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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Schaltventil nach Anspruch 1 und einem
Kraftstofffördermodul nach Anspruch 8.
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Es
sind schon Kraftstofffördermodule bekannt, mit einem Speichertopf
und einem darin angeordneten zweistufigen Förderaggregat,
wobei das Förderaggregat mit einer ersten Förderstufe
Kraftstoff aus einem Kraftstofftank in den Speichertopf ansaugt
und mit der zweiten Förderstufe Kraftstoff aus dem Speichertopf
entnimmt und druckerhöht über eine Druckleitung
zu einer Brennkraftmaschine fördert. Nachteilig ist, dass
das zweistufige Förderaggregat nicht durch ein einstufiges
Förderaggregat ersetzbar ist, da dann keine aktive Speichertopfbefüllung
vorhanden ist, die die Kraftstoffversorgung des einstufigen Förderaggregates
insbesondere bei Kurven- und Bergfahrten gewährleistet.
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Es
ist schon ein Kraftstofffördermodul aus der
DE 38 27 572 A1 bekannt,
mit einem in einem Speichertopf angeordneten einstufigen Förderaggregat,
das Kraftstoff über ein Schaltventil direkt aus dem Kraftstofftank
ansaugt, wobei das Schaltventil bei niedrigen Füllständen
und/oder bei Kurven- oder Bergfahrten derart umschaltet, dass Kraftstoff
aus dem Speichertopf angesaugt wird. Auf diese Weise entfällt
die aktive Befüllung des Speichertopfes, die im Stand der
Technik mit einer ersten Förderstufe des Förderaggregates
oder alternativ mit einer Saugstrahlpumpe realisiert ist. Das Schaltventil
hat zwei Eingänge und einen Ausgang, wobei ein erster Eingang
und der Ausgang stirnseitig und ein zweiter Ausgang am Umfang des
Schaltventils vorgesehen ist. Die Eingänge münden
in einen Ventilraum, der über eine Ventilsitzöffnung
mit dem Ausgang strömungsverbindbar ist, wobei die Ventilsitzöffnung
einen Ventilsitz aufweist, der mit einem im Schaltventil beweglich
angeordneten Ventilkörper verschliessbar ist, wobei der
Ausgang mit einen Ventilsitzabschnitt in den Ventilraum hineinragt
und zwischen dem Ventilsitzabschnitt und einer Umfangswandung des
Ventilraums ein Radialspalt vorgesehen ist. Nachteilig ist, dass
das Schaltventil im Speichertopf integriert ist und nicht zum Umrüsten
von einem zweistufigen auf ein einstufiges Förderaggregat
geeignet ist.
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Vorteile der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Schaltventil mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass es dazu
geeignet ist, an einem Speichertof nachgerüstet zu werden,
um bei einem Ersatz eines zweistufigen Förderaggregates
durch ein einstufiges Förderaggregat die Kraftstoffversorgung
des einstufigen Förderaggregates in jedem Betriebszustand
sicherzustellen. Dies wird erfindungsgemäß erreicht,
indem das Schaltventil ein eigenes, separates Ventilgehäuse
aufweist, das derart ausgebildet ist, dass es in einer zylinderförmigen Öffnung
des Speichertopfes einsetz- und befestigbar ist. Das Schaltventil
ist auf diese Weise patronenförmig ausgeführt. Die
zylinderförmige Öffnung des Speichertopfes ist ursprünglich
leer, also ohne Einbauten, ausgebildet und dient der direkten Ansaugung
von Kraftstoff durch die erste Förderstufe des zweistufigen
Förderaggregates.
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Durch
die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch
1 angegebenen Schaltventils bzw. des im Anspruch 7 angegebenen Kraftstofffördermoduls
möglich.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführung weist das Ventilgehäuse
Schnapphaken auf, die in der zylinderförmigen Öffnung
verrastbar sind.
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Besonders
vorteilhaft ist, wenn sich der Ventilsitzabschnitt zum Ventilsitz
hin kontinuierlich oder stufenförmig erweitert, da auf
diese Weise ein engster Radialspalt am Ventilsitz gebildet wird,
der einen vorbestimmten Druckverlust erzeugt. Durch die Ausbildung
des engsten Radialspalts ist ein vorbestimmtes Druckprofil am Ventilkörper
einstellbar, das möglichst symmetrisch ausgebildet sein
sollte, um eine stabile, waagerechte Position des flachen Ventilkörpers
zu erreichen.
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Weiterhin
vorteilhaft ist, wenn ein weiterer Ventilsitz mit einer weiteren
Ventilsitzöffnung vorgesehen ist, wobei der Ventilkörper
zwischen dem Ventilsitz und dem weiteren Ventilsitz derart beweglich angeordnet
ist, dass entweder der erste Eingang oder der zweite Eingang mit
dem Ausgang strömungsverbunden ist, wobei am ersten Eingang
ein Verbindungsteil eines Vorfilters angeordnet ist, an dem der
weitere Ventilsitz ausgebildet ist. Durch die Ausbildung des weiteren
Ventilsitzes an einem separaten Teil lässt sich das Schaltventil
besonders kostengünstig herstellen.
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Sehr
vorteilhaft ist es, wenn der Ventilkörper den Ventilsitz
in radialer Richtung bezüglich einer Ventilache überragt
und eine Durchgangsöffnung aufweist, da auf diese Weise
mit einem einzigen Ventilkörper zwei Strömungsverbindungen
schaltbar sind.
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Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
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1 zeigt
im Schnitt ein erfindungsgemäßes Schaltventil
und
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2 im
Schnitt das erfindungsgemäße Schaltventil nach 1 in
einem Kraftstofffördermodul.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt
im Schnitt ein vereinfacht dargestelltes, erfindungsgemäßes
Schaltventil.
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Das
Schaltventil dient dazu, in einer Vorrichtung zum Fördern
von Kraftstoff die Kraftstoffansaugung eines Förderaggregates
derart zu steuern, dass entweder aus einem Kraftstofftank oder aus
einem im Kraftstofftank angeordneten und über ein Kraftstoffrücklauf
ständig befülltes Reservoir Kraftstoff angesaugt
wird. Bei ausreichendem Füllstand im Kraftstofftank saugt
das Förderaggregat den Kraftstoff aus dem Kraftstofftank
und bei zu geringem Füllstand aus dem Reservoir an. Das
Umschalten zwischen den beiden Schaltstellungen erfolgt selbsttätig,
also ohne externe Energie.
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Das
Schaltventil hat ein Ventilgehäuse 1 mit zwei
Eingängen 2, 3 und einem Ausgang 4,
wobei ein Ventilkörper 5 vorgesehen ist, der abhängig
von einem Füllstand im Kraftstofftank entweder den ersten Eingang 2 oder
den zweiten Eingang 3 mit dem Ausgang 4 strömungsverbindet.
Das Ventilgehäuse 1 ist zumindest abschnittsweise
zylinderförmig, hülsenförmig oder patronenförmig
ausgebildet, wobei der erste Eingang 2 auf der einen Stirnseite,
der Ausgang 4 auf der gegenüberliegenden Stirnseite
und der zweite Eingang am Umfang des Ventilgehäuses 1 ausgebildet
ist. Die Eingänge 2, 3 münden
in einen Ventilraum 8, der über eine Ventilsitzöffnung 9 mit
dem Ausgang 4 strömungsverbindbar ist. Die Ventilsitzöffnung 9 hat einen
Ventilsitz 10, der mit dem im Ventilraum 8 beweglich
angeordneten Ventilkörper 5 verschliessbar ist.
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Am
ersten Eingang 2 ist ein weiterer Ventilsitz 11 vorgesehen,
der ebenfalls mit dem Ventilkörper 5 zusammenwirkt.
Der Ventilkörper 5 ist zwischen dem Ventilsitz 10 und
dem weiteren Ventilsitz 11 axial bezüglich einer
Ventilachse 12 beweglich angeordnet. Der weitere Ventilsitz 11 ist
beispielsweise als separates Teil am Ventilgehäuse 1 vorgesehen.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist der
weitere Ventilsitz 11 an einem Verbindungsteil 14 eines
Vorfilters 15 ausgebildet, das mit dem ersten Eingang 2 des Ventilgehäuses 1 verbunden
ist.
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Das
Schaltventil ist derart ausgebildet, dass beim Anliegen des Ventilkörpers 5 am
Ventilsitz 10 der erste Eingang 2 mit dem Ausgang 4 strömungsverbunden
ist und beim Anliegen des Ventilkörpers 5 am weiteren
Ventilsitz 11 der zweite Eingang 3 mit dem Ausgang 4 strömungsverbunden
und der erste Eingang 2 verschlossen ist.
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Der
Ausgang 4 ragt mit einem Ventilsitzabschnitt 4.1 in
den Ventilraum 8 hinein, wobei zwischen dem Ventilsitzabschnitt 4.1 und
einer den Ventilraum 8 radial begrenzenden Umfangswandung 16 ein
Radialspalt 17 vorgesehen ist. Der Radialspalt 17 verläuft über
zumindest einen Teil des Umfangs des Ventilraums 8, beispielsweise über
den gesamten Umfang. Der Ventilsitzabschnitt 4.1 ist beispielsweise als
separates Teil ausgebildet.
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Der
zweite Eingang 3 ist derart angeordnet ist, dass er in
den Radialspalt 17 zwischen der Umfangswandung 16 des
Ventilgehäuses 1 und dem Ventilsitzabschnitt 4.1 mündet.
Auf diese Weise sind der erste Eingang 2 und der zweite
Eingang 3 derart zueinander angeordnet, dass mit einem
einzigen Ventilkörper 5 eine vorbestimmte Strömungsverbindung
zwischen dem Eingang 2 bzw. 3 und dem Ausgang 4 einstellbar
ist, wobei die jeweils andere Strömungsverbindung unterbrochen
ist.
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Gemäß dem
Ausführungsbeispiel erweitert sich der Ventilsitzabschnitt 4.1 zum
Ventilsitz 10 hin kontinuierlich oder stufenförmig,
so dass ein engster Radialspalt 17 gebildet wird, der beim
Ansaugen von Kraftstoff über den zweiten Eingang 3 zum
Ausgang 4 einen vorbestimmten Druckverlust im engsten Radialspalt 17 erzeugt.
Der zweite Eingang 3 ist stromauf des engsten Radialspaltes 17 angeordnet.
Der Ventilsitzabschnitt 4.1 könnte auch einen
konstanten Durchmesser aufweisen. Die beispielsweise stufenförmige
Kontur des Ventilsitzabschnitts 4.1 ist sowohl am Innenumfang
als auch am Außenumfang ausgebildet.
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Der
Ventilkörper 5 überragt den Ventilsitz 10 in
radialer Richtung bezüglich der Ventilachse 12 derart,
dass der Radialspalt 17 beim Anliegen des Ventilkörpers 5 am
Ventilsitz 10 im wesentlichen überdeckt ist. Zwischen
der Umfangswandung 16 und dem Ventilkörper 5 ist
ein vorbestimmtes Radialspiel vorgesehen, dass der Ventilkörper 5 bei
seiner Hubbewegung nicht verkantet. Daraus ergibt sich ein geringer
Leckagestrom aus dem zweiten Eingang 3 in den Ausgang 4,
wenn der erste Eingang 2 mit dem Ausgang 4 strömungsverbunden
ist.
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Damit
der Ausgang 4 in der oberen Ventilstellung, also beim Anliegen
des Ventilkörpers 5 am Ventilsitz 10,
für den ersten Eingang 2 geöffnet ist, hat
der Ventilkörper 5 radial innerhalb des Ventilsitzes 10 zumindest
eine Durchgangsöffnung 20. Der zweite Eingang 3 ist
in der oberen Ventilstellung im wesentlichen geschlossen, so dass
der Kraftstoff im wesentlichen direkt aus dem Kraftstofftank angesaugt
wird. In der unteren Ventilstellung, also beim Anliegen des Ventilkörpers 5 am
weiteren Ventilsitz 11, ist der erste Eingang 2 dicht
verschlossen, so dass nur Kraftstoff aus dem Reservoir über
den zweiten Eingang 3 angesaugt wird, wobei der Kraftstoff über
den engsten Radialspalt 17 strömt, um etwa 180 Grad
umgelenkt wird und über die Ventilsitzöffnung 9 in
den Ausgang 4 gelangt. Der weitere Ventilsitz 11 ist derart
ausgebildet, dass beim Anliegen des Ventilkörpers 5 am
weiteren Ventilsitz 11 die Durchgangsöffnung 20 dicht
verschlossen ist. Der weitere Ventilsitz 11 weist zumindest
eine weitere Ventilsitzöffnung 11.1 auf, die beispielsweise
nierenförmig, teilringförmig oder ringförmig
ausgebildet ist. Die Ringform des weiteren Ventilsitzes 11 ist
beispielsweise gebildet, indem in der kreisförmigen weiteren
Ventilsitzöffnung 11.1 ein scheibenförmiger
Ventilsitzkörper 11.2 zentral angeordnet ist,
dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der weiteren
Ventilsitzöffnung 11.1 und der mittels von Stegen 11.3 mit
einem Rand 11.4 der weiteren Ventilsitzöffnung 11.1 verbunden ist.
An den beiden Rändern der ringfömigen weiteren Ventilsitzöffnung 11.1, 11.2 ist
jeweils ein ringförmig umlaufender Kragen 11.5 vorgesehen,
an dem der Ventilkörper 5 in der unteren Ventilstellung
zum Anliegen kommt. Die Durchgangsöffnung 20 ist
beispielsweise radial innerhalb der weiteren Ventilsitzöffnung 11.1 angeordnet.
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Der
Ventilkörper 5 ist beispielsweise scheibenförmig
und flach ausgebildet. Er ist beispielsweise aus einem Metall oder
Kunststoff hergestellt. Auf der dem dem Ventilsitz 10 abgewandten
Seite weist der Ventilkörper 5 ein Dichtmittel 21 auf,
das beispielsweise als Flachdichtung, Schicht oder Beschichtung
ausgebildet ist und fest mit dem Ventilkörper 5 verbunden
ist. Auf diese Weise schließt der weitere Ventilsitz 11 beim
Anliegen des Ventilkörpers 5 dicht ab. Das Dichtmittel 21 ist
beispielsweise aus Gummi oder elastischem Kunststoff hergestellt.
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Das
Ventilgehäuse 1 ragt mit seinem dem ersten Eingang 2 zugewandten
Endabschnitt in einen Zylinderabschnitt 14.1 des Verbindungsteils 14 hinein
und ist mit diesem verbunden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel
ist eine Schnapp- oder Rastverbindung vorgesehen, wobei beispielsweise
eine Ringwulst 22 am Außenumfang des Ventilgehäuses 1 ausgeführt
ist, die in eine komplementäre Vertiefung 23 am
Innenumfang des Zylinderabschnitts 14.1 des Verbindungsteils 14 einrastet.
Selbstverständlich wäre auch eine andere Verbindungsart,
beispielsweise eine Press- oder Schweißverbindung möglich.
Am Zylinderabschnitt 14.1 ist ein Flanschabschnitt 14.2 vorgesehen,
der in radialer Richtung bezüglich der Ventilachse 12 verläuft.
Radial innerhalb des Zylinderabschnitts 14.1 ist der weitere
Ventilsitz 11 mit der weiteren Ventilsitzöffnung 11.1 am
Verbindungsteil 14 ausgebildet.
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Das
Ventilgehäuse 1 hat an dem dem Ausgang 4 zugewandten
Endabschnitt ebenfalls eine Schnapp- oder Rastverbindung zur Verbindung
mit einem Kraftstofffördermodul. Hierzu sind beispielsweise
Schnapphaken 24 ausgebildet, die über den Umfang
des Endabschnitts verteilt angeordnet sind.
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2 zeigt
im Schnitt das in einer Ansaugöffnung eines Speichertopfes
eines Krafststofffördermoduls befestigte Schaltventil nach 1.
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Bei
dem Kraftstofffördermodul nach 2 sind die
gegenüber dem Schaltventil nach 1 gleichbleibenden
oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Erfindungsgemäß ist
vorgesehen, dass das Schaltventil ein eigenes, separates Ventilgehäuse 1 aufweist,
das derart ausgebildet ist, dass es in der Ansaugöffnung 27 eines
Speichertopfes 28 eines Kraftstofffördermoduls 29 einsetz-
und befestigbar ist. Auf diese Weise wird eine Nachrüstung
eines Schaltventils ermöglicht, das ursprünglich
an dem Speichertopf 28 nicht vorgesehen ist. In dem Speichertopf 28 des
Kraftstofffördermoduls 29 ist ein Förderaggregat 37 vorgesehen,
das Kraftstoff über das Schaltventil 1 ansaugt
und druckerhöht über eine Druckleitung 38 zu
einer Brennkraftmaschine 39 fördert. Das Förderaggregat 37 ragt
mit einem Ansaugstutzen 40 in den Ausgang 4 des
Schaltventils hinein. Es kann aber auch der Ausgang 4 des
Schaltventils in einen Eingang des Förderaggregates hineinreichen.
Das Kraftstofffördermodul 29 ist an einem Boden 42 eines
Kraftstofftanks 43 angeordnet.
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Das
erfindungsgemäße Schaltventil ist von außen,
also der dem Kraftstofftank zugewandten Seite des Speichertopfs 28 mit
dem dem Ausgang 4 zugewandten Endabschnitt vorauseilend
in die Ansaugöffnung 27 des Speichertopfes 28 gesteckt,
der Teil des Kraftstofffördermoduls 29 ist. Durch
diese Nachrüstung des Speichertopfes 28 ist es
möglich, dass bei einem ursprünglich mit einem
zweistufigen Förderaggregat ausgerüsteten Kraftstofffördermodul
ein einstufiges Förderaggregat einsetzbar ist.
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Die
Ansaugöffnung 27 ist in dem Boden 30 des
Speichertopfes 28 vorgesehen und weist beispielsweise einen
in den Speichertopf 28 vorstehenden Ringkragen 31 auf.
Das Schaltventil ist derart in die Ansaugöffnung 27 eingesteckt,
dass die Schnapphaken 24 einen Kragenrand 32 des
Ringkragens 31 hintergreifen und das Schaltventil auf diese Weise
verrasten. Der Ringkragen 31 hat beispielsweise eine Schulter 35.
Am Außenumfang des Ventilgehäuses 1 ist
ein Dichtring 36 vorgesehen, der in axialer Richtung gesehen
zwischen dem Zylinderabschnitt 14.1 des Verbindungsteils 14 und
der Schulter 35 des Ringkragens 31 der Ansaugöffnung 27 angeordnet
ist.
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Beispielsweise
wird zumindest ein Schnapphaken 24 des Schaltventils durch
die Montage des Förderaggregates 37 im Speichertopf 28 verriegelt, indem
ein Lagerzapfen 37.1 des Förderaggregates 37 in
einen Zwischenraum zwischen dem Schnapphaken 24 und dem
Ausgang 4 hineinragt und eine mögliche Einfederung
des Schnapphakens 24 blockiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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