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Die Erfindung betrifft ein Überströmventil für eine Hochdruckpumpe in einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Hochdruckpumpe mit einem solchen Überströmventil.
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Stand der Technik
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Ein Überströmventil für eine Hochdruckpumpe in einem Kraftstoffeinspritzsystem wird in der Regel zur Druckbegrenzung und/oder zur Verringerung von Druckpulsationen im Bereich des Zulaufs der Hochdruckpumpe eingesetzt. Die Anordnung hat daher in der Weise zu erfolgen, dass das Überströmventil eingangsseitig vom Zulaufdruck beaufschlagt ist. Ausgangsseitig muss ein Anschluss zum Abführen der anfallenden Absteuermenge vorgesehen werden.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2013 200 050 A1 ist ein Überströmventil für eine Kraftstoffpumpe bekannt, das ein Gehäuse und einen in das Gehäuse eingeschraubten Ventilkörper umfasst. Mit dem Gehäuse kann das Überströmventil in ein Pumpengehäuse einer Kraftstoffpumpe eingesetzt werden. Alternativ kann das Gehäuse aber auch durch das Pumpengehäuse der Kraftstoffpumpe ausgebildet werden. Die Anordnung des Überströmventils erfolgt in der Weise, dass eine Versorgungsbohrung des Gehäuses in Verbindung mit einem Zulaufstutzen der Pumpe steht. Über eine Absteuerbohrung des Überströmventils, welche als Radialbohrung im Ventilkörper ausgebildet ist, ist das Überströmventil mit einem Kanal im Gehäuse verbunden, der in einen Rücklaufstutzen der Pumpe mündet.
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Darüber hinaus sind aus dem Stand der Technik weitere Anschlussarten für Überströmventile bekannt. Beispielsweise kann unter Zuhilfenahme eines T-förmigen Adapterstücks, das vorzugsweise in eine Zulaufleitung eingesetzt wird und einen Abzweig von der Zulaufleitung besitzt, der eingangseitige Anschluss eines Überströmventils realisiert werden.
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Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Überströmventil für eine Hochdruckpumpe in einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine anzugeben, das den erforderlichen Anschluss an einen Zulauf und/oder einen Rücklauf einer Hochdruckpumpe vereinfacht. Ferner soll das Überströmventil einfach und kostengünstig herstellbar sein.
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Zur Lösung der Aufgabe wird das Überströmventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Ferner wird eine Hochdruckpumpe mit einem solchen Überströmventil vorgeschlagen.
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Offenbarung der Erfindung
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Das für eine Hochdruckpumpe in einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine vorgeschlagene Überströmventil umfasst ein Gehäuse und einen zumindest bereichsweise in dem Gehäuse aufgenommenen Ventilkörper, wobei der Ventilkörper eine zentrale Bohrung besitzt, in der zur Verbindung einer im Gehäuse ausgebildeten Einlassöffnung mit einer im Ventilkörper ausgebildeten Auslassöffnung ein Ventilkolben axial verschiebbar geführt ist. Der Ventilkolben ist dabei in Richtung der Einlassöffnung von der Federkraft einer Ventilfeder beaufschlagt. Erfindungsgemäß sind die Einlassöffnung und die Auslassöffnung jeweils stirnseitig im Gehäuse bzw. im Ventilkörper ausgebildet. Das Überströmventil wird demnach nicht nur axial angeströmt, sondern die abzuführende Absteuermenge wird auch in axialer Richtung über die stirnseitige Auslassöffnung im Ventilkörper abgeführt. Das heißt, dass radial verlaufende Absteuerbohrungen entfallen können. Aufgrund dessen kann ferner auf einen ringförmigen Kanal zwischen dem Gehäuse und dem Ventilkörper verzichtet werden, der üblicherweise dem Anschluss des Überströmventils an einen Rücklauf dient. Denn bei dem erfindungsgemäßen Überströmventil kann die stirnseitig im Ventilkörper vorgesehene Auslassöffnung direkt an den Rücklauf angeschlossen werden. Dies erleichtert nicht nur die Herstellung des ausgangsseitigen Anschlusses des Überströmventils, sondern vereinfacht zugleich dessen Aufbau. Der eingangsseitige Anschluss kann über ein herkömmliches T-förmiges Adapterstück oder – wenn das Überströmventil in die Hochdruckpumpe integriert ist – über einen Abzweig eines Zulaufkanals realisiert werden. Im letztgenannten Fall kann das Gehäuse des Überströmventils auch durch ein Gehäuseteil der Hochdruckpumpe ausgebildet werden.
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Bevorzugt ist bzw. sind die Einlassöffnung und/oder die Auslassöffnung koaxial in Bezug auf eine Längsachse der zentralen Bohrung angeordnet. Dadurch wird die Herstellung des Überströmventils weiter vereinfacht. Zugleich wird die Strömung durch das Überströmventil optimiert.
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Des Weiteren bevorzugt ist im Bereich der Führung des Ventilkolbens mindestens ein axial verlaufender Strömungskanal zur Verbindung der Einlassöffnung mit der Auslassöffnung vorgesehen. Eine Verbindung besteht jedoch nur dann, wenn der Zulaufdruck eine Öffnungskraft auf den Ventilkolben ausübt, so dass dieser entgegen der Federkraft der Ventilfeder axial verschoben wird. Der erforderliche Öffnungsdruck ist über die Ventilfeder einstellbar. Vorzugsweise ist der Strömungskanal als Längsnut ausgeführt, die im Ventilkörper oder in einer hierin eingesetzten Hülse zur Führung des Ventilkolbens ausgebildet ist. Ein als Längsnut ausgeführter Strömungskanal ist zudem einfach herstellbar.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass der Strömungskanal in Richtung der Einlassöffnung von einer Steuerkante begrenzt wird, die im Bereich der Führung des Ventilkolbens liegt. Erst, wenn der Ventilkolben die Steuerkante überfährt, ist eine Verbindung der Einlassöffnung mit der Auslassöffnung hergestellt. Über die Lage der Steuerkante kann demnach eingestellt werden, wann das Überströmventil öffnet. Die Bewegung des Ventilkolbens vor dem eigentlichen Öffnen dient der Dämpfung von Druckpulsationen.
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Vorteilhafterweise sind mehrere axial verlaufende Strömungskanäle zur Verbindung der Einlassöffnung mit der Auslassöffnung vorgesehen, die in gleichem Winkelabstand zueinander angeordnet sind. Der Ventilkolben wird somit gleichmäßig umströmt, wenn das Überströmventil öffnet.
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In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Ventilkörper einen hohlzylinderförmigen Ansatz zur Ausbildung eines Auslasskanals besitzt, der die Auslassöffnung mit der zentralen Bohrung verbindet. Über den hohlzylinderförmigen Ansatz kann das Überströmventil in einfacher Weise mit einer Rücklaufleitung verbunden werden, so dass der Anschluss an den Rücklauf weiter vereinfacht wird. Ferner kann der hohlzylinderförmige Ansatz ein Außengewinde, mindestens einen umlaufenden Wulst und/oder eine Rillung zur kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung mit einer Rücklaufleitung aufweisen. Dadurch wird der Sitz der Rücklaufleitung auf dem hohlzylinderförmigen Ansatz verbessert.
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Vorzugsweise besitzt der Auslasskanal gegenüber der zentralen Bohrung einen verringerten Innendurchmesser, so dass ein Absatz innerhalb der zentralen Bohrung zur Abstützung der Ventilfeder ausgebildet wird. Die über den Absatz am Ventilkörper vorgesehene Abstützung macht einen Federhalter entbehrlich, der üblicherweise zur Abstützung der Ventilfeder in die Bohrung des Ventilkörpers eingepresst wird. Der Wegfall des Federhalters vereinfacht den Aufbau des Überströmventils.
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Als weiterbildende Maßnahme wird ferner vorgeschlagen, dass das Gehäuse einen hohlzylinderförmigen Ansatz zur Ausbildung eines Einlasskanals besitzt, der die Einlassöffnung mit der zentralen Bohrung verbindet. Der den Einlasskanal und damit die Einlassöffnung ausbildende hohlzylinderförmige Ansatz kann in einfacher Weise mit einem T-förmigen Adapterstück verbunden werden, so dass durch diese Maßnahme der Anschluss an den Zulauf vereinfacht wird.
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Alternativ kann das Gehäuse einen als Bohrung ausgeführten Einlasskanal besitzen, der in einen im Gehäuse ausgebildeten Zulaufkanal mündet. Diese Ausführung des Gehäuses macht ein T-förmiges Adapterstück entbehrlich, so dass der Aufbau des Überströmventils weiter vereinfacht wird. Vorzugsweise verläuft der Zulaufkanal quer zum Einlasskanal, so dass ein T-förmiges Adapterstück durch das Gehäuse nachgebildet wird.
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Vorzugsweise wird der im Gehäuse ausgebildete Zulaufkanal zumindest an einem Ende durch einen seitlich am Gehäuse angeordneten Stutzen ausgebildet. Der Stutzen erleichtert den Anschluss an eine Zulaufleitung, so dass idealerweise beide Enden des Zulaufkanals stutzenförmig ausgebildet sind.
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Vorteilhafterweise sind das Gehäuse und der Ventilkörper kraft- und/oder formschlüssig verbunden. Durch eine solche Verbindung ist der Ventilkörper verliersicher im Gehäuse gehalten. Ferner wird eine gewisse Abdichtung erreicht. Vorzugsweise ist die kraft- und/oder formschlüssige Verbindung durch eine Steck-, Schraub- und/oder Pressverbindung realisiert.
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Zur Optimierung der Abdichtung wird ferner vorgeschlagen, dass zwischen dem Ventilkörper und dem Gehäuse mindestens ein Dichtring angeordnet ist.
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Wie bereits eingangs erwähnt, kann das erfindungsgemäße Überströmventil ein eigenständiges Bauteil sein, das im Bereich des Zulaufs einer Hochdruckpumpe in eine Zulaufleitung eingesetzt wird. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Überströmventil jedoch auch integraler Bestandteil einer Hochdruckpumpe sein.
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Daher wird ferner eine Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Überströmventil vorgeschlagen, bei welcher das Gehäuse des Überströmventils durch ein Gehäuseteil der Hochdruckpumpe gebildet wird.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
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1 einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Überströmventil gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform,
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2 einen schematischen Querschnitt durch das Überströmventil der 1,
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3 einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Überströmventil gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform,
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4 einen schematischen Querschnitt durch das Überströmventil der 3,
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5 einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Überströmventil gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform und
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6 einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Überströmventil gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Das in der 1 dargestellte Überströmventil umfasst einen Ventilkörper 2 mit einer zentralen Bohrung 3, in welcher ein Ventilkolben 6 entlang einer Längsachse 8 der zentralen Bohrung 3 verschiebbar geführt ist. Im Bereich der Führung sind Strömungskanäle 9 ausgebildet, die jeweils von einer Steuerkante 11 begrenzt werden. Wie der 2 zu entnehmen ist, weist der Ventilkörper 2 insgesamt drei Strömungskanäle 9 auf, die jeweils als Längsnuten ausgebildet und in gleichem Winkelabstand zueinander angeordnet sind. In der zentralen Bohrung 3 ist neben dem Ventilkolben 6 eine Ventilfeder 7 aufgenommen, die einerseits am Ventilkolben 6 und andererseits an einem Absatz 14 des Ventilkörpers 2 abgestützt ist.
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Der Ventilkörper 2 ist in ein Gehäuse 1 eingeschraubt. Zur Abdichtung ist zwischen dem Ventilkörper 2 und dem Gehäuse 1 ein Dichtring 21 eingelegt. Das Gehäuse 1 weist einen hohlzylinderförmigen Ansatz 15 auf, der einen Einlasskanal 16 mit einer Einlassöffnung 4 ausbildet. Der hohlzylinderförmige Ansatz 15 kann mit einem T-förmigen Adapterstück 22 verbunden werden, das dem Anschluss einer Zulaufleitung (nicht dargestellt) dient. Der in der Zulaufleitung herrschende Druck liegt demnach auch an der dem Einlasskanal 16 zugewandten Stirnseite des Ventilkolbens 6 an. Steigt dieser über einen vorgegebenen Grenzwert, wird der Ventilkolben 6 entgegen der Federkraft der Ventilfeder 7 in Richtung des Absatzes 14 verschoben. Mit Überfahren der Steuerkanten 11 gibt der Ventilkolben 6 die Strömungskanäle 9 frei, so dass eine Verbindung der Einlassöffnung 4 mit einer Auslassöffnung 5 besteht, die das Ende eines Auslasskanals 13 definiert, der durch einen hohlzylinderförmigen Ansatz 12 des Ventilkörpers 2 gebildet wird.
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Der Einlasskanal 16 mit der Einlassöffnung 4 und der Auslasskanal 13 mit der Auslassöffnung 5 sind jeweils koaxial zur Längsachse 8 angeordnet. In Offenstellung des Überströmventils wird dieses demnach axial durchströmt. Der axial verlaufende Auslasskanal 13 ersetzt radial verlaufende Absteuerbohrungen, die üblicherweise im Ventilkörper 2 zum Abführen der Absteuermenge ausgebildet sind. Damit entfällt auch die Notwendigkeit einen Ringkanal zwischen dem Ventilkörper 2 und dem Gehäuse 1 auszubilden, über welchen die Absteuermenge gesammelt einem Rücklaufanschluss zugeführt werden kann. Ferner erleichtert der den Auslasskanal 13 ausbildende hohlzylinderförmige Ansatz 12 den Anschluss einer Rücklaufleitung (nicht dargestellt), da er eine Art Anschlussstutzen ausbildet.
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In der 3 ist eine Abwandlung der Ausführungsform der 1 dargestellt, die sich dadurch unterscheidet, dass in die zentrale Bohrung 3 eine Hülse 10 eingesetzt ist. Die Hülse 10 dient der Führung des Ventilkolbens 6. Entsprechend sind die Strömungskanäle 9 in der Hülse 10 ausgebildet (siehe 4).
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigt die 5. Hier weist das Gehäuse 1 anstelle eines hohlzylinderförmigen Ansatzes 15 eine Bohrung zur Ausbildung eines Einlasskanals 17 auf. Der Einlasskanal 17 mündet in einen Zulaufkanal 18, der quer zum Einlasskanal 17 verläuft. An seinen beiden Enden wird der Zulaufkanal 18 durch Stutzen 19, 20 gebildet, die seitlich an das Gehäuse 1 angesetzt sind. Das T-förmige Adapterstück 22 ist demnach entbehrlich. Im Übrigen entspricht das in der 5 dargestellte Überströmventil dem der 1.
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Die 6 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform der 5, bei der wiederum eine Hülse 10 zum Einsatz gelangt. Im Übrigen entspricht das Überströmventil der 6 dem der 5.
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Die hohlzylinderförmigen Ansätze 12, 15 bzw. die Stutzen 19, 20 ermöglichen in einfacher Weise den Anschluss des erfindungsgemäßen Überströmventils an einen Zulauf bzw. an einen Rücklauf. Ferner weist ein erfindungsgemäßes Überströmventil einen einfachen Aufbau auf und ist somit kostengünstig herstellbar. Wird das Gehäuse 1 von einem Gehäuseteil einer Hochdruckpumpe gebildet, weist das Überströmventil nur wenige Teile auf, so dass die Herstellungskosten weiter gesenkt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013200050 A1 [0003]
