DE102019102208A1

DE102019102208A1 - Pressure controlled valve

Info

Publication number: DE102019102208A1
Application number: DE102019102208.8A
Authority: DE
Inventors: Joachim Flühs; Frank Zelano; Björn Bergfeld; Helena Heidebrecht
Original assignee: Kendrion Villingen GmbH
Current assignee: Kendrion Villingen GmbH
Priority date: 2019-01-29
Filing date: 2019-01-29
Publication date: 2020-07-30

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein druckgesteuertes Ventil (1), aufweisend einen einen Eingang (11) und einen Ausgang (12) verbindenden Durchflusskanal (10), ein Ventilelement (15), das in dem Durchflusskanal (10) angeordnet ist und zum Öffnen oder Schließen des Durchflusskanals (10) beweglich angeordnet ist, einen Steuerraum (20), mit einer in einer Längsachse (5) bewegglichen Kolbeneinheit (25), wobei die Kolbeneinheit (25) mit dem Ventilelement (15) mittels einer Getriebeeinheit (50) gekoppelt ist.The invention relates to a pressure-controlled valve (1), comprising a flow channel (10) connecting an inlet (11) and an outlet (12), a valve element (15) which is arranged in the flow channel (10) and for opening or closing of the flow channel (10) is movably arranged, a control chamber (20) with a piston unit (25) movable in a longitudinal axis (5), the piston unit (25) being coupled to the valve element (15) by means of a gear unit (50).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein druckgesteuertes Ventil, insbesondere ein pneumatisch angesteuertes Ventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Kraftfahrzeug mit einem Ventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 20.The present invention relates to a pressure-controlled valve, in particular a pneumatically controlled valve with the features of claim 1 and a motor vehicle with a valve with the features of claim 20.

Druckgesteuerte Ventile sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen vorbekannt. Ein solches gesteuertes Ventil ist beispielsweise aus DE000009415251U1 vorbekannt und dient dem Öffnen oder dem Schließen eines Durchflusskanals beispielsweise eines Durchflusskanals eines Abgassystems einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeuges. Das Ventil umfasst ein Schließelement, welches in dem Durchflusskanal beweglich angeordnet ist und mittels einer Feder in einer geschlossenen Position gehalten wird. Um das Ventil zu öffnen, ist das Ventil mit einer in einem Steuerraum angeordneten Kolbeneinheit gekoppelt, welche druckbeaufschlagt werden kann. Durch die Druckbeaufschlagung erfährt die Kolbeneinheit einen Kolbenhub und das Ventilelement wird von der geschlossenen Stellung entgegen einer Federkraft einer Feder in die geöffnete Stellung überführt.Pressure-controlled valves are known in various configurations from the prior art. Such a controlled valve is off, for example DE000009415251U1 previously known and is used to open or close a flow channel, for example a flow channel of an exhaust system of an internal combustion engine, in particular a motor vehicle. The valve comprises a closing element which is arranged movably in the flow channel and is held in a closed position by means of a spring. In order to open the valve, the valve is coupled to a piston unit which is arranged in a control chamber and which can be pressurized. As a result of the pressurization, the piston unit experiences a piston stroke and the valve element is moved from the closed position against a spring force of a spring into the open position.

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten druckgesteuerten Ventilen hat es sich als nachteilhaft erwiesen, dass die maximale Betätigungskraft von dem an der Kolbeneinheit anliegenden Druck und der Fläche der Kolbeneinheit abhängig ist. Eine Steigerung der Betätigungskraft kann durch einen höheren pneumatischen Druck an der Kolbeneinheit oder durch eine größere Druckbeaufschlagung erfolgen. Dies führt wiederum dazu, dass entweder der zur Verfügung gestellte pneumatische Druck größer sein muss, oder dass die Kolbeneinheit vergrößert werden muss, wodurch der benötigte Bauraum eines solchen Ventils größer wird.In the case of the pressure-controlled valves known from the prior art, it has proven to be disadvantageous that the maximum actuating force is dependent on the pressure applied to the piston unit and the area of the piston unit. The actuating force can be increased by a higher pneumatic pressure on the piston unit or by a greater pressurization. This in turn means that either the pneumatic pressure made available has to be greater or that the piston unit has to be enlarged, as a result of which the installation space required for such a valve becomes larger.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an.This is where the present invention comes in.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ventil vorzuschlagen, das zweckmäßigerweise die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Ventile beseitigt und eine größere Betätigungskraft bei gleichem oder geringerem pneumatischen Druck bereitstellt und gleichzeitig eine möglichst kleine Baugröße aufweist, um bei entsprechenden Bauraum-Gegebenheiten platzsparend positioniert werden zu können. Das verbesserte Ventil soll kostengünstig in der Herstellung sein und zuverlässig in der Anwendung um langlebig auch bei sicherheitsrelevanten Anwendungen zum Einsatz zu kommen.It is the object of the present invention to propose a valve which expediently eliminates the disadvantages of the valves known from the prior art and provides a greater actuating force with the same or lower pneumatic pressure and at the same time has the smallest possible size in order to accommodate the corresponding installation space conditions to be able to be positioned to save space. The improved valve should be inexpensive to manufacture and reliable in use in order to be used in a long-term manner even in safety-relevant applications.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein druckgesteuertes Ventil, insbesondere ein druckgesteuertes und pneumatisches Ventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, these objects are achieved by a pressure-controlled valve, in particular a pressure-controlled and pneumatic valve with the features of patent claim 1.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Das erfindungsgemäße druckgesteuerte Ventil, insbesondere das druckgesteuerte und pneumatische Ventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 umfasst einen einen Eingang und einen Ausgang verbindenden Durchflusskanal, ein Ventilelement, das in dem Durchflusskanal angeordnet ist und zum Öffnen oder Schließen des Durchflusskanals in dem Durchflusskanal beweglich angeordnet ist, einen Steuerraum mit einer in einer Längsachse beweglichen Kolbeneinheit, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die Kolbeneinheit mit dem Ventilelement mittels einer Getriebeeinheit gekoppelt ist. Die Getriebeeinheit verbindet somit die Kolbeneinheit und das Ventilelement, wobei bei einer Bewegung der Kolbeneinheit ein Kolbenhub mittels der Getriebeeinheit auf das Ventilelement übertragen wird. Das Ventilelement kann zum Öffnen oder Schließen des Durchflusskanals in dem Durchflusskanal von einem Ventilsitz angehoben werden oder gegen einen Ventilsitz angedrückt werden, wodurch der Durchflusskanal geöffnet bzw. verschlossen wird. Hier und im nachfolgenden kann unter einer Kolbeneinheit ein starrer Kolben oder eine ganz oder teilweise flexible Druckmembran verstanden werden.The pressure-controlled valve according to the invention, in particular the pressure-controlled and pneumatic valve with the features of claim 1, comprises a flow channel connecting an input and an output, a valve element which is arranged in the flow channel and is movably arranged in the flow channel for opening or closing the flow channel, a control chamber with a piston unit movable in a longitudinal axis, it being provided according to the invention that the piston unit is coupled to the valve element by means of a gear unit. The gear unit thus connects the piston unit and the valve element, with a piston stroke being transferred to the valve element by means of the gear unit when the piston unit moves. To open or close the flow channel in the flow channel, the valve element can be raised by a valve seat or pressed against a valve seat, whereby the flow channel is opened or closed. Here and in the following, a piston unit can be understood to mean a rigid piston or a fully or partially flexible pressure membrane.

Nach Maßgabe einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Getriebeeinheit die Bewegung der Kolbeneinheit in eine untersetzte Bewegung wandelt. Durch die Übersetzung i > 1, welche Untersetzung genannt wird, kann über einen, im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten druckgesteuerten Ventilen, größeren Kolbenhub auch bei kleinen Steuerdrücken in dem Steuerraum und somit bei einer niedrigeren Wirkkraft auf die Kolbeneinheit eine größere Betätigungskraft für das Ventilelement realisiert werden. Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Übersetzung größer ist als 1, also i > 1, insbesondere i > 2 weiter bevorzugt i > 3 und noch weiter i > 4. Die Übersetzung kann beliebig gewählt werden, unter der Maßgabe, dass der Kolbenhub nicht einen unzulässigen Wert annimmt. Mit steigendem Kolbenhub nehmen die Größe des Steuerraums und die benötigte Masse an dem Medium z.B. Luft zur Bereitstellung des Steuerdrucks in dem Steuerraum zu, welche durch einen Steuerdruckanschlussstutzen oder eine Steigleitung in den Steuerraum eingebracht werden muss. Ist der Steuerraum zu groß, kann die Reaktionszeit des Ventils zum Öffnen oder Schließen des Durchflusskanals verzögert werden.According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the gear unit converts the movement of the piston unit into a step-down movement. Through the translation i> 1, which is called reduction, a larger actuating force can be achieved with a larger piston stroke compared to the pressure-controlled valves known from the prior art, even at low control pressures in the control chamber and thus with a lower effective force on the piston unit can be realized for the valve element. Furthermore, it is preferred if the transmission ratio is greater than 1, that is to say i> 1, in particular i> 2, more preferably i> 3 and still further i> 4. The transmission ratio can be chosen as desired, provided that the piston stroke does not have one assumes an impermissible value. With increasing piston stroke, the size of the control room and the required mass of the medium increase e.g. Air to provide the control pressure in the control room, which must be introduced into the control room through a control pressure connection piece or a riser. If the control space is too large, the response time of the valve to open or close the flow channel can be delayed.

Alternativ kann nach Maßgabe der Erfindung die Getriebeeinheit die Bewegung der Kolbeneinheit in eine übersetzte Bewegung des Ventilelements wandeln. Durch die Übersetzung i < 1 kann ein kleiner Kolbenhub in einen größerer Ventilhub gewandelt werden. Durch einen großen Steuerdruck kann in einer kleinen und kompakten Bauweise ein großer Ventilhub realisiert werden, der beispielsweise große Volumenströme durch den Durchflusskanal ermöglicht.Alternatively, according to the invention, the gear unit can convert the movement of the piston unit into a translated movement of the valve element. A small piston stroke can be converted into a larger valve stroke by the ratio i <1. A large control pressure can result in a small and compact design, a large valve lift can be realized, which, for example, enables large volume flows through the flow channel.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn die Übersetzung i = 1 ist und die Getriebeeinheit die Bewegung der Kolbeneinheit in eine Bewegung des Ventilelements wandelt.Furthermore, it can be advantageous if the transmission ratio i = 1 and the gear unit converts the movement of the piston unit into a movement of the valve element.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Getriebeeinheit wenigstens einen Hebelarm mit wenigstens einem Drehpunkt, wobei der wenigstens eine Hebelarm an einem ersten Angriffspunkt mit der Kolbeneinheit gekoppelt ist und an einem zweiten Angriffspunkt mit dem Ventilelement gekoppelt ist. Besonders bevorzugt ist es, wenn ein erster Abstand A1 zwischen dem Drehpunkt und dem ersten Angriffspunkt größer ist, als ein zweiter Abstand A2 zwischen dem Drehpunkt und dem zweiten Angriffspunkt. Das Verhältnis zwischen dem ersten Abstand A1 und dem zweiten Abstand A2 gibt demnach die Übersetzung der Getriebeeinheit vor, wobei der erste Angriffspunkt und der zweite Angriffspunkt beliebig auf dem wenigstens einen Hebelarm positioniert sein können. Die beiden Angriffspunkte können entweder diametral zu dem Drehpunkt auf dem wenigstens einen Hebelarm angeordnet sein oder auf einer gemeinsamen Seite. Der wenigstens eine Hebelarm ist an dem Drehpunkt an einem Gehäuse des Ventils abgestützt. Der erste Angriffspunkt ist weiterhin bevorzugt mittelbar oder unmittelbar mit der Kolbeneinheit gekoppelt. Sobald ein Steuerdruck auf die Kolbeneinheit in dem Steuerraum wirkt, wird die Kolbeneinheit über einen Kolbenhub entlang der Längsachse verschoben, wobei durch die Kolbeneinheit eine Kraft auf den ersten Angriffspunkt des wenigstens einen Hebelarms ausgeübt wird und der Hebelarm um den Drehpunkt verschwenkt wird. Bei dieser Schwenkbewegung wirkt der zweite Angriffspunkt auf das Ventilelement und verschiebt dieses entsprechend. Durch diese Verschiebung wird das Ventil geöffnet oder verschlossen.According to a further advantageous embodiment of the present invention, the gear unit comprises at least one lever arm with at least one pivot point, the at least one lever arm being coupled to the piston unit at a first point of application and being coupled to the valve element at a second point of application. It is particularly preferred if a first distance A1 between the pivot point and the first point of attack is greater than a second distance A2 between the pivot point and the second point of attack. The ratio between the first distance A1 and the second distance A2 accordingly specifies the translation of the gear unit, the first point of engagement and the second point of engagement being able to be positioned as desired on the at least one lever arm. The two points of attack can either be arranged diametrically to the fulcrum on the at least one lever arm or on a common side. The at least one lever arm is supported on the pivot point on a housing of the valve. The first point of attack is furthermore preferably indirectly or directly coupled to the piston unit. As soon as a control pressure acts on the piston unit in the control chamber, the piston unit is displaced along the longitudinal axis via a piston stroke, the piston unit exerting a force on the first point of application of the at least one lever arm and pivoting the lever arm about the pivot point. During this pivoting movement, the second point of attack acts on the valve element and shifts it accordingly. This shift opens or closes the valve.

Weiterhin sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vor, dass die Getriebeeinheit wenigstens zwei Stangen umfasst, die jeweils mit dem wenigstens einen Hebelarm drehbeweglich verbunden sind. Bevorzugt ist es, wenn wenigstens eine erste Stange den Hebelarm mit der Kolbeneinheit verbindet und die wenigstens eine erste Stange drehbeweglich mit der Kolbeneinheit und dem ersten Angriffspunkt des Hebelarms verbunden ist. Die wenigstens eine zweite Stange kann den Hebelarm und das Gehäuse oder den Hebelarm und das Ventilelement verbinden. Verbindet die wenigstens eine zweite Stange das Gehäuse und den Hebelarm, ist die wenigstens eine zweite Stange einenends drehbeweglich am Gehäuse abgestützt und anderenends an dem Drehpunkt des Hebelarms. Der zweite Angriffspunkt wirkt auf das Ventilelement. Alternativ kann wenigstens eine zweite Stange den Hebelarm und das Ventilelement verbinden, wobei die wenigstens eine zweite Stange einenends an dem Ventilelement drehbar gehalten ist und anderenends an dem zweiten Angriffspunkt des Hebelarms. Der Drehpunkt des Hebelarms kann bei dieser alternativen Ausgestaltung an dem Gehäuse abgestützt gehalten sein.Furthermore, an advantageous embodiment of the present invention provides that the gear unit comprises at least two rods, each of which is rotatably connected to the at least one lever arm. It is preferred if at least one first rod connects the lever arm to the piston unit and the at least one first rod is rotatably connected to the piston unit and the first point of engagement of the lever arm. The at least one second rod can connect the lever arm and the housing or the lever arm and the valve element. If the at least one second rod connects the housing and the lever arm, the at least one second rod is rotatably supported at one end on the housing and at the other end at the pivot point of the lever arm. The second point of attack acts on the valve element. Alternatively, at least one second rod can connect the lever arm and the valve element, the at least one second rod being rotatably held at one end on the valve element and at the other end at the second point of engagement of the lever arm. The pivot point of the lever arm can be held supported on the housing in this alternative embodiment.

Auch hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Getriebeeinheit ein Scherengetriebe ist und an einem ersten Ende mit einem ersten Kreuzungspunkt mit der Kolbeneinheit gekoppelt ist und an einem zweiten Ende mit einem dritten Kreuzungspunkt mit einem Gehäuse des Ventils gekoppelt ist. Derartig ausgebildete Getriebeeinheiten können auch als Koppelgetriebe bezeichnet werden. Das Scherengetriebe besteht bevorzugt aus sechs paarweise angeordneten Stangen, wovon zwei jeweils als ein zuvor beschriebener Hebelarm ausgebildet sind. Die sechs paarweise angeordneten Stangen sind in den Kreuzungspunkten über Kreuz gelegt und mit einer Achse in einem Gelenk drehbeweglich verbunden. Der erste Kreuzungspunkt und der dritte Kreuzungspunkt sind gemeinsame Lagerpunkte, an dem die Getriebeeinheit an der Kolbeneinheit oder dem Gehäuse abgestützt ist.It has also proven to be advantageous if the gear unit is a scissor gear and is coupled at a first end to a first point of intersection with the piston unit and at a second end to a third point of intersection is coupled to a housing of the valve. Gear units designed in this way can also be referred to as a coupling gear. The scissor gear mechanism preferably consists of six rods arranged in pairs, two of which are each designed as a previously described lever arm. The six rods arranged in pairs are crossed at the crossing points and rotatably connected with an axis in a joint. The first crossing point and the third crossing point are common bearing points at which the gear unit is supported on the piston unit or the housing.

Es ist besonders bevorzugt, wenn die Getriebeeinheit mit einem zweiten Kreuzungspunkt, der zwischen dem ersten Kreuzungspunkt und dem dritten Kreuzungspunkt angeordnet ist, mit dem Ventilelement gekoppelt ist. Dementsprechend entspricht der zweite Kreuzungspunkt dem zweiten Angriffspunkt an dem jeweiligen Hebelarm, wobei das erste Paar von Stangen den jeweiligen Hebelarm am ersten Angriffspunkt mit der Kolbeneinheit verbindet und das zweite Paar von Stangen den jeweiligen Hebelarm am Drehpunkt an dem Gehäuse des Ventils abstützt. Durch das Scherengetriebe kann der Kolbenhub effizient und näherungsweise verlustfrei auf den Ventilhub übertragen werden, wobei das Scherengetriebe eine Entstehung von Querkräften, Reibungskräften, Schubkräften sowohl in der Kolbeneinheit als auch dem Ventilelement verhindert, wodurch beispielsweise ein Verkanten oder Querbewegungen bei der Bewegung ausgeschlossen ist, bzw. sind.It is particularly preferred if the gear unit is coupled to the valve element with a second crossing point, which is arranged between the first crossing point and the third crossing point. Accordingly, the second crossing point corresponds to the second point of application on the respective lever arm, the first pair of rods connecting the respective lever arm to the piston unit at the first point of application and the second pair of rods supporting the respective lever arm at the pivot point on the housing of the valve. Thanks to the scissor gear, the piston stroke can be transferred efficiently and approximately loss-free to the valve stroke, whereby the scissor gear prevents transverse forces, frictional forces, shear forces from occurring in both the piston unit and the valve element, which means, for example, that tilting or transverse movements during movement are excluded or . are.

Es kann vorteilhaft sein, wenn die Getriebeeinheit ein Stangengetriebe, ein Spindelgetriebe und/oder ein Planetengetriebe umfasst. Das Stangengetriebe umfasst bevorzugt eine erste Zahnstange, eine zweite Zahnstange und mindestens zwei Zahnräder. Die erste Zahnstange kann mit der Kolbeneinheit und die zweite Zahnstange mit dem Ventilelement gekoppelt sein, wobei die kinematische Koppelung durch die mindestens zwei Zahnräder erfolgt, welche unterschiedliche Teilkreisdurchmesser haben können und der Übertragung der Translationsbewegung von der Kolbeneinheit auf das Ventilelement dienen und vice versa.It can be advantageous if the gear unit comprises a rod gear, a spindle gear and / or a planetary gear. The rack gear preferably comprises a first rack, a second rack and at least two gear wheels. The first toothed rack can be coupled to the piston unit and the second toothed rack can be coupled to the valve element, the kinematic coupling being effected by the at least two toothed wheels, which can have different pitch circle diameters, and the transmission of the translational movement from the Serve piston unit on the valve element and vice versa.

Das Spindelgetriebe kann die Translationsbewegung in eine Rotationsbewegung wandeln. Das Spindelgetriebe kann eine erste Spindel und eine zweite Spindel umfassen, die jeweils mit einer Spindelmutter in Eingriff stehen, wodurch eine Translationsbewegung in eine Rotationsbewegung gewandelt werden kann. Die erste Spindel kann mit der Kolbeneinheit und die zweite Spindel mit der Ventileinheit gekoppelt sein. Die Spindeln können entweder unterschiedliche Steigungen aufweisen oder die Rotationsbewegung kann durch ein Zahnradgetriebe, insbesondere ein Planetengetriebe, über- bzw. untersetzt oder übertragen werden, also i < 1, i > 1 oder i = 1.The spindle gear can convert the translational movement into a rotational movement. The spindle gear can comprise a first spindle and a second spindle, each of which is in engagement with a spindle nut, as a result of which a translational movement can be converted into a rotational movement. The first spindle can be coupled to the piston unit and the second spindle to the valve unit. The spindles can either have different pitches or the rotational movement can be increased or reduced or transmitted by a gear transmission, in particular a planetary gear, ie i <1, i> 1 or i = 1.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, wenn mindestens zwei Getriebeeinheiten symmetrisch um die Längsachse ausgebildet bzw. angeordnet sind. Durch die symmetrische Ausgestaltung zu der Längsachse kann das Scherengetriebe den Kolbenhub effizient und näherungsweise verlustfrei auf den Ventilhub übertragen, wobei das Scherengetriebe eine Entstehung von Querkräften, Reibungskräften, Schubkräften sowohl in der Kolbeneinheit als auch dem Ventilelement verhindert. Dadurch kann beispielsweise ein Verkanten bei der Bewegung der Kolbeneinheit und des Ventilelements ausgeschlossen werden. Ein erfindungsgemäßes Ventil mit einer solchen Getriebeeinheit kann somit auch bei sicherheitsrelevanten Anwendungen zum Einsatz kommen. Mittels der oben beschriebenen Getriebeeinheit kann bei einem kleinen Steuerdruck und/oder bei einer kleinen Kolbeneinheit eine große Betätigungskraft zum Öffnen oder Schließen des Ventilelements aufgebracht werden, wobei die Getriebeeinheit platzsparend in dem Ventil angeordnet sein kann und eine besonders kompakte Bauweise realisiert.According to a further embodiment of the present invention, it is preferred if at least two gear units are formed or arranged symmetrically about the longitudinal axis. Due to the symmetrical design to the longitudinal axis, the scissor gear can efficiently and approximately loss-free transfer the piston stroke to the valve stroke, the scissor gear preventing the generation of transverse forces, frictional forces, thrust forces both in the piston unit and in the valve element. As a result, tilting during the movement of the piston unit and the valve element can be excluded. A valve according to the invention with such a gear unit can thus also be used in safety-relevant applications. With the above-described gear unit, a large actuating force for opening or closing the valve element can be applied at a small control pressure and / or with a small piston unit, the gear unit being able to be arranged in a space-saving manner in the valve and realizing a particularly compact construction.

Weiterhin ist es nach Maßgabe einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorteilhaft, wenn das Ventilelement mittels einer Feder in die geöffnete Stellung oder in die geschlossene Stellung vorgespannt ist. Die Feder ist konfiguriert, das Ventilelement gegen den Steuerdruck in dem Steuerraum zurück in die geöffnete oder die geschlossene Stellung zu führen, wobei ein Ventil, dessen Ventilelement durch die Feder in der geöffneten Stellung gehalten ist, auch als „normally open (NO)“ bezeichnet wird. Ein Ventil, dessen Ventilelement durch die Feder in der geschlossenen Stellung gehalten wird, wird als „normally closed (NC)“ bezeichnet. Durch die Rückstellkraft der Feder wird ebenfalls die Kolbeneinheit in dem Steuerraum in der Abwesenheit eines Steuerdruckes in eine Ausgangsstellung zurückbewegt, wobei die Bewegung des Ventilelements mittels der Getriebeeinheit übersetzt auf die Kolbeneinheit übertragen wird.Furthermore, in accordance with a further embodiment of the present invention, it is advantageous if the valve element is prestressed into the open position or into the closed position by means of a spring. The spring is configured to guide the valve element back to the open or closed position against the control pressure in the control chamber, a valve whose valve element is held in the open position by the spring also being referred to as “normally open (NO)” becomes. A valve whose valve element is held in the closed position by the spring is referred to as "normally closed (NC)". Due to the restoring force of the spring, the piston unit in the control chamber is also moved back to an initial position in the absence of a control pressure, the movement of the valve element being transmitted to the piston unit by means of the gear unit.

Auch hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Ventilelement an einem Stößel in dem Gehäuse geführt ist, und wenn der Stößel einenends in den Durchflusskanal ragt und anderenends in den Steuerraum. Durch den Stößel wird einerseits das Ventilelement in dem Durchflusskanal gehalten und exakt über einen Ventilsitz positioniert, um den Durchflusskanal zusammen mit dem Ventilsitz zuverlässig zu verschließen. Darüber hinaus kann das Ventilelement teller- oder flanschförmig an dem Stößel angeformt oder angearbeitet sein, wodurch die zwischen dem Ventilelement und dem Ventilsitz in der geöffneten Stellung freigegebene Fläche ausreichend groß bemessen ist, um auch große Strömungsraten zuzulassen.It has also proven to be advantageous if the valve element is guided on a tappet in the housing, and if the tappet projects into the flow channel at one end and into the control chamber at the other end. On the one hand, the tappet holds the valve element in the flow channel and positions it precisely over a valve seat in order to reliably close the flow channel together with the valve seat. In addition, the valve element can be molded or machined on the tappet in the form of a plate or flange, as a result of which the area released between the valve element and the valve seat in the open position is dimensioned to be large enough to permit large flow rates.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Kolbeneinheit und das Ventilelement koaxial, insbesondere koaxial auf der Längsachse zueinander ausgerichtet angeordnet sind. Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn das Ventilelement mit dem Stößel und der Feder, die Kolbeneinheit und die Getriebeeinheit koaxial auf der Längsachse angeordnet sind.According to a further advantageous embodiment of the present invention, it is advantageous if the piston unit and the valve element are arranged coaxially, in particular coaxially, on the longitudinal axis in relation to one another. Furthermore, it is particularly advantageous if the valve element with the tappet and the spring, the piston unit and the gear unit are arranged coaxially on the longitudinal axis.

Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass die Kolbeneinheit ein in der Längsachse beweglicher Kolben ist. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Kolben im Querschnitt U- oder becherförmig ausgebildet ist.Furthermore, according to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the piston unit is a piston that is movable in the longitudinal axis. It is particularly preferred if the piston is U-shaped or cup-shaped in cross section.

Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Getriebeeinheit in dem Steuerraum angeordnet ist. Weiterhin ist es insbesondere bevorzugt, wenn die Getriebeeinheit derart in dem Steuerraum angeordnet ist, dass die Getriebeeinheit beim Kolbenhub entlang der Längsachse in den U-förmigen Kolben eintaucht, wodurch eine besonders kompakte Bauweise realisiert ist.In addition, it has proven to be advantageous if the gear unit is arranged in the control room. Furthermore, it is particularly preferred if the gear unit is arranged in the control chamber such that the gear unit plunges into the U-shaped piston along the longitudinal axis during the piston stroke, as a result of which a particularly compact design is realized.

Eine weitere besonders bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Kolbeneinheit mit einer Wandung des Steuerraums mittels einer Dichtung abgedichtet ist. Die Dichtung kann eine beliebige Kolbendichtung sein, die beispielsweise als Gleitring, Lippendichtring, Nutring, Kunststoffgleitring oder O-Ring ausgebildet sein kann. Die Dichtung verhindert Leckageströmung in dem Steuerraum und ermöglicht eine präzise und wiederholgenaue Ansteuerung des erfindungsgemäßen Ventils.Another particularly preferred embodiment of the present invention provides that the piston unit is sealed to a wall of the control chamber by means of a seal. The seal can be any piston seal, which can be designed, for example, as a slide ring, lip seal, groove ring, plastic slide ring or O-ring. The seal prevents leakage flow in the control chamber and enables precise and repeatable control of the valve according to the invention.

Besonders ist es bevorzugt, wenn die Dichtung eine Rollmembran ist, die bevorzugt einerseits mit der Wandung des Steuerraums dicht verbunden ist und andererseits mit der Kolbeneinheit dicht verbunden ist, wodurch der Steuerraum im zulässigen Steuerdruckbereich absolut dicht ausgestaltet ist und der Spalt zwischen der Kolbeneinheit bzw. dem Kolben und der Wandung des Steuerraums leckagefrei abgedichtet ist. Die Rollmembran zeichnet sich dadurch aus, dass der Reibwiderstand der Kolbeneinheit reduziert ist, da eine Balgreibung im Vergleich zu einer Haft- und Gleitreibung herkömmlicher Dichtungen erheblich niedriger ist.It is particularly preferred if the seal is a rolling membrane, which on the one hand is preferably tightly connected to the wall of the control room is and on the other hand is tightly connected to the piston unit, so that the control chamber is designed to be absolutely tight in the permissible control pressure range and the gap between the piston unit or the piston and the wall of the control chamber is sealed leak-free. The rolling diaphragm is characterized by the fact that the frictional resistance of the piston unit is reduced because bellows friction is considerably lower compared to the static and sliding friction of conventional seals.

Darüber hinaus ist es besonders vorteilhaft, wenn die Kolbeneinheit pneumatisch betätigbar ist. Bevorzugt kann das erfindungsgemäße druckgesteuerte Ventil als ein (sekundär-) Luftventil und der Pumpendruck als Steuerdruck verwendet werden. Durch eine integrierte Steigleitung kann die Luft direkt einem elektrischen Steuerventil zugeführt werden.In addition, it is particularly advantageous if the piston unit can be actuated pneumatically. The pressure-controlled valve according to the invention can preferably be used as a (secondary) air valve and the pump pressure as control pressure. The air can be fed directly to an electrical control valve via an integrated riser.

Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen druckgesteuerten, insbesondere pneumatischen und druckgesteuerten Ventil.Furthermore, the present invention relates to a motor vehicle with a pressure-controlled, in particular pneumatic and pressure-controlled, valve according to the invention.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel im Detail beschrieben. Es zeigen:

1 eine erste Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen pneumatischen und druckgesteuerten Ventils im geöffneten Zustand, aufweisend eine in einem Steuerraum angeordnete Kolbeneinheit, die mittels einer Getriebeeinheit mit einem Ventilelement verbunden ist,
2 eine zweite Schnittdarstellung des Ventils gemäß 1,
3 eine erste Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen pneumatischen und druckgesteuerten Ventils gemäß 1 im geschlossenen Zustand,
4 eine Weiterbildung des Ventils gemäß 3, und
5 ein vereinfachtes Blockschaltbild des Ventils gemäß den 1 bis 4.

An exemplary embodiment according to the invention is described in detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 1 shows a first sectional illustration of a pneumatic and pressure-controlled valve according to the invention in the open state, comprising a piston unit arranged in a control chamber and connected to a valve element by means of a gear unit,
2nd a second sectional view of the valve according to 1 ,
3rd a first sectional view of the pneumatic and pressure-controlled valve according to the invention 1 when closed,
4th a further development of the valve 3rd , and
5 a simplified block diagram of the valve according to the 1 to 4th .

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel und eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels im Detail beschrieben, wobei gleiche Teile oder funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet sind.An exemplary embodiment according to the invention and a further development of the exemplary embodiment according to the invention are described in detail below with reference to the accompanying drawings, the same parts or functionally identical parts being identified with the same reference numbers.

1 zeigt eine erste Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes pneumatisches und druckgesteuertes Ventil 1. Zum besseren Verständnis ist das Ventil 1 in den Schnittdarstellungen in den 1 und 3 nicht mittig entlang einer Längsachse 5 geschnitten, sondern der dargestellte Schnitt verläuft parallel und beabstandet zu der Längsachse 5. Der Schnitt in den 2 und 4 verläuft dagegen in der Längsachse 5 des Ventils 1. 1 shows a first sectional view through an inventive pneumatic and pressure-controlled valve 1 . The valve is for better understanding 1 in the sectional views in the 1 and 3rd not centrally along a longitudinal axis 5 cut, but the section shown runs parallel and spaced from the longitudinal axis 5 . The cut in the 2nd and 4th runs in the longitudinal axis 5 of the valve 1 .

Das Ventil 1 umfasst einen Durchflusskanal 10, der einen Eingang 11 und einen Ausgang 12 aufweist. Der Durchflusskanal 10 ist in einem Gehäuse 6 ausgebildet und weist ein in der Längsachse 5 bewegliches Ventilelement 15 auf. Das Ventilelement 15 wirkt mit einem Ventilsitz 16 zusammen und kann entlang der Längsachse 5 um einen Ventilhub von der geschlossenen Stellung - dargestellt in 3 - in die geöffnete Stellung - dargestellt in 1 - überführt werden. Das Ventilelement 15 ist in dem Gehäuse 6 mittels eines Stößel 9 lineargeführt gelagert, wobei das Ventilelement 15 tellerförmig oder als von der Längsachse 5 radial abstehender Flansch ausgebildet ist und ausgebildet ist, dicht auf dem Ventilsitz 16 aufzuliegen, um den Durchflusskanal 10 im geschlossenen Zustand zu verschließen.The valve 1 includes a flow channel 10th that has an entrance 11 and an exit 12th having. The flow channel 10th is in one housing 6 formed and has one in the longitudinal axis 5 movable valve element 15 on. The valve element 15 acts with a valve seat 16 together and can along the longitudinal axis 5 one valve lift from the closed position - shown in 3rd - in the open position - shown in 1 - be transferred. The valve element 15 is in the housing 6 using a pestle 9 linearly supported, the valve element 15 plate-shaped or as from the longitudinal axis 5 radially projecting flange is formed and is formed, tight on the valve seat 16 to rest to the flow channel 10th to close in the closed state.

An das Gehäuse 6 kann im Bereich des Eingangs 11 mittels eines Anschlussstutzens ein Rohr, beispielsweise eine (nicht dargestelltes) Luftleitung einer (nicht dargestellten) Luftpumpe angeschlossen werden. Das durch den Anschlussstutzen einströmende Medium, beispielsweise Luft, durchströmt den Durchflusskanal 10 und kann im geöffneten Zustand des Ventils 1 - wie in 1 dargestellt - zwischen dem Ventilelement 15 und dem Ventilsitz 16 in Richtung des Abschlussstutzens - siehe 2 - strömen.To the case 6 can in the entrance area 11 a pipe, for example an air line (not shown) of an air pump (not shown) can be connected by means of a connecting piece. The medium flowing in through the connecting piece, for example air, flows through the flow channel 10th and can be in the open state of the valve 1 - as in 1 shown - between the valve element 15 and the valve seat 16 towards the end connector - see 2nd - stream.

Darüber hinaus umfasst das Ventil 1 einen Steuerraum 20, der bevorzugt als eine zylindrische Sacklochbohrung oder Ausnehmung koaxial zu der Längsachse 5 in dem Gehäuse 6 ausgebildet ist und eine Wandung 8 aufweist. In dem Steuerraum ist eine Kolbeneinheit 25 angeordnet, die in dem Steuerraum 20 entlang eines Kolbenhubs entlang der Längsachse 5 beweglich ist.It also includes the valve 1 a control room 20 , which preferably as a cylindrical blind hole or recess coaxial to the longitudinal axis 5 in the housing 6 is formed and a wall 8th having. There is a piston unit in the control room 25th arranged in the control room 20 along a piston stroke along the longitudinal axis 5 is mobile.

Die Kolbeneinheit 25 korrespondiert mit der Form des Steuerraums 20 und ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein im Querschnitt U- oder becherförmiger Kolben 40 mit einer zylindrischen Ausnehmung 42, welche koaxial zu der Längsachse 5 in den Kolben 40 eingearbeitet oder eingeformt ist.The piston unit 25th corresponds to the shape of the control room 20 and in the illustrated embodiment is a U-shaped or cup-shaped piston 40 with a cylindrical recess 42 which are coaxial to the longitudinal axis 5 in the flask 40 is incorporated or molded.

Die Kolbeneinheit 25 bzw. der Kolben 40 unterteilt den Steuerraum 20 in einen ersten Bereich 21 und einen zweiten Bereich 22. Der erste Bereich 21 und der zweite Bereich 22 sind auf gegenüberliegenden Seiten der Kolbeneinheit 25 angeordnet und werden durch die Kolbeneinheit 25 bzw. den Kolben 40 getrennt.The piston unit 25th or the piston 40 divides the control room 20 in a first area 21 and a second area 22 . The first area 21 and the second area 22 are on opposite sides of the piston unit 25th arranged and are by the piston unit 25th or the piston 40 Cut.

In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Ventil 1 durch einen Steuerdruck gesteuert, und kann hierzu einen Steuerdruckanschlussstutzen aufweisen, durch den der erste Bereich 21 des Steuerraums 20 mit einem Medium z.B. Luft druckbeaufschlagt werden kann.In the in 1 illustrated embodiment is the valve 1 controlled by a control pressure, and can do this Have control pressure connection through which the first area 21 of the control room 20 can be pressurized with a medium such as air.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der erste Bereich 21 mittels einer Steigleitung 35 mit dem Eingang 11 verbunden. Die Strömungspfade sind in 2 zum besseren Verständnis mit Pfeillinien eingezeichnet.In the illustrated embodiment, the first area 21 by means of a riser 35 with the entrance 11 connected. The flow paths are in 2nd drawn with arrow lines for better understanding.

Ein Steuerventil 30 - siehe auch 5 - sperrt und öffnet die Steigleitung 35, wodurch das Steuerventil 30 kontrolliert, ob das Medium, z.B. Luft, aus der Steigleitung 35 in den Steuerraum 20 strömen kann. Das Steuerventil 30 umfasst bevorzugt mindestens ein elektronisches Steuerventil 30, welches bevorzugt elektromagnetisch betätigbar ist und noch weiter bevorzugt als 3/2-Wegeventil ausgebildet sein kann. Das Steuerventil 30 kann in einem ersten Schaltzustand einen Durchfluss aus der Steigleitung 35 in den Steuerraum 20 freigeben und in einem zweiten Schaltzustand den Durchfluss aus der Steigleitung 35 versperren und den Steuerraum 20 entlüften, also das in dem ersten Bereich 21 eingeschlossen Medium in die Umgebung durch einen Auslass 36 ablassen. Dieser Schaltzustand ist exemplarisch in 4 mittels Pfeillinien dargestellt.A control valve 30th - see also 5 - locks and opens the riser 35 , causing the control valve 30th checks whether the medium, e.g. air, comes from the riser 35 in the control room 20 can flow. The control valve 30th preferably comprises at least one electronic control valve 30th , which can preferably be actuated electromagnetically and, even more preferably, can be designed as a 3/2-way valve. The control valve 30th can flow from the riser in a first switching state 35 in the control room 20 release and in a second switching state the flow from the riser 35 block and control room 20 vent, that is in the first area 21 enclosed medium into the environment through an outlet 36 drain. This switching state is exemplary in 4th represented by arrow lines.

An der Wandung 8 des Steuerraums 20 ist die Kolbeneinheit 25 in der Längsachse 5 geführt gehalten. Ein Spalt zwischen der Wandung 8 und der Kolbeneinheit 25 ist mit einer Dichtung 27 abgedichtet, welche in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in den 1 bis 3 als Rollmembran 28 ausgebildet ist und über den gesamten Kolbenhub den Spalt zwischen der Wandung 8 und der Kolbeneinheit 25 dicht verschließt.On the wall 8th of the control room 20 is the piston unit 25th in the longitudinal axis 5 kept led. A gap between the wall 8th and the piston unit 25th is with a seal 27 sealed, which in the illustrated embodiment in the 1 to 3rd as a rolling membrane 28 is formed and the gap between the wall over the entire piston stroke 8th and the piston unit 25th tightly closed.

Die Rollmembran 28 ist einenends in der Wandung 8 zwischen zwei Gehäuseteilen des Gehäuses 6 angeordnet bzw. geklemmt gehalten und anderenends in einer umlaufenden Nut auf einer Zylindermantelfläche des Kolbens 40. In der umlaufenden Nut kann die Rollmembran 28 durch Eigenspannung gehalten sein, wobei hierzu bevorzugt die Rollmembran 28 aus einem elastischen Kunststoff hergestellt ist, vorzugsweise Gummi. Der Spalt kann zwischen der Wandung 8 und dem Kolben 40 bzw. der Kolbeneinheit 25 in einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich unterteilt werden, wobei der erste Bereich des Spaltes derart bemessen ist, dass die Rollmembran 28 U-förmig bei einem Kolbenhub abrollen kann. Der zweite Bereich des Spaltes weist durch einen flanschförmigen Vorsprung aus der Zylindermantelfläche des Kolbens 40 ein geringes Spaltmaß auf. In diesem Bereich wird der Kolben 40 an der Wandung 8 geführt.The roll membrane 28 is at one end in the wall 8th between two housing parts of the housing 6 arranged or held clamped and at the other end in a circumferential groove on a cylindrical surface of the piston 40 . The rolling membrane can be in the circumferential groove 28 be held by internal stress, with the roller membrane preferably for this purpose 28 is made of an elastic plastic, preferably rubber. The gap can be between the wall 8th and the piston 40 or the piston unit 25th be divided into a first area and a second area, the first area of the gap being dimensioned such that the rolling membrane 28 Can roll in a U-shape during a piston stroke. The second area of the gap has a flange-shaped projection from the cylindrical surface of the piston 40 a small gap. In this area the piston 40 on the wall 8th guided.

Wie in 4 in einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ventils 1 dargestellt ist, kann die Dichtung 27 mindestens eine beliebig ausgebildete Kolbendichtung umfassen. Die Dichtung kann beispielsweise einen Gleitring, eine Lippendichtring, einen Nutring, einen Kunststoffgleitring oder dergleichen umfassen. Im Übrigen ist die in 4 dargestellte Weiterbildung mit der in den 1 bis 3 dargestellten exemplarischen Ausführung baugleich.As in 4th in a development of the valve according to the invention 1 is shown, the seal 27 comprise at least one piston seal of any design. The seal can comprise, for example, a slide ring, a lip seal ring, a groove ring, a plastic slide ring or the like. Incidentally, the in 4th represented training with the in the 1 to 3rd illustrated exemplary embodiment of identical construction.

In dem Gehäuse 6 kann eine (nicht dargestellte) Volumenausgleichsöffnung ausgebildet sein, die den zweiten Bereich 22 des Steuerraums 20 mit der Umgebung verbindet, wodurch bei einem Kolbenhub der Kolbeneinheit 25 die in dem zweiten Bereich 22 eingeschlossene Luft zum Volumenausgleich ein- und ausströmen kann.In the case 6 For example, a volume compensation opening (not shown) can be formed which defines the second region 22 of the control room 20 connects to the environment, whereby the piston unit during a piston stroke 25th those in the second area 22 trapped air can flow in and out for volume compensation.

Der Stößel 9 des Ventilelements 15 ragt von dem Durchflusskanal 10 durch das Gehäuse 6 in den zweiten Bereich 22 des Steuerraums 20. Weiterhin ist in den 1 bis 4 gezeigt, dass der Stößel 9 einen Federteller 17 und eine Feder 18 aufweist, wobei die Feder 18 zwischen dem Federteller 17 und dem Gehäuse 6 in dem Steuerraum 20 bzw. in dem zweiten Bereich 22 angeordnet ist und in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eingerichtet ist, das Ventilelement 15 gegen den Ventilsitz 16 zu drücken. Innerhalb des Ventilsitzes 16 sind mehrere Durchlässe eingearbeitet oder eingeformt, durch die das Medium strömen kann. Die Feder 18 ist derart ausgelegt, dass das Ventilelement 15 beim maximalen zulässigen Druck an dem Eingang 11 in der geschlossenen Stellung bleibt. Dieser Druck kann dem maximalen Pumpendruck einer (nicht dargestellten) Pumpe entsprechen.The pestle 9 of the valve element 15 protrudes from the flow channel 10th through the housing 6 in the second area 22 of the control room 20 . Furthermore, in the 1 to 4th shown that the pestle 9 a spring plate 17th and a feather 18th has, the spring 18th between the spring plate 17th and the housing 6 in the control room 20 or in the second area 22 is arranged and set up in the illustrated embodiment, the valve element 15 against the valve seat 16 to press. Inside the valve seat 16 several passages are incorporated or molded through which the medium can flow. The feather 18th is designed so that the valve element 15 at the maximum allowable pressure at the inlet 11 remains in the closed position. This pressure can correspond to the maximum pump pressure of a pump (not shown).

Das exemplarisch dargestellte Ventil 1 ist somit im unbetätigten Zustand verschlossen. Im unbetätigten Zustand verschlossene Ventile 1 werden auch als „normally closed“ bezeichnet, wobei das erfindungsgemäße Ventil 1 ebenfalls als „normally o-pen“ ausgebildet sein kann.The valve shown as an example 1 is therefore closed when not in use. Closed valves when not operated 1 are also referred to as "normally closed", the valve according to the invention 1 can also be designed as a "normally o-pen".

Auf einer Innenseite 41 der Kolbeneinheit 25 bzw. des Kolbens 40 auf der dem zweiten Bereich 22 zugewandten Seite ist eine Getriebeeinheit 50 angeordnet, welches die Kolbeneinheit 25 mit dem Ventilelement 15 bzw. dem Stößel 9 des Ventilelements 15 verbindet. Die Getriebeeinheit 50 kann zwischen der Kolbeneinheit 25 und dem Ventilelement 25 angeordnet sein. Die Getriebeeinheit 50 weist ein erstes Ende 51 und ein zweites Ende 52 auf, wobei die Getriebeeinheit 50 an dem ersten Ende 51 mit der Kolbeneinheit 25 gekoppelt bzw. verbunden ist und an dem zweiten Ende 52 mit dem Gehäuse 6 gekoppelt bzw. verbunden ist. Die Getriebeeinheit 50 wandelt - wie nachfolgend noch detailliert erläutert wird - den Kolbenhub in einen untersetzten Ventilhub. Alternativ kann die Getriebeeinheit 50 den Kolbenhub 1:1 in einen Ventilhub wandeln oder in einen übersetzten Ventilhub.On an inside 41 the piston unit 25th or the piston 40 on the the second area 22 facing side is a gear unit 50 arranged which the piston unit 25th with the valve element 15 or the pestle 9 of the valve element 15 connects. The gear unit 50 can between the piston unit 25th and the valve element 25th be arranged. The gear unit 50 has a first end 51 and a second end 52 on, the gear unit 50 at the first end 51 with the piston unit 25th is coupled or connected and at the second end 52 with the housing 6 is coupled or connected. The gear unit 50 converts the piston stroke into a step-down valve stroke - as will be explained in detail below. Alternatively, the gear unit 50 convert the piston stroke 1: 1 into a valve stroke or into a translated valve stroke.

Das Ventil 1 kann zwei oder mehr Getriebeeinheiten 50 umfassen, die symmetrisch um die Längsachse 5 angeordnet sein können. Die jeweilige Getriebeeinheit 50 umfasst zwei paarweise angeordnete Stangen 61, 62 und zwei Hebelarme 65. The valve 1 can have two or more gear units 50 include symmetrical about the longitudinal axis 5 can be arranged. The respective gear unit 50 comprises two rods arranged in pairs 61 , 62 and two lever arms 65 .

Die ersten paarweise angeordneten Stangen 61 sind an dem ersten Ende 51 der Getriebeeinheit 50 gelenkig auf der dem zweiten Bereich 22 zugewandten Seite der Kolbeneinheit 25 angeordnet, wobei die Stangen 61 gekreuzt an einem ersten Kreuzungspunkt mit einer Achse drehbeweglich miteinander und mit der Kolbeneinheit 25 verbunden sind. Die Stangen 61 verbinden die Kolbeneinheit 25 mit jeweils einem der beiden Hebelarme 65.The first pairs of bars 61 are at the first end 51 the gear unit 50 articulated on the the second area 22 facing side of the piston unit 25th arranged with the rods 61 crossed at a first crossing point with an axis rotatable with each other and with the piston unit 25th are connected. The poles 61 connect the piston unit 25th with one of the two lever arms 65 .

Der jeweilige Hebelarm 65 umfasst einen ersten Angriffspunkt P1, einen zweiten Angriffspunkt P2 und einen Drehpunkt D, wobei die Hebelarme 65 sich in einem zweiten Kreuzungspunkt kreuzen, der dem ersten Angriffspunkt P1 entspricht. Die ersten Stangen 61 sind jeweils mit dem Hebelarm 65 an dem zweiten Angriffspunkt P2 drehbeweglich verbunden.The respective lever arm 65 includes a first point of attack P1 , a second point of attack P2 and a fulcrum D , the lever arms 65 intersect at a second crossing point, the first point of attack P1 corresponds. The first sticks 61 are each with the lever arm 65 at the second point of attack P2 rotatably connected.

Die Hebelarme 65 sind an dem ersten Angriffspunkt P1 bzw. dem zweiten Kreuzungspunkt mit dem Stößel 9 über eine Achse drehbeweglich verbunden, wodurch eine Lateralbewegung des ersten Angriffspunkts P1 bzw. des zweiten Kreuzungspunkts entlang der Längsachse 5 auf den Stößel 9 bzw. das Ventilelement 15 übertragen wird und in einem Ventilhub resultiert.The lever arms 65 are at the first point of attack P1 or the second crossing point with the pestle 9 rotatably connected via an axis, whereby a lateral movement of the first point of attack P1 or the second crossing point along the longitudinal axis 5 on the pestle 9 or the valve element 15 is transmitted and results in a valve lift.

An dem Drehpunkt D des jeweiligen Hebelarms 65 ist eine zweite Stange 62 drehbeweglich mit dem jeweiligen Hebelarm 65 verbunden. Die jeweilige zweite Stange 62 ist somit einenends mit dem Drehpunkt D des Hebelarms 65 verbunden und anderenends an dem Gehäuse 6 an dem zweiten Ende 52 der Getriebeeinheit 50 an dem dritten Kreuzungspunkt abgestützt.At the fulcrum D of the respective lever arm 65 is a second pole 62 rotatable with the respective lever arm 65 connected. The respective second pole 62 is thus at one end with the pivot point D of the lever arm 65 connected and at the other end to the housing 6 at the second end 52 the gear unit 50 supported at the third crossing point.

Der erste Angriffspunkt P1 ist in einem ersten Abstand A1 zu dem Drehpunkt D angeordnet und der zweite Angriffspunkt P2 ist in einem zweiten Abstand A2 zu dem Drehpunkt D angeordnet. Der erste Abstand A1 ist größer als der zweite Abstand A2, also A1 > A2. Das Verhältnis der beiden Abstände A1, A2 beschreibt das Übersetzungsverhältnis i der Getriebeeinheit 50. Je größer der erste Abstand A1 im Verhältnis zum zweiten Abstand A2 ist, desto größer ist die Übersetzung i der Getriebeeinheit 50. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Übersetzung i der Getriebeeinheit 50 ca. i ≈ 4, wobei eine Übersetzung i > 1 Untersetzung genannt wird. Die Untersetzung übersetzt einen großen Kolbenhub auch bei kleinen Steuerdrücken in dem Steuerraum 20 in einen kleinen Ventilhub im Verhältnis 4:1. Dadurch kann eine große Betätigungskraft auf den Stößel 9 bzw. das Ventilelement 15 entgegen der Federkraft der Feder 18 und dem Druck in den Durchflusskanal 10 ausgeübt werden, um das Ventil 1 von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand zu überführen.The first point of attack P1 is at a first distance A1 from the fulcrum D arranged and the second point of attack P2 is at a second distance A2 from the fulcrum D arranged. The first distance A1 is greater than the second distance A2, that is A1> A2. The ratio of the two distances A1, A2 describes the transmission ratio i of the gear unit 50 . The greater the first distance A1 in relation to the second distance A2, the greater the transmission ratio i of the gear unit 50 . In the illustrated embodiment, the gear ratio i is the gear unit 50 approx. i ≈ 4, whereby a ratio i> 1 reduction is called. The reduction ratio translates a large piston stroke even at low control pressures in the control room 20 in a small valve lift in a ratio of 4: 1. This allows a large actuating force on the plunger 9 or the valve element 15 against the spring force of the spring 18th and the pressure in the flow channel 10th be exercised to the valve 1 to convert from the closed state to the open state.

Die erste Stange 61 weist eine Länge L1 auf, wobei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Länge L1 einer Länge des Hebelarms 65 zwischen dem ersten Angriffspunkt P1 und dem zweiten Angriffspunkt P2 entspricht. Eine Länge L2 der zweiten Stange 62 entspricht der Länge des Hebelarms 65 zwischen dem zweiten Angriffspunkt P2 und dem Drehpunkt D. Die ersten Stangen 61 und die zweiten Stangen 62 bilden zusammen mit den Hebelarmen 65 eine Art Scherengetriebe, welches symmetrisch zu der Längsachse 5 ausgebildet ist.The first bar 61 has a length L1 on, the length in the illustrated embodiment L1 a length of the lever arm 65 between the first point of attack P1 and the second point of attack P2 corresponds. A length L2 the second bar 62 corresponds to the length of the lever arm 65 between the second point of attack P2 and the fulcrum D . The first sticks 61 and the second bars 62 form together with the lever arms 65 a kind of scissors gear, which is symmetrical to the longitudinal axis 5 is trained.

In 5 ist ein Blockschaltbild mit einem Ventil 1 dargestellt, welches mit einer Pumpe 70 verbunden ist. Die Pumpe 70 stellt das druckbeaufschlagte Medium, insbesondere Luft, zur Verfügung, welches einerseits durch den Durchflusskanal 10 geleitet ist und andererseits durch die Steigleitung 35. Das Ventil 30 ist im Block schaltet als ein 3/2-Wege- Steuerventil 30 ausgebildet, jedoch kann das Steuerventil 30 auch mehrere Ventile, insbesondere elektromagnetische Steuerventil 30 fassen.In 5 is a block diagram with a valve 1 shown, which with a pump 70 connected is. The pump 70 provides the pressurized medium, especially air, which on the one hand through the flow channel 10th is guided and on the other hand through the riser 35 . The valve 30th is in the block switches as a 3/2-way control valve 30th trained, however, the control valve 30th also several valves, especially an electromagnetic control valve 30th grasp.

Es versteht sich im Zusammenhang mit dieser Erfindung, dass der Steuerdruck für den Steuerraum 20 von einer beliebigen Druckquelle bereitgestellt werden kann und auf beliebige Weise in den Steuerraum 20 ein- und ausgebracht werden kann.It is understood in connection with this invention that the control pressure for the control room 20 can be provided by any pressure source and in any way into the control room 20 can be brought in and out.

BezugszeichenlisteReference list

11: VentilValve
55: LängsachseLongitudinal axis
66: Gehäusecasing
88th: WandungWall
99: StößelPestle
1010th: DurchflusskanalFlow channel
1111: Eingangentrance
1212th: Ausgangoutput
1515: VentilelementValve element
1616: VentilsitzValve seat
1717th: FedertellerSpring plate
1818th: Federfeather
2020: SteuerraumControl room
2121: erster Bereichfirst area
2222: zweiter Bereichsecond area
2424th: SteuerdruckanschlussstutzenControl pressure connection piece
25 25th: KolbeneinheitPiston unit
2727: Dichtungpoetry
2828: RollmembranRoll membrane
3030th: SteuerventilControl valve
3535: SteigleitungRiser
3636: AuslassOutlet
4040: Kolbenpiston
4141: Innenseiteinside
4242: AusnehmungRecess
5050: GetriebeeinheitGear unit
5151: erstes Endefirst end
5252: zweites Endesecond end
6161: erste Stangefirst rod
6262: zweite Stangesecond pole
6565: HebelarmLever arm
7070: Pumpepump
DD: Drehpunktpivot point
P1P1: erster Angriffspunktfirst point of attack
P2P2: zweiter Angriffspunktsecond point of attack

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 000009415251 U1 [0002]

Claims

Pressure-controlled valve (1), comprising: - a flow channel (10) connecting an inlet (11) and an outlet (12), - a valve element (15) which is arranged in the flow channel (10) and for opening or closing the flow channel (10) is movably arranged, - a control chamber (20) with a piston unit (25) movable in a longitudinal axis (5), characterized in that the piston unit (25) is coupled to the valve element (15) by means of a gear unit (50) is.

Valve (1) after Claim 1 , characterized in that the gear unit (50) converts the movement of the piston unit (25) into a step-down or step-up movement of the valve element (15) by means of a translation (i).

Valve (1) after Claim 1 or 2nd , characterized in that the gear unit (50) comprises at least one lever arm (65) with at least one pivot point (D), the at least one lever arm (65) at a first point of application (P1) with the piston unit (25) and at a second Point of attack (P2) is coupled to the valve element (15) and a distance (A1) between the pivot point (D) and the first point of attack (P1) is greater than the distance (A2) between the point of rotation (D) and the second point of attack ( P2).

Valve (1) after Claim 3 , characterized in that the gear unit (50) comprises at least two rods (61, 62), each of which is rotatably connected to the at least one lever arm (65).

Valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the gear unit (50) is a scissors gear and is coupled at a first end (51) to the piston unit (25) at a first crossing point and at a second end (52) is coupled to a housing (6) at a third crossing point.

Valve (1) after Claim 5 , characterized in that the scissors gear is coupled to the valve element (15) at a second crossing point.

Valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the gear unit (50) comprises a planetary gear or a rack and pinion gear.

Valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the gear unit (50) is designed symmetrically to the longitudinal axis (5) and / or that at least two gear units (50) are arranged symmetrically about the longitudinal axis (5).

Valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the valve element (15) is biased into the open position or the closed position by means of a spring (18).

Valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the valve element (15) is guided on a tappet (9) and that the tappet (9) projects into the flow channel (10) at one end and into the control chamber (20) at the other end. .

Valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the piston unit (25) and the valve element (15) are arranged coaxially to one another.

Valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the gear unit (50) is arranged in the control chamber (20).

Valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the piston unit (25) is a piston (40) movable in the longitudinal axis (5) or a pressure membrane.

Valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the piston unit (25) is sealed with a wall (8) in the control chamber (20) by means of a seal (27).

Valve (1) after Claim 14 , characterized in that the seal (27) is a rolling membrane (28).

Valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the piston unit (25) can be actuated pneumatically.

Valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the control chamber (20) is connected to the inlet (11) by a riser (35).

Valve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a control valve (30) is provided which controls the inflow and / or outflow of a medium into the control chamber (20).

Valve (1) after Claim 18 , characterized in that the control valve (30) is an electrical control valve, in particular an electromagnetic 3/2-way valve.

Motor vehicle with a valve (1) according to one of the preceding claims.