WO2014095402A1 - Ventil - Google Patents

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Rosario Bonanno
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Aumovio Germany GmbH
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Continental Automotive Technologies GmbH
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    • F02B37/12—Control of the pumps
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32—Details
    • F16K1/48—Attaching valve members to screw-spindles
    • F16K1/482—Attaching valve members to screw-spindles with a collar on the spindle or a groove in the spindle, by which a fixing element is supported, the spindle reaching into the valve member
    • F16K1/485—Attaching valve members to screw-spindles with a collar on the spindle or a groove in the spindle, by which a fixing element is supported, the spindle reaching into the valve member with a groove in the spindle
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    • F16K31/0644—One-way valve
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16K31/0693—Pressure equilibration of the armature
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • Valve Subject matter of the invention is a valve having a housing, a solenoid arranged in the housing, a pin movable by the solenoid and a piston connected to the pin.
  • Such valves are used, inter alia, as a diverter valve on the turbocharger in motor vehicles to release a bypass to the suction side in overrun and are thus ⁇ known.
  • a diverter valve on the turbocharger in motor vehicles to release a bypass to the suction side in overrun and are thus ⁇ known.
  • a quick start to ensure a rapid opening and closing of the valve is like a serious ⁇ che requirement.
  • when closing it depends on the immediate closing by the application of the piston to a valve seat.
  • the valve seat is formed by the housing of the turbocharger to which the valve is flanged.
  • valve seat is not completely parallel to the piston, which would be required for a fast and especially tight closing.
  • the piston must adapt to the valve seat.
  • the disadvantage here is the complex design.
  • the articulated connection of the piston to the pin allows a relatively large pivoting, with large pivoting angles are hindering the fast closing.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a valve that has a simple structure and allows a fast ⁇ les and secure closing.
  • the piston has an annular base body with a sealing edge that the annular body has inwardly projecting fingers and that the fingers engage in a radially circumferential groove of the pin.
  • the finger of the body is a relative movement, in particular ⁇ special a pivoting movement, between the piston and pin allows.
  • Swivel angle of ei ⁇ Nigen degree can be up to a few tenths of a degree realized depending on the application. This ge ⁇ rings pivoting is sufficient to compensate for the positional deviations between the piston and the valve seat.
  • the spring action of the fingers and the maximum possible pivoting angle can be set specifically, so that the valve can be adapted to different fields of application.
  • the fingers are inclined in the direction of the sealing edge, preferably at an angle of 40 ° to 80 °. A sufficient spring action is already achieved in an angular range of 45 ° to 70 °.
  • the pivoting of the piston is determined in another Ausgestal ⁇ tion exclusively by the width of the groove of the pin and the thickness of the fingers when the fingers are aligned perpendicular to the longitudinal axis of the piston.
  • the pin In order to reduce the pressure load of the valve, in particular of the housing, the pin has a pin penetrating the longitudinal bore, via which a pressure equalization can take place.
  • the pin also has a perpendicular to the longitudinal axis transverse bore, which also penetrates the pin and is connected to the longitudinal bore.
  • a fast opening and closing of the valve due ge ⁇ ringer masses is achieved with a valve whose piston is made of plastic.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the arrangement of
  • Fig. 3 is a section through the valve of FIG. 2 and
  • Fig. 4 is a perspective view of the piston and the pin.
  • FIG. 1 shows a part of the drive train of a motor vehicle with a cylinder 1, a cylinder piston 2 movable therein and fresh air line 3 opening into the cylinder 1 with a throttle valve 4 arranged therein and one out Furthermore, a turbocharger 6 is arranged, which is connected to both lines 3, 5.
  • the turbocharger 6 consists of a turbine 7 connected to the exhaust gas line 5 and a compressor 8 connected to the fresh air line 5. Via a bypass line 9, pressure built up by the compressor 8 can be returned by discharging the compressed air when the throttle valve 4 closes.
  • the bypass line 9 is opened or closed by a diverter valve 10.
  • the valve 10 in Fig. 2 consists of a housing 11 with a ⁇ molded socket 12 for electrically connecting the valve 10.
  • the housing 11 further has a molded flange 13 and three holes through which the housing 11 on the turbocharger 6 in the region Bypass line 9 is flanged.
  • a solenoid 14 is arranged with a coil 15 and a metal pin 16 of FIG. 3.
  • the metal pin 16 has on its side facing away from the solenoid 14 a radially circumferential groove 17.
  • This groove 17 engage fingers 18 of a piston 19 a.
  • the piston 19 consists of a ring ⁇ shaped base body 20, protruding from the inwardly fingers 18th The fingers 18 are aligned at an angle of about 60 ° to the circumferential sealing edge 21 of the piston 19. In the closed position shown, the sealing edge 21 rests on the valve seat 22 to close the bypass line.
  • FIG. 3 shows the piston 19, which has eight fingers 18, which engage in the radially circumferential groove 17 on the metal pin 16.
  • the metal pin 16 further has a longitudinal bore 23 and a transverse bore 24 arranged at right angles thereto. Both bores 23, 24 penetrate the pin 16 and serve to equalize the pressure in the housing 11, the transverse bore 24 being provided for faster pressure equalization.

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Abstract

Ventil (10) mit einem Gehäuse (11), einem Solenoid (14), einem von dem Solenoid bewegbaren Stift (16), einem mit dem Stift (16) verbundenen Kolben (19). Der Kolben besitzt einen ringförmigen Grundkörper (20) mit einer Dichtkante (21). Der ringförmige Grundkörper (20) weist nach innen abstehende Finger (18) auf, die in eine radial umlaufende Nut (17) des Stifts (16) eingreifen.

Description

Beschreibung
Ventil Gegenstand der Erfindung ist ein Ventil mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse angeordneten Solenoid, einem von dem So- lenoid bewegbaren Stift und einem mit dem Stift verbundenen Kolben . Solche Ventile werden unter anderem als Schubumluftventil am Turbolader in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um im Schubbetrieb einen Bypass zur Saugseite freizugeben und sind somit be¬ kannt. Um ein zu starkes Abbremsen des Turboladers zu verhin¬ dern aber auch ein schnelles Anfahren zu gewährleisten, ist ein schnelles Öffnen und Schließen des Ventils eine wesentli¬ che Voraussetzung. Insbesondere beim Schließen kommt es auf das sofortige Verschließen durch das Anlegen des Kolbens an einen Ventilsitz an. Der Ventilsitz wird vom Gehäuse des Turboladers gebildet, an dem das Ventil angeflanscht wird. Das hat zur Folge, dass der Ventilsitz nicht vollkommen parallel zum Kolben steht, was für ein schnelles und vor allem dichtes Schließen erforderlich wäre. Um trotzdem ein sicheres Schließen zu gewährleisten, muss sich der Kolben an den Ventilsitz anpassen. Hierzu ist es bekannt, den Stift an seinem dem Kol- ben zugewandten Ende mit einem Kugelkopf auszubilden und die entsprechende Aufnahme am Kolben als Kugelpfanne zu gestal¬ ten. Nachteilig hierbei ist die aufwändige Gestaltung. Die gelenkige Anbindung des Kolbens an den Stift ermöglicht ein relativ großes Verschwenken, wobei große Verschwenkwinkel beim schnellen Schließen hinderlich sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ventil zu schaffen, dass einen einfachen Aufbau besitzt und ein schnel¬ les und sicheres Schließen ermöglicht.
Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass der Kolben einen ringförmigen Grundkörper mit einer Dichtkante besitzt, dass der ringförmige Grundkörper nach innen abstehende Finger aufweist und dass die Finger in eine radial umlaufende Nut des Stifts eingreifen . Durch die in die radial umlaufende Nut des Stifts eingreifen¬ den Finger des Grundkörpers wird eine Relativbewegung, insbe¬ sondere eine Schwenkbewegung, zwischen Kolben und Stift ermöglicht. Gleichzeitig ist sichergestellt, dass nur ein ge¬ ringes Verschwenken des Kolbens gegenüber dem Stift möglich ist. Je nach Anwendungsfall lassen sich Schwenkwinkel von ei¬ nigen Grad bis zu einigen Zehntelgrad realisieren. Dieses ge¬ ringe Verschwenken ist ausreichend, um die Lageabweichungen zwischen Kolben und Ventilsitz auszugleichen. Gleichzeitig wird ein schnelles Schließen des Ventils garantiert, da sich der Schwenkwinkel begrenzen lässt. Durch die Gestaltung der Dicke der Finger und/oder deren Ausbildung und Anordnung lässt sich die Federwirkung der Finger und der maximal mögliche Schwenkwinkel gezielt einstellen, so dass das Ventil an verschiedene Anwendungsgebiete anpassbar ist.
Um die Federwirkung der Finger für das Verschwenken des Kolbens gegenüber dem Stift zu nutzen, sind die Finger in Richtung der Dichtkante geneigt, vorzugsweise in einem Winkel von 40° bis 80°. Eine ausreichende Federwirkung wird bereits in einem Winkelbereich von 45° bis 70° erreicht.
Das Verschwenken des Kolbens wird in einer anderen Ausgestal¬ tung ausschließlich durch die Breite der Nut des Stifts und der Dicke der Finger bestimmt, wenn die Finger senkrecht zur Längsachse des Kolbens ausgerichtet sind.
Eine weitere Möglichkeit die Federwirkung der Finger zu be¬ einflussen, besteht in der Anzahl der Finger, wobei eine höhere Anzahl eine geringere Breite und damit eine größere Ver- formbarkeit ermöglicht. In Abhängigkeit vom Einsatzgebiet ha¬ ben sich Kolben mit 3 bis 12 Fingern, vorzugsweise 4 bis 8 Fingern, als vorteilhaft erwiesen. Für einen ausreichenden Hub des Ventils und um gleichzeitig eine zu große Stiftlänge zu vermeiden, ist die radial umlau¬ fende Nut des Stifts in der Hälfte angeordnet, die dem Sole- noid abgewandt ist.
Um die Druckbelastung des Ventils, insbesondere des Gehäuses zu reduzieren, besitzt der Stift eine den Stift durchdringende Längsbohrung, über die ein Druckausgleich erfolgen kann.
Für einen noch schnelleren Druckausgleich und um gegebenenfalls Geräusche infolge des Druckausgleichs zu minimieren, besitzt der Stift zusätzlich eine rechtwinklig zur Längsachse verlaufende Querbohrung, die ebenfalls den Stift durchdringt und mit der Längsbohrung verbunden ist.
Ein schnelles Offnen und Schließen des Ventils aufgrund ge¬ ringer Massen wird mit einem Ventil erreicht, dessen Kolben aus Kunststoff besteht.
An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher be¬ schrieben. Es zeigt in
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung des
Ventils ,
Fig. 2 eine Draufsicht des Ventils,
Fig. 3 einen Schnitt durch das Ventil nach Fig. 2 und
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des Kolbens und des Stifts.
Figur 1 zeigt einen Teil des Antriebsstrangs eines Kraftfahr- zeugs mit einem Zylinder 1, einem darin bewegbaren Zylinderkolben 2 und in den Zylinder 1 mündende Frischluftleitung 3 mit einer darin angeordneten Drosselklappe 4 und einer aus dem Zylinder 1 herausführenden Abgasleitung 5. Weiter ist ein Turbolader 6 angeordnet, der mit beiden Leitungen 3, 5 verbunden ist. Der Turbolader 6 besteht aus einer mit der Abgasleitung 5 verbundenen Turbine 7 und einem mit der Frischluft- leitung 5 verbundenen Kompressor 8. Über eine Bypassleitung 9 kann bei schließender Drosselklappe 4 vom Kompressor 8 aufgebauter Druck durch Ableiten der verdichteten Luft zurückgeführt werden. Die Bypassleitung 9 wird durch ein Schubumluftventil 10 geöffnet oder geschlossen.
Das Ventil 10 in Fig. 2 besteht aus einem Gehäuse 11 mit ein¬ teilig angeformter Buchse 12 zum elektrischen Verbinden des Ventils 10. Das Gehäuse 11 besitzt weiter einen angeformten Flansch 13 und drei Bohrungen, über die das Gehäuse 11 am Turbolader 6 im Bereich der Bypassleitung 9 angeflanscht ist.
In dem Gehäuse 11 ist nach Fig. 3 ein Solenoid 14 mit einer Spule 15 und einem Metallstift 16 angeordnet. Der Metallstift 16 besitzt auf seiner dem Solenoid 14 abgewandten Seite eine radial umlaufende Nut 17. In diese Nut 17 greifen Finger 18 eines Kolbens 19 ein. Der Kolben 19 besteht aus einem ring¬ förmigen Grundkörper 20, von dem nach innen die Finger 18 abstehen. Die Finger 18 sind in einem Winkel von ca. 60° zur umlaufenden Dichtkante 21 des Kolbens 19 ausgerichtet. In der gezeigten Schließstellung liegt die Dichtkante 21 auf dem Ventilsitz 22 an, um die Bypassleitung zu verschließen.
Figur 3 zeigt den Kolben 19, der acht Finger 18 besitzt, die in die radial umlaufenden Nut 17 am Metallstift 16 eingrei- fen. Der Metallstift 16 besitzt weiter eine Längsbohrung 23 und eine rechtwinklig dazu angeordnete Querbohrung 24. Beide Bohrungen 23, 24 durchdringen den Stift 16 und dienen dem Druckausgleich im Gehäuse 11, wobei die Querbohrung 24 zum schnelleren Druckausgleich vorgesehen ist.

Claims

Ventil mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse angeord¬ neten Solenoid, einem von dem Solenoid bewegbaren Stift, einem mit dem Stift verbundenen Kolben und einer Dichtung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kolben (19) einen ringförmigen Grundkörper (20) mit einer Dichtkante (21) besitzt, dass der ringförmige Grundkörper (20) nach innen abstehende Finger (18) aufweist und dass die Finger (18) in eine radial umlaufende Nut (17) des Stifts (16) eingreifen.
Ventil nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Finger (18) in Richtung der Dichtkante (21) geneigt sind, vorzugsweise in einem Win¬ kel von 40° bis 80°, insbesondere 45° bis 70°.
Ventil nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kolben 3 bis 12 Finger (18) , vorzugsweise 4 bis 8 Finger (18), besitzt.
Ventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die radial umlaufende Nut (17) des Stifts (16) in der Hälfte angeordnet ist, die dem Solenoid (14) abgewandt ist .
Ventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Stift (16) eine den Stift (16) durchdringende Längs¬ bohrung (23) besitzt.
Ventil nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Stift (16) eine rechtwinklig zur Längsachse verlaufende und den Stift (16) durchdrin¬ gende Querbohrung (24) besitzt, die mit der Längsbohrung (23) verbunden ist.
7. Ventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kolben (19) aus Kunststoff ist.
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