DE102018209332A1

DE102018209332A1 - Valve and high pressure fuel pump and their manufacture

Info

Publication number: DE102018209332A1
Application number: DE102018209332.6A
Authority: DE
Inventors: Christoph Buehler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-06-12
Filing date: 2018-06-12
Publication date: 2019-12-12
Also published as: WO2019238329A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit einem beweglichen kugelförmigen Schließelement (58) und einem festen Ventilkörper (68), wobei der Ventilkörper (68) einen Dichtsitz aufweist an dem das kugelförmige Schließelement (58) bei geschlossenem Ventil (42) flächig anliegt.The invention relates to a valve with a movable spherical closing element (58) and a fixed valve body (68), the valve body (68) having a sealing seat against which the spherical closing element (58) lies flat when the valve (42) is closed.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Ventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, beispielsweise zur Verwendung in einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe.The invention relates to a valve according to the preamble of claim 1, for example for use in a high-pressure fuel pump.

Vom Markt her bekannt sind Kraftstoff-Hochdruckpumpen für Kraftstoffsysteme von Brennkraftmaschinen, beispielsweise für eine Benzindirekteinspritzung. Eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe kann Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich, beispielsweise stromabwärts von einer Vorförderpumpe, in einen Hochdruckbereich, insbesondere in einen Hochdruckspeicher (Rail) fördern. Dazu weisen Kraftstoff-Hochdruckpumpen verschiedene Ventile auf, neben einem Einlassventil und einem Auslassventil insbesondere häufig ein Druckbegrenzungsventil, welches einen Kraftstoffdruck in dem Hochdruckbereich auf einen vorgebbaren Maximalwert begrenzen kann. Somit kann ein Betrieb der Kraftstoff-Hochdruckpumpe verbessert werden und mögliche Beschädigungen des Kraftstoffsystems können verhindert werden.From the market known fuel high-pressure pumps for fuel systems of internal combustion engines, for example, for a gasoline direct injection. A high-pressure fuel pump can deliver fuel from a low-pressure region, for example downstream of a prefeed pump, into a high-pressure region, in particular into a high-pressure reservoir (rail). For this purpose, high-pressure fuel pumps have different valves, in addition to an inlet valve and an outlet valve, in particular often a pressure relief valve, which can limit a fuel pressure in the high-pressure region to a predefinable maximum value. Thus, operation of the high-pressure fuel pump can be improved and possible damages of the fuel system can be prevented.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der Erfindung liegt die Beobachtung zugrunde, dass das Druckbegrenzungsventil aufgrund von im Betrieb der Kraftstoff-Hochdruckpumpe anliegenden Druckpulsationen verschleißt, d.h. im Laufe der Zeit bereits bei kleineren Drücken im Hochdruckbereich öffnet. Überdies kann es zu Undichtigkeiten kommen, insgesamt verschlechtert sich der Liefergrad der Kraftstoff-Hochdruckpumpe.The invention is based on the observation that the pressure relief valve wears due to pressure pulsations applied during operation of the high-pressure fuel pump, i. over time already opens at lower pressures in the high pressure area. In addition, leaks may occur, overall the degree of delivery of the high-pressure fuel pump deteriorates.

Erfindungsgemäß wird dieser Mangel des Standes der Technik durch ein Ventil gelöst, das ein bewegliches kugelförmiges Schließelement und einen festen Ventilkörper aufweist, wobei der Ventilkörper einen Dichtsitz aufweist, an dem das kugelförmige Schließelement bei geschlossenem Ventil flächig anliegt. Durch die flächige Anlage ist die bei Pulsationen zwischen dem kugelförmigen Schließelement und dem Dichtsitz des Ventilkörpers auftretende Flächenpressung (Druck) viel geringer und Verschleiß tritt nur in weitaus geringerem Maß auf. Infolgedessen bleibt der Öffnungsdruck des Ventils über Lebensdauer weitestgehend konstant und es kommt auch nicht zu Undichtigkeiten. Der Liefergrad der Kraftstoff-Hochdruckpumpe bleibt über Lebensdauer deutlich stabiler, insbesondere weitestgehend unvermindert.According to the invention, this deficiency of the prior art is achieved by a valve having a movable spherical closure member and a fixed valve body, wherein the valve body has a sealing seat on which the spherical closure member rests flat when the valve is closed. Due to the planar contact surface occurring during pulsations between the spherical closure member and the sealing seat of the valve body surface pressure (pressure) is much lower and wear occurs only to a much lesser extent. As a result, the opening pressure of the valve remains largely constant over life and there are no leaks. The degree of delivery of the high-pressure fuel pump remains significantly more stable over life, in particular largely unchanged.

Unter einem flächigen Anliegen wird vorliegend insbesondere ein nicht nur linienförmiges Anliegen verstanden. Unter einem linienförmigen Anliegen wird vorliegend ein Anliegen verstanden, zu dem es zwischen einer konischen Fläche und einer auf der Innenseite der konischen Fläche eingeschobenen Kugel kommen kann. Kommt es in Folge des Anliegens zu einer elastischen Verformung der konischen Fläche und/oder der Kugel wird das Anliegen insbesondere weiterhin als linienförmig aufgefasst. Mit anderen Worten: Das flächige Anliegen einer ersten Fläche an einer zweiten Fläche setzt voraus und wird dadurch ermöglicht, dass die erste Fläche und die zweite Fläche - auch ohne Einwirkung elastisch deformierender Kräfte - deckungsgleich sind.In the present case, a flat object is understood to mean, in particular, a not only linear object. In the present case, a line-shaped object is understood to mean a component which can come between a conical surface and a ball inserted on the inside of the conical surface. If, as a consequence of the concern, an elastic deformation of the conical surface and / or of the ball occurs, the contact will continue to be regarded as linear in particular. In other words, the flat abutment of a first surface on a second surface precedes and is thereby made possible that the first surface and the second surface - even without the action of elastically deforming forces - are congruent.

Der Dichtsitz des Ventilkörpers kann eine konische Grundform aufweisen, beispielsweise gegen eine Längsachse des Ventils um 30° bis 60° geneigt sein.The sealing seat of the valve body may have a conical basic shape, for example, be inclined by 30 ° to 60 ° against a longitudinal axis of the valve.

Das kugelförmige Schließelement kann beispielsweise den Radius R aufweisen und bei geschlossenem Ventil mit einer Fläche zwischen R²/2 und 2R² flächig an dem Dichtsitz des Ventilkörpers anliegen.The spherical closing member can for example have the radius R and lie flat against the sealing seat of the valve body with the valve closed with a surface area between R ^2/2 and 2R. ²

Es ist besonders bevorzugt, dass das kugelförmige Schließelement ein verschleißfestes Material aufweist und/oder eine verschleißfeste Oberfläche aufweist, beispielsweise, dass das verschleißfeste Material ein Cermet und/oder ein Hartmetall ist, zum Beispiel Wolframcarbid. Der Ventilkörper kann beispielsweise aus Stahl bestehen. In diesem Fall ist sichergestellt, dass das kugelförmige Schließelement härter ist als der Ventilkörper, sodass an dem kugelförmigen Schließelement praktisch kein Verschleiß und an dem Ventil keine damit einhergehende Undichtigkeit auftritt, selbst wenn es zu Drehungen der Kugel kommt.It is particularly preferred that the spherical closure element comprises a wear-resistant material and / or has a wear-resistant surface, for example, that the wear-resistant material is a cermet and / or a hard metal, for example tungsten carbide. The valve body may for example consist of steel. In this case, it is ensured that the spherical closure member is harder than the valve body, so that virtually no wear on the spherical closure member and no leakage associated therewith occurs on the valve, even if it turns the ball.

Erfindungsgemäße Kraftstoffhochdruckpumpen zeichnen sich dadurch aus, dass ihr Liefergrad über Lebensdauer hoch bleibt. Überdies vermögen sie einen Druck im Hochdruckbereich bereit zu stellen, der über Lebensdauer nicht abnimmt.Inventive high-pressure fuel pumps are characterized by the fact that their delivery level remains high over life. Moreover, they are able to provide a pressure in the high pressure area, which does not decrease over life.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Ventils und zur Herstellung einer Hochdruckpumpe mit einem derartigen Ventil.The invention also relates to a method for producing such a valve and for producing a high-pressure pump with such a valve.

Dabei ist vorgesehen, dass der Ventilkörper mit einem zunächst konischen Dichtsitz bereitgestellt wird, sodass das kugelförmige Schließelement entlang einer Linie an dem Dichtsitz des Ventilkörpers zur Anlage kommt und dann zwischen einer Kugel und dem Ventilkörper eine Kraft erzeugt wird, die den Dichtsitz plastisch verformt.It is provided that the valve body is provided with an initially conical sealing seat, so that the spherical closure member along a line on the sealing seat of the valve body comes to rest and then between a ball and the valve body, a force is generated, which plastically deforms the sealing seat.

Bei der Kugel kann es sich bereits um das kugelförmige Schließelement des Ventils handeln. In diesem Fall ist die Außenkontur des kugelförmigen Schließelements in den Dichtsitz gleichsam abgebildet. Die Dichtwirkung ist dann optimal.The ball may already be the spherical closing element of the valve. In this case, the outer contour of the spherical closure element is shown in the sealing seat as it were. The sealing effect is then optimal.

Andererseits kann es sich aber auch um eine andere Kugel handeln. Insbesondere um eine Kugel, deren Größe der Größe des kugelförmigen Schließelements gleich ist. Diese Variante hat den Vorteil, dass der Ventilkörper und das kugelförmige Schließelement bei der Montage des Ventils beziehungsweise bei der Montage der Kraftstoff-Hochdruckpumpe unabhängig voneinander gehandhabt werden können, also nicht als Paar zusammenbleiben müssen. Insbesondere, wenn das Ventil nicht als vormontierte Einheit in das Gehäuse der Kraftstoff-Hochdruckpumpe eingebracht wird, sondern der Ventilsitz, das kugelförmige Ventilelement und ggf. weitere Bestandteile des Ventils als diskrete Komponenten in das Gehäuse der Kraftstoff-Hochdruckpumpe eingebracht werden, ist das ein erheblicher fertigungstechnischer Vorteil. On the other hand, it can also be a different ball. In particular, a sphere whose size is equal to the size of the spherical closure element. This variant has the advantage that the valve body and the spherical closing element can be handled independently of each other during assembly of the valve or during assembly of the high-pressure fuel pump, so do not have to stay together as a pair. In particular, if the valve is not introduced as a preassembled unit in the housing of the high-pressure fuel pump, but the valve seat, the spherical valve element and possibly other components of the valve are introduced as discrete components in the housing of the high-pressure fuel pump, this is a considerable manufacturing advantage.

Die Kraft, die den Dichtsitz plastisch verformt, wirkt bevorzugt längs einer Längsachse des Ventils in Schließrichtung. Es kann sich um eine pulsierende Kraft handeln, beispielsweise mit einer Frequenz zwischen 20 kHz und 500 kHz.The force that plastically deforms the sealing seat preferably acts along a longitudinal axis of the valve in the closing direction. It can be a pulsating force, for example with a frequency between 20 kHz and 500 kHz.

Die plastische Verformung des Dichtsitz es kann andererseits auch durch Prägen erfolgen.The plastic deformation of the sealing seat on the other hand can also be done by embossing.

Die Verformung kann in axialer Längsrichtung gemessen bevorzugt 5 - 15 µm betragen, beispielsweise 0,5% bis 1,5% des Radius des kugelförmigen Schließelements.The deformation measured in the axial longitudinal direction may preferably be 5-15 μm, for example 0.5% to 1.5% of the radius of the spherical closing element.

Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffsystems für eine Brennkraftmaschine;
2 einen Längsschnitt durch ein Druckbegrenzungsventil einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe des Kraftstoffsystems von 1;
3 eine Detailansicht aus 2

Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be explained with reference to the drawings. In the drawing show:

1 a schematic representation of a fuel system for an internal combustion engine;
2 a longitudinal section through a pressure relief valve of a high-pressure fuel pump of the fuel system of 1 ;
3 a detailed view 2

1 zeigt ein Kraftstoffsystem 10 für eine weiter nicht dargestellte Brennkraftmaschine in einer vereinfachten schematischen Darstellung. Aus einem Kraftstofftank 12 wird ein Kraftstoff wie Benzin über eine Saugleitung 14, mittels einer Vorförderpumpe 16, über eine Niederdruckleitung 18, über einen Einlass 20 eines von einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung 22 betätigbaren Mengensteuerventils 24 einem Förderraum 26 einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe 28 zugeführt. Beispielsweise kann das Mengensteuerventil 24 ein zwangsweise öffnendes Einlassventil der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 28 sein. 1 shows a fuel system 10 for a further not shown internal combustion engine in a simplified schematic representation. From a fuel tank 12 gets a fuel like gasoline via a suction line 14 , by means of a pre-feed pump 16 , via a low pressure line 18 , via an inlet 20 one of an electromagnetic actuator 22 actuatable quantity control valve 24 a pump room 26 a high-pressure fuel pump 28 fed. For example, the quantity control valve 24 a forcibly opening inlet valve of the high-pressure fuel pump 28 his.

Vorliegend ist die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 28 als Kolbenpumpe ausgeführt, wobei ein Kolben 30 mittels einer Nockenscheibe 32 in der Zeichnung vertikal bewegt werden kann. Hydraulisch zwischen dem Förderraum 26 und einem Auslass 36 der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 28 ist ein in der 1 als federbelastetes Rückschlagventil gezeichnetes Auslassventil 40 sowie ein ebenfalls als federbelastetes Rückschlagventil gezeichnetes Druckbegrenzungsventil 42 angeordnet. Der Auslass 36 ist an eine Hochdruckleitung 44 und über diese an einen Hochdruckspeicher 46 („Common Rail“) angeschlossen.The present is the high-pressure fuel pump 28 designed as a piston pump, wherein a piston 30 by means of a cam disc 32 can be moved vertically in the drawing. Hydraulically between the pumping room 26 and an outlet 36 the fuel high-pressure pump 28 is one in the 1 as spring-loaded check valve drawn outlet valve 40 and a likewise drawn as a spring-loaded check valve pressure relief valve 42 arranged. The outlet 36 is to a high pressure line 44 and via this to a high-pressure accumulator 46 ("Common rail") connected.

Das Auslassventil 40 kann zum Auslass 36 und das Druckbegrenzungsventil 42 zu dem Förderraum 26 hin öffnen. Die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 22 wird durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 48 angesteuert. Abweichend von der Darstellung der 1 kann ein in der 1 linker Anschluss des Druckbegrenzungsventils 42 alternativ statt mit dem Förderraum 26 auch mit dem Niederdruckbereich der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 28 oder einem beliebigen sonstigen Element stromaufwärts der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 28 verbunden sein.The outlet valve 40 can go to the outlet 36 and the pressure relief valve 42 to the pump room 26 open. The electromagnetic actuator 22 is controlled by a control and / or regulating device 48 driven. Deviating from the presentation of 1 can one in the 1 left connection of the pressure relief valve 42 alternatively instead of with the delivery room 26 also with the low-pressure range of the high-pressure fuel pump 28 or any other element upstream of the high-pressure fuel pump 28 be connected.

Im Betrieb des Kraftstoffsystems 10 fördert die Vorförderpumpe 16 Kraftstoff vom Kraftstofftank 12 in die Niederdruckleitung 18. Das Mengensteuerventil 24 kann in Abhängigkeit von einem jeweiligen Bedarf an Kraftstoff geschlossen und geöffnet werden. Hierdurch wird die zu dem Hochdruckspeicher 46 geförderte Kraftstoffmenge beeinflusst. Im Normalfall ist das Druckbegrenzungsventil 42 geschlossen.In operation of the fuel system 10 promotes the pre-feed pump 16 Fuel from the fuel tank 12 in the low pressure line 18 , The quantity control valve 24 can be closed and opened depending on a particular need for fuel. This becomes the high-pressure accumulator 46 subsidized fuel quantity influenced. Normally, the pressure relief valve 42 closed.

Wenn in einem vom Normalfall abweichenden Betriebsfall ein Kraftstoffdruck in der Hochdruckleitung 44 höher ist als ein Kraftstoffdruck in einem Bereich des Förderraums 26 (zuzüglich einer Federkraft einer Ventilfeder 60 des Druckbegrenzungsventils 42, siehe auch die 2), so kann das Druckbegrenzungsventil 42 öffnen und somit kann Kraftstoff aus der Hochdruckleitung 44 zurück in den Förderraum 26 und von dort gegebenenfalls zurück in die Niederdruckleitung 18 strömen. Durch die Expansion kann der Kraftstoffdruck in der Hochdruckleitung 44 auf einen zulässigen Wert sinken und das Druckbegrenzungsventil 42 wieder schließen.If in a normal case different operating case, a fuel pressure in the high pressure line 44 is higher than a fuel pressure in a region of the delivery chamber 26 (plus a spring force of a valve spring 60 the pressure relief valve 42 , see also the 2 ), so the pressure relief valve 42 open and thus can fuel from the high pressure line 44 back to the pump room 26 and from there, if necessary, back to the low pressure line 18 stream. Due to the expansion, the fuel pressure in the high pressure line 44 fall to a permissible level and the pressure relief valve 42 close again.

2 zeigt einen Längsschnitt durch das Druckbegrenzungsventil 42 der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 28 von 1. Das Druckbegrenzungsventil 42 ist hydraulisch zwischen dem Auslass 36 und einem vom Auslass 36 stromaufwärtigen Bereich der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 28 angeordnet und kann zu dem stromaufwärtigen Bereich hin öffnen. Das Druckbegrenzungsventil 42 bzw. dessen nachfolgend näher beschriebene Elemente sind in diesem Beispiel im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgeführt. 2 shows a longitudinal section through the pressure relief valve 42 the fuel high-pressure pump 28 from 1 , The pressure relief valve 42 is hydraulically between the outlet 36 and one from the outlet 36 upstream portion of the high-pressure fuel pump 28 arranged and can open to the upstream area. The pressure relief valve 42 or its elements described in more detail below are executed in this example substantially rotationally symmetrical.

Das Druckbegrenzungsventil 42 umfasst ein im Wesentlichen als zylindrische Hülse ausgeführtes Gehäuse 50. An einer in der 2 linken Stirnseite weist das Gehäuse 50 eine axiale erste Öffnung 52 auf, wobei ein Radius der Öffnung 52 einem Innenradius der zylindrischen Hülse entspricht. Die erste Öffnung 52 ist hydraulisch dem Auslass 36 bzw. dem zu diesem stromabwärtigen Hochdruckbereich zugeordnet. An einer in der 2 rechten Stirnwand 54 ist das Gehäuse 50 geschlossen ausgeführt. In einem rechten unteren Abschnitt weist das Gehäuse 50 eine radiale zweite Öffnung 56 auf. Die zweite Öffnung 56 ist hydraulisch dem besagten stromaufwärtigen Bereich der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 28 zugeordnet und beispielsweise mit dem Förderraum 26 verbunden. Vorliegend ist das Gehäuse 50 einstückig ausgeführt.The pressure relief valve 42 comprises a substantially designed as a cylindrical sleeve casing 50 , At one in the 2 left front side, the housing 50 an axial first opening 52 on, with a radius of the opening 52 an inner radius of the cylindrical sleeve corresponds. The first opening 52 is hydraulically outlet 36 or assigned to this downstream high-pressure area. At one in the 2 right front wall 54 is the case 50 closed executed. In a lower right section, the housing faces 50 a radial second opening 56 on. The second opening 56 is hydraulically the said upstream portion of the high-pressure fuel pump 28 assigned and, for example, with the delivery room 26 connected. In the present case is the housing 50 made in one piece.

In einem in der 2 horizontal mittleren Abschnitt weist das Druckbegrenzungsventil 42 ein Schließelement 58 auf, welches von einer als Schraubenfeder ausgeführten Ventilfeder 60 mittels eines Schließkörpers 62 in Schließrichtung beaufschlagt wird, also in der 2 nach links. Vorliegend ist das Schließelement 58 eine „frei fliegende“ Ventilkugel.In one in the 2 horizontal middle section points the pressure relief valve 42 a closing element 58 on which of a designed as a helical spring valve spring 60 by means of a closing body 62 is acted upon in the closing direction, ie in the 2 to the left. In the present case is the closing element 58 a "free-flying" ball valve.

In der 2 rechts ist ein Anschlagkörper 64 des Druckbegrenzungsventils 42 angeordnet, der mit dem Schließkörper 62 zusammenwirkt. Der Anschlagkörper 64 stützt sich axial an der Stirnwand 54 des Gehäuses 50 ab und wird von der Ventilfeder 60 gegen die Stirnwand 54 des Gehäuses 50 beaufschlagt, also nach rechts. Dazu weist ein Abschnitt des Gehäuses 50 im Bereich der Stirnwand 54 einen verminderten Innendurchmesser auf, wodurch der Anschlagkörper 64 und somit auch die Ventilfeder 60 definiert gehalten werden.In the 2 right is a stop body 64 the pressure relief valve 42 arranged with the closing body 62 interacts. The stopper body 64 rests axially on the end wall 54 of the housing 50 off and off of the valve spring 60 against the front wall 54 of the housing 50 charged, so to the right. This is indicated by a section of the housing 50 in the area of the front wall 54 a reduced inner diameter, whereby the stopper body 64 and thus also the valve spring 60 be kept defined.

Der Schließkörper 62 und der Anschlagkörper 64 sind im Wesentlichen identisch ausgeführt. Insbesondere sind ein Endabschnitt 62a des Schließkörpers 62 und ein Endabschnitt 64a des Anschlagkörpers 64 tellerförmig ausgeführt, wobei ein Außendurchmesser des jeweiligen Endabschnitts 62a bzw. 64a größer ist als ein Innendurchmesser der Ventilfeder 60.The closing body 62 and the stopper body 64 are essentially identical. In particular, an end portion 62a of the closing body 62 and an end section 64a the stopper body 64 executed plate-shaped, wherein an outer diameter of the respective end portion 62a respectively. 64a larger than an inner diameter of the valve spring 60 ,

Weiterhin umfassen der Schließkörper 62 einen zapfenförmigen Führungsabschnitt 62b und der Anschlagkörper 64 einen zapfenförmigen Führungsabschnitt 64b, welche beide radial innerhalb der Ventilfeder 60 zueinander benachbart angeordnet sind. Entsprechend ist ein jeweiliger Außendurchmesser der Führungsabschnitte 62b und 64b kleiner als ein Innendurchmesser der Ventilfeder 60. Dadurch wird unter anderem eine verbesserte Führung der Ventilfeder 60 ermöglicht.Furthermore, the closing body comprise 62 a peg-shaped guide portion 62b and the stopper body 64 a peg-shaped guide portion 64b which are both radially inside the valve spring 60 are arranged adjacent to each other. Accordingly, a respective outer diameter of the guide portions 62b and 64b smaller than an inner diameter of the valve spring 60 , As a result, among other things, an improved guidance of the valve spring 60 allows.

Vorliegend weist der Schließkörper 62 an dem tellerförmigen Endabschnitt 62a eine Zentrierausnehmung 66 zur radialen Halterung des Schließelements 58 auf und ist ansonsten identisch zu dem Anschlagkörper 64 ausgeführt. Mittels des Schließkörpers 62 bzw. der Zentrierausnehmung 66 kann eine durch die Ventilfeder 60 erzeugte Druckkraft optimal auf das Schließelement 58 übertragen werden.In the present case, the closing body 62 at the plate-shaped end portion 62a a centering recess 66 for radial retention of the closing element 58 on and is otherwise identical to the stop body 64 executed. By means of the closing body 62 or the centering recess 66 can one through the valve spring 60 generated pressure force optimally on the closing element 58 be transmitted.

In einem in der 2 linken Abschnitt des Gehäuses 50 ist ein Ventilkörper 68 angeordnet, der an einer radial äußeren Mantelfläche in dem Gehäuse 50 reibschlüssig gehalten und vorzugsweise darin eingepresst ist. Der Ventilkörper 68 weist einen durchgehenden axialen zentrischen Längskanal 70 auf, welcher abschnittsweise einen konstanten Innendurchmesser aufweist. Der Längskanal 70 ist durch die erste Öffnung 52 mit dem Auslass 36 hydraulisch verbunden. An einem in der 2 rechten Endabschnitt des Längskanals 70 ist an dem Ventilkörper 68 ein radial umlaufender Ventilsitz 72 ausgebildet, welcher mit dem Schließelement 58 zusammenwirkt.In one in the 2 left section of the housing 50 is a valve body 68 arranged on a radially outer circumferential surface in the housing 50 held frictionally and preferably is pressed into it. The valve body 68 has a continuous axial centric longitudinal channel 70 on, which in sections has a constant inner diameter. The longitudinal channel 70 is through the first opening 52 with the outlet 36 hydraulically connected. At one in the 2 right end portion of the longitudinal channel 70 is on the valve body 68 a radially encircling valve seat 72 formed, which with the closing element 58 interacts.

In einer alternativen nicht dargestellten Ausführungsform ist das Gehäuse 50 des Druckbegrenzungsventils 42 ein integraler Bestandteil der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 28 und somit kein eigenständiges Element. Dazu weist die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 28 beispielsweise eine zylindrische Bohrung auf, in welcher die funktionalen Elemente des Druckbegrenzungsventils 42 aufgenommen sind.In an alternative embodiment not shown, the housing 50 the pressure relief valve 42 an integral part of the high-pressure fuel pump 28 and therefore not an independent element. This is indicated by the high-pressure fuel pump 28 For example, a cylindrical bore, in which the functional elements of the pressure relief valve 42 are included.

Im vorliegenden Beispiel ist das Schließelement 58 als Kugel ausgeführt. Im vorliegenden Beispiel besteht das Schließelement 58 aus Wolframkarbid. Gleichwohl könnte es in alternativen Ausführungsformen auch aus einem anderen verschleißfesten Material, z.B. einem Cermet oder Hartmetall bestehen oder Wolframkarbid oder ein anderes Hartmetall lediglich aufweisen. Beispiele für bevorzugte andere Hartmetalle sind Titankarbid, Tantalkarbid, Chromkarbid und/oder andere Karbide. Das Schließelement kann alternativ auch solch ein Hartmetall aufweisen und überdies ein Bindematerial aufweisen, beispielsweise Kobalt, Nickel, Eisen, Nickel-Chrom und/oder dergleichen. Der Ventilkörper 68 besteht in diesem Beispiel aus Stahl oder er besteht aus Stahl und weist eine verschleißfeste Oberfläche auf.In the present example, the closing element 58 executed as a ball. In the present example, there is the closing element 58 made of tungsten carbide. Nevertheless, in alternative embodiments, it could also consist of another wear-resistant material, for example a cermet or hard metal, or merely have tungsten carbide or another hard metal. Examples of preferred other hard metals are titanium carbide, tantalum carbide, chromium carbide and / or other carbides. Alternatively, the closure element may also comprise such a cemented carbide and, moreover, comprise a binding material, for example cobalt, nickel, iron, nickel-chromium and / or the like. The valve body 68 consists in this example of steel or it is made of steel and has a wear-resistant surface.

In einem anderen Beispiel besteht der Ventilkörper 68 aus Wolframkarbid. Gleichwohl könnte er in alternativen Ausführungsformen auch aus einem anderen verschleißfesten Material, z.B. einem Cermet oder Hartmetall bestehen oder Wolframkarbid oder ein anderes Hartmetall lediglich aufweisen. Beispiele für bevorzugte andere Hartmetalle sind wie oben angegeben. Das Schließelement 58 besteht in diesem Beispiel aus Stahl oder es besteht aus Stahl und weist eine verschleißfeste Oberfläche auf.In another example, the valve body 68 made of tungsten carbide. However, in alternative embodiments, it could also consist of another wear-resistant material, for example a cermet or hard metal, or merely have tungsten carbide or another hard metal. Examples of preferred other hard metals are as indicated above. The closing element 58 consists in this example of steel or it is made of steel and has a wear-resistant surface.

In anderen Beispielen und in Weiterbildungen weisen der Ventilkörper und/oder der Schließkörper eine verschleißfeste Oberfläche auf. Es kann sich jeweils um eine CrCN-Schicht, CrN-Schicht, DLC-Schicht (z.B. a-C:H und/oder ta-C und/oder CrN und/oder CrC), Nickel-Schicht, Nickel-Wolfram-Schicht, Nickel-Phosphor-Schicht, Nickel-Phosphor-Chrom-Schicht, Chrom-Schicht, NiP+SiC-Dispersion-Schicht, weiche Einlaufschicht, Nitrierschicht, Titandioxid-Schicht und/oder Titancarbidschicht handeln.In other examples and in further developments, the valve body and / or the closing body have a wear-resistant surface. It can be in each case a CrCN layer, CrN layer, DLC layer (eg aC: H and / or ta-C and / or CrN and / or CrC), nickel layer, nickel-tungsten layer, nickel Phosphor layer, nickel-phosphorus-chromium layer, chromium layer, NiP + SiC dispersion layer, soft enema layer, nitriding layer, titanium dioxide layer and / or titanium carbide layer.

Als besonders verschleißfest haben sich Ventile, insbesondere Druckbegrenzungsventile, herausgestellt, deren Schließelement aus Wolframkarbid besteht und deren Ventilkörper eine verschleißfeste Oberfläche aufweisen und/oder aus Stahl bestehen.Particularly wear-resistant valves, in particular pressure relief valves, have been found whose closing element consists of tungsten carbide and whose valve body has a wear-resistant surface and / or consist of steel.

3 zeigt vergrößert und schematisch einen Teilbereich des Ventilkörpers 68 und des kugelförmigen Schließelements 58 bei geschlossenem Ventil (z.B: Druckbegrenzungsventil 42) in einem Längsschnitt. Ersichtlich liegt das das kugelförmige Schließelement 58 flächig an dem Dichtsitz des Ventilkörpers 68 an. Während das kugelförmige Schließelement 58 die undeformierte Form einer Kugel aufweist, weist der Dichtsitz des Ventilkörpers 68 ausgehend von einer konischen Fläche eine umlaufende Nut 85 auf, in der das kugelförmige Schließelement 58 an dem Dichtsitz flächig anliegt. 3 shows enlarged and schematically a portion of the valve body 68 and the spherical closure element 58 with closed valve (eg: pressure relief valve 42 ) in a longitudinal section. Obviously, this is the spherical closure element 58 flat at the sealing seat of the valve body 68 on. While the spherical closure element 58 has the undeformed shape of a ball, has the sealing seat of the valve body 68 starting from a conical surface a circumferential groove 85 on, in which the spherical closing element 58 flat against the sealing seat.

Im Beispiel weist das kugelförmige Schließelement einen Radius auf, der R beträgt. Durch das Vorhandensein der umlaufenden Nut 85 in dem Dichtsitz des Ventilkörpers 68 kommt das kugelförmige Schließelement 58 zu einem (gedachten) konischen Dichtsitz um ca. R/100 in axialer Richtung, in 3 nach unten, verschoben an dem Ventilkörper 68 zu Anlage. Die Größe der Fläche, mit der das kugelförmige Schließelement 58 dabei an dem Dichtsitz anliegt, beträgt etwa 1,1 * R².In the example, the spherical closure element has a radius that is R. Due to the presence of the circumferential groove 85 in the sealing seat of the valve body 68 comes the spherical closure element 58 to an (imaginary) conical sealing seat about R / 100 in the axial direction, in 3 down, moved to the valve body 68 to plant. The size of the area with which the spherical closing element 58 is present at the sealing seat, is about 1.1 * R ² .

Gemäß einem ersten Beispiel wird zur Herstellung des Ventils der Ventilkörper 68 mit einem zunächst konischen Dichtsitz bereitgestellt, sodass das kugelförmige Schließelement 58 entlang einer Linie an dem Dichtsitz des Ventilkörpers 68 zur Anlage kommt (Verfahrensschritt 1).According to a first example, the valve body is used to produce the valve 68 provided with an initially conical sealing seat, so that the spherical closing element 58 along a line at the sealing seat of the valve body 68 comes to the plant (process step 1 ).

Sodann wird zwischen dem kugelförmigen Schließelement 58 und dem Ventilkörper 68 eine pulsierende Kraft F erzeugt wird, wodurch das kugelförmige Schließelement 58 in axialer Richtung in den Dichtsitz eindringt und ihn dabei plastisch so verformt, dass das kugelförmige Schließelement 58 bei geschlossenem Ventil an dem verformten Dichtsitz des Ventilkörpers 68 flächig anliegt. (Verfahrensschritt 2).Then it is between the spherical closure element 58 and the valve body 68 a pulsating force F is generated, whereby the spherical closure element 58 penetrates into the sealing seat in the axial direction and thereby plastically deformed so that the spherical closure element 58 with the valve closed, on the deformed sealing seat of the valve body 68 lies flat. (Step 2 ).

Der Ventilkörper 68 und das kugelförmige Schließelement 58 können sodann zu einer separaten Ventileinheit montiert werden, die wiederum als Druckbegrenzungsventil in einem Gehäuse einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe 28 montiert werden kann (Verfahrensschritt 3). Alternativ können der Ventilkörper 68 und das kugelförmige Schließelement 58 auch separat im Gehäuse einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe 28 montiert werden, sodass sie dort nachfolgend die Funktion eines Druckbegrenzungsventils 42 haben.The valve body 68 and the spherical closure element 58 can then be mounted to a separate valve unit, which in turn serves as a pressure relief valve in a housing of a high-pressure fuel pump 28 can be mounted (process step 3 ). Alternatively, the valve body 68 and the spherical closure element 58 Also separately in the housing of a high-pressure fuel pump 28 be mounted so that they subsequently the function of a pressure relief valve 42 to have.

Alternativ ist es auch möglich, im Verfahrensschritt 2 nicht das kugelförmige Schließelement 58 zu verwenden, sondern eine andere Kugel, deren Durchmesser gleich dem Durchmesser des kugelförmigen Schließelements 58 ist oder ein anderes Werkzeug mit einer entsprechenden Oberflächenform. Zur Montage des Ventils (Verfahrensschritt 3) wird dann das kugelförmige Schließelement 58 dem Ventil bzw. der Kraftstoff-Hochdruckpumpe erstmals zugeführt.Alternatively, it is also possible in the process step 2 not the spherical closing element 58 but to use another sphere whose diameter is equal to the diameter of the spherical closure element 58 or another tool with a corresponding surface shape. For mounting the valve (process step 3 ) then becomes the spherical closure element 58 the first time supplied to the valve or the high-pressure fuel pump.

Claims

Valve with a movable spherical closure element (58) and a fixed valve body (68), wherein the valve body (68) has a sealing seat on which the spherical closure element (58) with a closed valve (42) rests flat.

Valve after Claim 1 , characterized in that the spherical closure element (58) has the shape of a sphere of radius R, and the size of the surface with which the spherical closure element (58) bears against the sealing seat when the valve (42) is closed is not less than R is ^2/2 .

Valve after Claim 2 , characterized in that the size of the surface with which the spherical closure element (58) rests against the sealing seat when the valve (42) is closed is not greater than 2 R ² .

Valve according to one of the preceding claims, characterized in that the spherical closing element (58) has a wear-resistant material and / or has a wear-resistant surface.

Valve after Claim 4 , characterized in that the wear-resistant material is a cermet and / or a hard metal.

Valve after Claim 4 or 5 , characterized in that the wear resistant material is tungsten carbide and the valve body (68) is made of steel.

High-pressure fuel pump for a fuel system (10) for an internal combustion engine, with a delivery chamber (26) and a hydraulically between the delivery chamber (26) and an inlet (20) arranged and to the delivery chamber (26) opening towards inlet valve (24) and a hydraulically between the Delivery chamber (26) and an outlet (36) arranged and to the outlet (36) opening out the outlet valve (40) and hydraulically between the outlet (36) and one of the outlet (36) upstream region and opening to the upstream region Pressure limiting valve (42), characterized in that the pressure limiting valve (42) is a valve (42) according to one of the preceding claims.

High-pressure fuel pump (28) according to the preceding claim, characterized in that the valve (42) is a pressure limiting valve (42) whose spherical closing element (58) is a tungsten carbide ball.

Method for producing a valve according to one of Claims 1 to 6 characterized in that the valve body (68) is provided with a first conical sealing seat such that the spherical closure member (58) abuts a line on the sealing seat of the valve body (68) and then between the spherical closure member (58) and the Valve body (68) a force (F) is generated which plastically deforms the sealing seat so that the spherical closing element (58) with the valve closed (42) against the deformed sealing seat of the valve body (68) lies flat.

Method according to Claim 9 characterized in that the force (F) is not generated between the spherical closure member (58) and the valve body (68), but between the valve body (68) and another ball whose diameter is equal to the diameter of the spherical closure member (58). is.

Method according to one of Claims 9 or 10 , characterized in that the force (F) is a pulsating force whose frequency is in the high frequency range.

Method according to one of Claims 9 to 11 , characterized in that the sealing seat deformed so that the spherical closing element (58) or the other ball penetrates by 5 - 15μm in the axial direction in the initially conical sealing seat.

Method for producing a high-pressure fuel pump (28) according to one of Claims 7 or 8th , characterized in that a valve (42) according to one of Claim 9 to 12 is manufactured and then mounted in the housing of the high-pressure fuel pump (28).

Method for producing a high-pressure fuel pump (28) according to one of Claims 7 or 8th , characterized in that a valve (42) according to one of Claim 9 to 12 during assembly in the housing of the high-pressure fuel pump (28) is produced.