WO2020074628A1 - Ventil - Google Patents

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coil body
pin
valve
solenoid
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Rosario Bonanno
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Vitesco Technologies GmbH
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    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
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    • F16K31/0644—One-way valve
    • F16K31/0655—Lift valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16K27/00—Construction of housing; Use of materials therefor
    • F16K27/02—Construction of housing; Use of materials therefor of lift valves
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/16—Control of the pumps by bypassing charging air

Definitions

  • the invention relates to a valve having a housing, a solenoid arranged in the housing, a pin movable by the solenoid and a cup-shaped piston connected to the pin, the solenoid having at least one coil body, an upper stator arranged in the central opening of the coil body and has a lower stator accommodating the coil former, and the pin is mounted in two bearings, one bearing being arranged in the upper stator and the other bearing being arranged in a bushing.
  • Such valves are used, among other things, as a diverter air valve on the turbocharger in motor vehicles in order to release a bypass to the suction side in overrun operation and are therefore known.
  • a quick opening and closing of the valve is an essential requirement by moving the pin and the piston connected to it into the open position or closed position of the valve.
  • the pen is stored in two bearings. Due to manufacturing and assembly tolerances, the two bearings are coaxial, which leads to increased friction. To compensate for this, a greater magnetic force and a stronger spring for moving the pin is required, which requires larger dimensioned components with a greater consumption of electrical energy. Furthermore, higher magnetic radial forces act on the pin, which can lead to blocking if the valve is operated for a longer period of time.
  • the invention is therefore based on the object of providing a valve which enables the valve to be opened and closed easily.
  • the valve should also be inexpensive.
  • the object is achieved in that a guide sleeve is arranged at least in the central opening of the coil former and the upper stator and the bushing are arranged in the guide sleeve.
  • the valve according to the invention is characterized by the provision of a guide sleeve which receives the upper stator and the socket.
  • the guide bush is a dimensionally stable component, which ensures that the upper stator and the socket are exactly aligned with each other. Since both components each hold a bearing in which the pin is guided, the exact alignment by the guide sleeve allows a particularly smooth movement of the pin to open and close the valve due to reduced friction and reduced radial forces. Blockage of the valve is reliably avoided.
  • the improved mobility of the pin also enables a reduction in the current consumption of the solenoid, as a result of which, in the favorable case, the solenoid and thus the valve can be dimensioned smaller, so that the valve according to the invention requires less installation space.
  • the two bearings achieve a very good dimensional stability of the guide sleeve for exact alignment in that the guide sleeve is made of stainless steel.
  • a particularly firm connection of the guide sleeve with the coil body can be achieved according to a further advantageous embodiment in that the metallic guide sleeve is inserted into an injection molding tool for producing the coil body and is encapsulated with the plastic for the coil body.
  • a valve according to the invention with a reduced weight can be achieved in another advantageous embodiment in that the guide sleeve consists of plastic.
  • Adequate dimensional stability with low weight is achieved in that the guide sleeve has a wall thickness of 0.8 mm to 1.8 mm, in particular of 1 mm to 1.5 mm.
  • the plastic guide sleeve is injection molded onto the coil body of the solenoid, which means that the body is formed in one piece with the coil.
  • FIG. 1 is a sectional view of a valve according to the prior art
  • Fig. 2 shows the housing of a valve according to the invention
  • FIG. 1 shows the valve, comprising a housing 1.
  • the housing 1 also has an integrally formed flange 3, via which the housing 1 is flanged to a turbocharger (not shown) in the region of a bypass line 4.
  • a solenoid 5 with a coil 6 and a metal pin 7 is arranged in the housing 1.
  • the metal pin 7 is connected to a cup-shaped piston 8, which has a seal 10 on the circumference of its base 9.
  • a spring 7a presses the piston 8 in the direction of the valve seat 11.
  • the housing 1 also has a cylindrical section 12 which extends in the direction of the piston 8.
  • a cylinder sleeve 13 connected to the housing surrounds the cylindrical section 12.
  • the cylinder liner 13 has a radially inward collar on which a V-shaped seal 14 rests. The end of the cylindrical portion 11 holds the seal 14 in place.
  • the inner leg of the seal 14 seals the piston 8 against the housing 1. If the solenoid 5 is energized, a magnetic force acts on the armature 2, whereby the piston 8 is moved in the direction of the housing 1.
  • the seal 14 seals the piston 8 against the housing 1.
  • FIG. 2 shows the housing 2 with the solenoid 5, which consists of the coil 6 and the coil body 15.
  • the coil former 15 is made of plastic and surrounds a guide sleeve 16.
  • the guide sleeve 16 consists of a stainless steel with a wall thickness of 0.8 mm.
  • an upper stator 17 is pressed into the guide sleeve 16 in the upper end and receives a bearing 18 for the pin 7 with a central opening.
  • a bushing 19 is pressed in at the lower end of the guide sleeve 16.
  • the second bearing 20 for the pin 7 is arranged in the socket 19.
  • the guide sleeve 16 ensures that the upper stator 17 and the socket 19 are aligned coaxially with one another without an offset. As a result, the translational movement of the pin 7 is avoided almost without any disruptive forces, due to an inaccurate arrangement and alignment of the bearings 18, 20.

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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), wobei das Solenoid (5) zumindest einen Spulenkörper (15), einen in der zentralen Öffnung des Spulenkörpers (15) angeordneten oberen Stator (17) und einen den Spulenkörper (15) aufnehmenden unteren Stator aufweist, und der Stift (7) in zwei Lagern (18, 20) gelagert ist,wobei ein Lager (18) in dem oberen Stator (17) und das andere Lager (20) in einer Buchse (19) angeordnet ist.Eine Führungshülse (16) ist zumindest in der zentralen Öffnung des Spulenkörpers (15) angeordnet und der obere Stator (17) und die Buchse (20) in der Führungshülse (16) angeordnet sind.

Description

Beschreibung
Ventil
Gegenstand der Erfindung ist ein Ventil mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse angeordneten Solenoid, einem von dem Solenoid bewegbaren Stift und einem mit dem Stift verbundenen topfförmigen Kolben, wobei das Solenoid zumindest einen Spulenkörper, einen in der zentralen Öffnung des Spulenkörpers angeordneten oberen Stator und einen den Spulenkörper aufnehmenden unteren Stator aufweist, und der Stift in zwei Lagern gelagert ist, wobei ein Lager in dem oberen Stator und das andere Lager in einer Buchse angeordnet ist.
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 Voraussetzung, indem der Stift und der mit ihm verbundene Kolben in die Of fenstellung oder Schließstellung des Ventils bewegt werden. Der Stift ist dazu in zwei Lagern gelagert. Aufgrund von Fertigungs und Montagetoleranzen kommt es zu einer Koaxialität der beiden Lager, die zu einer erhöhten Reibung führen. Um das auszu gleichen, ist eine größere magnetische Kraft und eine stärkere Feder zum Bewegen des Stifts erforderlich, was größer dimen sionierte Bauteile mit einem größeren Verbrauch an elektrischer Energie erfordert. Weiter wirken höhere magnetische Radialkräfte auf den Stift, die bei längerer Betriebsdauer des Ventils zu einem Blockieren führen können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Ventil zu schaffen, welches eine einfaches Öffnen und Schließen des Ventils ermöglicht. Das Ventil soll darüber hinaus kostengünstig sein. Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass eine Führungshülse zu mindest in der zentralen Öffnung des Spulenkörpers angeordnet ist und der obere Stator und die Buchse in der Führungshülse an geordnet sind.
Das erfindungsgemäße Ventil zeichnet sich durch das Vorsehen einer Führungshülse aus, welche den oberen Stator und die Buchse aufnimmt. Die Führungsbusche ist ein formstabiles Bauteil, welches gewährleistet, dass der obere Stator und die Buchse exakt zueinander ausgerichtet sind. Da beide Bauteile jeweils ein Lager aufnehmen, in denen der Stift geführt ist, ermöglicht die exakte Ausrichtung durch die Führungshülse ist eine besonders leichtgängige Bewegung des Stifts zum Öffnen und Schließen des Ventils infolge verminderter Reibung und reduzierter Radial kräfte. Ein Blockieren des Ventils wird zuverlässig vermieden. Die so verbesserte Beweglichkeit des Stifts ermöglicht darüber hinaus eine Reduzierung des Stromverbrauchs des Solenoids, wodurch im günstigen Fall das Solenoid und damit das Ventil kleiner dimensioniert werden kann, so dass das erfindungsgemäße Ventil weniger Bauraum benötigt.
Eine sehr gute Formstabilität der Führungshülse zur exakten Ausrichtung wird der beiden Lager wird dadurch erreicht, dass die Führungshülse aus Edelstahl besteht.
Es hat sich gezeigt, dass bei einer Führungshülse aus Edelstahl eine Wandstärke von 0,4 mm bis 1,2 mm, insbesondere von 0,5 mm bis 1 mm für die exakte Ausrichtung ausreichend ist.
Eine besonders feste Verbindung der Führungshülse mit dem Spulenkörper lässt sich gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung dadurch erreichen, dass die metallische Füh rungshülse in eine Spritzgusswerkzeug zur Erzeugung des Spu lenkörpers eingelegt ist und mit dem Kunststoff für den Spu lenkörper umspritzt wird. Ein erfindungsgemäßes Ventil mit einem verringerten Gewicht lässt sich in einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung dadurch erreichen, dass die Führungshülse aus Kunststoff besteht.
Eine ausreichende Formstabilität bei geringem Gewicht wird dadurch erreicht, dass die Führungshülse eine Wandstärke von 0,8 mm bis 1,8 mm, insbesondere von 1 mm bis 1,5 mm besitzt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die aus Kunststoff bestehende Führungshülse an den Spulenkörper des Solenoids angespritzt, das bedeutet einteilig mit dem Spu lenkörper ausgebildet ist. Mit der einteiligen Ausbildung von Spulenkörper und Führungshülse lässt sich die Anzahl der Bauteile reduzieren, was auch den Mon-tageaufwand verringert.
An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher be schrieben. Es zeigt in
Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Ventils nach dem Stand der Technik,
Fig. 2 das Gehäuse eines erfindungsgemäßen Ventils und
Fig. 3 eine zweite Ausführung des Gehäuses nach Fig. 2.
Figur 1 zeigt das Ventil, umfassend ein Gehäuse 1. Das Gehäuse 1 besitzt weiter einen angeformten Flansch 3, über den das Gehäuse 1 an einem nicht dargestellten Turbolader im Bereich einer Bypassleitung 4 angeflanscht ist. In dem Gehäuse 1 ist ein Solenoid 5 mit einer Spule 6 und einem Metallstift 7 angeordnet. Der Metallstift 7 ist mit einem topfförmigen Kolben 8 verbunden, der am Umfang seines Bodens 9 eine Dichtung 10 besitzt. Eine Feder 7a drückt dabei den Kolben 8 in Richtung Ventilsitz 11.
Das Gehäuse 1 besitzt weiter einen zylindrischen Abschnitt 12, der sich in Richtung des Kolbens 8 erstreckt. Eine mit dem Gehäuse verbundene Zylinderbuchse 13 umgibt den zylindrischen Abschnitt 12. Die Zylinderbuchse 13 hat einen nach radial innen gerichteten Kragen, auf dem eine V-förmige Dichtung 14 aufliegt. Das Ende des zylindrischen Abschnitts 11 hält die Dichtung 14 in Position. Der innenliegende Schenkel der Dichtung 14 dichtet den Kolben 8 gegen das Gehäuse 1 ab. Sofern das Solenoid 5 bestromt wird, wirkt eine magnetische Kraft auf den Anker 2, wodurch der Kolben 8 in Richtung Gehäuse 1 bewegt wird. Die Dichtung 14 dichtet dabei den Kolben 8 gegen das Gehäuse 1 ab.
Figur 2 zeigt das Gehäuse 2 mit dem Solenoid 5, welches aus der Spule 6 und dem Spulenkörper 15 besteht. Der Spulenkörper 15 besteht aus Kunststoff und umgibt eine Führungshülse 16. Die Führungshülse 16 besteht aus einem Edelstahl mit einer Wandstärke von 0, 8 mm. In die Führungshülse 16 ist in Einbaulage in das obere Ende ein oberer Stator 17 eingepresst, der mit einer zentralen Öffnung ein Lager 18 für den Stift 7 aufnimmt. In der gezeigten Darstellung ist am unteren Ende der Führungshülse 16 eine Buchse 19 eingepresst. In der Buchse 19 ist das zweite Lager 20 für den Stift 7 angeordnet. Die Führungshülse 16 gewährleistet, dass der obere Stator 17 und die Buchse 19 koaxial zu einander ohne einen Versatz ausgerichtet sind. Dadurch wird die translatorische Bewegung des Stifts 7 nahezu ohne störende Kräfte, bedingt durch eine ungenaue Anordnung und Ausrichtung der Lager 18, 20 vermieden .

Claims

Patentansprüche
1. Ventil mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse angeordneten Solenoid, einem von dem Solenoid bewegbaren Stift und einem mit dem Stift verbundenen topfförmigen Kolben, wobei das Solenoid zumindest einen Spulenkörper, einen in der zentralen Öffnung des Spulenkörpers angeordneten oberen Stator und einen den Spulenkörper aufnehmenden unteren Stator aufweist, und der Stift in zwei Lagern gelagert ist, wobei ein Lager in dem oberen Stator und das andere Lager in einer Buchse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Führungshülse (16) zumindest in der zentralen Öffnung des Spulenkörpers (15) angeordnet ist und der obere Stator (17) und die Buchse (20) in der Führungshülse (16) angeordnet sind .
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (16) aus Edelstahl besteht.
3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (16) eine Wandstärke von 0,4 mm bis 1,2 mm, insbesondere von 0,5 mm bis 1 mm besitzt.
4. Ventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (15) aus Kunststoff besteht und die Führungshülse (16) durch Um spritzen mit dem Kunststoff des Spulenkörpers (15) mit diesem verbunden ist.
5. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (16) aus Kunststoff besteht.
6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (16) eine Wandstärke von 0,8 mm bis 1,8 mm, insbesondere von 1 mm bis 1,5 mm besitzt.
7. Ventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (15) aus Kunststoff besteht und die Führungshülse (16) einteilig mit dem Spulenkörper (15) ausgebildet ist.
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