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Title:
PRESSURE REGULATOR FOR A FUEL SUPPLY SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/067077
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a pressure regulator for a fuel supply system of an internal combustion engine for regulating a fuel pressure. Said regulator comprises a valve, which contains a valve ball that is displaced into a closing position against a valve seat by the action of a valve plate spring. The invention is characterised in that one section (31) of a hemisphere, facing towards the valve plate spring (16), of the valve ball (18) projects into a recess (37) that is allocated to the valve plate spring (16). This improves the acoustic and regulatory behaviour of the pressure regulator.

Inventors:
WHEELER TONY (US)
STROMSKI KASIMIR (DE)
PEETZ ANDREAS (DE)
GABAUER WOLFGANG (DE)
Application Number:
PCT/DE2002/004515
Publication Date:
August 14, 2003
Filing Date:
December 10, 2002
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
WHEELER TONY (US)
STROMSKI KASIMIR (DE)
PEETZ ANDREAS (DE)
GABAUER WOLFGANG (DE)
International Classes:
F02M69/00; F02M69/54; F16K17/196; G05D16/08; F02M37/00; (IPC1-7): F02M69/54; G05D16/08; G05D16/02
Foreign References:
DE19834140A11999-08-19
US5564397A1996-10-15
US5220941A1993-06-22
US5509444A1996-04-23
DE3233268A11984-03-08
US4387715A1983-06-14
EP1090657A22001-04-11
DE19834140A11999-08-19
DE10107223A12002-08-22
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Claims:
Patentansprüche
1. Druckregler für eine Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftma schine zum Regeln eines Kraftstoffdrucks, beinhaltend ein Ventil, wel ches eine durch die Wirkung einer VentilBlattfeder gegen einen Ven tilsitz in Schließstellung gedrängte Ventilkugel umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt (31 ; 48) einer der VentilBlattfeder (16) zugewandten Kugelhälfte der Ventilkugel (18) in eine derVentilku gel (18) oder der VentilBlattfeder (16) zugeordnete Ausnehmung (37 ; 46) ragt.
2. Druckregier nach Anspruch 1, dadurch gekennze da# die Ven tilkugel (18) die VentilBlattfeder (16) kontaktiert und zwischen einem Rand der Ausnehmung (37 ; 46) und der VentilBlattfeder (16) oder der Ventilkugel (18) ein geringes Spiel (33 ; 55) vorhanden ist.
3. Druckregier nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt der Ventilkugel (18) durch ein Kugeisegment (31 ; 48) ge bildet wird.
4. Druckregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus nehmung durch eine Ringöffnung (37) eines Dämpfungsrings (29 ; 29a) gebildet wird, welcher zwischen der Ventilkugel (18) und einer zu die ser weisenden Fläche (35) der VentilBlattfeder (16) angeordnet und durch die Ventilkugel (18) an der VentilBlattfeder (16) gehalten ist.
5. Druckregler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungsring (29) durch einen aus einem Elastomer bestehenden Ring mit kreisförmigem Querschnitt gebildet wird.
6. Druckregler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungsring (29a) durch einen durch spanabhebende Bearbeitung oder durch Spritzgießen hergestellten KunststoffFormling gebildet wird.
7. Druckregler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Ausnehmung (46) an der zur Ventilkugel (18) wei senden Fläche (44) der VentilBlattfeder (16) ausgebildet ist und die Ventilkugel (18) mit einem Boden (52) der Ausnehmung (46) in Kontakt steht.
8. Druckregier nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus nehmung durch eine sich entlang der Längserstreckung der Ventil Blattfeder (16) erstreckende Nut (46) gebildet wird.
9. Druckregler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Nut (46) ausgehend von der Mittelachse (28) des Ventilsitzes (12) nach beiden Seiten ein Stück weit erstreckt.
Description:
Druckregler für eine Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine Beschreibung Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Druckregler für eine Kraftstoffversorgungs- anlage einer Brennkraftmaschine zum Regeln eines Kraftstoffdrucks, beinhaltend ein Ventil, welches eine durch die Wirkung einer Ventil-Blattfeder gegen einen Ventilsitz in Schließstellung gedrängte Ventilkugel umfaßt, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Einen solchen Druckregier beschreibt die bisher unveröffentlichte DE 101 07 223 A1, wobei die Ventil-Blattfeder gelenkig gelagert ist und ein bezogen auf die gelenkige Lagerung ventilsitzseitiger Arm der Ventil-Blattfeder an der Ventil- kugel und ein auf der dem Ventilsitz gegenüberliegenden Seite liegender Arm der Ventil-Blattfeder an einem Stützkörper derart abgestützt ist, daß an der Ventil- Blattfeder Drehmomentgleichgewicht herrscht. Die vom Stützkörper erzeugte Vor- spannkraft wird durch die Ventil-Blattfeder auf die Ventilkugel a s Schließkraft übertragen. Wenn am Druckeingang Kraftstoffdruck herrscht, der groß genug ist, um eine gegenüber der auf die Ventilkugel wirkende Schließkraft größere Druck- kraft zu erzeugen, hebt die Ventilkugel vom Ventilsitz ab und gibt einen bestimm- ten Durchlaßquerschnitt frei, so daß Kraftstoff zum Druckausgang strömen kann.

Vorteile der Erfindung Durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 ergibt sich ein verbes- sertes Geräusch-und Regelverhalten des erfindungsgemäßen Druckreglers.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kontaktiert die Ventilkugel die Ventil-Blattfeder, wobei zwischen einem Rand der Ausnehmung und der Ventilkugel ein geringes Spiel vorhanden ist und der Abschnitt der Ventil- kugel durch ein Kugelsegment gebildet wird.

Vorzugsweise wird die Ausnehmung durch eine Ringöffnung eines Dämp- fungsrings gebildet, weicher zwischen der Ventilkugel und einer zu dieser wei- senden Fläche der Ventil-Blattfeder angeordnet und durch die Ventilkugel an der Ventil-Blattfeder gehalten ist. Hierdurch entsteht eine quasi-formschlüssige Ver- bindung zwischen der Ventilkugel und dem Dämpfungsring in einer Ebene parallel zur Ventil-Blattfeder und es können sich zwischen dem Dämpfungsring, der Ven- til-Blattfeder und der Ventilkugel Reibungskräfte ausbilden, welche Schwingungs- bewegungen der Ventilkugel dämpfen. infolgedessen werden von Schwingungen der Ventilkugel herrührende Geräusche spürbar reduziert bzw. treten überhaupt nicht mehr auf. Da ein solcher Dämpfungsring relativ klein baut und sich in unmit- <BR> <BR> <BR> <BR> telbarer Nachbarschaft zur Ventil-Blattfeder befindet, wird eine die Ventilkugel einschließende Strömung des Kraftstoffs nicht gestört. Weiterhin werden mit dem reibbasierten Dämpfungsring edig ! ich die Schwingungsbewegungen der Ventit- <BR> <BR> <BR> <BR> kugel gedämpft, nicht jedoch deren Bewegungsspieiraum eingeschränkt, so daß Zentrierbewegungen der Ventilkugel am Ventilsitz weiterhin möglich sind und die Dichtigkeit des Ventils in Schließstellung gewährleistet bleibt.

Gemäß einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform wird der Dämpfungsring durch einen aus einem Elastomer bestehenden Ring mit kreisför- migem Querschnitt gebildet. Alternativ kann der Dämpfungsring aus einem durch spanabhebende Bearbeitung oder durch Spritzgießen hergestellten Kunststoff- Formling bestehen. In beiden Fällen ist die Herstellung und Montage der Dämp- fungsringe äußerst einfach, da sie einfache kreisrunde Bauteile darstellen und le- diglich zwischen Ventil-Blattfeder und Ventilkugel eingesetzt werden, ohne daß hierzu die Ventil-Blattfeder oder die Ventilkugel verändert werden müßten.

Schwingungen der Ventilkugel relativ zur Ventil-Blattfeder werden auch mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gedämpft, indem der in das Innere des Druckreglers und damit auch in den Bereich der Ventilkugel geführte Kraft- stoff zwischen dem Rand der Ausnehmung und dem in diese ragenden Abschnitt der Ventilkugel ein Flüssigkeitskissen bildet, weiches sich bei Schwingungen der Ventilkugel verformt. Hierbei werden Flüssigkeitsschichten bzw. Flüssigkeitsmo- leküle gegeneinander verschoben und es kommt in dem Fiüssigkeitskissen zur Ausbildung von innerer Reibung, weiche eine dämpfende Wirkung in Bezug auf Schwingungen der Ventilkugel hat. Weil zwischen dem Rand der Ausnehmung und der Ventilkugel noch Bewegungsspiel vorhanden ist, wird eine Zwangsfüh- rung der Ventilkugel vermieden.

Gemäß einer Weiterbildung dieser Ausführungsform wird der Abschnitt der Ventilkugel durch ein Kugelsegment und die Ausnehmung durch eine sich entlang der Längserstreckung der Blattfeder erstreckende Nut gebildet. Weil sich dann ein räumlich begrenztes Ftüssigkeitskissen hauptsächlich zwischen dem Längs- rand der Nut und der Ventilkugel ausbildet, werden durch diese Maßnahme vor- <BR> <BR> <BR> nehmlich in einer Richtung quer zur Längserstreckung der Ventii (-Blatffeder auftre- tende Schwingungen gedämpft.

Insgesamt bewirkt die mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen erzielte Schwingungs-und Geräuschreduzierung ein verbessertes Regelverhalten des Druckreglers.

Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Figuren zeigt : Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Druckreglers gemäß der Erfindung ; Fig. 2 eine Schnittdarstellung entlang der Linie li-ll von Fig. 1 ; Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform ; Fig. 4 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform ; Fig. 5 eine Ansicht von unten auf eine Vent Blattfeder entlang der Pfeile V-V von Fig. 4.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Der in Fig. 1 insgesamt mit 1 bezeichnete und dort in einer Schließstellung dargestellte Druckregler ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform an einer aus Maßstabsgründen nicht dargestellten Kraftstoffpumpe befestigt, die in einem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist, und dient zur Regelung des Kraftstoffdrucks im Kraftstoffsystem einer selbstzündenden Brennkraftmaschine.

Der Druckregler 1 hat ein Gehäuse 2 mit L-förmigem Querschnitt, wobei in einem nach oben gezogenen Gehäusehals eine Durchgangsöffnung 4 ausgebildet ist, welche einen Innenraum 6 des Gehäuses 2 mit dem Kraftstofftank verbindet. ISo- denseitig ragt in das Gehäuse 2 ein einen Druckeingang 8 bildendes Anschluß- stück 10, welches an eine nicht dargestellte Druckleitung des Kraftstoffsystems angeschlossen und von einem Kraftstoffverteiler rückströmenden Kraftstoffs durchflossen ist.

An dem Anschlußstück 10 ist endseitig ein Ventilsitz 12 mit einer Kegelfläche 14 zur Zentrierung einer Ventilkugel 18 angeordnet. Anstatt direkt am Anschluß- stück 10 kann der Ventilsitz 12 auch am Gehäuse 2 ausgebildet sein, in diesem Fall sind das Gehäuse 2 und der Ventilsitz 12 beispielsweise als einstückiges, spanabhebend bearbeitetes Gußteil ausgeführt. Der Kegeiwinkel der Kegelfläche 14 beträgt beispielsweise 60 Grad. Gegen den Ventilsitz 12 ist aufgrund der Wir- kung einer Ventil-Blattfeder 16 die Ventilkugel 18 gedrängt. Die Ventil-Blattfeder 16, die Ventilkugel 18 und der Ventilsitz 12 bilden zusammen ein iJberströmventil 20 des Druckreglers 1. Die Ventilkugel 18 kann aus Stahl, Keramik oder Kunst- stoff bestehen, ihr Durchmesser beträgt vorzugsweise 3 mm bis 12 mm.

Die Ventil-Blattfeder 16 hat vorzugsweise eine winkelige Form, bestehend aus zwei im wesentiichen zueinander rechtwinkelig verlaufenden Armen 22, 24 und ist um eine im Gehäuse 2 geiagerte Gelenkachse 26 schwenkbar, welche quer zur Längserstreckung der Ventil-Blattfeder 16 und senkrecht zu einer die Mittelachse 28 des Ventilsitzes 12 enthaltenden Ebene ist. Die Gelenkachse 26 verläuft au- ßerdem im Bereich einer gedachten Stoßlinie der beiden Arme 22,24 der Ventil- Blattfeder 16. Die Gesamtlänge der aufgewickeiten Ventil-Blattfeder beträgt bei- spielsweise 10 bis 40 mm, ihre Breite etwa 5 mm bis 20 mm. Der Abstand der Mit- telachse 28 des Ventilsitzes 12 von der Gelenkachse beträgt vorzugsweise 8 mm bis 35 mm.

Zwischen dem ventiisitzseitigen Arm 22 der Ventil-Biattfeder 16, der vorzug- weise senkrecht zur Mittelachse 28 des Ventilsitzes verläuft, und der mit ihrem Scheitel die Ventil'Blattfeder 16 kontaktierenden Ventilkugel 18 ist ein Dämp- fungsring 29 angeordnet. Genauer ragt die Ventilkugel 18 mit einem Kugelseg- ment 31 ihrer zur Ventil-Biattfeder 1 weisenden Kugelhälfte in eine Ringöfflung 37 des Dämpfungsringes 29 hinein und hält ihn dadurch an der Ventil-Blattfeder 16. Die Durchmesser der Ringöffnung 37 und der Ventilkugel 18 sind dabei vor- zugsweise derart gewählt, daß zwischen der Ventil-Blattfeder 16 und dem Dämpfungsring 29 noch ein geringes Bewegungsspiel in Form eines schmalen Spalts 33 vorhanden ist. An dem bezüglich der Gelenkachse 26 auf der dem Ven- tilsitz 12 gegenüberliegenden Seite liegenden Arm 24 der Ventil-Blattfeder greift eine Vorspannkraft an, welche am ventilsitzseitigen Arm 22 eine die Ventilkugel 18 gegen den Ventilsitz 12 drängende Kraft erzeugt. Diese Vorspannkraft wird vorzugsweise durch eine Spann-Blattfeder 30 gebildet, welche im wesentlichen parallel zu dem auf der dem Ventilsitz 12 gegenüber liegenden Seite liegenden Arm 24 der Ventil-Blattfeder 24 verläuft. Die Spann-Blattfeder 30 ist vorzugsweise mit einem das Gehäuse 2 des Druckreglers 1 bodenseitig verschließenden Dek- kel 32 einstückig ausgebildet, der im Montagezustand von einer radial äußeren Ringschulter 34 des Anschlußstücks 10 hintergriffen ist, und ragt von diesem senkrecht weg. Das freie Ende 36 der Spann-Blattfeder 30 ist zu dem auf der dem Ventilsitz 12 gegenüber liegenden Seite liegenden Arm 24 der Ventil-Blattfeder 16 hin gebogen und greift in eine an diesem ausgebildete gerundete Ausformung 38 derart ein, daß eine von der Spann-Blattfeder 30 erzeugte Vorspannkraft im we- sentlichen senkrecht in den Arm 24 der Ventil-Blattfeder 16 eingeleitet wird, Die Spann-Blattfeder 30 übt mit ihrem gebogenen Ende 36 auf die gelenkig gelagerte Ventil-Blattfeder 16 ein Drehmoment aus, durch weiches die Ventilkugel 18 gegen den Ventilsitz 12 gedrängt wird. Die Größe der aufgrund der Vorspannkraft der <BR> <BR> <BR> <BR> Spann-Btattfeder 30 auf die Ventitkuget 18 a ! s Reaktion kopfseitig wirkenden Schließkraft ergibt sich aufgrund der gewählten Hebelverhältnisse der beiden Ar- me 22, 24. An der Ventil-Blattfeder 16 herrscht dann Drehmomentgleichgewicht.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 hat der umlaufende Dämpfung- ring 29 vorzugsweise einen kreisförmigem Querschnitt und besteht aus einem Elastomer. Alternativ kann der Dämpfungsring 29a gemäß der Ausführung von Fig. 3 durch einen durch spanabhebende Bearbeitung oder durch Spritzgießen hergestellten Kunststoff-Formling gebildet werden, dessen zur Ventilkugel 18 weisender innenrand beispielsweise mit einer Fase 42 versehen ist oder aber ei- ne komplementär zur Ventilkugel 18 ausgebildete, kugelschichtförmige Sitzfläche aufweist. Der Dämpfungsring 29, 29a kann anstatt aus Kunststoff auch aus einem anderen Material, beispielsweise auch aus Stahl gefertigt sein. Entscheidend ist, daß sich im Betrieb zwischen dem Dämpfungsring 29, 29a, der Ventilblattfeder 16 und der Ventilkugel 18 Reibungskräfte bilden, weiche einerseits ausreichend groß sind, um Schwingungsbewegungen der Ventilkugel 18 zu dämpfen, welche aber andererseits nicht so groß sind, daß die Zentrierung der Ventilkugel 18 im Ventil- sitz 12 behindert wird, wenn das Überströmventil 20 schließt. Gemäß einer weite- ren, nicht dargestellten Ausführungsform ist der Dämpfungsring 29, 29a nicht lose um die Ventilkugel 18 herum angeordnet, vielmehr kontaktiert er neben der Ven- tilkugel 18 auch die Ventil-Blattfeder 16 ohne Bewegungsspiel, wobei er bei- spielsweise zwischen der Ventilkugel 18 und der Ventil-Blattfeder 16 geklemmt und elastisch aufgeweitet wird.

Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung nach den Fig. 4 und 5 sind die gegenüber dem vorhergehenden Beispiel gleichbleibenden und gleich- wirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Hierbei ist die zur Ventilkugel 18 weisende Fläche 44 der Ventil-Blattfeder 16 mit einer Aus- nehmung 46 versehen, in weiche ein Kugelsegment 48 der Ventilkugel 18 derart hineinragt, daß einerseits der Scheitel 50 der Ventilkugel 18 mit einem Boden 52 der Ausnehmung 46 in Kontakt steht und andererseits zwischen dem Rand 54 der Ausnehmung 46 und der Ventilkugel 18 allseits noch ein Spielraum 55 vorhanden ist. Vorzugsweise wird die Ausnehmung durch eine sich entlang der Längs- erstreckung der Ventil-Blattfeder 16 erstreckende Nut 46 gebildet, wie die Ansicht von Fig. 5 zeigt, in weicher die'Ventil-Blattfeder 16 von unten und ohne Ventilkugel 1 8 dargestellt ist. Vorzugsweise erstreckt sich die Nut 46 nicht über die gesamte Länge des ventiisitzseitigen Arms 22 der Ventil-Blattfeder 16, sondern ausgehend von der Mittelachse 28 des Ventilsitzes 12 nach beiden Seiten ein Stück weit. Der Spielraum 55 zwischen dem Rand 54 der Nut 46 und der Ventilkugel 18 sollte auch toleranzbedingte Achsabweichungen zwischen der Mittelachse 28 des Ven- tilsitzes 12 und einer Mittellinie 56 der Nut 46 zulassen, so daß Zentrierbewegun- gen der Ventilkugel 18 in Bezug zum Ventilsitz 12 möglich sind. Alternativ könnte anstatt einer Nut 46 auch ein kreisrundes Sackloch oder ein Sackloch mit vielek- kig oder beliebig geformtem Rand die Ausnehmung in der Ventil-Blattfeder 16 bil- den.

Vor diesem Hintergrund ist die Funktionsweise des Druckreglers 1 wie folgt : Wenn am Druckeingang 8 Kraftstoffdruck herrscht, der groß genug ist, um eine gegenüber der auf die Ventilkugel 18 wirkende Schließkraft größere Druckkraft zu erzeugen, hebt die Ventilkugel 18 vom Ventilsitz 12 ab und gibt einen bestimmten Durchlaßquerschnitt frei, so daß Kraftstoff in den Innenraum 6 des Gehäuses und von dort zum Druckausgang 4 strömen kann. Aufgrund der elastischen Eigen- schaften der Ventil-Blattfeder 16 steigt der Durchlaßquerschnitt mit größer wer- dendem Kraftstoffvoiumen an, wobei die Druckdifferenz zwischen Druckeingang 8 und Druckausgang 4 demgegenüber nur geringfügig und etwa linear ansteigt.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf einen solchen Druckregier beschränkt.

Vielmehr kann es sich bei dem erfindungsgemäßen Druckregler auch um einen Druckregler handeln, bei welchem sich die Größe des Ausgangsdrucks von der des Eingangsdrucks unterscheidet und eingestellt werden kann.