WO2014095509A1 - Valve - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a valve comprising a housing, a solenoid disposed in the housing, a pin movable by the solenoid, a piston pivotally connected to the pin and a seal 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.
- rapid opening and closing of the valve is an essential prerequisite.
- when closing it depends on the immediate Ver ⁇ 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 perfectly parallel to the piston, which would be required for a quick and especially tight closing. Nevertheless, to ensure a safe closing, the piston must adapt to the valve seat.
- the pin at its end facing the piston with a ball head and to make the corresponding receptacle on the piston as Ku ⁇ gelpfanne.
- the seal must compensate for the relative movement between the piston and the housing when opening and closing the valve.
- it must also compensate for the movements of the piston in the open state due to the play in the connection of the piston to the pin.
- the seal is a highly loaded component and must be of high quality in terms of material and dimensions to ensure the leadership of the piston long-term stability.
- the invention is therefore an object of the invention to provide a valve with a less heavily loaded seal.
- a spring is arranged, which is designed such that it presses the pin and the piston against each other.
- the spring is particularly simple if it is designed as a compression spring.
- the arrangement of the spring requires almost no changes in the construction of the valve, when the spring rests with one end on the housing or on the solenoid and abuts the other end of the pin. In particular, the outer dimensions and thus the space required by the valve remain unchanged.
- the spring takes up very little space when the pin abutting end of the spring is disposed in a bore of the pin. Another advantage is that with the arrangement in a bore, the pin can simultaneously serve as a guide of the spring.
- the spring can be designed as a tension spring.
- tension spring is arranged with one end on the piston and with its other end on the pin.
- pin and piston can be made together with the spring as a preassembled unit, which is then inserted into the valve.
- Radially extending projections or grooves can serve as the seat of the spring ends.
- FIG. 1 shows a schematic representation of the arrangement of FIG
- FIG. 2 is a plan view of the valve
- FIG. 3 is a section through the valve of FIG. 2
- FIG. 4 shows the pin of Fig. 3rd 1 shows a part of the drive train of a motor vehicle with a cylinder 1, a cylinder piston 2 movable therein and a fresh air line 3 opening into the cylinder 1 with a throttle valve 4 arranged therein and an exhaust pipe 5 leading out of the cylinder 1.
- a turbocharger 6 is further 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 housing 2 consists of a housing 11 with integrally molded socket 12 for electrically connecting the valve 10.
- the housing 11 further has a molded flange 13 and three holes 13 a, via which the housing 11 on the turbocharger 6 in the region of the 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 is connected to a cup-shaped piston 17 made of plastic, which has a circumferential sealing edge 19 at the periphery of its bottom 18.
- the piston 17 is sealed with a seal 27.
- the pin 16 has a lying within the pot ⁇ shaped piston 17 area 20 with a larger diameter than the opening 22 and on its side facing away from the solenoid 14 a region 21 of smaller diameter, which projects through an opening 22 in the bottom 18 and with an arcuate bracket 23 is latched, which spans the opening 22 on the outside of the floor.
- the pin 16 has a slot 24 into which the bracket 23 engages.
- the slot base in this case has the same curvature as the bracket 23. This allows the bracket 23 relative to the pin 16 is displaceable, whereby the piston 17 can pivot to the pin 16.
- a coil spring 25 is arranged, which is supported with one end in a bore of an attached to the solenoid 14 insert 26. The other end of the spring 25 is supported in the pin 16, whose area 20 is formed as a sleeve, so that this area 20 next to the
- Support at the same time serves as a guide for the coil spring against buckling.
- the pin 16 further has a longitudinal bore 28 and a perpendicular thereto arranged transverse bore 29. Both holes 28, 29 penetrate the pin 16 and serve to equalize the pressure in the housing 11, wherein the transverse bore 29 is provided for faster pressure equalization.
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Abstract
The invention concerns a valve with a housing (11), a solenoid (14) which is disposed in the housing (11), a pin (16) which can be moved by the solenoid (14), a piston (17) which is connected in hinged manner to the pin (16), and a seal (27) which seals the piston (17) with respect to the housing (11). Disposed in the housing (11) is a spring (25) which is designed such that it urges the pin (16) and the piston (17) towards each other.
Description
Beschreibung Ventil Gegenstand der Erfindung ist ein Ventil mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse angeordneten Solenoid, einem von dem Solenoid bewegbaren Stift, einem gelenkig mit dem Stift verbundenen Kolben und einer Dichtung, welche den Kolben gegen das Gehäuse abdichtet . Description Valve The invention relates to a valve comprising a housing, a solenoid disposed in the housing, a pin movable by the solenoid, a piston pivotally connected to the pin and a seal which seals the piston against the housing.
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 Ver¬ schließen 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 derSuch 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. In order to prevent excessive braking of the turbocharger, but also to ensure a quick start, rapid opening and closing of the valve is an essential prerequisite. In particular, when closing it depends on the immediate Ver ¬ 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. As a result, the
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 Kolben zugewandten Ende mit einem Kugelkopf auszubilden und die entsprechende Aufnahme am Kolben als Ku¬ gelpfanne zu gestalten. Die Führung des Kolbens erfolgt über das Gehäuse, wobei zwischen Kolben und Gehäuse eine Dichtung an¬ geordnet ist. Die Dichtung muss zum einen die Relativbewegung zwischen Kolben und Gehäuse beim Öffnen und Schließen des Ventils ausgleichen. Zum anderen muss sie auch die Bewegungen des Kolbens im geöffneten Zustand aufgrund des Spiels in der Anbindung des Kolbens an den Stift ausgleichen. Damit ist die Dichtung ein hochbelastetes Bauteil und muss hinsichtlich Material und Abmessungen hochwertig ausgebildet sein, um die Führung des Kolbens langzeitstabil zu gewährleisten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ventil mit einer weniger stark belasteten Dichtung zu schaffen. Valve seat is not perfectly parallel to the piston, which would be required for a quick and especially tight closing. Nevertheless, to ensure a safe closing, the piston must adapt to the valve seat. For this purpose, it is known to form the pin at its end facing the piston with a ball head and to make the corresponding receptacle on the piston as Ku ¬ gelpfanne. The leadership of the piston via the housing, wherein between the piston and the housing, a seal is arranged ¬ . On the one hand, the seal must compensate for the relative movement between the piston and the housing when opening and closing the valve. On the other hand, it must also compensate for the movements of the piston in the open state due to the play in the connection of the piston to the pin. Thus, the seal is a highly loaded component and must be of high quality in terms of material and dimensions to ensure the leadership of the piston long-term stability. The invention is therefore an object of the invention to provide a valve with a less heavily loaded seal.
Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass in dem Gehäuse eine Feder angeordnet ist, die derart ausgebildet ist, dass sie den Stift und den Kolben gegeneinander drückt. The object is achieved in that in the housing, a spring is arranged, which is designed such that it presses the pin and the piston against each other.
Mit der Anordnung der Feder wird erreicht, dass das Spiel zwischen Stift und Kolben eliminiert wird, wodurch im geöffneten Zustand des Ventils die Relativbewegungen zwischen Kolben und Gehäuse auf ein Minimum reduziert werden. Dadurch wird die die Belastung für die zwischen Kolben und Gehäuse angeordnete Dichtung deutlich verringert, wodurch die Langzeitstabilität der Dichtung steigt. Gleichzeitig kann aufgrund der geringeren Belastung eine kostengünstigere Dichtung zum Einsatz kommen. With the arrangement of the spring is achieved that the clearance between the pin and piston is eliminated, whereby the relative movements between the piston and housing are reduced to a minimum in the open state of the valve. As a result, the load on the seal arranged between the piston and the housing is markedly reduced, which increases the long-term stability of the seal. At the same time, a less expensive seal can be used due to the lower load.
Die Feder gestaltet sich besonders einfach, wenn sie als Druckfeder ausgebildet ist. Die Anordnung der Feder erfordert nahezu keine Änderungen im Aufbau des Ventils, wenn die Feder mit einem Ende am Gehäuse oder am Solenoid anliegt und mit dem anderen Ende am Stift anliegt. Insbesondere die äußeren Abmessungen und damit der vom Ventil benötigte Bauraum bleiben unverändert. The spring is particularly simple if it is designed as a compression spring. The arrangement of the spring requires almost no changes in the construction of the valve, when the spring rests with one end on the housing or on the solenoid and abuts the other end of the pin. In particular, the outer dimensions and thus the space required by the valve remain unchanged.
Für die Feder können verschiedene Bauformen, z. B. Blattoder Membranfedern verwendet werden. Als besonders vorteilhaft hat sich jedoch die Verwendung einer Schraubenfeder herausgestellt. Der Vorteil einer Schraubenfeder liegt darin, dass diese Art der Feder eine flache Federkennlinie besitzt. Dies ist ausreichend, um den Stift zuverlässig gegen den Kolben vorzu¬ spannen und damit die Relativbewegung des Kolbens gegenüber dem Gehäuse zu minimieren. Gleichzeitig führt dies nur zu einer sehr geringen Erhöhung der Kräfte, die zum Öffnen des Ventils durch den Solenoid aufgebracht werden müssen. Dadurch kann in der Regel der verwendete Solenoid weiter eingesetzt werden. Der Einsatz eines leistungsstärkeren Solenoids, welcher größere Abmessungen
und damit einen größeren Bauraum bedingt , ist nicht erforderlich . Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Schraubenfedern in ihren geometrischen Abmessungen in weiten Grenzen variiert werden können. Damit ist sichergestellt, dass die Schraubenfeder bei vorgegebener Federkennlinie an die Platzverhältnisse im Ven¬ tilgehäuse anpassbar ist. For the spring different types, eg. B. leaf or diaphragm springs are used. However, the use of a helical spring has proven to be particularly advantageous. The advantage of a coil spring is that this type of spring has a flat spring characteristic. This is sufficient to reliably vorzu the pin against the piston ¬ tension and thus minimize the relative movement of the piston relative to the housing. At the same time, this only leads to a very small increase in the forces that must be applied to open the valve by the solenoid. As a result, the solenoid used can usually continue to be used. The use of a more powerful solenoid, which has larger dimensions and thus requires a larger space is not required. Another advantage is that coil springs can be varied in their geometrical dimensions within wide limits. This ensures that the coil spring is adaptable to the space available in Ven ¬ tilgehäuse with a predetermined spring characteristic.
Die Feder benötigt besonders wenig Bauraum, wenn das am Stift anliegenden Ende der Feder in einer Bohrung des Stifts angeordnet ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass mit der Anordnung in einer Bohrung, der Stift gleichzeitig als Führung der Feder dienen kann. The spring takes up very little space when the pin abutting end of the spring is disposed in a bore of the pin. Another advantage is that with the arrangement in a bore, the pin can simultaneously serve as a guide of the spring.
Sofern die Bauweise des Solenoids die Ausbildung als Druckfeder nicht zulässt, oder wenn sich die Feder an anderen Bauteilen abstützen soll, kann gemäß einer anderen Ausgestaltung die Feder als Zugfeder ausgebildet werden. If the construction of the solenoid does not allow the formation of a compression spring, or if the spring is to be supported on other components, according to another embodiment, the spring can be designed as a tension spring.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass die Zugfeder mit einem Ende am Kolben und mit ihrem anderen Ende am Stift angeordnet ist. In dieser Anordnung lassen sich Stift und Kolben zusammen mit der Feder als vormontierbare Einheit fertigen, die anschließend in das Ventil eingesetzt wird. Radial verlaufende Vorsprünge oder Nuten können dabei als Sitz der Federenden dienen. An advantageous embodiment is that the tension spring is arranged with one end on the piston and with its other end on the pin. In this arrangement, pin and piston can be made together with the spring as a preassembled unit, which is then inserted into the valve. Radially extending projections or grooves can serve as the seat of the spring ends.
An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher be¬ schrieben. Es zeigt in: Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung des In one embodiment, the invention will be described in more detail ¬ . FIG. 1 shows a schematic representation of the arrangement of FIG
Ventils , Valve,
Fig. 2 eine Draufsicht des Ventils, Fig. 3 einen Schnitt durch das Ventil nach Fig. 2, 2 is a plan view of the valve, FIG. 3 is a section through the valve of FIG. 2,
Fig. 4 den Stift aus Fig. 3.
Figur 1 zeigt einen Teil des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem Zylinder 1, einem darin bewegbaren Zylinderkolben 2 und eine 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 Frischluftleitung 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 einteilig angeformter Buchse 12 zum elektrischen Verbinden des Ventils 10. Das Gehäuse 11 besitzt weiter einen angeformten Flansch 13 und drei Bohrungen 13a, über die das Gehäuse 11 am Turbolader 6 im Bereich der Bypassleitung 9 angeflanscht ist. 4 shows the pin of Fig. 3rd 1 shows a part of the drive train of a motor vehicle with a cylinder 1, a cylinder piston 2 movable therein and a fresh air line 3 opening into the cylinder 1 with a throttle valve 4 arranged therein and an exhaust pipe 5 leading out of the cylinder 1. A turbocharger 6 is further 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 integrally molded socket 12 for electrically connecting the valve 10. The housing 11 further has a molded flange 13 and three holes 13 a, via which the housing 11 on the turbocharger 6 in the region of the bypass line 9 is flanged.
In dem Gehäuse 11 ist nach Fig. 3 ein Solenoid 14 mit einer Spule 15 und einem Metallstift 16 angeordnet. Der Metallstift 16 ist mit einem topfförmigen Kolben 17 aus Kunststoff verbunden, der am Umfang seines Bodens 18 eine umlaufende Dichtkante 19 besitzt. Gegenüber dem Gehäuse 11 ist der Kolben 17 mit einer Dichtung 27 abgedichtet. Der Stift 16 besitzt einen innerhalb des topf¬ förmigen Kolbens 17 liegenden Bereich 20 mit einem größeren Durchmesser als die Öffnung 22 und auf seiner dem Solenoid 14 abgewandten Seite einen Bereich 21 mit kleinerem Durchmesser, der durch eine Öffnung 22 im Boden 18 hindurch ragt und mit einem bogenförmigen Bügel 23 verrastet ist, der die Öffnung 22 an der Außenseite des Bodens überspannt. Für die Verrastung weist der Stift 16 einen Schlitz 24 auf, in den der Bügel 23 eingreift. Der Schlitzgrund besitzt dabei die gleiche Wölbung wie der Bügel 23. Dies ermöglicht, dass der Bügel 23 gegenüber dem Stift 16 verschiebbar ist, wodurch sich der Kolben 17 zum Stift 16 verschwenken lässt. Zur Begrenzung des Spiels der Rastverbindung
zwischen Stift 16 und Kolben 17 ist eine Schraubenfeder 25 angeordnet, die sich mit einem Ende in einer Bohrung eines am Solenoid 14 befestigten Einsatzes 26 abstützt. Das andere Ende der Feder 25 stützt sich im Stift 16 ab, dessen Bereich 20 als Hülse ausgebildet ist, so dass dieser Bereich 20 neben derIn the housing 11, a solenoid 14 is arranged with a coil 15 and a metal pin 16 of FIG. 3. The metal pin 16 is connected to a cup-shaped piston 17 made of plastic, which has a circumferential sealing edge 19 at the periphery of its bottom 18. Opposite the housing 11, the piston 17 is sealed with a seal 27. The pin 16 has a lying within the pot ¬ shaped piston 17 area 20 with a larger diameter than the opening 22 and on its side facing away from the solenoid 14 a region 21 of smaller diameter, which projects through an opening 22 in the bottom 18 and with an arcuate bracket 23 is latched, which spans the opening 22 on the outside of the floor. For locking the pin 16 has a slot 24 into which the bracket 23 engages. The slot base in this case has the same curvature as the bracket 23. This allows the bracket 23 relative to the pin 16 is displaceable, whereby the piston 17 can pivot to the pin 16. To limit the game of locking connection between pin 16 and piston 17, a coil spring 25 is arranged, which is supported with one end in a bore of an attached to the solenoid 14 insert 26. The other end of the spring 25 is supported in the pin 16, whose area 20 is formed as a sleeve, so that this area 20 next to the
Abstützung gleichzeitig als Führung für die Schraubenfeder gegen ein Ausknicken dient. Support at the same time serves as a guide for the coil spring against buckling.
Für eine bessere Ansicht der Hülse im Bereich 20 ist der Stift 16 in Fig. 4 vergrößert dargestellt. Der Stift 16 besitzt weiter eine Längsbohrung 28 und eine rechtwinklig dazu angeordnete Querbohrung 29. Beide Bohrungen 28, 29 durchdringen den Stift 16 und dienen dem Druckausgleich im Gehäuse 11, wobei die Querbohrung 29 zum schnelleren Druckausgleich vorgesehen ist.
For a better view of the sleeve in the area 20 of the pin 16 is shown in Fig. 4 enlarged. The pin 16 further has a longitudinal bore 28 and a perpendicular thereto arranged transverse bore 29. Both holes 28, 29 penetrate the pin 16 and serve to equalize the pressure in the housing 11, wherein the transverse bore 29 is provided for faster pressure equalization.
Claims
Ventil mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse angeordneten Solenoid, einem von dem Solenoid bewegbaren Stift, einem gelenkig mit dem Stift verbundenen Kolben und einer Dichtung, welche den Kolben gegen das Gehäuse abdichtet, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in dem Gehäuse (11) eine Feder (25) angeordnet ist, die derart ausgebildet ist, dass sie den Stift (16) und den Kolben (17) gegeneinander drückt. Valve comprising a housing, a solenoid disposed in the housing, a pin movable by the solenoid, a piston pivotally connected to the pin and a seal which seals the piston against the housing, characterized in that in the housing (11) a spring ( 25) arranged to press the pin (16) and the piston (17) against each other.
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 Feder eine Druckfeder (25) ist. Valve according to claim 1, characterized in that the spring is a compression spring (25).
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 die Feder (25) mit einem Ende am Gehäuse (11) oder am Solenoid (14) anliegt und mit dem anderen Ende am Stift (16) anliegt. Valve according to claim 2, characterized in that the spring (25) bears with one end on the housing (11) or on the solenoid (14) and abuts the pin (16) with the other end.
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 Feder eine Schraubenfeder (25) ist. Valve according to at least one of the preceding claims, characterized in that the spring is a helical spring (25).
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 das am Stift (16) anliegende Ende der Feder (25) in einer Bohrung des Stifts (16) angeordnet ist. Valve according to at least one of the preceding claims, characterized in that the end of the spring (25) abutting the pin (16) is arranged in a bore of the pin (16).
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 Feder (25) eine Zugfeder ist. Valve according to claim 1, characterized in that the spring (25) is a tension spring.
Ventil nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Feder (25) mit einem Ende am Kolben (17) und mit ihrem anderen Ende am Stift (16) angeordnet ist.
Valve according to claim 6, characterized in that the spring (25) with one end on the piston (17) and with its other end on the pin (16) is arranged.
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Publication number | Publication date |
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DE102012224160A1 (en) | 2014-06-26 |
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