38, 40, 42) ein mehrteiliges Hebelsystem (38, 40, 42) aufweisen.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelsystem (38, 40, 42) ein Umlenkorgan (38), das insbesondere rotationssymmetrisch ausgeführt ist und das mit einer ersten Oberfläche (48) kraft- und/oder formschlüssig mit einem Stößelteil (36) verbunden ist, und mindestens einen Hebelarm (40, 42) aufweist, der über ein erstes Hebelende (52, 54) mit einer zweiten Oberfläche (50) des Umlenkorgans (38) in Wirkverbindung steht, an einem Abstützteil (20) über einen Stützpunkt (60, 62) abgestützt ist und über ein zweites Hebelende (56, 58) mit dem Ventilverschlussglied (10) in Wirkverbindung steht.
Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerorgan (28) als Plattenanker ausgeführt ist, der mit dem durch die Spule (26) geführten Stößelteil (36) kraft- und/oder formschlüssig verbunden ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ventilverschlussglied (10) und dem Abstützteil (20) ein Federorgan (64) angeordnet ist.
Elektromagnetventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilverschlussglied (10) einen zu den Kopplungsmitteln (36, 38, 40, 42) gerichteten Lagerzapfen (44) mit einem Anschlagorgan (46) für das zweite Hebelende (56, 58) aufweist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerzapfen (44) im Abstützteil (20) geführt ist.
Elektromagnetventil nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im Ventilverschlussglied (10) und dem Abstützteil (20) miteinander korrespondierende Druckausgleichsbohrungen (68, 70) vorgesehen sind.
Elektromagnetventil nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützteil (20) als Gehäuseunterteil ausgeführt ist.