DE102013220773A1

DE102013220773A1 - Steuerventileinrichtung für ein Fluidsystem

Info

Publication number: DE102013220773A1
Application number: DE201310220773
Authority: DE
Inventors: Matthias Bleeck; Thomas Krüger; Andreas Mühlbauer
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2013-10-15
Filing date: 2013-10-15
Publication date: 2015-04-16
Also published as: WO2015055420A1

Abstract

Steuerventileinrichtung (20) für ein Fluidsystem, auf-weisend: ein Dichtelement (5), welches zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung verschiebbar ist und auf dem Ventilkörper (8) in der Schließstellung aufliegt; und ein Steuerelement (2), welches als ein Aktuator ausgebildet ist und welches dazu ausgebildet ist, eine Hubbewegung auf einem Verschiebeweg (1) auszuführen; und ein Zugfederelement (3), welches dazu ausgebildet ist, das Dichtelement (5) mit dem Steuerelement (2) federnd zu koppeln und die Hubbewegung des Steuerelementes (2) auf das Dichtelement (5) zu übertragen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerventileinrichtung für ein Fluidsystem.
Die DE 103 19 868 A1 beschreibt ein Steuerventil für Fluidsysteme sowie Kraftstoff- oder Hydrauliksysteme, wobei das Steuerventil eine Durchflussöffnung aufweist, und die Durchflussöffnung von einem Verschlusselement freigebbar und versperrbar ist, und wobei an dem Verschlusselement ein Piezoelement vorgesehen ist, mit dem das Verschlusselement betätigbar ist, so dass ein Freigeben bzw. ein Versperren der Durchflussöffnung durch das Verschlusselement erfolgt.
Elektrisch gesteuerte Einlassventile für Fluide werden häufig mit einer Selbstansaugfunktion ausgelegt und konstruiert. Das heißt, auch bei nicht aktiviertem Ventil oder stromlos geschlossen Ventil soll eine Druckdifferenz das Ventil Öffnen bzw. den Dichtsitz abheben. Dazu wird in der Regel eine Druckfeder eingesetzt, die gegen die Schließfeder des Aktuators arbeitet. Dabei wird das Dichtelement an das Steuerelement abgestützt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuerventileinrichtung zu schaffen, die eine verbesserte Ansaugfunktion des Steuerventils ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Demgemäß ist eine Steuerventileinrichtung für ein Fluidsystem vorgesehen, wobei die Steuerventileinrichtung aufweist: ein Dichtelement, welches zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung verschiebbar ist und auf dem Ventilkörper in der Schließstellung aufliegt; und ein Steuerelement, welches als ein Aktuator ausgebildet ist und welches dazu ausgebildet ist, eine Hubbewegung auf einem Verschiebeweg auszuführen; und ein Zugfederelement, welches dazu ausgebildet ist, das Dichtelement mit dem Steuerelement federnd zu koppeln und die Hubbewegung des Steuerelementes auf das Dichtelement zu übertragen.
Vorzugsweise wird eine derartige Steuerventileinrichtung in einem Fluidsystem zur Förderung von Fluid für ein Speichereinspritzsystem für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen eingesetzt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die Konstruktion der Steuerventileinrichtung weniger Bauraum benötigt und im Aufbau einfacher und robuster ist.
Durch die Erfindung kann das Steuerventil vorteilhaft auch durch ein abflussseitiges Ansaugen geöffnet werden.
Der Begriff Fluid ist hier in seinem weiteren Sinne zu verstehen, das Fluid kann also sowohl eine Flüssigkeit als auch ein Gas sein.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass zwischen dem Dichtelement und dem Steuerelement ein Spalt ausgebildet ist. Dadurch kann vorteilhaft ein selbständiges Öffnen des Dichtelements ermöglicht werden, unabhängig von einer Bewegung des Steuerelements, etwa kann das Öffnen des Dichtelements durch ein Ansaugen bewirkt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Zugfederelement dazu ausgebildet ist, eine auf das Dichtelement wirkende Federkraft zu erzeugen, welche einer Ansaugkraft entgegen gerichtet ist. Dadurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass durch eine geeignet Wahl der Federkonstante des Zugfederelements, ein zur Öffnung des Dichtelements erforderlicher Ansaugdruckwert festgelegt werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Zugfederelement konzentrisch angeordnete Metallbänder umfasst, die bogenförmig vorgespannt sind. Dadurch kann die Federkraft symmetrisch erzeugt werden. Ferner können von der Symmetrieachse abweichende Querkräfte vermieden werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, das Zugfederelement als eine Federscheibe ausgebildet ist. Dies erlaubt vorteilhaft, einen einfachen und kostengünstigen Aufbau des Zugfederelements.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Federscheibe mindestens eine Abstandsnase aufweist. Dadurch kann vorteilhaft und auf einfache Weise eine sichere Beabstandung des Dichtelements von dem Steuerungselement erreicht werden, so dass ein vorgegebener Mindestabstand mit Hilfe der mindestens einen Abstandsnase eingehalten werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Zugfederelement als eine Drahtfeder ausgebildet ist. Dies erlaubt vorteilhaft, einen einfachen und kostengünstigen Aufbau des Zugfederelements zu ermöglichen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Drahtfeder mindestens zwei Drahtschlaufen umfasst, welche von einem Verbindungselement gekoppelt werden. Dies erlaubt vorteilhaft, einen einfachen und kostengünstigen Aufbau des Zugfederelements zu erreichen.
Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Konzepten der Erfindung.
Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Steuerventileinrichtung für ein Fluidsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
2–4 je eine schematische Darstellung eines Zugfederelements einer Steuerventileinrichtung für ein Fluidsystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile, Komponenten oder Verfahrensschritte, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Steuerventileinrichtung für ein Fluidsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Die Steuerventileinrichtung 20 kann zur Regelung des Durchflusses von Fluiden (Flüssigkeiten und Gasen) eingesetzt werden. Dabei durchfließt das Fluid die Steuerventileinrichtung 20 über einem Fluidzufluss 7 auf der Zuflussseite 11, durch mindestens einen Hohlraum des Ventilköpers 8 hindurch und weiter zu einer Abflussseite 10 der Steuerventileinrichtung 20. Dabei kann sich auf der Abflussseite 10 ein Unterdruck oder Ansaugdruck ausbilden, falls etwa das Fluidsystem auf der Abflussseite 10 geschlossen ist und eine im Fluidsystem angeordnete Pumpe eingesetzt wird.
Die Steuerventileinrichtung 20 für ein Fluidsystem umfasst beispielsweise ein Dichtelement 5, ein Steuerelement 2 und ein Zugfederelement 3.
Das Dichtelement 5 kann zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung verschiebbar sein und auf dem Ventilkörper 8 in der Schließstellung aufliegen.
Das Steuerelement 2 ist beispielsweise als ein Aktuator ausgebildet und dazu ausgebildet, eine Hubbewegung auf einem Verschiebeweg 1 auszuführen.
Dabei umfasst der Begriff Hubbewegung sämtliche Bewegungen des Steuerelements 2 von einem Punkt zu einem anderen Punkt, insbesondere eine Auf- und Abwärtsbewegung des Steuerelements 2 zum Öffnen und Schließen des Steuerventils.
Das Zugfederelement 3 kann dazu ausgebildet sein, das Dichtelement 5 mit dem Steuerelement 2 federnd zu koppeln und die Hubbewegung des Steuerelementes 2 an das Dichtelement 5 zu übertragen.
Ferner kann zwischen dem Dichtelement 5 und dem Steuerelement 2 ein Spalt 4 ausgebildet sein.
Das Zugfederelement 3 ist beispielsweise dazu ausgebildet, eine auf das Dichtelement 5 wirkende Federkraft 12 zu erzeugen, welche einer Ansaugkraft 6 entgegen gerichtet ist.
Die Ansaugkraft 6 kann dabei durch ein Ansaugen erzeugt werden, wobei das Ansaugen von einer auf der Abflussseite 10 angeordneten Pumpe des Fluidsystems erfolgen kann. Die Ansaugkraft 6 korreliert dabei mit einem von der Pumpe erzeugten Ansaugdruck.
Das Dichtelement 5 kann eine Ausnehmung 13 aufweisen, welche dazu ausgelegt ist, das Zugfederelement 3 zu verankern.
Ferner kann das Steuerelement 2 eine Ausnehmung 14 aufweisen, welche dazu ausgelegt ist, das Zugfederelement 3 zu verankern.
Die Steuerventileinrichtung 20 kann rotationssymmetrisch bezüglich einer Symmetrieachse 9 ausgebildet sein. Zumindest können einzelne Komponenten der Steuerventileinrichtung 20 rotationssymmetrisch bezüglich einer Symmetrieachse 9 ausgebildet sein, wie etwa das Dichtelement 5 oder das Steuerelement 2 oder das Zugfederelement 3 oder der Ventilkörper 8.
Das Dichtelement 5 oder das Steuerelement 2 oder das Zugfederelement 3 oder der Ventilkörper 8 weisen beispielsweise Edelstahl, wie etwa Molybdänstahl oder Titanstahl, auf.
Die 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Zugfederelements einer Steuerventileinrichtung für ein Fluidsystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Abweichend von dem in der 1 dargestellten Zugfederelement 3 der Ventileinrichtung 20 weist das in der 2 dargestellten Zugfederelement 3 konzentrisch angeordnete Metallbänder 3-1 auf, die bogenförmig vorgespannt sind und eine ziehende Federkraft 12 erzeugen können.
Die bogenförmigen Metallbänder 3-1 können ferner in der Ausnehmung 13 des Dichtelements 5 und in der Ausnehmung 14 des Steuerelements 2 verankert werden. Das Verankern kann durch ein Koppeln oder durch ein Verrasten des Zugfederelements 3 erfolgen.
Die 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Zugfederelements einer Steuerventileinrichtung für ein Fluidsystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Abweichend von dem in der 1 dargestellten Zugfederelement 3 ist das in der 3 dargestellte Zugfederelement 3 als eine Drahtfeder ausgebildet, wobei die Drahtfeder mindestens zwei Drahtschlaufen 16 umfasst, welche von einem Verbindungselement 3-2 gekoppelt werden.
Die beiden Drahtschlaufen 16 bilden beispielsweise zwei Öffnungen 15 aus, welche in der Ausnehmung 13 des Dichtelements 5 und in der Ausnehmung 14 des Steuerelements 2 verankert werden.
Ebenso kann ein entsprechender Aufbau des Zugfederelements 3 mit zwei Öffnungen 15 auch mit einer Drahtschlaufe realisiert werden, abweichend von dem in der 3 gezeigten Aufbau des Zugfederelements 3.
Die 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Zugfederelements einer Steuerventileinrichtung für ein Fluidsystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Abweichend von den in den 1 bis 3 dargestellten Zugfederelementen 3 ist das in der 4 dargestellte Zugfederelement als eine Federscheibe ausgebildet, wobei die Federscheibe mindestens eine Abstandsnase 3-3 aufweist.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10319868 A1 [0002]

Claims

Steuerventileinrichtung (20) für ein Fluidsystem, auf-weisend: – ein Dichtelement (5), welches zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung verschiebbar ist und auf einem Ventilkörper (8) in der Schließstellung aufliegt; – ein Steuerelement (2), welches als ein Aktuator ausgebildet ist und welches dazu ausgebildet ist, eine Hubbewegung auf einem Verschiebeweg (1) auszuführen; und – ein Zugfederelement (3), welches dazu ausgebildet ist, das Dichtelement (5) mit dem Steuerelement (2) federnd zu koppeln und die Hubbewegung des Steuerelementes (2) auf das Dichtelement (5) zu übertragen.
Steuerventileinrichtung (20) nach Anspruch 1, wobei zwischen dem Dichtelement (5) und dem Steuerelement (2) ein Spalt (4) ausgebildet ist.
Steuerventileinrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Zugfederelement (3) dazu ausgebildet ist, eine auf das Dichtelement (5) wirkende Federkraft (12) zu erzeugen, welche einer Ansaugkraft (6) entgegen gerichtet ist.
Steuerventileinrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Zugfederelement (3) konzentrisch angeordnete Metallbänder (3-1) umfasst, die bogenförmig vorgespannt sind.
Steuerventileinrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Zugfederelement (3) als eine Federscheibe ausgebildet ist.
Steuerventileinrichtung (20) nach Anspruch 5, wobei die Federscheibe mindestens eine Abstandsnase (3-3) aufweist.
Steuerventileinrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Zugfederelement (3) als eine Drahtfeder ausgebildet ist.
Steuerventileinrichtung (20) nach Anspruch 7, wobei die Drahtfeder mindestens zwei Drahtschlaufen umfasst, welche von einem Verbindungselement (3-2) gekoppelt werden.