EP0977941A1

EP0977941A1 - Regelventil für strahlpumpe

Info

Publication number: EP0977941A1
Application number: EP98963373A
Authority: EP
Inventors: Stephan Kleppner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-11-28
Filing date: 1998-11-25
Publication date: 2000-02-09
Also published as: KR20000070524A; US6152114A; BR9806799A; WO1999028615A1; DE19752963C1; JP2001510532A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Überströmventil in einer Vorrichtung (1) zum Fördern von Kraftstoff, wobei die Vorrichtung (1) einen Vorratsbehälter für Kraftstoff für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, einen im Vorratsbehälter angeordneten Staubehälter (6), ein aus dem Staubehälter (6) ansaugendes und druckseitig mit der Brennkraftmaschine verbundenes Kraftstofförderaggregat, eine Rücklaufleitung (2) von der Brennkraftmaschine oder eine direkte Abzweigung (33) von der Druckleitung (20) zum Vorratsbehälter und eine mit der Rücklaufleitung (2) oder der Abzweigung verbundene, im Vorratsbehälter angeordnete Strahlpumpe (3), durch die Kraftstoff in den Staubehälter (6) gefördert wird, aufweist und das Überströmventil eine Überströmöffnung (4) zur Strahlpumpe (3) schliesst oder öffnet. Das Überströmventil weist eine spiralig geformte Feder (12) auf, die ein Schliessglied (7) hält und dieses vertikal in Richtung auf die Überströmöffnung (4) drückt.

Description

Regelventil für Strahlpumpe

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Überströmventil, das als Regelventil in einer Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff eingesetzt wird. Die Vor- richtung hat einen Vorratsbehälter für Kraftstoff für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, einen im Vorratsbehälter angeordneten Staubehälter, ein aus dem Staubehälter ansaugendes und druckseitig mit der Brennkraftmaschine verbundenes Kraftstofförderaggregat, eine Rücklaufleitung von der Brennkraftmaschine oder eine direkte Abzweigung von einer Druckleitung zum Vorratsbehälter und eine mit der Rücklaufleitung verbundene, im Vorratsbehälter angeordnete Strahlpumpe. Durch die Strahlpumpe wird der Kraftstoff in den Staubehälter gefördert, wobei das Überströmventil eine Überströmöffnung der Strahlpumpe schließt oder öffnet.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 44 26 667 AI bekannt. Dort wird die Überströmöffnung durch eine Kugel verschlossen, die auf einem Ventilsitz der Überströmöffnung aufliegt. Eine seitliche Führung der Kugel erfolgt über Stege derart, daß diese sich nur vertikal von der Überströmöffnung weg oder auf diese zu bewegen kann. Die vertikale Bewegung wird durch zwei Druckkräfte verursacht, die gegeneinander gerichtet sind. Die eine Druckkraft entsteht durch Kraftstoff, der durch eine Strahldüse der Strahlpumpe hindurchströmt. Die andere Druckkraft wird durch ein Federelement verursacht. Das Federelement hat eine L-Form, wobei der kurze Schenkel dieser Form in einem Träger eingespannt ist, so daß der andere, lange Schenkel als einseitig eingespannte Biegefeder auf die Kugel drückt.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Überströmventil in einer Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff zur Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges hat den Vorteil, daß eine Verwendung einer spiralig geformten Feder eine äußerst präzise Regelung der Strahlpumpe erlaubt. Die spiralig geformte Feder hat eine flache Kennlinie, die so genau eingestellt werden kann, daß eine sehr empfindliche Regelung der Strahlpumpe durchgeführt werden kann. Eine Freigabe der Überströmöffnung zum Ausfließenlassen von Kraftstoff aus der Strahlpumpe ist durch die Art der Feder und der damit verbundenen Genauigkeit so einstellbar, daß ein gewünschter Druck in der Strahlpumpe zwischen 0,25 und 2,5 bar wie gefordert mit äußerst vernachlässigbarer Abweichung regelbar ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß die Feder in ein Befestigungs- system einstückig integriert ist. Dadurch wird der Arbeitsaufwand zur Herstellung der Feder wie auch bei der Montage gering gehalten. Weiterhin erlaubt die Einstückigkeit von Befestigungssystem und Feder, daß eine Paßgenauigkeit über das Herstellungswerkzeug sichergestellt ist. Die gemeinsame Fertigung von Feder und Befestigungssystem gestattet, daß beim späte- ren Einbau allein auf die Befestigung des Befestigungssystems selbst geachtet werden muß. Die Lage der Feder im Befestigungssystem bleibt durch die Einhaltung der vorgegebenen Toleranzen bei der Fertigung gewahrt. Das Befestigungssystem weist dazu vorteilhafterweise einen Fuß auf, der mittels eines dafür vorgesehenen Sitzes am Staubehälter befestigt wird. Der Fuß hat beispielsweise Widerhaken, so daß ein unbeabsichtigtes Lösen im Sitz verhindert wird.

Das Befestigungssystem selbst hat vorzugsweise einen Rahmen, in dessen Mitte die Feder angeordnet ist. Zum einen stabilisiert auf diese Weise der Rahmen die Feder. Zum anderen wird eine Aufhängung der Feder sichergestellt, die im Betrieb eine ausreichende Sicherheit zur Verfügung stellt. Ein weiterer Vorteil der Nutzung des Rahmens ist die damit verbundene Steifig- keit des Befestigungssystemes. Dieses wird dadurch unanfällig gegenüber von Stößen, Erschütterungen oder anderen Krafteinwirkungen, wie sie bei übli- chen Fertigungsverfahren und den damit verbundenen Transporten sowie Lagerungen auftreten. Auch ermöglicht die hohe Steifigkeit, daß Bearbeitungsschritte wie Biegen oder eine Wärmebehandlung die Toleranzeinhaltung nicht beeinträchtigen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei der Montage. Der Rahmen selbst ist einfach zu greifen und in den dafür vorgesehenen Sitz einzufügen. Die Einstückigkeit verhindert, daß kleinere Bauteile nur sehr aufwendig befestigt werden können.

Die Anordnung der Feder in der Mitte des Rahmens gewährleistet, daß die Stabilität des Rahmens allseitig auf die Feder wirkt. Weiterhin ist damit auch ein Schutz der Feder gegenüber einer Schädigung von außen verbunden. Eine entsprechende Ausgestaltung des oder der Füße ist in der Lage, zu verhindern, daß zum Beispiel bei einem unbeabsichtigten Fallenlassen des Befestigungssytems während der Montage die Feder beschädigt wird. Allein der Rahmen und die dazugehörigen Füße können in Bodenkontakt treten. Die Feder wiederum kann nicht auf einen ebenen Boden auftreffen und dabei beschädigt werden. Dieser Vorteil gilt jedoch nicht nur allein für die Feder, sondern ebenfalls für ein an der Feder befestigtes Ventil. Da dieses im eingebauten Zustand an der Vorrichtung auf einem Ventilsitz aufsitzen soll, wäre ein Schaden am Ventil gleichzusetzen mit einem Ausstoßprodukt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Ventil, daß das Schließglied für die Überströmöffnung der Strahlpumpe ist, ein Schirmventil. Einerseits erlaubt dieses ein genaues Aufsitzen des Schirmventiles auf einem Ventilsitz der Überströmöffnung. Andererseits wird bei Abheben des Schirm- ventiles von der Überströmöffnung sichergestellt, daß ein gleichmäßiger Abfluß des Kraftstoffes aus der Strahlpumpe durch die Überströmöffnung sichergestellt ist. Dadurch wird verhindert, daß aufgrund von entstehenden ungleichgewichtigen Druckverhältnissen in der Strahlpumpe Störkräfte auftreten, die bei der Regelung zusätzlich ausgeglichen werden müssen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Schirmventiles ist dieses aus einem Elastomer gefertigt. Das Elastomer hat den Vorteil, aufgrund seiner elastischen Verformbarkeit sich an den Ventilsitz genau anpassen zu können. Dadurch werden an die Fertigung dieses Ventilsitzes geringere Anforderun- gen gestellt, als wie sie bei anderen Ventilarten, wie zum Beispiel der bekannten Kugel, notwendig sind. Auch hat das Elastomer den Vorteil, bei den im Betrieb des Kraftfahrzeuges auftretenden Schwingungen und Stößen als quasi Dämpfer wirken zu können. Dadurch wird verhindert, daß Schädigungen an der Feder oder an dem Ventilsitz auftreten. Als Elastomer im Sinne dieser Erfindung ist jeglicher Werkstoff zu verstehen, der einerseits in der Lage ist, gegenüber dem Kraftstoff beständig zu sein, zum anderen aber ein flexibles Verhalten aufweist.

Entsprechend einer Weiterentwicklung eines Schließgliedes wird ein Schirm- ventil verwendet, das einen harten, nicht-elastischen Innenkern aufweist, der mit einem elastomeren Werkstoff beschichtet ist. Dieses kann dann notwendig sein, wenn das Schließglied über eine gewisse Steifigkeit oder auch Härte verfügen soll, die das Elastomer selbst nicht ausreichend aufweist. Andere Weiterbildungen sehen auch Schließglieder vor, die zum Teil aus einem Elastomer und zum anderen Teil aus einem nicht-flexiblen Material bestehen. Das nicht-flexible Material, beispielsweise ein Stahl, wird dann in der Feder eingespannt oder ist mit dieser einstückig verbunden, während das Elastomer auf dem Ventilsitz aufsitzt.

Einem weiteren Gedanken folgend, der auch eigenständig sein kann, ist das Überströmventil auch allgemein als Schließventilsystem insbesondere in Leitungssystemen eines Kraftfahrzeugs nutzbar. Das Schließventilsystem weist dazu ein Schirmventil und eine Feder auf. Die Feder ist spiralig geformt und hält das Schirmventil in etwa mittig. Feder wie Schirmventil sind dazu vorteilhafterweise wie oben beschrieben ausgeführt.

Zeichnung

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Merkmale sind in der folgenden Zeichnung näher dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff zu einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges mit einem erfindungsgemäßen Überströmventil, Fig. 2 eine schematische Darstellung der Vorrichtung mit der Brennkraftmaschine, Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer spiralig geformten Feder, Fig. 4 ein Schirmventil, das in einer spiralig geformten Feder gemäß der Fig. 3 eingesetzt ist und Fig. 5 das Schirmventil aus Fig. 4 und das Befestigungssytem mit Feder aus Fig. 3 vor dem Zusammenbau. Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Vorrichtung 1 zum Fördern von Kraftstoff. An einer Rücklaufleitung 2 ist eine Strahlpumpe 3 befestigt. Diese hat eine Überströmöffnung 4, so daß über einen Stutzen 5 Kraftstoff in einen Staubehälter 6 überströmen kann. Als Schließglied 7 ist auf einem Ventilsitz 8 des Stutzens 5 ein Schirmventil 9 angeordnet. Das Schirmventil 9 hat in dieser Ausgestaltung einen Schirm 10 aus einem Elastomer, sowie eine daran befestigte Stange 11, die aus einem Metall gefertigt ist. Der Schirm 10 wird auf die Stange 11 aufgebracht, wodurch eine spiralig geformte Feder 12, die einstückig mit einem Befestigungssystem 13 ver- bunden ist, in einer Einspannstelle 14 gehalten wird. Die Stange 11 weist dazu eine Verdickung 15 auf. Diese Verdickung 15 kann auch als Hinterschnitt ausgeführt sein. Der Schirm 10 aus Elastomer erlaubt, daß der Ventilsitz 8 ohne allzu hohen Fertigungsaufwand hergestellt werden kann. Gleichzeitig schließt der Schirm 10 aufgrund seiner Anpassungsfähigkeit an den Ventilsitz 8 überall gleichmäßig dicht ab. Im Betrieb der Brennkraftmaschine steht die Feder 12 immer unter Druck, das heißt, die Überströmöffnung 4 ist geöffnet. Der Abstand zwischen Schirm 10 und Überströmöffnung 4 legt den Massenstrom des überströmenden Kraftstoffes fest. Dieser wiederum ist abhängig von dem Druck, der in der Strahlpumpe 3 herrscht. Wird die Brennkraftmaschine nicht betrieben, so liegt das Schirmventil 9, so wie dargestellt, auf dem Ventilsitz 8 auf.

Fig. 1 zeigt weiterhin das Befestigungssystem 13 mit der Feder 12 sowie jeweils Füßen 16. Die Füße 16 befinden sich in entsprechenden Sitzen 17, wodurch das Befestigungssytem 13 in dem Staubehälter 6 dauerhaft befestigt ist. Bezüglich der Ausgestaltung dieser Verbindung wie aber auch anderer Ausgestaltungen der Vorrichtung, wie der Befestigung der Strahlpumpe, der Ausgestaltung der Strahlpumpe, der Überströmöffnung 4, der Betriebsweise oder der Anordnung der verschiedenen Bauteile wird voll inhaltlich Bezug genommen auf die schon im Stand der Technik erwähnte DE 44 26 667 AI.

Fig. 2 zeigt die Vorrichtung 1 zum Fördern von Kraftstoff als Gesamtes in einer vereinfachten Darstellung. Die Vorrichtung 1 hat einen Vorratsbehälter 18 für den Kraftstoff. In diesem Vorratsbehälter 18 ist der Staubehälter 6 angeordnet. Mittels eines Kraftstofförderaggregates 19 wird über eine Druckleitung 20 der Kraftstoff zur Brennkraftmaschine 21 geführt. Nicht verbrauchter, überschüssiger Kraftstoff wird in den Vorratsbehälter 18 über die Rücklaufleitung 2 zurückgeführt. Die Strahlpumpe 3 am Ende der Rücklaufleitung 2 weist dann in der in dieser Darstellung nicht gezeigten Strömungsdüse einen Druck auf, der über Auswahl des Überströmventiles 22 so vorteilhaft beeinflußt wird, daß der Staubehälter 6 immer ausreichend mit Kraftstoff gefüllt ist. Angedeutet ist in gestrichelter Weise weiterhin eine direkte Abzweigung 33 von der Druckleitung 20, wobei sich in Verlängerung der Abzweigung 33 dann die Strahlpumpe mit dem Überströmventil befinden würde.

Fig. 3 zeigt das Befestigungssystem 13 mit integrierter spiralig geformter Feder 12 in einer Schrägaufsicht. Das Befestigungssystem 13 hat einen Rahmen 23, in dessen Mitte die Feder 12 verläuft. Die Feder 12 weist in dieser dargestellten Ausführungsform einen Gang 24 auf, der sich von einem Rand 25 des Rahmens 23 zu einem Mittelpunkt 26 hin spiralig aufdreht. Die Feder 12 wie das gesamte Befestigungssytem 13 sind in dieser Ausge- staltung aus einem Federstahl gefertigt, beispielsweise erodiert oder gestanzt. Damit ein Druck in vertikaler Richtung durch die Feder 12 ausgeübt werden kann, weist diese vorteilhafterweise eine derartige Gestalt auf, daß diese die vertikale Kraftwirkung unterstützt. Dazu kann der Gang 24 angeschrägte Seiten haben. Auch ist die Feder 12 nicht in einer Ebene angeordnet, sondern erstreckt sich dreidimensional, wie es aus der nachfolgenden Figur 4 deutlicher hervorgeht.

Fig. 4 zeigt das Befestigungssystem 13 aus Fig. 3, in dessen Mittelpunkt 26 nun ein Schirmventil 27 angeordnet ist. Das Schirmventil 27 ist vollständig aus einem Elastomer, so daß deren Stange 28 und deren Schirm 29 einstückig sind. Die Stange 28 hat eine bauchige Stelle als Verdickung 30. Die Verdickung 30 dient als Gegenpart zum Schirm 29 für die Feder 12, um so eine Einspannstelle 31 für diese zu schaffen. Wie aus Fig. 4 weiterhin hervorgeht, ist das eingesetzte Schirmventil 27 durch das Befestigungssytem 13 derartig abgeschirmt, daß eine Beschädigung des Schirmes 29 weitestge- hend vermieden wird. Dazu sind Füße 32 des Befestigungssytemes 13 mindestens so lang, wie der Schirm 29 aus der Einspannstelle 31 wegragt. Auch ist der Rahmen 23 größer als ein Durchmesser des Schirmes 29, so daß auch ein seitlicher Schutz für diesen gegeben ist.

Fig. 5 zeigt das Befestigungssystem 13 und das Schirmventil 27 aus Fig. 4, bevor beide zusammengesetzt werden. Die Stange 28 ist dazu dornförmig gebildet und wird durch eine Mittelöffnung 33 der Feder 12 durchgesteckt. Die Feder 12 hat im Bereich der Mittelöffnung 33 eine konusförmige Innenform, so daß, wenn man an der zum Teil schon durch die Mittelöffnung 33 durchgesteckten Stange 28 weiterzieht, die Verdickung 30 soweit zusammengepreßt wird, daß sie durch die Mittelöffnung 33 hindurchgeht. Die konusförmige Gestaltung dient gleichzeitig als Sperre, die verhindert, die Stange 28 in die entgegengesetzte Richtung mit der Verdickung 30 wieder durch die Mittelöffnung 33 hindurchziehen zu können. Die Halterung des Schirmventiles 27 in der Mittelöffnung 33 bietet neben der einfachen Montagemöglichkeit den weiteren Vorteil, daß Reibung, wie sie beispielsweise bei anderen Systemen aus Schließglied und Feder bekannt sind, entfallen. Dieser Mangel an Reibung durch das quasi innensitzende Schirmventil 27 unterstützt die hohe Empfindlichkeit dieser Art der Regelung, die es ermöglicht, normale Abweichungen bei Federn, die zwischen ± 5 N liegen, um mindestens eine Potenz zu verringern.

Claims

Ansprüche

1. Überströmventil (22) für eine Vorrichtung (1) zum Fördern von Kraftstoff, wobei die Vorrichtung (1) einen Vorratsbehälter (18) für Kraftstoff für eine Brennkraftmaschine (21) eines Kraftfahrzeuges, einen im Vorratsbehälter ( 18) angeordneten Staubehälter (6), ein aus dem Staubehälter (6) ansaugendes und druckseitig mit der Brennkraftmaschine (21) verbundenes Kraftstofförderaggregat (19), eine Rücklaufleitung (2) von der Brennkraftmaschine (21) oder eine direkte Abzweigung (33) von einer Druckleitung (20) zum Vorratsbehälter (18) und eine mit der Rücklaufleitung (2) oder der Abzweigung verbundene, im Vorratsbehälter (18) angeordnete Strahlpumpe (3), durch die Kraftstoff in den Staubehälter (6) gefördert wird, aufweist und das Überströmventil (22) eine Überströmöffnung (4) zur Strahlpumpe (3) schließt oder öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß das Überströmventil (22) eine spiralig geformte Feder (12) aufweist, die ein Schließglied (7) hält und dieses vertikal in Richtung auf die Überströmöffnung (4) drückt.

2. Überströmventil (22) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Feder ( 12) in ein Befestigungssystem (13) einstückig integriert ist.

3. Überströmventil (22) nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungssystem ( 13) einen Fuß ( 16; 32) hat, der mittels eines dafür vorgesehenen Sitzes ( 17) am Staubehälter (6) befestigt ist.

4. Überströmventil (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungssystem (13) einen Rahmen (23) bildet, in dessen Mitte die Feder (12) angeordnet ist.

5. Überströmventil (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließglied (7) ein Schirmventil (9; 27) ist.

6. Überströmventil (22) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließglied (7) Elastomer aufweist.

7. Überströmventil (22) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließglied (7) aus Elastomer ist.

8. Überströmventil (22) nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeich- net, daß das Schirmventil (9; 27) eine mittig angebrachte Stange (11; 28) aufweist, die eine Verdickung (15; 30) oberhalb einer Einspannstelle (14; 31) des Schirmventils (9; 27) an der Feder (12) besitzt.

9. Überströmventil (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Feder (12) eine mittig angebrachte Mittelöffnung (33) als

Einspannstelle (14; 31) für das Schirmventil (9; 27) hat.

10. Überströmventil (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (12) und das Schirmventil (27) jeweils ein- stückig sind.

1 1. Schließventilsystem mit einem Schirmventil und einer Feder, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder spiralig geformt ist und in etwa mittig das Schirmventil hält.

12. Schließventilsystem nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß es ausgeführt ist wie ein Überströmventil mit einem der Merkmale der Ansprüche 1 bis 10.