DE102011081867A1 - Valve e.g. non-return valve, for e.g. common-rail high pressure pump for conveying fuel, has valve element with portions cooperated with valve seat of valve plate, so that throttling effect is realized depending on stroke of valve element - Google Patents

Valve e.g. non-return valve, for e.g. common-rail high pressure pump for conveying fuel, has valve element with portions cooperated with valve seat of valve plate, so that throttling effect is realized depending on stroke of valve element Download PDF

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Abstract

The valve has an axially movable valve element (1) penetrated through a valve plate (2) and formed in the valve plate toward a valve seat (3), where the valve element is axially pre-tensioned over a spring force of a valve spring (4). The valve element comprises two portions (6, 7) directly or indirectly adjoined at a sealing surface (5). The portions cooperate with the valve seat of the valve plate, so that a throttling effect is realized depending on stroke of the valve element that is actuated by an electromotive, electromagnetic, electromechanical and/or hydraulic actuator.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil für eine hydraulische Pumpe, insbesondere eine Hochdruckpumpe zur Förderung von Kraftstoff, wie beispielsweise eine Common-Rail-Pumpe, mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Hochdruckpumpe mit einem solchen Ventil.The invention relates to a valve for a hydraulic pump, in particular a high pressure pump for conveying fuel, such as a common rail pump, with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a high pressure pump with such a valve.

Stand der TechnikState of the art

Ein Ventil der vorstehend genannten Art findet bei Hochdruckpumpen insbesondere als Einlass- oder Saugventil Einsatz. Ein solches Einlass- oder Saugventil ist in der Regel als Rückschlagventil ausgebildet, welches im Förderbetrieb der Pumpe geschlossen ist, um aus der Hubbewegung eines Pumpenkolbens einen Fördereffekt zu erzielen. Das Ventilglied ist hierzu vorzugsweise hubbeweglich in einer Ventilplatte geführt und in Richtung eines in der Ventilplatte ausgebildeten Ventilsitzes über die Federkraft einer Ventilfeder axial vorgespannt.A valve of the aforementioned type is used in high-pressure pumps in particular as an inlet or suction valve use. Such an inlet or suction valve is usually designed as a check valve, which is closed in the pumping operation of the pump in order to achieve a conveying effect from the stroke movement of a pump piston. For this purpose, the valve member is preferably guided in a liftable manner in a valve plate and axially biased in the direction of a valve seat formed in the valve plate via the spring force of a valve spring.

Im Normalbetrieb einer Hochdruckpumpe ist regelmäßig eine maximale Entdrosselung des Ventilgliedes des Einlass- bzw. Saugventils erwünscht, um einen möglichst hohen Durchfluss bei zugleich geringem Differenzdruck zu erreichen. Die Fördermenge wird dabei in der Regel über eine dem Einlass- bzw. Saugventil vorgeschaltete Zumesseinheit gesteuert.In normal operation of a high-pressure pump, a maximum de-throttling of the valve member of the inlet or suction valve is regularly desired in order to achieve the highest possible flow rate at the same time as a low differential pressure. The delivery rate is usually controlled via a metering unit upstream of the inlet or suction valve.

Darüber hinaus sind jedoch Pumpen bekannt, bei welchen die Fördermenge über eine Druckregelung oder eine elektrische Ansteuerung des Ventils gesteuert wird. In diesen Fällen ist die Kleinstmengendarstellung, d.h. Mengen von weniger als 2 l/h, problematisch, da bereits geringe Druck- und/oder Hubunterschiede zu großen Mengenschwankungen führen können.In addition, however, pumps are known in which the flow rate is controlled by a pressure control or an electrical control of the valve. In these cases, the least amount representation, i. Quantities of less than 2 l / h, problematic, since even small pressure and / or stroke differences can lead to large volume fluctuations.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der eingangs genannten Art bereit zu stellen, das jedoch eine geringere Sensitivität aufweist, um auch Kleinstmengen stabil darstellen zu können.The present invention has for its object to provide a valve of the type mentioned above, however, has a lower sensitivity to represent even small amounts stable.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Ventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Darüber hinaus wird eine Hochdruckpumpe mit einem solchen Ventil vorgeschlagen.To solve the problem, a valve with the features of claim 1 is proposed. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims. In addition, a high pressure pump is proposed with such a valve.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das vorgeschlagene Ventil für eine hydraulische Pumpe, insbesondere eine Hochdruckpumpe zur Förderung von Kraftstoff, umfasst ein axial bewegliches Ventilglied, das eine Ventilplatte durchsetzt und in Richtung eines in der Ventilplatte ausgebildeten Ventilsitzes über die Federkraft einer Ventilfeder axial vorgespannt ist. Erfindungsgemäß weist das Ventilglied einen sich an eine Dichtfläche anschließenden ersten Abschnitt mit einem ersten Durchmesser D1 sowie einen unmittelbar oder mittelbar hieran anschließenden zweiten Abschnitt mit einem sich vom ersten Durchmesser D1 unterscheidenden zweiten Durchmesser D2 auf, wobei der erste und/oder der zweite Abschnitt drosselbildend mit dem Ventilsitz der Ventilplatte zusammenwirken, so dass eine vom Hub des Ventilgliedes abhängige Drosselwirkung realisierbar ist. Das vorgeschlagene Ventil weist somit eine nicht lineare Öffnungscharakteristik auf. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise im Bereich kleiner Hübe eine stärkere Drosselung bewirkbar ist, welche zu einer Verringerung der Sensitivität führt, so dass auch geringe Fördermengen stabil dargestellt werden können.The proposed valve for a hydraulic pump, in particular a high-pressure pump for conveying fuel, comprises an axially movable valve member which passes through a valve plate and is axially biased in the direction of a valve seat formed in the valve plate via the spring force of a valve spring. According to the invention, the valve member has a first section adjoining a sealing surface with a first diameter D 1 and a second section directly or indirectly connected thereto with a second diameter D 2 different from the first diameter D 1 , the first and / or the second Part throttle forming with the valve seat of the valve plate cooperate, so that a dependent of the stroke of the valve member throttle effect can be realized. The proposed valve thus has a non-linear opening characteristic. This has the advantage that, for example, in the area of small strokes, a stronger throttling can be effected, which leads to a reduction of the sensitivity, so that even low delivery quantities can be represented stably.

Um im Bereich kleiner Hübe die Drosselwirkung zu verstärken bzw. mit zunehmendem Hub des Ventilgliedes die Drosselwirkung zu verringern, wird vorgeschlagen, dass der Durchmesser D1 des ersten Abschnitts größer als der Durchmesser D2 des zweiten Abschnitts des Ventilgliedes gewählt ist. Zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilglied wird demnach im Bereich des ersten Abschnitts eine Drosselstelle ausgebildet, deren Drosselwirkung größer als im Bereich des zweiten Abschnitts ist. Vorzugsweise ist der Durchmesser D2 derart gewählt, dass die Drosselwirkung in diesem Bereich unwesentlich ist, um einen möglichst hohen Durchfluss zu erzielen.In order to increase the throttling effect in the region of small strokes or to reduce the throttling effect with increasing stroke of the valve member, it is proposed that the diameter D 1 of the first section be greater than the diameter D 2 of the second section of the valve member. Between the valve seat and the valve member, therefore, a throttle point is formed in the region of the first portion, whose throttle effect is greater than in the region of the second portion. Preferably, the diameter D 2 is selected such that the throttle effect is insignificant in this area in order to achieve the highest possible flow.

Bevorzugt ist zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Ventilgliedes ein dritter Abschnitt angeordnet, der zumindest teilweise konisch verlaufend ausgebildet ist. Der konisch verlaufende Abschnitt wirkt vermittelnd zwischen den beiden unterschiedliche Durchmesser aufweisenden Abschnitten des Ventilgliedes, wobei der dritte Abschnitt – zumindest über einen Teilbereichebenfalls drosselbildend ist. Im Bereich der beiden anderen Abschnitte ist das Ventilglied vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet.Preferably, a third portion is arranged between the first portion and the second portion of the valve member, which is formed at least partially conical. The conically extending section mediates between the two sections of the valve member having different diameters, wherein the third section is also throttle-forming at least over a partial region. In the region of the other two sections, the valve member is preferably cylindrical.

Alternativ können die beiden zylinderförmigen Abschnitte auch unmittelbar aneinander angrenzend ausgebildet sein, d.h. ohne einen konisch verlaufenden dritten Abschnitt. Auf diese Weise wird eine Drosselstufe ausgebildet, welche eine sprunghafte Verringerung der Drosselwirkung mit zunehmendem Hub des Ventilgliedes bewirkt. Denn ab einem bestimmten Hub des Ventilgliedes fährt der Abschnitt mit engem Spiel aus der Ventilplatte heraus und gibt einen deutlich größeren Querschnitt frei, so dass die anfängliche Drosselung überwunden bzw. stark reduziert wird. Nunmehr kann die gewünschte Maximalmenge dargestellt werden.Alternatively, the two cylindrical sections may also be formed directly adjacent to one another, i. without a tapered third section. In this way, a throttle stage is formed, which causes a sudden reduction of the throttle effect with increasing stroke of the valve member. Because at a certain stroke of the valve member of the section moves out of the valve plate with close clearance and releases a much larger cross-section, so that the initial throttling is overcome or greatly reduced. Now, the desired maximum amount can be displayed.

Weiterhin bevorzugt ist die Dichtkontur des Ventilsitzes der Ventilplatte als Ringkante ausgebildet. Die als Ringkante ausgebildete Dichtkontur dient zugleich als mit den Ventilgliedabschnitten unterschiedlichen Durchmessers zusammenwirkende Steuerkante. Further preferably, the sealing contour of the valve seat of the valve plate is designed as an annular edge. The sealing contour formed as an annular edge also serves as a control edge cooperating with the valve member sections of different diameters.

Vorteilhafterweise schließt sich an den Ventilsitz der Ventilplatte eine Bohrung an, welche im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist. Zur Ausbildung der als Dichtkontur dienenden Ringkante geht die zylinderförmige Bohrung der Ventilplatte vorzugsweise in einen Konus über.Advantageously, a bore connects to the valve seat of the valve plate, which bore is essentially cylindrical. To form the annular edge serving as a sealing contour, the cylindrical bore of the valve plate preferably merges into a cone.

Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass die Bohrung einen als Zulauf dienenden ersten Abschnitt sowie einen als Führung für das Ventilglied dienenden zweiten Abschnitt aufweist. Die Abschnitte der Bohrung besitzen hierzu vorzugsweise unterschiedliche Durchmesser.Alternatively or additionally, it is proposed that the bore has a first portion serving as an inlet and a second portion serving as a guide for the valve member. The sections of the bore preferably have different diameters for this purpose.

Vorteilhafterweise ist die Dichtfläche des Ventilgliedes konisch verlaufend ausgebildet, wobei vorzugsweise der Konuswinkel der Dichtfläche kleiner als der Konuswinkel des Ventilsitzes gewählt ist.Advantageously, the sealing surface of the valve member is formed conical, wherein preferably the cone angle of the sealing surface is selected to be smaller than the cone angle of the valve seat.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das Ventil mittels eines elektromotorischen, elektromagnetischen, elektromechanischen und/oder hydraulischen Stellers betätigbar. Bei einem derartigen Ventil kommen die vorstehend genannten Vorteile der Erfindung besonders zum Tragen, da – wie eingangs bereits erwähnt – geringe Druck- und/oder Hubschwankungen zu großen Mengenschwankungen führen können und somit eine stabile Darstellung geringer Fördermengen schwierig ist. Bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Ventils kann dagegen die hubabhängige Drosselwirkung gezielt zur Verringerung der Sensitivität des Ventils eingesetzt werden. Hierzu wird das Spiel zwischen der Ventilplatte und dem Ventilglied derart ausgelegt, dass im Bereich kleiner Hübe eine große Drosselwirkung und im Bereich großer Hübe eine deutlich reduzierte Drosselwirkung zur Durchflussmaximierung erzielt wird.According to one embodiment of the invention, the valve is actuated by means of an electromotive, electromagnetic, electro-mechanical and / or hydraulic actuator. In such a valve, the abovementioned advantages of the invention come into play particularly since, as already mentioned, small fluctuations in pressure and / or lift can lead to large volume fluctuations and thus a stable representation of low flow rates is difficult. When using a valve according to the invention, however, the stroke-dependent throttle effect can be specifically used to reduce the sensitivity of the valve. For this purpose, the play between the valve plate and the valve member is designed such that in the range of small strokes a large throttle effect and in the range of large strokes a significantly reduced throttle effect is achieved to maximize flow.

Die zur Lösung der Aufgabe ferner vorgeschlagene Hochdruckpumpe zur Förderung von Kraftstoff, insbesondere Common-Rail-Hochdruckpumpe, zeichnet sich dadurch aus, dass sie ein erfindungsgemäßes Ventil umfasst.The solution to the problem also proposed high-pressure pump for the promotion of fuel, in particular common rail high-pressure pump, is characterized in that it comprises a valve according to the invention.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:A preferred embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. These show:

1 einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ventil während einer ersten Phase des Öffnungshubes des Ventilgliedes und 1 a schematic longitudinal section through a valve according to the invention during a first phase of the opening stroke of the valve member and

2 einen Ausschnitt der 1, jedoch während einer zweiten Phase des Öffnungshubes des Ventilgliedes. 2 a section of the 1 but during a second phase of the opening stroke of the valve member.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Bei dem in der 1 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ventils handelt es sich um ein als Rückschlagventil ausgebildetes Einlassventil einer Hochdruckpumpe. Es umfasst ein bolzenförmiges hubbewegliches Ventilglied 1, das eine Ventilplatte 2 durchsetzt und an einem Ende mit einer konisch verlaufenden Dichtfläche 5 versehen ist. Die Dichtfläche 5 wirkt mit einem ebenfalls konisch ausgebildeten Ventilsitz 3 zusammen, welcher in der Ventilplatte 2 ausgebildet ist. In Schließrichtung, d.h. in Richtung des Ventilsitzes 3, ist das Ventilglied 1 durch die Federkraft einer Ventilfeder 4 axial vorgespannt. Die Ventilfeder 4 ist hierzu einerseits an der Ventilplatte 2 und andererseits an einem mit dem Ventilglied 1 verbundenen Federteller 12 abgestützt. In the in the 1 illustrated embodiment of a valve according to the invention is a designed as a check valve inlet valve of a high-pressure pump. It comprises a bolt-shaped liftable valve member 1 that is a valve plate 2 interspersed and at one end with a conical sealing surface 5 is provided. The sealing surface 5 acts with a likewise conical valve seat 3 together, which in the valve plate 2 is trained. In the closing direction, ie in the direction of the valve seat 3 , is the valve member 1 by the spring force of a valve spring 4 axially biased. The valve spring 4 this is on the one hand on the valve plate 2 and on the other hand at one with the valve member 1 connected spring plate 12 supported.

Die Konusform des Ventilsitzes 3 bildet mit einer an den Ventilsitz 3 anschließenden im Wesentlichen zylinderförmigen Bohrung 9 der Ventilplatte 2 eine Ringkante aus, welche als Dichtkontur und zugleich als Steuerkante zur Realisierung einer vom Hub des Ventilgliedes 1 abhängigen Drosselwirkung dient. Das Ventilglied 1 weist hierzu einen ersten Abschnitt 6 mit einem Durchmesser D1 und einen zweiten Abschnitt 7 mit einem Durchmesser D2 auf, wobei D1 größer als D2 gewählt ist. Der Durchmesser D1 des ersten Abschnitts 6 ist derart gewählt, dass während einer ersten Phase des Öffnungshubes des Ventilgliedes 1 eine Drosselstelle zwischen der Ventilplatte 2 und dem Ventilglied 1 ausgebildet wird (siehe 1, Drosselstelle eingekreist). Der Durchmesser D2 des zweiten Abschnitts 7 ist wiederum derart gewählt, dass während einer zweiten Phase des Öffnungshubes des Ventilgliedes 1 das Spiel zwischen der Ventilplatte 2 und dem Ventilglied 1 deutlich größer ist, so dass die Drosselwirkung weitgehend aufgehoben wird (siehe 2).The cone shape of the valve seat 3 forms with one on the valve seat 3 subsequent substantially cylindrical bore 9 the valve plate 2 an annular edge, which as a sealing contour and at the same time as a control edge for the realization of a stroke of the valve member 1 dependent throttling action is used. The valve member 1 has a first section 6 with a diameter D 1 and a second section 7 with a diameter D 2 , wherein D 1 is selected to be greater than D 2 . The diameter D 1 of the first section 6 is selected such that during a first phase of the opening stroke of the valve member 1 a throttle point between the valve plate 2 and the valve member 1 is formed (see 1 , Restriction site circled). The diameter D 2 of the second section 7 is again chosen such that during a second phase of the opening stroke of the valve member 1 the game between the valve plate 2 and the valve member 1 is significantly larger, so that the throttle effect is largely removed (see 2 ).

Im dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ventils ist zwischen den Abschnitten 6 und 7 ein konisch verlaufender dritter Abschnitt 8 ausgebildet, welcher zwischen den Abschnitten 6 und 7 vermittelt, damit sich die Drosselwirkung nicht sprunghaft verringert.In the illustrated embodiment of a valve according to the invention is between the sections 6 and 7 a conical third section 8th formed, which between the sections 6 and 7 mediated, so that the throttle effect does not abruptly reduced.

Ferner ist aus der 1 ersichtlich, dass die an den Ventilsitz 3 anschließende Bohrung 9 der Ventilplatte einen ersten Abschnitt 10 und einen zweiten Abschnitt 11 umfasst, welche zur Ausbildung eines Zulaufs und einer Führung unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Im Bereich der Führung ist das radiale Spiel zwischen dem Ventilglied 1 und der Ventilplatte 2 minimal, während im Bereich des Zulaufs der Durchmesser der Bohrung 9 auf die Durchmesser D1 und D2 des Ventilgliedes 1 in der Weise abgestimmt ist, dass der erste Abschnitt 6 des Ventilgliedes 1 und der erste Abschnitt 10 der Bohrung 9 eine Drosselstelle ausbilden. In den Zulauf mündet ferner eine Radialbohrung 13.Furthermore, from the 1 seen that the to the valve seat 3 subsequent drilling 9 the valve plate a first section 10 and a second section 11 includes, which have different diameters to form an inlet and a guide. In the field of leadership is the radial clearance between the valve member 1 and the valve plate 2 minimal, while in the area of the inlet the diameter of the hole 9 on the diameter D 1 and D 2 of the valve member 1 is tuned in the way that the first section 6 of the valve member 1 and the first section 10 the bore 9 form a throttle point. In the inlet further opens a radial bore 13 ,

Claims (7)

Ventil für eine hydraulische Pumpe, insbesondere eine Hochdruckpumpe zur Förderung von Kraftstoff, umfassend ein axial bewegliches Ventilglied (1), das eine Ventilplatte (2) durchsetzt und in Richtung eines in der Ventilplatte (2) ausgebildeten Ventilsitzes (3) über die Federkraft einer Ventilfeder (4) axial vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (1) einen sich an eine Dichtfläche (5) anschließenden ersten Abschnitt (6) mit einem ersten Durchmesser (D1) sowie einen unmittelbar oder mittelbar hieran anschließenden zweiten Abschnitt (7) mit einem sich vom ersten Durchmesser (D1) unterscheidenden zweiten Durchmesser (D2) aufweist, wobei der erste und/oder der zweite Abschnitt (6, 7) drosselbildend mit dem Ventilsitz (3) der Ventilplatte (2) zusammenwirken, so dass eine vom Hub des Ventilgliedes (1) abhängige Drosselwirkung realisierbar ist.Valve for a hydraulic pump, in particular a high-pressure pump for conveying fuel, comprising an axially movable valve member ( 1 ), which has a valve plate ( 2 ) and in the direction of one in the valve plate ( 2 ) formed valve seat ( 3 ) via the spring force of a valve spring ( 4 ) is axially biased, characterized in that the valve member ( 1 ) to a sealing surface ( 5 ) subsequent first section ( 6 ) having a first diameter (D 1 ) and a directly or indirectly adjoining second section ( 7 ) having a second diameter (D 2 ) different from the first diameter (D 1 ), wherein the first and / or the second portion (D 2 ) 6 . 7 ) throttle-forming with the valve seat ( 3 ) of the valve plate ( 2 ), so that one of the stroke of the valve member ( 1 ) dependent throttling action can be realized. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Abschnitt (6) und dem zweiten Abschnitt (7) des Ventilgliedes (1) ein dritter Abschnitt (8) angeordnet ist, der zumindest teilweise konisch verlaufend ausgebildet ist.Valve according to claim 1, characterized in that between the first section ( 6 ) and the second section ( 7 ) of the valve member ( 1 ) a third section ( 8th ) is arranged, which is at least partially conical. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtkontur des Ventilsitzes (3) der Ventilplatte (2) als Ringkante ausgebildet ist.Valve according to claim 1 or 2, characterized in that the sealing contour of the valve seat ( 3 ) of the valve plate ( 2 ) is formed as a ring edge. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den Ventilsitz (3) der Ventilplatte (2) eine Bohrung (9) anschließt, welche einen als Zulauf dienenden ersten Abschnitt (10) sowie einen als Führung für das Ventilglied (1) dienenden zweiten Abschnitt (11) aufweist, wobei die Abschnitte (10, 11) der Bohrung (9) vorzugsweise unterschiedliche Durchmesser besitzen. Valve according to one of the preceding claims, characterized in that on the valve seat ( 3 ) of the valve plate ( 2 ) a hole ( 9 ), which serves as an inflowing first section ( 10 ) as well as a guide for the valve member ( 1 ) second section ( 11 ), the sections ( 10 . 11 ) of the bore ( 9 ) preferably have different diameters. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (5) des Ventilgliedes (1) konisch verlaufend ausgebildet ist.Valve according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing surface ( 5 ) of the valve member ( 1 ) is tapered. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil mittels eines elektromotorischen, elektromagnetischen, elektromechanischen und/oder hydraulischen Stellers betätigbar ist.Valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve can be actuated by means of an electromotive, electromagnetic, electro-mechanical and / or hydraulic actuator. Hochdruckpumpe zur Förderung von Kraftstoff, insbesondere Common-Rail-Hochdruckpumpe, mit einem Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche.High-pressure pump for conveying fuel, in particular common-rail high-pressure pump, with a valve according to one of the preceding claims.
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