CZ20014267A3 - Helical compression spring and spring wire for producing the same - Google Patents
Helical compression spring and spring wire for producing the same Download PDFInfo
- Publication number
- CZ20014267A3 CZ20014267A3 CZ20014267A CZ20014267A CZ20014267A3 CZ 20014267 A3 CZ20014267 A3 CZ 20014267A3 CZ 20014267 A CZ20014267 A CZ 20014267A CZ 20014267 A CZ20014267 A CZ 20014267A CZ 20014267 A3 CZ20014267 A3 CZ 20014267A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- spring
- compression spring
- coil
- coil compression
- wire
- Prior art date
Links
- 230000006835 compression Effects 0.000 title claims abstract description 102
- 238000007906 compression Methods 0.000 title claims abstract description 102
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 49
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 6
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010008 shearing Methods 0.000 abstract 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 19
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910000639 Spring steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F1/00—Springs
- F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
- F16F1/04—Wound springs
- F16F1/042—Wound springs characterised by the cross-section of the wire
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
- F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
- F02M61/20—Closing valves mechanically, e.g. arrangements of springs or weights or permanent magnets; Damping of valve lift
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
- F02M63/0003—Fuel-injection apparatus having a cyclically-operated valve for connecting a pressure source, e.g. constant pressure pump or accumulator, to an injection valve held closed mechanically, e.g. by springs, and automatically opened by fuel pressure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Springs (AREA)
Abstract
Description
• · · · · ·• · · · · ·
stočeného pružinového drátu, který má zaoblený vnější obrys, přičemž vinutá tlačná pružina má podélnou osu a působí čelní stranou na regulační díl, který je hydraulickým tlakem pohyblivý proti síle vinuté tlačné pružiny. Vynález se dále týká pružinového drátu k výrobě vinuté tlačné pružiny.a coiled spring wire having a rounded outer contour, wherein the coil compression spring has a longitudinal axis and acts face to face on a control member movable by hydraulic pressure against the coil spring force. The invention further relates to a spring wire for producing a coil compression spring.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Vinutá tlačná pružina tohoto druhu je známa z spisu DE 195 47 424 Al. Z pružinového drátu, který má kruhový průřez, se stáčením vyrábí vinutá tlačná pružina a na koncích se zplošťuje. Vinutá tlačná pružina je uspořádána v konstrukčním prvku vstřikovacího systému paliva a působí na regulační díl, například na ventilový člen ve vstřikovacím ventilu paliva. Takový ventilový člen má tlačnou plochu, na kterou působí palivo pod vysokým tlakem, a která se může pohybovat díky takto vytvořené hydraulické síle proti síle vinuté tlačné pružiny, čímž ventilový člen reguluje vstřikování paliva do spalovacího prostoru spalovacího motoru. Protože tlak paliva ve vstřikovacím ventilu paliva, který se používá pro vstřikování paliva do spalovacího prostoru spalovacího motoru, je velmi vysoký (až 200 MPa), působí na ventilový člen velkými silami, takže vinutá tlačná pružina musí vyvíjet odpovídajícím způsobem velkou reakční sílu. Protože na jedné straně má být vstřikovací ventil paliva, podobně jako ostatní komponenty vstřikovacího systému, konstruován velmi kompaktně, je nutné aby vinutá tlačná pružina měla malý poměr počtu závitů.A coil compression spring of this kind is known from DE 195 47 424 A1. A coil compression spring is produced by twisting from a spring wire having a circular cross-section and flattened at the ends. A coil compression spring is disposed within the fuel injection system component and acts on a control member, for example a valve member in the fuel injection valve. Such a valve member has a pressure surface on which the fuel is subjected to high pressure and which can move against the force of the coil compression spring due to the hydraulic force thus generated, whereby the valve member regulates the injection of fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine. Since the fuel pressure in the fuel injector used to inject fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine is very high (up to 200 MPa), it exerts great forces on the valve member so that the coil compression spring must exert a correspondingly large reaction force. Since, on the one hand, the fuel injector, like the other components of the injection system, is to be designed to be very compact, it is necessary that the coil compression spring has a small number of turns.
Dosud používaný kruhový drát je přitom nevýhodný v tom, že střihová napětí ve vnitřní oblasti pružinového drátu vinuté tlačné pružiny jsou při tlakovém namáhání relativně velká, což znemožňuje zmenšení průměru vinuté pružiny. Ze spisu DE 195 47 102 Al je známa vinutá tlačná pružina, která je zhotovena z kruhového drátu, kterou je však po stočení nutné zvnějšku poněkud zbrousit. Tím je možné při malém průměru dosáhnout téměř stejné konstanty pružiny, protože vnější oblast vinuté tlačné pružiny není vystavena žádným velkým napětím a může tak stěží přispět k celkové tuhosti vinuté pružiny. Zůstává však nevýhoda v tom, že napětí na vnitřní straně vinuté tlačné pružiny jsou velká. Navíc zůstává také nevýhoda všech pružin z kruhového drátu, totiž že předpětí vinuté tlačné pružiny časem ochabuje, a tím klesá otevírací tlak ventilového členu. To vede k stavu, že na konci vinuté tlačné pružiny musí být vytvořena rovná, kolmo k podélné ose pružiny orientovaná úložná plocha. Oba poslední závity vinuté tlačné pružiny na sebe v určité části své délky dosednou, takže pružinový drát předposledního závitu vykazuje čárový dotyk s pružinovým drátem posledního závitu. Tímto tlakem vznikají místní mechanická napětí, která ve spojení s relativními pohyby mohou na dotyčných místech vyvolat oscilační opotřebení vinuté tlačné pružiny. To vede na těchto místech ke zploštění pružinového drátu, až je na dotyčných závitech pružiny dosaženo plošného dotyku. Vinutá tlačná pružina se tím poněkud zkrátí a otevírací tlak vstřikovacího ventilu paliva klesá na základě ochabujícího předpětí této pružiny.The circular wire used hitherto is disadvantageous in that the shear stresses in the inner region of the spring wire of the coil compression spring are relatively high under compressive stress, which makes it impossible to reduce the diameter of the coil spring. DE 195 47 102 A1 discloses a coil compression spring which is made of a round wire, which, however, has to be ground somewhat after being twisted. This makes it possible to achieve almost the same spring constant at a small diameter, since the outer region of the coil compression spring is not subjected to any great stresses and can hardly contribute to the overall stiffness of the coil spring. However, the disadvantage remains that the stresses on the inside of the coil compression spring are high. In addition, there is also the drawback of all round wire springs, namely that the bias of the coil compression spring weakens over time, thereby reducing the opening pressure of the valve member. This leads to the fact that at the end of the coil compression spring, a flat, perpendicular to the longitudinal axis of the spring has to be formed. The last two turns of the coil compression spring abut against each other in a certain part of their length so that the spring wire of the penultimate thread has a line contact with the spring wire of the last thread. This pressure creates local mechanical stresses which, in conjunction with relative movements, can cause oscillating wear of the coil compression spring at the points in question. This leads to a flattening of the spring wire at these points until a flat contact is reached on the respective coils of the spring. As a result, the coil compression spring is somewhat shortened and the fuel injector opening pressure decreases due to the fading preload of the spring.
Podle dosavadního stavu techniky jsou dále známé vinuté tlačné pružiny s obdélníkovým průřezem pružinového drátu, například ze spisu DE 37 01 016 A. Jedna taková vinutá pružina sice řeší problém • · · • · · « · · vysokého tlaku a tím ochabujícího otevíracího tlaku u vstřikovacích ventilů, mechanické rozdělení napětí na vnitřním průměru pružiny je však nepříznivé. Pro odstranění vysokých napětí je i zde třeba dbát na to, aby poměr počtu závitů nebyl zvolen příliš malý.Furthermore, coil compression springs with a rectangular cross-section of a spring wire, for example from DE 37 01 016 A, are known according to the prior art. One such coil spring solves the problem of high pressure and thus weakening opening pressure in injection molding. However, mechanical stress distribution on the inner diameter of the spring is unfavorable. To avoid high voltages, it is important to ensure that the ratio of the number of turns is not too low.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Tyto nedostatky řeší vinutá tlačná pružina pro použití v konstrukčním prvku vstřikovacího systému paliva, která sestává ze stočeného pružinového drátu, který má zaoblený vnější obrys, přičemž vinutá tlačná pružina má podélnou osu a působí čelní stranou na regulační díl, který je hydraulickým tlakem pohyblivý proti síle vinuté tlačné pružiny, podle vynálezu, jehož podstatou je, že vzájemně přivrácené boční plochy pružinového drátu vinuté tlačné pružiny jsou alespoň na části své plochy vzájemně alespoň přibližně rovnoběžné. Nedostatky dále řeší pružinový drát k výrobě této vinuté tlačné pružiny, přičemž podle vynálezu má tento drát obrys průřezu, který je sestaven z velkého množství úseků kruhových oblouků, přičemž úseky kruhových oblouků mají nejméně dva různé poloměry.These drawbacks are solved by a coil compression spring for use in a fuel injection system component that consists of a coiled spring wire having a rounded outer contour, the coil compression spring having a longitudinal axis and acting face to face on a control member movable by hydraulic pressure against force The coil compression springs of the present invention are characterized in that the side surfaces of the spring wire of the coil compression springs facing each other are at least approximately parallel to each other at least over a portion of their surface. The drawbacks are further addressed by a spring wire for the production of this coil compression spring, according to the invention having a cross-sectional contour consisting of a plurality of circular arc sections, wherein the circular arc sections have at least two different radii.
Vinutá tlačná pružina podle vynálezu je dále výhodná v tom, že na základě optimálního průřezu pružinového drátu klesá tlačné předpětí mezi konci drátu této vinuté pružiny a na ně navazujícími závity díky opotřebení buď vůbec nebo jen nepodstatně, a že vinutá tlačná pružina při stejných vnějších rozměrech dovoluje větší pružení než pružina s kruhovým průřezem pružinového drátu. Vzájemně přivrácené strany pružinového drátu jsou plochy, které jsou vytvořeny alespoň přibližně vzájemně rovnoběžné, takže na koncích vinuté tlačné pružiny, mezi konci drátu a závity pružinového drátu, které na ně navazují, je dosaženo plošného dotyku, který silně zmenšuje opotřebení a tím pokles otevíracího tlaku vstřikovacího ventilu paliva.The coil compression spring according to the invention is further advantageous in that, due to the optimum cross-section of the spring wire, the compression prestressing between the wire ends of the coil spring and the coils thereafter decreases due to wear at all or only insignificantly. more spring than a spring with a circular cross-section of the spring wire. The mutually facing sides of the spring wire are surfaces that are formed at least approximately parallel to each other so that at the ends of the coil compression spring, between the wire ends and the coil ends of the spring wire, a surface contact is achieved which severely reduces wear and thereby decreases opening pressure fuel injector.
Ve výhodném provedení má pružinový drát vinuté tlačné pružiny takový průřez, který vychází z průřezu obdélníkového, na rozích zaobleného, a jehož strany, tvořící vnitřek vinuté tlačné pružiny, jsou konvexně vyklenuty. Při stlačení vinuté tlačné pružiny a dodatkově díky předpětí, se v této pružině vyskytují hlavně střihová napětí, která jsou na vnitřní straně vinuté tlačné pružiny maximální. Na základě velké síly, které je vinutá tlačná pružina vystavena například ve vstřikovacím ventilu paliva, vyskytují se v pružinovém drátu vysoká střihová napětí, která nesmějí překročit určité nejvyšší hodnoty. Proto nemůže vinutá tlačná pružina při předem daném otevíracím tlaku a otevíracím zdvihu ventilového členu vstřikovacího ventilu paliva zůstat pod limitem určité délky. Vinutou tlačnou pružinou podle vynálezu se na základě změněného průřezu redukuje maximální střihové napětí, takže při stejné délce je možné dosáhnout většího napětí pružiny. Tato okolnost může být alternativně využita také k tomu, aby byla při nezměněném napětí pružiny a stejné konstantě pružiny vytvořena vinutá tlačná pružina kratší, takže je vstřikovací ventil paliva možné podle toho konstruovat také kratší.In a preferred embodiment, the spring wire of the coil compression spring has a cross-section that extends from a rectangular cross-section at the corners, and whose sides forming the interior of the coil compression spring are convexly domed. When the coil compression spring is compressed and, in addition, due to preloading, there are mainly shear stresses which are maximum on the inside of the coil compression spring. Due to the high force to which the coil compression spring is subjected, for example, to the fuel injector, there are high shear stresses in the spring wire which must not exceed certain maximum values. Therefore, at a predetermined opening pressure and opening stroke of the fuel injector valve member, the coil compression spring cannot remain below a certain length limit. The coil compression spring according to the invention reduces the maximum shear stress due to the changed cross-section so that a greater spring tension can be achieved at the same length. Alternatively, this circumstance can also be used to produce a coil compression spring with a constant spring tension and the same spring constant, so that the fuel injector can also be constructed shorter accordingly.
Pro vytvoření pružiny s průřezem podle vynálezu musí být použit drát, který má různý průřez, protože průřez pružinového drátu se při stáčení vinuté tlačné pružiny mění. U pružinového drátu podle vynálezu jsou boční plochy, které jsou po stočení pružiny vzájemně přivrácené, vytvořeny skloněné jedna ke druhé. Tímto skloněním bočních ploch je výhodným způsobem dosaženo toho, že boční plochy jsou při stáčení vinuté tlačné pružiny alespoň přibližně vzájemně rovnoběžně orientovány a pak vykazují výše popsané výhody, aniž by bylo nutné drahé a nákladné dodatečné opracování této vinuté tlačné pružiny po stočení.To form a spring with a cross-section according to the invention, a wire having a different cross-section must be used, since the cross-section of the spring wire varies when the coil compression spring is twisted. In the spring wire according to the invention, the lateral surfaces which, when the spring is twisted, are inclined to one another. This inclination of the side surfaces advantageously results in the side surfaces being at least approximately parallel to one another when the coil compression spring is folded and then exhibits the advantages described above, without the need for expensive and expensive post-processing of the coil compression spring.
Může být také upraveno použití vinuté tlačné pružiny podle vynálezu v jiném konstrukčním prvku vstřikovacího systému paliva. Ve vysokotlakých palivových čerpadlech jsou například upraveny regulační díly, které se mohou pohybovat proti síle vinuté tlačné pružiny působením hydraulického tlaku paliva. Protože je zde - jako u všech součástí systému vstřikování paliva - důležité vytvořit tyto součásti pokud možno kompaktní a prostorově nenáročné, může být také v tomto případě vinutá tlačná pružina podle vynálezu použita výhodným způsobem.The use of a coil compression spring according to the invention in another construction element of a fuel injection system can also be provided. In high-pressure fuel pumps, for example, regulating parts are provided which can move against the force of the coil compression spring by the hydraulic pressure of the fuel. Since, as with all components of the fuel injection system, it is important to make these components as compact and space-saving as possible, the coil compression spring according to the invention can also be used in an advantageous manner in this case.
Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Další výhody a výhodná provedení předmětu vynálezu jsou patrné z popisu, patentových nároků a z obrázků, na kterých znamená obr. 1 podélný řez vstřikovacím ventilem paliva s vinutou tlačnou pružinou podle vynálezu, obr. 2 zvětšení vstřikovacího ventilu paliva, znázorněného na obr. 1, v oblasti pružinového prostoru blízké ventilovému členu, obr. 3 průřez pružinovým drátem vinuté tlačné pružiny a obr. 4 průřez pružinovým drátem před stočením vinuté tlačné pružiny.Further advantages and advantageous embodiments of the subject matter of the invention are apparent from the description, the claims and the figures, in which Fig. 1 is a longitudinal section through a fuel injector with a coil compression spring according to the invention. 3 shows a cross-section of a spring wire of a coil compression spring and FIG. 4 a cross-section of a spring wire before the coil of the coil is twisted.
Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Na obr. 1 je znázorněn podélný řez vstřikovacím ventilem 1_ paliva, který je používán pro vstřikování paliva přímo do spalovacíhoFig. 1 shows a longitudinal section through a fuel injector 7 which is used to inject fuel directly into a combustion
prostoru spalovacího motoru, zejména vznětového motoru. Přídržovaci těleso 3. ventilu je v axiálním směru upnuto pomocí upínací matice 15 v poloze mezi vloženým kotoučem 9 na tělese 12 ventilu. V tělese 12 ventilu je vytvořen vrtaný otvor 17, na jehož konci, přivráceném ke spalovacímu prostoru, je vytvořeno ventilové sedlo 24. Ve ventilovém sedle 24 je vytvořen nejméně jeden vstřikovací otvor 26, který spojuje vrtaný otvor 17 se spalovacím prostorem. Ve vrtaném otvoru 17 je uspořádán ventilový člen 20, který se za vytvoření tlačného ramene 21 zužuje ke spalovacímu prostoru a na konci na straně tohoto spalovacího prostoru přechází do těsnicí plochy 22 ventilu, která spolupůsobí s ventilovým sedlem 24 a tak reguluje spojení vstřikovacího otvoru 26 k vrtanému otvoru 17.space of an internal combustion engine, especially a diesel engine. The valve retaining body 3 is clamped in the axial direction by the clamping nut 15 in the position between the intermediate disc 9 on the valve body 12. A bore 17 is formed in the valve body 12, at the end of which faces the combustion chamber a valve seat 24. At least one injection port 26 is formed in the valve seat 24 which connects the bore 17 with the combustion chamber. A valve member 20 is provided in the bore 17, which tapers to the combustion chamber to form a pressure arm 21 and at the end of the combustion chamber passes into a valve sealing surface 22 which interacts with the valve seat 24 to regulate the connection of the injection port 26 to bore hole 17.
V oblasti tlačného ramene 21 je radiálním rozšířením vrtaného otvoru 17 vytvořen tlakový prostor 18, který pokračuje až k ventilovému sedlu 24 jako prstencový kanál, obklopující ventilový člen 20. Tlakový prostor 1 8 je přes přítokový kanál 5_, který probíhá v tělese 12 ventilu, ve vloženém kotouči 9. a v přidržovacím tělese 3. ventilu, spojen s vysokotlakou přípojkou 11. Přes neznázorněný vysokotlaký zdroj paliva může palivo pod vysokým tlakem tuto vysokotlakou přípojku 11 naplňovat, takže palivo teče přes přítokový kanál 5. až do tlakového prostoru 18. Přitom může být upraveno, že v přítokovém kanálu £ je uspořádán palivový filtr 7., který naplavované látky a znečišťující částice z paliva odfiltruje a zajišťuje tak bezporuchovou funkci vstřikovacího ventilu i. paliva.In the region of the pressure arm 21, a radial extension of the bore 17 creates a pressure space 18 which extends as far as the valve seat 24 as an annular channel surrounding the valve member 20. The pressure space 18 extends through the inflow channel 5 which extends in the valve body 12. via a disc 9 and in the valve retaining body 3, connected to the high pressure connection 11. Through a high-pressure fuel source (not shown), the high pressure fuel can fill the high pressure connection 11 so that the fuel flows through the inlet duct 5 to the pressure space 18. It can be provided that a fuel filter 7 is provided in the inlet duct 6, which filters out the leached substances and pollutants from the fuel and thus ensures the trouble-free operation of the fuel injector 1.
Ventilový člen 20 přechází na straně odvrácené od spalovacího prostoru do misky 30. pružiny, která je uspořádána ve vloženém kotouči 9 a vyčnívá do pružinového prostoru 32, vytvořeného v přidržovacím tělese 3_ ventilu. V pružinovém prostoru 32 je uspořádána vinutá tlačná pružina 40, která je za předpětí uspořádána mezi miskou 30 pružiny a čelní stranou pružinového prostoru 32, odvrácenou od ventilového členu 20. Pružinový prostor 32 je přitom spojen přes odtokový kanál 34 se systémem odtékání paliva, který není na obrázku znázorněn. Působením síly předpětí tlačí vinutá tlačná pružina 40 talíř 30 ventilu ve směru spalovacího prostoru a tím také ventilový člen 20 s ventilovou těsnicí plochou 22 k ventilovému sedlu 24. Tím se vstřikovací otvor 26 uzavírá a k vstřikovacímu otvoru 26 a odtamtud do spalovacího prostoru se už z tlakového prostoru 1 8 nemůže žádné palivo dostat.On the side facing away from the combustion chamber, the valve member 20 passes into a spring cup 30 which is arranged in the intermediate disc 9 and projects into the spring chamber 32 formed in the valve holding body 3. A coil compression spring 40 is provided in the spring chamber 32, which is preloaded between the spring cup 30 and the front side of the spring chamber 32 facing away from the valve member 20. The spring chamber 32 is connected via a drain channel 34 to a non-fuel flow system shown in the figure. Due to the biasing force, the coil spring 40 pushes the valve plate 30 in the direction of the combustion chamber and hence the valve member 20 with the valve sealing surface 22 towards the valve seat 24. This closes the injection port 26 and the injection port 26 and from there into the combustion space space 1 8 can not get any fuel.
Způsob funkce vstřikovacího ventilu paliva je následující: Přes vysokotlakou přípojku 11 je palivo z neznázorněného vysokotlakého zdroje přiváděno pod vysokým tlakem do přítokového kanálu 5_ a tím také do tlakového prostoru 18. Vlivem stoupajícího tlaku paliva se vytváří hydraulická síla, působící na tlačné rameno 21 ventilového členu 20, která je orientována proti síle vinuté tlačné pružiny 40.. Protože vinutá tlačná pružina 40 je v pružinovém prostoru 32 uspořádána s předpětím, je k tomu, aby byla hydraulická síla působící na tlačné rameno 21 větší než síla vinuté tlačné pružiny 40, potřebný určitý otevírací tlak. Je-li tento otevírací tlak v tlakovém prostoru 1 8 dosažen, pohybuje se ventilový člen 20 směrem od spalovacího prostoru, až dosedne na dorazovou plochu, vytvořenou na vloženém kotouči 9. Tím se zvedá od ventilového sedla 24 také těsnicí plocha 22 ventilu a vstřikovací otvor 26 je tak spojen s tlakovým prostorem 18, takže palivo je vstřikováno do spalovacího prostoru spalovacího motoru. Konec vstřikování nastává tak, že z vysokotlakého palivového systému už se do přítokového kanálu 5_ nepřivádí žádné palivo a tlak paliva v tlakovém prostoru 18 opadá. To trvá tak dlouho, dokud není hydraulická síla na tlačné rameno 21 menší než síla vinuté tlačné pružiny 40. Ventilový člen 20 se nyní silou vinuté tlačné pružiny 40 opět pohybuje ve směru ke spalovacímu prostoru, až těsnicí plocha 22 ventilu dosedne na ventilové sedlo 24 a vstřikovací otvor 26 uzavře.The operation of the fuel injector is as follows: Via the high-pressure connection 11, fuel from a high-pressure source (not shown) is supplied under high pressure to the inlet duct 5 and thus also to the pressure space 18. Due to the rising fuel pressure 20, which is directed against the force of the coil compression spring 40. Since the coil compression spring 40 is preloaded in the spring space 32, a certain force is required for the hydraulic force acting on the compression arm 21 to be greater than that of the coil compression spring 40. opening pressure. When this opening pressure is reached in the pressure chamber 18, the valve member 20 moves away from the combustion chamber until it abuts the stop surface formed on the intermediate disc 9. This also raises the valve sealing surface 22 and the injection port from the valve seat 24. 26 is thus connected to the pressure space 18 so that fuel is injected into the combustion space of the internal combustion engine. The end of the injection is such that no fuel is supplied from the high-pressure fuel system to the inlet duct 5 and the fuel pressure in the pressure space 18 is dropping. This lasts until the hydraulic force on the pressure arm 21 is less than the force of the coil compression spring 40. The valve member 20 is now again moved in the direction of the combustion chamber by the coil pressure spring until the valve sealing surface 22 abuts the valve seat 24 and the injection opening 26 closes.
Na obr. 2 je zvětšený vstřikovací ventil paliva z obr. 1 znázorněn v oblasti, blízké pružinovému prostoru 32, a obr. 3 znázorňuje zvětšený průřez pružinového drátu vinuté tlačné pružinyFIG. 2 is an enlarged view of the fuel injector of FIG. 1 in the region close to the spring space 32; and FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the spring wire of the coil compression spring.
40.40.
Vinutá tlačná pružina 40 je mimo jiné charakterizována středním průměrem Dg závitu. U kruhového průřezu drátu je průměr Ds závitu definován průměrem spirály, tvořené středovým bodem kružnice. Tato definice není u předkládané formy průřezu pružinového drátu možná, takže místo středového bodu kružnice se používá těžiště S_ plochy průřezu pružinového drátu.The coil compression spring 40 is characterized, inter alia, by the mean diameter Dg of the coil. For a circular wire cross-section, the diameter Ds of the thread is defined by the diameter of the spiral formed by the center point of the circle. This definition is not possible with the present form of spring wire cross section, so that the center of gravity S of the spring wire cross section area is used instead of the circle midpoint.
Další charakteristická velikost je poměr \νς počtu závitů vinuté tlačné pružiny 40. Ten je u kruhového průřezu pružinového drátu definován podílem průměru Dg závitů a průměru pružinového drátu. Také tato definice musí být u předkládaného průřezu pružinového drátu modifikována, takže poměr ws závitů je zde definován podílem poloviny průměru Ds/2 závitů a vzdálenosti a_s£ těžiště S_ plochy od vnitřní plochy 46 vinuté tlačné pružiny 40:Another characteristic size is the ratio of the number of turns of the coil compression spring 40. This is defined, for a circular cross-section of the spring wire, by the ratio of the diameter Dg of the coils to the diameter of the spring wire. Also this definition has to be modified for the present spring wire cross-section so that the coefficient ws of the coils is defined here by dividing half the diameter Ds / 2 of the coils and the distance α s of the center of gravity S_ from the inner surface 46 of the coil 40.
Ds/2D s / 2
Ws =--hsiW s = -hsi
Čím menší je průměr Ds závitu a čím větší je vzdálenost těžiště, tím menší je poměr ws počtu závitů a tím větší je konstanta K vinuté tlačné pružiny 40. Konstanta K pružiny charakterizuje tuhost vinuté tlačné pružiny 40 a je definována poměrem síly F, působící rovnoběžně s podélnou osou 48 na čelní strany vinuté tlačné pružiny 40 a příslušné změny 1 délky této pružiny 40.:The smaller the diameter Ds of the coil and the greater the center of gravity distance, the smaller the coefficient ws of the number of coils and the greater the coefficient K of the coil compression spring 40. The spring constant K characterizes the stiffness of coil compression spring 40 and defined by the force ratio F acting parallel to along the longitudinal axis 48 on the ends of the coil compression spring 40 and the corresponding change 1 of the length of this spring 40 .:
FF
K =-Δ1K = -Δ1
Konstanta K pružiny je při čistě elastické deformaci a při malých změnách 1 délky nezávislá na působící síle F („Hookův zákon“) a při dané geometrii vinuté tlačné pružiny 40 závisí na použitém materiálu pružinového drátu. Protože vstřikovací ventil 1_ paliva, jak je výše pospán, vstřikuje na základě optimálních spalovacích podmínek palivo do spalovacího motoru pod velmi vysokým tlakem, vyskytují se v tomto vstřikovacím ventilu 1. tlaky až 200 MPa. Aby se dosáhlo vysokého otevíracího tlaku vstřikovacího ventilu 1_ paliva, musí tedy vinutá tlačná pružina 40 akumulovat velmi vysokou pružinovou sílu F, aby těmto vysokým hydraulickým silám mohla odolávat. Podle průměru ventilového členu jsou proto potřebné pružinové konstanty od zhruba 100 do 300 N/mm. Aby toho bylo dosaženo, musí mít vinuté tlačné pružiny velmi malý poměr wg_, počtu závitů, který leží v oblasti 2 až 3. Vzdálenost od vnitřní k vnější straně pružinového drátu činí přibližně 2 až 7 mm. Jako materiál pro vinuté tlačné pružiny 40 se na základě vysoké konstanty K pružiny používá kov, zejména pružinová ocel. Při výrazně nižších silách na vinutou tlačnou pružinu 40 a odpovídajících menších konstantách K pružiny je také možné zhotovit pružinu 40 místo z kovu například z plastu.The spring constant K is independent of the applied force F ("Hook's law") in the case of purely elastic deformation and with small changes in length 1, and, depending on the geometry of the coil compression spring 40, depends on the spring wire material used. Since the fuel injector 7 as described above injects fuel into the internal combustion engine under very high pressure due to optimum combustion conditions, there are pressures of up to 200 MPa in this injector. In order to achieve a high opening pressure of the fuel injector 7, the coil compression spring 40 must therefore accumulate a very high spring force F in order to withstand these high hydraulic forces. Thus, depending on the diameter of the valve member, spring constants of from about 100 to 300 N / mm are required. In order to achieve this, the coil compression springs must have a very small ratio wg, a number of turns which lies in the region 2 to 3. The distance from the inner to the outer side of the spring wire is approximately 2 to 7 mm. Due to the high spring constant K, metal, in particular spring steel, is used as the material for the coil compression springs. With considerably lower forces on the coil compression spring 40 and corresponding smaller spring constants K, it is also possible to make the spring 40 instead of a metal, for example of plastic.
Vinutá tlačná pružina 40 má výšku H závitu, která je definována jako vzdálenost S_ těžiště plochy, měřená ve směru podélné osy 48 vinuté tlačné pružiny 40, dvou za sebou následujících závitů pružinového drátu. Výška H závitu je ve středové oblasti vinuté tlačné pružiny 40 alespoň přibližně konstantní. Aby se na čelní ploše vinuté tlačné pružiny 40 vytvořila rovná úložná plocha, je ke konci této pružiny 40 výška H závitu redukována, až pružinový drát dosedne na pružinový drát předcházejícího závitu. Od tohoto dosedacího bodu 50 pružiny je vytvořen ještě zhruba jeden další závit pružinového drátu. Ten je následně zabroušen, aby bylo dosaženo polohy úložné plochy, kolmé k podélné ose 48 vinuté tlačné pružiny 40.The coil spring 40 has a coil height H, which is defined as the center of gravity distance S, measured in the direction of the longitudinal axis 48 of the coil spring 40, of two successive coils of the spring wire. The thread height H is at least approximately constant in the central region of the coil compression spring 40. In order to provide a flat bearing surface on the end face of the coil compression spring 40, the thread height H is reduced to the end of the spring 40 until the spring wire abuts the spring wire of the preceding coil. From this spring contact point 50, approximately one more spring wire is formed. This is then ground to obtain a position of the bearing surface perpendicular to the longitudinal axis 48 of the coil compression spring 40.
Dosažením dotyku boční plochy 42 posledního závitu pružinového drátu s boční plochou 42 předcházejícího závitu dochází při stlačení vinuté tlačné pružiny 40 v této oblasti k vysokým mechanickým napětím. Díky plochým a vzájemně rovnoběžným bočním plochám 42 ie však dosaženo omezení měrného tlaku, čímž se zabraňuje opotřebení vinuté tlačné pružiny 40. Opotřebení by mohlo vést k rušivému ochabování předpětí a tím k nepřípustnému snížení otevíracího tlaku vstřikovacího ventilu paliva.By contacting the side surface 42 of the last coil of the spring wire with the side surface 42 of the preceding coil, high mechanical stresses occur in this region when the coil compression spring 40 is compressed. However, due to the flat and parallel sides 42, the specific pressure limitation is achieved, thereby avoiding wear of the coil compression spring 40. Wear could lead to disturbing preloading of the preload and thereby impermissibly reducing the opening pressure of the fuel injector.
Pružinový drát vinuté tlačné pružiny má průřez, který odpovídá obdélníku se zaoblenými rohy, jehož vnitřní plochy 46, tvořící vnitřní strany vinuté tlačné pružiny 40, jsou směrem ven vyklenuty. Vnější plocha 44 vinuté tlačné pružiny 40 je přitom vytvořena se zploštěním, takže tato vinutá pružina 40 má menší vnější průměr než by tomu bylo v případě pružiny se stejnou konstantou K pružiny a kruhovým průřezem pružinového drátu. Vinutá tlačná pružina 40 tak potřebuje v přidržovacím tělese 1_ ventilu méně místa, takže vstřikovací ventil paliva je možné celkově vytvořit poněkud štíhlejší.The spring wire of the coil compression spring has a cross-section corresponding to a rounded corner rectangle whose inner surfaces 46 forming the inner sides of the coil compression spring 40 are arched outward. The outer surface 44 of the coil compression spring 40 is formed with a flattening surface, so that the coil spring 40 has a smaller outer diameter than a spring with the same spring constant K and a circular cross-section of the spring wire. Thus, the coil spring 40 requires less space in the valve retaining body 7 so that the fuel injector can be made slightly slimmer overall.
Silné vyklenutí na vnitřní straně 46 vede k tomu, že vzdálenost vnitřní strany 46 k těžišti S_ plochy drátu je zvětšená. Napětí v oblasti vnitřní strany 46 vinuté tlačné pružiny 40 tak mohou být výhodným způsobem redukována, což při stejné konstantě K pružiny umožňuje v porovnání s vinutou tlačnou pružinou 40 s kruhovým průřezem pružinového drátu kratší délku této pružiny 40..The strong camber on the inner side 46 results in the distance of the inner side 46 to the center of gravity S of the wire surface being increased. Thus, the stresses in the region of the inner side 46 of the coil compression spring 40 can be advantageously reduced, which, with the same spring constant K, allows a shorter length of the coil spring 40 in comparison with the coil compression spring 40 with a circular spring wire cross section.
Poloměr R zaoblení na přechodu boční plochy 42 do vnější plochy 44 pružinového drátu, jak je to vyznačeno na obr. 3, činí zhruba 20 až 40 % vzdálenosti a obou bočních ploch 42. Tím se vThe radius R of the curvature at the transition of the side surface 42 to the outer surface 44 of the spring wire, as shown in FIG. 3, is about 20 to 40% of the distance a of the two side surfaces 42.
protikladu k přechodu mezi bočními plochami 42 a vnějšími plochami s ostrými hranami odstraní na tomto místě převýšení napětí, aniž by se tak konstanta K pružiny znatelně snížila.as opposed to the transition between the side surfaces 42 and the outer surfaces with sharp edges at this point, it will eliminate the excess voltage without appreciably reducing the spring constant K.
Aby mohla být vinutá tlačná pružina 40 podle vynálezu vyrobena, musí být stočen pružinový drát s určitým průřezovým obrysem, odpovídajícím požadavkům na vinutou tlačnou pružinu 40. Na obr. 4 je znázorněn průřez odpovídajícím pružinovým drátem. Plošný průřez pružinového drátu se odlišuje od plošného průřezu hotové stočené vinuté tlačné pružiny 40, znázorněného na obr.-3, protože pružinový drát se na základě malého poměru ws počtu závitů při procesu stáčení výrazně deformuje. Boční plochy 42 pružinového drátu jsou před stáčením vinuté tlačné pružiny 40 vytvořeny se vzájemným skloněním. Teprve při procesu stáčení a s ním spojenou plastickou deformací pružinového drátu je dosaženo rovnoběžnosti bočních ploch 42 a také zploštění vnějších ploch 44 pružinového drátu.In order for the coil compression spring 40 of the present invention to be manufactured, a spring wire having a certain cross-sectional contour corresponding to the requirements of the coil compression spring 40 has to be coiled. FIG. 4 shows a cross section of a corresponding spring wire. The cross-sectional area of the spring wire differs from the cross-sectional area of the finished coiled compression spring 40 shown in Figs. 3, because the spring wire deforms significantly due to the small ratio w to the number of turns in the coiling process. The spring wire side surfaces 42 are inclined relative to each other before the coil spring 40 is rolled. Only in the twisting process and the associated plastic deformation of the spring wire is the parallelism of the side surfaces 42 as well as the flattening of the outer surfaces 44 of the spring wire achieved.
Obrys průřezu pružinového drátu před stáčením vinuté tlačné pružiny 40 je složen z velkého množství úseků kruhového oblouku, přičemž úseky kruhového oblouku mají rozdílné poloměry a středové body. Na obr. 4 je šipkami vyznačeno pět různých poloměrů Ry až R^, přičemž délka šipek má zvýrazňovat vzájemnou velikostní řadu poměru poloměrů.The cross-sectional outline of the spring wire prior to the twisting of the coil compression spring 40 is comprised of a plurality of circular arc sections, wherein the circular arc sections have different radii and center points. In FIG. 4, five different radii Ry to R1 are indicated by arrows, and the length of the arrows is intended to highlight the relative size range of the radius ratio.
• ·• ·
9 9 9 · ♦ ♦ ίο 9*9 9· ·9 9 9 · 9♦ 9 * 9 9 · ·
Claims (14)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10016425A DE10016425A1 (en) | 2000-04-01 | 2000-04-01 | High performance coil spring has flattened outer edges and adjacent inner edges |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ20014267A3 true CZ20014267A3 (en) | 2002-08-14 |
Family
ID=7637373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20014267A CZ20014267A3 (en) | 2000-04-01 | 2001-03-29 | Helical compression spring and spring wire for producing the same |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1272773A1 (en) |
| JP (1) | JP2003529722A (en) |
| KR (1) | KR20020023221A (en) |
| BR (1) | BR0105566A (en) |
| CZ (1) | CZ20014267A3 (en) |
| DE (1) | DE10016425A1 (en) |
| WO (1) | WO2001075325A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102014220877B3 (en) | 2014-10-15 | 2015-12-03 | Continental Automotive Gmbh | Fuel injection valve |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2157820A (en) * | 1938-03-01 | 1939-05-09 | American Locomotive Co | Bar for helical springs |
| US2998242A (en) * | 1959-05-18 | 1961-08-29 | John G Schwarzbeck | Stress equalized coil spring |
| DE3701016A1 (en) | 1987-01-15 | 1988-07-28 | Bosch Gmbh Robert | Fuel injection nozzle for internal combustion engines |
| FR2697602B1 (en) * | 1992-11-05 | 1995-01-20 | Duchemin Michel | Helical spring, its manufacturing process and wire used for its manufacture. |
| DE4345483A1 (en) * | 1993-03-05 | 1999-06-17 | Schwenk Oskar Gmbh & Co Kg | Coil spring manufacturing method |
| DE19547102A1 (en) | 1995-12-16 | 1997-06-19 | Bosch Gmbh Robert | Fuel injection valve for internal combustion engines |
| DE19547424A1 (en) | 1995-12-19 | 1997-06-26 | Bosch Gmbh Robert | Fuel injection valve for internal combustion engines |
-
2000
- 2000-04-01 DE DE10016425A patent/DE10016425A1/en not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-03-29 KR KR1020017015323A patent/KR20020023221A/en not_active Withdrawn
- 2001-03-29 EP EP01929303A patent/EP1272773A1/en not_active Withdrawn
- 2001-03-29 WO PCT/DE2001/001270 patent/WO2001075325A1/en not_active Ceased
- 2001-03-29 CZ CZ20014267A patent/CZ20014267A3/en unknown
- 2001-03-29 BR BR0105566-6A patent/BR0105566A/en not_active IP Right Cessation
- 2001-03-29 JP JP2001572772A patent/JP2003529722A/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1272773A1 (en) | 2003-01-08 |
| DE10016425A1 (en) | 2001-10-04 |
| WO2001075325A1 (en) | 2001-10-11 |
| BR0105566A (en) | 2002-05-21 |
| JP2003529722A (en) | 2003-10-07 |
| KR20020023221A (en) | 2002-03-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7175112B2 (en) | Fuel injection valve | |
| US20050224598A1 (en) | Fuel injection valve for internal combustion engines | |
| EP1442213B1 (en) | Intake valve for a high-pressure pump, in particular for internal combustion engine fuel | |
| US20120205470A1 (en) | Method for producing a fuel injection valve, and fuel injection valve | |
| EP2184490B1 (en) | Valve assembly for fuel pump | |
| HUE025046T2 (en) | Check valve assembly | |
| KR102494792B1 (en) | Electromagnetic quantity control valve, especially for controlling the delivery quantity of high-pressure fuel pumps | |
| US6568606B2 (en) | Fuel injection valve for internal combustion engines | |
| EP1179136B1 (en) | Internal combustion engine high-pressure fuel delivery valve | |
| CZ20014267A3 (en) | Helical compression spring and spring wire for producing the same | |
| JP2008516138A (en) | Fuel injector with molded stamped valve seat to reduce plunger stroke drift | |
| JP5278163B2 (en) | Pulsation damper for fuel pump | |
| US6776401B2 (en) | Helical compression spring for use in a component of a fuel injection system | |
| JP2003506620A (en) | Common rail injector | |
| CN105492755B (en) | Control valve | |
| CN117716123A (en) | Fuel pump with integrated pressure relief valve | |
| US7070163B2 (en) | Electromagnetic valve | |
| CN110230563B (en) | High-pressure fuel pump | |
| US20030183793A1 (en) | Valve for controlling liquids | |
| US20070240682A1 (en) | Fuel injector for an internal-combustion engine | |
| CN117662452A (en) | Fuel pumps for fuel systems of internal combustion engines, especially high-pressure fuel pumps | |
| KR20020029383A (en) | Fuel injection device for fuel internal combustion engines | |
| JPH05223033A (en) | Fuel injection pump for internal combustion engine | |
| JP2003507641A (en) | Injector | |
| JP6339492B2 (en) | High pressure fuel pump |