DE102020116956B3 - Air supply control valve for an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Es sind Luftzufuhrregelventil für einen Verbrennungsmotor, mit einem Gehäuse (12), welches einen Einlass (20) und einen Auslass (22) aufweist, einem Ventilschließglied (28), welches an einer Ventilstange (30) angeordnet ist und mit einem Ventilsitz (26) einen Durchströmungsquerschnitt (24) zwischen dem Einlass (20) und dem Auslass (22) begrenzt, wobei das Ventilschließglied (28) zumindest zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verstellbar ist, einem pneumatisch betätigten Aktor (40) zur Verstellung des Ventilschließglieds (28), wobei der pneumatisch betätigte Aktor (40) eine druckbetätigbare Membran (42) aufweist, welche zwei Räume (20, 46) voneinander trennt und relativ zur Ventilstange (30) bewegbar ist, wobei die Membran (42) über eine Übertragungsvorrichtung (60) mit der Ventilstange (30) wirkverbunden ist, und wobei die Membran (42) eine Durchgangsöffnung (48) aufweist, durch welche sich die Ventilstange (30) erstreckt, bekannt.Um die Funktionalität des Luftzufuhrregelventils (10) zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, dass zwischen der Ventilstange (30) und der Membran (42) eine Dichtmanschette (56) angeordnet ist, durch welche ein Spalt (51) zwischen der Membran (42) und der relativ zur Membran (42) bewegbaren Ventilstange (30) abgedichtet ist.There are air supply control valves for an internal combustion engine, with a housing (12) which has an inlet (20) and an outlet (22), a valve closing member (28) which is arranged on a valve rod (30) and with a valve seat (26) a flow cross-section (24) between the inlet (20) and the outlet (22), the valve closing member (28) being adjustable at least between a closed position and an open position, a pneumatically operated actuator (40) for adjusting the valve closing member (28), wherein the pneumatically operated actuator (40) has a pressure-operated membrane (42) which separates two spaces (20, 46) from one another and is movable relative to the valve rod (30), wherein the membrane (42) via a transmission device (60) with the Valve rod (30) is operatively connected, and wherein the membrane (42) has a through opening (48) through which the valve rod (30) extends, known control valve (10), it is proposed that a sealing sleeve (56) is arranged between the valve rod (30) and the membrane (42) through which a gap (51) between the membrane (42) and the relative to the membrane ( 42) movable valve rod (30) is sealed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Luftzufuhrregelventil für einen Verbrennungsmotor, mit einem Gehäuse, welches einen Einlass und einen Auslass aufweist, einem Ventilschließglied, welches an einer Ventilstange angeordnet ist und mit einem Ventilsitz einen Durchströmungsquerschnitt zwischen dem Einlass und dem Auslass begrenzt, wobei das Ventilschließglied zumindest zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verstellbar ist, einem pneumatisch betätigten Aktor zur Verstellung des Ventilschließglieds, wobei der pneumatisch betätigte Aktor eine druckbetätigbare Membran aufweist, welche zwei Räume voneinander trennt und relativ zur Ventilstange bewegbar ist, wobei die Membran über eine Übertragungsvorrichtung mit der Ventilstange wirkverbunden ist, und wobei die Membran eine Durchgangsöffnung aufweist, durch welche sich die Ventilstange erstreckt.The invention relates to an air supply control valve for an internal combustion engine, with a housing which has an inlet and an outlet, a valve closing member which is arranged on a valve rod and with a valve seat delimits a flow cross section between the inlet and the outlet, the valve closing member at least between one Closed position and an open position is adjustable, a pneumatically operated actuator for adjusting the valve closing member, wherein the pneumatically operated actuator has a pressure-operated membrane which separates two spaces from each other and is movable relative to the valve rod, the membrane being operatively connected to the valve rod via a transmission device, and wherein the diaphragm has a through opening through which the valve rod extends.

Derartige Luftzufuhrregelventile werden üblicherweise in Luftzufuhrregelsystemen zur Sekundärlufteinblasung in den Abgastrakt eines Verbrennungsmotors genutzt, wobei durch die Sekundärlufteinblasung der Schadstoff während der Kaltstartphase reduziert werden kann. Dabei wird während der Kaltstartphase Sekundärluft dem fetten Gemisch, welches beim Kaltstart erforderlich ist, vor dem Katalysator zugeführt, wodurch eine Nachverbrennung stattfindet, welche neben der Reduzierung von Kohlenmonoxid und unverbrannten Kohlenwasserstoffen auch zu einer schnelleren Aufheizung des Katalysators durch die entstehende Wärme führt.Such air supply control valves are usually used in air supply control systems to inject secondary air into the exhaust gas tract of an internal combustion engine, with the secondary air injection making it possible to reduce the pollutant during the cold start phase. During the cold start phase, secondary air is fed to the rich mixture, which is required for a cold start, upstream of the catalytic converter, whereby post-combustion takes place, which, in addition to reducing carbon monoxide and unburned hydrocarbons, also leads to faster heating of the catalytic converter due to the heat generated.

Ein derartiges Luftzufuhrregelventil ist beispielsweise aus der AT 16539 U1 und der DE 10 2019 116 509 A1 bekannt. Die DE 10 2019 116 509 A1 ist ein nachveröffentlichter Stand der Technik und offenbart ein Luftzufuhrregelventil. Das Luftzufuhrregelventil umfasst ein Gehäuse, welches einen Strömungskanal mit einem Einlass und einem über einen regelbaren Durchströmungsquerschnitt fluidisch verbindbaren Auslass aufweist. Der Durchströmungsquerschnitt ist durch einen Ventilsitz und ein verstellbares Ventilschließglied begrenzt, wobei das Ventilschließglied an einer Ventilstange befestigt ist. Dabei ist das Ventilschließglied an einem ersten Axialende der Ventilstange befestigt und eine Membran an einem zweiten Axialende der Ventilstange befestigt. Die Membran grenzt an eine Steuerkammer an, wobei durch eine gezielte Veränderung des in der Steuerkammer herrschenden Drucks die Membran gemeinsam mit der Ventilstange und dem Ventilschließglied in Öffnungsrichtung des Ventilschließglieds bewegt werden kann.Such an air supply control valve is, for example, from AT 16539 U1 and the DE 10 2019 116 509 A1 known. the DE 10 2019 116 509 A1 is a post-published prior art and discloses an air supply control valve. The air supply control valve comprises a housing which has a flow channel with an inlet and an outlet that can be fluidically connected via a controllable flow cross-section. The flow cross-section is limited by a valve seat and an adjustable valve closing member, the valve closing member being attached to a valve rod. The valve closing member is attached to a first axial end of the valve rod and a membrane is attached to a second axial end of the valve rod. The membrane adjoins a control chamber, whereby the membrane can be moved together with the valve rod and the valve closing element in the opening direction of the valve closing element by means of a specific change in the pressure prevailing in the control chamber.

Das in der AT 16539 U1 offenbarte Luftzufuhrregelventil weist ein Gehäuse auf, welches einen Strömungskanal mit einem Einlass und einem Auslass aufweist. Der Einlass ist mit einer Pumpe fluidisch verbunden und ist über einen regelbaren Durchströmungsquerschnitt fluidisch mit dem Auslass verbindbar oder von dem Auslass absperrbar. Der Durchströmungsquerschnitt ist durch einen Ventilsitz und ein Ventilschließglied begrenzt. Das Ventilschließglied ist an einem ersten Axialende einer Ventilstange befestigt. An einem zweiten Axialende der Ventilstange greift eine Membran an. An die Membran grenzt eine Druckkammer an, welche mit dem Einlass verbindbar ist, wobei der in der Druckkammer herrschende Einlassdruck die Membran in Öffnungsrichtung des Ventilschließglieds belastet. Sobald der in der Druckkammer und im Einlass vorliegende Einlassdruck und dadurch die durch den Einlassdruck verursachte Kraft auf die Membran die Federkraft einer Rückstellfeder übersteigt, bewegen sich die Membran, die Ventilstange und das Ventilschließglied ausgehend von der Schließstellung in Öffnungsrichtung des Ventilschließglieds. Um die durch den Einlassdruck verursachte Öffnungskraft zum Verstellen des Ventilschließglieds zu erhöhen und damit ein zuverlässiges Öffnen des Luftzufuhrregelventils zu gewährleisten, ist die Membran über eine Übertragungsvorrichtung, insbesondere eine Hebelvorrichtung, mit der Ventilstange wirkverbunden, wobei keine feste Verbindung zwischen der Membran und der Ventilstange vorliegt. Durch die Übertragungsvorrichtung wird die durch den Einlassdruck verursachte und auf die Membran wirkende Kraft in eine auf die Ventilstange wirkende Öffnungskraft zum Verstellen der Ventilstange und des Ventilschließglieds in Öffnungsrichtung umgewandelt, wobei die Membran und die Ventilstange sich relativ zueinander, d.h. mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, bewegen.That in the AT 16539 U1 disclosed air supply control valve has a housing which has a flow channel with an inlet and an outlet. The inlet is fluidically connected to a pump and can be fluidically connected to the outlet or shut off from the outlet via a controllable flow cross-section. The flow cross-section is limited by a valve seat and a valve closing element. The valve closing member is attached to a first axial end of a valve rod. A membrane engages a second axial end of the valve rod. A pressure chamber, which can be connected to the inlet, adjoins the membrane, the inlet pressure prevailing in the pressure chamber loading the membrane in the opening direction of the valve closing member. As soon as the inlet pressure in the pressure chamber and in the inlet and thereby the force on the membrane caused by the inlet pressure exceeds the spring force of a return spring, the membrane, the valve rod and the valve closing element move from the closed position in the opening direction of the valve closing element. In order to increase the opening force caused by the inlet pressure to adjust the valve closing member and thus to ensure reliable opening of the air supply control valve, the membrane is operatively connected to the valve rod via a transmission device, in particular a lever device, with no fixed connection between the membrane and the valve rod . The transmission device converts the force caused by the inlet pressure and acting on the membrane into an opening force acting on the valve rod for adjusting the valve rod and the valve closing element in the opening direction, the membrane and the valve rod moving relative to one another, ie at different speeds.

Bei der in der AT 16539 U1 beschriebenen Ausführung des Luftzufuhrregelventils ist die Übertragungsvorrichtung an einer dem Ventilschließglied zugewandten Seite der Membran angeordnet. Alternativ kann die Übertragungsvorrichtung auf einer dem Ventilschließglied abgewandten Seite der Membran angeordnet sein, wodurch der Bauraum des Luftzufuhrregelventils verkleinert wird. Dabei erstreckt sich die Ventilstange durch die beiden durch die Membran voneinander getrennten Räume und durch die Membran, wobei die Dichtigkeit zwischen den beiden, voneinander getrennten Räumen weiterhin gewährleistet sein muss, um eine zuverlässige Funktionalität des Luftzufuhrregelventils zu gewährleisten.In the case of the AT 16539 U1 described embodiment of the air supply control valve, the transmission device is arranged on a side of the membrane facing the valve closing member. Alternatively, the transmission device can be arranged on a side of the membrane facing away from the valve closing element, as a result of which the installation space of the air supply control valve is reduced. The valve rod extends through the two spaces separated from one another by the membrane and through the membrane, the tightness between the two separate spaces still having to be guaranteed in order to ensure reliable functionality of the air supply control valve.

Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Luftzufuhrregelventil mit einer dem Ventilschließglied abgewandten Seite der Membran angeordneten Übertragungsvorrichtung zu schaffen, welche eine zuverlässige Funktionalität des Luftzufuhrregelventils gewährleistet.The object is therefore to create an air supply control valve with a side of the membrane arranged facing away from the valve closing element, which transmission device ensures reliable functionality of the air supply control valve.

Diese Aufgabe wird durch ein Luftzufuhrregelventil für einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by an air supply control valve for an internal combustion engine with the features of main claim 1.

Dadurch, dass zwischen der Ventilstange und der Membran eine Dichtmanschette angeordnet ist, durch welche ein Spalt zwischen der Membran und der relativ zur Membran bewegbaren Ventilstange abgedichtet ist, kann, auch bei einer Anordnung der Übertragungsvorrichtung auf der dem Ventilschließglied abgewandten Seite, die Leckage zwischen den beiden, durch die Membran voneinander getrennten Räumen zuverlässig verhindert werden, wodurch die ordnungsgemäße Funktionalität des Luftzufuhrregelventils gewährleistet werden kann. Die Dichtmanschette weist ein äußeres, ringförmiges Ende und ein inneres, ringförmiges Ende auf, wobei das äußere, ringförmige Ende an der Membran luftdicht angeordnet ist und das innere, ringförmige Ende an der Ventilstange luftdicht angeordnet ist. Durch die Flexibilität der Dichtmanschette wird die translatorische Relativbewegung zwischen der Membran und der Ventilstange durch die Dichtmanschette nicht wesentlich behindert, so dass die zur Verstellung des Ventilschließglieds erforderliche Kraft sich nicht erhöht.Because a sealing sleeve is arranged between the valve rod and the diaphragm, through which a gap between the diaphragm and the valve rod movable relative to the diaphragm is sealed, the leakage between the two spaces separated from each other by the membrane can be reliably prevented, whereby the proper functionality of the air supply control valve can be guaranteed. The sealing sleeve has an outer, annular end and an inner, annular end, the outer, annular end being arranged airtight on the membrane and the inner, annular end being arranged airtight on the valve rod. Due to the flexibility of the sealing collar, the translational relative movement between the membrane and the valve rod is not significantly hindered by the sealing collar, so that the force required to adjust the valve closing member is not increased.

Vorzugsweise ist die Dichtmanschette einstückig mit der Membran hergestellt. Dadurch kann der Montageaufwand des Luftzufuhrregelventils reduziert werden, indem die Montage der Dichtmanschette an die Membran entfällt. Außerdem kann die Gefahr einer Leckage reduziert werden, da durch die Einstückigkeit die möglicherweise eine Leckage verursachende Schnittstelle zwischen der Membran und der Dichtmanschette entfällt.The sealing collar is preferably produced in one piece with the membrane. As a result, the assembly effort of the air supply control valve can be reduced by eliminating the assembly of the sealing sleeve on the membrane. In addition, the risk of leakage can be reduced, since the one-piece design eliminates the interface between the membrane and the sealing sleeve, which may cause a leakage.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Dichtmanschette an die Membran angespritzt. Dadurch kann der Herstellungsaufwand reduziert werden, wobei zunächst die Membran hergestellt wird und anschließend die Dichtmanschette angespritzt wird. Dadurch kann die Dichtmanschette auf eine einfache und kostengünstige Weise einstückig mit der Membran ausgeführt werden.In a preferred embodiment, the sealing collar is molded onto the membrane. As a result, the manufacturing effort can be reduced, the membrane being manufactured first and then the sealing collar being injection-molded. As a result, the sealing collar can be made in one piece with the membrane in a simple and inexpensive manner.

Vorzugsweise ist die Dichtmanschette formschlüssig und/oder kraftschlüssig an der Ventilstange befestigt. Um die Dichtmanschette luftdicht an der Ventilstange zu befestigen, ist es erforderlich, dass sich die Dichtmanschette im montierten Zustand weder in Axialrichtung der Ventilstange noch in Radialrichtung der Ventilstange relativ zur Ventilstange bewegt. Dies kann einerseits durch eine kraftschlüssige Verbindung erzielt werden, indem die Dichtmanschette eine Öffnung aufweist, durch welche sich die Ventilstange erstreckt, wobei die Öffnung einen kleineren Durchmesser als die korrespondierende Außenumfangsfläche der Ventilstange aufweist und dadurch eine Pressverbindung zwischen der Ventilstange und der Dichtmanschette vorliegt. Dabei wird beim Montieren der Dichtmanschette an der Ventilstange die Dichtmanschette elastisch verformt, wodurch eine fluiddichte Pressverbindung zwischen der Ventilstange und der Dichtmanschette hergestellt wird. Anderenfalls oder zusätzlich kann die Dichtmanschette formschlüssig mit der Ventilstange verbunden sein, wobei vorzugsweise die Ventilstange an der Umfangsfläche eine umlaufende Nut aufweist, in welche ein Befestigungsabschnitt der Dichtmanschette eingreift.The sealing collar is preferably attached to the valve rod in a form-fitting and / or force-fitting manner. In order to attach the sealing collar to the valve rod in an airtight manner, it is necessary for the sealing collar to move in the assembled state neither in the axial direction of the valve rod nor in the radial direction of the valve rod relative to the valve rod. This can be achieved on the one hand by a non-positive connection in that the sealing sleeve has an opening through which the valve rod extends, the opening having a smaller diameter than the corresponding outer circumferential surface of the valve rod and thus a press connection between the valve rod and the sealing sleeve. In this case, when the sealing collar is mounted on the valve rod, the sealing collar is elastically deformed, as a result of which a fluid-tight press connection is established between the valve rod and the sealing collar. Otherwise or in addition, the sealing collar can be positively connected to the valve rod, the valve rod preferably having a circumferential groove on the circumferential surface, into which a fastening section of the sealing collar engages.

Vorzugsweise ist die Dichtmanschette an die Ventilstange angespritzt, wodurch der Herstellungsaufwand des Luftzufuhrregelventils reduziert wird.The sealing sleeve is preferably injection-molded onto the valve rod, which reduces the cost of manufacturing the air supply control valve.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Dichtmanschette an die Ventilstange und an die Membran angespritzt. Dadurch wird die Dichtmanschette sowohl an der Membran als auch an der Ventilstange stoffschlüssig befestigt, wodurch die Gefahr einer Leckage an beiden Schnittstellen der Dichtmanschette, nämlich zu der Ventilstange und zu der Membran, reduziert werden kann.In a preferred embodiment, the sealing collar is molded onto the valve rod and onto the membrane. As a result, the sealing sleeve is firmly bonded to both the membrane and the valve rod, whereby the risk of leakage at both interfaces of the sealing sleeve, namely to the valve rod and to the membrane, can be reduced.

Vorzugsweise ist die Dichtmanschette aus einem Elastomer hergestellt. Bei der Relativbewegung zwischen der Membran und der Ventilstange verformt sich die Dichtmanschette elastisch, wobei relativ geringe Kräfte zur Verformung der aus einem Elastomer hergestellten und relativ dünn ausgeführten Dichtmanschette aufgebracht werden müssen. Dadurch wird die Verstellbewegung des Ventilschließglieds nicht durch die Dichtmanschette negativ beeinflusst.The sealing collar is preferably made from an elastomer. During the relative movement between the membrane and the valve rod, the sealing collar is elastically deformed, with relatively small forces having to be applied to deform the relatively thin sealing collar made of an elastomer. As a result, the adjustment movement of the valve closing element is not negatively influenced by the sealing collar.

In einer bevorzugten Ausgestaltung bewegt sich bei einer Verstellung des Ventilschließglieds in Öffnungsrichtung die Membran entgegengesetzt und/oder mit einer abweichenden Geschwindigkeit relativ zur Ventilstange. Dadurch wird eine Übersetzung zwischen der Bewegung der Membran und der Ventilstange erzielt, wobei die aus einem Einlassdruck resultierende Kraft auf die Membran in eine höhere auf die Ventilstange wirkende Kraft umgewandelt wird. Dadurch kann das Luftzufuhrregelventil auch bei geringen Einlassdrücken zuverlässig betätigt werden.In a preferred embodiment, when the valve closing member is adjusted in the opening direction, the membrane moves in the opposite direction and / or at a different speed relative to the valve rod. This results in a translation between the movement of the diaphragm and the valve rod, the force on the diaphragm resulting from an inlet pressure being converted into a higher force acting on the valve rod. As a result, the air supply control valve can be operated reliably even at low inlet pressures.

Vorzugsweise weist die Membran ein starres Mittenelement und ein an dem Mittenelement befestigtes, flexibles Randelement auf, wobei das flexible Randelement am Gehäuse befestigt ist. Durch das flexible Randelement kann die Verlagerung der Membran gewährleistet werden. Das starre Mittenelement dient der Abstützung der Übertragungsvorrichtung an der Membran und als Aufnahme für die Dichtmanschette.The membrane preferably has a rigid central element and a flexible edge element fastened to the central element, the flexible edge element being fastened to the housing. The displacement of the membrane can be guaranteed by the flexible edge element. The rigid central element serves to support the transmission device on the membrane and as a receptacle for the sealing collar.

Es wird ein Luftzufuhrregelventil mit einer an einer dem Ventilschließglied abgewandten Seite der Membran angeordneten Übertragungsvorrichtung geschaffen, welches eine Leckage zwischen den beiden, durch die Membran fluidisch getrennten Räumen zuverlässig verhindert, wodurch eine zuverlässige Funktionsweise des Luftzufuhrregelventils gewährleistet wird.There is an air supply control valve with an on one facing away from the valve closing member Side of the membrane arranged transmission device created, which reliably prevents leakage between the two spaces fluidically separated by the membrane, whereby a reliable functioning of the air supply control valve is ensured.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Luftzufuhrregelventils ist in der Figur dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

  • Figur zeigt eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Luftzufuhrregelventils.
An embodiment of an air supply control valve according to the invention is shown in the figure and is described below.
  • Figure shows a sectional view of an air supply control valve according to the invention.

Die Figur zeigt ein Luftzufuhrregelventil 10 in einer Schnittdarstellung. Das Luftzufuhrregelventil 10 umfasst ein Gehäuse 12 mit einem Gehäusegrundkörper 14 und einem Gehäusedeckel 16, wobei der Gehäusedeckel 16 am Gehäusegrundkörper 14 befestigt ist. Das Gehäuse 12 begrenzt einen Strömungskanal 18, welcher einen Einlass 20 mit einem Auslass 22 fluidisch verbindet. Der Einlass 20 ist mit einer in der Figur nicht gezeigten Sekundärluftleitung und der Auslass 22 ist mit einem ebenfalls in der Figur nicht gezeigten Abgastrakt eines Kraftfahrzeuges fluidisch verbunden. Im Strömungskanal 18 ist ein Durchströmungsquerschnitt 24 vorgesehen, welcher durch einen am Gehäusegrundkörper 14 angeordneten Ventilsitzt 26 und ein Ventilschließglied 28 begrenzt ist. Das Ventilschließglied 28 ist an einer Ventilstange 30 befestigt.The figure shows an air supply control valve 10 in a sectional view. The air supply control valve 10 includes a housing 12th with a housing body 14th and a housing cover 16 , with the housing cover 16 on the housing body 14th is attached. The case 12th delimits a flow channel 18th , which has an inlet 20th with an outlet 22nd fluidically connects. The inlet 20th is with a secondary air line not shown in the figure and the outlet 22nd is fluidically connected to an exhaust tract of a motor vehicle, also not shown in the figure. In the flow channel 18th is a flow cross-section 24 provided, which by one on the housing body 14th arranged valve seat 26th and a valve closing member 28 is limited. The valve closing member 28 is on a valve stem 30th attached.

Zwischen der Ventilstange 30 und dem Gehäusegrundkörper 14 ist eine Rückstellfeder 32 angeordnet, welche die Ventilstange 30 radial umgibt. Die Rückstellfeder 32 stützt sich endseitig an einer Innenfläche 34 des Gehäusegrundkörpers 14 und an einem Radialvorsprung 36 ab und belastet die Ventilstange 30 axial. Die Rückstellfeder 32 ist als Schraubenfeder, insbesondere als Druckfeder, ausgeführt und belastet die Ventilstange 30 und das Ventilschließglied 28 in Schließrichtung, so dass die Rückstellfeder 32 bewirkt, dass das Ventilschließglied 28 auf den Ventilsitz 26 gepresst wird und dadurch der Durchströmungsquerschnitt 24 geschlossen wird bzw. der Einlass 20 fluidisch vom Auslass 22 getrennt wird.Between the valve stem 30th and the housing body 14th is a return spring 32 arranged which the valve rod 30th surrounds radially. The return spring 32 is supported at the end on an inner surface 34 of the housing body 14th and on a radial projection 36 and loads the valve rod 30th axial. The return spring 32 is designed as a helical spring, in particular a compression spring, and loads the valve rod 30th and the valve closing member 28 in the closing direction so that the return spring 32 causes the valve closure member 28 on the valve seat 26th is pressed and thereby the flow cross-section 24 is closed or the inlet 20th fluidically from the outlet 22nd is separated.

Die Verstellung des Ventilschließglieds 28 und der Ventilstange 30 erfolgt durch einen pneumatisch betätigten Aktor 40. Der pneumatisch betätigte Aktor 40 umfasst eine Membran 42. Die Membran 42 weist ein relativ starres Mittenelement 44 und ein dünnes, flexibles Randelement 47 auf, wobei die Membran 42 mit dem Randelement 47 zwischen dem Gehäusegrundkörper 14 und dem Gehäusedeckel 16 luftdicht eingeklemmt ist und auf diese Weise den Strömungskanal 18 bzw. der dem Einlass 20 zugeordneten Abschnitt des Strömungskanals 18 von einem an der dem Strömungskanal 18 abgewandten Seite der Membran 42 angeordneten Raum 46 abtrennt. Der Raum 46 ist durch ein Schaltventil 41 mit der Außenumgebung oder mit dem Einlass 20 verbindbar, wodurch im Raum 46 entweder Atmosphärendruck oder der Einlassdruck herrscht. Die Membran 42 weist im Mittenbereich 44 eine Durchgangsöffnung 48 auf, durch welche sich die Ventilstange 30 erstreckt und mit einem Endabschnitt 50 in einen durch das Gehäuse 12 und die Membran 42 begrenzten Raum 46 hineinragt.The adjustment of the valve closure member 28 and the valve stem 30th takes place by a pneumatically operated actuator 40 . The pneumatically operated actuator 40 includes a membrane 42 . The membrane 42 has a relatively rigid central element 44 and a thin, flexible edge element 47 on, with the membrane 42 with the edge element 47 between the housing body 14th and the housing cover 16 Is clamped airtight and in this way the flow channel 18th or the inlet 20th associated section of the flow channel 18th from one to the the flow channel 18th facing away from the membrane 42 arranged space 46 separates. The space 46 is through a switching valve 41 with the outside environment or with the inlet 20th connectable, making in the room 46 either atmospheric pressure or inlet pressure prevails. The membrane 42 points in the middle 44 a through opening 48 through which the valve rod 30th extends and having an end portion 50 into one through the housing 12th and the membrane 42 limited space 46 protrudes.

Erfindungsgemäß ist zwischen der Ventilstange 30 und der Membran 42 eine Dichtmanschette 56 angeordnet, welche einen aufgrund der Relativbewegung zwischen der Membran 42 und der Ventilstange 30 zwingend erforderlichen Spalt 51 zwischen einer Umfangsfläche 52 der Ventilstange 30 und einer Umfangsfläche 54 der Durchgangsöffnung 48 luftdicht abgedichtet.According to the invention is between the valve rod 30th and the membrane 42 a sealing sleeve 56 arranged, which one due to the relative movement between the membrane 42 and the valve stem 30th mandatory gap 51 between a peripheral surface 52 the valve stem 30th and a peripheral surface 54 the passage opening 48 sealed airtight.

Die Dichtmanschette 56 weist einen wannenförmigen Querschnitt auf und ist aus einem Elastomer hergestellt. Die Dichtmanschette 56 ist an die Membran 42 angespritzt und damit einstückig mit der Membran 42 hergestellt. Zur fluiddichten Kopplung der Dichtmanschette 56 an die Ventilstange 30 weist die Dichtmanschette 56 eine Öffnung 58 auf, durch welche sich die Ventilstange 30 erstreckt. Der die Öffnung 58 umgebende Randbereich der Dichtmanschette 56 weist einen aufgedickten Befestigungsabschnitt 63 zur Befestigung der Dichtmanschette 56 an der Ventilstange 30 auf, wobei der aufgedickte Befestigungsabschnitt 63 in eine an der Ventilstange 30 vorgesehene, umlaufenden Nut 53 eingreift und über eine Pressung an einem Nutgrund der Nut 53 anliegt. Alternativ könnte die Dichtmanschette 56 auch an die Ventilstange 30 angespritzt sein.The sealing sleeve 56 has a trough-shaped cross section and is made of an elastomer. The sealing sleeve 56 is to the membrane 42 molded on and thus in one piece with the membrane 42 manufactured. For the fluid-tight coupling of the sealing sleeve 56 to the valve stem 30th shows the sealing collar 56 an opening 58 through which the valve rod 30th extends. The opening 58 surrounding edge area of the sealing collar 56 has a thickened attachment portion 63 for fastening the sealing collar 56 on the valve stem 30th on, the thickened attachment portion 63 into one on the valve stem 30th provided, circumferential groove 53 engages and rests against a groove base of the groove 53 via a pressure. Alternatively, the sealing sleeve could 56 also on the valve rod 30th be sprayed on.

Im Betrieb des Luftzufuhrregelventils 10 ist die Dichtmanschette 56 an einer Innenfläche durch den Einlassdruck beaufschlagt. Durch die wannenförmige Ausgestaltung der Dichtmanschette 56 wirkt der Einlassdruck derart auf die Innenfläche der Dichtmanschette 56, insbesondere auf den Befestigungsabschnitt 63, dass die Dichtwirkung verstärkt wird, indem der Befestigungsabschnitt 63 durch den Einlassdruck an die Ventilstange 30 gepresst wird. Damit wird der Raum 46 durch die Membran 42 und durch die Dichtmanschette 56 fluiddicht vom Einlass 20 abgetrennt, wodurch die Funktionalität des Luftzufuhrregelventils 10 gewährleistet ist.During operation of the air supply control valve 10 is the sealing sleeve 56 acted upon by the inlet pressure on an inner surface. Due to the trough-shaped design of the sealing collar 56 the inlet pressure acts in this way on the inner surface of the sealing sleeve 56 , in particular on the fastening section 63 that the sealing effect is increased by the fastening section 63 by the inlet pressure to the valve rod 30th is pressed. This becomes the space 46 through the membrane 42 and through the sealing sleeve 56 fluid-tight from the inlet 20th separated, thereby reducing the functionality of the air supply control valve 10 is guaranteed.

Die kraftübertragende Verbindung zwischen der Membran 42 und der Ventilstange 30 erfolgt über eine Übertragungsvorrichtung 60 des pneumatisch betätigten Aktors 40. Die Übertragungsvorrichtung 60 umfasst zwei Hebel 62, 64, welche jeweils mit einem an einem Axialende angeordneten Lagerabschnitt 66, 67 an der Ventilstange 30 drehbar gelagert sind, wobei die Drehachse 70 senkrecht zur Längsachse 72 der Ventilstange 30 ausgerichtet ist. Die Hebel 62, 64 stützen sich mit einem an einem zweiten Axialende angeordnete Abstützabschnitt 68, 69 an der Membran 42 ab. Zur Reduzierung der Reibung zwischen dem jeweiligen Hebel 62, 64 und der Membran 42 sind am Abstützabschnitt 68, 69 jeweils eine Rolle 74, 75 angeordnet, welche drehbar gelagert sind. Die Membran 42 kann über mindestens ein in der Figur nicht gezeigtes Federelement in Richtung der Hebel 62, 64 axial belastet sein, wodurch die Membran 42 dauerhaft an den Rollen 74, 75 der Hebel 62, 64 anliegt. Weiterhin sind die Hebel 62, 64 über eine zwischen dem Abstützabschnitt 68, 69 und dem Lagerabschnitt 66, 67 angeordnete Hebellagerung 61, 65 am Gehäusedeckel 16 wippenartig gelagert, wobei die Hebellagerungen 61, 65 durch jeweils ein am Gehäusedeckel 16 vorgesehenen Vorsprung 76, 77 ausgeführt sind.The force-transmitting connection between the membrane 42 and the valve stem 30th takes place via a transmission device 60 of the pneumatically operated actuator 40 . The transmission device 60 includes two levers 62 , 64 , which each have a bearing section arranged at one axial end 66 , 67 on the valve stem 30th are rotatably mounted, the axis of rotation 70 perpendicular to the longitudinal axis 72 the valve stem 30th is aligned. the lever 62 , 64 are supported with a support section arranged at a second axial end 68 , 69 on the membrane 42 away. To reduce the friction between the respective lever 62 , 64 and the membrane 42 are on the support section 68 , 69 one role each 74 , 75 arranged, which are rotatably mounted. The membrane 42 can via at least one spring element, not shown in the figure, in the direction of the lever 62 , 64 be axially loaded, causing the membrane 42 permanently on the rollers 74 , 75 the lever 62 , 64 is applied. Furthermore are the levers 62 , 64 via one between the support section 68 , 69 and the storage section 66 , 67 arranged lever bearing 61 , 65 on the housing cover 16 mounted like a rocker, the lever bearings 61 , 65 through one on the housing cover 16 provided projection 76 , 77 are executed.

Durch die Wahl des Abstandes zwischen dem Lagerabschnitt 66, 67 und der Hebellagerung 61, 65 und des Abstandes zwischen dem Abstützabschnitt 68, 69 und der Hebellagerung 61, 65 wird eine Kraftübersetzung ungleich 1 eingestellt, wobei nach dem Hebelgesetz eine aus der Verlagerung der Membran 42 entstehende Kraft in eine auf die Ventilstange 30 wirkende Kraft übersetzt wird. Im vorliegenden Fall ist der Abstand zwischen dem Lagerabschnitt 66, 67 und der wippenartigen Hebelagerung 61, 65 kleiner als der Abstand zwischen dem Abstützabschnitt 68, 69 und der wippenartigen Hebellagerung 61, 65, wodurch die auf die Ventilstange 30 wirkende Kraft höher ist als die durch die Verlagerung der Membran 42 bewirkte Kraft.By choosing the distance between the bearing section 66 , 67 and the lever mounting 61 , 65 and the distance between the support section 68 , 69 and the lever mounting 61 , 65 a force transmission unequal to 1 is set, whereby according to the law of levers one from the displacement of the membrane 42 resulting force in a on the valve rod 30th acting force is translated. In the present case, the distance between the bearing section is 66 , 67 and the rocker-like lever mounting 61 , 65 smaller than the distance between the support section 68 , 69 and the rocker-like lever mounting 61 , 65 which causes the on the valve stem 30th acting force is higher than that caused by the displacement of the membrane 42 caused force.

Im geschlossenen Zustand des Luftzufuhrregelventils 10 und bei inaktiver, in der Figur nicht gezeigten Pumpe bewirkt die Rückstellfeder 32 durch ihre entgegen der Öffnungsrichtung des Ventilschließglieds 28, d.h. in Schließrichtung, wirkende Federkraft, dass das Ventilschließglied 28 gegen den Ventilsitz 26 gepresst wird und dadurch der Durchströmungsquerschnitt 24 geschlossen istIn the closed state of the air supply control valve 10 and when the pump is inactive, not shown in the figure, the return spring acts 32 by their counter to the opening direction of the valve closing member 28 , ie in the closing direction, acting spring force that the valve closing member 28 against the valve seat 26th is pressed and thereby the flow cross-section 24 closed is

An der Membran 42 sind mehrere Distanzelemente 43, 45 vorgesehen, welche im geschlossenen Zustand des Luftzufuhrregelventils 10 an einer durch ein Federelement 31 axial belastete Rückschlagplatte 29 des Ventilschließglieds 28 anliegen, wodurch die Rückschlagplatte 29 von ihrer am Gehäusegrundkörper 14 vorgesehenen Dichtfläche weggedrückt wird und dadurch im geschlossenen Zustand des Luftzufuhrregelventils 10 ein Verkleben der Rückschlagplatte 29 mit ihrer Dichtfläche verhindert wird. Im geöffneten Zustand des Luftzufuhrregelventils 10 sind die Distanzelemente 43, 45 von der Rückschlagplatte 29 beabstandet und belasten die Rückschlagplatte 29 nicht.On the membrane 42 are several spacers 43 , 45 provided, which in the closed state of the air supply control valve 10 on one by a spring element 31 axially loaded check plate 29 of the valve closing element 28 abut, causing the non-return plate 29 of their on the housing body 14th provided sealing surface is pushed away and thereby in the closed state of the air supply control valve 10 gluing the non-return plate 29 with their sealing surface is prevented. When the air supply control valve is open 10 are the spacer elements 43 , 45 from the check plate 29 spaced and strain the non-return plate 29 not.

Zum Öffnen des Luftzufuhrregelventils 10 wird der Durchströmungsquerschnitt 24 freigegeben und damit der Einlass 20 mit dem Auslass 22 verbunden, indem die nicht gezeigte Pumpe betätigt wird und einen Einlassdruck im Einlass 20 bereitstellt. Der Raum 46 ist über das Schaltventil 41 mit der Außenumgebung verbunden, wodurch im Raum 46 Umgebungsdruck herrscht. Dabei wirkt der Einlassdruck auf die Membran 42 und verursacht eine entgegengesetzt zur Öffnungsrichtung des Ventilschließglieds 28 wirkende Kraft auf die Membran 42, wodurch sich die Membran 42 entgegengesetzt zur Öffnungsrichtung des Ventilschließglieds 28 verlagert. Die entgegengesetzt zur Öffnungsrichtung vorliegende Bewegung der Membran 42 wird durch die Übertragungsvorrichtung 60 in eine Bewegung der Ventilstange 30 in Öffnungsrichtung des Ventilschließglieds 28 transferiert. Zusätzlich wird durch die Übertragungsvorrichtung 60 die auf die Ventilstange 30 wirkende Kraft erhöht.To open the air supply control valve 10 becomes the flow cross-section 24 released and with it the entrance 20th with the outlet 22nd connected by operating the pump, not shown, and an inlet pressure in the inlet 20th provides. The space 46 is via the switching valve 41 connected to the outside environment, creating in space 46 Ambient pressure prevails. The inlet pressure acts on the membrane 42 and causes a direction opposite to the opening direction of the valve closing member 28 acting force on the membrane 42 , causing the diaphragm 42 opposite to the opening direction of the valve closing member 28 relocated. The movement of the membrane opposite to the opening direction 42 is through the transmission device 60 in a movement of the valve rod 30th in the opening direction of the valve closing member 28 transferred. In addition, through the transmission device 60 those on the valve stem 30th acting force increased.

Sobald das Luftzufuhrregelventil 10, insbesondere bei aktiver Pumpe und aufgebauten Einlassdruck, wieder geschlossen werden soll, wird, der Raum 46 über das Schaltventil 41 mit dem Einlass 20 verbunden, wodurch auf die Membran 42 beidseitig der Einlassdruck herrscht und die Membran 42 druckausgeglichen ist. Die Ventilstange 30 wird erneut derart durch die Federkraft der Rückstellfeder 32 belastet, dass das Ventilschließglied 28 gegen den Ventilsitz 26 gepresst wird.Once the air supply control valve 10 should be closed again, especially when the pump is active and the inlet pressure has built up, the room becomes 46 via the switching valve 41 with the inlet 20th connected, causing on the diaphragm 42 the inlet pressure and the membrane prevail on both sides 42 is pressure balanced. The valve stem 30th is again in this way by the spring force of the return spring 32 loaded that the valve closure member 28 against the valve seat 26th is pressed.

Es wird somit ein Luftzufuhrregelventil 10 mit einer an einer dem Ventilschließglied 28 abgewandten Seite der Membran 42 angeordneten Übertragungsvorrichtung 60 geschaffen, welches eine zuverlässige Funktionalität des Luftzufuhrregelventils 10 gewährleistet.It thus becomes an air supply control valve 10 with one on one of the valve closure member 28 facing away from the membrane 42 arranged transmission device 60 created, which a reliable functionality of the air supply control valve 10 guaranteed.

Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich des vorliegenden Hauptanspruchs nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist. So sind selbstverständlich Änderungen bezüglich des Aufbaus der verschiedenen Teile des Luftzufuhrregelventils, wie dem Gehäuse oder der Anordnung der Ventilteile zueinander denkbar.It should be clear that the scope of protection of the present main claim is not limited to the exemplary embodiment described. So, of course, changes with regard to the structure of the various parts of the air supply control valve, such as the housing or the arrangement of the valve parts with respect to one another, are conceivable.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
LuftzufuhrregelventilAir supply control valve
1212th
Gehäusecasing
1414th
GehäusegrundkörperHousing body
1616
GehäusedeckelHousing cover
1818th
StrömungskanalFlow channel
2020th
Einlassinlet
2222nd
AuslassOutlet
2424
DurchströmungsquerschnittFlow cross-section
2626th
VentilsitzValve seat
2828
VentilschließgliedValve closing member
2929
RückschlagplatteCheck plate
3030th
VentilstangeValve stem
3131
FederelementSpring element
3232
RückstellfederReturn spring
3434
InnenflächeInner surface
4040
AktorActuator
4141
SchaltventilSwitching valve
4242
Membranmembrane
4343
DistanzelementSpacer element
4444
MittenelementCentral element
4545
DistanzelementSpacer element
4646
Raumspace
4747
RandelementEdge element
4848
DurchgangsöffnungThrough opening
5050
EndabschnittEnd section
5151
Spaltgap
5252
UmfangsflächeCircumferential surface
5454
UmfangsflächeCircumferential surface
5656
DichtmanschetteSealing sleeve
5858
Öffnungopening
6060
ÜbertragungsvorrichtungTransmission device
6161
HebellagerungLever bearing
6262
Hebellever
6363
BefestigungsabschnittFastening section
6464
Hebellever
6565
HebellagerungLever bearing
6666
LagerabschnittWarehouse section
6767
LagerabschnittWarehouse section
6868
AbstützabschnittSupport section
6969
AbstützabschnittSupport section
7070
DrehachseAxis of rotation
7272
LängsachseLongitudinal axis
7474
Rollerole
7575
Rollerole
7676
Vorsprunghead Start
7777
Vorsprunghead Start

Claims (10)

Luftzufuhrregelventil für einen Verbrennungsmotor, mit einem Gehäuse (12), welches einen Einlass (20) und einen Auslass (22) aufweist, einem Ventilschließglied (28), welches an einer Ventilstange (30) angeordnet ist und mit einem Ventilsitz (26) einen Durchströmungsquerschnitt (24) zwischen dem Einlass (20) und dem Auslass (22) begrenzt, wobei das Ventilschließglied (28) zumindest zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verstellbar ist, einem pneumatisch betätigten Aktor (40) zur Verstellung des Ventilschließglieds (28), wobei der pneumatisch betätigte Aktor (40) eine druckbetätigbare Membran (42) aufweist, welche zwei Räume (20, 46) voneinander trennt und relativ zur Ventilstange (30) bewegbar ist, wobei die Membran (42) über eine Übertragungsvorrichtung (60) mit der Ventilstange (30) wirkverbunden ist, und wobei die Membran (42) eine Durchgangsöffnung (48) aufweist, durch welche sich die Ventilstange (30) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Ventilstange (30) und der Membran (42) eine Dichtmanschette (56) angeordnet ist, durch welche ein Spalt (51) zwischen der Membran (42) und der relativ zur Membran (42) bewegbaren Ventilstange (30) abgedichtet ist.Air supply control valve for an internal combustion engine, with a housing (12) which has an inlet (20) and an outlet (22), a valve closing element (28) which is arranged on a valve rod (30) and a flow cross-section with a valve seat (26) (24) between the inlet (20) and the outlet (22), the valve closing member (28) being adjustable at least between a closed position and an open position, a pneumatically operated actuator (40) for adjusting the valve closing member (28), wherein the The pneumatically operated actuator (40) has a pressure-operated membrane (42) which separates two spaces (20, 46) from one another and is movable relative to the valve rod (30), the membrane (42) being connected to the valve rod (60) via a transmission device (60). 30) is operatively connected, and wherein the membrane (42) has a through opening (48) through which the valve rod (30) extends, characterized in that between the valve rod ge (30) and the membrane (42) a sealing sleeve (56) is arranged through which a gap (51) between the membrane (42) and the valve rod (30) movable relative to the membrane (42) is sealed. Luftzufuhrregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmanschette (56) einstückig mit der Membran (42) hergestellt ist.Air supply control valve according to Claim 1 , characterized in that the sealing collar (56) is made in one piece with the membrane (42). Luftzufuhrregelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dassAir supply control valve according to Claim 2 , characterized in that Luftzufuhrregelventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmanschette (56) formschlüssig und/oder kraftschlüssig an der Ventilstange (30) befestigt ist.Air supply control valve according to Claim 2 or 3 , characterized in that the sealing collar (56) is attached to the valve rod (30) in a form-fitting and / or force-fitting manner. Luftzufuhrregelventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilstange (30) an der Umfangsfläche (52) eine umlaufende Nut (53) aufweist, in welche ein Befestigungsabschnitt (63) der Dichtmanschette (56) eingreift.Air supply control valve according to Claim 4 , characterized in that the valve rod (30) has a circumferential groove (53) on the circumferential surface (52) into which a fastening section (63) of the sealing collar (56) engages. Luftzufuhrregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmanschette (56) an die Ventilstange (30) angespritzt ist.Air supply control valve according to Claim 1 , characterized in that the sealing collar (56) is molded onto the valve rod (30). Luftzufuhrregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmanschette (56) an die Ventilstange (30) und an die Membran (42) angespritzt ist.Air supply control valve according to Claim 1 , characterized in that the sealing collar (56) is molded onto the valve rod (30) and onto the membrane (42). Luftzufuhrregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmanschette (56) aus einem Elastomer hergestellt ist.Air supply control valve according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing sleeve (56) is made from an elastomer. Luftzufuhrregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Verstellung des Ventilschließglieds (28) in Öffnungsrichtung sich die Membran (42) entgegengesetzt und/oder mit einer abweichenden Geschwindigkeit relativ zur Ventilstange (30) bewegt.Air supply control valve according to one of the preceding claims, characterized in that when the valve closing member (28) is adjusted in the opening direction, the membrane (42) moved in the opposite direction and / or at a different speed relative to the valve rod (30). Luftzufuhrregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (42) ein starres Mittenelement (44) und ein an dem Mittelelement (44) befestigtes, flexibles Randelement (47) aufweist, wobei das flexible Randelement (47) am Gehäuse (12) befestigt ist.Air supply control valve according to one of the preceding claims, characterized in that the membrane (42) has a rigid central element (44) and a flexible edge element (47) fastened to the central element (44), the flexible edge element (47) on the housing (12 ) is attached.
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