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Die
Erfindung betrifft ein Druckbegrenzungsventil für ein Kraftstoffversorgungssystem
eines Kraftfahrzeuges, mit einem Einlasskanal zum Einlassen eines
Kraftstoffs und einem mit einer Rückstellkraft beaufschlagten
Ventilkörper zum Absperren des Einlasskanals und Einlassendes
Kraftstoffs durch den Einlasskanal bei Überschreiten eines
zum Überwinden der Rückstellkraft ausreichenden
Grenzdrucks.
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Druckbegrenzungsventile
sind bekannt. Sie können insbesondere in Verbindung mit
einer Versorgung eines Kraftfahrzeuges mit einem Kraftstoff eingesetzt
werden. Dabei ist es denkbar, dass ein Fördermodul den
Kraftstoff unabhängig von einem tatsächlichen
Bedarf fördert, wobei das Druckbegrenzungsventil den Druck
bei vergleichsweise geringem Bedarf an Kraftstoff auf einen Grenzdruck
reduziert. Nicht benötigter Kraftstoff wird über
das Druckbegrenzungsventil abgeführt. Die
DE 43 32 717 A1 betrifft
ein Druckbegrenzungsventil zur Anordnung innerhalb eines Kraftstofftanks.
Das Druckbegrenzungsventil hat eine Ventilfeder, welche sich einerseits
gegen einen Ventilkörper und andererseits gegen ein auf
Temperatur ansprechendes Element abstützt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein verbessertes Druckbegrenzungsventil bereitzustellen,
insbesondere an einem Ventilkörper des Druckbegrenzungsventils
auftretende Geräusche zu minimieren.
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Die
Aufgabe ist bei einem Druckbegrenzungsventil für ein Kraftstoffversorgungssystem
eines Kraftfahrzeuges, mit einem Einlasskanal zum Einlassen eines
Kraftstoffs und einem mit einer Rückstellkraft beaufschlagten
Ventilkörper zum Absperren des Einlasskanals und Einlassen
des Kraftstoffs durch den Einlasskanal bei Überschreiten
eines zum Überwinden der Rückstellkraft ausreichenden
Grenzdrucks dadurch gelöst, dass der Ventilkörper
zumindest drei zu einer Mittelachse des Ventilkörpers radial angeordnete
und axial in den Einlasskanal ragende Führungslippen aufweist.
Vorteilhaft können sich die Führungslippen in
radialer Richtung an dem Einlasskanal abstützen und dadurch
vorteilhaft den Ventilkörper in axialer Richtung führen.
Möglicherweise auftretende Bewegungen und/oder Schwingungen des
Ventilkörpers können dadurch vorteilhaft vermieden
werden. Vorteilhaft können auch mit solchen Bewegungen
einhergehende Geräusche, beispielsweise verursacht durch
ein unerwünschtes und unkontrolliertes Anschlagen des Ventilkörpers
vermieden und zumindest auf ein Minimum reduziert werden.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel des Druckbegrenzungsventils ist
vorgesehen, dass die Führungslippen ein elastisches Material
aufweisen. Vorteilhaft kann mittels des elastischen Materials eine Dämpfung
der vorab beschriebenen Bewegungen und damit auch der Geräuschanfälligkeit
erzielt werden.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel des Druckbegrenzungsventils
ist vorgesehen, dass die Führungslippen in einem Anlagekontakt
mit einer Innenwand des Einlasskanals stehen. Vorteilhaft kann der
Ventilkörper mittels der radial angeordneten und an der
Innenwand des Einlasskanals anschlagenden Führungslippen
axial zentriert werden, vorteilhaft als Übergangs- oder
Presspassung, also ohne Spiel. Auftretende Passungsreibkräfte
sind geringer zu wählen als die Rückstellkraft
der Rückstellfeder.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel des Druckbegrenzungsventils
ist vorgesehen, dass der Ventilkörper ein elastisches Material
aufweist. Vorteilhaft können mittels des elastischen Materials
Toleranzen ausgeglichen werden, ohne dass dadurch die Passungsreibkräfte
zu stark ansteigen, und auch die vorab beschriebenen unerwünschten
Schwingungen gedämpft werden. Ferner ist es vorteilhaft
möglich, auch Materialien für den Ventilkörper
vorzusehen, beispielsweise Kunststoffmaterialien, die unter Einfluss
des Kraftstoffes aufquellen. Vorteilhaft wird trotz des Aufquellens
dennoch eine gute Zentrierung des Ventilkörpers innerhalb
des Einlasskanals erreicht, wobei je nach Stärke des Quellens
lediglich eine etwas vergrößerte Anpresskraft
für den Anlagekontakt der Dichtlippen innerhalb des Einlasskanals
auftritt.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel des Druckbegrenzungsventils
ist vorgesehen, dass der Ventilkörper mittels eines Ventilstößels
und einer Rückstellfeder mit der Rückstellkraft
beaufschlagbar ist. Über den Ventilstößel
und die Rückstellfeder kann die zum Absperren des Einlasskanals
notwendige Dichtkraft bzw. Rückstellkraft auf den Ventilkörper übertragen
werden.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel des Druckbegrenzungsventils
ist vorgesehen, dass das elastische Material des Ventilkörpers
Gummi aufweist, das zum Absperren des Einlasskanals mit einer Dichtfläche
eines den Einlasskanal aufweisenden Gehäuses in einen dichtenden
Anlagekontakt bringbar ist. Mittels des Gummis und des dichtenden Anlagekontakts
kann der Einlasskanal bei Unterschreiten des Grenzdrucks abgesperrt
bzw. bei Überschreiten des Grenzdrucks geöffnet
werden.
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Die
Aufgabe ist außerdem bei einem Kraftfahrzeug mit einem
Kraftstoffversorgungssystem mit einem vorab beschriebenen Druckbegrenzungsventil gelöst.
Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung, in der unter Bezug auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel
im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder
funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Kraftstoffversorgungssystems eines
Kraftfahrzeugs;
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2 eine
dreidimensionale Ansicht von schräg vorne eines mittels
einer Rückstellfeder und eines Ventilstößels
mit einer Rückstellkraft beaufschlagbaren Ventilkörpers
eines Druckbegrenzungsventils des in 1 gezeigten
Kraftstoffversorgungssystems; und
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3 eine
dreidimensionale Ansicht von schräg vorne des in 2 gezeigten
Ventilkörpers, jedoch zusammen mit einem einen Einlasskanal
aufweisenden Gehäuse des Druckbegrenzungsventils.
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1 zeigt
ein Kraftstoffversorgungssystem 3 mit einem Druckbegrenzungsventil 1.
Das Kraftstoffversorgungssystem 3 dient zur Versorgung
eines nur teilweise dargestellten Kraftfahrzeuges 5 mit
einem Kraftstoff. Zur Speicherung des Kraftstoffes weist das Kraftstoffversorgungssystem 3 einen
Tank 7 auf, der mittels eines Stützens 9 mit
dem Kraftstoff befüllbar ist. Der Stützen 9 ist
zum Rückführen von Kraftstoffdämpfen,
insbesondere während eines Befüllens des Tanks 7,
einer Entlüftung 11 des Tanks 7 zugeordnet.
Außerdem ist dem Tank 7 eine Überdruckventilvorrichtung 13 zugeordnet.
Mittels der Überdruckventilvorrichtung 13 können
Kraftstoffdämpfe oder gegebenenfalls auch Kraftstoff entweichen,
falls ein Druck innerhalb des Tanks 7 über ein gewisses
Maß ansteigt, beispielsweise verursacht durch eine thermische
Ausdehnung bei einer starken Erwärmung des Tanks 7 und
des darin befindlichen Kraftstoffs, insbesondere bei einer Überfüllung
des Tanks 7.
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Zum
Entnehmen des Kraftstoffes weist der Tank 7 ein Fördermodul 15 auf.
Das Fördermodul 15 weist eine nicht näher
dargestellte Kraftstoffpumpe auf, die eine Kraftstoffvorlaufleitung 17 mit
Kraftstoff beschickt. In die Kraftstoffvorlaufleitung 17 ist
ein Kraftstofffilter 19 mit einem Wachsdehnelement geschaltet.
Mittels des Wachsdehnelements des Kraftstofffilters 19 kann
während einer Kaltlaufphase eines nicht näher
dargestellten Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeuges 5 nur
ein reduzierter Volumenstrom des mittels des Fördermoduls 15 geförderten Kraftstoffes
zur Verfügung gestellt werden, insbesondere um eine schnellere
Erwärmung, also eine Abkürzung der Kaltlaufphase,
des Verbrennungsmotors zu ermöglichen. Die Kraftstoffvorlaufleitung 17 versorgt
eine Einspritzleiste 21 einer nur teilweise dargestellten
Einspritzvorrichtung des Kraftfahrzeuges 5 mit dem in dem
Tank 7 gespeicherten Kraftstoff. Nicht benötigter
Kraftstoff, also von der Einspritzleiste 21 nicht entnommener
bzw. verbrauchter Kraftstoff wird über eine Kraftstoffrücklaufleitung 23,
in die ebenfalls das Wachsdehnelement geschaltet ist, in den Tank 7 zurückgeführt.
Insbesondere bei geschlossenem Wachsdehnelement des Kraftstofffilters 19 kann
das Druckbegrenzungsventil 1 öffnen, wobei der
Förderdruck des Fördermoduls begrenzbar und entsprechend
zuviel geförderter Kraftstoff direkt in den Tank 7 zurückführbar
ist.
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2 zeigt
eine dreidimensionale Darstellung von schräg vorne eines
Ventilkörpers 25 des in 1 dargestellten
Druckbegrenzungsventils 1. Der Ventilkörper 25 ist
mittels eines Ventilstößels 27 und einer
Rückstellfeder 29 mit einer Rückstellkraft
beaufschlagbar, dessen Richtung in 2 mittels
eines Pfeils 31 angedeutet ist. Der Ventilkörper 25 weist eine
flächige räumliche Ausdehnung mit einer Ventilkörperdichtfläche 33 auf.
Die Ventilkörperdichtfläche 33 steht
ungefähr senkrecht zu einer Mittelachse 35 des
Druckbegrenzungsventils 1. Von der Ventilkörperdichtfläche 33 ragen
in Richtung der Mittelachse 35 insgesamt drei radiale Führungslippen 37 vor.
Die Führungslippen 37 können einstückig,
also aus demselben Material bestehend, mit dem übrigen
Ventilkörper 25 verbunden sein. Es ist jedoch
auch denkbar, für die Führungslippen 37 ein
anderes Material vorzusehen, als für den übrigen
scheibenförmig ausgebildeten Ventilkörper 25.
Der Ventilkörper 25 kann als Materialverbundkörper
ausgeführt sein, beispielsweise mit angespritzer Ventilkörperdichtfläche 33 und
Führungslippen 37. Die drei Führungslippen 37 stehen
jeweils in einem Winkel von 120° zueinander und erstrecken
sich flächig in axialer Richtung, also in Richtung der
Mittelachse 35 sowie in radialer Richtung, also senkrecht
zur Mittelachse 35, jeweils ausgehend von der Mittelachse 35.
Es ist denkbar, mehr als drei der Führungslippen 37 vorzusehen.
Es ist auch denkbar, diese in unterschiedlichen Winkeln zueinander vorzusehen.
Jede der Führungslippen 37 weist an ihrem radialen
Ende eine Anschlagfläche 39 auf. Vorteilhaft kann
mittels der drei Anschlagflächen 39 der drei Führungslippen 37 der
Ventilkörper 25 in axialer Richtung relativ zu
einem in 3 gezeigten Gehäuse 41 des
Druckbegrenzungsventils 1 geführt werden.
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3 zeigt
den in 2 gezeigten Ventilkörper 25,
ebenfalls in einer dreidimensionalen Ansicht von schräg
vorne, jedoch zusätzlich in einem montierten Zustand zusammen
mit dem Gehäuse 41.
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Das
Gehäuse 41 weist einen Einlasskanal 43 auf,
der der Vorlaufleitung 17 zuordenbar ist und zum Einlassen
des Kraftstoffs dient, falls dieser unter einem höheren
Druck als ein Grenzdruck bzw. Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils 1 steht. Der
Grenzdruck bzw. Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils 1 wird
insbesondere durch die federelastischen Eigenschaften der Rückstellfeder 29, Passungsreibkräften
sowie einer resultierenden Druckfläche des Ventilkörpers 25 bestimmt.
Wie in 3 zu erkennen, ragen die drei Führungslippen 37 in
axialer Richtung in den Einlasskanal 43, wobei der Ventilkörper 25 sowie
der dem Ventilkörper 25 zugeordnete Ventilstößel 27 sowie
die Rückstellfeder 29 axial in Richtung der Mittelachse 35 führbar
sind. Die Anschlagflächen 39 können dazu
vorteilhaft an einer Innenwand 45 des Einlasskanals 43 anschlagen.
Der Querschnitt der Innenwand 45 bzw. des Einlasskanals 43 kann
beliebig gestaltet sein, bevorzugt als zylindrische Bohrung. Im
Bereich des Einlasskanals 43 weist das Gehäuse 41 einen
Einlassschaft 47 auf, der beispielsweise fluiddicht mit
der Kraftstoffvorlaufleitung 17 kontaktierbar sein kann.
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Bei Überschreiten
des Grenzdrucks, wird mittels der an dem Ventilkörper 25 anliegenden Druckkraft
dieser entgegen der Rückstellkraft der Rückstellfeder,
also entgegen der Richtung des Pfeils 31 verlagert, wobei
sich die Ventilkörperdichtfläche 33 des
Ventilkörpers 25 von einer nicht näher dargestellten
bzw. in 3 nicht sichtbaren im Inneren
des Gehäuses 41 liegenden Dichtfläche
des Gehäuses 41 abhebt, so dass der Kraftstoff
durch den Einlasskanal 43 in das Gehäuse 41 eindringen
und über Auslassöffnungen 49, die in
das Gehäuse 41 eingebracht sind, dieses wieder
verlassen kann. Vorliegend sind insgesamt fünf Auslassöffnungen 49 vorgesehen,
die dem Tank 7 zugeordnet sind.
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Der
Ventilkörper 25 und/oder die Führungslippen 37 können
ein elastisches Material aufweisen, beispielsweise ein unter Kraftstoffeinfluss
quellendes Kunststoffmaterial und/oder Gummi.
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Bei
dem in dem Tank 7 speicherbaren Kraftstoff kann es sich
beispielsweise um einen Dieselkraftstoff handeln. Eine nicht näher
dargestellte Kraftstoffpumpe des Fördermoduls 15 des
Tanks 7 fördert den Kraftstoff kontinuierlich
auf einem Niveau eines Maximalverbrauchs des Kraftfahrzeuges 5.
Während einer Fahrzeugkaltphase ist ein nicht näher
dargestellter Versorgungskreislauf in einem Motorraum des Kraftfahrzeuges 5 mittels
des Wachsdehnelements des Kraftstofffilters 19 geschlossen,
wobei wesentlich weniger Kraftstoff benötigt wird. Vorteilhaft kann
der nicht benötigte Kraftstoff über das Druckbegrenzungsventil 1 in
der Fördereinheit bzw. dem Fördermodul 15 direkt
wieder in den Tank 7 abgeführt werden, so dass über
die Kraftstoffvorlaufleitung 17 nur das tatsächlich
benötigte Volumen zu dem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges 5 fließt.
Falls der Versorgungskreislauf des Motorraums geschlossen ist, fließt
nahezu das gesamte Fördervolumen des Fördermoduls 15 über
das Druckbegrenzungsventil 1 ab.
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Das
Druckbegrenzungsventil 1 stellt ein Federmassesystem dar,
das ab dem Grenzdruck öffnet, wobei der über die
Rückstellfeder 29 vorgespannte Ventilstößel 27 eine
Hubbewegung ausführt. Zum Aufbringen der Vorspannung stützt
sich die Rückstellfeder 29 an einer Gehäuserückwand
des Gehäuses 41 ab. Vorteilhaft kann es trotz
dieser Hubbewegungen nicht zu einer radialen Schwingungsanregung
kommen, da über den Ventilkörper 25 bzw.
die Führungslippen 37 des Ventilkörpers 25 eine
axiale Führung relativ zu der Innenwand 45 des
Einlasskanals 43 gebildet ist. Vorteilhaft kann mittels
des elastischen Materials der Führungslippen 37 eine
besonders gute Dämpfung, insbesondere Geräuschdämpfung
erfolgen. Vorteilhaft können insbesondere chaotische Bewegungen
eines Dichtsitzes bzw. des Ventilkörpers 25 relativ
zum Gehäuse 41 vermieden werden. Geräusche,
die beispielsweise über das Fördermodul 15 und
den Kraftstofftank 7 auf das übrige Kraftfahrzeug 5 übertragbar
sind, entstehen nicht oder zumindest nur in einem minimalen Maß.
Der Ventilkörper 25 kann aus Gummi gefertigt sein
und weist die drei radialen Führungslippen 37 auf.
Die Führungslippen 37 stützen sich im
Inneren des Einlassschafts 47, also an der zylindrischen
Innenwand 45 des Einlasskanals 43 ab und führen
dadurch bei axialen Bewegungen des Ventilstößels 27 die
Dichtung bzw. den Ventilkörper 25 sowie den Ventilstößel 27 und
die Rückstellfeder 29. Vorteilhaft kann dadurch
das gesamte Federmassesystem des Druckbegrenzungsventils 1 besser
geführt und gedämpft werden. Vorteilhaft kann
dank dieser Führung des so gedämpften Federmassesystems
eine unerwünschte Geräuschentwicklung auch bei
einer starken Pulsation eines Fluidstroms des Kraftstoffes verhindert
oder zumindest auf ein Minimum reduziert werden.
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Es
ist denkbar, das in den 2 und 3 gezeigte
Prinzip der axialen Führung des Ventilkörpers 25 bei
einer beliebigen Art von Druckbegrenzungsventil, beispielsweise
für eine Hydraulik, vorzusehen. Generell ist die in den 2 und 3 dargestellte
Lösung auf beliebige andere Federmassesysteme übertragbar.
Vorteilhaft können dadurch sonst notwendige Maßnahmen
für eine spielfreie Führung einzelner Bauteile
des Druckbegrenzungsventils 1 eingespart werden. Vorteilhaft
ergibt sich eine besonders wirtschaftliche und vereinfachte Herstellung,
wobei vorteilhaft vergleichsweise große Bauteiltoleranzen
vorgesehen werden können. Vorteilhaft kann der Ventilkörper 25 auch
Kunststoffe aufweisen, insbesondere solche Kunststoffe, die günstig
und/oder einfach darstellbar sind, jedoch in Berührung
mit dem Kraftstoff quellen, wobei trotz des Quellens dank der Führungslippen 37 eine
Passführung möglich ist.
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- 1
- Druckbegrenzungsventil
- 3
- Kraftstoffversorgungssystem
- 5
- Kraftfahrzeug
- 7
- Tank
- 9
- Stützen
- 11
- Entlüftung
- 13
- Überdruckventilvorrichtung
- 15
- Fördermodul
- 17
- Kraftstoffvorlaufleitung
- 19
- Kraftstofffilter
- 21
- Einspritzleiste
- 23
- Kraftstoffrücklaufleitung
- 25
- Ventilkörper
- 27
- Ventilstößel
- 29
- Rückstellfeder
- 31
- Pfeil
- 33
- Ventilkörperdichtfläche
- 35
- Mittelachse
- 37
- Führungslippen
- 39
- Anschlagflächen
- 41
- Gehäuse
- 43
- Einlasskanal
- 45
- Innenwand
- 47
- Einlassschaft
- 49
- Auslassöffnungen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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