DE8703065U1 - Device for keeping the fluid pressure in a circuit, in particular in a fuel injection system of an internal combustion engine, largely constant - Google Patents
Device for keeping the fluid pressure in a circuit, in particular in a fuel injection system of an internal combustion engine, largely constantInfo
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Description
; BÜNKE & PARTNER; BÜNKE & PARTNER
European Patent Att Manzingerweg 7 · 8000 München 60European Patent Att Manzingerweg 7 · 8000 Munich 60
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27. Februar 1987February 27, 1987
WEBER S.r.i.
Corso Marconi, 20
10125 Torino / ItalienWEBER Sri
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Unser Zeichen: W 1029Our reference: W 1029
Vorrichtung zur weitgehenden Konstanthaltung des Flüssigkeitsdrucks in einem Kreislauf/ insbesondere in einem Kraftstoffeinspritzsystem einer BrennkraftmaschineDevice for keeping the fluid pressure in a circuit/in particular in a fuel injection system of an internal combustion engine largely constant
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur weitgehenden Konstanthaltung des Flüssigkeitsdrucks in einem Strömungskreis, insbesondere in der Kraftstoffströmung eines Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine.The invention relates to a device for keeping the fluid pressure in a flow circuit largely constant, in particular in the fuel flow of an injection system of an internal combustion engine.
Derartige Vorrichtungen enthalten hauptsächlich eine Kammer, worin eine Flüssigkeit strömt und die mit einer Ablauföffnung in Verbindung steht, deren Durchtrittsfläche durch ein zwischen den Zuständen "Offen" und "Geschlossen" schaltbares Steuerglied gesteuert wird, das eine zumindest annähernd flache aktive Oberfläche aufweist, die zur Anlage an einer Ringfläche ausgebildet ist, welche koaxial zur Ablauföffnung liegt. Dieses Steuerglied wird durch eine Feder gegen die Ringfläche beaufschlagt. Die Feder wirkt auf eine deformier-Such devices mainly contain a chamber in which a liquid flows and which is connected to a drain opening, the passage area of which is controlled by a control element that can be switched between the states "open" and "closed" and has an at least approximately flat active surface that is designed to rest against an annular surface that is coaxial with the drain opening. This control element is acted upon by a spring against the annular surface. The spring acts on a deformable
bare Membran, die eine Viand der Kammer bildet. Das Steuerglied weist ferner eine im wesentlichen kugelförmige Oberfläche gegenüber der aktiven Oberfläche auf, die so ausgebildet ist, daß sie an einer konischen Oberfläche zur Ruhe kommt, die an einem Element gebildet ist, welches das Steuerglied lagert und direkt an der Membran angesetzt ist. Die Verbindung zwischen dem kugeiförmigen Oberflächenteil des Steuergliedes und der konischen Oberfläche des Sitzes, worin das Steuerglied ruht, ermöglicht dem Steuerglied eine Schwingbewegung, um einen im wesentlichen gleichmäßig gen Haltedruck zwischen der aktiven Oberfläche des Steuergliedes und der ringförmigen Fläche zu erreichen.ble membrane forming a via of the chamber. The control member further comprises a substantially spherical surface opposite the active surface which is designed to come to rest on a conical surface formed on an element which supports the control member and is directly attached to the membrane. The connection between the spherical surface part of the control member and the conical surface of the seat in which the control member rests enables the control member to oscillate in order to achieve a substantially uniform holding pressure between the active surface of the control member and the annular surface.
Bei anderen Ausführungsformen besteht das Steuerglied aus einer kreisrunden Scheibe, deren eine Oberfläche die aktive Oberfläche bildet, und einer Kugel, die auf der anderen Oberfläche der Scheibe angeschweißt ist. Auch in diesem Falle ruht die Oberfläche der Kugel an einer konischen Oberfläche des Sitzes, der an dem Lagerteil des Steuergliedes gebildet ist, um dem Steuerglied eine Schwingbewegung relativ zu dem Lager um irgendeine Achse zu ermöglichen, die durch den Mittelpunkt der Kugel verläuft.In other embodiments, the control member consists of a circular disc, one surface of which forms the active surface, and a ball welded to the other surface of the disc. Also in this case, the surface of the ball rests on a conical surface of the seat formed on the bearing part of the control member to allow the control member to oscillate relative to the bearing about any axis passing through the center of the ball.
Wenn der Druck der in der Kammer bei derartigen Vorrichtungen strömenden Flüssigkeit einen bestimmten Wert überschreitet, der durch die Anfangseinstellung der Vorrichtung bestimmt ist, wird die Membran entgegen der Wirkung der Feder verformt, so daß die aktive Oberfläche des Steuergliedes sich von der ringförmigen Fläche löst und die Flüssigkeit durch die Abflußöffnung entweichen kann. Derartige Vorrichtungen sind aber mit einer Reihe von Mängeln behaftet.When the pressure of the liquid flowing in the chamber of such devices exceeds a certain value, which is determined by the initial setting of the device, the membrane is deformed against the action of the spring, so that the active surface of the control element separates from the annular surface and the liquid can escape through the drain opening. However, such devices have a number of shortcomings.
Zunächst sind für den Bau der Bestandteile derartiger Vorrichtungen zahlreiche hochpräzise Bearbeitungen erforderlich/ wodurch die Herstellungskosten erhöht werden. Bei einem Steuerglied mit einem kugelförmigen Oberflächenteil ist eine äußerst genaue Bearbeitung erforderlich, die nur auf Spezialmaschinen durchgeführt wer j den kann. Wenn aber das Steuerglied dadurch gebildet wird, daß eine Kugel auf einer Metallscheibe angeschweißt wird, so muß das Schweißen extrem sorgfältig ausgeführt Werden, um eine Verformung der Scheibe zu vermeiden. Die Oberfläche, an welcher das Steuerglied in dem Hohlraum des Lagerteils zur Anlage kommt, erfordert eine hochgenaue Endbearbeitung und eine Oberflächenbehandlung, um diese Oberfläche besonders hart auszubilden. Diese Arbeitsgänge werden weiter dadurch erschwert, daß die Oberfläche im Inneren des Hohlraums des Lagerteils liegt. Damit diese Bearbeitungen und Oberflächenveredelungen ausgeführt werden können, müssen die verschiedenen betroffenen Komponenten weiterhin unter Verwendung von sehr teuren Werkstoffen hergestellt werden.Firstly, the construction of the components of such devices requires a large number of high-precision machining operations, which increases the manufacturing cost. In the case of a control member with a spherical surface portion, extremely precise machining is required which can only be carried out on special machines. However, if the control member is formed by welding a sphere to a metal disk, the welding must be carried out with extreme care to avoid deformation of the disk. The surface against which the control member rests in the cavity of the bearing part requires high-precision finishing and surface treatment to make this surface particularly hard. These operations are further complicated by the fact that the surface is located inside the cavity of the bearing part. In order to carry out these machining and surface finishes, the various components concerned must still be manufactured using very expensive materials.
Schließlich können wegen der Schwierigkeiten bei der Ausführung der genannten Bearbeitungen Abmessungs- und geometrische Toleranzen relativ groß ausfallen, wodurch die Funktion der Vorrichtung beeinträchtigt wird.Finally, due to the difficulties involved in carrying out the abovementioned operations, dimensional and geometric tolerances may be relatively large, thereby compromising the functioning of the device.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die von allen genannten Mangeln frei ist, also eine geringe Anzahl von einfach ausgebildeten Bauelementen aufweist, die mit hoher Genauigkeit bearbeitet werden können, jedoch keine Spezialmaschinen oder Spezialwerkzeuge zur Herstellung benötigen.The invention is based on the object of creating a device of the type specified at the outset which is free from all of the defects mentioned, i.e. has a small number of simply designed components which can be machined with high precision but do not require any special machines or special tools for production.
Durch die Erfindung wiild eine Vorrichtung zur weitgehenden Konstanthaltung des Flüssigkeitsdrucks in einemThe invention provides a device for largely maintaining the fluid pressure in a
Strömungskreis geschaffen, insbesondere im Brennstoff"' system einer Kraftstoffeinspritzanlage einer Brennkraftmaschine^ mit einer Kammer, v/orin die Flüssigkeit strömt und die mit einer Ablauföffnung in Verbindung steht, wobei der Durchfluß der Flüssigkeit durch diese Ablauföffnung durch ein zwischen den Zuständen "&Ogr;&iacgr;&iacgr;&bgr;&eeacgr;" und "Geschlossen" schaltbares Steuerglied gesteuert wird, daß eine im wesentlichen flache aktive Oberfläche aufweist, die zur Anlage an einer Ringfläche ausgebildet ist, welche koaxial zur Ablauföffnung liegt; das Steuerglied wird durch eine Feder gegen die RingA flow circuit is created, in particular in the fuel system of a fuel injection system of an internal combustion engine, with a chamber into which the liquid flows and which is connected to a drain opening, the flow of the liquid through this drain opening being controlled by a control element which can be switched between the states "open" and "closed" and which has a substantially flat active surface which is designed to rest on an annular surface which is coaxial with the drain opening; the control element is urged against the annular surface by a spring.
fläche beaufschlagt, wobei diese Feder auf eine deformierbare Membran einwirkt, die eine Wand der Kammer bildet. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Kugel aufweist, welche zwischen der Membran und dem Steuerglied angeordnet ist, welches eine konkave Oberfläche gegenüber der aktiven Oberfläche aufweist und mit einem Lagersitz für die Oberfläche der Kugel ausgebildet ist, so daß eine Schwingbewegung des Steuergliedes um jegliche Achse möglich ist, welche durch die Mitte der Kugel führt, so daß ein im wesentlichen gleichmäßiger Haltedruck zwischen der aktiven Oberfläche des Steuergliedes und der Ringfläche erhalten wird.surface, this spring acting on a deformable membrane which forms a wall of the chamber. The device is characterized in that it comprises a ball which is arranged between the membrane and the control member, which has a concave surface opposite the active surface and is designed with a bearing seat for the surface of the ball, so that an oscillating movement of the control member is possible about any axis which passes through the center of the ball, so that a substantially uniform holding pressure is obtained between the active surface of the control member and the annular surface.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung, die einen Axialschnitt dieser Ausführungsform zeigt.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of an embodiment of the invention with reference to the drawing, which shows an axial section of this embodiment.
Die beschrieben» Vorrichtung ist zur Verwendung in einem Strömungsmittelkreis bestimmt, insbesondere im Kraftstoffsystem einer Kraftstoffeinspritzanlage einer Brennkraftmaschine, um darin den Kraftstoffdruck weitgehend konstant zu halten.The device described is intended for use in a fluid circuit, in particular in the fuel system of a fuel injection system of an internal combustion engine, in order to keep the fuel pressure therein largely constant.
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Diese Vorrichtung weist ein Gehäuse 1 auf, worin eine
Kammer 2 gebildet ist, in der die Flüssigkeit des Strömungsmittelkreises strömt. Diese Flüssigkeit wird über
einen der Rohrstutzen 3 zugeführt und fließt über den
anderen ab.This device comprises a housing 1, in which a
Chamber 2 is formed in which the fluid of the fluid circuit flows. This fluid is
one of the pipe sockets 3 and flows over the
others.
Die Kammer 2 steht mit einer Ablauföffnung 4 in Verbindung, die ihrerseits mit der Durchgangsöffnung einer |
endseitig angeordneten Buchse 5 in Verbindung steht.
Zwischen dem Gehäuse 1 und einem Deckel 6 ist eine de- | formierbare Membran 7 eingeklemmt, auf die eine Schrau- {
benfeder 8 wirkt, welche zwischen einer ersten Platte j 9, die an der Membran 7 anliegt, und einer zweiten Plat- \
te 10 abgestützt ist, die am unteren Ende eines Stiftes j 11 befestigt ist. Der Stift 11 ist durch eine passende |
Bohrung im Deckel 6 eingetrieben und kann in Axialrich- \
tung relativ zum Deckel 6 eingestellt werden, um die : Vorspannung der Feder 8 einzustellen. Die im Inneren ·
des Deckels 6 gebildete Kammer steht mit der Außenatmo- \
Sphäre über eine im Stift 11 gebildete Bohrung 12 in
Verbindung. Die Buchse 5 weist eine im wesentlichen
flache Ringfläche 15 auf, an der ein zwischen den Zuständen "Offen" und "Geschlossen" schaltbares Steuerglied
16 anliegt. Dieses Steuerglied 16, das im wesent- i. liehen scheibenförmig ausgebildet ist, weist eine fla- f
ehe aktive Oberfläche 17 auf, die zur Anlage an der
Ringfläche 15 ausgebildet ist, und besitzt auf der ge- &idigr;!
genüberliegenden Seite eine konkave, im wesentlichen ; konische Oberfläche 18, die koaxial zur Scheibe liegt.The chamber 2 is connected to a drain opening 4, which in turn is connected to the through opening of a bushing 5 arranged at the end.
Between the housing 1 and a cover 6 a deformable membrane 7 is clamped, on which a helical spring 8 acts, which is supported between a first plate 9, which rests against the membrane 7, and a second plate 10, which is fastened to the lower end of a pin 11. The pin 11 is driven through a suitable hole in the cover 6 and can be adjusted in the axial direction relative to the cover 6 in order to adjust the preload of the spring 8. The chamber formed inside the cover 6 is in communication with the outside atmosphere via a hole 12 formed in the pin 11.
Connection. The socket 5 has a substantially
flat ring surface 15, against which a control element 16 which can be switched between the states "open" and "closed" is applied. This control element 16, which is essentially disk-shaped, has a flat active surface 17 which is designed to be applied to the
annular surface 15 and has on the opposite side a concave, essentially conical surface 18 which is coaxial with the disk.
Die Vorrichtung weist ferner eine Kugel 19 auf, die im
Inneren eines Hohlraumes 20 eines Stützteils 21 aufgenommen ist, welches an der deformierbaren Membran 7 1
befestigt ist. Der Hohlraum 20 kann irgendeine geeignete Form zur Lagerung der Kugel 19 aufweisen und gemäß
dem in der Zeichnung gezeigten Beispiel einenThe device further comprises a ball 19 which is
Inside a cavity 20 of a support part 21 which is attached to the deformable membrane 7 1. The cavity 20 can have any suitable shape for supporting the ball 19 and, according to the example shown in the drawing, can have a
zylindrischen Oberflächenteil und einen kegelförmigen Bodenflächenteil aufweisen. Die Kugel 19 kann in dem Hohlraum lediglich an der kegelförmigen Bodenoberfläche anliegen oder auch in diesem Hohlraum gefangengehalten sein, beispielsweise durch bleibende Verformung der Randbereiche des Hohlraums.cylindrical surface part and a conical bottom surface part. The ball 19 can only rest on the conical bottom surface in the cavity or can also be held captive in this cavity, for example by permanent deformation of the edge areas of the cavity.
Die Kugel 19 liegt an der konkaven Oberfläche 18 des Steuerglieds 16 an, wie die Zeichnung klar erkennen läßt. Eine Schraubenfeder 22 hält das Steuerglied 16 in Anlage an der Kugel 19.The ball 19 rests against the concave surface 18 of the control member 16, as can be clearly seen in the drawing. A coil spring 22 holds the control member 16 in contact with the ball 19.
Die beschriebene Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Unter normalen Betriebsbedingungen der Vorrichtung strömt die Flüssigkeit durch die Kammer 2 von einem Rohrstutzen 3 zum anderen. Wenn der Flüssigkeitsdruck einen gegebenen Wert überschreitet, der durch die Vorspannung der Feder und die elastischen und geometrischen Eigenschaften der deformierbaren Membran 7 bestimmt ist, erzeugt die Summe der auf die Membran 7 einwirkenden Drücke eine im wesentlichen axial gerichtete Resultierende, welche die Vorspannung der Feder 8 überwindet und die Membran 7 verformt. Das Stützteil 21 wird daher aufwärts bewegt, so daß die aktive Oberfläche 17 des Steuergliedes 16 von der Ringfläche 15 freikommt und eine gegebene Flüssigkeitsmenge durch die Ablauföffnung 4 abströmen kann. Sobald der normale Druck in der Kammer 2 wiederhergestellt ist, wird das Steuerglied 16 durch die Feder 8 in seine Anfangsstellung zurückbewegt, wodurch die Flüssigkeitsströmung durch die öffnung 4 unterbunden wird.The device described works as follows: Under normal operating conditions of the device, the liquid flows through the chamber 2 from one pipe socket 3 to the other. When the liquid pressure exceeds a given value determined by the preload of the spring and the elastic and geometric properties of the deformable membrane 7, the sum of the pressures acting on the membrane 7 generates a substantially axially directed resultant which overcomes the preload of the spring 8 and deforms the membrane 7. The support part 21 is therefore moved upwards so that the active surface 17 of the control member 16 is released from the annular surface 15 and a given quantity of liquid can flow out through the drain opening 4. As soon as the normal pressure in the chamber 2 is restored, the control member 16 is moved back to its initial position by the spring 8, thereby stopping the flow of liquid through the opening 4.
Nach Wiederherstellung der geschlossenen Stellung kann das Steuerglied 16 eine Schwingbewegung relativ zur Kugel 19 um irgendeine Achse ausführen, die durch den Mittelpunkt der Kugel verläuft, aufgrund der AnlageAfter the closed position has been restored, the control member 16 can perform an oscillating movement relative to the ball 19 about any axis passing through the center of the ball, due to the system
zwischen der kugelförmigen Oberfläche der Kugel und der konischen Oberfläche 18.between the spherical surface of the ball and the conical surface 18.
Der Schluß zwischen diesen Oberflächen bildet eine Art Kugelgelenk, welches es dem Steuerglied 16 gestattet, sich in die günstigste Stellung zu bewegen, um einen nahezu gleichförmigen Anlagedruck zwischen der aktiven Oberfläche 17 und dar Ringfläche 15 zu gewährleisten. Infolgedessen wird durch das Steuerglied eine sehr gute Dichtung erreicht.The connection between these surfaces forms a kind of ball joint, which allows the control element 16 to move into the most favorable position in order to ensure a nearly uniform contact pressure between the active surface 17 and the annular surface 15. As a result, a very good seal is achieved by the control element.
Während der Bewegung des Steuergliedes 16 gewährleistet die Feder 22 ferner, daß dieses Steuerglied dauernd in Anlage an der Kugel 19 geha.lten wird.During the movement of the control member 16, the spring 22 also ensures that this control member is constantly held in contact with the ball 19.
Die erfin^.ungsgemäße Vorrichtung weist auch eine sehr einfacn^ Struktur auf und enthält Bauteile von einfacher Ausbildung, die mit engen Bearbeitungstoleranzen hergestellt werden können. Das Steuerglied 16 weist nämlich lediglich zwei einander gegenüberliegende Oberflächen auf, von denen die eine flach und die andere konisch ist und die daher schnell auf üblichen Maschinen mit hoher Präzision bearbeitet werden können, zumal sie einen unbehinderten Zugang erlauben und von sehr einfacher Gestalt sind. Das Stützteil 21 für die Kugel ist ebenfalls von sehr einfacher Ausbildung und erfordert weder eine präzise Bearbeitung noch den Einsatz von teuren Werkstoffen. Der Hohlraum 20, der an dem Stützteil 21 gebildet ist, um die Kugel 19 aufzunehmen, erfordert keine präzise Bearbeitung, da keinerlei Bewegung zwischen Kugel und Hohlraum auftritt und dieser Hohlraum allein zur Abstützung der Kugel dient. Wie die Zeichnung leicht erkennen läßt, kann selbst durch eine nicht genau koaxiale Lage der Achse des Hohlraums zur Achse der Ablauföffnung 4 am Gehäuse 1 die Dichtungsfunktion des Steuergliedes 16 in keiner Weise beein- The device according to the invention also has a very simple structure and comprises components of simple design which can be manufactured with close machining tolerances. The control member 16 has in fact only two opposing surfaces, one of which is flat and the other conical, and which can therefore be machined quickly on conventional machines with high precision, especially since they allow unhindered access and are of very simple design. The support part 21 for the ball is also of very simple design and does not require precise machining or the use of expensive materials. The cavity 20 formed on the support part 21 to accommodate the ball 19 does not require precise machining since there is no movement whatsoever between the ball and the cavity and this cavity serves only to support the ball. As can be easily seen from the drawing, even if the axis of the cavity is not exactly coaxial with the axis of the drain opening 4 on the housing 1, the sealing function of the control element 16 cannot be affected in any way.
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trächtigt werden, da letzteres lediglich in der Ebene der miteinander zusammenwirkenden Oberflächen 15 und 17, von denen die Dichtungsfunktion abhängt, verlagert würde. Da weiterhin keinerlei Oberflächenbearbeitung ac irgendeiner Oberfläche des Stützteils 21 erforderlich ist, kann dieses aus kostengünstigen Werkstoffen gefertigt werden.be impaired, since the latter would only be displaced in the plane of the interacting surfaces 15 and 17, on which the sealing function depends. Furthermore, since no surface treatment of any surface of the support part 21 is required, the latter can be made from inexpensive materials.
Schließlich ist die Kugel 19 ein weitverbreitetes und kostengünstiges Bauelement, das mit extrem hoher Oberflächengüte und sehr engen Bearbeitungstoleranzen verfügbar ist.Finally, the ball 19 is a widely used and cost-effective component that is available with extremely high surface quality and very tight machining tolerances.
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