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WO2019121903A1 - Ventil - Google Patents

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WO2019121903A1
WO2019121903A1 PCT/EP2018/085828 EP2018085828W WO2019121903A1 WO 2019121903 A1 WO2019121903 A1 WO 2019121903A1 EP 2018085828 W EP2018085828 W EP 2018085828W WO 2019121903 A1 WO2019121903 A1 WO 2019121903A1
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Inventor
Rosario Bonanno
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Continental Automotive Gmbh
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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

  • the invention relates to a valve with a housing, egg nem arranged in the housing solenoid, a movable id of the Soleno pin and connected to the pin pot-shaped piston, a seal disposed in the housing, which seals the piston against the housing.
  • 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 seal is made by a seal.
  • Such seals often have a V-shaped cross-section, wherein the legs of the V are formed as sealing lips. Seals with such V-shaped cross sections are also made of plastic, the type of production being material-dependent. Depending on the material such seals are made by turning, which leads to ho hen cost of the seal.
  • the invention is therefore based on the object to provide a valve which allows a simple sealing of the piston against the housing.
  • the valve should also cost low cost.
  • the seal is a disc with a radially inner sealing surface which is clamped at the radially outer edge in the housing.
  • the cross section of a Such seal is much easier and thus pondere güns tiger than conventional seals.
  • the disc shape offers a suitable geometry, so that the clamping can also be done with ge ringem effort.
  • the clamping of the disc is particularly simple in a vorteilhaf th embodiment, when the disc is clamped between the housing and a housing socket.
  • the part before is that conventional valves have these two construction parts.
  • existing valves can be equipped with the new seal. Only the hous se and the housing socket must be slightly modified. The adjustment effort is kept within narrow limits.
  • the sealing effect can thereby increase according to a further embodiment, when the disc bears under pretension on the piston.
  • the seal between the housing and another component clamped wherein the further component, preferably a piston surrounding the cylinder liner has a radially inwardly directed GE collar on which rests the cone-shaped seal, wherein the collar is aligned at an angle to its cylindri rule wall. The angle corresponds to the inclination of the cone, so that the cone-shaped seal rests flat on the collar.
  • the friction can be further reduced if the disk consists of polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • such a disk can be produced as a turned part.
  • the wear over the service life can be achieved if the sealing effect does not decrease by the sealing surface of the disk having a radius.
  • the clamping of the seal designed in another embodiment easily when the disc is molded on the housing or housin seteil. In this way, a particularly in niger composite between seal and the clamping member is achieved. Another advantage is that the installation of the seal is eliminated.
  • 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 and Fig. 2 is an enlarged sectional view of the erfindungsge MAESSEN valve in the region of the piston.
  • 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 region of egg ner bypass line 4.
  • a solenoid 5 with a coil 6 and a metal pin 7 is angeord net.
  • the metal pin 7 is ver with a pot-shaped piston 8 connected, which has a seal 10 at the periphery of its bottom 9.
  • 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 housing 12 connected to the Ge housing 1 surrounds the cylindrical portion 11.
  • the cylinder liner 12 has a radially inwardly directed collar 13 on which a V-shaped seal 14 is located.
  • the end of the cylindrical portion 11 holds the log device 14 in position.
  • the inner leg of the seal 14 seals the piston against the housing. 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.
  • the erfindungsgzeße valve in Figure 2 has a cone-shaped seal 14 made of PTFE with a thickness of 1mm.
  • the sealing surface 15 which bears against the piston 8 has a radius 16.
  • the seal 14 is located with its underside surface on a radially inwardly projecting collar 13 which is inclined in accordance with the Ko nusform. The clamping of the seal 14 by means of the cylindrical portion 11 of the housing 1, which rests on the radially outer edge of the disc.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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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 mit einem Gehäuse, ei nem in dem Gehäuse angeordneten Solenoid, einem von dem Soleno id bewegbaren Stift und einem mit dem Stift verbundenen topf förmigen Kolben, einer im Gehäuse angeordneten Dichtung, die den Kolben gegen das Gehäuse abdichtet.
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. Die Abdichtung erfolgt durch eine Dichtung. Solche Dichtungen besitzen oftmals einen V-förmigen Querschnitt, wobei die Schenkel des V als Dichtlippen ausgebildet sind. Dichtungen mit solchen V-förmigen Querschnitten werden auch aus Kunststoff hergestellt, wobei die Art der Herstellung werkstoffabhängig ist. Je nach Werkstoff werden solche Dichtungen mittels Drehen hergestellt, was zu ho hen Kosten für die Dichtung führt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Ventil zu schaffen, welches eine einfache Abdichtung des Kolbens gegen das Gehäuse ermöglicht. Das Ventil soll darüber hinaus kosten günstig sein.
Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass die Dichtung eine Scheibe mit einer radial innenliegenden Dichtfläche ist, die am radial äußeren Rand im Gehäuse eingespannt ist. Der Querschnitt einer solchen Dichtung ist wesentlich einfacher und somit kostengüns tiger als herkömmliche Dichtungen. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass trotz der einfachen Querschnittsgeometrie eine zuverlässige Abdichtung des Kolbens erfolgen kann, wenn die Dichtung eingespannt ist. Die Scheibenform bietet hierbei eine geeignete Geometrie, so dass die Einspannung ebenfalls mit ge ringem Aufwand erfolgen kann.
Die Einspannung der Scheibe gestaltet sich in einer vorteilhaf ten Ausgestaltung besonders einfach, wenn die Scheibe zwischen dem Gehäuse und einer Gehäusebuchse eingespannt ist. Der Vor teil besteht darin, dass herkömmliche Ventile diese beiden Bau teile aufweisen. Damit können auch bereits vorhandene Ventile mit der neuen Dichtung ausgerüstet werden. Lediglich das Gehäu se und die Gehäusebuchse müssen geringfügig modifiziert werden. Der Anpassungsaufwand hält sich damit in engen Grenzen.
Die Dichtwirkung lässt gemäß einer weiteren Ausgestaltung dadurch erhöhen, wenn die Scheibe unter Vorspannung am Kolben anliegt .
Je nach Art der Vorspannung ergibt sich bei einer Bewegung zwi schen Dichtung und Kolben eine bestimmt Reibung. Eine ausrei chende Vorspannung mit relativ geringer Reibung wird erreicht, wenn die Scheibe konusförmig ist. Unter konusförmig wird in diesem Fall eine Scheibengeometrie nach Art einer Tellerfeder verstanden. Durch diese Form greift die Dichtfläche in einem Winkel an der zylindrischen Wandung des topfförmigen Kolbens an. Es hat sich gezeigt, dass ein Winkel von 30° bis 50° beson ders vorteilhaft ist.
Die Langzeitstabilität der Dichtung lässt sich weiter dadurch verbessern, wenn die Einspannung eine möglichst geringe Belas tung in die Dichtung einträgt. In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Dichtung zwischen Gehäuse und einem weiteren Bauteil eingespannt, wobei das weitere Bauteil, vorzugsweise eine den Kolben umschließende Zylinderbuchse einen nach radial innen ge richteten Kragen besitzt, auf dem die konusförmige Dichtung aufliegt, wobei der Kragen in einem Winkel zu seiner zylindri schen Wandung ausgerichtet ist. Der Winkel entspricht dabei der Neigung des Konus, so dass die konusförmige Dichtung flächig auf dem Kragen aufliegt. Beim Verspannen der Dichtung mit dem Gehäuse wird die Kraft gleichmäßig über den Querschnitt ver teilt.
Die Reibung lässt sich dabei mit in einer weiteren vorteilhaf- ten Ausgestaltung weiter reduzieren, wenn die Scheibe aus Poly- tetrafluorethylen (PTFE) besteht.
In einfacher Weise lässt sich eine solche Scheibe als Drehteil herstellen .
Der Verschleiß über die Lebensdauer lässt sich bei nicht nach lassender Dichtwirkung dadurch erreichen, dass die Dichtfläche der Scheibe einen Radius aufweist.
Die Einspannung der Dichtung gestaltet sich in einer anderen Ausgestaltung einfach, wenn die Scheibe am Gehäuse oder Gehäu seteil angespritzt ist. Auf diese Weise wird ein besonders in niger Verbund zwischen Dichtung und dem einspannenden Bauteil erreicht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Montage der Dichtung entfällt.
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 Kolbens.
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 4 angeflanscht ist. In dem Gehäuse 1 ist ein Solenoid 5 mit einer Spule 6 und einem Metallstift 7 angeord net. Der Metallstift 7 ist mit einem topfförmigen Kolben 8 ver bunden, der am Umfang seines Bodens 9 eine Dichtung 10 besitzt. 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 Ge häuse 1 verbundene Zylinderbuchse 12 umgibt den zylindrischen Abschnitt 11. Die Zylinderbuchse 12 hat einen nach radial innen gerichteten Kragen 13, auf dem eine V-förmige Dichtung 14 auf liegt. Das Ende des zylindrischen Abschnitts 11 hält die Dich tung 14 in Position. Der innenliegende Schenkel der Dichtung 14 dichtet den Kolben gegen das Gehäuse 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.
Das erfindungsgmäße Ventil in Figur 2 besitzt eine konusförmige Dichtung 14 aus PTFE mit einer Dicke von 1mm. Die Dichtfläche 15, welche am Kolben 8 anliegt weist einen Radius 16 auf. Die Dichtung 14 liegt mit ihrer Unterseite flächig auf einem nach radial innen ragenden Kragen 13 auf, der entsprechend der Ko nusform geneigt ist. Die Einspannung der Dichtung 14 erfolgt mittels des zylindrischen Abschnitts 11 des Gehäuses 1, der am radial äußeren Rand der Scheibe aufsitzt.

Claims

Patentansprüche
1. Ventil mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse angeordne ten Solenoid, einem von dem Solenoid bewegbaren Stift und einem mit dem Stift verbundenen topfförmigen Kolben, einer im Gehäuse angeordneten Dichtung, die den Kolben gegen das Gehäuse abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass die Dich tung (14) eine Scheibe mit einer radial innenliegenden Dichtfläche (15) ist, die am radial äußeren Rand im Gehäu se (12, 11) eingespannt ist.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (14) zwischen dem Gehäuse (11) und einer Zylinder buchse (12) eingespannt ist.
3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (14) unter Vorspannung am Kolben (8) anliegt.
4. Ventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (14) konusförmig ist .
5. Ventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (14) aus PTFE be steht .
6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (14) ein Drehteil ist.
7. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (15) der Scheibe (14) einen Radius (16) auf weist.
8. Ventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (14) am Gehäuse (1, 11) oder am Gehäuseteil (12) angespritzt ist.
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