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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Rückschlagventil, insbesondere für eine Kraftstoffhochdruckpumpe, sowie einer Pumpe mit Rückschlagventil nach der Gattung des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 9.
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Ein solches Rückschlagventil für eine Kraftstoffhochdruckpumpe und eine solche Kraftstoffhochdruckpumpe ist durch die
DE 10 2009 002 029 A1 bekannt. Dieses Rückschlagventil weist ein Ventilglied auf, das in einer Aufnahme in einem Ventilgehäuse über seinen Außenmantel verschiebbar geführt ist. Das Ventilglied wirkt mit einer an diesem ausgebildeten Dichtfläche mit einem im Ventilgehäuse angeordneten Ventilsitz zusammen. Für das Ventilglied ist ein Hubanschlag vorgesehen, durch den die Bewegung des Ventilglieds vom Ventilsitz weg in dessen Öffnungsrichtung begrenzt ist. Das Ventilglied ist kolbenförmig ausgebildet und weist eine zentrale Sackbohrung auf, die zur Dichtfläche hin geschlossen ist. In einem an die Dichtfläche anschließenden Abschnitt weist das Ventilglied einen kleineren Außenquerschnitt auf als die Aufnahme und dieser Abschnitt ist mit der Sackbohrung innerhalb des Ventilglieds über wenigstens eine Querbohrung verbunden. Bei mit seiner Dichtfläche vom Ventilsitz abgehobenem Ventilglied kann somit Kraftstoff über den Ventilsitz, den Außenmantel des Ventilglieds und die Querbohrung in die Sackbohrung des Ventilglieds einströmen. Hierbei tritt eine starke Strömungsumlenkung vom Außenmantel des Ventilglieds nach innen in dessen Sackbohrung auf. Der Hubanschlag ist auf der dem Ventilsitz abgewandten Seite des Ventilglieds in der Aufnahme befestigt und als zylindrischer Körper ausgebildet, der mit einer durchgehenden zentralen Bohrung versehen ist. Die Sackbohrung des Ventilglieds und die Durchgangsbohrung des Hubanschlags sind koaxial zueinander angeordnet. Zwischen dem Ventilglied und dem Hubanschlag ist eine Schließfeder eingespannt, durch die das Ventilglied zum Ventilsitz hin beaufschlagt ist. Nachteilig bei dem bekannten Rückschlagventil ist, dass die Durchströmung infolge der Strömungsumlenkung nicht optimal ist und das Ventilglied mit der Sackbohrung und der wenigstens einen Querbohrung aufwendig herzustellen ist und das Rückschlagventil dadurch teuer in der Herstellung ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Rückschlagventil mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Durchströmung des Rückschlagventils verbessert ist, da die Strömung bei geöffnetem Ventilglied vom Ventilsitz bis zum Auslass am Außenmantel des Ventilglieds bzw. des Hubanschlags erfolgt. Außerdem ist das Rückschlagventil einfach und kostengünstig herstellbar, da das Ventilglied als massives kolbenförmiges Teil ausgeführt werden kann und lediglich im Außenmantel des Ventilglieds oder in der das Ventilglied umgebenden Aufnahme die Strömungsquerschnitte ausgebildet zu werden brauchen. Die Pumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 9 hat die Vorteile, dass die Durchströmung des Rückschlagventils und damit die Funktion der Pumpe verbessert ist und die Pumpe kostengünstig herstellbar ist.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Rückschlagventils angegeben. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 2 werden die Durchflussquerschnitte am Ventilglied auf einfache Weise gebildet. Die Ausbildung gemäß Anspruch 3 hat den Vorteil, dass eine günstige Strömungsführung am Ventilglied entlang erreicht ist. Die Ausbildung gemäß Anspruch 7 und 8 ermöglicht eine einfache Befestigung des Hubanschlags in der Aufnahme.
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Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 eine Pumpe in vereinfachter Darstellung in einem Längsschnitt, 2 in vergrößerter Darstellung ein Rückschlagventil der Pumpe gemäß dem Ausschnitt II in 1 in einem Längsschnitt, 3 das Rückschlagventil in einem Querschnitt entlang Linie III-III in 2 und 4 das Rückschlagventil in einem Querschnitt entlang Linie IV-IV in 2.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In 1 ist eine Pumpe dargestellt, die insbesondere eine Kraftstoffhochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine ist. Die Pumpe weist ein Gehäuse 10 auf, das mehrteilig ausgebildet sein kann und in dem in einem Gehäuseteil 12 eine rotierend angetriebene Antriebswelle 14 um eine Drehachse 15 drehbar gelagert ist. Die Antriebswelle 14 weist wenigstens einen Nocken 16 auf oder alternativ einen Exzenter. Der Nocken 16 ist in Richtung der Drehachse 15 der Antriebswelle 14 betrachtet zwischen zwei Lagerstellen der Antriebswelle 14 angeordnet. Die Pumpe weist wenigstens ein oder mehrere Pumpenelemente 18 mit jeweils einem Pumpenkolben 20 auf, der durch den Nocken 16 oder Exzenter der Antriebswelle 14 zumindest mittelbar in einer Hubbewegung in zumindest annähernd radialer Richtung zur Drehachse 15 der Antriebswelle 14 angetrieben wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Pumpe keine eigene Antriebswelle 14 aufweist und der Pumpenkolben 20 des Pumpenelements 18 durch eine Welle der Brennkraftmaschine angetrieben wird, die einen Nocken 16 oder Exzenter aufweist.
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Der Pumpenkolben 20 ist in einer Zylinderbohrung 22 eines Gehäuseteils 24 der Pumpe dicht geführt. Mit seinem der Antriebswelle 14 abgewandten Ende begrenzt der Pumpenkolben 20 in der Zylinderbohrung 22 einen Pumpenarbeitsraum 26. Der Pumpenarbeitsraum 26 weist über ein in diesen hinein öffnendes Einlassrückschlagventil 30 eine Verbindung mit einem beispielsweise von einer Förderpumpe herführenden Zulauf 32 auf, über den der Pumpenarbeitsraum 26 beim radial nach innen zur Drehachse 15 der Antriebswelle 14 gerichteten Saughub des Pumpenkolbens 20 mit Kraftstoff befüllt wird. Der Pumpenarbeitsraum 26 weist außerdem über ein aus diesem heraus öffnendes Auslassrückschlagventil 34 eine Verbindung mit einem Ablauf 36 auf, der beispielsweise zu einem Kraftstoffhochdruckspeicher 38 führt und über den beim radial nach außen von der Drehachse 15 der Antriebswelle 14 weg gerichteten Förderhub des Pumpenkolbens 20 Kraftstoff aus dem Pumpenarbeitsraum 26 verdrängt wird.
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In den 2 bis 4 ist das Auslassrückschlagventil 34 vergrößert dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Das Auslassrückschlagventil 34 weist ein in einer Aufnahme 40 verschiebbar geführtes Ventilglied 42 auf. Die Aufnahme 40 ist beispielsweise als Bohrung in dem Gehäuseteil 24 der Pumpe ausgebildet. Alternativ kann das Rückschlagventil 34 auch ein separates Ventilgehäuse aufweisen, in dem die Aufnahme 40 ausgebildet ist. In die Aufnahme 40 mündet in deren dem Pumpenarbeitsraum 26 zugewandtem Ende eine Bohrung 44 mit kleinerem Durchmesser und am Übergang von der Bohrung 44 in die Aufnahme 40 ist ein Ventilsitz 46 ausgebildet. Der Ventilsitz 46 ist vorzugsweise zumindest annähernd kegelstumpfförmig oder aus mehreren Abschnitten von Kegelstümpfen mit unterschiedlichen Kegelwinkeln ausgebildet. In ihrem dem Pumpenarbeitsraum 26 abgewandten Endbereich 41, in dem das Ventilglied 42 nicht angeordnet ist, weist die die Aufnahme 40 bildende Bohrung einen größeren Durchmesser auf als in dem Bereich, in dem das Ventilglied 42 angeordnet ist.
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Das Ventilglied 42 ist im wesentlichen kolbenförmig ausgebildet und weist in seinem dem Ventilsitz 46 zugewandten Endbereich 48 eine Dichtfläche 50 auf, mit der es mit dem Ventilsitz 46 zusammenwirkt. Die Dichtfläche 50 ist vorzugsweise zumindest annähernd als Abschnitt einer Kugelfläche ausgebildet. Der Endbereich 48 des Ventilglieds 42 mit der Dichtfläche 50 weist einen kleineren Durchmesser auf als die diesen umgebende Aufnahme 40, so dass zwischen dem Außenmantel des Endbereichs 48 und der Aufnahme 40 ein ringförmiger Durchflussquerschnitt vorhanden ist, durch den bei vom Ventilsitz 46 abgehobenem Ventilglied 42 Kraftstoff strömen kann. In seinem an den Endbereich 48 anschließenden übrigen Bereich weist das Ventilglied 42 einen im wesentlichen kreiszylinderförmigen Abschnitt 52 auf, dessen Außendurchmesser nur wenig kleiner ist als der Durchmesser der Aufnahme 40, so dass das Ventilglied 42 über seinen Abschnitt 52 mit geringem radialem Spiel in der Aufnahme 40 verschiebbar geführt ist.
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Im Außenmantel des Abschnitts 52 des Ventilglieds 42 sind über dessen Umfang verteilt mehrere in Richtung der Längsachse 43 des Ventilglieds 42 verlaufende Nuten 54 vorgesehen, die Durchflussquerschnitte zwischen dem Ventilglied 42 und der Aufnahme 40 bilden. Vorzugsweise sind die Nuten 54 gleichmäßig über den Umfang des Ventilglieds 42 verteilt angeordnet. Die Nuten 54 erstrecken sich in radialer Richtung bezüglich der Längsachse 43 des Ventilglieds 42 bis zumindest annähernd zum Durchmesser des Endbereichs 48 des Ventilglieds 42, so dass vom Endbereich 48 in die Nuten 54 zumindest im wesentlichen keine Stufe vorhanden ist. Die Breite und Tiefe der Nuten 54 sowie die Anzahl der Nuten 54 sind so bestimmt, dass der gesamte Durchflussquerschnitt die erforderliche Größe aufweist. Es können beispielsweise 2 bis 4 oder auch mehr Nuten 54 vorgesehen sein. Das Ventilglied 42 ist über seinen zwischen den Nuten 54 angeordneten Außenmantel des Abschnitts 52 in der Aufnahme 40 geführt. Das Ventilglied 42 kann beispielsweise aus Metall, insbesondere Stahl hergestellt sein, oder aus anderem Werkstoff, beispielsweise Keramik. Die Nuten 54 können bereits bei der Herstellung des Ventilglieds 42 in diesem geformt werden, beispielsweise wenn dieses als Schmiede- oder Sinterteil ausgeführt ist. Die Nuten 54 können auch nachträglich mittels eines spanabhebenden Verfahrens, beispielsweise Fräsen, in das Ventilglied 42 eingebracht werden.
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Zur Begrenzung der Hubbewegung des Ventilglieds 42 in Öffnungsrichtung, das heißt vom Ventilsitz 46 weg, weist das Rückschlagventil 34 einen Hubanschlag 60 auf. Der Hubanschlag 60 ist in der Aufnahme 40 angeordnet und weist einen in den Abschnitt der Aufnahme 40, in dem das Ventilglied 42 geführt ist, hineinragenden zylinderförmigen Ansatz 62 sowie einen an den Ansatz 62 auf dessen dem Ventilglied 42 abgewandter Seite anschließenden Ringbund 64 mit größerem Durchmesser als der Ansatz 62 auf. Der Durchmesser des Ansatzes 62 des Hubanschlags 60 ist etwa so groß wie der Durchmesser des Endbereichs 48 des Ventilglieds 42 und der Kreis, auf dem der Grund der Nuten 54 angeordnet ist. Zwischen dem Ansatz 62 des Hubanschlags 60 und der Aufnahme 40 ist somit wie zwischen dem Endbereich 48 des Ventilglieds 42 und der Aufnahme 40 ein ringförmiger Durchflussquerschnitt vorhanden. Der maximale Hub h des Ventilglieds 42 in Öffnungsrichtung ist dadurch begrenzt, dass das Ventilglied 42 mit seinem dem Ventilsitz 50 abgewandten Stirnende am in die Aufnahme 40 ragenden Stirnende des Ansatzes 62 des Hubanschlags 60 zur Anlage kommt.
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In dem sich zwischen dem Ansatz 62 und der Aufnahme 40 erstreckenden Ringbund 64 des Hubanschlags 60 sind über den Umfang verteilt mehrere Öffnungen 66 vorgesehen, die beispielsweise als Bohrungen ausgeführt sein können. Die Öffnungen 66 weisen in radialer Richtung bezüglich der Längsachse 43 des Ventilglieds 42 zumindest annähernd die gleiche Erstreckung auf wie die Nuten 54. Die Öffnungen 66 sind vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang des Ringbunds 64 verteilt angeordnet. Die Öffnungen 66 sind weiterhin vorzugsweise so angeordnet, dass diese zumindest annähernd mit den Nuten 54 des Ventilglieds 42 fluchten, das heißt in Umfangsrichtung gleich ausgerichtet sind wie die Nuten 54. Die Öffnungen 66 können auch eine von einer runden Querschnittsform abweichende andere Querschnittsform aufweisen.
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Auf der dem Ventilglied 42 abgewandten Seite des Hubanschlags 60 ist in den Endbereich 41 der Aufnahme 40 ein Verschlusselement oder ein Anschlusselement 70 eingesetzt. Das Anschlusselement 70 ist beispielsweise als Anschlussstutzen ausgebildet, an den eine hydraulische Leitung zum Kraftstoffhochdruckspeicher 38 angeschlossen werden kann. Das Anschlusselement 70 kann beispielsweise über ein an diesem vorgesehenes Außengewinde in ein im Endbereich 41 der Aufnahme 40 vorgesehenes Innengewinde eingeschraubt sein. Durch das Anschlusselement 70 wird der Hubanschlag 60 gegen eine am Übergang zwischen dem Endbereich 41 der Aufnahme 40 und dem Bereich der Aufnahme 40, in dem das Ventilglied 42 geführt ist, gebildete Ringschulter 72 gedrückt und dadurch gehalten. Das Anschlusselement 70 weist eine zentrale Durchgangsöffnung 74 auf, wobei diese einen dem Hubanschlag 60 zugewandten, sich zum Hubanschlag 60 hin erweiternden Einlaufbereich 76 aufweisen kann. Der Einlaufbereich 76 erweitert sich dabei bis mindestens zu einem außerhalb der Öffnungen 66 des Ringsbunds 64 des Hubanschlags 60 liegenden Durchmesser, so dass der durch die Öffnungen 66 strömende Kraftstoff in die Durchgangsöffnung 74 des Anschlusselements 70 geleitet wird. Der Einlaufbereich 76 kann etwa konisch oder wie in 2 dargestellt gerundet ausgebildet sein.
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Das Auslassrückschlagventil 34 kann ohne Ventilfeder ausgeführt sein, so dass das Ventilglied 42 nur durch die auf dieses wirkenden Druckkräfte entweder in seine geschlossene oder seine geöffnete Stellung bewegt wird. In Öffnungsrichtung wirkt der im Pumpenarbeitsraum 26 herrschende Druck auf das Ventilglied 42 und in Schließrichtung wirkt der im Ablauf herrschende Druck auf das Ventilglied 42. Falls erforderlich kann eine Ventilfeder vorgesehen werden, durch die das Ventilglied 42 in Schließrichtung zum Ventilsitz 46 hin beaufschlagt wird. Die Schließfeder kann zwischen dem Hubanschlag 60 und dem Ventilglied 42 eingespannt sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009002029 A1 [0002]
