DE102017223578B4

DE102017223578B4 - Ventil

Info

Publication number: DE102017223578B4
Application number: DE102017223578.0A
Authority: DE
Inventors: Rosario Bonanno
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2019-10-17
Anticipated expiration: 2037-12-22
Also published as: US20210080021A1; DE102017223578A1; CN111417810A; EP3728914A1; WO2019121533A1

Abstract

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, eine Feder, welche den Kolben bei Wegfall der magnetischen Kraft vom Solenoid weg bewegt und eine am Gehäuse angeordnete Steckerbuchse, um das Solenoid mit elektrischer Energie zu versorgen, wobei in dem Solenoid (5) eine Schutzhülse (21) angeordnet ist, die den Bereich des Kolbens (8) vom Bereich der Steckerbuchse derart trennt, dass kein Medium aus dem Bereich des Kolbens (8) in den Bereich der Steckerbuchse gelangen kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülse (21) aus Edelstahl besteht und auf der der Spule (6) zugewandten Seite eine Beschichtung aus Gummi mit einer Dicke von 0,5 mm bis 1 mm besitzt.

Description

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, eine Feder, welche den Kolben bei Wegfall der magnetischen Kraft vom Solenoid weg bewegt und eine am Gehäuse angeordnete Steckerbuchse, um das Solenoid mit elektrischer Energie zu versorgen, wobei in dem Solenoid eine Schutzhülse angeordnet ist, die den Bereich des Kolbens vom Bereich der Steckerbuchse derart trennt, dass kein Medium aus dem Bereich des Kolbens in den Bereich der Steckerbuchse gelangen kann.
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. 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 anliegendes 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 ebenfalls in das Innere des Ventils eindringen. Dabei besteht die Möglichkeit, dass diese Bestandteile bis in den Bereich der Steckerbuchse gelangen und sich an den Kontakten anlagern können. Das wiederum könnte zu Fehlermeldungen in der Steuerung, die das Solenoid ansteuert, führen.
Ein Ventil der eingangs genannten Art ist aus der DE 10 2007 002 432 B3 bekannt, während die DE 10 2014 113 547 A1 ein topfförmiges Führungsteil offenbart, in dem der Anker beim Betätigen des Ventils translatorisch hin und her bewegt wird. Aus der DE 35 02 730 A1 ist weiter bekannt, zur Geräuschminderung des sich bewegenden Ankers ein Kunststoffbeschichtung mit verbesserten Gleiteigenschaften auf ein Führungsteil für den Anker aufzubringen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Ventil zu schaffen, welches langzeitstabil und zuverlässig arbeitet. Das Ventil soll darüber hinaus einfach und kostengünstig aufgebaut sein.
Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass die Schutzhülse (21) aus Edelstahl besteht und auf der der Spule (6) zugewandten Seite eine Beschichtung aus Gummi mit einer Dicke von 0,5 mm bis 1 mm besitzt. Die Anordnung einer derartigen Schutzhülse stellt eine besonders einfache Maßnahme dar, um den kritischen Bereich des Kolbens von anderen Bereichen zu trennen. Trotz des geringen Aufwands stellt sie einen zuverlässigen Schutz gegenüber den aggressiven Bestandteilen des in der Bypassleitung strömenden Mediums dar. Damit wird in effektiver Weise verhindert, dass aggressive Bestandteile zu den elektrischen Kontakten vordringen können. Eine Schutzhülle lässt sich zudem einfach herstellen und auch die Montage der Schutzhülse erfordert nur wenige zusätzliche Arbeitsschritte.
Zur Trennung der beiden Bereiche ist es vorteilhaft, die Schutzhülse aus einem beständigen Kunststoff herzustellen. Aufgrund der in dem Solenoid wirkenden Kräfte und Bewegungen muss der Kunststoff eine gewisse Wandstärke besitzen. Es hat sich gemäß einer anderen Ausgestaltung als vorteilhaft herausgestellt, die Schutzhülse aus Edelstahl herzustellen. 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 insbesondere 0,3 mm auszubilden. Der Vorteil besteht darin, dass das Solenoid nur geringfügig für den Einsatz einer solchen Schutzhülse 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.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist die Schutzhülse eine Beschichtung aus Gummi mit einer Dicke von 0,7 mm auf. Das hat den Vorteil, dass die Hülse zumindest im Bereich der Beschichtung nicht direkt mit anderen metallischen Teilen in Kontakt steht. Zudem wird die Abdichtung durch die Beschichtung nochmals verbessert.
Ein zuverlässiger Schutz der zu schützenden Bauteile wird gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung dadurch erreicht, dass die Schutzhülse zwischen der Spule und dem unteren Stator angeordnet ist. Mit dieser Anordnung erfolgt die Trennung zwischen dem Bereich des Kolbens und dem Bereich des Solenoids. Damit wird der Bereich, in dem aggressive Bestandteile auftreten, auf ein Minimum begrenzt.
Eine sichere und zuverlässige Anordnung der Schutzhülse bei sicherer Abdichtung ist gegeben, wenn die Schutzhülse auf den unteren Stator aufgepresst ist. Zusätzliche Befestigungsmittel werden dadurch eingespart. Durch das Einpressen ist gewährleistet, dass auch bei starken von außen auf das Ventil einwirkenden Kräften die Schutzhülse unverändert in ihrer Einbaulage verbleibt.
Für die dichte Trennung des Bereichs des Kolbens von anderen Bereichen des Ventils hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Schutzhülse mit einem Flansch auszubilden, der an der Seite der Spule anliegt, die dem Kolben zugewandt ist.
An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher beschrieben. Es zeigt in

1 eine Schnittdarstellung eines Ventils nach dem Stand der Technik,
2 eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Ventils und
3 eine vergrößerte Darstellung der Schutzhülse.

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 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 ermöglichen 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 und die Schutzhülse 21 sind in den 2, 3 dargestellt. Das Ventil 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 21 liegt mit ihrem zylindrischen Abschnitt 22 an der Innenseite der Spule 6 an und der Flansch 23 liegt an der Seite der Spule 6 an, die dem Kolben 8 zugewandt ist. Eine Gummibeschichtung 24 auf der Schutzhülse 21 sorgt dabei für eine verbesserte Abdichtung.

Claims

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, eine Feder, welche den Kolben bei Wegfall der magnetischen Kraft vom Solenoid weg bewegt und eine am Gehäuse angeordnete Steckerbuchse, um das Solenoid mit elektrischer Energie zu versorgen, wobei in dem Solenoid (5) eine Schutzhülse (21) angeordnet ist, die den Bereich des Kolbens (8) vom Bereich der Steckerbuchse derart trennt, dass kein Medium aus dem Bereich des Kolbens (8) in den Bereich der Steckerbuchse gelangen kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülse (21) aus Edelstahl besteht und auf der der Spule (6) zugewandten Seite eine Beschichtung aus Gummi mit einer Dicke von 0,5 mm bis 1 mm besitzt.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülse (21) aus einem Chrom-Nickelstahl besteht.
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 0,3 mm besitzt.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus Gummi eine Dicke von 0,7 mm besitzt.
Ventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülse (21) zwischen der Spule (6) und dem unteren Stator (17) angeordnet ist.
Ventil nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülse (21) einen Flansch (23) aufweist, der an der Seite der Spule (6) anliegt, die dem Kolben (8) zugewandt ist.