DE29717078U1

DE29717078U1 - Valve device

Info

Publication number: DE29717078U1
Application number: DE29717078U
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-09-24
Filing date: 1997-09-24
Publication date: 1997-11-13
Anticipated expiration: 2007-09-25
Also published as: WO1999015775A1; EP0954692A1

Description

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ROBERT BOSCH GMBH, 70442 StuttgartROBERT BOSCH GMBH, 70442 Stuttgart

VentileinrichtungValve device

Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung, insbesondere zur Tankentlüftung in Kraftfahrzeugen, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen. The invention relates to a valve device, in particular for tank ventilation in motor vehicles, with the features mentioned in the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Es ist bekannt, in Kraftfahrzeugen in einer Kraftstoff zuleitung angeordnete Filtereinrichtungen zu spülen, indem mittels einer Unterdruckquelle ein Gasstrom (Luft) durch die Filtereinrichtung geleitet wird. Dieser Gasstrom wird durch die Reinigung der Filtereinrichtung mit Kohlenwasserstoffen angereichert und über eine Sauganlage dem Verbrennungsprozeß einer Brennkraftmaschine zugeführt. Um eine Dosierung dieses Luftstroms zu erreichen, ist in den Verbindungsweg ein Tankentlüftungsventil angeordnet. Das Tankentlüftungsventil besitzt eine von einer elektromagnetischen Schalteinrichtung ansteuerbare Stelleinrichtung, mittels der ein Schließkörper von einer Schließstellung in eine Offenstellung und umgekehrt verlagerbar ist. Die elektromagnetische Schalteinrichtung wird mittels einem pulsweitenmoduliertenIt is known to flush filter devices arranged in a fuel supply line in motor vehicles by passing a gas flow (air) through the filter device using a vacuum source. This gas flow is enriched with hydrocarbons by cleaning the filter device and fed to the combustion process of an internal combustion engine via an intake system. In order to achieve a dosage of this air flow, a tank ventilation valve is arranged in the connecting path. The tank ventilation valve has an actuating device that can be controlled by an electromagnetic switching device, by means of which a closing body can be moved from a closed position to an open position and vice versa. The electromagnetic switching device is controlled by means of a pulse width modulated

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Steuerstrom angesteuert, so daß sich ein bestimmtes Taktverhältnis, mit dem der Schließkörper öffnet beziehungsweise schließt, einstellt. Hierbei ist nachteilig, daß bei Ventilen mit zwischen zwei Endanschlägen laufenden Ankern entsprechend der relativ niedrigen Taktfrequenz, die beispielsweise 15 Hz beträgt, es zu einer erheblichen Geräuschentwicklung kommt. Darüber hinaus ist eine stetige Dosierung durch den ständigen Wechsel zwischen der Schließ- und Offenstellung nicht möglich.Control current is used to control the valve so that a certain cycle ratio is set at which the closing body opens or closes. The disadvantage here is that valves with armatures running between two end stops generate a lot of noise due to the relatively low cycle frequency, which is 15 Hz, for example. In addition, constant dosing is not possible due to the constant change between the closed and open positions.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Ventileinrichtung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet demgegenüber den Vorteil, daß eine geräuscharme und exakt dosierbare Durchflußmengeneinstellung möglich ist. Dadurch, daß die Stelleinrichtung einen Schließkörper umfaßt, mittels dem eine freie Querschnittsfläche zwischen den mit dem evakuierenden Raum und der Unterdruckquelle in Verbindung stehenden Anschlüssen von einer Dichtstellung bis zu einer Maximalstellung stetig veränderbar ist, kann über einen Steuerstrom der elektromagnetischen Schalteinrichtung sehr exakt jede beliebige Durchflußmenge eingeregelt werden. Der Schließkörper ist somit zwischen seiner Dichtstellung und seiner Maximalstellung in jede beliebige Zwischenstellung bringbar, so daß eine kontinuierliche Bewegung und damit kontinuierliche Anpassung des freien Querschnitts möglich ist.The valve device according to the invention with the features mentioned in claim 1 offers the advantage that a low-noise and precisely metered flow rate adjustment is possible. Because the adjusting device comprises a closing body, by means of which a free cross-sectional area between the connections connected to the evacuating space and the vacuum source can be continuously changed from a sealed position to a maximum position, any flow rate can be regulated very precisely via a control current of the electromagnetic switching device. The closing body can thus be brought into any intermediate position between its sealed position and its maximum position, so that a continuous movement and thus continuous adjustment of the free cross-section is possible.

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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten Merkmalen. Advantageous embodiments of the invention result from the features mentioned in the subclaims.

Zeichnungendrawings

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
10The invention is explained in more detail below in an embodiment with reference to the accompanying drawings. They show:
10

Figur 1 eine Schnittdarstellung durch eine
Ventileinrichtung undFigure 1 is a sectional view through a
Valve device and

Figur 2 eine Draufsicht auf einen Schließkörper
der Ventileinrichtung.Figure 2 a top view of a closing body
the valve device.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Figur 1 zeigt eine insgesamt mit 10 bezeichnete Ventileinrichtung zur Spülung einer nicht dargestellten Filtereinrichtung eines Kraftfahrzeugs. Die Ventileinrichtung 10 besitzt ein Gehäuse 12, von dem ein Anschlußstutzen 14 und ein Anschlußstutzen 16 entspringt. Der Anschlußstutzen 14 ist mit einem Tank und der Anschlußstutzen 16 mit einer Unterdruckquelle verbindbar. Die Anschlußstutzen 14 und 16 münden in einen Innenraum 18, der somit eine Verbindung zwischen den Anschlußstutzen 14 und 16 darstellt.Figure 1 shows a valve device, designated overall by 10, for flushing a filter device (not shown) of a motor vehicle. The valve device 10 has a housing 12 from which a connecting piece 14 and a connecting piece 16 emerge. The connecting piece 14 can be connected to a tank and the connecting piece 16 to a vacuum source. The connecting pieces 14 and 16 open into an interior space 18, which thus represents a connection between the connecting pieces 14 and 16.

Die Ventileinrichtung 10 umfaßt eine Magnetspule 20, die einen Magnetkern 22 umgreift. Der Magnetkern 22 besitzt eine axiale Durchgangsöffnung 24, die eineThe valve device 10 comprises a magnetic coil 20, which surrounds a magnetic core 22. The magnetic core 22 has an axial through-opening 24, which has a

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Ringstufe 26 besitzt. In einem - hier links dargestellten - Abschnitt von der Ringstufe 26 ist eine Einstellschraube 28 einschraubbar. Hierzu ist in dem Gehäuse 12 und/oder dem Magnetkern 22 ein entsprechendes Innengewinde vorgesehen. Der - in der gezeigten Darstellung rechts liegende - Abschnitt von der Ringstufe 26 nimmt ein Lager 30 auf, das beweglich in der Durchgangsöffnung 24 geführt ist. Die Ringstufe 26 oder die Einstellschraube 28 bilden einen Anschlag für das Lager 30. An dem Lager 30 stützt sich ein Federelement 32 ab, das andererseits an einem Bund 34 einer axial, gegen die Kraft des Federelementes 32 verschieblich gelagerten Stelleinrichtung 36 angreift. Die Stelleinrichtung 36 trägt einen Anker 38, der von einer topfförmigen Scheibe 40 geführt ist. Die Scheibe 40 besitzt hierzu eine entsprechend ausgebildete Durchgangsöffnung, in der der Anker 38 spielfrei geführt ist. Entsprechend des maximalen Bewegungsweges des Ankers 38 ist in dem Magnetkern 22 eine entsprechende Ausnehmung 42 vorgesehen.Ring step 26. An adjusting screw 28 can be screwed into a section of the ring step 26 - shown here on the left. For this purpose, a corresponding internal thread is provided in the housing 12 and/or the magnetic core 22. The section of the ring step 26 - on the right in the illustration shown - accommodates a bearing 30 which is movably guided in the through opening 24. The ring step 26 or the adjusting screw 28 form a stop for the bearing 30. A spring element 32 is supported on the bearing 30, which on the other hand acts on a collar 34 of an adjusting device 36 which is mounted axially displaceably against the force of the spring element 32. The adjusting device 36 carries an armature 38 which is guided by a cup-shaped disk 40. The disk 40 has a correspondingly designed through opening in which the armature 38 is guided without play. A corresponding recess 42 is provided in the magnetic core 22 corresponding to the maximum movement path of the armature 38.

Die Stelleinrichtung 36 stützt sich an einem Federelement 43 ab, das beispielsweise als Tellerfeder oder mäanderförmige Feder ausgebildet ist. Mittels des Federelementes 43 werden die Bewegungen des Ankers 38 gedämpft.The actuating device 36 is supported on a spring element 43, which is designed, for example, as a disc spring or a meandering spring. The movements of the armature 38 are dampened by means of the spring element 43.

Die Stelleinrichtung 36 umfaßt ferner eine axiale Verlängerung 44, die einen Schließkörper 46 trägt. Der Schließkörper 46 wird von einer Dichtscheibe 48 gebildet, die eine Durchgangsöffnung 50 besitzt. Die Dichtscheibe 48 liegt auf einem Dichtsitz 52 auf, derThe adjusting device 36 further comprises an axial extension 44 which carries a closing body 46. The closing body 46 is formed by a sealing disk 48 which has a through-opening 50. The sealing disk 48 rests on a sealing seat 52 which

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am innenraumseitigen Ende des Anschlußstutzens 16 angeordnet ist. Der Dichtsitz 52 besitzt eine ringförmige Führungsfläche 54, auf der die Dichtscheibe 48 aufliegt. Der Dichtsitz 52, wenigstens dessen Führungsfläche 54, und die Dichtscheibe 48 bestehen aus einem Material mit geringem Reibwiderstand, beispielsweise aus einer Keramik. Die Dichtscheibe 46 wird über ein Federelement 56 an den Dichtsitz 52 angedrückt, das sich an der axialen Verlängerung 54 einerseits und einem in dem Anschlußstutzen 14 angeordneten Bund 58 andererseits abstützt. Der Bund 58 ist Bestandteil eines Siebes 60, das eventuelle Verunreinigungen auffängt. Der Bund 58 und die Verlängerung 44 besitzen zur Führung des Federelementes 56 Zapfen 62 beziehungsweise 64. Das Federelement 56 übt einen geringen Anpreßdruck auf die Dichtscheibe 46 aus, so daß diese dichtend an dem Dichtsitz 52 anliegt, jedoch beweglich gelagert bleibt.is arranged on the interior end of the connecting piece 16. The sealing seat 52 has an annular guide surface 54 on which the sealing disk 48 rests. The sealing seat 52, at least its guide surface 54, and the sealing disk 48 are made of a material with low frictional resistance, for example a ceramic. The sealing disk 46 is pressed onto the sealing seat 52 via a spring element 56, which is supported on the axial extension 54 on the one hand and a collar 58 arranged in the connecting piece 14 on the other. The collar 58 is part of a sieve 60, which catches any impurities. The collar 58 and the extension 44 have pins 62 and 64, respectively, to guide the spring element 56. The spring element 56 exerts a slight contact pressure on the sealing disc 46, so that it rests sealingly against the sealing seat 52, but remains movably mounted.

Die Ventileinrichtung 10 umfaßt ferner elektrische Anschlußkontakte 66 für die Magnetspule 20. Zur Abdichtung des Innenraums 18 ist ein Dichtring 68 vorgesehen, der in einer entsprechenden Ausnehmung des Gehäuses 12 angeordnet ist. Auf weitere konstruktive Teile der Ventileinrichtung 10, insbesondere Gehäuseteil, zum Magnetkreis des Magnetventils gehörende Elemente, Verbindungselemente usw. soll im Rahmen der Beschreibung nicht weiter eingegangen werden.The valve device 10 further comprises electrical connection contacts 66 for the magnetic coil 20. A sealing ring 68 is provided to seal the interior 18, which is arranged in a corresponding recess in the housing 12. Other structural parts of the valve device 10, in particular the housing part, elements belonging to the magnetic circuit of the solenoid valve, connecting elements, etc., will not be discussed further in the description.

Die in Figur 1 gezeigte Ventileinrichtung 10 übt folgende Funktion aus:The valve device 10 shown in Figure 1 performs the following function:

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In unbestromtem Zustand der Magnetspule 20 wird der Anker 34 durch das Federelement 32 in seiner Ruhestellung gehalten. Der Schließkörper 46 befindet sich in seiner Dichtstellung, indem die Dichtscheibe 48 die von dem Dichtsitz 52 gebildete Durchgangsöffnung 70 vollständig abdeckt. Die Durchgangsöffnung 50 der Dichtscheibe 48 befindet sich außerhalb der Durchgangsöffnung 70, so daß eine Verbindung zwischen dem Innenraum 18 und dem Anschlußstutzen 16 durch den Dichtsitz 52 und die Dichtscheibe 48 abgedichtet ist. In der in Figur 2 gezeigten Draufsicht auf den Schließkörper 46 wird dies verdeutlicht, indem die Durchgangsöffnung 50 in Draufsicht gesehen neben der - gestrichelt dargestellten - Durchgangsöffnung 70 liegt.When the magnetic coil 20 is de-energized, the armature 34 is held in its rest position by the spring element 32. The closing body 46 is in its sealing position in that the sealing disk 48 completely covers the through-opening 70 formed by the sealing seat 52. The through-opening 50 of the sealing disk 48 is located outside the through-opening 70, so that a connection between the interior 18 and the connection piece 16 is sealed by the sealing seat 52 and the sealing disk 48. This is made clear in the top view of the closing body 46 shown in Figure 2, in that the through-opening 50, when viewed from above, is located next to the through-opening 70, shown in dashed lines.

Wird die Magnetspule 20 von einem Steuerstrom durchflossen, baut sich ein Magnetfeld auf, das den Anker 38 gegen die Kraft des Federelementes 32 in Richtung der Magnetspule 20 zieht. Der Anker 38 wird hierbei in die Ausnehmung 42 des Magnetkerns 22 bewegt. Gleichzeitig erfährt die Stelleinrichtung 36 durch den auf dieser angeordneten Anker 34 die gleiche Bewegung. Über die Verlängerung 44 wird somit der Schließkörper 46 ebenfalls in Richtung der Magnetspule 20 bewegt. Hierdurch gelangt die Durchgangsöffnung 50 der Dichtscheibe 48 in Überdeckung mit der Durchgangsöffnung 70 des Dichtsitzes 52, so daß sich ein Verbindungsweg zwischen den Anschlußstutzen 14 und 16 über den Innenraum 18 öffnet. Entsprechend der Größe des Steuerstroms, und der sich hiermit einstellenden unterschiedlichen Größe des Magnetfei-If a control current flows through the magnetic coil 20, a magnetic field is built up that pulls the armature 38 against the force of the spring element 32 in the direction of the magnetic coil 20. The armature 38 is thereby moved into the recess 42 of the magnetic core 22. At the same time, the actuating device 36 experiences the same movement through the armature 34 arranged on it. The closing body 46 is thus also moved in the direction of the magnetic coil 20 via the extension 44. As a result, the through opening 50 of the sealing disk 48 overlaps with the through opening 70 of the sealing seat 52, so that a connection path opens between the connection pieces 14 and 16 via the interior 18. Depending on the size of the control current and the resulting different size of the magnetic field,

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des der Magnetspule 20, erfolgt eine proportionale Bewegung des Ankers 38. Entsprechend ändert sich der Überdeckungsgrad der Durchgangsöffnungen 50 und 70. Durch die Höhe des Steuerstroms kann somit dieser Überdeckungsgrad direkt beeinflußt werden. Mittels der Einstellschraube 28 kann das Federelement 32 vorgespannt werden, so daß die von dem Anker 38 zu überwindende Kraft variierbar ist. Hierdurch kann eine Justierung der Ventileinrichtung 10 erfolgen, indem bei einem bestimmten anliegenden Steuerstrom eine bestimmte freie Querschnittsfläche zwischen den Durchgangsöffnungen 50 und 70 eingestellt wird.of the magnetic coil 20, a proportional movement of the armature 38 takes place. The degree of overlap of the through openings 50 and 70 changes accordingly. This degree of overlap can thus be directly influenced by the level of the control current. The spring element 32 can be pre-tensioned using the adjusting screw 28 so that the force to be overcome by the armature 38 can be varied. This allows an adjustment of the valve device 10 by setting a certain free cross-sectional area between the through openings 50 and 70 for a certain control current.

Anhand der in Figur 2 gezeigten Draufsicht wird deutlieh, daß die Durchgangsöffnung 50 der Dichtscheibe 46 eine spezielle Kontur aufweist. Diese Kontur kann beispielsweise darin bestehen, daß die Durchgangsöffnung 50 von einem Halbkreis gebildet wird, dessen Radius dem Radius der Durchgangsöffnung 70 entspricht und von diesem Halbkreis in Richtung des Dichtsitzes 52 ein nasenförmiger Vorsprung 72 entspringt. Dieser Vorsprung 72 verläuft mit einer Konizität in Richtung des Dichtsitzes 52 spitz zulaufend. Hierdurch wird erreicht, daß bei nur geringfügigem Anziehen des Ankers 34 zunächst nur - gegebenenfalls auch nur teilweise - der Vorsprung 72 in Überdeckung mit der Durchgangsöffnung 70 gelangt. Die freie Querschnittsfläche zwischen den Durchgangsöffnungen 50 und 70 wird dann von der sich in Überdeckung mit der Durchgangsöffnung 70 befindenden Fläche des Vorsprungs 72 gebildet. Somit sind sehr exakte, insbesondere in sehr feinen Schritten, Dosiermöglichkeiten gegeben.From the top view shown in Figure 2, it is clear that the through-opening 50 of the sealing disk 46 has a special contour. This contour can, for example, consist of the through-opening 50 being formed by a semicircle, the radius of which corresponds to the radius of the through-opening 70, and a nose-shaped projection 72 emerging from this semicircle in the direction of the sealing seat 52. This projection 72 runs with a conicity tapering towards the sealing seat 52. This ensures that when the anchor 34 is only slightly tightened, the projection 72 initially only - possibly only partially - overlaps the through-opening 70. The free cross-sectional area between the through-openings 50 and 70 is then formed by the area of the projection 72 that overlaps the through-opening 70. This allows for very precise dosing, especially in very fine steps.

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Entsprechend dem von dem an dem Anschlußstutzen 16 angeschlossenen Unterdruckquelle ausgehenden Unterdruck erfolgt eine Evakuierung des an dem Anschlußstutzen 14 angeschlossenen Raumes. Durch die freie Querschnittsfläche zwischen den Durchgangsöffnungen 50 und 70 wird diese Evakuierung bestimmt. Zur Einstellung bestimmter Durchsatzgrößen beziehungsweise Durchsatzkennlinien kann die Kontur der Durchgangsöffnung 50 variabel gestaltet werden. So sind beispielsweise mehrere, in ihrer Form voneinander abweichende Vorsprünge denkbar.According to the negative pressure emanating from the negative pressure source connected to the connecting piece 16, the space connected to the connecting piece 14 is evacuated. This evacuation is determined by the free cross-sectional area between the through-openings 50 and 70. In order to set certain throughput sizes or throughput characteristics, the contour of the through-opening 50 can be designed variably. For example, several projections with different shapes are conceivable.

Die Dichtscheibe 48 kann mit der Verlängerung 44 lösbar verbunden sein, indem diese beispielsweise in entsprechende Rastmittel einrastbar ist. Hierdurch kann jederzeit ein Austausch der Dichtscheiben 48 mit unterschiedlichen Konturen der Durchgangsöffnung 50 erfolgen, so daß ein Umrüsten der Ventileinrichtung 10 möglich wird.The sealing disk 48 can be detachably connected to the extension 44, for example by being able to snap it into appropriate locking means. This means that the sealing disks 48 with different contours of the through-opening 50 can be exchanged at any time, so that the valve device 10 can be converted.

Insgesamt ist mit einer einfach aufgebauten Ventileinrichtung 10, wobei bis auf die elektrisch und magnetisch wirkenden Teile sämtliche Teile, in für eine Massenproduktion geeignete Weise, als Kunststoffspritzteile ausgebildet sein können. Diese lassen sich somit mit hoher Formgenauigkeit und geringem Gewicht in großen Stückzahlen herstellen.Overall, a valve device 10 is simply constructed, whereby all parts, except for the electrically and magnetically active parts, can be designed as plastic injection molded parts in a manner suitable for mass production. These can therefore be manufactured in large quantities with high dimensional accuracy and low weight.

Über die Auslegung des Steuerstromes für die Magnetspule 20 kann eine stetige Variation des freien Querschnittes zwischen den Durchgangsöffnungen 50 und 70 eingestellt werden. Zwischen einer Dichtstellung, dasBy designing the control current for the solenoid coil 20, a continuous variation of the free cross-section between the through holes 50 and 70 can be set. Between a sealing position, the

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heißt der Anker 34 befindet sich in seiner Ruhestellung, und einer Maximalstellung, das heißt der Anker 34 ist maximal in die Ausnehmung 42 eingezogen, ist jede beliebige Zwischenstellung möglich.
5i.e. the armature 34 is in its rest position, and a maximum position, i.e. the armature 34 is maximally retracted into the recess 42, any intermediate position is possible.
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Claims

R. 31698 ROBERT BOSCH GMBH, 70442 Stuttgart Protection claims

1. Valve device, in particular for tank ventilation in motor vehicles, with an adjusting device which can be controlled by an electromagnetic switching device and which influences a cross-section of a connecting path between a connection connected to a space to be evacuated and a connection connected to a vacuum source, characterized in that the adjusting device (36) comprises a closing body (46) by means of which a free cross-sectional area between the connections (14, 16) can be continuously changed from a sealing position to a maximum position.

2. Valve device according to claim 1, characterized in that the actuating device (3 6) carries an armature (3 8) of the switching device and is movably mounted via this armature by a magnetic force which can be generated by a magnetic coil (20).

3. Valve device according to one of the preceding claims, characterized in that the closing body (46) is a sealing disc (48) which is

• *• *

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the adjusting device (36) is displaceable over a sealing seat (52).

4. Valve device according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing disc (48) has a through opening (50) which, together with a through opening (70) of the sealing seat (52), forms the connection path between the connections (14, 1S).

5. Valve device according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing disc (48) has a contour which allows a very exact, in particular fine adjustment of the free cross-sectional area between the through openings (50, 70).

6. Valve device according to one of the preceding claims, characterized in that the through opening (50) has at least one projection (72) pointing in the direction of the through opening (70).

7. Valve device according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing disc (48) is detachably connected to the adjusting device (36).

8. Valve device according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing disc (48) and the sealing seat (52) consist of ceramic.

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9. Valve device according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing disc (48) consists of metal, in particular stainless steel, and the sealing seat (52) consists in particular of bronze.