WO2019121902A1 - Ventil - Google Patents

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Rosario Bonanno
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Continental Automotive Gmbh
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a valve comprising a housing, a solenoid disposed in the housing, wherein the solenoid comprises a coil, an armature, an upper stator and a lower stator, and the stators are formed such that the armature upon application of a magnetic force between the stators moves axially, a pin fixedly connected to the armature, a cup-shaped piston connected to the pin and a spring which moves the piston away when the magnetic force from the solenoid.
  • 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 rapid opening and closing of the valve is an essential 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.
  • the axially displaceable piston is sealed against the housing.
  • the piston has openings, so that a bearing in the bypass line of the medium can penetrate into the interior of the valve. This pressure equalization is used to open and close the valve.
  • the disadvantage here is that the medium contains aggressive constituents which angrei the magnetic materials of the valve so that they corrode. Power losses and functional impairments are the result.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a valve which undergoes little or no damage due to corrosion over the entire life.
  • the valve should also be simple in design.
  • the object is achieved in that a protective sleeve made of a corrosion-resistant material is arranged in the solenoid.
  • the arrangement of such a protective sleeve requires little effort and thereby provides reliable protection against the aggressive components of the medium flowing in the Bypasslei medium.
  • a protective cover can divide a fold and also the installation of the protective sleeve requires only a few additional steps.
  • the protective sleeve of a durable plastic Due to the forces and movements acting in the solenoid, the plastic must possess a certain wall thickness. It has been found to be advantageous according to another embodiment, the protective sleeve of stainless steel Herzustel len. In addition to the excellent protection properties, stainless steel has sufficient stability to form the protective sleeve with a small wall thickness. Thus, it has proven to be advantageous, the protective sleeve with a wall thickness of 0.1 mm to 0.5 mm, preferably 0.2 mm to 0 , 4 mm and in particular 0.25 mm form. The advantage is that the solenoid has to be modified only slightly for the use of such a protective sleeve. Elaborate new constructions of valves are not required and even existing valves can be retrofitted with little effort.
  • An inexpensive embodiment is when the protective sleeve is made of a chrome-nickel steel.
  • a reliable protection of the components to be protected is achieved according to a further advantageous embodiment, characterized in that the protective sleeve between the armature and the upper and un direct stator is arranged. By having the protective sleeve surrounding components immediately, a maximum protection effect is ensured.
  • the protective sleeve is pressed into a recess of the upper stator, while the protective sleeve ge from the lower stator by a radial air gap is separated.
  • This air gap is a few tenths of a millimeter.
  • a particularly advantageous embodiment is to press the protective sleeve into this recess in the upper stator.
  • the protective sleeve can thus be designed as a cylindrical part and thus very cost-effectively.
  • the protective sleeve simultaneously takes over the guidance of the armature when opening and closing the valve.
  • Protective sleeve is arranged without impact in the upper stator.
  • Protective sleeve a flange, which rests on the lower stator. On the one hand, this flange prevents aggressive components from entering the hazardous areas from the bypass line. On the other hand, the flange serves as a stop during pressing, so that in a particularly simple manner, the ord-proper assembly of the protective sleeve can be realized.
  • An additional protection of the magnetic materials and a permanent fixation of the protective sleeve are achieved in a further embodiment in that the protective sleeve is encapsulated by the housing at least in a partial region of the flange.
  • the invention is described in more detail ben. It shows in
  • Fig. 1 is a sectional view of a valve according to the prior art
  • Fig. 2 is an enlarged sectional view of the erfindungsge MAESSEN valve in the region of the solenoid.
  • Figure 1 shows the valve, comprising a housing 1.
  • the housing 1 further has a molded flange 3, via which the Ge housing 1 is flanged to a turbocharger, not shown, in the area egg ner bypass line.
  • a socket 2 Via a socket 2, the electrical contacting of a solenoid 5, which is arranged in the housing 1 takes place.
  • the solenoid 5 has a coil 6 which acts on a metal pin 7.
  • the metal pin 7 is connected to a cup-shaped piston 8, which at the periphery of its bottom 9, a sealing surface 10 which cooperates with a valve seat, not shown.
  • a spring 7a presses the piston 8 in the direction of the valve seat.
  • the housing 1 further has a cylindrical portion 11 which extends in the direction of the piston 8.
  • a cylinder sleeve 12 connected to the housing surrounds the cylindrical portion 11.
  • the cylinder liner 12 has a radially inwardly directed collar 13 on which a seal 14 rests.
  • the seal 14 seals the piston 8 against the housing 1.
  • Recesses 15 in the piston 8 ermögli Chen a pressure equalization in the valve. But also get aggressive components in the exhaust gas inside the valve.
  • the solenoid 5 includes an upper stator 16 and a lower one Stator 17. Both stators each have a central recess 19, 18.
  • a firmly connected to the metal pin armature 20 is in the de-energized state of the solenoid 5 in the recess 18 of the lower stator 17.
  • When energizing the solenoid 5 is the armature 20 and with he pulled the metal pin 7 with the piston 8 upwards. In this case, the armature 20 dips into the recess 19 of the upper stator 16.
  • the erfindungsgzeße valve in Figure 2 is shown without anchor, pin and piston. It has a protective sleeve 21 made of chrome-nickel steel with a wall thickness of 0.3 mm.
  • the protective sleeve has a cylindrical portion 22 which merges at the lower end into a flange 23.
  • the protective sleeve is pressed with its zy-cylindrical portion 22 in the recess 19 of the upper stator 16.
  • the protective sleeve 21 has been pressed so far that, in the mounted state, the flange 23 rests against the lower end of the coil 6.
  • the rubber coating on the protective sleeve 21 ensures an improved seal.
  • the radi al outer edge of the flange 23 is encapsulated by the housing 1, whereby a good seal is achieved.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Ventil mit einem Gehäuse (1), einem in dem Gehäuse (1) angeordneten Solenoid (5), einem von dem Solenoid (5) bewegbaren Stift (7) und einem mit dem Stift (7) verbundenen topfförmigen Kolben (8), einer im Gehäuse (1) angeordneten Dichtung (14), die den Kolben (8) gegen das Gehäuse (1) abdichtet. Die Dichtung (14) ist eine Scheibe mit einer radial innenliegenden Dichtfläche (15), die am radial äußeren Rand im Gehäuse (12, 11) eingespannt ist.

Description

Ventil
Gegenstand der Erfindung ist ein Ventil, umfassend ein Gehäuse, einem in dem Gehäuse angeordneten Solenoid, wobei das Solenoid eine Spule, einen Anker, einen oberen Stator und einen unteren Stator umfasst, und die Statoren derart ausgebildet sind, dass sich der Anker beim Einwirken einer magnetischen Kraft zwischen den Statoren axial bewegt, einem fest mit dem Anker verbundenen Stift, einen mit dem Stift verbundenen topfförmigen Kolben und eine Feder, welche den Kolben bei Wegfall der magnetischen Kraft vom Solenoid weg bewegt.
Solche Ventile werden unter anderem als Schubumluftventil am Turbolader in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um im Schubbetrieb einen Bypass zur Saugseite freizugeben und sind somit bekannt. Um ein zu starkes Abbremsen des Turboladers zu verhindern aber auch ein schnelles Anfahren zu gewährleisten, ist ein schnelles Öffnen und Schließen des Ventils eine wesentliche Vorausset zung. 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. Der axial verschiebliche Kolben ist dabei gegen das Gehäuse abgedichtet. Der Kolben weist Öffnungen auf, so dass ein in der Bypassleitung anliegen des Medium in das Innere des Ventils eindringen kann. Dieser Druckausgleich dient dem Öffnen und Schließen des Ventils.
Nachteilig dabei ist, dass das Medium aggressive Bestandteile enthält, welche die magnetischen Werkstoffe des Ventils angrei fen, so dass sie korrodieren. Leistungsverluste und Funktions beeinträchtigungen sind die Folge.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Ventil zu schaffen, welches über die gesamte Lebensdauer keine oder nur geringe Beeinträchtigungen infolge von Korrosion erfährt. Das Ventil soll darüber hinaus einfach aufgebaut sein. Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass in dem Solenoid eine Schutzhülse aus einem korrosionsbeständigen Material angeordnet ist. Die Anordnung einer derartigen Schutzhülse erfordert einen geringen Aufwand und stellt dabei einen zuverlässigen Schutz gegenüber den aggressiven Bestandteilen des in der Bypasslei tung strömenden Mediums dar. Eine Schutzhülle lässt sich ein fach hersteilen und auch die Montage der Schutzhülse erfordert nur wenige zusätzliche Arbeitsschritte.
Um die magnetischen Materialien gegen Korrosion zu schützen ist es vorteilhaft die Schutzhülse aus einem beständigen Kunststoff herzustellen. Aufgrund der in dem Soenoid wirkenden Kräfte und Bewegungen muss der Kunststoff eine gewisse Wandstärke besit zen. Es hat sich gemäß einer anderen Ausgestaltung als vorteil haft herausgestellt, die Schutzhülse aus Edelstahl herzustel len. Neben den ausgezeichneten Schutzeigenschaften, besitzt Edelstahl eine ausreichende Stabilität um die die Schutzhülse mit einer geringen Wandstärke auszubilden So hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Schutzhülse mit eine Wandstärke von 0,1 mm bis 0,5 mm, vorzugsweise 0,2 mm bis 0,4 mm und insbeson dere 0,25 mm auszubilden. Der Vorteil besteht darin, dass das Solenoid nur geringfügig für den Einsatz einer solchen Schutz hülse modifiziert werden muss. Aufwendige Neukonstruktionen von Ventilen sind nicht erforderlich und selbst bestehende Ventile lassen sich mit geringem Aufwand nachrüsten.
Eine kostengünstige Ausgestaltung besteht darin, wenn Die Schutzhülse aus einem Chrom-Nickelstahl besteht.
Ein zuverlässiger Schutz der zu schützenden Bauteile wird gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung dadurch erreicht, dass die Schutzhülse zwischen dem Anker und dem oberen und un teren Stator angeordnet ist. Indem die Schutzhülse die entspre- chenden Bauteile unmittelbar umgibt, ist eine maximale Schutz wirkung gewährleistet.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Schutzhülse in eine Ausnehmung des oberen Stators eingepresst, während die Schutz hülse vom unteren Stator durch einen radialen Luftspalt ge trennt ist. Dieser Luftspalt beträgt wenige Zehntelmillimeter. Durch das Einpressen ist gewährleistet, dass auch bei starken von außen auf das Ventil einwirkenden Kräften die Schutzhülse unverändert in ihrer Einbaulage verbleibt.
Sofern der obere Stator eine zentrale Ausnehmung besitzt, in die der Anker beim Bestromen des Solenoids eintaucht, besteht eine besonders vorteilhaft Ausgestaltung darin, die Schutzhülse in diese Ausnehmung im oberen Stator einzupressen. Zum einen kann so die Schutzhülse als zylindrisches Teil und somit sehr kostengünstig gestaltet werden. Zum anderen übernimmt die Schutzhülse gleichzeitig die Führung des Ankers beim Öffnen und Schließen des Ventils.
Aufgrund thermischer Einflüsse können die Bauteile des Soleno ids Relativbewegungen zueinander ausführen. Um den Eintrag von Spannungen in das Solenoid zu vermeiden, hat es sich als vor teilhaft herausgestellt, die Schutzhülse so in die Ausnehmung des oberen Stators einzupressen, dass der obere Rand der
Schutzhülse anschlagsfrei im oberen Stator angeordnet ist.
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung besitzt die
Schutzhülse einen Flansch, der am unteren Stator anliegt. Mit diesem Flansch wird zum einen verhindert, dass aggressive Be standteile aus der Bypassleitung in die gefährdeten Bereiche eindringen können. Zum anderen dient der Flansch als Anschlag beim Einpressen, so dass in besonders einfacher Weise die ord nungsgemäße Montage der Schutzhülse realisierbar ist. Ein zusätzlicher Schutz der magnetischen Materialen und eine dauerhafte Fixierung der Schutzhülse werden in einer weiteren Ausgestaltung dadurch erreicht, dass die Schutzhülse zumindest in einem Teilbereich des Flansches von dem Gehäuse umspritzt ist .
An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher beschrie ben. Es zeigt in
Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Ventils nach dem Stand der Technik und
Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung des erfindungsge mäßen Ventils im Bereich des Solenoids.
Figur 1 zeigt das Ventil, umfassend ein Gehäuse 1. Das Gehäuse 1 besitzt weiter einen angeformten Flansch 3, über den das Ge häuse 1 an einem nicht dargestellten Turbolader im Bereich ei ner Bypassleitung angeflanscht ist. Über eine Buchse 2 erfolgt die elektrische Kontaktierung eines Solenoids 5, welches in dem Gehäuse 1 angeordnet ist. Das Solenoid 5 weist eine Spule 6 auf, die auf einen Metallstift 7 wirkt. Der Metallstift 7 ist mit einem topfförmigen Kolben 8 verbunden, der am Umfang seines Bodens 9 eine Dichtfläche 10, die mit einem nicht dargestellten Ventilsitz zusammenwirkt. Eine Feder 7a drückt dabei den Kolben 8 in Richtung Ventilsitz. Das Gehäuse 1 besitzt weiter einen zylindrischen Abschnitt 11, der sich in Richtung des Kolbens 8 erstreckt. Eine mit dem Gehäuse verbundene Zylinderbuchse 12 umgibt den zylindrischen Abschnitt 11. Die Zylinderbuchse 12 hat einen nach radial innen gerichteten Kragen 13, auf dem eine Dichtung 14 aufliegt. Die Dichtung 14 dichtet dabei den Kolben 8 gegen das Gehäuse 1 ab. Ausnehmungen 15 im Kolben 8 ermögli chen einen Druckausgleich im Ventil. Damit gelangen aber auch aggressive Bestandteile im Abgas ins Innere des Ventils. Das Solenoid 5 umfasst einen oberen Stator 16 und einen unteren Stator 17. Beide Statoren besitzen je eine zentrale Ausnehmung 19, 18. Ein fest mit dem Metallstift verbundener Anker 20 liegt im unbestromten Zustand des Solenoids 5 in der Ausnehmung 18 des unteren Stators 17. Beim Bestromen des Solenoids 5 wird der der Anker 20 und mit ihm der Metallstift 7 mit dem Kolben 8 nach oben gezogen. Dabei taucht der Anker 20 in die Ausnehmung 19 des oberen Stators 16 ein.
Das erfindungsgmäße Ventil in Figur 2 ist ohne Anker, Stift und Kolben dargestellt. Es besitzt eine Schutzhülse 21 aus Chrom- Nickelstahl mit einer Wandstärke von 0,3 mm. Die Schutzhülse besitzt einen zylindrischen Abschnitt 22 der am unteren Ende in einen Flansch 23 übergeht. Die Schutzhülse ist mit ihrem zy lindrischen Abschnitt 22 in die Ausnehmung 19 des oberen Sta- tors 16 eingepresst. Die Schutzhülse 21 wurde soweit aufge presst, dass im montierten Zustand der Flansch 23 am unteren Ende der Spule 6 anliegt. Die Gummibeschichtung auf der Schutz hülse 21 sorgt dabei für eine verbesserte Abdichtung. Der radi al äußere Rand des Flansches 23 ist vom Gehäuse 1 umspritzt, wodurch eine gute Abdichtung erreicht wird.

Claims

Patentansprüche
1. Ventil, umfassend ein Gehäuse, einem in dem Gehäuse ange ordneten Solenoid, wobei das Solenoid eine Spule, einen Anker, einen oberen Stator und einen unteren Stator um fasst, und die Statoren derart ausgebildet sind, dass sich der Anker beim Einwirken einer magnetischen Kraft zwischen den Statoren axial bewegt, einem fest mit dem Anker ver bundenen Stift, einen mit dem Stift verbundenen topfförmi gen Kolben und eine Feder, welche den Kolben bei Wegfall der magnetischen Kraft vom Solenoid weg bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Solenoid (5) eine Schutzhülse (21) aus einem korrosionsbeständigen Material angeordnet ist .
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülse (21) aus Edelstahl besteht.
3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülse (21) aus einem Chrom-Nickelstahl besteht.
4. Ventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülse (21) eine Wandstärke von 0,1 mm bis 0,5 mm, vorzugsweise 0,2 mm bis 0,4 mm und insbesondere 0,25 mm besitzt.
5. Ventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülse (21) zwischen dem Anker (20) und dem oberen und unteren Stator (16, 17) angeordnet ist.
6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülse (21) in eine Ausnehmung (19) des oberen Sta tors (16) eingepresst ist und ein radialer Luftspalt zwi- sehen unterem Stator (17) und Schutzhülse (21) vorhanden ist .
Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülse (21) einen Flansch (23) aufweist, der am unte ren Stator (17) anliegt.
8. Ventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülse (21) zumin- dest in einem Teilbereich des Flansches (23) von dem Ge häuse (1) umspritzt ist.
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