DE102008023296A1

DE102008023296A1 - Ventil und Federelement für ein Feder-Masse-System

Info

Publication number: DE102008023296A1
Application number: DE200810023296
Authority: DE
Inventors: Michael Goeck; Ingo Fritzsche; Frank Schober; Jens Weisse
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2008-05-08
Filing date: 2008-05-08
Publication date: 2009-11-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einem in einem Ventilgehäuse (36) gegen die Kraft eines Federelementes (42) verlagerbaren Ventilkolben (40), wobei das Ventilgehäuse (36) und der Ventilkolben (40) einen Dichtsitz ausbilden und das Federelement (42) sich einerseits am Ventilkolben (40) und andererseits an einem Gegenlager abstützt. Es ist vorgesehen, dass das Federelement (42) wenigstens einen Stützabschnitt (60) umfasst, über dem das Federelement (42) am Ventilgehäuse (36) geführt ist. Es sind weiterhin ein Federelement für ein Feder-Masse-System sowie die Verwendung eines Ventils vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einem in einem Ventilgehäuse gegen die Kraft eines Federelementes verlagerbaren Ventilkolben, wobei das Ventilgehäuse und der Ventilkolben einen Dichtsitz ausbilden und das Federelement sich einerseits am Ventilkolben und andererseits an einem Gegenlager abstützt. Die Erfindung betrifft ferner ein Federelement für ein Feder-Masse-System, das sich einerseits an der Masse und andererseits an einem Gegenlager abstützt, sowie die Verwendung eines Ventils und eines Federelementes für ein Druckbegrenzungsventil eines Kraftstoffversorgungssystems eines Kraftfahrzeuges.
Ventile beziehungsweise Federelemente der gattungsgemäßen Art sind bekannt. Diese werden beispielsweise in Druckbegrenzungsventilen für Kraftstoffversorgungssysteme für Kraftfahrzeuge eingesetzt. Derartige Druckbegrenzungsventile haben die Aufgabe, eine Druckregelung in einem Kraftstoffversorgungskreislauf einer Verbrennungskraftmaschine zu übernehmen. Über das Druckbegrenzungsventil wird der über ein Fördermittel, beispielsweise eine Kraftstoffpumpe, in den Versorgungskreislauf aufgebauter Druck begrenzt. Infolge von Druckschwankungen in dem Kraftstoffsystem kann es zu stark beschleunigten Bewegungen eines Ventilkolbens des Druckbegrenzungsventils kommen. Der Ventilkolben kann hierdurch gegen ein Ventilgehäuse schlagen und zu unerwünschten Geräuschentwicklungen führen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ventil und ein Federelement der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit denen in einfacher Weise eine Dämpfung von Ventilöffnungs- beziehungsweise Ventilschließbewegungen möglich ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Ventil mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.
Dadurch, dass das Federelement, über das sich der Ventilkolben an einem Gegenlager abstützt, wenigstens einen Stützabschnitt umfasst, über den das Federelement am Ventilgehäuse geführt ist, wird in einfacher Weise vorteilhaft erreicht, dass über diese durch den Stützabschnitt zusätzlich geschaffene Führung eine Dämpfung der Bewegung des Ventilkolbens beziehungsweise des Federelementes erzielt wird. Schlagartige Öffnungs beziehungsweise Schließbewegungen des Ventilkolbens werden hierdurch gedämpft, so dass eine Geräuschentwicklung durch Schließ- beziehungsweise Öffnungsbewegungen des Ventilkolbens erheblich reduziert beziehungsweise vermieden ist.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Federelement eine Spiralfeder ist, wobei vorzugsweise der Stützabschnitt von wenigstens einem Teilkreis wenigstens einer Windung der Spiralfeder gebildet ist. Hierdurch wird in besonders einfacher Weise möglich, die Dämpfungseigenschaften des Ventils, insbesondere des Federelementes zu erreichen. Durch entsprechende Formgebung des Federelementes lässt sich die Ausbildung des wenigstens einen Stützabschnittes in einfacher Weise erreichen. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass wenigstens eine exzentrisch zu einer Federlängsachse verlaufende Windung vorgesehen ist. Diese mindestens eine exzentrische Windung kragt somit seitlich zu den übrigen Windungen des als Spiralfeder ausgebildeten Federelementes aus, so dass hierdurch ein Teilkreis der Windung in Anlagekontakt mit einem gehäusefesten Bestandteil des Ventilgehäuses gelangen kann.
In weiterer bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spiralfeder sich zu einer Federlängsachse konisch verjüngende Windungen aufweist. Hierdurch wird ebenfalls in einfacher Weise möglich, die Spiralfeder so auszubilden, dass wenigstens ein Teilkreis wenigstens einer Windung in Anlagekontakt mit einem gehäusefesten Bestandteil des Ventilgehäuses gelangen kann.
Die Aufgabe wird ferner durch ein Federelement mit den in Anspruch 6 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass das Federelement für ein Feder-Masse-System wenigstens einen Stützabschnitt umfasst, über den eine Dämpfung auf das Federelement aufbringbar ist, ist eine Dämpfung des gesamten Feder-Masse-Systems in einfacher Weise ohne aufwendige Maßnahmen möglich.
Der Einsatz des erfindungsgemäßen Federelementes ist beispielsweise in dem erfindungsgemäßen Ventil, aber auch in anderen Anordnungen denkbar, bei dem es auf eine Dämpfung eines Feder-Masse-Systems ankommt beziehungsweise diese Dämpfung wünschenswert ist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Federelement und/oder das Ventil für ein Druckbegrenzungsventil eines Kraftstoffversorgungssystems eines Kraftfahrzeuges verwendet werden. Hierdurch lassen sich in einfacher Weise Geräuschentwicklungen im Kraftfahrzeug durch Druckschwankungen in einem Kraftstoffversorgungssystem reduzieren.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Kraftstoffversorgungssystems für ein Kraftfahrzeug;
2 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Druckbegrenzungsventil;
3 ein erfindungsgemäßes Federelement in einer ersten Ausführungsvariante und
4 ein erfindungsgemäßes Federelement in einer zweiten Ausführungsvariante.
1 zeigt ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Kraftstoffversorgungssystem für ein Kraftfahrzeug. Hierbei handelt es sich um ein Diesel-Kraftstoffversorgungssystem. Die Fördereinrichtung 14 ist über einen Vorlauf 18 mit einer Einspritzleiste 16 verbunden, wobei die Einspritzleiste 16 ihrerseits über einen Rücklauf 20 mit einem Tank 12 verbunden ist. Der Vorlauf 18 und der Rücklauf 20 sind über einen Kraftstofffilter 22 geführt, der ein im Einzelnen nicht dargestelltes Durchflussbegrenzungselement, insbesondere ein an sich bekanntes Wachsdehnelement umfasst. In den Vorlauf 18 ist ein Druckbegrenzungsventil 24 integriert.
Der Tank 12 ist noch mit einem Einfüllstutzen 26, einem Entlüftungsventil 28 sowie einer Entlüftung 30 für den Einfüllstutzen 26 ausgestattet.
Das in 1 dargestellte Kraftstoffversorgungssystem 10 zeigt folgende Funktion:
Beim Start und auch beim Betrieb des Kraftfahrzeuges fördert die Fördereinrichtung 14 einen Dieselkraftstoff zu der Einspritzleiste 16. Die Fördereinrichtung 14 ist hierbei kontinuierlich angetrieben und auf den Maximalverbrauch der Verbrennungskraftmaschine ausgelegt. Die Förderung des Kraftstoffes erfolgt somit nicht bedarfsgesteuert.
Insbesondere während einer Fahrzeugkaltphase ist der Vorlauf 18 durch das Wachsdehnelement im Kraftstofffilter 22 geschlossen. Da der Kraftstoff jedoch mit dem Maximaldruck anliegt, wird über das Druckbegrenzungsventil 24 der nicht benötigte Kraftstoff in den Tank 12 abgeführt. Über den Vorlauf 18 wird somit nur das tatsächlich benötigte Kraftstoffvolumen zur Verbrennungskraftmaschine gefördert.
Ab einem bestimmten, einstellbaren Druck öffnet das Druckbegrenzungsventil 24, wobei – wie in 2 noch näher erläutert wird – ein Ventilsitz geöffnet wird, so dass der Kraftstoff durch das geöffnete Ventil in den Tank 12 zurückgeführt wird. Infolge von Druckschwankungen im Kraftstoffsystem kann es zu plötzlichen und nicht vorhersehbaren, das heißt chaotischen Öffnungs- beziehungsweise Schließbewegungen des Ventils kommen. Um die hiermit verbundenen Geräuschentwicklungen zu reduzieren beziehungsweise zu beseitigen, wird der anhand von 2 dargestellte Aufbau des Druckbegrenzungsventils 24 vorgesehen.
Das Druckbegrenzungsventil 24 umfasst ein Grundgehäuse 32, das einen Durchflusskanal 34 ausbildet, der in den Vorlauf 18 (1) eingebunden ist. Der Durchflusskanal 34 steht in Fluidverbindung mit einem Ventilgehäuse 36 des Druckbegrenzungsventils 24. Das Ventilgehäuse 36 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet und besitzt eine Durchflussöffnung 38. Die Durchflussöffnung 38 ist durch ein Ventilkolben 40 verschließbar. Der Ventilkolben 40 wird hierbei durch die Kraft eines Federelementes 42 gegen einen Ventilsitz 44 gedrückt. Der Ventilsitz 44 wird hierbei von einer Dichtung 46 und einer ringförmigen Anschlagkante 48 gebildet. Die Anschlagkante 48 ist hierbei Bestandteil des Ventilgehäuses 36, während die Dichtung 46 mit dem Ventilkolben 40 verbunden ist.
Das Federelement 42 stützt sich an eine der Dichtung 46 abgewandten Stirnfläche 50 des Ventilkolbens 40 einerseits und einem Ventildeckel 52 andererseits ab.
Das Federelement 42 ist hierbei als Spiralfeder 54 ausgebildet, die eine Anzahl von Windungen, in dem gezeigten Beispiel sechs Windungen 56 umfasst.
Anhand der 2 wird deutlich, dass die Windungen 56 zumindest zum Teil exzentrisch zu einer Ventillängsachse 58 verlaufen. Hierdurch kommt es zur Ausbildung wenigstens eines Stützabschnittes 60, in dem wenigstens eine Windung 56 mit wenigstens einem Teilkreis – über den Umfang der Windung 56 – an einer Innenwandung 62 des Ventilgehäuses 36 anliegt.
Durch die Ausbildung dieses wenigstens einen Stützabschnittes 60 wird erreicht, dass bei einer Druckbeaufschlagung des Ventilkolbens 40 entsprechend dem dargestellten Pfeil 64 der Ventilkolben 40 gegen die Kraft des Federelementes 42 in Richtung des Gehäusedeckels 52 gedrängt wird. Der Ventilsitz 44 zwischen Dichtung 46 und dem ringförmigen Anschlag 48 öffnet hierdurch, so dass der Kraftstoff aus dem Vorlauf 18 durch das Druckbegrenzungsventil 24 in den Tank 12 abströmen kann. Das Anliegen des wenigstens einen Stützabschnittes 60 an der Innenwandung 62 führt dazu, dass die Bewegung des Ventilkolbens 40 und der des Federelementes 42 selber gedämpft erfolgt. Es findet quasi ein Reibkontakt zwischen dem einen Teilkreis der Windung 56 und der Innenwandung 62 statt.
In den 3 und 4 ist schematisch die Anordnung eines Federelementes 42 in dem Ventilgehäuse 36 in zwei Ausführungsbeispielen gezeigt.
In 3 besitzt die Spiralfeder 54 eine zur Längsachse 58 exzentrisch angeordnete Windung 56, so dass es zur Ausbildung des Stützabschnittes 60 kommt.
Gemäß dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die Spiralfeder 54 sich konisch erweiternde Windungen 56, so dass es – am hier unten dargestellten Ende der Spiralfeder 54 – zur Ausbildung von insgesamt drei Stützabschnitten 60 kommt.
Es sind selbstverständlich unterschiedliche Gestaltungsmöglichkeiten denkbar, sobald es nur zur Ausbildung wenigstens eines Stützabschnittes 60 kommt.

10: Kraftstoffversorgungssystem
12: Tank
14: Fördereinrichtung
16: Einspritzleiste
18: Vorlauf
20: Rücklauf
22: Kraftstofffilter
24: Druckbegrenzungsventil
26: Einfüllstutzen
28: Entlüftungsventil
30: Entlüftung
32: Grundgehäuse
34: Durchflusskanal
36: Ventilgehäuse
38: Durchflussöffnung
40: Ventilkolben
42: Federelement
44: Ventilsitz
46: Dichtung
48: Anschlagkante
50: Stirnfläche
52: Deckel
54: Spiralfeder
56: Windung
58: Längsachse
60: Stützabschnitt
62: Innenwandung
64: Pfeil

Claims

Ventil mit einem in einem Ventilgehäuse (36) gegen die Kraft eines Federelementes (42) verlagerbaren Ventilkolben (40), wobei das Ventilgehäuse (36) und der Ventilkolben (40) einen Dichtsitz ausbilden und das Federelement (42) sich einerseits am Ventilkolben (40) und andererseits an einem Gegenlager abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (42) wenigstens einen Stützabschnitt (60) umfasst, über den das Federelement (42) am Ventilgehäuse (36) geführt ist.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (42) eine Spiralfeder (54) ist.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützabschnitt (60) von wenigstens einem Teilkreis von wenigstens einer Windung (56) der Spiralfeder (54) gebildet ist.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Teilkreis der wenigstens einen Windung (56) an einer Wandung des Ventilgehäuses (36) anliegt.
Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung die Innenwandung (62) einer von einem Medium beströmbaren Durchflussöffnung (38) des Ventils ist.
Federelement für ein Feder-Masse-System, das sich einerseits an der Masse und anderseits an einem Gegenlager abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (42) wenigstens einen Stützabschnitt (60) umfasst, über den eine Dämpfung auf das Federelement (42) aufbringbar ist.
Federelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Stützabschnitt (60) wenigstens ein Teilkreis wenigstens einer Windung (56) einer Spiralfeder (54) ist.
Federelement nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfeder (54) wenigstens eine exzentrisch zu einer Federlängsachse (58) verlaufende Windung (56) umfasst.
Federelement nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfeder (54) sich zu der Federlängsachse (58) konisch verlaufende Windungen (56) aufweist.
Verwendung eines Federelementes (42) nach einem der Ansprüche 6 bis 9 für ein Druckbegrenzungsventil (24) eines Kraftstoffversorgungssystems (10) eines Kraftfahrzeuges.
Verwendung eines Ventils nach einem der Ansprüche 1 bis 5 für ein Druckbegrenzungsventil (24) eines Kraftstoffversorgungssystems (10) eines Kraftfahrzeuges.