DE102016226086A1

DE102016226086A1 - Ventil

Info

Publication number: DE102016226086A1
Application number: DE102016226086.3A
Authority: DE
Inventors: Rosario Bonanno
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2018-06-28
Also published as: US20190383413A1; JP2020503478A; EP3559528A1; CN110100126A; WO2018114616A1; KR20190099488A

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Ventil mit einem Gehäuse 1, einem in dem Gehäuse 1 angeordneten Solenoid 5, einem von dem Solenoid 5 bewegbaren Stift 7, einem mit dem Stift 7 verbundenen Kolben 8, wobei ein aus Metall bestehendes, zweites Gehäuseteil 13, welches an dem Gehäuse 1 anliegt und den Kolben 8 teilweise aufnimmt, vorgesehen ist.

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, wobei ein zweites Gehäuseteil vorgesehen ist, welches an dem Gehäuse anliegt und den Kolben teilweise aufnimmt.
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. Der Ventilsitz wird vom Gehäuse des Turboladers gebildet, an dem das Ventil angeflanscht wird. Darüber hinaus muss der axial verschiebliche Kolben gegen das Gehäuse abgedichtet sein. Hierzu ist es bekannt, in dem zweiten Gehäuseteil eine Dichtung anzuordnen, die jeweils am zweiten Gehäuseteil und an der Mantelfläche des Kolbens anliegt. Das aus Kunststoff bestehende zweite Gehäuseteil ist mittels einer Rastverbindung mit dem ersten Gehäuseteil verbunden. Das aus Gewichtsgründen aus Kunststoff bestehende zweite Gehäuseteil muss für eine ausreichende Festigkeit sowie herstellungsbedingt eine gewisse Struktur und Wandstärke aufweisen. Das hat zur Folge, dass ein entsprechender Bauraum vorgesehen werden muss. Derartige Ventile sind daher nur bedingt an verschiedene Einbauräume anpassbar.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ventil zu schaffen, welches von seinem Aufbau den Einsatz in unterschiedlichen Einbauorten ermöglicht.
Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass das zweite Gehäuseteil aus Metall besteht.
Die Ausbildung des zweiten Gehäuseteils aus Metall, hat den Vorteil, dass es gegenüber einem Kunststoffteil mit einer deutlich reduzierten Wandstärke aufgrund der höheren Festigkeit von Kunststoff ausgebildet werden kann. Die geringere Wandstärke ermöglicht bei gleichem Kolbendurchmesser einen kleineren Durchmesser des zweiten Gehäuseteils. Das Ventil ist damit in kleinere Öffnungen montierbar. Ebenso lässt sich die Dichtung im Durchmesser kleiner ausbilden, was zu einer verbesserten Abdichtung führt. Mit der Ausbildung des zweiten Gehäuseteils aus Metall wird zudem eine höhere Temperaturbeständigkeit erreicht, was ebenfalls den Einsatz unter bislang nicht möglichen Einsatzbedingungen erlaubt. Des Weiteren erlaubt ein metallisches zweites Gehäuseteil ein Verbinden mit dem Gehäuse über eine Rastverbindung oder andere Verbindungen.
Eine gute Beständigkeit gegenüber verschiedensten durchströmenden Medien und Mediengemischen, vorzugsweise Abgas eines Verbrennungsmotors, wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung dadurch erreicht, dass das Metall ein Edelstahl, vorzugsweise ein Chrom-Nickel-Stahl ist.
Das zweite Gehäuseteil lässt sich gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung besonders kostengünstig als Tiefziehteil herstellen. Die Formgebung des Gehäuseteils lässt sich in nur einem Arbeitsschritt ohne weitere Bearbeitungen erzielen.
Es hat sich gezeigt, dass für den Einsatz des Ventils in einem Kraftfahrzeug eine Wandstärke von 0,3 mm bis 3 mm, vorzugsweise von 0,5 mm bis 1 mm des zweiten Gehäuseteils ausreichend ist, um eine ausreichende Festigkeit und damit einen sicheren Betrieb des Ventils zu gewährleisten.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist das zweite Gehäuseteil ein seiner dem Gehäuse zugewandten Seite eine nach radial außen abstehende Kante auf. Mit der Kante lässt sich im Bedarfsfall eine definierte Anschlagsfläche zum Aufsetzen am Gehäuse erzeugen. Die Kante lässt sich zu dem besonders einfach und somit kostengünstig bei der Formgebung des zweiten Gehäuseteils mittels Tiefziehen erzeugen.
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung lässt sich die nach radial außen abstehende Kante nutzen, um das zweite Gehäuseteil mit dem Gehäuse zu verbinden.
Hierzu kann die Kante einerseits auf das Gehäuse aufgesetzt werden. Mittels eines weiteren, mit dem Gehäuse zu verbindenden Bauteil lässt sich die Kante und damit das zweite Gehäuseteil zwischen Gehäuse und dem weiteren Bauteil klemmen und so in seiner Position fixieren.
Andererseits kann die radial nach außen abstehende Kante in entsprechend ausgebildete Rasthaken am Gehäuse eingeklipst werden, um so über eine derartige Rastverbindung einen zuverlässigen Sitz am Gehäuse zu erzielen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das zweite Gehäuseteil mit dem Gehäuse verpresst. Der Vorteil besteht darin, dass keine zusätzlichen Befestigungselemente notwendig sind. Des Weiteren lässt sich das Gehäuse durch den Wegfall von Rastelemente wesentlich einfacher gestalten, was eine deutliche Kostenreduzierung bei der Herstellung zur Folge hat.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist das zweite Gehäuseteil mit einem in dem Gehäuse eingegossenen Rückschlusselement des Solenoids verpresst. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass Rückschlusselemente aus Metall bestehen und dadurch eine deutlich höhere Prozessstabilität beim Verpressen aufweisen, als bei einem Verpressen des zweiten Gehäuseteils mit einem Kunststoffteil. Zudem ist das Rückschlusselement ein bereits im Ventil vorhandenes Bauteil, wodurch kein zusätzliches Bauteil für das Verpressen mit dem zweiten Gehäuseteil benötigt wird.
Für eine besonders einfache Montage und ein hohe Zuverlässigkeit der Pressverbindung hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Rückschlusselement einen in Richtung Kolben gerichteten zylindrischen Abschnitt aufweist, auf den das zweite Gehäuseteil aufgepresst wird.
Für ein besonders prozesssicheres Aufpressen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Rückschlusselement eine Einführschräge für das zweite Gehäuseteil besitzt.
In einem mit der Erfindung auszuführenden Verfahren kann die radial nach außen abstehende Kante des zweiten Gehäuseteils als Angriffspunkt für ein Presswerkzeug verwendet werden.
Weiter kann diese Kante für das Verpressen als Anschlag am Gehäuse dienen, um so eine ordnungsgemäße Ausführung der Pressverbindung zu gewährleisten. Das bedeutet, eine zuverlässige Verbindung des zweiten Gehäuseteils mit dem Gehäuse ist erreicht, wenn das zweite Gehäuseteil soweit aufgepresst wird, dass die Kante am Gehäuse anliegt.
Für eine prozesssichere Abdichtung des Kolbens gegenüber dem Gehäuse hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das zweite Gehäuseteil auf seiner dem Gehäuse abgewandten Seite einen nach radial innen gerichteten Kragen besitzt. Der Vorteil besteht darin, dass der Kragen als Aufnahme einer Dichtung genutzt werden kann.
Um eine dauerhafte Fixierung der Dichtung am zweiten Gehäuseteil zu gewährleisten, besteht eine weitere Ausgestaltung darin, die Dichtung am Kragen zu klemmen. Besonders vorteilhaft ist dabei die Verwendung des Rückschlusselements des Solenoids, da auf diese Weise kein zusätzliches Bauteil benötigt wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Fixieren der Dichtung in einem Arbeitsschritt mit dem Aufpressen erfolgen kann. Mögliche prozessbedingte Toleranzen beim Aufpressen beeinflussen das Klemmen der Dichtung nicht, da aufgrund der Elastizität der Dichtung solche Toleranzen ausgeglichen werden.
Zur weiteren Vereinfachung des erfindungsgemäßen Ventils trägt es bei, wenn die im Gehäuse angeordnete Dichtung zur Abdichtung des Ventils gegen die Leitung mit dem zweiten Gehäuseteil verbunden ist. Diese Ausgestaltung erlaubt, dass die Dichtung mit dem zweiten Gehäuseteil vormontiert wird, was die Endmontage des Ventils erleichtert. In besonders einfacher und kostengünstiger Weise besitzt die Dichtung radial innen liegend einen Schlitz, in den die radial nach außen gerichtete Kante des zweiten Gehäuseteils eingreift.
An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher beschrieben. Es zeigt in

1 eine Schnittdarstellung eines Ventils nach dem Stand der Technik und
2 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Ventils.

1 zeigt das Ventil, umfassend ein Gehäuse 1 mit einteilig angeformter Buchse 2 zum elektrischen Verbinden des Ventils. Das Gehäuse 1 besitzt weiter einen angeformten Flansch 3 und drei Bohrungen 3a, über die das Gehäuse 1 an einem nicht dargestellten Turbolader im Bereich der Bypassleitung 4 angeflanscht ist. In der gezeigten Einbaulage schließt sich an den Flansch 3 ein zweites Gehäuseteil 13 aus Kunststoff an. Das zweite Gehäuseteil 13 ist mittels einer Rastverbindung 14 mit dem Gehäuse 1 verbunden. In dem Gehäuse 1 ist ein Solenoid 5 mit einer Spule 6 und einem Metallstift 7 angeordnet. Der Metallstift 7 ist mit einem topfförmigen Kolben 8 verbunden, der am Umfang seines Bodens 9 eine axial abstehende ringförmige Dichtfläche 10 besitzt. In der gezeigten Schließstellung liegt die Dichtfläche 10 auf dem Ventilsitz 11 an, um die Bypassleitung 4 zu verschließen, so dass kein Medium von aus der Leitung 4 in die Leitung 12 strömen kann. Eine Feder 7a drückt dabei den Kolben 8 in Richtung Ventilsitz 11.
Das Ventil in 2 besitzt im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie das Ventil in 1. Das aus einem Chrom-Nickel-Stahl bestehende zweite Gehäuseteil 13 hat eine Wandstärke von 0,5mm und ist ein Tiefziehteil. An seinem dem Gehäuse 1 zugewandten Ende besitzt das zweite Gehäuseteil 13 eine nach radial außen weisenden Kante 15. Konzentrisch zur Kante 15 ist im Gehäuse 1 ein als Dichtung 16 wirkender O-Ring im Gehäuse 1 angeordnet. Das Solenoid 7 besitzt ein Rückschlusselement 17, welches vom Kunststoff des Gehäuses 1 umspritzt ist. In seiner axialen Erstreckung besitzt das Rückschlusselement 17 einen in Richtung Kolben gerichteten zylindrischen Abschnitt 18, der an seinem Ende eine als Einführschräge wirkende Fase 19 aufweist. Das zweite Gehäuseteil 13 ist auf den zylindrischen Abschnitt 18 soweit aufgepresst, dass die Kante 16 am Gehäuse 1 anliegt. Das zweite Gehäuseteil 13 besitzt an seinem dem Gehäuse 1 abgewandten Ende einen nach radial innen gerichteten Kragen 20, auf dem eine Dichtung 21 zur Abdichtung gegen den Kolben 8 aufliegt. Die axiale Erstreckung des zweiten Gehäuseteils 13 ist dabei so gewählt, dass die Dichtung 21 zwischen Kragen 2 und Abschnitt 18 geklemmt und somit in ihrer Lage fixiert ist.

Claims

Ventil mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse angeordneten Solenoid, einem von dem Solenoid bewegbaren Stift und einem mit dem Stift verbundenen Kolben, wobei ein zweites Gehäuseteil vorgesehen ist, welches an dem Gehäuse anliegt und den Kolben teilweise aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (13) aus Metall besteht.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (13) aus Edelstahl, vorzugsweise aus Chrom-Nickel-Stahl besteht.
Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (13) ein Tiefziehteil ist.
Ventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (13) eine Wandstärke von 0,3 mm bis 3 mm, vorzugsweise von 0,5 mm bis 1 mm besitzt.
Ventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (13) ein seiner dem Gehäuse (1) zugewandten Seite eine nach radial außen abstehende Kante (15) aufweist.
Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (13) mittels der nach radial außen abstehende Kante mit dem Gehäuse (1) verbunden ist, vorzugsweise mittels einer Klemm- oder Rastverbindung.
Ventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (13) mit dem Gehäuse (1) verpresst ist, vorzugsweise mit einem in dem Gehäuse (1) eingegossenen Rückschlusselement (17) des Solenoids (5).
Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Rückschlusselement (17) einen in Richtung Kolben (8) gerichteten zylindrischen Abschnitt (18) aufweist.
Ventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (13) auf seiner dem Gehäuse (1) abgewandten Seite einen nach radial innen gerichteten Kragen (20) besitzt.