JP6896081B2 - 弁 - Google Patents

Description

本発明の対象は、ケーシングと、ケーシング内に配置されたソレノイドと、ソレノイドによって可動のピンと、ピンに結合されたピストンと、を備えた弁である。

このような弁は、惰行運転中に吸込み側に対してバイパスを解放するために、とりわけ自動車のターボチャージャにおけるブローオフバルブとして使用され、したがって公知である。ターボチャージャの激しい制動を防止するため、しかしまた迅速な始動をも保証するためには、弁の迅速な開閉が重要な前提条件になる。特に閉鎖時には、弁座にピストンが当接することによる即時閉鎖が重要である。よって、重量の理由から、ピストンはプラスチックから形成されている。弁座はターボチャージャのケーシングにより形成され、ケーシングには弁がフランジ締結される。耐用年数にわたって必要とされる多数の閉鎖サイクルと、運転に起因する熱負荷とに基づき、ピストンのプラスチックおよび特にシール縁部の領域の構成には、構成部材に対する高度な要求が課される。このようなピストンには相応してコストがかかる。さらに、個々のケースでは、耐用年数にわたってシール作用の弱まりが生じる。

したがって、本発明の根底を成す課題は、改良されたシール機能を耐用年数にわたって備える弁を提供することにある。この場合、弁は廉価であることが望ましい。

この課題は、ピストンが金属製であると共に、ピストンとは異なる材料から成るシールを有しており、シールはピストンの底部領域に配置されていることによって解決される。

ピストンを、底部領域に配置されたシールを備えて金属から形成することは、本来のピストンからの、シール機能の分離を可能にする。これは、唯一シール機能だけに合わせたシールの構成を可能にし、これによりシール機能が改良されることになる。同時に、これにより、ピストンをより簡単に形成することができるので、その製造が廉価になる。特に底部領域においてピストンの複雑さが大幅に低減されることで、深絞りによるピストンの製造が可能になる。さらに、金属ピストンは、耐熱性がより高いという利点を有しており、したがって、本発明による弁は、特により高い温度で、より広範な使用分野をカバーすることができる。

ピストンが特殊鋼製、好適にはクロムニッケル鋼製である場合、腐食性媒体に対するより大きな耐久性ひいてはより長い耐用年数が与えられる。良好な媒体耐久性は、シールにおいて、シール材料としてゴム、好適にはエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）が、またはプラスチック、好適にはポリフタルアミド（ＰＰＡ）が用いられることによって達成される。ゴムとプラスチックとは両方共、金属の弁座に対するシール用に良好に適しており、さらに、製造誤差に基づくまたは耐用年数にわたる位置の不正確さを補償することができる。

有利な構成では、ピストンとのシールの結合部は、シールが環状に形成されており、かつそのシール面とは反対の側に少なくとも３つ、好適には４〜１２、特に５〜８の一体成形部を有しており、これらの一体成形部が、ピストンの底部に配置された切欠きを貫通している場合に、特に簡単に形成される。シール材料の弾性に基づき、一体成形部は、シール取付け時に一体成形部が貫通する切欠きよりも僅かに大きな横断面を有することができる。このようにして、シールをピストンに結合することができ、さらにピストンにおいて確実に保持されるようになっている。

別の有利な構成では、一体成形部がその自由端部に、シールの製造、特に射出成形または加硫に伴ってまたは後から行われる熱かしめによって形成される材料集積部を有していることによって、ピストンからのシールの離脱に対するより確実な保護手段が実現され、この場合、材料集積部は、ピストンの各切欠きに対してアンダカットを形成している。

別の構成では、ピストンが底部領域に内向きの縁曲げ部を有しており、この縁曲げ部にシールが当接しており、シールの、縁曲げ部とは反対の側に、ピストンの底部を形成する金属部材が当接しており、金属部材はピストンに結合されていることにより、シールをピストンの底部に配置することができる。これとは関係無く、金属部材とピストンとの結合は、プレスまたは溶接により行うことができる。

シール要求および取付け箇所に応じて、シールを的確に適合させることができる。これは、シール本体の厚さにより簡単に行うことができ、この場合、シール本体とは、ピストンの外側に配置されたシール部分を意味する。この場合、０．３ｍｍ〜５ｍｍ、好適には０．５ｍｍ〜３ｍｍの厚さが有利であることがわかった。

ピストンとピンとの結合は、溶接またはリベット締結により行われてよい。両結合形式が有する利点は、ピストンを直接に、したがって追加的な構成部材無しで、やはり金属製のピンに結合することができる点にある。ピンとの結合に追加的な結合部材が必要なプラスチックピストンとは異なっている。

プラスチックよりも高い金属の安定性に基づき、ピストンの壁厚さを大幅に薄く形成することができる。使用分野に応じて、ピストンの金属が０．３ｍｍ〜０．８ｍｍ、好適には０．４ｍｍ〜０．６ｍｍ、特に０．５ｍｍの厚さを有していると有利であることがわかった。この場合、プラスチック製ピストンに比べて薄い金属ピストンの壁厚さに基づき、プラスチックよりも高い金属の密度が相殺されるので、弁の重量に大幅な影響が及ぶことはない。

本発明を、一実施例に基づきより詳しく説明する。

従来技術による弁の断面図である。 本発明による弁のピストンの拡大断面図である。 ピストン内部を上から見た図である。 ピストンの別の構成を示す断面図である。 ピストンとのシール結合部の、別の構成を示す図である。 ピストンとのシール結合部の、さらに別の構成を示す図である。

図１に示す弁は、弁を電気的に接続するためのソケット２が一体成形されたケーシング１を有している。ケーシング１はさらに、一体成形されたフランジ３と３つの孔３ａとを有しており、これらの孔３ａを介してケーシング１は、バイパス管路４の領域に設けられたターボチャージャ（図示せず）にフランジ締結されている。ケーシング１内には、コイル６および金属ピン７を備えたソレノイド５が配置されている。金属ピン７は鉢形のピストン８に結合されている。ソレノイド５の非作動状態において、バイパス管路４を閉じるために、ばね９はピストン８に、弁座１０に向け予荷重を与えており、したがって、バイパス管路４から管路１１内へ媒体が流入することは一切できなくなっている。この場合、ばね９はソレノイド５とピストン８とに支持されており、ピストン８はその底部１２に、ばね９のセンタリング用の同心のエンボス部１３を有している。ピストン８は、０．５ｍｍの壁厚さを有している。底部１２の外面には、軸方向に突出したＰＰＡ製の環状シール１４が配置されている。図示の閉鎖位置において、シール面１５は弁座１０に当接している。ケーシング１は、係止結合部１７を用いてプラスチック製の保護スリーブ１６と結合されている。係止結合部１７の領域において、ケーシング１内にはさらにシール１８が配置されており、シール１８により、ケーシング１はターボチャージャに対してシールされる。保護スリーブ１６は、係止結合部１７とは反対の側に半径方向内向きのカラー１９を有している、実質的に円筒形の構成部材である。カラー１９には、Ｖ字形の横断面を備え、半径方向を包囲するシール２０が載置されている。ソレノイド５からピストン８に向かって延在する、ケーシング１と一体に形成されたブッシングが、シール２０をカラー１９において所定の位置に保っている。

図２に示すクロムニッケル鋼製のピストン８は、リベット結合部１８を介してその底部１２と円筒形の周面とに結合されていてよい。ピストン８の内部に示すばね９は、エンボス部１３によりセンタリングされる。シール１４の領域において、底部１２はケーシングの方に引っ込んでいる。これにより、軸方向に突出したシール１４により、追加的な構成空間が必要になることが回避される。シール１４は、シール面１５を備えたシール本体２１から成る。シール本体２１は、全周にわたって均等に配分された複数の一体成形部２２を有している。一体成形部２２は円筒形状を有しており、ピストン８の底部１２に設けられた切欠き２３を貫通して突出している。これらの一体成形部２２は、熱かしめにより塑性変形させることができ、その結果、切欠き２３よりも大きな直径を有する材料集積部が生じることになる。このようにして、シール１４はピストン８において確実に保持される。

図３には、ケーシングから見たピストン８が、ばね９と、ばね９のセンタリング用のエンボス部１３と、金属ピン７と共に示されている。ピストン８の底部１２に形成された２つの開口２４は、ピストン８の内部とバイパス管路４との間の圧力補償を可能にし、これにより弁の開放が容易になる。半径方向を取り囲む段部２５には、均等に配分された８つの切欠き２３が配置されており、これらの切欠き２３を、シール１４の一体成形部２２がそれぞれ貫通して、ピストン８の内部に突入している。

図４には、別個の底部１２としての金属部材とシール１４とを備えたピストン８が示されている。ピストン８は実質的に、内向きの縁曲げ部２６を備えた円筒形状を有している。縁曲げ部２６にはシール１４が載置されている。シール１４には底部１２が被せ嵌められてピストン８と溶接されており、これによりシール１４は、底部１２とピストン８との間で緊締され、したがって所定の位置に固定される。

図５に示すシール１４は、基体２１と、凹部２７を有する複数の一体成形部２２とを備えている。まず、底部１２に設けられた舌片２８をケーシングの方に折り曲げて、シール１４の挿入を可能にする。次いで、舌片２８’を折り返し、凹部２７に係合させ、こうしてシール１４を固定する。

図６には、熱かしめによるシール１４の固定が示されており、この場合、一体成形部２２の材料集積部２９は、直径が各切欠き２３よりも大きくなるように形成される。

Claims (16)

1. ケーシングと、該ケーシング内に配置されたソレノイドと、該ソレノイドによって可動のピンと、該ピンに結合されたピストンと、シールと、を備えた弁であって、
   前記ピストン（８）は金属製であると共に、該ピストン（８）とは異なる材料から成るシール（１４）を有しており、該シール（１４）は前記ピストン（８）の底部領域に配置されており、前記ピストン（８）の金属は、０．３ｍｍ〜０．８ｍｍの厚さを有しており、前記シール（１４）は、環状に形成されておりかつそのシール面（１５）とは反対の側に少なくとも３つの一体成形部（２２）を有しており、これらの一体成形部（２２）は、前記ピストン（８）の底部（１２）に配置された切欠き（２３）を貫通している、ことを特徴とする、弁。
2. 前記ピストン（８）は、特殊鋼製である、請求項１記載の弁。
3. 前記ピストン（８）は、クロムニッケル鋼製である、請求項２記載の弁。
4. 前記シール（１４）は、ゴム製またはプラスチック製である、請求項１から３までのいずれか１項記載の弁。
5. 前記シール（１４）は、ＥＰＤＭ製またはＰＰＡ製である、請求項４記載の弁。
6. 前記シール（１４）は、４〜１２の一体成形部（２２）を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の弁。
7. 前記シール（１４）は、５〜８の一体成形部（２２）を有している、請求項６記載の弁。
8. 前記一体成形部（２２）は、その自由端部に、前記シール（１４）の製造に伴ってまたは後から行われる熱かしめによって形成される材料集積部（２９）を有しており、該材料集積部（２９）は、前記ピストン（８）の各前記切欠き（２３）に対してアンダカットを形成している、請求項１から７までのいずれか１項記載の弁。
9. 前記ピストン（８）は、前記底部（１２）の領域に内向きの縁曲げ部（２６）を有しており、該縁曲げ部（２６）に前記シール（１４）が当接しており、該シール（１４）の、前記縁曲げ部（２６）とは反対の側に、前記ピストン（８）の前記底部を形成する金属部材（１２）が当接しており、該金属部材（１２）は前記ピストン（８）に結合されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の弁。
10. 前記ピストン（８）の外側に位置するシール部分（２１）が、０．５ｍｍ〜１０ｍｍの厚さを有している、請求項１から９までのいずれか１項記載の弁。
11. 前記ピストン（８）の外側に位置するシール部分（２１）が、１ｍｍ〜５ｍｍの厚さを有している、請求項１０記載の弁。
12. 前記ピストン（８）は、前記金属部材（１２）に溶接されている、請求項９記載の弁。
13. 前記ピストン（８）は、前記ピン（７）に溶接されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の弁。
14. 前記ピストン（８）は、前記ピン（７）にリベット締結されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の弁。
15. 前記ピストン（８）の金属は、０．４ｍｍ〜０．６ｍｍの厚さを有している、請求項１から１４までのいずれか１項記載の弁。
16. 前記ピストン（８）の金属は、０．５ｍｍの厚さを有している、請求項１５記載の弁。

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