DE10045282C2

DE10045282C2 - valve Education

Info

Publication number: DE10045282C2
Application number: DE2000145282
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Malitsky
Original assignee: LOrange GmbH
Current assignee: LOrange GmbH
Priority date: 2000-09-13
Filing date: 2000-09-13
Publication date: 2002-09-12
Anticipated expiration: 2020-09-14
Also published as: DE10045282A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für Einspritzinjektoren von Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a control valve for injection injectors of internal combustion engines according to the preamble of claim 1.

Steuerventile der vorgenannten Art sind aus der EP 0 851 115 A1 bekannt. Im Hinblick auf Desachsierungsfehler zwischen der Sitzfläche des Ventilsitzes und dem das kugelförmige Schließ glied beaufschlagenden hubbeweglichen Betätigungsstößel ist ei ne Entkupplung vorgesehen, die ein Zwischenglied umfasst, das zwischen dem Schließglied in Kugelform und dem Betätigungsstö ßel liegt, wobei der Betätigungsstößel und das Zwischenglied zur Hubachse des Betätigungsstößels senkrechte, einander gegen überliegende und sich gegeneinander abstützende Beaufschla gungsflächen aufweisen, so dass das Zwischenglied zum Ausgleich von Achsfehlern gegenüber dem Betätigungsstößel in Querrichtung wandern und sich über das Schließglied gegen die Sitzfläche ausrichten kann. Um zudem die Flächenpressung zwischen Zwi schenglied und Schließglied zu verkleinern, weist das Zwischen glied eine kalottenförmige Vertiefung für das Schließglied auf, deren Krümmungsradius größer ist als der des als Kugel ausge bildeten Schließgliedes.Control valves of the aforementioned type are known from EP 0 851 115 A1 known. With regard to misalignment between the Seat of the valve seat and the spherical closure link acting lifting plunger is egg A decoupling is provided, which comprises an intermediate member, the between the spherical locking member and the actuation ßel lies, the actuating plunger and the intermediate link perpendicular to the stroke axis of the actuating plunger, against each other overlying and mutually supporting Beaufschla supply areas, so that the intermediate link for compensation of axis errors in relation to the actuating plunger in the transverse direction wander and over the closing link against the seat can align. In addition to the surface pressure between Zwi To reduce the link and closing link shows the intermediate opened a dome-shaped recess for the closing element, whose radius of curvature is greater than that of the ball formed closing member.

Abgesehen von dem zusätzlichen Aufwand, der durch eine derarti ge Entkupplung bedingt ist und auch den Bauraumbedarf vergrö ßert, können mit der Verwendung eines derartigen kugelförmigen Schließgliedes in der Praxis auch Nachteile dahingehend verbun den sein, dass durch punktuelle Deformationen in Verbindung mit der ständig wechselnden Lage der Dichtgrenze fallweise Mängel in der Schließfunktion auftreten, und/oder unterschiedliche Umströmungsverhältnisse zustande kommen. Letzteres insbesondere in Verbindung mit den in Hochdrucksystemen auftretenden hohen Strömungsgeschwindigkeiten. Die punktuelle Abstützung zwischen Schließglied in Kugelform und Zwischenglied begünstigt auch ein wechselseitiges Einarbeiten mit der Folge maßlicher Veränderun gen in der Hublage des Betätigungsstößels zur Sitzfläche, was zu Veränderungen in der Einspritzrate führen kann.Apart from the additional effort caused by such a Ge uncoupling is conditional and also increases the space requirement eats, with the use of such a spherical Closing member in practice also connected disadvantages be that due to selective deformations in connection with the constantly changing position of the sealing limit, occasional defects occur in the closing function, and / or different flow conditions occurrence. The latter in particular in connection with the high occurring in high pressure systems Flow rates. The selective support between Ball-shaped closing link and intermediate link also favors one mutual incorporation with the consequence of dimensional changes gen in the stroke position of the actuating plunger to the seat, what can lead to changes in the injection rate.

Um bei kugelförmigen Schließgliedern deren Drehbarkeit auf die zur Sitzfläche konzentrische Achse zu beschränken ist es bei handbetätigten Absperrventilen aus der US 3 529 805 bekannt, das kugelförmige Schließglied als Kugelsegment auszubilden, das radial geführt in einer endseitigen Aufnahme der Ventilspindel angeordnet ist und mit seiner ebenen Begrenzungsfläche gegenü berliegend zur Sitzfläche gegen eine spindelseitige Anlage ab gestützt ist, wobei die Aufnahme das Kugelsegment, bezogen auf den Äquator, gegenüberliegend zur ebenen Begrenzungsfläche übergreift und dadurch mit der ebenen Begrenzungsfläche in der Anlage zur Spindel hält. Abgesehen davon, dass bei derartigen Absperrventilen zu Steuerventilen für Einspritzinjektoren von Brennkraftmaschinen vergleichbare Verhältnisse nicht gegeben sind, schließt die radiale Führung des Kugelsegmentes in der Aufnahme der Spindel einen Ausgleich von Desachsierungsfehlern durch Querversatz des Kugelsegmentes zur Achse der Spindel bei Ausrichtung auf die Sitzfläche aus.To turn the spherical locking members on the to limit the concentric axis to the seat, it is at manually operated shut-off valves known from US 3,529,805, form the spherical locking member as a spherical segment, the radially guided in an end receptacle of the valve spindle is arranged and with its flat boundary surface against Above the seat against a spindle-side system is supported, the recording of the ball segment, based on the equator, opposite the flat boundary surface overlaps and thereby with the flat boundary surface in the System to the spindle stops. Apart from the fact that with such Shutoff valves to control valves for injection injectors from No comparable conditions exist for internal combustion engines are the radial guidance of the ball segment in the Inclusion of the spindle to compensate for misalignment errors by transverse offset of the ball segment to the axis of the spindle Alignment towards the seat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerventil der eingangs genannten Art in seinem konstruktiven Aufbau zu ver einfachen und bezüglich seines Bauraumbedarfes zu reduzieren.The invention has for its object a control valve ver mentioned in its constructive structure simple and to reduce in terms of space requirements.

Erreicht wird dies gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruches 1, denen zufolge durch die Ausbildung des kugelför migen Schließgliedes als Kugelsegment das Schließglied selbst eine Entkupplungsfunktion hinsichtlich des Ausgleiches von Des achsierungen zwischen Betätigungsstößel und Sitzfläche übernimmt, so dass ein gesondertes Zwischenglied entfällt, wobei die unmittelbare Beaufschlagung zwischen den zur Hubachse des Betätigungsstößels senkrechten, einander gegenüberliegenden Be aufschlagungsflächen von Schließglied und Betätigungsstößel zu gleich zu einer großflächigen Abstützung führt, die die Bean spruchung entsprechend reduziert. Insbesondere ist damit auch vermieden, dass Bereiche der Kugelumfangsfläche, die Bestand teil der Dichtgrenze zwischen Schließglied und Sitzfläche wer den können, auf Grund der Abstützung gegen den Betätigungsstö ßel Deformationen erfahren können, die die Schließ- und Dicht funktion, sowie auch die Umströmungsverhältnisse beeinträchti gen können. Damit trägt die Erfindung auch dazu bei, die bei Einspritzinjektoren geforderte exakte Einhaltung der Steuerzei ten zu ermöglichen, die insbesondere bei getakteten Einspritz abläufen von besonderer Bedeutung ist. This is achieved according to the invention by the features of Claim 1, according to which by training the kugelför the closing member itself as a spherical segment a decoupling function with regard to the compensation of Des axles between the actuating plunger and the seat surface takes over, so that a separate intermediate member is omitted, whereby the direct loading between the to the lifting axis of the Actuating plunger vertical, opposite Be impact surfaces of the locking member and actuating plunger immediately leads to a large-scale support that the bean stress reduced accordingly. In particular, this is also avoided areas of the circumferential sphere that exist part of the sealing limit between the locking member and the seat can, due to the support against the actuation ßel can experience deformations that the closing and sealing function, as well as the flow conditions impaired can. The invention thus also contributes to the Injection injectors required exact adherence to the tax time To enable ten, especially with clocked injection processes is of particular importance.

In Ausgestaltung der Erfindung kommen insbesondere Kugelsegmen te in Frage, die als Halbkugel oder als das Halbkugelmaß über schreitende Kugelsegmente ausgebildet sind, also mit einer Hö he, die größer als der Kugelradius ist.In particular, spherical segments come in an embodiment of the invention te in question as the hemisphere or as the hemisphere dimension striding spherical segments are formed, that is, with a height hey that's bigger than the sphere radius.

Darüber hinaus erweist es sich insbesondere als zweckmäßig, wenn der Betätigungsstößel eine ebene Beaufschlagungsfläche aufweist, so dass sich eine vollflächige Anlage zwischen dem Betätigungsstößel und der abgeflachten Kugelseite ergibt. In Abstimmung der Größenverhältnisse erweist es sich als zweckmä ßig, wenn die zusammenwirkenden Beaufschlagungsflächen von Be tätigungsstößel und Kugelsegment etwa gleich dimensioniert sind, also etwa gleiche Durchmesser aufweisen.In addition, it proves particularly useful if the actuating plunger has a flat contact surface has, so that a full-area system between the Actuating plunger and the flattened ball side results. In Coordinating the proportions, it turns out to be useful ßig when the interacting surfaces of Be Actuating plunger and ball segment approximately the same size are, ie have approximately the same diameter.

Ferner kann es zweckmäßig sein, die wechselseitigen Beaufschla gungsflächen auch hinsichtlich ihrer Oberflächenrauhigkeit so aufeinander abzustimmen, dass eine gewisse Lagesicherung zuein ander erreicht wird, ohne dass es über diese im Rahmen der pla stischen Oberflächenverformung liegenden Stabilisierungseffekte hinaus zu einem Einarbeiten der Beaufschlagungsflächen kommt.Furthermore, it may be appropriate to the mutual exposure surfaces with regard to their surface roughness to coordinate with each other that a certain position assurance other is reached without this being part of the pla stabilization effects there is also an incorporation of the application areas.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des als Schließglied eingesetz ten Ventilkörpers erweist sich in Verbindung mit unterschiedli chen Gestaltungen der Sitzfläche des Ventilsitzes als zweckmä ßig, wobei sich eine kegelförmige Gestaltung ebenso als vor teilhaft erwiesen hat wie eine kalottenförmige Gestaltung, wo mit insbesondere auch unterschiedlichen Anschlussnotwendigkei ten für weiterführende Kanäle und dergleichen Rechnung getragen werden kann.The inventive design of used as a closing member th valve body proves in connection with different Chen designs of the seat of the valve seat as appropriate ßig, with a conical shape as before has partially proven like a dome-shaped design where with different connection requirements in particular ten for further channels and the like can be.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung nachstehend an hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:Further details and features of the invention emerge from the claims. Furthermore, the invention is set forth below hand of an embodiment explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine schematisierte Schnittdarstellung, in der in ei nem Ausschnitt der Sitzbereich einer Ventilausbildung gezeigt ist, bei der ein Stellbewegungsübertrager in Form eines Betätigungsstößels flächig mit der Kreis fläche eines Kugelsegmentes zusammenwirkt, das als Ventilkörper ein Schließglied bildet, über das eine von einer Sitzfläche umschlossenen Durchtrittsöffnung absperrbar ist, und Fig. 1 is a schematic sectional view, in which the seat area of a valve design is shown in a detail, in which an actuating movement transmitter in the form of an actuating plunger cooperates flat with the circular surface of a spherical segment, which forms a closing member as a valve body, via which one of a seat surface enclosed passage opening is lockable, and

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, wobei Be tätigungsstößel und durch ein Kugelsegment gebildetes Schließglied bezogen auf die zur Sitzfläche senkrech te Achse seitlich versetzt zueinander angeordnet sind. Fig. 2 is a representation corresponding to FIG. 1, wherein Be actuating plunger and closing member formed by a spherical segment are arranged laterally offset from one another with respect to the axis perpendicular to the seat surface.

In den Figuren ist mit 1 ein Gehäuseteil oder ein Gehäuseein satz eines Steuerventiles bezeichnet, der eine Durchtrittsöff nung 2 aufweist, die beispielsweise als Bohrung ausgebildet ist und einen in Richtung des Pfeiles 3 durchströmbaren Kanal bil det, und zwar bevorzugt für unter hohem Druck stehende Flüssig keiten, wie beispielsweise Dieselkraftstoff oder Schweröl, wenn die dargestellte Ventilausbildung den Bestandteil eines Steuer ventiles für einen Einspritzinjektor einer Brennkraftmaschine bildet.In the figures, 1 denotes a housing part or a housing insert of a control valve, which has a passage opening 2 , which is formed, for example, as a bore and a channel through which flow can flow in the direction of the arrow 3 , preferably for liquid under high pressure speed, such as diesel fuel or heavy oil, when the valve formation shown forms part of a control valve for an injection injector of an internal combustion engine.

Die Durchtrittsöffnung 2 mündet auf einen Ventilsitz 4 aus, der im Ausführungsbeispiels kegelförmig ausgebildet ist und der ei ne Sitzfläche 5 aufweist, mit der ein kugelförmiges Schließ glied 6 mit einer ringförmigen Kontaktzone 7 in Anlage steht, wenn das einen Ventilkörper bildende Schließglied 6 seine Schließlage einnimmt.The passage opening 2 opens onto a valve seat 4 , which in the exemplary embodiment is conical and has a seat surface 5 with which a spherical closing element 6 with an annular contact zone 7 is in contact when the closing member 6 forming a valve body assumes its closed position ,

Das kugelförmige Schließglied 6 ist als Kugelsegment ausgebil det, dessen Höhe im Ausführungsbeispiel größer als der Kugelra dius ist und dessen ebene Begrenzungsfläche 8 bei zur ringför migen Kontaktzone 7 paralleler Lage die Anlagefläche für einen Betätigungsstößel 9 bildet, der als das Schließglied 6 beaufschlagender Stellbewegungsübertrager dient. Der Betätigungsstö ßel 9 ist in hier nicht dargestellter Weise hubbeweglich und hält bei Beaufschlagung in Richtung des Pfeiles 10 das Schließ glied 6 in der dargestellten Schließlage.The spherical closing member 6 is ausgebil det as a spherical segment, the height of which in the embodiment is larger than the Kugelra dius and-shaped to ringför contact zone 7 parallel position forms the flat boundary surface 8 of the bearing surface for an actuating plunger 9, which be impinged as the closure member 6 actuating movement transmitter is used. The actuating plunger 9 is movable in a manner not shown here and holds the closing member 6 in the illustrated closed position when it is acted upon in the direction of arrow 10 .

Durch die flächige Abstützung zwischen Betätigungsstößel 9 und Schließglied 6 ist das als Kugelsegment ausgebildete Schließ glied 6 bei Abstützung über den Betätigungsstößel 9 achsparal lel zu diesem ausgerichtet und gegenüber diesem, bezogen auf die Achse 11 des Betätigungsstößels 9, lediglich drehbar (Pfeil 13) und gegebenenfalls quer verschieblich. Dementsprechend er gibt sich im Betrieb eine gewisse formliche Abstimmung zwischen Sitzfläche 5 und Kontaktzone 7, die sich positiv auf die Ver hinderung von Undichtigkeiten auswirkt und auch im wesentlichen gleichbleibende Umströmungsverhältnisse des Schließgliedes 6 zur Folge hat.The planar support between the actuation plunger 9 and the closing member 6 is formed as a spherical segment closing member 6 in support on the actuating plunger 9 achsparal aligned lel to this and opposite this relative to the axis 11 of the actuation plunger 9, only rotatable (arrow 13) and optionally can be moved across. Accordingly, there is a certain formal coordination between the seat 5 and contact zone 7 in operation , which has a positive effect on the prevention of leaks and also has essentially constant flow conditions of the closing member 6 .

In Fig. 1 liegt der Betätigungsstößel 9 mit seiner Achse 11 konzentrisch zur Achse 12 der Sitzfläche und des mit seiner ringförmigen Kontaktzone 7 in der Sitzfläche abgestützten Schließgliedes 6. Fig. 2 veranschaulicht, dass entsprechend der ebenen Abstützung zwischen dem als Kugelsegment ausgebilde ten Schließglied 6 und dem Betätigungsstößel 9 auch ein Quer versatz der Achsen 11 und 12 ohne Beeinträchtigung der Funktio nen möglich ist, was sich im Hinblick auf erforderlichen Bear beitungsgenauigkeiten und unvermeidliche Toleranzen als zweck mäßig erweist.In Fig. 1, the actuating plunger 9 with its axis 11 is concentric with the axis 12 of the seat surface and the closing member 6 supported with its annular contact zone 7 in the seat surface. Fig. 2 illustrates that according to the level support between the trained as a spherical segment th locking member 6 and the actuating plunger 9 , a transverse offset of the axes 11 and 12 is possible without impairing the func tion, which is in terms of required machining accuracy and inevitable tolerances proves to be appropriate.

Claims

1. Control valve for injection injectors of internal combustion engines with a valve seat with an annular seat opening enclosing a passage opening, a spherical closing member with an annular contact zone associated with the seating surface and with a stroke plunger concentric with the seating surface, which actuates the closing member in the direction of the seating surface, and Transversely to this, is supported on loading surfaces on the plunger and locking member side, perpendicular to the stroke axis, opposite each other, characterized in that the locking member ( 6 ) is formed by a spherical segment, the flat boundary surface ( 8 ) of which is the loading surface for the actuating plunger ( 9 ).

2. Valve design according to claim 1, characterized in that the closing member ( 6 ) designed as a spherical segment has a height that is greater than the radius of the sphere.

3. Valve design according to claim 1, characterized in that the closing member ( 6 ) designed as a spherical segment is a hemisphere.

4. Valve design according to claim 1, characterized in that the closing member ( 6 ) designed as a spherical segment has a height which is smaller than the radius of the sphere.

5. Valve design according to one of the preceding claims, characterized in that the mutual application surfaces of actuation plunger ( 9 ) and formed as a spherical segment closing member ( 6 ) have approximately the same diameter.

6. Valve design according to one of the preceding claims, characterized in that the actuating surface of the actuating plunger ( 9 ) overlaps the actuating surface of the closing member ( 6 ) designed as a spherical segment in a radially projecting manner.

7. Valve design according to one of the preceding claims, characterized in that the valve seat ( 4 ) forming the seat surface ( 5 ) is conical.

8. Valve design according to one of claims 1 to 6, characterized in that the valve seat ( 4 ) forming the seat surface ( 5 ) is dome-shaped.