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Dokumentenidentifikation DE102006024728A1 29.11.2007
Titel Kraftfahrzeugventil
Anmelder Pierburg GmbH, 41460 Neuss, DE
Erfinder Celik, Halim, 50931 Köln, DE
Vertreter Patentanwälte von Kreisler, Selting, Werner et col., 50667 Köln
DE-Anmeldedatum 26.05.2006
DE-Aktenzeichen 102006024728
Offenlegungstag 29.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.11.2007
IPC-Hauptklasse F16K 25/00(2006.01)A, F, I, 20060526, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16K 15/18(2006.01)A, L, I, 20060526, B, H, DE   F01N 3/30(2006.01)A, L, I, 20060526, B, H, DE   
Zusammenfassung Ein Kraftfahrzeugventil, bei dem es sich insbesondere um ein abschaltbares Rückschlagventil oder ein Sekundärluftventil handelt, weist ein Ventilgehäuse (18) auf. Zwischen einem Einlass (10) und einem Auslass (12) des Ventilgehäuses (18) ist eine Ventilöffnung (22) angeordnet, die von einem Ventilsitz (20) gebildet ist. Relativ zur Ventilöffnung (22) ist ein Ventilkörper (26) zwischen einer Offen-Stellung und einer Geschlossen-Stellung bewegbar. Um in der Geschlossen-Stellung ein Ankleben oder Anhaften des Ventilkörpers (26) an dem Ventilsitz (20) zu vermeiden bzw. diese Gefahr zu verringern, ist der Ventilsitz (20) als Dichtelement ausgebildet und weist eine Dichtlippe (34) auf. Hierdurch findet in der Geschlossen-Stellung lediglich eine Linienberührung zwischen dem Dichtelement (20) und dem Ventilkörper (26) statt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugventil, insbesondere ein abschaltbares Rückschlagventil oder ein Sekundärluftventil, insbesondere ein elektrisches Sekundärluftventil.

Derartige Ventile weisen einen in einem Ventilgehäuse angeordneten Ventilkörper auf. Der bewegbare, insbesondere verschiebbare Ventilkörper liegt in Geschlossen-Stellung an einem Ventilsitz an und verschließt eine Ventilöffnung. Das Bewegen des Ventilkörpers kann beispielsweise durch Unterdruck geschehen, wobei der Ventilkörper über einen Stößel mit einem in einer Unterdruckkammer angeordneten tellerförmigen Element verbunden ist. Durch die Erzeugung von Unterdruck in der Unterdruckkammer erfolgt ein Bewegen des Stößels und somit des mit dem Stößel verbundenen Ventilkörpers. Ferner ist es möglich, den Ventilkörper mit Hilfe eines Elektromagnetes zu bewegen. Hierbei ist der Ventilkörper über eine Stange oder einen Stößel mit einem Elektromagneten verbunden, wobei durch Schalten des Elektromagneten ein Verschieben des Stößels und somit des mit dem Stößel verbundenen Ventilkörpers erfolgt. Aufgrund von Abgaskondensat, Wasser oder anderen Ablagerungen, kann es, insbesondere wenn der Ventilkörper über einen längeren Zeitraum an dem Ventilsitz anliegt, zu einem Anhaften des Ventilkörpers an dem Ventilsitz kommen. Dies führt dazu, dass zum Öffnen des Ventils eine erhöhte Kraft erforderlich ist und somit das Regeln des Ventils beeinträchtigt ist. Ferner kann ein Klemmen des Ventils oder ein Beschädigen des Ventilsitzes und/oder des Ventilkörpers auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Anhaften des Ventilkörpers an dem Ventilsitz, insbesondere auch dann zu vermeiden, wenn sich das Ventil über einen längeren Zeitraum in geschlossener Stellung befindet.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Erfindungsgemäß weist der Ventilssitz ein Dichtelement auf. Das Dichtelement weist eine an dem Ventilkörper anliegende Dichtlippe auf. In Geschlossen-Stellung des Ventils liegt der Ventilkörper somit nicht flächig an einem Ventilssitz sondern nur linienförmig an der Dichtlippe an. Die Gefahr des Anhaftens des Ventilkörpers an dem Ventilsitz bzw. dem Dichtelement des Ventilsitzes ist somit erheblich verringert. Hierbei ist in bevorzugter Ausführungsform das Dichtelement Teil des Ventilssitzes oder einstückig mit dem Ventilsitz ausgebildet, so dass das Dichtelement selbst den Ventilsitz bildet. Ebenso kann das Dichtelement mit dem Ventilkörper verbunden sein, wobei sodann die Dichtlippe des Dichtelements in Geschlossen-Stellung an dem Ventilsitz anliegt.

Die Dichtlippe ist vorzugsweise in sich geschlossen und liegt somit in Geschlossen-Stellung des Ventils rahmenförmig an dem Ventilkörper, insbesondere in dessen Außenbereich an. Bei einem scheibenförmigen Ventilkörper ist die Dichtlippe vorzugsweise kreisringförmig ausgebildet.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Ventilkörper mit einem Betätigungselement, wie einer Stange oder einem Stößel verbunden. Hierbei erfolgt durch ein Verschieben des Betätigungselements ein Öffnen oder Schließen des Ventils, d. h. ein Überführen des Ventilkörpers in eine Offen-Stellung oder eine Geschlossen-Stellung. Die Betätigung kann hierbei über Unterdruck erfolgen, wobei das Betätigungselement mit einem insbesondere tellerförmigen, in einer Unterdruckkammer angeordneten, Element verbunden ist. Ebenso kann das Verschieben des Betätigungselements über einen Elektromagneten realisiert werden. Das insbesondere stangenförmige Betätigungselement ist vorzugsweise mittig mit dem Ventilkörper, bei dem es sich insbesondere um eine kreisförmige Scheibe handelt, verbunden.

Vorzugsweise ist ein Zusatzdichtelement vorgesehen. Mit Hilfe des Zusatzdichtelements erfolgt ein Abdichten des Ventilkörpers in dessen Innenbereich. Das Zusatzdichtelement weist vorzugsweise ebenfalls eine Dichtlippe auf. Diese ist vorzugsweise ebenfalls rahmenförmig, insbesondere kreisringförmig ausgebildet. Insbesondere wenn zur Betätigung des Ventilkörpers dieser mit einem stab- oder stößelförmigen Betätigungselement verbunden ist, ist es bevorzugt, dass das Zusatzdichtelement das Betätigungselement umgibt und hierzu insbesondere ringförmig ausgebildet ist.

Insbesondere bei einer Ausbildung eines Kraftfahrzeugventils als abschaltbares Rückschlagventil kann der Ventilkörper von einem insbesondere deckel- oder topfförmig ausgebildeten Verschlusselement zumindest teilweise umgeben sein. Das Verschlusselement ist derart ausgebildet, dass es in einer Geschlossen-Stellung an dem Ventilsitz anliegt und somit die Ventilöffnung verschließt. Vorzugsweise ist hierbei innerhalb des Verschlusselements der Ventilkörper angeordnet. Hierdurch ist es möglich, den Ventilkörper aus einem Material herzustellen, das gute Verformungseigenschaften aufweist und somit beim Fördern von Medium durch das Ventil gleichzeitig als Rückschlagelement dient. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass das Material unabhängig davon, ob ein Anhaften in der Geschlossen-Stellung auftreten würde, gewählt werden kann. Insbesondere kann der Ventilkörper als Teflonscheibe ausgebildet werden. Zusätzlich ist es möglich, das Verschlusselement aus einem Material zu wählen, bei dem aufgrund der Materialeigenschaften ein Anhaften vermieden ist, da das Material des Verschlusselementes beispielsweise nicht elastisch sein muss, da es nicht als Rückschlagelement dient. Das Verschlusselement wird zur Freigabe der Ventilöffnung bewegt, insbesondere verschoben. Das Verschieben des Verschlusselements kann hierbei elektrisch und/oder pneumatisch erfolgen. Besonders bevorzugt ist es hierbei, das Bewegen/Verschieben des Verschlusselements durch Unterdruck hervorzurufen. Hierzu ist das Verschlusselement vorzugsweise mit einer Unterdruckkammer verbunden, so dass durch Anlegen eines Unterdrucks ein Bewegen des Verschlusselements, insbesondere in die Offen-Stellung, erfolgt. Die Verbindung des Verschlusselements mit der Unterdruckkammer kann fluidisch, über einen Stößel, einen Kolben, ein Membran o. dgl. erfolgen.

Vorzugsweise ist das Verschließelement mit dem stößel- oder stabförmigen Betätigungselement verbunden. Hierbei kann zum Überführen des Ventils in die Offen-Stellung der Ventilkörper zusammen mit dem Verschließelement bewegt, insbesondere verschoben werden. Ferner ist es möglich zum Überführen des Ventils in die Offen-Stellung nur das Verschließelement zu bewegen und hierdurch den Ventilkörper freizugeben. Der freigegebene Ventilkörper wird sodann auf Grund anliegenden Drucks beispielsweise durch elastische Verformung geöffnet und dient somit gleichzeitig als Rückschlagelement.

Um in der Geschlossen-Stellung ein zuverlässiges Schließen des Ventils zu gewährleisten, kann durch das Vorsehen eines Andrück- bzw. Federelements in der Geschlossen-Stellung der Ventilkörper gegen das Dichtelement, insbesondere die Dichtlippen gedrückt werden. Bei dem Andrück- bzw. Federelement handelt es sich insbesondere um eine beispielsweise spiralförmig ausgebildete Feder. Diese kann in bevorzugter Ausführungsform innerhalb des Verschlusselementes angeordnet sein, insbesondere das Betätigungselement umgeben. Das Verschlusselement dient somit als Wiederlage des Andrück- bzw. Federelements in der Geschlossen-Stellung.

Nachfolgend wir die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher erläutert.

1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugventils.

Bei der dargestellten Ausführungsform des Kraftfahrzeugventils handelt es sich insbesondere um ein Abgasrückführventil. Hierbei ist das Ventil in der linken Hälfte der Figur in Offen-Stellung und in der rechten Hälfte der Figur in Geschlossen-Stellung dargestellt.

Das Ventil weist einen Einlass 10 sowie einen Auslass 12 auf, die in einem im Wesentlichen aus zwei Teilen 14,16 bestehende Gehäuse 18 angeordnet sind. Zwischen den beiden Gehäuseteilen 14,16 ist ein ringförmiges, den Ventilsitz 20 ausbildendes Bauteil angeordnet. Der Ventilsitz 20 weist eine im dargestellten Ausführungsbeispiel kreisringförmige Ventilöffnung 22 auf. An dem Dichtelement 20 liegt in der Offen-Stellung (linke Seite in 1) ein Ventilkörper 26 an.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Ventilkörper 26 nicht fest an einem entlang einer Ventilmittellinie 28 verschiebbaren Stößel 30 verbunden sondern verschiebbar gehalten. Ferner ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem Stößel 30 auf der Seite der Auslassöffnung 12 ein topfförmiges Verschlusselement 32 fest verbunden. Auf der gegenüberliegenden Seite des Stößels 30 ist dieser mit einen tellerförmigen Element 34 verbunden. Das tellerförmige Element ist über ein scheibenförmiges, elastisches Element 36 mit dem Gehäuseteil 16 verbunden. Die Verbindung erfolgt über einen am Rand umgebördelten Deckel 38. Das Element 36 ist gasundurchlässig. Das mit dem Stößel 30 verbundene tellerförmige Element 34 ist in einem Hohlraum 40 angeordnet. Der Hohlraum 40 ist über ein Anschlusselement 42 mit einer Unterdruckquelle verbunden. Durch Anlegen von Unterdruck an das Anschlusselement 42 erfolgt ein Bewegen des Stößels aus der in 1 rechts dargestellten Geschlossen-Stellung in die in 1 links dargestellte Offen-Stellung. Hierdurch erfolgt ein Verschieben des Verschlusselements 32 zusammen mit dem Stößel 30 in die Offen-Stellung.

Das als Ventilsitz ausgebildete Dichtelement 20 weist eine im dargestellten Ausführungsbeispiel kreisringförmig ausgebildete Dichtlippe 34 auf, die in einem Außenbereich des Ventilkörpers 26 anliegt. In der Geschlossen-Stellung (rechte Seite) ist somit ein dichtendes Schließen der Ventilöffnung 22 gewährleistet, wobei gleichzeitig auf Grund des erfindungsgemäßen Vorsehens einer Dichtlippe 34 nur eine geringe, insbesondere linienförmige Berührung zwischen dem Dichtelement 20 und dem Ventilkörper 26 erfolgt, so dass ein Anhaften auch bei längeren Verweilzeiten des Ventils in Geschlossen-Stellung vermieden ist.

Um ein sicheres Abdichten in der Geschlossen-Stellung zu gewährleisten ist eine als Andrückelement dienende Feder 36 innerhalb des topfförmigen Verschlusselements 32 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Spiralfeder 36, die den Stößel 30 umgibt und in Geschlossen-Stellung (rechte Seite) gegen die Unterseite des Ventilkörpers 26 drückt.

Das als Ventilkörper ausgebildete Dichtelement 20 ist vorzugsweise aus einem Elastomer hergestellt. Ferner sind in dem Dichtelement 20 vorzugsweise kreisringförmige Kanäle 38, 41 ausgebildet. In den Kanälen 38, 41 kann wie in der Figur gestrichelt dargestellt ein Kern aus stabilem Material, beispielsweise aus Aluminium vorgesehen sein. Insbesondere kann eine entsprechende Aluminiumplatte mit Elastomer zur Herstellung des Ventilkörpers umspritzt werden.

Ferner weist das Dichtelement 20 ebenfalls vorzugsweise ringförmig ausgebildete Ansätze 42, 44 auf, die zur Versteifung des Dichtelements 20 dienen. Zusätzlich oder anstelle von Ansätzen können auch Versteifungsrippen vorgesehen sein.

Das Dichtelement 20 ist zwischen den beiden Gehäusehälften 14, 16 angeordnet und zwischen diesen klemmend gehalten.

An einem den Stößel 30 umgebenden Ansatz 46 des Gehäuseteils 14 ist ein Zusatzdichtelement 48 angeordnet. Das Zusatzdichtelement 48 ist kreisringförmig ausgebildet und weist eine ringförmige Dichtlippe 50 auf, die entsprechend der Dichtlippe 34 des Dichtelements 20 ebenfalls an der Oberseite des Ventilkörpers 36 anliegt. Die Dichtlippe 50 sorgt dafür, dass das Rückschlagelement 26 bei Abgaspulsation gegen die Dichtlippe 50 gedrückt wird. Wenn das Ventil nicht in Betrieb ist, liegt das Rückschlagelement 26 der Dichtlippe 50 an und bildet mit diesen einen linienförmigen Kontakt.

Das Zusatzdichtelement 48 weist einen kreisringförmigen als Hohlraum ausgebildeten Kanal 52 auf, in dem ein schraffiert dargestelltes Versteifungselement, das insbesondere Aluminium aufweist, vorgesehen sein kann. Insbesondere ist das Versteifungselement bzw. der Aluminiumring mit einem Elastomer umspritzt.

Ferner weist das Zusatzdichtelement 48 eine weitere Dichtlippe 51 auf. Die Dichtlippe 51 ist ebenfalls ringförmig ausgebildet und liegt dichtend an dem Stößel 30 an. Die Dichtlippe 51 sorgt dafür, dass beim Betrieb des Ventils kein Abgas zur Stangenführung gelangt. Ferner weist das Zusatzdichtelement 48 eine weitere an dem Ansatz 46 anliegende Dichtlippe 53 auf. Die Dichtlippe 53 ist vorzugsweise kreisringförmig ausgebildet und dichtet den Stößel 30 gegenüber feuchter Luft ab. Der Ansatz 46 weist zur Führung des Stößels 30 ein Führungselement auf. Hierbei kann es sich um einen Vorsprung oder eine Nase handeln, die in einen Längsschlitz des Stößels 30 eingreift.


Anspruch[de]
Kraftfahrzeugventil, insbesondere abschaltbares Rückschlagventil oder Sekundärluftventil, mit

einem einen Einlass (10) und einen Auslass (12) aufweisenden Ventilgehäuse (18),

einem zwischen dem Einlass (10) und dem Auslass (12) angeordneten, eine Ventilöffnung (22) aufweisenden Ventilsitz (20) und

einem relativ zur Ventilöffnung (22) zwischen einer Offen-Stellung und einer Geschlossen-Stellung bewegbaren Ventilkörper (26),

dadurch gekennzeichnet, dass

der Ventilsitz ein Dichtelement (20) mit einer an dem Ventilkörper (26) anliegenden Dichtlippe (34) aufweist.
Kraftfahrzeugventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (20) und der Ventilsitz (20) einstückig ausgebildet sind. Kraftfahrzeugventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement und/oder der Ventilsitz (20) aus einem elastomeren Material hergestellt ist. Kraftfahrzeugventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (20) in einem Außenbereich an dem Ventilkörper (26) anliegt. Kraftfahrzeugventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein mit dem Ventilkörper verbundenes Betätigungselement (30) zum Bewegen des Ventilkörpers (26) zwischen einer Offen-Stellung und einer Geschlossen-Stellung. Kraftfahrzeugventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein die Ventilöffnung (22) in der Geschlossen-Stellung verschließendes Verschlusselement (32). Kraftfahrzeugventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, oder Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein mit dem Verschlusselement (32) verbundenes Betätigungselement (30) zum Bewegen des Verschlusselements (32) zwischen einer Geschlossen-Stellung und einer Offen-Stellung. Kraftfahrzeugventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein Zusatzdichtelement (48), das in einem Innenbereich des Ventilkörpers (26) dichtend anliegt. Kraftfahrzeugventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzdichtelement (48) eine am Ventilkörper (26) anliegende Dichtlippe (50) aufweist. Kraftfahrzeugventil nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzdichtelement (48) das Betätigungselement (30) umgibt und eine an dem Betätigungselement anliegende Dichtlippe (51) aufweist. Kraftfahrzeugventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch ein insbesondere elastisch verformbares Andrückelement (36) zum Andrücken des Ventilkörpers (26) an die mindestens eine Dichtlippe (34, 50) in Geschlossen-Stellung. Kraftfahrzeugventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Andrückelement (36) an dem Verschlusselement (32) abstützt. Kraftfahrzeugventil nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Andrückelement (36) innerhalb des Verschlusselements (32) angeordnet ist.






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