CN104685203B - 用于泵的阀门 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于递送燃料的泵的阀门，其具有闭合元件，所述闭合元件被安装在阀体中，以便可沿着轴线移动，其中所述闭合元件被设计以关闭所述泵的管道，其中致动器被提供，所述致动器操作性地连接至所述闭合元件，其中所述闭合元件具有第一接触表面，其中所述致动器具有第二接触表面，其中所述闭合元件和所述致动器经由所述接触表面彼此接触，所述阀门的特征在于，所述接触表面至少部分地为球形表面的形式。

Description

用于泵的阀门

技术领域

本发明涉及一种用于泵的阀门以及一种用于递送燃料的泵。

背景技术

现有技术，例如DE102008018018A1，公开了一种用于递送流体的泵。该泵具有围绕缸室的缸外壳。泵活塞被可轴向移动地布置在缸室中。闭合体在闭合位置阻止流体流从流体供给管线到缸室，否则就释放流体流。该泵具有可控制的致动器，致动器包含由电绝缘材料制成的致动器外壳。闭合体被联接至致动器。致动器具有磁性转子，其与闭合体主动连接。

DE102004028968A1公开了一种具有安全打开显示器的阀门。该阀门具有磁性驱动，其中转子经由半球形端件被插入到闭合元件的半球形凹部中。

DE10332345A1公开了一种电磁阀门，其阀门闭合元件以自我为中心被布置在介于起阀器和阀座之间的旋转点周围。

DE10255740A1公开了一种直接控制的比例限压阀门。该阀门具有阀锥体，其能够被成比例的磁体的转子致动。阀锥体被支撑在转子中的万向接头上。阀锥体进一步被外壳侧引导件引导，其中介于阀锥体和外壳侧引导件之间的间隙小于介于阀锥体和转子之间的间隙。

DE19700979A1公开了一种具有转子的磁性阀门，该转子作用于闭合元件上以便开启或关闭阀座。

DE2208183公开了一种磁性阀门，其中闭合元件经由球被主动连接至转子。

DE2052307公开了一种电磁致动的座阀，其中转子经由万向接头连接被联接至起阀器。

DE202004002432U1公开了一种双磁性阀门，该双磁性阀门具有两个相邻的阀门元件，该阀门元件能够通过共用的磁体经由T形力传递元件在闭合方向上被制动以对抗弹簧力，该双磁性阀门采用具有滑动引导件的轴被引导在阀门元件的致动方向上，其中滑动引导件与轴之间提供有径向安全间隙，并且其中在滑动引导件的背离阀门元件的一侧上，在力传递元件的轴与转子或者磁体的可移动地引导的转子柱塞之间提供有倾斜铰链接头。

DE7335302U公开了一种磁性阀门，其中转子配备有套筒，其中球被布置在套筒中并且取决于转子的位置来开启或关闭管线。

DE19917756A1涉及一种电磁阀门，该电磁阀门具有阀门外壳，其在外壳开口中接收阀座，该电磁阀门具有柱塞状阀门闭合元件，其能够被放置在阀座上并且能够连接或隔离通向阀座的压力介质通道，该电磁阀门具有被可轴向移动地布置在阀门外壳中以接收阀门闭合元件的磁性转子，该阀门闭合元件通过铰链接头被可移动地安装在磁性转子上，其中该阀门闭合元件连同该磁性转子一起形成能够被独立搬运的子组件。该转子具有作为渐缩阶梯式孔而形成的转子孔，借此渐缩阶梯首先允许恒定支承表面，这是容易产生的，以接收锥形铰链，并且在该铰链上方，其被连接至该转子孔，用于几乎完全容纳具有恒定横截面的压缩弹簧，而在铰链下方，渐缩阶梯转变成相对窄的转子孔，该阀门闭合元件被安全地引导在该相对窄的转子孔中，以便几无径向间隙地以关节连接方式取向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的阀门和一种改进的泵，其中在介于致动器和闭合体之间的接触面上的磨损被特别降低。

本发明的目的通过根据本发明的阀门和根据本发明的泵来实现。根据本发明，提供了一种用于递送燃料的泵的阀门，所述阀门具有外壳并且具有闭合元件，其中所述闭合元件沿着所述外壳中的轴线被能够移动地引导，其中所述闭合元件配置为关闭所述泵的通道，其中致动器被提供，其中所述闭合元件具有第一接触面，其中所述致动器具有第二接触面，其中所述闭合元件和所述致动器经由所述接触面彼此主动连接，其中所述致动器被配置为磁性线圈和磁性转子，并且其中所述第二接触面形成在所述转子上，其中所述转子具有凹部，所述闭合元件被引导通过所述凹部，并且其中所述第二接触面在所述凹部附近形成在所述转子上，其特征在于，两个接触面被配置为球形表面的一部分，其中半球形表面被形成并布置为使得所述半球形表面的中心点被布置为横向偏移。根据本发明，还提供了一种用于将燃料递送至车辆的发动机的泵，所述泵具有根据本发明的阀门。

本发明还公开了进一步有利的实施方案。

在根据本发明的实施方案中，致动器被配置为磁性线圈和磁性转子，其中在转子上形成致动器的接触面。通过使用作为致动器的一部分的转子，可以实现一种具有优化的结构尺寸的更简单的致动器。另外，转子具有凹部，闭合元件被引导通过凹部。在凹部的附近形成转子的接触面。

所述阀门的一个优点在于闭合元件和致动器的接触面的刮擦被降低。这是可以实现的，因为闭合元件和致动器的接触面作为半球形表面而形成。作为半球形表面的构造赋予了被降低的刮擦。通过形成至少一个作为半球形表面的接触面，当闭合元件相对于致动器处于轴向倾斜位置时，刮擦也是较低的。另外，实际的接触面积在这种倾斜位置中仍然是相对较大的。半球形表面可以具有任何类型的曲率，特别是曲率的半径可以变化。

由于接触面作为半球形表面而形成，实际的接触表面积被增加，以致于刮擦被进一步降低。另外，轴向倾斜位置对实际的接触表面积（乃至刮擦）的负面影响被进一步降低。

在进一步的实施方案中，至少一个接触面具有半径恒定的球形表面的一部分的形式。通过将接触面形成为球形表面，闭合元件相对于致动器的轴向倾斜位置中的刮擦被进一步降低。此外，形成具有恒定半径的球形表面是相对简单和经济的。

在进一步的实施方案中，两个接触面中的每一个都作为具有恒定半径的球形表面的一部分而形成。通过将球形表面形成为具有恒定半径的球形表面，接触面的刮擦是较低的，即使致动器和/或闭合元件在轴向方向上彼此并未采用精确的平行取向。

在进一步的实施方案中，两个接触面作为凸状球形表面的一部分而形成。通过这种方式，采用针对球形表面精度的较低的要求能够实现刮擦的降低。

在进一步的实施方案中，半径落在米级范围（Bereich von Metern）内。由于较大的半径，特别是在形成两个凸状接触面时，特别是采用凸状球形面，实现了较大的接触面积，并且当接触面相对于彼此倾斜时，仍然可以实现较大的接触面积乃至较低的刮擦。

在进一步的实施方案中，两个接触面的球形表面具有不同的半径。这是有利的，特别是当形成接触面的凸凹布置时。当较大的半径用于凸状球形表面并且较小的半径用于凹状球形表面时，当两个接触面具有轴向倾斜位置时，无需形变也能够实现较大的接触面积。

在一个实施方案中，一个接触面至少部分地以凸状形成，并且另一个接触面至少部分地以凹状形成。通过将凸状球形表面与凹状球形表面配对，致动器和闭合元件之间提供有较大的接触面积，当致动器相对于闭合元件倾斜时，其也允许较大的接触面积。刮擦因此被进一步降低。

此外，在阀门的致动中，发生如下情况，其中致动器的接触面和闭合元件的接触面之间存在间隙。

在这种情况下，球形表面的形式——特别是在凸凹配对中——导致接触面之间的相互冲击的液压阻尼，因为接触面之间的空间填充有流体，特别是填充有燃料。因而，与较大的接触面积一样，即使在轴向倾斜的情况下，仍然实现了利用流体的进一步的液压阻尼。

在进一步的实施方案中，选择曲率，特别是凸状和凹状接触面的半径，以致于在凸状接触面和凹状接触面之间的环形凹状接触面（特别是凹状半球形表面）的中间产生一个环形接触区域。通过这种方式，可以实现接触区域的尺寸最大化，甚至在闭合元件的轴向倾斜定位时。还支持形成液压阻尼垫。

在进一步的实施方案中，接触面作为半球形表面而形成，其中半球形表面的中心轴线是横向偏移的。这赋予了一种横向偏斜位置，其导致接触面之间的稍大的间隙。扩大的间隙支持在接触面之间形成流体阻尼垫。

在进一步的实施方案中，衬套被附接至闭合元件，其中在衬套上形成闭合元件的接触面。衬套的使用允许接触面的简单和经济的生产，因为在衬套被固定至闭合元件之前就在衬套上产生接触面。在整体闭合元件上生产接触面基本上是更加复杂乃至更加昂贵的。另外，不同的材料能够用于形成衬套，特别是具有比用于形成闭合元件的表面涂层更硬的表面涂层的材料。闭合元件的两部分形成为所使用的生产工艺和材料赋予了更大的灵活性。

在进一步的实施方案中，闭合元件具有带有引导表面的部分，其中采用阀门外壳中的部分轴向引导闭合元件，并且其中转子具有至少一个另一通道，其中该另一通道通向凹部并且被提供用于将流体从通道供给至接触面的区域。

在进一步的实施方案中，阀门外壳具有另一通道，借此另一通道，流体（特别是燃料）能够被供给至接触面的区域。这有助于支持形成液压阻尼垫，其由接触面之间的流体形成。足够的压力在阀门外壳的通道中占优势以保证形成液压垫。

附图说明

下面将参照附图来更加详细地说明本发明。这些附图显示了：

图1为用于燃料的泵的示意性局部摘录图，

图2为转子和闭合元件的衬套的示意图，

图3为闭合元件和转子的接触面的放大示意图，

图4为具有两个凸状接触面的实施方案的示意图，和

图5为具有接触面的另一个实施方案的示意图，接触面的半球形表面具有多个半径。

具体实施方式

在局部示意图中，图1显示了用于递送流体的泵1。例如，泵1可以采取燃料泵（特别是用于燃料的高压泵）的形式。泵1具有外壳2，其中产生第一通道3。第一通道3通向供给室4并且构成供给通道。供给室4被连接至压力室5。压力室5被连接至构成排放通道的第二通道6。例如，第一通道3可以被连接至预递送泵或燃料箱。第二通道6可以被连接至燃料存储单元或喷射器。泵活塞7在压力室5中被可轴向移动地引导。泵活塞7被驱动轴8迫使进行轴向上下移动。在供给室4与压力室5之间形成的过渡区域40中，密封座9被布置在外壳2上。第二密封座11被分配至密封座9并且形成于闭合元件10上。密封座9和第二密封座11各自作为环面而形成。伴有第二密封座11的闭合元件10位于压力室5的内侧。压力室5的直径在供给室4的方向上在过渡区域渐缩，闭合元件10被引导通过供给室4。与压力室5相反地，供给室4被连接至阀门室13。在阀门室13中，引导部分14被布置在供给室4附近。引导部分14具备带有引导表面的中心孔15。闭合元件10具有引导部分12，其被布置在孔15中并且被在中心轴线30上的孔15的引导表面轴向引导。在引导部分14上方，转子16被布置在阀门室13中。转子16形成为圆柱形并且在一个径向外侧处具有圆柱形壳体表面的形式的引导表面17。阀门室13形成为圆柱形并且具有针对转子16的第二引导表面41。转子16由磁性材料制成并且沿着中心轴线30被可轴向移动地布置在阀门室13中。转子16还具有第二孔18，闭合元件10的部分19被引导通过该第二孔18。闭合元件10的部分19采用端件44在与压力室5相反的方向上突出超过转子16。转子16的第二孔18与转子16的至少一个另一通道20连接，其中该另一通道从转子的底侧43被引导至第二孔18。此外，引导部分14具有附加通道21，其从引导部分14的顶侧42运行至引导部分14的底侧45。该附加通道将供给室4连接至转子16的另一通道21。通过这种方式，在供给室4和第二孔18之间产生液压连接。

采用外壳盖24关闭阀门室13，其中在外壳盖24中形成接收器开口25，闭合元件10的端件44突出到该外壳盖24中。与第二阀门座11相反地，在转子16外部的端件44上，闭合元件10具有衬套23，其作为单独的零件而形成并且被固定地连接至闭合元件10。弹簧28被布置在接收器开口25中并且被夹紧在外壳盖24与衬套23之间。衬套23具有第一接触面26，该第一接触面26被分配至转子16的第二接触面27。第二接触面27在转子16的顶侧在孔16上的附近形成。

在某些情况下，第一接触面26利用接触区域位于第二接触面27上。对称于中心轴线30旋转形成第一和第二接触面26、27，并且在中心轴线的平面中具有可以变化的曲率半径。因此，接触面26、27具有半球形表面的形式。阀门室13被磁性线圈29包围，该磁性线圈29连同转子16一起形成致动器以致动闭合元件10。致动器和闭合元件形成电磁阀门31。

在所描绘的情况下，弹簧28预张紧闭合元件10以与转子16接触，其中衬套23的第一接触面26利用接触区域位于转子16的第二接触面27上。在此，供给室4被连接至压力室5，即阀门31处于开启位置。当阀门31处于开启位置时，由于泵活塞7向下移动，泵1能够经由第一通道3抽取流体，特别是燃料。在抽吸之后，针对压缩过程，通过应用于磁性线圈29的相应动力来关闭阀门31，即闭合元件10利用第二密封座11被带至位于外壳2的密封座9上。当给磁性线圈29提供动力时，转子16被向上移动，即远离密封座9。转子16将第二接触面27按压在衬套23的第一接触面26上，因此闭合元件10被向上移动。由于燃料经由引导部分14中的孔和转子16中的孔被引导至接触面26、27之间，因此液压流体膜存在于接触面26、27之间。即使是在转子的向上移动以及随后的衬套23和闭合元件10的运动中，这也无法完全向上位移。只有当第二密封座11遇到密封座9时，转子16才被更加剧烈地压靠衬套23，以致于流体膜从接触面26、27之间的区域中被完全移出。通过这种方式，第二接触面27在第一接触面26上的冲击的液压阻尼被衰减。当阀门31被关闭时，泵活塞7的向上移动采用增加的压力将燃料递送至第二通道6。第二通道6可以具有止回阀，其防止流体从第二通道6返回压力室5。

切断通过磁性线圈的动力足以打开阀门31。在关闭阀门31时，弹簧28被压缩。当磁力不存在时，弹簧28放松，其中闭合元件10被向下移动并且第二密封座11从密封座9被抬升。这将开启阀门31，以致于压力室5和第一通道3之间存在液压连接。

在示意图中，图2显示了转子16和衬套23。在此视图中，为了简化而未显示泵的其他部分，特别是闭合元件10。通过形成凸状和凹状球形表面的形式的第一和第二接触面26、27，即球杯连接，接触面的机械刮擦（即磨损）被降低。首先，在衬套23的轴向取向与中心轴线30的轴线存在不良对准的情况下，这是可以实现的，尽管接触面26、27之间存在较大的接触面积。另外，接触面26、27的半球形表面通过液压阻尼垫得到改进。特别是在衬套和/或转子相对于中心轴线30存在不良对准的情况下，液压阻尼垫的形成得到支持。图2显示了相对于中心轴线30和转子16被偏斜三度角的衬套23的位置。由于半球形表面的形式，接触面位于彼此之上，而无需考虑这个偏斜位置。另外，接触面26、27之间的平均距离是相对较小的。流体收集于接触面26、27之间，并且特别是在转子移动结束时，即第二密封座11在第一密封座9上冲击时，导致有利的液压阻尼。通过这种方式，在介于转子和衬套之间的接触面上的磨损被降低。

图2清楚地显示了第二孔18和另一通道20。在所示的示例性实施方案中，提供了从转子16的底侧运行至顶侧的附加通道32。这改进了供给室4和接收器开口25之间的流体交换。

在放大的示意图中，图3显示了具有第一和第二接触面26、27的衬套23和转子16的摘录图。在所示的示例性实施方案中，转子16具有环形半球形表面形式的凹状第二接触面27。衬套23具有凸状、环形、半球形表面形式的第一接触面26。在所示的示例性实施方案中，第一和第二接触面各自具有恒定的半径，其中第一接触面26的第一半径R1小于第二接触面27的第二半径R2。取决于所选择的实施方案，第一和第二接触面26、27的半球形表面的半径可以是相同的。然而，实验已经表明，如果第二接触面27的凹状半球形表面具有比第一接触面26的凸状半球形表面更大的半径，就可以实现与刮擦降低有关的更好的效果。良好的阻尼特性可以在高达20%的半径差异的区域中得到实现。优选地，所述差异是10%的半径差异。10%的半径差异在生成流体阻尼垫以及两个接触面26、27之间的接触面积之间提供了良好的折衷。

取决于所选择的实施方案，转子16可以具有凸状半球形表面并且衬套23可以具有凹状半球形表面作为接触面。另外，代替单独的衬套23，闭合元件可以被整体形成并且具有相应的接触面。

在所示的实施方案中，第二接触面27的半球形表面的中心点M2在中心轴线30上。第一接触面26的第一半球形表面的中心点M1被布置为与中心轴线30横向偏移。由于半球形表面的中心点的横向偏移，产生了轻微的失配，这支持了流体阻尼垫的形成。例如，横向偏移可以落在半径的10%或更大的范围内。此外，横向偏移可以是半径的从1%至5%。在图3的实施方案中，第一和第二接触面26、27的半球形表面被形成并布置，以致于接触面26、27在第二接触面27的中心区域46中以外周环形区域的形式接触。

在示意图中，图4显示了又一实施方案的局部摘录图，其中衬套23的第一接触面26和转子16的第二接触面27二者都具有凸状半球形表面。在该实施方案中，半径相对较大并且可以落在米级范围内。另外，相比于形成平面平行的接触面，形成两个凸状接触面提供了与刮擦相关的改进。首先，相比于平面平行的接触面，衬套和/或转子相对于轴线30的不良对准导致了更小的实际接触面积的降低。其次，由于凸状地形成接触面，在接触面之间形成了更好的液压阻尼垫。

取决于所选择的实施方案，除了半球形表面的形式以外，第一和第二接触面26、27可以具有支持阻尼垫形成的其他轮廓和/或凹部。

在局部示意图中，图5显示了第一和第二接触面26、27的视图，其中接触面具有相对于中心轴线30的旋转对称的半球形表面，然而，其中半球形表面26、27的半径不是恒定的，而是依据与中心轴线30相距的距离而变化。图中示意性地标记出不同的半径R1、R2、R3、R4。不同的半径之间的过渡是连续的。

Claims (14)

1.一种用于递送燃料的泵（1）的阀门（31），所述阀门（31）具有外壳（2）并且具有闭合元件（10），其中所述闭合元件（10）沿着所述外壳（2）中的轴线（30）被能够移动地引导，其中所述闭合元件（10）配置为关闭所述泵（1）的通道（3），其中致动器（16、29）被提供，其中所述闭合元件（10）具有第一接触面（26），其中所述致动器（16、29）具有第二接触面（27），其中所述闭合元件（10）和所述致动器（16、29）经由所述接触面（26、27）彼此主动连接，其中所述致动器被配置为磁性线圈（29）和磁性转子（16），并且其中所述第二接触面（27）形成在所述转子（16）上，其中所述转子（16）具有凹部（18），所述闭合元件（10）被引导通过所述凹部（18），并且其中所述第二接触面（27）在所述凹部（18）附近形成在所述转子（16）上，其特征在于，两个接触面（26、27）被配置为球形表面的一部分，其中半球形表面（26、27）被形成并布置为使得所述半球形表面的中心点（M1、M2）被布置为横向偏移。

2.如权利要求1所述的阀门，其中至少一个的半球形表面具有恒定的半径。

3.如权利要求1或2所述的阀门，其中所述接触面作为凸状球形表面的一部分形成。

4.如权利要求1或2所述的阀门，其中一个接触面作为凸状球形表面的一部分形成，并且另一个接触面作为凹状球形表面的一部分形成。

5.如权利要求4所述的阀门，其中所述凹状球形表面具有比所述凸状球形表面更大的半径，其中所述接触面作为球形表面的环形部分形成。

6.如权利要求5所述的阀门，其中半径差异高达20%。

7.如权利要求1或2所述的阀门，其中所述球形表面的半径落在米级范围内。

8.如权利要求1或2所述的阀门，其中单独的衬套被附接至所述闭合元件，其中所述接触面形成在所述衬套上。

9.如权利要求1或2所述的阀门，其中所述闭合元件（10）具备带有引导表面的引导部分（12），其中所述闭合元件（10）在所述外壳（2）中利用所述引导部分而被轴向引导，并且其中所述转子（16）具有至少一个通道（20），其中所述通道（20）通向所述凹部（18）并且设置为将流体从所述通道（3）供给至所述接触面（26、27）的区域内。

10.如权利要求9所述的阀门，其中所述外壳（2、14）具有引导部分（14），其中所述闭合元件（10）在所述引导部分（14）中被引导，其中所述引导部分（14）具有另一通道（21），所述另一通道（21）在一端处连接至所述外壳（2）的所述通道（3），并且在另一端处连接至所述转子（16）的所述通道（20）。

11.如权利要求5所述的阀门，其中在凸状接触面和凹状接触面之间在环形凹状半球形表面（26、27）的宽度的中间存在有环形接触线（45）。

12.如权利要求6所述的阀门，其中半径差异高达15%。

13.如权利要求12所述的阀门，其中半径差异高达5%。

14.一种用于将燃料递送至车辆的发动机的泵（1），所述泵（1）具有如前述权利要求中任一项所述的阀门。