DE102012224131B3 - Valve - Google Patents
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist ein Ventil mit einem Gehäuse 11, einem in dem Gehäuse 11 angeordneten Solenoid 14, einem von dem Solenoid 14 bewegbaren Stift 16 und einem mit dem Stift 14 verbundenen Kolben 16. Der Kolben 17 ist topfförmig gestaltet und am Boden 18 des topfförmigen Kolbens 17 ist ein Federelement 23 angeordnet, welches einteilig mit dem Boden 18 verbunden ist. Der Stift 16 ist mit dem Federelement 23 verbunden und dass das Federelement 23 ist derart ausgebildet, dass es eine Relativbewegung des Kolbens 17 gegenüber dem Stift 16 ermöglicht.The invention relates to a valve with a housing 11, a solenoid 14 arranged in the housing 11, a pin 16 movable by the solenoid 14 and a piston 16 connected to the pin 14. The piston 17 is cup-shaped and at the bottom 18 of the cup-shaped Piston 17 is a spring element 23 which is integrally connected to the bottom 18. The pin 16 is connected to the spring element 23 and that the spring element 23 is designed such that it enables the piston 17 to move relative to the pin 16.
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.The invention relates to a valve comprising a housing, a solenoid disposed in the housing, a pin movable by the solenoid and a piston connected to the pin.
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 Schwenkwinkel beim schnellen Schließen hinderlich sind. Zudem sind Relativbewegungen miteinander verbundener Teile mit Reibung und den damit bekannten Nachteilen verbunden.Such valves are used, inter alia, as a diverter valve on the turbocharger in motor vehicles to release a bypass to the suction side in overrun and are thus known. In order to prevent excessive braking of the turbocharger, but also to ensure a quick start, rapid opening and closing of the valve is an essential prerequisite. In particular, when closing it depends on the immediate closing by the application of the piston to a valve seat. The valve seat is formed by the housing of the turbocharger to which the valve is flanged. This has the consequence that the valve seat is not completely parallel to the piston, which would be required for a fast and especially tight closing. Nevertheless, to ensure a safe closing, the piston must adapt to the valve seat. For this purpose, it is known to form the pin at its end facing the piston with a ball head and to make the corresponding receptacle on the piston as a ball socket. The disadvantage here is the complex design. The articulated connection of the piston to the pin allows a relatively large pivoting, with large swivel angle are hindering the fast closing. In addition, relative movements of interconnected parts are associated with friction and the known disadvantages.
Aus der
Aus der
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ventil zu schaffen, dass einen einfachen Aufbau besitzt und ein schnelles und sicheres Schließen ermöglicht.The invention is therefore an object of the invention to provide a valve that has a simple structure and allows fast and secure closing.
Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass der Kolben topfförmig gestaltet ist, dass am Boden des topfförmigen Kolbens ein Federelement angeordnet ist, welches einteilig mit dem Boden verbunden ist, dass der Stift mit dem Federelement verbunden ist und dass das Federelement derart ausgebildet ist, dass es eine Relativbewegung des Kolbens gegenüber dem Stift ermöglicht.The object is achieved in that the piston is cup-shaped, that at the bottom of the cup-shaped piston, a spring element is arranged, which is integrally connected to the ground, that the pin is connected to the spring element and that the spring element is designed such that it allows a relative movement of the piston relative to the pin.
Das Vorsehen eines Federelementes ermöglicht eine Relativbewegung zwischen Kolben und Stift, wodurch sich die Lageabweichungen zwischen Kolben und Ventilsitz ausgleichen lassen. Dabei ist gewährleistet, dass die Relativbewegung ausschließlich durch Verformung des Federelements erfolgt. Eine Bewegung mit Reibung zwischen zwei Bauteilen wird so vermieden. Mit der Gestaltung des Federelements lässt sich der Schwenkwinkel des Kolbens gezielt einstellen. Dadurch ist sichergestellt, dass nur ein geringes Verschwenken des Kolbens gegenüber dem Stift möglich ist, was ein schnelles Schließen des Ventils garantiert, da sich der Schwenkwinkel begrenzen lässt. Je nach Anwendungsfall lassen sich Schwenkwinkel von einigen Grad bis zu einigen Zehntelgrad realisieren. Das Ventil ist so an verschiedene Anwendungsgebiete anpassbar, wodurch das Ventil ein breites Einsatzgebiet besitzt. Zudem ist der Kolben mit dem Federelement relativ einfach gestaltet, was die Herstellbarkeit vereinfacht.The provision of a spring element allows a relative movement between the piston and pin, which can compensate for the positional deviations between the piston and valve seat. It is ensured that the relative movement takes place exclusively by deformation of the spring element. A movement with friction between two components is thus avoided. With the design of the spring element, the pivot angle of the piston can be adjusted specifically. This ensures that only a slight pivoting of the piston relative to the pin is possible, which guarantees a fast closing of the valve, since the pivoting angle can be limited. Depending on the application, swivel angles from a few degrees to a few tenths of a degree can be realized. The valve is thus adaptable to different fields of application, whereby the valve has a wide range of applications. In addition, the piston with the spring element is relatively simple, which simplifies the manufacturability.
In einer einfachen Ausgestaltung sind der Kolben und der Stift über eine Rastverbindung miteinander verbunden. Da die Bewegung ausschließlich über das Federelement erzeugt wird, kann die Rastverbindung wesentlich steifer und somit sicherer ausgebildet werden, als dies bei einer Verbindung möglich wäre, bei der beide Teile zueinander beweglich sein müssen.In a simple embodiment, the piston and the pin are connected to one another via a latching connection. Since the movement is generated exclusively by the spring element, the latching connection can be made much stiffer and thus safer than would be possible with a connection in which both parts must be movable relative to one another.
Eine besonders sichere Verbindung zwischen Kolben und Stift wird dadurch erreicht, dass das Federelement mit dem Stift fest verbunden, vorzugsweise verschraubt ist.A particularly secure connection between the piston and pin is achieved in that the spring element firmly connected to the pin, preferably screwed.
Die Ausbildung des Federelements erlaubt eine große Formenvielfalt. In einer einfach herzustellenden Ausgestaltung ist das Federelement als Bügel ausgebildet.The design of the spring element allows a large variety of shapes. In an easily manufactured embodiment, the spring element is designed as a bracket.
Die Verbindung mit dem Stift erfolgt in einfacher Weise dadurch, dass der Bügel mittig einen Bereich zum Verbinden mit dem Stift besitzt und zu beiden Seiten des mittleren Bereichs je einen federnden Bereich aufweist.The connection with the pin takes place in a simple manner in that the bracket has a central area for connection to the pin and has a respective resilient region on both sides of the central region.
Die federnden Bereiche lassen sich durch eine entsprechende Gestaltung der Querschnittsform des Bügels erzeugen. In einer wesentlich leichter herzustellenden Ausgestaltung sind die federnden Bereiche dadurch erzeugt, dass der Bügel in diesen Bereichen eine Querschnittsverjüngung aufweist. Dadurch kann die Querschnittsform beibehalten werden. Mit dieser Ausgestaltung wird zudem erreicht, dass der Kolben dadurch verschwenkt wird, dass ein federnder Bereich in eine Richtung und der andere federnde Bereich in die entgegengesetzte Richtung ausgelenkt wird. Neben Biegung können die federnden Bereiche auf Torsion beansprucht werden. Das hat den Vorteil, dass der Kolben nicht nur in eine Richtung, sondern in mehrere Richtungen gegenüber dem Stift schwenkbar ist.The resilient regions can be generated by an appropriate design of the cross-sectional shape of the bracket. In a much easier-to-manufacture embodiment, the resilient regions are generated in that the bracket has a cross-sectional taper in these areas. This allows the cross-sectional shape to be maintained. With this embodiment is also achieved that the piston is pivoted by that a resilient region in one direction and the other resilient area is deflected in the opposite direction. In addition to bending, the resilient areas can be subjected to torsion. This has the advantage that the piston is pivotable not only in one direction but in several directions relative to the pin.
Eine gute Anbindung des Federelements an den Kolben bei leichter Herstellbarkeit ist gegeben, wenn der Boden des Kolbens eine Öffnung aufweist und an der Außenseite des Bodens das Federelement die Öffnung überspannt, so dass der Stift durch die Öffnung im Boden hindurch ragt.A good connection of the spring element to the piston with ease of manufacture is given when the bottom of the piston has an opening and on the outside of the bottom, the spring element spans the opening, so that the pin protrudes through the opening in the bottom.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung besitzt der innerhalb des topfförmigen Kolbens liegende Bereich des Stifts einen größeren Durchmesser als die Öffnung im Boden des Kolbens. Dadurch wird ein Durchrutschen des Stifts durch die Öffnung verhindert. Auf diese Weise erhält man eine Verliersicherung zur einfacheren Montage. Gleichzeitig wird im Falle einer Beschädigung der Verbindung zwischen Stift und Kolben verhindert, dass Teile des Stifts in die Leitung gelangen.In a further advantageous embodiment, the region of the pin located within the cup-shaped piston has a larger diameter than the opening in the bottom of the piston. This prevents the pin from slipping through the opening. In this way you get a captive for easier installation. At the same time, in the event of damage to the connection between the pin and the piston, parts of the pin are prevented from entering the line.
Ein Ventil mit geringerer axialer Länge, welches somit weniger Bauraum beansprucht, wird in einer anderen Ausgestaltung dadurch geschaffen, dass das Federelement innerhalb des topfförmigen Kolbens angeordnet ist.A valve with a smaller axial length, which thus occupies less space is created in another embodiment, characterized in that the spring element is disposed within the cup-shaped piston.
Eine besonders einfache Verbindung des Kolbens mit dem Stift wird mittels einer Verbindung erzielt, bei der der Stift an seinem dem Solenoid abgewandten Ende einen Schlitz aufweist, in den das Federelement eingreift.A particularly simple connection of the piston to the pin is achieved by means of a connection in which the pin has a slot at its end facing away from the solenoid, in which the spring element engages.
Ein sicheres Verrasten wird dadurch erreicht, dass der Schlitz eine Raststufe besitzt, die vorzugsweise dem Querschnitt des Federelements entspricht.A secure locking is achieved in that the slot has a latching step, which preferably corresponds to the cross section of the spring element.
Eine einfache Ausgestaltung, die gleichzeitig eine gute Beweglichkeit des Kolbens gegenüber dem Stift ermöglicht, besteht darin, dass das Federelement einen kreisförmigen Querschnitt besitzt.A simple configuration, which at the same time allows a good mobility of the piston relative to the pin, is that the spring element has a circular cross-section.
Um die Druckbelastung des Ventils, insbesondere des Gehäuses zu reduzieren, besitzt der Kolben Öffnungen im Boden.In order to reduce the pressure load of the valve, in particular the housing, the piston has openings in the bottom.
In einer weiteren Ausgestaltung besitzt der Stift eine den Stift durchdringende Längsbohrung, über die ein Druckausgleich ins Gehäuse erfolgen kann.In a further embodiment, the pin has a pin penetrating the longitudinal bore, via which a pressure equalization can take place in the housing.
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.For even faster pressure equalization and to minimize any noise due to pressure equalization, the pin also has a perpendicular to the longitudinal axis transverse bore, which also penetrates the pin and is connected to the longitudinal bore.
Ein schnelles Öffnen und Schließen des Ventils aufgrund geringer Massen wird mit einem Ventil erreicht, dessen Kolben aus Kunststoff besteht.A quick opening and closing of the valve due to low mass is achieved with a valve whose piston is made of plastic.
An mehreren Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher beschrieben. Es zeigen in:In several embodiments, the invention will be described in more detail. Show in:
Das Ventil
In dem Gehäuse
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