DE19810212A1 - Ventileinrichtung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung (1), insbesondere zur Tankentlüftung in Kraftfahrzeugen, mit einem Ventilgehäuse (6, 7, 8), das einen Zuströmstutzen (10) und einen Abströmstutzen (11) aufweist, einem im Inneren des Ventilgehäuses (6, 7, 8) vorgesehenen, von einem Elektromagneten (22) bewegbaren Anker (26), einem mit dem Anker (26) verbundenen Schließkörper (40), der im stromlosen Zustand des Elektromagneten einen Dichtsitz (13) des Abströmstutzens (11) schließt und diesen im bestromten Zustand des Elektromagneten (22) öffnet, wobei die freie Querschnittsfläche zwischen dem Zuströmstutzen (10) und dem Abströmstutzen (11) stetig veränderbar ist, und einem Federelement (50), das den Schließkörper (40) mit geringem Anpreßdruck gegen den Dichtsitz (13) drückt. Um auf einfache Weise eine sichere Abdichtung des Dichtsitzes (13) zu gewährleisten, besteht das Federelement (50) gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Lösung aus einer Blattfeder (48), die einerseits mit dem Anker (26) und andererseits mit dem Schließkörper (40) fest verbunden ist und ferner gegen den Schließkörper (40) vorgespannt ist. Als alternative Lösungsmöglichkeit wird ein Federelement (50) mit einer Spiralfeder (49) vorgeschlagen, die sich auch bei Hubbewegung der Ventileinrichtung (1) nur in Richtung ihrer Längsachse verformt.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Ventileinrichtung, insbesondere zur Tankentlüftung in Kraftfahrzeugen, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. Anspruch 5.

Eine solche Ventileinrichtung dient der Regenerierung der Aktivkohle in dem Brennstoff­ verdunstungs-Rückhaltesystem für Brennstoffkreisläufe in Kraftfahrzeugen, wie sie beispielsweise in der Druckschrift Bosch - Technische Unterrichtung, Motormanagement Motronic, 2. Ausgabe, August 1993, auf den Seiten 48 und 49 beschrieben ist. Brennstoffrückhaltesysteme begrenzen die HC-Emissionen und sind mit einem Aktiv­ kohlebehälter ausgerüstet, in dem eine Entlüftungsleitung aus dem Brennstoffbehälter endet. Die Aktivkohle hält den Brennstoffdampf zurück und läßt nur die Luft in die Umgebung entweichen, wodurch gleichzeitig für einen Druckausgleich gesorgt wird. Um die Aktivkohle immer wieder zu regenerieren, führt eine weitere Leitung vom Aktivkohle­ behälter zu einem Ansaugrohr, in dem bei Motorbetrieb ein Unterdruck entsteht, der bewirkt, daß Luft aus der Umgebung durch die Aktivkohle in das Ansaugrohr strömt. Dabei werden die zwischengespeicherten Brennstoffdämpfe mitgerissen und der Ver­ brennung im Motor zugeführt. Der Regenerierstrom wird durch eine Ventileinrichtung der eingangs genannten Art in der Leitung zum Ansaugrohr dosiert.

Der Regenerierstrom ist ein Luft-Brennstoff-Gemisch, dessen Zusammensetzung aus mit Brennstoffdampf angereicherter Luft besteht. Wegen seiner nicht bzw. nur sehr aufwendig meßbaren Zusammensetzung stellt der Regenerierstrom für die Lambda-Regelung eine beachtliche Störung dar, da zudem die spezifische Dichte von Brennstoffdampf etwa doppelt so hoch ist wie die von Luft. Die Ventileinrichtung wird deshalb so angesteuert, daß der Aktivkohlebehälter ausreichend gespült wird und die Lambda-Abweichungen möglichst minimal sind.

Damit die Gemischadaption unabhängig von Tankentlüftungseinflüssen arbeiten kann, wird das Regenerierventil in regelmäßigen Zeitabständen geschlossen. Die Ventileinrichtung wird vorzugsweise rampenförmig geöffnet.

Der Aufbau einer solchen Ventileinrichtung zur Tankentlüftung ist zum Beispiel aus der DE 195 40 021 A1 bekannt. Die Ventileinrichtung besteht aus einem Ventilgehäuse, das einen Zuströmstutzen zum Anschließen an einen Entlüftungsstutzen des Brennstofftanks oder einem diesem nachgeschalteten Adsorptionsfilter bzw. Aktivkohlebehälter und einen Abströmstutzen zum Anschließen an das Ansaugrohr aufweist, einem im Inneren des Ventilgehäuses vorgesehenen, von einem Elektromagneten bewegbaren Anker, der im stromlosen Zustand des Elektromagneten von einer Ventilfeder an einen Dichtsitz angedrückt eine Strömungsverbindung vom Zuströmstutzen zum Abströmstutzen schließt und diese im bestromten Zustand des Elektromagneten öffnet. Um kleinste Brennstoff­ dampfmengen bei gleichzeitig einfachem Aufbau exakt zumessen zu können, ist zwischen dem Zuströmstutzen und dem Dichtsitz eine durch den Anker steuerbare Zumeßöffnung mit vorzugsweise V-förmiger Querschnittsfläche vorgesehen.

Eine weitere Ventileinrichtung der eingangs genannten Art ist in der DE 297 17 078 U1 offenbart. Bei diesem Tankentlüftungsventil ist der Anker mit einem Schließkörper ver­ bunden, mittels dem eine freie Querschnittsfläche zwischen dem Zuströmstutzen und dem Abströmstutzen von einer Dichtstellung bis zu einer Maximalstellung stetig veränderbar ist. Der Schließkörper wird vorzugsweise aus einer Dichtscheibe mit einer Durchgangs­ öffnung gebildet, die auf einem Dichtsitz des Abströmstutzens aufliegt. Die Dichtscheibe wird über ein Federelement mit einem geringen Anpreßdruck an den Dichtsitz angedrückt, so daß die Dichtscheibe dichtend an diesem anliegt, jedoch beweglich gelagert bleibt. Das Federelement wird dabei durch Zapfen an der Dichtscheibe einerseits und an einem Sieb im Zuströmstutzen andererseits geführt. Bei dieser Ausführungsform muß das Feder­ element den Ventilhub mit durchlaufen, so daß es dabei durch die Verformung des Feder­ elementes in einer Richtung radial zu seiner Längsachse ungewollte Querkräfte auf die Magnetankerlagerung und den Dichtsitz erzeugt. Außerdem kann dadurch die Dichtscheibe in ihrer vorgesehenen Halterung verkanten und es entstehen Dichtheitsprobleme am Dichtsitz dieses Tankentlüftungsventils.

Vorteile der Erfindung

Die Ventileinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil daß sich durch die Konstruktion des Federelementes mit einer Blattfeder, die sowohl mit dem Anker als auch mit dem Schließkörper fest verbunden ist, die gesamte Anordnung aus Schließkörper und Federelement mit dem Hub des Ankers mitbewegt. Hierdurch treten keine störenden Querkräfte an dem Federelement auf und gleichzeitig können Fertigungstoleranzen von Dichtsitz und Schließkörper ausgeglichen werden, so daß der Dichtsitz des Abströmstutzens besser und sicherer abgedichtet wird.

Die Ventileinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 5 hat den Vorteil, daß sich die Spiralfeder des Federelementes bei der Hubbewegung des Ankers nur in Richtung ihrer Längsachse verformt, so daß hier ebenfalls keine Querkräfte am Federelement auftreten, die zu Dichtheitsproblemen führen können. Besonders vorteilhaft ist es, hierzu das Federelement drehbar in dem Ventilgehäuse zu lagern, so daß die Hubbewegung des Ankers eine Drehbewegung des Federelementes bewirkt. Ebenso kann das Federelement vorteilhafterweise starr in dem Ventilgehäuse angeordnet und gleichzeitig das Federelement mit dem Schließkörper nicht fest verbunden werden, wodurch sich der Schließkörper bei Hubbewegung des Ankers mitbewegen kann, während das Federelement unverändert an seiner Position bleibt.

Die erfindungsgemäßen Ventileinrichtungen sind außerdem für Motoren mit Benzindirekt­ einspritzung geeignet, da problemlos auch große Spülmengen von Brennstoffdampf durch die Ventileinrichtungen geleitet werden können. Außerdem können die Ventileinrichtungen sowohl stetig als auch getaktet mit niedrigen und hohen Frequenzen betrieben werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den Ansprüchen 1 und 5 angegebenen Ventileinrichtungen möglich.

Es ist insbesondere von Vorteil, daß die Befestigungsvorrichtung des Schließkörpers am Anker in einer Gehäusenut im Ventilgehäuse geführt ist, um ein Verdrehen oder Verkanten des Ankers und der mit diesem verbundenen Bauteile und dadurch eine Undichtheit am Dichtsitz zu vermeiden.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten Ventileinrichtung,

Fig. 2 die Anordnung des Schließkörpers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel von Fig. 1 in einer vergrößertem, leicht abgewandelten Schnittdarstellung,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten Ventil­ einrichtung in vergrößerter Schnitt-Darstellung,

Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten Ventil­ einrichtung in vergrößerter Schnitt-Darstellung, und

Fig. 5 einen Schließkörper der Ventileinrichtung in Draufsicht.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Ventileinrichtung 1 dient dem dosierten Ein­ leiten von aus einem Brennstofftank 2 einer nicht näher dargestellten, insbesondere gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine verflüchtigtem Brennstoff­ dampf in ein Ansaugrohr 4 der Brennkraftmaschine. Die Ventileinrichtung 1 ist Teil eines eingangs beschriebenen Brennstoffverdunstungs-Rückhaltesystems.

Die Ventileinrichtung 1 weist ein zum Beispiel aus drei Teilen bestehendes Ventilgehäuse auf, das sich aus einem zylindrischen Grundgehäuse 6, einem auf das Grundgehäuse 6 aufsetzbaren Gehäusedeckel 7 und einem unteren Gehäuseteil 8 zusammensetzt. Das zylindrische Grundgehäuse 6, der Gehäusedeckel 7 und das untere Gehäuseteil 8 sind vorzugsweise aus Kunststoff, zum Beispiel in Kunststoffspritztechnik, hergestellt.

Das untere Gehäuseteil 8 weist einen Zuströmstutzen 10 und einen Abströmstutzen 11 auf, die jeweils in einen Innenraum 12 der Ventileinrichtung 1 münden, der somit eine Verbindung zwischen den beiden Stutzen 10 und 11 darstellt. Der Zuströmstutzen 10 dient dem Anschließen der Ventileinrichtung 1, beispielsweise über eine erste Schlauchleitung 14, an einen mit dem Brennstofftank 2 verbundenen Adsorptionsfilter 15. Der Adsorptionsfilter 15 ist mit einem Speichermedium für Brennstoffdampf, insbesondere mit Aktivkohle, gefüllt und dient der Zwischenspeicherung von aus dem Brennstofftank 2 verflüchtigtem Brennstoffdampf. Der Abströmstutzen 11 erstreckt sich beispielsweise wie der Zuströmstutzen 10 quer zu der Längsachse 5 der Ventileinrichtung 1 und steht ebenfalls radial vom unteren Gehäuseteil 8 ab. Der Abströmstutzen 11 ist weiter für den Anschluß einer zweiten Schlauchleitung 18 vorgesehen, die zum Beispiel stromabwärts einer drehbar in dem Ansaugrohr 4 angeordneten Drosselklappe 19 in das Ansaugrohr 4 mündet. Wie in den Ausführungsbeispielen der Fig. 3 und 4 gezeigt, kann beispielsweise der Zuströmstutzen 10 auch parallel oder in Verlängerung der Längsachse 5 der Ventileinrichtung 1 nach unten von dem unteren Gehäuseteil 8 abstehen, so daß Zuströmstutzen 10 und Abströmstutzen 11 in einem Winkel von etwa 90° zueinander angeordnet sind.

Im Inneren des Grundgehäuses 6 ist in einem Magnetgehäuse 21 ein Elektromagnet 22 untergebracht, der eine zylindrische Erregerspule 23 und einen Magnetkern 24 besitzt. Das Magnetgehäuse 21 ist hülsenförmig ausgebildet und trägt in seinem Inneren die Erreger­ spule 23, die auf einem zum Beispiel aus Kunststoff bestehenden Spulenträger 25 aufgewickelt ist. Die Erregerspule 23 umgibt einen von magnetischen Kräften anziehbaren, vorzugsweise metallenen Anker 26 der Ventileinrichtung 1, um diesen im bestromten Zustand der Erregerspule 23 gegen die Kraft einer Ventilfeder 27 in Richtung der Längs­ achse 5 der Ventileinrichtung 1 zu bewegen. Der Anker 26 ist hierzu in einer im Grund­ gehäuse 6 angeordneten Führungshülse 28 axial verschiebbar gelagert. Der Spulenträger 25 ist mit radialem Abstand zu der Außenfläche der im Durchmesser kleineren Führungs­ hülse 28 im Inneren des Grundgehäuses 6 angeordnet und erstreckt sich radial bis zu der Innenwandung des Magnetgehäuses 21. Der radiale Abstand des Spulenträgers 25 zur Außenfläche der Führungshülse 28 verhindert dabei ein Verklemmen des Ankers 26 aufgrund von möglichen Wärmeausdehnungen, insbesondere der Erregerspule 23 bei Betrieb der Ventileinrichtung 1. Der Spulenträger 25 liegt axial an einem ringförmigen Ansatz 29 der Führungshülse 28 an. Der Ansatz 29 erstreckt sich ebenfalls bis zur Innenwandung des Magnetgehäuses 21. Zwischen dem Ansatz 29 der Führungshülse 28 und einem radial umlaufenden Steg 30 des Grundgehäuses 6 ist zum Beispiel noch eine Anlagescheibe 31 vorgesehen, die mit radialem Abstand zu der Außenfläche des Ankers 26 angeordnet ist.

Zur Begrenzung der maximalen Auslenkung des Ankers 26 weist dieser an seinem dem Gehäusedeckel 7 zugewandten Ende eine Ausnehmung 32 auf, die vorzugsweise zylindrisch ausgebildet ist und den hülsenförmig ausgebildeten Magnetkern 24 zumindest teilweise aufnimmt. Bei maximaler Auslenkung des Ankers 26 schlägt dieser in der Aus­ nehmung 32 mit seiner ringförmigen Stirnfläche 33 an einer Ringfläche 34 des Magnet­ kerns 24 an. Um eine variable Einstellung des maximalen Hubs des Ankers 26 zu ermöglichen, kann der Magnetkern 24 vorteilhafterweise axial verschiebbar ausgebildet sein. Der Magnetkern 24 besitzt hierzu zum Beispiel ein Außengewinde, das in ein Innengewinde in einem das hülsenförmige Magnetgehäuse 21 abdeckenden Magnetboden 35 eingreift, um den Magnetkern 24 durch Drehen bzw. Schrauben entsprechend axial zu verschieben, so daß ein variabel einstellbarer Ankeranschlag für den Anker 26 vorhanden ist.

Der Anker 26 ist hohlzylindrisch ausgebildet und besitzt eine mittige Durchgangsöffnung 36, die sich in axialer Richtung entlang der Längsachse 5 der Ventileinrichtung 1 von der Ausnehmung 32 am oberen Ende des Ankers 26 bis zu seinem im unteren Gehäuseteil 8 gelegenen Ende erstreckt und in den Innenraum 12 einmündet. In der Durchgangsöffnung 36 ist ein die Durchgangsöffnung 36 radial vergrößernder, umlaufender Absatz 37 ausgebildet, um zwischen dem Absatz 37 und einer im hülsenförmigen Magnetkern 24 vorgesehenen Ausnehmung 38 die Ventilfeder 27 aufzunehmen. Die Ventilfeder 27 stützt sich dabei einerseits in der Ausnehmung 38 am Magnetkern 24 und andererseits an dem Absatz 37 in der Durchgangsöffnung 36 des Ankers 26 ab.

Mit dem unteren Ende des Ankers 26 ist ferner direkt oder mittels einer geeigneten Befestigungsvorrichtung 44 ein Schließkörper 40 verbunden, der in Fig. 1 nur schematisch dargestellt ist und anhand der Fig. 2 bis 5 noch näher beschrieben wird. Der Schließkörper 40 wird im wesentlichen von einer Dichtscheibe 41 gebildet, die eine Zumeßöffnung 42 besitzt. Die Dichtscheibe 41 liegt auf einer ringförmigen Führungsfläche eines Dichtsitzes 13 auf, der am innenraumseitigen Ende des Abströmstutzens 11 angeordnet ist. Der Dichtsitz 13 bzw. zumindest dessen Führungsfläche und die Dichtscheibe 41 bestehen vorteilhafterweise aus einem Material mit geringem Reibwiderstand, beispielsweise aus einer Keramik. Zusätzlich ist ein dem Schließkörper 40 zugeordnetes, in Fig. 1 der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht dargestelltes Federelement 50 vorgesehen, das den Schließkörper 40 mit geringer Federkraft gegen den Dichtsitz 13 preßt. Die Federkraft des Federelementes 50 ist dabei so gering gewählt, daß der Schließkörper 40 gegenüber dem Dichtsitz 13 in axialer Richtung der Ventileinrichtung 1 verschiebbar ist. Für das Federelement 50 können dabei, wie in den Fig. 2 bis 4 gezeigt, gemäß der Erfindung verschiedene Ausführungsformen vorgesehen sein.

Die in Fig. 1 gezeigte Ventileinrichtung 1 übt folgende Funktion aus:

Im unbestromten Zustand der Erregerspule 23 wird der Anker 26 durch die Ventilfeder 27 in seiner Ruhestellung gehalten. Der Schließkörper 40 befindet sich in seiner Dichtstellung, in der die Dichtscheibe 41 die von dem Dichtsitz 13 gebildete Durchgangs­ öffnung 9 des Abströmstutzens 11 vollständig abdeckt. Die Zumeßöffnung 42 der Dichtscheibe 41 befindet sich außerhalb der Durchgangsöffnung 9 des Dichtsitzes 13, so daß eine Verbindung zwischen dem Innenraum 12 und dem Abströmstutzen 11 durch den Dichtsitz 13 und die Dichtscheibe 41 abgedichtet ist. In der in Fig. 5 gezeigten Draufsicht auf den Schließkörper 40 wird dies verdeutlicht, indem die Zumeßöffnung 42 der Dichtscheibe 41 neben der gestrichelt dargestellten Durchgangsöffnung 9 des Dichtsitzes 13 liegt.

Im bestromten Zustand der Erregerspule 23 wird der magnetische Anker 26 von den magnetischen Kräften der Erregerspule 23 zum Magnetkern 24 hin angezogen und nimmt jede axiale Zwischenstellung ein. In seiner Endstellung, gleichzeitig die maximale Offen­ stellung der Ventileinrichtung 1 bzw. des Schließkörpers 40 liegt, wie in der rechts der Längsachse 5 liegenden Hälfte der Ventileinrichtung 1 in Fig. 1 dargestellt ist, die ringförmige Stirnfläche 33 der Ausnehmung 32 des Ankers 26 an der Ringfläche 34 des Magnetkerns 24 an. Über die Befestigungsvorrichtung 44 wird der Schließkörper 40 ebenfalls in Richtung der Erregerspule 23 bewegt. Hierdurch gelangt die Zumeßöffnung 42 der Dichtscheibe 41 in Überdeckung mit der Durchgangsöffnung 9 des Dichtsitzes 13, so daß sich ein Verbindungsweg zwischen den Anschlußstutzen 10 und 11 über den Innenraum 12 öffnet und Brennstoffdampf vom Zuströmstutzen 10 durch die Zumeß­ öffnung 42 hindurch in den Abströmstutzen 11 gelangen kann.

Je nach Hub des Ankers 26 bzw. des Schließkörpers 40 ändert sich der Überdeckungsgrad der Zumeßöffnung 42 der Dichtscheibe 41 und der Durchgangsöffnung 9 des Dichtsitzes 13. Der Hub des gegen die Ventilfeder 27 arbeitenden Ankers 26 wird dabei durch die Stärke des magnetischen Feldes des Elektromagneten 22 bestimmt. Zur Ansteuerung des Elektromagneten 22 ist ein elektronisches Steuergerät 16 vorgesehen, das über eine elektrische Leitung und über einen am Gehäusedeckel 7 vorzugsweise einstückig angeformten Steckeranschluß 17 mit dem Elektromagneten 22 elektrisch verbunden ist. Entsprechend der Größe des Steuerstromes und der sich damit einstellenden unter­ schiedlichen Größe des Magnetfeldes der Erregerspule 23 erfolgt eine proportionale Bewegung des Ankers 26.

Das elektronische Steuergerät 16 übermittelt dem Elektromagneten 22 eine Ansteuerimpulsfolge einer elektrischen Spannung vorzugsweise mit einer relativ hohen Frequenz von beispielsweise 100 Hz. Die in Fig. 1 gezeigte Ventileinrichtung 1 kann aber ebenso bei Bedarf getaktet oder mit Ansteuerfrequenzen im Bereich von etwa 5 bis 150 Hz betrieben werden. Die Ansteuerimpulsfolge wird dabei vom elektronischen Steuergerät 16 mit einem vom Steuergerät veränderbaren Tastverhältnis abgegeben. Das Tastverhältnis gibt beispielsweise prozentual den Quotienten der Impulsdauer zum Impulsabstand der nacheinander folgenden Impulse an. Eine derartige Ansteuerung ist als sogenannte Puls­ breitenmodulation bekannt. Die Erregerspule 23 hat vorzugsweise eine Erregerwicklung, die einen nahezu gleichbleibenden Widerstandswert unabhängig von Temperatureinflüssen der Ventileinrichtung 1 aufweist, wodurch es möglich ist, auf eine sogenannte strom­ geregelte Endstufe bei der Ansteuerung zu verzichten.

Anhand der in Fig. 5 gezeigten Draufsicht des Schließkörpers 40 wird deutlich, daß die Zumeßöffnung 42 der Dichtscheibe 41 eine spezielle Kontur aufweist. Diese Kontur kann beispielsweise von einem Halbkreis, dessen Radius dem Radius der Durchgangsöffnung 9 entspricht, und von einem von diesem Halbkreis in Richtung des Dichtsitzes 13 entspringenden nasenförmigen Vorsprung 43 gebildet werden. Dieser Vorsprung 43 verläuft mit einer Konizität in Richtung des Dichtsitzes 13 spitz zulaufend. Hierdurch wird erreicht, daß bei nur geringfügigem Anziehen des Ankers 26 zunächst nur - gegebenenfalls auch nur teilweise - der Vorsprung 43 in Überdeckung mit der Durchgangsöffnung 9 gelangt. Auf diese Weise sind sehr exakte, insbesondere in sehr feinen Schritten erfolgende Dosiermöglichkeiten gegeben. Die Evakuierung des an dem Abströmstutzen 11 angeschlossenen Innenraumes 12 erfolgt entsprechend dem in dem Ansaugrohr 4 herrschenden Unterdruck. Die Erfindung ist aber selbstverständlich nicht auf die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform der Dichtscheibe 41 und insbesondere der Zumeßöffnung 42 beschränkt, es können vielmehr prinzipiell Schließkörper 40 mit beliebig geformten und aufgebauten Zumeßöffnungen 42 verwendet werden.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Befestigungsvorrichtung 44 des Schließkörpers 40 und des auf den Schließkörper 40 wirkenden Federelementes 50 wird nun im folgenden anhand der drei in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. In den Fig. 2 bis 4 ist dabei jeweils die Anordnung des Schließkörpers 40 und des Federelementes 50 der Ventileinrichtung 1 von Fig. 1 vergrößert dargestellt. Im ersten Ausführungsbeispiel von Fig. 2 ist das Federelement 50 durch eine Blattfeder 48 realisiert, während das Federelement der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiele durch eine Spiralfeder 49 gebildet wird.

In der in Fig. 2 gezeigten Ventileinrichtung 1 ist an dem der Ventilfeder 27 abgewandten Ende des Ankers 26 eine vorzugsweise einstückig angebrachte bzw. als Teil des Ankers 26 ausgebildete Befestigungsvorrichtung 44 vorgesehen, die sich im wesentlichen in radialer Richtung, d. h. parallel zum Abströmstutzen 11 erstreckt und bzgl. der Längsachse 5 der Ventileinrichtung 1 asymmetrisch aufgebaut ist. An dem in Fig. 2 rechts liegenden Ende weist die Befestigungsvorrichtung 44 eine schräge Planfläche 47 auf, wobei die radiale Ausdehnung der Befestigungsvorrichtung 44 in axialer Richtung auf den Abströmstutzen 11 zu, d. h. in Fig. 2 nach unten, abnimmt. Die Befestigungsvorrichtung 44 ragt dabei am Ende der schrägen Planfläche 47 in radialer Richtung weiter in den Innenraum 12 hinein als der Abströmstutzen 11, so daß die Planfläche 47 in Richtung auf den Schließkörper 40 zu geneigt ist.

An dem der schrägen Planfläche 47 in radialer Richtung gegenüberliegenden Ende erstreckt sich die Befestigungsvorrichtung 44 radial bis zu der Innenwand des unteren Gehäuseteiles 8 und weist dort ein Führungselement 45 auf, welches in einer entsprechenden Gehäusenut 46 des unteren Gehäuseteiles 8 geführt wird. Das Führungselement 45 ist vorteilhafterweise als runder Bolzen oder kugelförmig ausgebildet. Durch diese Führung der Befestigungsvorrichtung 44 wird ein Verdrehen des Ankers 26 und der mit diesem verbundenen Federelement 50 und Schließkörper 40 wirksam verhindert, wodurch eine durch Verkanten der Bauteile auftretende Undichtheit der Ventileinrichtung 1 am Dichtsitz 13 vermieden wird.

Der Schließkörper 40 ist an seiner dem Abströmstutzen 11 abgewandten Seitenfläche mit einem Aufsatz 51 versehen, der eine technisch einfache Befestigung einer Blattfeder 48 erlaubt. Die Ausrichtung des Aufsatzes 51 ist dabei parallel zu der Dichtscheibe 41 bzw. zu der Längsachse 5 der Ventileinrichtung 1 angeordnet, so daß die Ebene der schrägen Planfläche 47 und die Ebene des Aufsatzes 51 nicht parallel verlaufen. Im einfachsten Fall ist die Blattfeder 48 mit dem Aufsatz 51 verschraubt oder vernietet. Die Blattfeder 48 erstreckt sich von dem Aufsatz 51 des Schließkörpers 40 bis zu der schrägen Planfläche 47 der Befestigungsvorrichtung 44 am Anker 26, an der die Blattfeder 48 ebenfalls durch Verschrauben, Vernieten oder dergleichen befestigt ist. Durch die schräge Planfläche 47 ist die Blattfeder 48 gegen die Dichtscheibe 41 des Schließkörpers 40 vorgespannt und drückt diese mit der erforderlichen Druckkraft gegen den Dichtsitz 13 des Abströmstutzens 11.

Die eingangs beschriebenen, bei dem vorbekannten Stand der Technik auftretenden Querkräfte am Federelement 50 können durch diese Konstruktion offensichtlich vermieden werden, da sich die gesamte Anordnung aus Schließkörper 40 und Federelement 50 mit dem Anker 26 mitbewegt. Durch die erfindungsgemäße Konstruktion des Federelementes 50 und dessen Verbindung mit dem Schließkörper 40 wird auf einfache Weise eine sichere Abdichtung des Dichtsitzes 13 erreicht, wobei auch Fertigungstoleranzen von Dichtsitz 13, Dichtscheibe 41 und Anker 26 ausgeglichen werden.

Zur akustischen Dämpfung der Ventileinrichtung 1 sind die Endanschläge des Ankers 26 in der Gehäusenut 46 und an der Ringfläche 34 des Magnetkerns 24 mit entsprechenden dämpfenden Anschlägen 58 bzw. 59 versehen. Die Anschläge 58 und 59 sind beispiels­ weise aus einem elastischen Material, wie Gummi, gefertigt. Ferner ist es vorteilhaft, die Ventileinrichtung 1 derart elektrisch anzusteuern, daß der Anker 26 während des Betriebes nie am Magnetkern 24 oder an der Hubbegrenzung der Gehäusenut 46 anschlägt.

Bei 10 Hz-Betrieb wird die Ventileinrichtung 1 zum Beispiel mit einem Tastverhältnis von 50% betrieben. Bei Einschalten des Stromes der Erregerspule 23 für die Dauer von beispielsweise 50 ms wird der Anker 26 durch die Magnetkraft angezogen, erreicht aber aufgrund des großen Ventilhubes nicht den oberen Anschlag 59 an der Ringfläche 34 des Magnetkerns 24, da zwischenzeitlich der Strom in der Erregerspule 23 abgeschaltet wurde. Während der anschließenden 50 ms, in denen der Strom ausgeschaltet ist, bewegt sich der Anker 26 - ohne den oberen Anschlag 59 erreicht zu haben - durch die Federkraft der Ventilfeder 27 nach unten. Bei dieser Bewegung nach unten verhindern die verbleibende Energie in der Erregerspule 23, welche zum Beispiel über eine Z-Diode gesteuert werden kann, und der große Ventilhub des Ankers 26 ein Anschlagen des Ankers 26 in Schließstellung am Anschlag 58 in der Gehäusenut 46, da zwischenzeitlich die Erregerspule 23 wieder bestromt wurde. Der Anker 26 kann der elektrischen Ansteuerung zeitlich nicht folgen und pendelt somit zwischen den beiden Endstellungen ohne diese ganz zu erreichen. Auf diese Weise ergibt sich eine wellenförmige Zumessung des Regeneriergases, die eine deutliche Verbesserung der Gleichverteilung der Zumessung gegenüber Taktventilen ohne hochfrequente Ansteuerung ergibt.

Es sei an dieser Stelle nochmals darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäße Ventileinrichtung 1 sowohl mit niederfrequenten als auch mit hochfrequenten Ansteuerungen (stetig oder getaktet) betrieben werden kann, und auch für den Einsatz in Motoren mit Benzindirekteinspritzung geeignet ist.

Ein zweites Ausführungsbeispiel von Schließkörper 40 und Federelement 50 ist in Fig. 3 dargestellt. Bereits beschriebene Elemente sind mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen. Bei dieser Konstruktion besteht die Befestigungsvorrichtung 44 aus einem am unteren Ende des Ankers 26 angebrachten Bolzen 52, der in radialer Richtung ausgerichtet ist. An einem in Fig. 3 links liegenden Ende des Bolzens 52 greift der Bolzen 52 in eine entsprechende Durchgangsöffnung 53 in der Dichtscheibe 41 des Schließkörpers 40 ein.

Hierdurch ist der Schließkörper 40 fest mit dem Anker 26 verbunden und wird mit diesem mitbewegt.

Am der Dichtscheibe 41 abgewandten Ende erstreckt sich der Bolzen 52 radial bis in eine entsprechende Gehäusenut 46 im unteren Gehäuseteil 8. Die Führung des Bolzens 52, dessen Ende zu diesem Zweck vorteilhafterweise rund oder kugelförmig ausgebildet ist, in der Gehäusenut 46 verhindert auch in diesem Fall ein Verdrehen des Ankers 26 und des Schließkörpers 40 in der Ventileinrichtung 1.

Das Federelement 50 wird in dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Stift 54 gebildet, der mittels einer Spiralfeder 49 gegen den Schließkörper 40 gedrückt wird. Das dem Schließkörper 40 zugewandte Ende des Stiftes 54 wird dabei in einer entsprechenden Aufnahme 55 in der Dichtscheibe 41 sicher geführt, so daß der Stift 54 jederzeit während der Hubbewegung der Ventileinrichtung 1 mit der Dichtscheibe 41 an der Position der Aufnahme 55 in Kontakt bleibt und diese gegen den Dichtsitz 13 drückt. Der Stift 54 und die Spiralfeder 49 sind in einer Ausnehmung 56 im unteren Gehäuseteil 8 gelagert, welche an der dem Abströmstutzen 11 gegenüberliegenden Ende des Innenraumes 12 angeordnet ist. Aus diesem Grund ist der Zuströmstutzen 11 in Abwandlung zum ersten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 in Verlängerung der Längsachse 5 der Ventil­ einrichtung 1 am unteren Gehäuseteil 8 vorgesehen.

Um die eingangs beschriebenen, bei dem vorbekannten Stand der Technik auftretenden Querkräfte des Federelementes 50 zu vermeiden, ist der Stift 54 mit der Spiralfeder 49 drehbar um einen Drehpunkt 57 gelagert, der vorzugsweise außerhalb der Längsachse des Stiftes 54 liegt. Durch diese konstruktive Maßnahme wird erreicht, daß sich bei Hubbewegung des Ankers 26 und der damit verbundenen Hubbewegung des Schließkörpers 40 der Stift 54 um die Drehachse 57 dreht, so daß sich die Spiralfeder 49 ausschließlich in Richtung ihrer Längsachse verformt. Die Spiralfeder 49 ist dabei so gewählt, daß die Kraftkomponente in Richtung auf den Dichtsitz 13 jederzeit einen sicheren Sitz des Schließkörpers 40 auf dem Dichtsitz 13 des Abströmstutzens 11 gewährleistet.

Eine alternative Ausgestaltung des Federelementes 50 wird nun anhand von Fig. 4 erläutert. Der Schließkörper 40 ist in diesem Ausführungsbeispiel analog dem obigen zweiten Ausführungsbeispiel von Fig. 3 über einen in einer Gehäusenut 46 geführten Bolzen 52 mit dem Anker 26 verbunden. Im übrigen sind bereits beschriebene Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.

Das Federelement 50 weist auch bei dieser Konstruktion eine Spiralfeder 49 auf, die einen Anpreßdruck auf die Dichtscheibe 41 des Schließkörpers 40 ausübt. Die Längsachse der Spiralfeder 49 fällt dabei vorzugsweise mit der Längsachse des Dichtsitzes 13 bzw. des Abströmstutzens 11 zusammen, so daß die Kraftübertragung von der Spiralfeder 49 zentral auf die Dichtscheibe 41 erfolgt. In der Spiralfeder 49 ist wiederum ein Stift 54 geführt, der an dem dem Schließkörper 40 abgewandten Ende starr mit dem unteren Gehäuseteil 8 verbunden ist. Der Stift 54 dient einerseits als Führung für die Spiralfeder 49 und zum anderen der Zentrierung eines Führungselementes 39, welches an dem dem Schließkörper 40 zugewandten Ende des Stiftes 54 angeordnet ist. Das Führungselement 39 weist eine Zentrieröffnung 67, in die der Stift 54 eingreift, und eine beispielsweise ringförmige Anlagefläche 68, die auf der Dichtscheibe 41 anliegt, auf. Die Spiralfeder 49 erstreckt sich zwischen der Innenwand des unteren Gehäuseteiles 8 und dem Führungselement 39, das vorzugsweise einen entsprechenden Absatz zur Aufnahme der Spiralfeder 49 aufweist, und überträgt die Federkraft direkt auf das Führungselement 39. Das Führungselement 39 ist hierbei weder mit dem Stift 54 noch mit der Dichtscheibe 41 fest verbunden, so daß sich die Dichtscheibe 41 mit dem Anker 26 mitbewegen kann, während das Führungselement 39 durch den Stift 54 in seiner dem Dichtsitz 13 gegenüberliegenden Position festgehalten wird. Da die Dichtscheibe 41 und das Führungselement 39 während der Hubbewegung des Schließkörpers 40 aneinander gleiten, besteht auch das Führungselement 39 vorzugsweise aus einem Material mit geringem Reibwiderstand, wie beispielsweise Keramik.

In diesem dritten Ausführungsbeispiel bleibt die Lage des Federelementes 50 während der gesamten Hubbewegung der Ventileinrichtung 1 unverändert, es erfolgt nur eine Relativbewegung des Schließkörpers 40 zum Federelement 50. Auf diese Weise werden ebenfalls störende Querkräfte an der Spiralfeder 49 vermieden und der Schließkörper 40 wird jederzeit dicht an den Dichtsitz 13 gepreßt.

Die oben in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel gemachten Erläuterungen betreffend die akustische Dämpfung und die Einsatzmöglichkeiten der Ventileinrichtung 1 gelten für die Ausführungsbeispiele der Fig. 3 und 4 selbstverständlich analog.

Claims (11)

1. Ventileinrichtung (1), insbesondere zur Tankentlüftung in Kraftfahrzeugen, mit
einem Ventilgehäuse (6, 7, 8), das einen Zuströmstutzen (10) und einen Abströmstutzen (11) aufweist,
einem im Inneren des Ventilgehäuses (6, 7, 8) vorgesehenen, mittels eines Elektromagneten (22) bewegbaren Anker (26),
einem mit dem Anker (26) verbundenen Schließkörper (40), der im stromlosen Zustand des Elektromagneten (22) einen Dichtsitz (13) des Abströmstutzens (11) schließt und diesen im bestromten Zustand des Elektromagneten (22) öffnet, wobei die freie Querschnittsfläche zwischen dem Zuströmstutzen (10) und dem Abströmstutzen (11) stetig veränderbar ist, und
einem Federelement (50), das den Schließkörper (40) mit einem Anpreßdruck gegen den Dichtsitz (13) drückt,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Federelement (50) eine Blattfeder (48) aufweist, die einerseits mit dem Anker (26) und andererseits mit dem Schließkörper (40) fest verbunden ist, wobei die Blattfeder (48) derart vorgespannt ist, daß sie den Schließkörper (40) gegen den Dichtsitz (13) preßt.

2. Ventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Anker (26) eine Planfläche (47) aufweist, deren Ebene schräg zu der Ebene des Dichtsitzes (13) bzw. des Schließkörpers (40) orientiert ist, und
daß die Blattfeder (48) an der schrägen Planfläche (47) des Ankers (26) befestigt ist.

3. Ventileinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (48) mit dem Anker (26) und/oder dem Schließkörper (40) vernietet oder verschraubt ist.

4. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (26) ein Führungselement (45) aufweist, das zur Sicherung des Ankers (26) gegen Verdrehen um die Längsachse (5) in einer Gehäusenut (46) geführt ist.

5. Ventileinrichtung (1), insbesondere zur Tankentlüftung in Kraftfahrzeugen, mit
einem Ventilgehäuse (6, 7, 8), das einen Zuströmstutzen (10) und einen Abströmstutzen (11) aufweist,
einem im Inneren des Ventilgehäuses (6, 7, 8) vorgesehenen, mittels eines Elektromagneten (22) bewegbaren Anker (26),
einem mit dem Anker (26) verbundenen Schließkörper (40), der im stromlosen Zustand des Elektromagneten einen Dichtsitz (13) des Abströmstutzens (11) schließt und diesen im bestromten Zustand des Elektromagneten (22) öffnet, wobei die freie Querschnittsfläche zwischen dem Zuströmstutzen (10) und dem Abströmstutzen (11) stetig veränderbar ist, und
einem Federelement (50), das den Schließkörper (40) mit einem Anpreßdruck gegen den Dichtsitz (13) drückt, dadurch gekennzeichnet,
daß das Federelement (50) eine Spiralfeder (49) aufweist, die sich auch bei Hubbewegung der Ventileinrichtung (1) nur in Richtung ihrer Längsachse verformt.

6. Ventileinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (26) eine Befestigungsvorrichtung (52) zur Befestigung des Schließkörpers (40) aufweist, die zur Sicherung des Ankers (26) gegen Verdrehen um dessen Längsachse (5) in einer Gehäusenut (46) geführt ist.

7. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (50) mit der Spiralfeder (49) derart drehbar um eine Drehachse (57) gelagert ist, daß die Hubbewegung des Ankers (26) eine Drehbewegung des Federelementes (50) bewirkt.

8. Ventileinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Spiralfeder (49) ein Stift (54) montiert ist, dessen dem Schließkörper (40) zugewandtes Ende in einer Ausnehmung (55) des Schließkörpers geführt ist.

9. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (50) mit der Spiralfeder (49) starr in dem Ventilgehäuse (6, 7, 8) angeordnet ist, und daß der Schließkörper (40) relativ zum starren Federelement (50) beweglich ist.

10. Ventileinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (50) mit einem Führungselement (39) versehen ist, das die Federkraft der Spiralfeder (49) auf den Schließkörper (40) überträgt.

11. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft des Federelementes (50) auf das Zentrum des Dichtsitzes (13) ausgerichtet ist.