JP6938639B2 - 弁 - Google Patents

Description

本発明の対象は、ハウジングと、ハウジング内に配置されたソレノイドと、ソレノイドによって運動可能なピンと、ピンに結合された閉鎖部材と、ハウジングに結合された第２のハウジング部分と、を備える弁であって、第２のハウジング部分が、弁の閉鎖された位置で閉鎖部材を取り囲むように配置されている、弁である。

このような弁は、特に、自動車におけるターボチャージャに設けられたブローオフバルブとして、エンジンブレーキ運転時に吸込み側に対するバイパスを開放するために使用され、したがって公知である。ターボチャージャの過度に強力な制動を阻止すると同時に、迅速な始動を保証するためには、弁の迅速な開閉動作が重要な前提条件となる。このために、閉鎖部材としてピストンを使用することが知られており、このピストンは、閉鎖された状態で弁座に載着している。この弁座はターボチャージャのハウジングによって形成され、このハウジングに弁がフランジ締結される。さらに、この軸方向移動可能なピストンはハウジングに対してシールされていなければならない。このために、ハウジング内にＶ字形のシール部材を配置することが知られており、このシール部材のＶ字体の両脚部は、それぞれハウジングとピストンの周面とに接触している。両脚部にプリロードをかけることにより、シール作用が得られる。この場合に不都合となるのは、一方の脚部の、ピストンに接触しているシールリップが、開閉時のピストン運動によって摩擦にさらされており、その結果、高い摩耗が生じることである。これにより、このような弁は、寿命にわたり、望ましくない漏れが増加する。

したがって、本発明の根底を成す課題は、改善されたシール機能を備えた弁を提供することであり、この弁は、特に寿命にわたって漏れが著しく減少することが望ましい。

この課題は、第２のハウジング部分の周面が開口を有し、第２のハウジング部分の、ハウジングとは反対の側の端部が、全周にわたって延びるシール面を有し、第２のハウジング部分が、シールシートを有し、シールシートに、弁の閉鎖された状態で閉鎖部材が接触していることによって解決される。

単純な一形態では、閉鎖部材が、ピンに固く結合されている。ピンはこの場合、開閉時に閉鎖部材を案内するので、ピンの運動と共に、閉鎖部材の同じ定義された運動が行われる。

有利な一形態では、閉鎖部材がピンに直接に結合されており、この場合には、ピンに閉鎖部材を結合または固定するための付加的な構成要素を回避することができる。結合は、特にプレス嵌めによって摩擦接続式に、または特に係止結合によって形状接続式に、または特に溶接によって材料接続式に、形成されていてよい。

別の有利な形態では、閉鎖部材がホルダを介してピンに結合されている。これには、閉鎖部材の形状および材料が閉鎖部材の機能にのみ適合されており、それに対して、ピンに対する結合、ひいては閉鎖部材の運動のための結合は、ホルダのみを介して行われ、これに相応してこのホルダがこの機能に適合されている、という利点がある。

さらに別の有利な形態では、ピンが、閉鎖部材を開放位置へ移動させる第１の連行体を有している。ソレノイドに基づいたピンの移動により、ピンはソレノイドの通電時に移動される。ソレノイドの非通電状態では、ピンはばねによって初期位置に保持されるか、またはピンがこの初期位置に位置していない場合には、初期位置へ移動される。ばねのこの機能は、閉鎖部材の運動のために有利に利用することができる。

ピンが第２の連行体を有し、この第２の連行体が閉鎖部材を閉鎖位置に保持することにより、閉鎖部材の運動に関する付加的な確実性と、閉鎖位置における閉鎖部材の位置固定とが達成される。閉鎖位置における保持は、第２の連行体によって閉鎖部材を閉鎖位置へ向かって、少なくとも閉鎖部材の閉鎖運動の所定の部分区間の手前にまで、移動させることを前提条件とする。第２の連行体はこの場合、管路内に存在する圧力による閉鎖部材の移動を助成する。

いずれか一方の連行体だけが閉鎖部材と接触するように、両連行体が軸方向に互いに間隔を置いて配置されていると、閉鎖部材にかかる負荷をこれらの連行体によって減少させることができる。

特に有利な形態では、互いに間隔を置いて配置された連行体の配置を、弁の一層容易な開弁を可能にするために使用することができる。このために、閉鎖部材に少なくとも1つの孔、好ましくは最大４つの孔、特に最大８つの孔が配置されており、この場合、閉鎖部材を閉鎖位置で保持する方の連行体が、孔の位置よりも大きな外径を有することに基づいてこれらの孔を覆うように孔が配置されている。弁の開弁時にピンが動いて一方の連行体が孔を開放し、それに対して、他方の連行体はまだ閉鎖部材に到達していない。これにより、孔を通じて弁に部分流が流入するようになり、閉鎖部材の両側の圧力差を減少させることができる。減少した圧力差によって、一層容易な開弁が可能になる。これにより、出力のあまり強力ではないソレノイドを使用することが可能となり、これは特に安価の弁をもたらす。より小さな寸法を有するこのようなソレノイドが形成される限りは、こうして有用な構成スペースを節約することができる。

腐食性の周辺環境においても良好で信頼性の良いシールを得るためには、閉鎖部材をポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から形成することが有利であることが判った。これにより、形状安定的でかつ特に挟込みに関して摩擦の少ない閉鎖部材を設けることができる。しかし、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、またはポリフタルアミド（ＰＰＡ）から成るシール部材を用いても、極めて良好なシール作用が得られる。

さらに別の有利な形態では、閉鎖部材が、少なくとも第２のハウジング部分のシールシートに対してオーバラップするように形成されている。このオーバラップは、たとえば段状にまたは連続的に、特に円錐状に、形成されていてよい。オーバラップ式の構成を、両連行体の少なくともいずれか一方の連行体に対して、特に閉鎖部材を閉鎖位置に保持する方の連行体に対しても、形成することも考えられる。オーバラップ式の構成には、閉鎖部材または別の構成要素に設けられたシール面の摩滅、摩耗が、閉鎖機能に影響を与えなくなるという利点がある。したがって、本発明による弁は、その寿命にわたってその機能をなんら損なうことなくその機能を果たすことができる。

第２のハウジング部分が、プラスチックから成り、シールシートが、第２のハウジング部分と一体に形成されていると、第２のハウジング部分に設けられるシールシートを特に簡単に実現することができる。この形態には、シールシートの形状を広い範囲内で適確に形成することができるという利点がある。さらに、シールシートは、第２のハウジング部分の製作とともに、特に射出成形によって、特に簡単に形成することができる。

管路内における第２のハウジング部分の、相応する配置により、一方の管路から他方の管路への通流が達成される。有利な一形態では、第２のハウジング部分のシールシートが、第２のハウジング部分に結合されている、別個の構成要素であることにより、第２のハウジング部分による漏れが阻止される。

第２のハウジング部分に設けられた、全周にわたって延びるシール面が、好ましくはＰＴＦＥまたはＥＰＤＭから成る、第２のハウジング部分に結合されたシール部材によって形成されていると、良好なシール作用が達成される。

本発明を一実施形態に基づき詳しく説明する。

従来技術による弁の断面図である。 本発明による弁を閉鎖部材の領域で示す拡大図である。 本発明による弁を閉鎖部材の領域で示す別の拡大図である。 閉鎖部材の別の形態を示す図である。

図１には、弁の電気的な接続のために一体に成形されたブシュ２を備えたハウジング１を有する弁が示されている。ハウジング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を介してハウジング１は、図示されていないターボチャージャに、バイパス管路４の領域においてフランジ締結されている。図示された組付け状態では、フランジ３に第２のハウジング部分１３が続いている。ハウジング１内には、コイル６と金属ピン７とを備えたソレノイド５が配置されている。金属ピン７はポット形のピストン８に結合されており、このピストン８はその底部９の周面に、軸方向に突出した環状のシール面１０を有している。図示された閉鎖位置では、シール面１０が、バイパス管路４を閉鎖するために弁座１１に接触しているので、バイパス管路４から管路１２内へ媒体は流入することができない。このときに、ピストン８は、ばね７ａによって弁座１１の方向へ押圧されている。このばね７ａによって形成された力に抗して、管路１２内の圧力に基づいて底部９に作用する力が作用する。

図２には、ソレノイド５を備えたハウジング１を有する本発明による弁が閉鎖位置で示されている。ソレノイド５は、下側のステータ１４を有しており、このステータ１４内には、金属ピン７を案内するための下側のスリーブ１５が不動に配置されている。金属ピン７の上側の領域は、アーマチュア１６を備えており、このアーマチュア１６は、金属ピン７に不動に配置されている。アーマチュア１６と下側のスリーブ１５との間には、コイルばね１７が設けられている。ソレノイド５の外側では、金属ピン７に第１の連行体１８が配置されている。金属ピン７の自由端部は第２の連行体１９を有している。両連行体１８，１９は、互いに間隔を置いて配置されており、この場合、両連行体１８，１９間に位置する閉鎖部材２０は常にいずれか一方の連行体１８，１９とのみ接触し得るようになる。第１の連行体１８は円筒状の形状を有しており、第２の連行体１９は円錐状の外周面２１を有している。

図示の位置では、ソレノイド５は通電されていない。コイルばね１７は下側のスリーブ１５に支持されていて、アーマチュア１６を上方へ押圧し、ひいては金属ピン７を上方へ押圧している。これにより、第２の連行体１９は閉鎖部材２０に接触しており、この場合、連行体１９は、コイルばね１７によってこの位置に保持される。ＰＴＦＥから成る閉鎖部材２０は、平行四辺形状の横断面を有する孔付きディスクの形を有している。したがって、閉鎖部材２０は同じく円錐状の周面を有しており、この場合、内側の周面２２は連行体１９の周面２１とは逆向きに向けられている。これにより、両周面２２，２１のオーバラップが生じ、これは特に良好なシール作用を可能にする。閉鎖部材２０の外側の周面２３は、第２のハウジング部分１３に設けられたシールシート２４に接触している。シールシート２４は、プラスチックから成る第２のハウジング部分１３に一体に形成されていて、閉鎖部材２０に対応するシール面を有している。第２のハウジング部分１３の、ハウジング１とは反対側の端部は、ＥＰＤＭから成る別のシール部材２５を有しており、このシール部材２５は両管路４，１２を互いに分離している。

図３には、本発明による弁が、通電された状態で図示されている。アーマチュア１６は、下方へ引き下げられ、コイルばね１７は押し合わされる。この運動において、第１の連行体１８は閉鎖部材２０と接触して、この閉鎖部材２０を下方へ押圧する。この場合、閉鎖部材２０は第２のハウジング部分１３のシールシート２４から遠ざかる。このように開放された開口により、管路４から第２のハウジング部分１３の周面に設けられた開口２６を通じて管路１２へガス流が流入することができる。

図４に図示した閉鎖部材は、半径方向内側に位置する４つの孔２７を有しており、これらの孔２７は、第２の連行体１９が、より大きな外径を有し、こうして閉鎖位置でこれらの孔２７を覆うように配置されている。弁の開弁時に金属ピン７は下方へ向かって動き、それによって、第２の連行体１９は、第１の連行体１８が閉鎖部材２０に接触する前に孔２７を開放する。これにより、孔２７を介して、既に部分流が管路４から弁内へ流入することができる。これによって、第２のハウジング部分１３内の圧力が増大し、これは、管路４と第２のハウジング部分１３の内部との間の圧力差を減少させる。圧力差の減少は、弁の一層容易な開弁を可能にする。

Claims (10)

1. ハウジングと、該ハウジ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運動可能なピンと、該ピンの運動によって運動可能な閉鎖部材と、前記ハウジングに結合された第２のハウジング部分と、を備える弁であって、前記第２のハウジング部分が、当該弁の閉鎖された位置で前記閉鎖部材を取り囲むように配置されている、弁において、
   前記第２のハウジング部分（１３）の周面が開口（２６）を有し、前記第２のハウジング部分（１３）の、前記ハウジング（１）とは反対の側の端部が、全周にわたって延びるシール面（２５）を有し、該シール面（２５）は、当該弁の閉鎖対象である管路（４）の端面と接触しており、前記第２のハウジング部分（１３）が、その内側にシールシート（２４）を有しており、
   前記ピン（７）が、前記閉鎖部材（２０）を開放位置へ移動させる第１の連行体（１８）と、前記閉鎖部材（２０）を閉鎖位置に保持する第２の連行体（１９）とを有しており、
   当該弁の閉鎖された状態で、前記閉鎖部材（２０）の円錐状の外周面が前記シールシート（２４）の円錐状の内周面に接触していることを特徴とする弁。
2. 前記閉鎖部材（２０）が、前記ピン（７）に結合されていることを特徴とする、請求項１記載の弁。
3. 前記閉鎖部材（２０）が、前記ピン（７）に直接に結合されていることを特徴とする、請求項１または２記載の弁。
4. 前記閉鎖部材（２０）が、ホルダを介して前記ピン（７）に結合されていることを特徴とする、請求項１または２のいずれか１項に記載の弁。
5. 両連行体（１８，１９）は、いずれか一方の連行体（１８，１９）だけが前記閉鎖部材（２０）と接触するように、軸方向に互いに間隔を置いて配置されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の弁。
6. 前記閉鎖部材（２０）が、ＰＴＦＥから成ることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の弁。
7. 前記閉鎖部材（２０）が、少なくとも前記第２のハウジング部分（１３）に設けられた前記シールシート（２４）に対してオーバラップするように形成されていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載の弁。
8. 前記第２のハウジング部分（１３）が、プラスチックから成り、前記シールシート（２４）が、前記第２のハウジング部分（１３）と一体に形成されていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項に記載の弁。
9. 前記シールシート（２４）が、前記第２のハウジング部分（１３）に結合されている、別個の構成要素であることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項に記載の弁。
10. 前記第２のハウジング部分（１３）に設けられた、全周にわたって延びる前記シール面が、ＰＴＦＥまたはＥＰＤＭから成る、前記第２のハウジング部分（１３）に結合されたシール部材（２５）によって形成されていることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項に記載の弁。

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