EP3014111A1 - Druckregelventil mit führung im ventilkörper - Google Patents

Druckregelventil mit führung im ventilkörper

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EP3014111A1
EP3014111A1 EP14721324.3A EP14721324A EP3014111A1 EP 3014111 A1 EP3014111 A1 EP 3014111A1 EP 14721324 A EP14721324 A EP 14721324A EP 3014111 A1 EP3014111 A1 EP 3014111A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
actuator
pressure control
pin
actuating element
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14721324.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dietmar Uhlmann
Vittorio Caroli
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3014111A1 publication Critical patent/EP3014111A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/005—Pressure relief valves
    • F02M63/0052—Pressure relief valves with means for adjusting the opening pressure, e.g. electrically controlled

Definitions

  • the invention relates to a pressure control valve, for example, in a
  • Fuel supply system of a vehicle is used.
  • pressure control valves are used, for example, to regulate a pressure in a high pressure region of a common rail injection system at a certain level.
  • a pressure regulating valve usually has an actuator in the form of an electromagnet, which can move a valve pin or pressure pin in a valve pin bore and a
  • Sealing element such as a valve ball, by the magnetic force in one
  • Valve seat holds to close the pressure control valve.
  • valve pin In known pressure control valves, the valve pin is held in an axial guide which is embodied in a separate component from the valve seat, whereby an axial offset can be present between the guide of the valve pin and the valve seat. In most cases, the interface between the valve pin and the sealing element is therefore designed so that the lateral
  • the dome is stamped on the valve pin in the assembled state to compensate for the axial offset. Also become tolerances with respect to coaxiality for a valve body, a
  • Valve housing and the valve pin concentrated. These measures are usually associated with increased costs and / or deteriorated output.
  • the invention relates to a pressure control valve, which can be installed, for example, in the housing of a high pressure pump of a common rail injection system.
  • the pressure regulating valve comprises a housing having an inlet opening and an outlet opening; one in
  • valve pin Housing guided valve pin with an actuator; a sealing element at one end of the actuating element, which is designed to close a valve seat upon movement of the valve pin, so that a fluid flow between the inlet opening and the outlet opening is interrupted.
  • the valve seat and an axial guide of the actuating element are of a
  • the actuator can be performed in the same component in which the valve seat is included.
  • an axial offset between the guide of the actuating element and the valve seat can be avoided, which by a simplified manufacturing process at a cost reductions ucitation can lead.
  • a better axial alignment generally leads to a centric force introduction to the actuating element and / or the sealing element and thus to a reduction of wear and hysteresis.
  • the tightness of the valve can be improved.
  • expensive, non-robust method such as the internal embossing of the actuating element on the sealing element, can be omitted in the manufacture of the pressure regulating valve.
  • Actuator and the valve seat can by machining the guide and valve seat with a single tool (for example, a
  • Step tool can be achieved.
  • the valve body may be a part of the housing in which the
  • Sealing element for example, a ball
  • the valve seat for example, a conical surface
  • a guide for the actuator or more generally a guide for the valve pin may be an axial bore / opening in the valve body or housing. This bore or opening may have the same cross-sectional area as the actuating element or the valve pin.
  • the valve body the senor body
  • Actuator is arranged. For example, when the pressure regulating valve is in the open state, the fluid can flow from the inlet opening into a space in front of the actuating element and leave the pressure regulating valve there through the outlet opening again.
  • the pressure regulating valve further comprises a spring in the valve body, which is designed to
  • the valve pin comprises an anchor pin which is supported on the actuating element.
  • the valve pin may comprise several parts.
  • the pressure regulating valve may comprise an actuator for moving the anchor pin, which may be, for example, a coil or an electromagnet. The separate from the anchor pin actuator can
  • valve (For example, via an intermediate element or a cap on the anchor pin) be supported on the anchor pin and be moved by this with.
  • fluid such as fuel
  • the valve When the valve is open, i.e., the seal member is not seated on the valve seat, fluid, such as fuel, may flow between the input port and the discharge port, and a pressure in front of the input port may be relieved.
  • the housing comprises a separate housing part separated from the valve body with a guide for the
  • Anchor pin The housing can also be constructed in several parts. In this way, the two housing parts can be made of different materials.
  • the guide for the actuator is integrated into the valve body, which is usually made of a hard material to prevent wear of the valve seat.
  • the further housing part may be made of a softer material.
  • the other housing part may be softer.
  • the magnetic force can be increased and material and costs in the area of the magnet can be saved.
  • the valve body is sleeve-like pushed over the further housing part and connected thereto.
  • the valve body may be constructed, for example, cup-like, wherein the inlet opening is arranged in its bottom. With a part of its wall, the valve body can be screwed onto the further housing part.
  • the pressure regulating valve further comprises a spacer disc between the valve body and the further housing part. With this disc, the distance between the sealing element and the valve set can be adjusted.
  • the pressure regulating valve further comprises an anchor pin cap between the anchor pin and the
  • the anchor pin cap can act as a mechanical power transmission element between the anchor pin and the actuator. If the anchor pin is hollow and designed to conduct fluid, the anchor pin cap may additionally have a through opening through which fluid can be introduced into the anchor pin. But it is also possible that a hollow anchor pin has lateral openings into which the fluid can flow.
  • the actuating element has at least one side channel, so that fluid can flow past the actuating element through the guide for the actuating element. In this way, fluid can flow in the direction of the anchor pin and from there in the direction of the discharge opening.
  • the actuating element may be a body with a cylindrical basic shape, which may have a tip at the end with the sealing element. In this tip, there may be a dome that can accommodate the sealing element.
  • the actuator may be molded by MIM (metal injection molding).
  • the valve pin is at least partially hollow and provides a connection for the fluid to the discharge opening.
  • the valve pin can be designed as a tube.
  • the sealing element comprises a valve ball which is separate from the actuating element. This can be located in a dome at the top of the actuator. But it is also possible that the sealing element is part of the actuating element or with this
  • Fig. 1 shows a longitudinal section through a pressure regulating valve according to a
  • Fig. 2 shows a longitudinal section through a pressure regulating valve according to another embodiment of the invention.
  • Fig. 3 shows a longitudinal section through a portion of a pressure regulating valve according to another embodiment of the invention.
  • Fig. 4A shows a side view of an actuating element for a
  • FIG. 4B shows a sectional view of the actuator of Fig. 4A.
  • Fig. 4C shows a front view of the actuator of Fig. 4A.
  • FIG. 4D shows a perspective view of the actuator of FIG. 4A.
  • Fig. 1 shows a longitudinal section through a pressure regulating valve 10, which comprises a multi-part pressure pin or valve pin 12 which can be pressed by means of magnetic force against a valve seat 14 to a flow of a fluid (such as
  • Fuel for a vehicle from an input port 16 into an outflow port 18.
  • the valve pin 12 has an anchor pin 12a and an actuator 12b, which are arranged one behind the other in a multi-part housing 20, are guided by this in an axial direction A and in the axial direction A. aligned axially.
  • the anchor pin 12a has a smaller diameter than the actuator 12b.
  • the anchor pin 12a is in a first housing part 20a and the
  • Actuating element 12b is guided in a second housing part 20b or valve body 20b, wherein the valve body 20a is connected to the first housing part 20a via a screw connection 22. Between the housing part 20a and the valve body 20b, a sealing ring 23 is arranged. In the first housing part 20a is an axial guide opening 24 for
  • the anchor pin 12a In the second housing part 20b is an axial guide opening 26 for guiding the actuating element 12b.
  • the two guide openings each have the same inner diameter as the corresponding outer diameter of the anchor pin 12 a and
  • an actuator 28 in the form of a coil surrounding the anchor pin 12a coil 28 is arranged, which generates a magnetic field when energized, which acts on an anchor plate 30 which is attached to one end of the anchor pin 12a.
  • the anchor plate 30 is disposed in an opening 32 in the housing 20, which is formed between a valve cover 34 and the housing part 20 a.
  • the valve cover 34 is placed on the housing part 20a. Between the housing part 20 a and the valve cover 34, a further sealing ring 36 is arranged.
  • valve cover 34 provides the axial outflow opening 18, which is opposite to the axial inlet opening 16. Further, the valve cover 34 has an electrical interface 38 in which electrical contacts, such as
  • Plug pins are arranged to energize the coil 28.
  • the valve seat 14 is formed in the valve body 20b, for example in the form of a conical seat.
  • the valve seat 14 is located in the axial direction A.
  • valve seat 14th opens and extends through the valve body 20b in the axial direction A, is covered with a cup-shaped filter 44 which is fixed to the valve body 20b.
  • the pressure regulating valve 10 can be fixed by means of the valve body 20b in a rail tube 46 of a common rail system, for example via a
  • Shim 50 is arranged, with which the distance between the valve tip 40 and the valve seat 14 can be adjusted in the axial direction.
  • an anchor pin cap 52 is attached, which is discontinued at one end 54 of the actuating element 12b.
  • Anchor plate 30 together with the anchor pin 12a in the axial direction A away from the valve seat 14.
  • the actuating element 12b with the valve ball 42 is also moved in this direction.
  • valve pin 12 serve as its components, the anchor pin 12a, the anchor pin cap 46 and the actuator 12b, not only for
  • the anchor pin 12a is hollow or tubular and has a hollow channel 58 in its interior.
  • the actuator 12b has lateral, axial channels 60 and grooves 60, respectively.
  • the anchor pin cap 46 is adapted to fluid flow out of the
  • fluid can now flow in a substantially axial fluid flow from the inlet opening 16 past the valve ball 42 through the side channels 60, is then deflected by the anchor pin cap 46 in the hollow channel 58 of the anchor pin 12a to there in the direction of
  • FIG. 2 shows a further embodiment of a pressure regulating valve 10, in which the actuating element 12b has an integrally formed sealing element 42 '. Since the guide opening 26 and the valve seat 14 are arranged in the same component 20b, this allows a much more precise position of these two components 12b, 14 to each other. In this way, the sealing element 42 'already at
  • Guide opening 26 is disposed between the valve seat 14 and the actuator 12 b, which can push the actuator 12 b in the direction of the anchor pin 12.
  • the anchor pin plate 52 'of Fig. 2 has no openings, but closes the end of the anchor pin 12a. Instead, the anchor pin 12a has lateral openings 66 through the fluid flowing on the actuator 12b
  • the outer diameter of the anchor pin 12a is greater than the outer diameter of the actuating element.
  • the pressure control valve of FIG. 2 may be constructed the same as that of FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a front section of a further embodiment of a pressure regulating valve 10, in which the actuating element 12b has no side channels, but the fluid flows directly from a Abêtraum 68 between the actuating element 12b and the valve seat 14 in the outflow openings 18, the side and in Radial direction in the valve body 20b are provided.
  • the sealing element 42 in the form of a
  • Valve ball can be arranged in a cap 70 in the tip 40 of the actuator 12 b. Due to the good centering by the guide 26, the cap 70 may be prefabricated in the actuator 12b.
  • Another advantage is the ability to interpret the hardness of the actuator 12b regardless of the depth of the cap 68.
  • the actuator 12b can be designed harder and thus be more robust against transport and handling damage.
  • the actuating element 12b has at its end 54 in the direction of the anchor pin 12a a spherical surface with a radius R.
  • the radius R is designed so that the center of the theoretical sphere is identical to the center of the dome 70. This ensures that the introduction of force from the actuator 22 to the actuating element 12b and from the actuating element 12b to the sealing element 42 is always centric, even if the actuating element 12b tilts slightly within the clearance of the guide 26.
  • the sealing element 42 When opening and closing the valve 10, the sealing element 42 is taken over the dome 70 from the actuator 12b. Especially when closing is ensured thanks to the good coaxiality between the guide 23 and the valve seat 14 that the sealing element 42 hits the valve seat 14 centrally. Thus, it is avoided that the valve ball 42 must slide with significant friction losses along one side of the valve seat 14 and that the
  • Actuator 12b canted due to the lateral reaction forces. Consequently, the robustness increases over a closing hysteresis.
  • the pressure control valve of FIG. 3 may be constructed the same as that of FIG. 1 or 2.
  • Figs. 4A to 4D show the actuator 12b from different views.
  • the actuating element has a cylindrical base body, which merges at one end into a point 40 with the dome 70. At an opposite end, it has a rounded surface 54.
  • the actuating element 12b has three side channels 60, which extend in the axial direction A.
  • Each of the side channels 60 has one circular segment-shaped cross section. In the area of the top 40 of the

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Abstract

Ein Druckregelventil (10) umfasst ein Gehäuse (20) mit einer Eingangsöffnung (16) und einer Abströmöffnung (18); einen im Gehäuse (20) geführten Ventilstift (12) mit einem Betätigungselement (12b); und ein Dichtelement (42, 42') an einem Ende des Betätigungselements (12), das dazu ausgeführt ist, einen Ventilsitz (14) bei Bewegung des Ventilstifts (12) zu verschließen, so dass ein Fluidstrom zwischen der Eingangsöffnung (16) und der Abströmöffnung (18) unterbrochen wird. Der Ventilsitz (14) und eine axiale Führung (26) des Betätigungselements (12b) werden von einem einstückigen Ventilkörper (20b) bereitgestellt.

Description

Beschreibung
Druckregelventil mit Führung im Ventilkörper
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil, das beispielsweise in einem
Kraftstoffversorgungssystem eines Fahrzeugs zum Einsatz kommt.
Hintergrund der Erfindung
In Fahrzeugen werden Druckregelventile beispielsweise dazu verwendet, einen Druck in einem Hochdruckbereich eines Common-Rail-Einspritzsystems auf einem bestimmten Niveau zu regeln. Ein derartiges Druckregelventil weist in der Regel einen Aktuator in der Form eines Elektromagneten auf, der einen Ventilstift bzw. Druckstift in einer Ventilstiftbohrung bewegen kann und der ein
Dichtelement, wie etwa eine Ventilkugel, durch die Magnetkraft in einem
Ventilsitz hält, um das Druckregelventil zu schließen.
Bei bekannten Druckregelventilen wird der Ventilstift in einer axialen Führung gehalten, die in einem vom Ventilsitz getrennten Bauteil ausgeführt ist, wodurch zwischen der Führung des Ventilstifts und dem Ventilsitz ein Achsenversatz vorhanden sein kann. In den meisten Fällen wird die Schnittstelle zwischen dem Ventilstift und dem Dichtelement daher so ausgeführt, dass die seitliche
Bewegung des Dichtelementes zugunsten eines leisen Betriebes verhindert wird (beispielsweise mittels einer tiefen Kalotte, in welche eine Ventilkugel teilweise versenkt ist). Diese radiale Bindung des Dichtelementes mit dem Ventilstift kann in
Kombination mit dem oben genannten Achsenversatz zwischen der Führung des Ventilstifts und dem Ventilsitz dazu führen, dass das Ventil nicht dicht ist oder eine Schließverzögerung bzw. -hysterese aufweist.
Um diese zu umgehen, wird beispielsweise die Kalotte am Ventilstift im montierten Zustand zur Kompensation des Achsenversatzes geprägt. Auch werden Toleranzen bezüglich Koaxialität für einen Ventilkörper, ein
Ventilgehäuse und dem Ventilstift eingeengt. Diese Maßnahmen sind in der Regel aber mit erhöhten Kosten und/oder mit verschlechterter Ausbringung verbunden.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein kostengünstiges, leicht herzustellendes und dicht schließendes Druckregelventil bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.
Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil, das beispielsweise in das Gehäuse einer Hochdruckpumpe eines Common-Rail-Einspritzsystems verbaubar ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Druckregelventil ein Gehäuse mit einer Eingangsöffnung und einer Abströmöffnung; einen im
Gehäuse geführten Ventilstift mit einem Betätigungselement; ein Dichtelement an einem Ende des Betätigungselements, das dazu ausgeführt ist, einen Ventilsitz bei Bewegung des Ventilstifts zu verschließen, so dass ein Fluidstrom zwischen der Eingangsöffnung und der Abströmöffnung unterbrochen wird. Der Ventilsitz und eine axiale Führung des Betätigungselements werden von einem
einstückigen Ventilkörper bereitgestellt.
Auf diese Weise kann das Betätigungselement im selben Bauteil geführt werden, in dem auch der Ventilsitz enthalten ist. So kann ein Achsenversatz zwischen der Führung des Betätigungselementes und dem Ventilsitz vermieden werden, was durch einen vereinfachten Herstellungsprozess zu einer Kosten red uzierung führen kann. Eine bessere axiale Ausrichtung führt außerdem in der Regel zu einer zentrischen Krafteinleitung auf das Betätigungselement und/oder das Dichtelement und somit zu einer Reduzierung von Verschleiß und Hysterese. Weiter kann die Dichtheit des Ventils verbessert werden. Auch können teure, nicht robuste Verfahren, wie das interne Prägen des Betätigungselementes auf dem Dichtelement, bei der Herstellung des Druckregelventils entfallen.
Eine stark verbesserte Koaxialität zwischen der Führung des
Betätigungselementes und dem Ventilsitz kann durch Bearbeitung von Führung und Ventilsitz mit einem einzigen Werkzeug (beispielsweise einem
Stufenwerkzeug) erreicht werden.
Der Ventilkörper kann dabei ein Teil des Gehäuses sein, in dem das
Dichtelement (beispielsweise eine Kugel) und der Ventilsitz (beispielsweise eine Kegelfläche) bereitgestellt sind.
Eine Führung für das Betätigungselement oder ganz allgemein eine Führung für den Ventilstift kann eine axiale Bohrung/Öffnung im Ventilkörper bzw. Gehäuse sein. Diese Bohrung bzw. Öffnung kann die gleiche Querschnittsfläche wie das Betätigungselement bzw. der Ventilstift aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Ventilkörper die
Abströmöffnung auf, die in axialer Richtung vor der Führung für das
Betätigungselement angeordnet ist. Das Fluid kann beispielsweise bei offenem Zustand des Druckregelventils von der Eingangsöffnung in einen Raum vor dem Betätigungselement fließen und von dort das Druckregelventil durch die Abströmöffnung wieder verlassen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Druckregelventil weiter eine Feder im Ventilkörper, die dazu ausgeführt ist, das
Betätigungselement in axialer Richtung von dem Ventilsitz wegzudrücken. Diese Feder kann sicherstellen, dass bei einem mehrteiligen Ventilstift die einzelnen Teile, wie etwa das Betätigungselement und ein Ankerstift, auch bei offenem Ventil kontaktieren. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Ventilstift einen Ankerstift, der auf dem Betätigungselement abgestützt. Mit anderen Worten kann der Ventilstift mehrere Teile umfassen. Das Druckregelventil kann einen Aktuator zum Bewegen des Ankerstifts umfassen, der beispielsweise eine Spule bzw. ein Elektromagnet sein kann. Das vom Ankerstift getrennte Betätigungselement kann
(beispielsweise über ein Zwischenelement oder eine Kappe auf dem Ankerstift) auf dem Ankerstift abgestützt sein und von diesem mit bewegt werden. Ist das Ventil offen, d.h., sitzt das Dichtelement nicht auf dem Ventilsitz, kann Fluid, wie etwa Kraftstoff, zwischen der Eingangsöffnung und der Abströmöffnung strömen und ein Druck vor der Eingangsöffnung kann abgebaut werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Gehäuse einen vom Ventilkörper getrennten weiteren Gehäuseteil mit einer Führung für den
Ankerstift. Das Gehäuse kann auch mehrteilig aufgebaut sein. Auf diese Weise können die beiden Gehäuseteile aus unterschiedlichem Material hergestellt werden. Die Führung für das Betätigungselement ist in den Ventilkörper integriert, der normalerweise aus einem harten Material hergestellt ist, um einen Verschleiß des Ventilsitzes zu vermeiden. Das weitere Gehäuseteil kann aus einem weicheren Material hergestellt sein.
Auch ist es möglich, das Gehäuse des Druckregelventils hinsichtlich
magnetischer Eigenschaften zu optimieren, da beispielsweise der weitere Gehäuseteil weicher sein darf. Somit kann die Magnetkraft erhöht und Material und Kosten im Bereich des Magnets eingespart werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Ventilkörper hülsenartig über das weitere Gehäuseteil geschoben und mit diesem verbunden. Der Ventilkörper kann beispielsweise becherartig aufgebaut sein, wobei in seinem Boden die Eingangsöffnung angeordnet ist. Mit einem Teil seiner Wandung kann der Ventilkörper auf das weitere Gehäuseteil geschraubt sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Druckregelventil weiter eine Abstandsscheibe zwischen dem Ventilkörper und dem weiteren Gehäuseteil. Mit dieser Scheibe kann der Abstand zwischen dem Dichtelement und dem Ventilsatz eingestellt werden. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Druckregelventil weiter eine Ankerstiftkappe zwischen dem Ankerstift und dem
Betätigungselement, die auf einem Ende des Betätigungselements abgesetzt ist. Die Ankerstiftkappe kann als mechanisches Kraftübertragungselement zwischen dem Ankerstift und dem Betätigungselement fungieren. Wenn der Ankerstift hohl ist und zum Leiten von Fluid ausgeführt ist, kann die Ankerstiftkappe zusätzlich eine Durchgangsöffnung aufweisen, durch die Fluid in den Ankerstift eingeleitet werden kann. Es ist aber auch möglich, dass ein hohler Ankerstift seitliche Öffnungen aufweist, in die das Fluid einströmen kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Betätigungselement wenigstens einen Seitenkanal auf, so dass Fluid am Betätigungselement vorbei durch die Führung für das Betätigungselement strömen kann. Auf diese Weise kann Fluid in Richtung des Ankerstifts strömen und von dort in Richtung der Abströmöffnung.
Das Betätigungselement kann ein Körper mit zylinderförmiger Grundform sein, der an dem Ende mit dem Dichtelement eine Spitze aufweisen kann. In dieser Spitze kann sich eine Kalotte befinden, die das Dichtelement aufnehmen kann. Das Betätigungselement kann mittels MIM (metal injection moulding) geformt sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Ventilstift zumindest abschnittsweise hohl und stellt eine Verbindung für das Fluid zur Abströmöffnung bereit. Beispielsweise kann der Ventilstift als Rohr ausgeführt sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Dichtelement eine vom Betätigungselement getrennte Ventilkugel. Diese kann sich in einer Kalotte an der Spitze des Betätigungselements befinden. Es ist aber auch möglich, dass das Dichtelement Teil des Betätigungselements ist bzw. mit diesem
integral/einstückig gefertigt ist.
Kurze Beschreibung der Figuren Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Druckregelventil gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch ein Druckregelventil gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch einen Abschnitt eines Druckregelventils gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 4A zeigt eine Seitenansicht eines Betätigungselements für ein
Druckregelventil gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 4B zeigt eine Schnittansicht des Betätigungselements der Fig. 4A. Fig. 4C zeigt eine Frontansicht des Betätigungselements der Fig. 4A. Fig. 4D zeigt eine perspektivische Ansicht des Betätigungselements der Fig. 4A.
Grundsätzlich sind identische oder ähnliche Teile mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Druckregelventil 10, das einen mehrteiligen Druckstift bzw. Ventilstift 12 umfasst, der mittels Magnetkraft gegen einen Ventilsitz 14 gedrückt werden kann, um ein Fließen eines Fluids (wie etwa
Kraftstoff für ein Fahrzeug) von einer Eingangsöffnung 16 in eine Abström Öffnung 18 zu verhindern.
Der Ventilstift 12 weist einen Ankerstift 12a und ein Betätigungselement 12b auf, die hintereinander in einem mehrteiligen Gehäuse 20 angeordnet sind, von diesem in einer axialen Richtung A geführt werden und in axialer Richtung A axial fluchten. Der Ankerstift 12a hat dabei einen geringeren Durchmesser als das Betätigungselement 12b.
Der Ankerstift 12a ist in einem ersten Gehäuseteil 20a und das
Betätigungselement 12b in einem zweiten Gehäuseteil 20b bzw. Ventilkörper 20b geführt, wobei der Ventilkörper 20a mit dem ersten Gehäuseteil 20a über eine Schraubverbindung 22 verbunden ist. Zwischen dem Gehäuseteil 20a und dem Ventilkörper 20b ist ein Dichtring 23 angeordnet. Im ersten Gehäuseteil 20a befindet sich eine axiale Führungsöffnung 24 zur
Führung des Ankerstifts 12a. Im zweiten Gehäuseteil 20b befindet sich eine axiale Führungsöffnung 26 zur Führung des Betätigungselements 12b. Die beiden Führungsöffnungen weisen jeweils den gleichen Innendurchmesser wie der entsprechende Außendurchmesser des Ankerstifts 12a bzw. des
Betätigungselements 12b auf.
In dem Gehäuseteil 20a ist ein Aktuator 28 in Form einer den Ankerstift 12a umschließenden Spule 28 angeordnet, die bei Bestromung ein Magnetfeld erzeugt, das auf eine Ankerplatte 30 wirkt, die an einem Ende des Ankerstifts 12a befestigt ist.
Die Ankerplatte 30 ist in einer Öffnung 32 im Gehäuse 20 angeordnet, die zwischen einem Ventildeckel 34 und dem Gehäuseteil 20a gebildet ist. Der Ventildeckel 34 ist dabei auf das Gehäuseteil 20a gesteckt. Zwischen dem Gehäuseteil 20a und dem Ventildeckel 34 ist ein weiterer Dichtring 36 angeordnet.
Der Ventildeckel 34 stellt dabei die axiale Abströmöffnung 18 bereit, die der axialen Eingangsöffnung 16 gegenüberliegt. Weiter weist der Ventildeckel 34 eine elektrische Schnittstelle 38 auf, in der elektrische Kontakte, wie etwa
Steckerpins, zur Bestromung der Spule 28 angeordnet sind.
Der Ventilsitz 14 ist im Ventilkörper 20b beispielsweise in Form eines Kegelsitzes gebildet. Der Ventilsitz 14 befindet sich dabei in axialer Richtung A
gegenüberliegend einer Spitze 40 des Betätigungselements 12b, auf der sich eine Ventilkugel 42 befindet. Die Eingangsöffnung 16, die in den Ventilsitz 14 mündet und durch den Ventilkörper 20b in axialer Richtung A verläuft, ist mit einem becherförmigen Filter 44 überdeckt, der an dem Ventilkörper 20b befestigt ist.
Das Druckregelventil 10 kann mittels des Ventilkörpers 20b in einem Railrohr 46 eines Common- Rail-Systems befestigt werden, beispielsweise über eine
Verschraubung 48.
Zwischen dem Gehäuseteil 20a und dem Ventilkörper 20b ist eine
Einstellscheibe 50 angeordnet, mit der der Abstand zwischen der Ventilspitze 40 und dem Ventilsitz 14 in axialer Richtung eingestellt werden kann.
Auf den Ankerstift 12a ist eine Ankerstiftkappe 52 aufgesteckt, die an einem Ende 54 des Betätigungselements 12b abgesetzt ist.
Ist das Druckregelventil 10 nicht bestromt, drückt eine Ventilfeder 56 die
Ankerplatte 30 zusammen mit dem Ankerstift 12a in axialer Richtung A vom Ventilsitz 14 weg. Durch den Druck des Fluids in der Eingangsöffnung 16 wird auch das Betätigungselement 12b mit der Ventilkugel 42 in diese Richtung bewegt.
In der Fig. 1 dienen der Ventilstift 12 wie seine Komponenten, der Ankerstift 12a, die Ankerstiftkappe 46 und das Betätigungselement 12b, nicht nur zur
Kraftübertragung, sondern auch zur Fluidleitung. Dazu ist der Ankerstift 12a hohl bzw. rohrförmig gebildet und weist in seinem Inneren einen Hohlkanal 58 auf. Das Betätigungselement 12b weist seitliche, axiale Kanäle 60 bzw. Rillen 60 auf. Die Ankerstiftkappe 46 ist dazu ausgeführt, einen Fluidstrom aus den
Seitenkanälen 48 in den Hohlkanal 47 des Ankerstifts 12a umzuleiten und weist dazu eine Durchströmöffnung 62 auf.
Bei geöffnetem Druckregelventil 10 kann nun Fluid in einem im wesentlichen axialen Fluidstrom aus der Eingangsöffnung 16 an der Ventilkugel 42 vorbei durch die Seitenkanäle 60 strömen, wird dann von der Ankerstiftkappe 46 in den Hohlkanal 58 des Ankerstifts 12a umgelenkt, um dort in Richtung der
Abströmöffnung 18 zu strömen. Die Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Druckregelventils 10, bei dem das Betätigungselement 12b ein integral geformtes Dichtelement 42' aufweist. Da die Führungsöffnung 26 und der Ventilsitz 14 im selben Bauteil 20b angeordnet sind, ermöglicht dies eine viel präzisere Lage dieser beiden Bauteile 12b, 14 zueinander. Auf diese Weise kann das Dichtelement 42' bereits beim
Herstellen des Betätigungselements 12b genau zentriert werden.
Weiter ist beim Druckregelventil 10 der Fig. 2 eine Feder 64 in der
Führungsöffnung 26 zwischen dem Ventilsitz 14 und dem Betätigungselement 12b angeordnet, die das Betätigungselement 12b in Richtung Ankerstift 12 schieben kann.
Die Ankerstiftplatte 52' der Fig. 2 weist keine Öffnungen auf, sondern verschließt das Ende des Ankerstifts 12a. Stattdessen weist der Ankerstift 12a seitliche Öffnungen 66 auf, durch die Fluid, das am Betätigungselement 12b
vorbeigeströmt ist, in den Hohlraum 58 im Ankerstift 12a strömen kann.
Bei der Fig. 2 ist der Außendurchmesser des Ankerstifts 12a größer als der Außendurchmesser des Betätigungselements.
Ansonsten kann das Druckregelventil der Fig. 2 genauso wie das der Fig. 1 aufgebaut sein.
Die Fig. 3 zeigt einen vorderen Abschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Druckregelventils 10, bei dem das Betätigungselement 12b keine Seitenkanäle aufweist, sondern das Fluid direkt aus einem Absteuerraum 68 zwischen dem Betätigungselement 12b und dem Ventilsitz 14 in die Abströmöffnungen 18 strömt, die seitlich und in radialer Richtung im Ventilkörper 20b vorgesehen sind. In der Fig. 3 ist zu erkennen, dass das Dichtelement 42 in der Form einer
Ventilkugel in einer Kalotte 70 in der Spitze 40 des Betätigungselements 12b angeordnet sein kann. Aufgrund der guten Zentrierbarkeit durch die Führung 26 kann die Kalotte 70 im Betätigungselement 12b vorgefertigt sein. Ein
aufwendiger Prägeprozess im montierten Zustand ist nicht mehr erforderlich. Da die Herstellung der Kalotte 70 nicht mehr unbedingt durch Prägung erfolgen muss, ist eine Erhöhung der Kalottentiefe möglich. Eine seitliche Schwingungsbewegung der Ventilkugel 42 bedingt durch die Instabilität der Strömung im Absteuerraum 68 wird somit effektiver vermieden. Folglich ist die Robustheit gegen die Entstehung störender Geräusche größer.
Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, die Härte des Betätigungselementes 12b unabhängig von der Tiefe der Kalotte 68 auszulegen. Das Betätigungselement 12b kann härter ausgelegt werden und somit robuster gegen Transport- und Handling-Beschädigungen sein.
Das Betätigungselement 12b weist an seinem Ende 54 in Richtung Ankerstift 12a eine kugelförmige Oberfläche mit Radius R auf. Der Radius R ist so ausgelegt, dass das Zentrum der theoretischen Kugel identisch mit dem Zentrum der Kalotte 70 ist. Somit wird gewährleistet, dass die Krafteinleitung vom Aktor 22 auf das Betätigungselement 12b und vom Betätigungselement 12b auf das Dichtelement 42 immer zentrisch ist, auch wenn das Betätigungselement 12b innerhalb des Spieles der Führung 26 leicht kippt.
Beim Öffnen und Schließen des Ventils 10 wird das Dichtelement 42 über die Kalotte 70 vom Betätigungselement 12b mitgenommen. Speziell beim Schließen wird dank der guten Koaxialität zwischen der Führung 23 und dem Ventilsitz 14 gewährleistet, dass das Dichtelement 42 den Ventilsitz 14 zentrisch trifft. Somit wird vermieden, dass die Ventilkugel 42 mit deutlichen Reibungsverlusten entlang einer Seite des Ventilsitzes 14 rutschen muss und dass das
Betätigungselement 12b sich aufgrund der seitlichen Reaktionskräfte verkantet. Folglich steigt die Robustheit gegenüber einer Schließhysterese.
Ansonsten kann das Druckregelventil der Fig. 3 genauso wie das der Fig. 1 oder 2 aufgebaut sein.
Die Fig. 4A bis 4D zeigen das Betätigungselement 12b aus verschiedenen Ansichten. Das Betätigungselement weist einen zylindrischen Grundkörper auf, der an einem Ende in eine Spitze 40 mit der Kalotte 70 übergeht. An einem gegenüberliegenden Ende weist es eine abgerundete Oberfläche 54 auf.
Die Betätigungselement 12b weist drei Seitenkanäle 60 auf, die in axialer Richtung A verlaufen. Jeder der Seitenkanäle 60 weist einen kreissegmentförmigen Querschnitt auf. Im Bereich der Spitze 40 des
Betätigungselements 12b weitet sich der Querschnitt der Seitenkanäle 60 derart auf, dass sie die Kalotte 70 berühren.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass„umfassend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und„eine" oder„ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener
Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den
Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Ansprüche
1. Druckregelventil (10), umfassend:
ein Gehäuse (20) mit einer Eingangsöffnung (16) und einer Abströmöffnung (18);
einen im Gehäuse (20) geführten Ventilstift (12) mit einem
Betätigungselement (12b);
ein Dichtelement (42, 42') an einem Ende des Betätigungselements (12), das dazu ausgeführt ist, einen Ventilsitz (14) bei Bewegung des Ventilstifts (12) zu verschließen, so dass ein Fluidstrom zwischen der Eingangsöffnung (16) und der Abströmöffnung (18) unterbrochen wird;
dadurch gekennzeichnet, dass
der Ventilsitz (14) und eine axiale Führung (26) des Betätigungselements (12b) von einem einstückigen Ventilkörper (20b) bereitgestellt sind.
2. Druckregelventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Ventilkörper (20b) die Abströmöffnung (18) aufweist, die in axialer Richtung (A) vor der Führung (26) für das Betätigungselement (12b) angeordnet ist.
3. Druckregelventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend:
eine Feder (64) im Ventilkörper (20b), die dazu ausgeführt ist, das
Betätigungselement (12b) in axialer Richtung (A) von dem Ventilsitz (14) wegzudrücken.
4. Druckregelventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Ventilstift (12) einen Ankerstift umfasst (12a), der auf dem
Betätigungselement (12b) abgestützt ist;
wobei das Gehäuse (20) einen vom Ventilkörper (20b) getrennten weiteren Gehäuseteil (20a) mit einer Führung (24) für den Ankerstift (12a) umfasst.
5. Druckregelventil (10) nach Anspruch 4,
wobei der Ventilkörper (20b) hülsenartig über das weitere Gehäuseteil (20a) geschoben und mit diesem verbunden ist.
6. Druckregelventil (10) nach Anspruch 4 oder 5, weiter umfassend:
eine Abstandsscheibe (50) zwischen dem Ventilkörper (20b) und dem weiteren Gehäuseteil (20a).
7. Druckregelventil (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, weiter umfassend: eine Ankerstiftkappe (52, 52') zwischen dem Ankerstift (12a) und dem Betätigungselement (12b), die auf einem Ende (54) des
Betätigungselements (12b) abgesetzt ist.
8. Druckregelventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Betätigungselement (12b) wenigstens einen Seitenkanal (60) aufweist, so dass Fluid am Betätigungselement (12b) vorbei durch die Führung (26) für das Betätigungselement (12b) strömen kann.
9. Druckregelventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Ventilstift (12) zumindest abschnittsweise hohl ist und eine Verbindung für das Fluid zur Abströmöffnung (18) bereitstellt.
10. Druckregelventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Dichtelement (42) eine vom Betätigungselement (12b) getrennte Ventilkugel umfasst.
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