EP1716357A1

EP1716357A1 - Druckregelventil für eine hydraulische einrichtung und verwendung des druckregelventils

Info

Publication number: EP1716357A1
Application number: EP05707741A
Authority: EP
Inventors: René Schmid; Alexander Sonntag; Hans-Dieter Wilhelm; Dirk MÖHRING
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2004-02-17
Filing date: 2005-01-05
Publication date: 2006-11-02
Also published as: WO2005080842A1; DE102004007662B4; US20080202478A1; DE102004007662A1; CN1918415A; CN1918415B; KR20060127948A

Abstract

Bei einem Druckregelventil (8) für eine hydraulische Einrichtung, insbesondere für eine Kraftstoffversorgungsanlage eines Kraftfahrzeuges, ist ein Ventilsitz (10) zwischen einem Ventilkörper (13) und einem Federelement (16) zur Vorspannung des Ventilkörpers (13) gegen den Ventilsitz (10) angeordnet. Der Ventilkörper (13) und das Federelement (16) sind über ein Zugelement (14) miteinander verbunden. Hierdurch wird der Ventilkörper (13) ohne weitere Führungselemente zuverlässig gegen den Ventilsitz (10) geführt.

Description

Beschreibung

Druckregelventil für eine hydraulische Einrichtung und Verwendung des Druckregelventils

Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil für eine hydraulische Einrichtung mit einem gegen einen Ventilsitz vorgespannten Ventilkörper und mit einem Federelement zur Vorspannung des Ventilkörpers. Weiterhin betrifft die Erfindung eine vorteilhafte Verwendung des Druckregelventils.

Druckregelventile werden in hydraulischen Einrichtungen häufig zum Ableiten eines Überdrucks aus einem Behälter oder einer Leitung eingesetzt und sind aus der Praxis bekannt. Bei dem aus der Praxis bekannten Druckregelventil ist das Federelement auf der Seite des geringeren Drucks angeordnet . Steigt der Druck auf der dem Federelement abgewandten Seite des Ventilkörpers, wird der Ventilkörper gegen die Kraft des Federelementes von dem Ventilsitz weg gedrückt. Der Druck, bei dem das bekannte Druckregelventil öffnet, ist abhängig von der Druckdifferenz auf beiden Seiten des Ventilkörpers und der Federkraft.

Nachteilig bei dem bekannten Druckregelventil ist, dass der Ventilkörper eine seitliche Führung erfordert, um von dem Federelement zuverlässig auf den Ventilsitz zurückgeführt zu werden. Die seitliche Führung ist jedoch kostenintensiv in der Fertigung und verursacht Reibung. Eine solche Reibung führt zu schwankenden Öffnungs- und Schließdrücken und zu ei- ner Schwankung der Kennlinie über den durch das Druckregel- ventil abgeführten Abregelstrom. Weiterhin hat das bekannte Druckregelventil besonders hohe Geräuschemissionen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Druckregelven- til der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass es eine flache Kennlinie aufweist und möglichst geringe Geräuschemissionen hat. Weiterhin soll eine vorteilhafte Verwendung des Druckregelventils geschaffen werden.

Das erstgenannte Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Federelement von dem Ventilkörper aus gesehen hinter dem Ventilsitz angeordnet ist und dass der Ventilkörper und das Federelement über ein Zugelement miteinander verbunden sind.

Durch diese Gestaltung ist das Federelement auf der Seite mit dem höheren Druck angeordnet und zieht den Ventilkörper gegen den Ventilsitz. Damit werden seitliche Führungen des Ventilkörpers vermieden und eine Reibung des Ventilkörpers beson- ders gering gehalten. Hierdurch hat das erfindungsgemäße

Druckregelventil eine besonders flache Kennlinie. Das erfindungsgemäße Druckregelventil benötigt zudem auf der Seite des Ventilkörpers keine Gehäuseteile und lässt sich daher besonders kostengünstig herstellen. Weiterhin weist das erfin- dungsgemäße Druckregelventil eine hohe Stabilität und hierdurch geringe Geräuschemissionen auf.

Zur Verringerung von Schwingungen des Ventilkörpers trägt es bei, wenn ein Regeleinlass quer zur Bewegungsrichtung des Ventilkörpers angeordnet ist. Durch diese Gestaltung wird eine direkte axiale Anströmung des Ventilkörpers vermieden. Das erfindungsgemäße Druckregelventil weist eine besonders hohe Stabilität auf, wenn das Zugelement als den Ventilkörper mit einem Haltekörper verbindende Stange ausgebildet ist.

Das Federelement könnte beispielsweise als Zugfeder ausgebildet sein. Zur weiteren Erhöhung der Stabilität des erfindungsgemäßen Druckregelventils trägt es jedoch bei, wenn das Federelement als Druckfeder ausgebildet ist und sich an einem mit dem Ventilsitz verbundenen Bauteil und dem Haltekörper abstützt.

Die Montage des erfindungsgemäßen Druckregelventils in der hydraulischen Einrichtung erfordert einen besonders geringen Aufwand, wenn das den Ventilsitz aufweisende Bauteil, der Ventilkörper, das Federelement und das Zugelement eine vormontierbare bauliche Einheit bilden.

Zur weiteren Vereinfachung der Montage des erfindungsgemäßen Druckregelventils trägt es bei, wenn das den Ventilsitz auf- weisende Bauteil an seiner äußeren Mantelfläche Rasthaken aufweist. Hierdurch lässt sich das Druckregelventil beispielsweise in einem Kunststoffgehäuse einfach eindrücken und ist durch die Rasthaken gehalten. Vorzugsweise weist die Mantelfläche eine Reihe von Rasthaken auf und hat damit ein Tan- nenbaumprofil.

Der Öffnungsdruck des erfindungsgemäßen Druckregelventils lässt sich durch eine plastische Verformung des Haltekörpers einfach einstellen, wenn der Haltekörper als Kalibrierungs- scheibe ausgebildet ist und wenn die Kalibrierungsscheibe zur Einstellung der Federkraft auf den Ventilkörper verformbar gestaltet ist. Eine Grundeinstellung des Druckregelventils auf den vorgesehenen Druck erfolgt vorzugsweise durch den Einsatz eines entsprechend dimensionierten Federelementes.

Zur weiteren Vereinfachung der Montage des erfindungsgemäßen Druckregelventils trägt es bei, wenn der Haltekörper mit dem Zugelement verpresst ist.

Die Einstellung der Federkraft und damit des Öffnungsdrucks des erfindungsgemäßen Druckregelventils erfordert einen besonders geringen Aufwand, wenn die Position des Haltekörpers an dem Zugelement und/oder dem Federelement verstellbar ist.

Der Ventilkörper lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kostengünstig fertigen, wenn der Ventilkörper kugelförmig gestaltet ist. Weiterhin wird hierdurch der Ventilkörper bei geöffnetem Druckregelventil von der Strömung in einer zentrischen Lage zum Ventilsitz gehalten und von dem Federelement zuverlässig gegen den Ven- tilsitz gezogen. Der Ventilkörper zentriert sich damit selbständig gegenüber dem Ventilsitz. Daher erfordert das erfindungsgemäße Druckregelventil keine aufwändig zu fertigenden Führungselemente für den Ventilkörper.

Zur weiteren Verringerung der Geräuschemissionen des erfindungsgemäßen Druckregelventils trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn der Ventilkörper ein mit Abstand zu seiner Anlagefläche an dem Ventilsitz und quer zur Strömungsrichtung angeordnetes Leitele- ment aufweist. Im einfachsten Fall ist das Leitelement eine Abflachung des Ventilkörpers. Dies führt zu einem Abriss der Strömung am Ventilkörper.

Zur weiteren Vereinfachung der Fertigung des Ventilkörpers trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn das Leitelement ringförmig gestaltet und mit dem Ventilkörper verbunden ist. Hierdurch wird eine zusätzliche Kraft in den Ventilkörper eingeleitet. Dies führt zu einer besonders flachen Kennlinie des erfindungsgemäßen Druckregelventils.

Zur weiteren Vereinfachung der Montage des erfindungsgemäßen Druckregelventils trägt es bei, wenn das Leitelement einen kleineren Außendurchmesser hat als das den Ventilsitz aufwei- sende Bauteil. Hierdurch lässt sich das erfindungsgemäße

Druckregelventil mit dem Ventilkörper voran in einer Ausnehmung der hydraulischen Einrichtung montieren.

Ein Strömungsabriss und damit eine Wirbelbildung vor dem Ven- tilsitz lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn der Ventilsitz im Querschnitt eine dem Ventilkörper entgegengesetzte, bogenförmige Kontur hat. Damit wird eine besonders geringe umlaufende Spaltlänge bei geöffnetem Druckregelventil erzeugt. Der bei der Durchströmung des Ventils entstehende Unterdrück ist hierdurch besonders klein, was zu einer geringen Ansaugneigung des Ventilkörpers führt. Im günstigsten Fall hat der Ventilkörper eine Linienberührung mit dem Ventilsitz.

Der Ventilsitz könnte beispielsweise gummielastisch gestaltet sein. Dies führt jedoch zu Hysterese beim Öffnen und Schlie- ßen des Druckregelventils. Das erfindungsgemäße Druckregelventil ermöglicht eine besonders geringe Abregelmenge, wenn der Ventilsitz unelastisch gestaltet ist. Weiterhin kann der Ventilsitz hierdurch einstückig mit dem Halteteil gefertigt sein. Weiterhin ermöglicht diese Gestaltung hohe Flächenpressungen an dem Ventilsitz.

Die Montage des erfindungsgemäßen Regelventils gestaltet sich besonders einfach, wenn das Halteteil in einem Gehäusestutzen dichtend eingesetzt ist und wenn ein Regeleinlass in Strömungsrichtung gesehen vor dem Federelement angeordnet ist.

Das zweit genannte Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung des Druckregelventils in einer Kraftstoffver- sorgungsanlage eines Kraftfahrzeuges zum Begrenzen eines Druckes innerhalb eines in einem Kraftstoffbehälter befindlichen Behältnisses .

Bei Kraftstoffversorgungsanlagen von Kraftfahrzeugen ist es häufig erforderlich, einen Druck beispielsweise in einer, zu einer Brennkraftmaschine führenden Kraftstoffleitung, vor einer Saugstrahlpumpe oder in einem Filtergehäuse konstant zu halten. Das innerhalb des Kraftstoffbehälters befindliche Behältnis kann daher wahlweise eine Leitung oder ein Gehäuse sein. Die Gestaltung des Druckregelventils ermöglicht besonders geringe Schwankungen des Öffnungs- und Schließdrucks in Abhängigkeit von dem Abregelstrom. Weiterhin werden Kraftstoffversorgungsanlagen von Kraftfahrzeugen in Serien mit großen Stückzahlen gefertigt, so dass das Entfallen der Füh- rungen für den Ventilkörper einen großen Kostenvorteil mit sich bringt. Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

Fig. 1 schematisch eine Schnittdarstellung durch eine Kraftstoffversorgungsanlage eines Kraftfahrzeuges mit einem erfindungsgemäßen Druckregelventil,

Fig. 2 stark vergrößert das Druckregelventil aus Figur 1 in einer Schnittdarstellung,

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckregelventils,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckregelventils .

Figur 1 zeigt einen Kraftstoffbehälter 1 eines Kraftfahrzeu- ges und eine Brennkraftmaschine 2. In dem Kraftstoffbehälter 1 ist ein Schwalltopf 3 mit einer darin angeordneten Kraftstoffpumpe 4 angeordnet. Die Kraftstoffpumpe 4 fördert Kraftstoff aus dem Schwalltopf 3 zu einem als Ringfilter ausgebildeten Kraftstofffilter 5 und zu einer Saugstrahlpumpe 6. Die Saugstrahlpumpe 6 fördert Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 1 in den Schwalltopf 3. Von dem Kraftstofffilter 5 führt eine Kraftstoffleitung 7 zu der Brennkraftmaschine 2. Weiterhin hat der Kraftstofffilter 5 ein Druckregelventil 8, welches bei einem vorgesehenen Druck innerhalb des Kraftstoff- filters 5 öffnet und ein Abfließen von Kraftstoff in den Schwalltopf 3 ermöglicht. Figur 2 zeigt das Druckregelventil 8 aus Figur 1 in einer Schnittdarstellung. Das Druckregelventil 8 hat ein Gehäuse 9 mit einem Ventilsitz 10 und mit einem Regeleinlass 11. Der Regeleinlass 11 mündet in einen zu dem Ventilsitz 10 führen- den Kanal 12. In der dargestellten Stellung des Druckregelventils 8 ist der Ventilsitz 10 von einem kugelförmigen Ventilkörper 13 verschlossen. Der Ventilsitz 10 umschließt den kugelförmigen Ventilkörper 13 und hat im Querschnitt eine dem Ventilkörper entgegengesetzte, bogenförmige Kontur. Der Ven- tilkörper 13 ist über ein Zugelement 14 mit einem Haltekörper 15 verbunden. An dem Haltekörper 15 stützt sich ein Ende eines Federelementes 16 ab. Mit dem anderen Ende stützt sich das Federelement 16 an einem Absatz 17 des Gehäuses 9 ab. Der Haltekörper 15 ist als Kalibrierungsscheibe ausgebildet und mit dem als Stange ausgebildeten Zugelement 14 verpresst. Zur Verstellung der Federkraft und damit der Vorspannung des Ventilkörpers 13 gegen den Ventilsitz 10 lässt sich der Haltekörper 15 zunächst auf einer vorgesehenen Position auf dem Zugelement 14 befestigen und anschließend plastisch verfor- men. Auf dem Ventilkörper 13 ist ein ringförmiges Leitelement 18 befestigt. Auf der Außenmantelfläche des Gehäuses 9 sind Rasthaken 19 angeordnet, mit denen sich das Druckregelventil 8 in dem in Figur 1 dargestellten Kraftstofffilter 5 befestigen lässt. Das Druckregelventil 8 ist damit als bauliche Ein- heit aus Gehäuse 9 mit Ventilsitz 10, Federelement 16 und

Ventilkörper 13 ausgebildet und lässt sich zur Montage in eine Bohrung einpressen.

Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des Druckregelven- tils 8 aus Figur 1 in einer Schnittdarstellung. Das Druckregelventil 8 hat eine bauliche Einheit aus einem einen Ventil sitz 20 aufweisenden Halteteil 21, einem Ventilkörper 22 und einem den Ventilkörper 22 mit einem Federelement 23 verbindenden Zugelement 24. Auf dem freien Ende des Zugelementes 24 ist ein Haltekörper 25 zur Verbindung mit dem Federelement 23 angeordnet. Der Ventilkörper 22 ist an seiner dem Ventilsitz 20 zugewandten Seite kugelförmig gestaltet und hat an seiner dem Ventilsitz 20 abgewandten Seite eine als Leitelement 26 ausgebildete Abflachung zur Lenkung der Strömung. Die bauliche Einheit ist zwischen einem Gehäusestutzen 27 und einer auf den Gehäusestutzen 27 aufgeschraubten Überwurfmutter 28 eingespannt .

Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Druckregelventils aus Figur 1, bei dem ein Halteteil 29 von einer Über- wurfmutter 30 gegen einen Gehäusestutzen 31 vorgespannt ist. An dem Gehäusestutzen 31 ist ein rohrförmiger Anschlussstutzen 32 angelötet. Das Halteteil 29 weist einen Ventilsitz 33 auf, gegen den ein Ventilkörper 34 vorgespannt ist. Auf seinem dem Ventilsitz 33 abgewandten Ende des Halteteils 29 stützt sich ein Federelement 35 ab. Das Federelement 35 spannt einen Haltekörper 36 vor. Der Haltekörper 36 ist über ein Zugelement 37 mit dem Ventilkörper 34 verbunden. Der Ventilkörper 34 ist wie bei der Ausführungsform nach Figur 2 kugelförmig gestaltet und hat ein ringförmiges Leitelement 38. Abweichend von der Ausführungsform nach Figur 2 ist ein Regeleinlass 39 im Gehäusestutzen 31 vor dem Federelement 35 angeordnet. Ein durch das Druckregelventil strömendes Medium wird daher durch Windungen des Federelementes 35 geführt. Wie bei der Ausführungsform nach Figur 2 umschließt der Ventil- sitz 33 den kugelförmigen Ventilkörper 34 und hat im Querschnitt eine bogenförmige Kontur.

Claims

Patentansprüche

1. Druckregelventil für eine hydraulische Einrichtung mit einem gegen einen Ventilsitz vorgespannten Ventilkörper, mit einem Federelement zur Vorspannung des Ventilkörpers, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (16, 23, 35) von dem Ventilkörper (13, 22, 34) aus gesehen hinter dem Ventilsitz (10, 20, 33) angeordnet ist und dass der Ventilkörper (13, 22, 34) und das Federelement (16, 23, 35) über ein Zugelement (14, 24, 37) miteinander verbunden sind.

2. Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Regeleinlass (11) quer zur Bewegungsrich- tung des Ventilkörpers (13, 34) angeordnet ist.

3. Druckregelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (14, 24, 37) als den Ventilkörper (13, 22, 34) mit einem Haltekörper (15, 25, 36) verbindende Stange ausgebildet ist.

4. Druckregelventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (16, 23, 35) als Druckfeder ausgebildet ist und sich an einem mit dem Ventilsitz (10, 20, 33) verbundenen Bauteil und dem Haltekörper (15, 25, 36) abstützt.

5. Druckregelventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das den Ventil- sitz (10, 20, 33) aufweisende Bauteil, der Ventilkörper (13, 22, 34), das Federelement (16, 23, 35) und das Zug- element (14, 24, 37) eine vormontierbare bauliche Einheit bilden.

6. Druckregelventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das den Ventilsitz (10) aufweisende Bauteil an seiner äußeren Mantelfläche Rasthaken (19) aufweist.

7. Druckregelventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (15, 25, 36) als Kalibrierungsscheibe ausgebildet ist und dass die Kalibrierungsscheibe zur Einstellung der Federkraft auf den Ventilkörper (13, 22, 34) verformbar gestaltet ist.

8. Druckregelventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (15, 25, 36) mit dem Zugelement (14, 24, 37) verpresst ist.

9. Druckregelventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Haltekörpers (15, 25, 36) an dem Zugelement (14, 24, 37) und/oder dem Federelement (16, 23, 35) verstellbar ist.

10. Druckregelventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (13, 34) kugelförmig gestaltet ist.

11. Druckregelventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (13, 22, 34) einen mit Abstand zu seiner Anlagefläche an dem Ventilsitz (10, 20, 33) und quer zur Strömungsrichtung angeordnetes Leitelement (18, 26, 38) aufweist.

12. Druckregelventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (18, 38) ringförmig gestaltet und mit dem Ventilkörper (13, 34) verbunden ist.

13. Druckregelventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (18, 26, 38) einen kleineren Außendurchmesser hat als das den Ventilsitz (10, 20, 33) aufweisende Bauteil.

14. Druckregelventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (10, 20, 33) im Querschnitt eine dem Ventilkörper (13, 22, 34) entgegengesetzte, bogenförmige Kontur hat.

15. Druckregelventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (10, 20, 33) unelastisch gestaltet ist.

16. Druckregelventil nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteteil (21, 29) in einem Gehäusestutzen (27, 31) dichtend eingesetzt ist und dass ein Regeleinlass (39) in Strömungsrichtung gesehen vor dem Federelement (23, 35) angeordnet ist.

7. Verwendung des Druckregelventils nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einer Kraftstoffversorgungsanlage eines Kraftfahrzeuges zum Begrenzen eines Druckes innerhalb eines in einem Kraftstoffbehälter befindlichen Behältnisses .