Titel

Fluidventilvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Fluidventilvorrichtung mit einem Stellglied, das durch eine Ventilfeder in einer axialen Richtung in eine Vorspannstellung vorgespannt ist.

Bei der Fluidventileinrichtung handelt es sich zum Beispiel um eine

Zumesseinheit für eine Kraftstoffhochdruckpumpe in einem

Kraftstoffeinspritzsystem.

Stand der Technik

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2016 210 869 Al ist eine

Zumesseinheit für eine Kraftstoffhochdruckpumpe in einem

Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere in einem Common- Rail- Einspritzsystem, bekannt, umfassend ein Ventilgehäuse mit einer Axialbohrung, in der ein Stellgliedaxial verschiebbar aufgenommen ist, wobei in die Axialbohrung mindestens eine als Einlass dienende Radialbohrung mündet, wobei in dem Ventilgehäuse mindestens zwei, vorzugsweise drei oder vier, als Einlass dienende Radialbohrungen ausgebildet sind, in denen jeweils ein in Richtung eines Ventilsitzes von der Federkraft einer Feder beaufschlagtes Schließelement aufgenommen ist.

Offenbarung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fluidventilvorrichtung mit einem Stellglied, das durch eine Ventilfeder in einer axialen Richtung in eine Vorspannstellung vorgespannt ist, funktionell zu verbessern. Die Aufgabe ist bei einer Fluidventilvorrichtung mit einem Stellglied, das durch eine Ventilfeder in einer axialen Richtung in eine Vorspannstellung vorgespannt ist, dadurch gelöst, dass die Ventilfeder mit einem dem Stellglied zugewandten Federende drehfest mit dem Stellglied verbunden ist. Durch die drehfeste Verbindung werden unerwünschte Relativverdrehungen zwischen der Ventilfeder und dem Stellglied im Betrieb der Fluidventilvorrichtung sicher verhindert.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fluidventilvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder mit einem dem Stellglied abgewandten Federende drehfest mit einer Federauflage verbunden ist. Dadurch werden im Betrieb der Fluidventilvorrichtung auch Relativverdrehungen zwischen der Ventilfeder und der Federauflage sicher verhindert.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fluidventilvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder eine Druckfeder ist, die in axialer Richtung zwischen der Federauflage und dem Stellglied eingespannt ist. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Längsachse des Stellglieds, entlang welcher das Stellglied im Betrieb der Fluidventilvorrichtung gegen die Vorspannkraft der Ventilfeder hin und her bewegbar ist. Die Druckfeder ist vorzugsweise als zylindrische Druckfeder ausgeführt. Zylindrische Druckfedern führen bei Zug oder Druckbelastung eine Torsionsbewegung aus. Diese Drehbewegung kann zum Beispiel zu einem ungewollten Verschleiß an den Federenden

beziehungsweise Federauflagen führen. Bei fluidisch, insbesondere hydraulisch durchströmten Ventilfedern tritt auch je nach Anströmung eine Anregung zu einer Drehbewegung auf. Durch die drehfeste Verbindung zwischen der Ventilfeder und dem Stellglied beziehungsweise der Federauflage können die an sich unerwünschten Relativbewegungen im Betrieb der Fluidventilvorrichtung wirksam verhindert werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fluidventilvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder als Schraubenfeder mit mindestens einem umgeformten Federende ausgeführt ist, um die drehfeste Verbindung darzustellen. Vorteil dieser Federendenform ist eine relativ einfache und kostengünstige zerspanende Herstellbarkeit einer formschlüssigen

Federauflage für die Ventilfeder. Moderne Federwickelmaschinen ermöglichen in weiter Folge relativ kostengünstig die Herstellung von Druckfedern

beziehungsweise Schraubenfedern mit ovaler beziehungsweise langlochförmiger Federauflage, und zwar besonders vorteilhaft ohne separaten Biegevorgang.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fluidventilvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die drehfeste Verbindung durch einen

Formschluss realisiert ist. Zu diesem Zweck wird das jeweilige Federende formschlüssig in einer entsprechend gestalteten Formschlussaufnahme des Stellglieds beziehungsweise der Federauflage angeordnet. Durch die

Vorspannkraft der Ventilfeder im eingebauten Zustand wird das jeweilige

Federende im Betrieb der Fluidventilvorrichtung sicher in der

Formschlussaufnahme gehalten.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fluidventilvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder die Gestalt eines Zylinders aufweist, wobei die Federenden der Ventilfeder mindestens eine unrunde Endwindung aufweisen. Die Ventilfeder ist größtenteils so oder so ähnlich wie herkömmliche Schraubenfedern ausgeführt. Das heißt, dass die Ventilfeder hauptsächlich runde Federwindungen aufweist. Lediglich in ihren einander abgewandten Endbereichen ist die Ventilfeder mit mindestens einer unrunden Endwindung ausgestattet, um die drehfeste Verbindung mit dem Stellglied beziehungsweise mit der Federauflage durch einen entsprechenden

Formschluss zu ermöglichen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fluidventilvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Federenden der Ventilfeder eine ovale, ellipsenförmige oder langlochartige Gestalt aufweisen. Diese Gestalt der Federenden ist relativ einfach und kostengünstig herstellbar. Die entsprechenden Formschlussaufnahmen an dem Stellglied beziehungsweise an der Federauflage sind ebenfalls relativ einfach und kostengünstig herstellbar. Die Montage der Ventilfeder erfolgt einfach durch Einstecken der Federenden in die jeweilige Formschlussaufnahme an dem Stellglied beziehungsweise an der Federauflage.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fluidventilvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidventilvorrichtung eine Zumesseinheit in einem Kraftstoffeinspritzsystem ist. Über die Zumesseinheit kann auf einfache Art und Weise gesteuert beziehungsweise geregelt werden, wieviel Kraftstoff einer Kraftstoffhochdruckpumpe zugemessen wird.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit einer vorab beschriebenen Fluidventilvorrichtung. Die Fluidventilvorrichtung stellt vorteilhaft eine Zumesseinheit dar, die der Zumessung einer durch die

Kraftstoffhochdruckpumpe zu komprimierenden Kraftstoffmenge für eine

Hochdruckeinspritzung dient. Die Fluidventilvorrichtung beziehungsweise Zumesseinheit ist hierzu in einem Zulaufbereich der Kraftstoffhochdruckpumpe beziehungsweise einem Niederdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems angeordnet.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Ventilfeder, ein Stellglied und/oder eine Federauflage für eine vorab beschriebene Fluidventilvorrichtung. Die genannten Teile sind separat handelbar.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Es zeigen:

Figur 1 eine teilweise perspektivische Schnittdarstellung einer

Fluidventilvorrichtung, die eine Zumesseinheit einer nur angedeuteten

Kraftstoffhochdruckpumpe in einem Kraftstoffeinspritzsystem darstellt:

Figur 2 eine Ventilfeder der Fluidventilvorrichtung aus Figur 1 in einer Draufsicht;

Figur 3 ein Federende der Ventilfeder aus Figur 2 in einer Schnittansicht;

Figur 4 das Federende aus Figur 3 in einer um neunzig Grad verdrehten

Schnittansicht; Figur 5 eine perspektivische Darstellung der Ventilfeder aus Figur 2; und

Figur 6 die Fluidventilvorrichtung aus Figur 1 in einer Explosionsdarstellung, wobei ein Stellglied der Fluidventilvorrichtung transparent dargestellt ist.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Figur 1 ist ein Gehäuseteil 2 einer Kraftstoffhochdruckpumpe 1 eines (nicht dargestellten) Kraftstoffeinspritzsystems eines Kraftfahrzeugs nur angedeutet. Bei dem Kraftstoffeinspritzsystem handelt es sich zum Beispiel um ein Common- Rail- Einspritzsystem.

Der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 wird über eine Zumesseinheit 5

Kraftstoffzugeführt. Die Zumesseinheit 5 dient zur Regelung der Fördermenge der Kraftstoffhochdruckpumpe 1. Das Gehäuseteil 2 der

Kraftstoffhochdruckpumpe 1 umfasst einen Aufnahmeraum 3 für die

Zumesseinheit 5.

Die Zumesseinheit 5 umfasst eine Fluidventilvorrichtung 6 mit einem

Ventilgehäuse 7. Das Ventilgehäuse 7 der Fluidventilvorrichtung 6 umfasst eine Axialbohrung 8, in der ein Stellglied 9 axial verschiebbar aufgenommen ist. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Längsachse 15 der Fluidventilvorrichtung 6.

Die axiale Verschiebung des Stellglieds 9 wird mittels einer nicht näher bezeichneten Magnetspule bewirkt, die auf einen Anker einwirkt, der über einen Stößel 11 mit dem Stellglied 9 koppelbar ist. Die axiale Verschiebung des Stellglieds 9 erfolgt entgegen der Federkraft einer Ventilfeder 12, die einerseits am Stellglied 9 und andererseits an einem Federhalter 14 abgestützt ist, der in die Axialbohrung 8 eingesetzt, vorzugsweise eingepresst ist.

Das axial verschiebbare Stellglied 9 ist als Ventilkolben 10 ausgeführt. Der Ventilkolben 10 hat im Wesentlichen die Gestalt eines hohlen Kreiszylinders mit einem geschlossenen Ende, an welchem der Stößel 11 mit einem Federende anliegt. In dem hohlen Ventilkolben 10 ist ein Ende 21 der Ventilfeder 12 angeordnet. Ein Federende 22 der Ventilfeder 12 liegt an einer Federauflage 13 an, die in dem Federhalter 14 als Absatz ausgebildet ist. Die Ventilfeder 12 ist in dem Ventilgehäuse 7 der Fluidventilvorrichtung 6 zwischen dem Ventilkolben 10 und dem Federhalter 14 eingespannt beziehungsweise vorgespannt.

Der das Stellglied 9 darstellende Ventilkolben 10 ist mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen 16 ausgestattet. Die Durchtrittsöffnungen 16 des

Ventilkolbens 10 sind in der in Figur 1 dargestellten Vorspannstellung des Ventilkolbens 10 im Bereich von Radialbohrungen 17, 18 des Ventilgehäuses 7 der Fluidventilvorrichtung 6 angeordnet.

In der Vorspannstellung des Ventilkolbens 10 wird der Kraftstoffhochdruckpumpe 1 über die Radialbohrung 17, die Durchtrittsöffnungen 16 in dem Ventilkolben 10 und über die Radialbohrung 18 mit Niederdruck beaufschlagter Kraftstoff zu geführt.

Der mit Niederdruck beaufschlagte Kraftstoff wird dann in der

Kraftstoffhochdruckpumpe 1 mit Hochdruck beaufschlagt. Bei einer Betätigung des Ventilkolbens 10 durch den Stößel 11 wird der Ventilkolben 10 gegen die Vorspannkraft der Ventilfeder 12 in Figur 1 nach unten in Richtung des

Federhalters 14 bewegt, bis der Ventilkolben 10 einen Durchtritt von Kraftstoff durch die Radialbohrungen 17, 18 in dem Ventilgehäuse 7 unterbricht.

Die Ventilfeder 12 stellt eine Verdrehsicherung in der Zumesseinheit 5 dar. Im eingebauten Zustand der Ventilfeder 12 kann mit Hilfe des Federhalters 14 eine gewünschte Federvorspannung der Ventilfeder 12 eingestellt werden. Darüber hinaus wird durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Ventilfeder 12 ein unerwünschtes Verdrehen in der Ventilfeder 12 im eingebauten Zustand verhindert.

Aus einer Zusammenschau der Figuren 2 bis 5 ist ersichtlich, dass die

Ventilfeder 12 als Schraubenfeder 20 mit einem Grundkörper 23 ausgeführt ist. Der Grundkörper 23 hat im Wesentlichen die Gestalt eines geraden

Kreiszylindermantels mit runden Federwindungen 24. Im Unterschied zu den runden Federwindungen 24 weist die Schraubenfeder 20 an ihren Federenden 21 und 22 jeweils mindestens eine unrunde Endwindung 25, 26 auf. Die unrunden Endwindungen 25, 26 dienen zur Darstellung von drehfesten Verbindungen zwischen dem Federende 21 und dem Stellglied 9 sowie zwischen dem Federende 22 und dem Federhalter 14.

In der teilweise transparenten Explosionsdarstellung der Figur 6 sieht man, dass der Ventilkolben 10 innen eine Formschlussaufnahme 31 zur formschlüssigen Aufnahme des ovalen Federendes 21 der Ventilfeder 12 aufweist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine drehfeste Verbindung zwischen dem Federende

21 der Ventilfeder 12 und dem Stellglied 9 beziehungsweise dem Ventilkolben 10 realisiert.

Der Federhalter 14 ist in gleicher Art und Weise mit einer Formschlussaufnahme 32 ausgestattet, die zur formschlüssigen Aufnahme des ovalen Federendes 22 der Ventilfeder 12 dient. So wird auf einfache Art und Weise eine drehfeste Verbindung zwischen der Ventilfeder 12 und dem Federhalter 14 realisiert.

Durch die drehfeste Verbindung zwischen der Ventilfeder 12 und dem Stellglied 9 sowie dem Federhalter 14 können unerwünschte Mengenstreuungen der

Fluidventilvorrichtung 6 durch unterschiedliches Abdecken der radialen

Bohrungen 17, 18, die auch als Steuerbohrungen bezeichnet werden, durch variierende Positionen der Federwindungen 24 der Ventilfeder 12 vermieden werden.