EP1794443B1 - Druckregler für eine kraftstoff-fördereinheit und verfahren zur herstellung eines druckreglers - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a pressure regulator with a housing for a fuel delivery unit of a motor vehicle with a valve for establishing a connection of a connection with an outlet above a designated pressure in the terminal, with a movable piston and with a held on a fixed ring member membrane for sealing of the piston relative to the ring element. Furthermore, the invention relates to a method for producing a pressure regulator with a housing for a fuel delivery unit of a motor vehicle, in which a piston of a valve is connected via a membrane sealingly connected to a stationary ring member.
- a disadvantage of the known pressure regulator is that the sealing of the membrane, especially in the temperature range below 0 ° C is not sufficient to keep the intended pressure at which the pressure regulator is to open within a narrow tolerance range. Often, the pressure regulator can fail completely due to leaks on the outer edge.
- a pressure regulator is known with a housing, wherein the housing comprises a top part and a bottom part.
- the membrane is welded to the lower housing part. Due to the variety of mechanical and thermal loads, there are more cder less movements of the housing parts to each other, where appropriate forces occur. These loads lead to an extreme stress of the membrane, which can go so far that the pressure regulator is impaired in its function.
- the invention is based on the problem, a pressure regulator of the type mentioned in such a way that a reliable tightness between the membrane and the ring member is ensured. Furthermore, the invention is based on the problem of designing a method for producing the pressure regulator so that it ensures a particularly reliable sealing of the membrane relative to the ring member.
- the former problem is inventively solved in that the membrane is welded to the ring member and the ring member is sealingly clamped in a housing.
- the membrane is integrally connected to the ring member.
- a reliable tightness is ensured, especially in the temperature range below 0 ° C.
- Setzfugen between the membrane and the ring member which can lead to leaks after some period of operation of the pressure regulator according to the invention, are also reliably avoided.
- a reliable tightness between the membrane and the ring element is ensured.
- the housing can be made of easily deformable sheet steel and the membrane made of plastic.
- the tightness between the area can be Continue to increase below the piston and the area above the piston when the diaphragm is welded to the piston.
- a flow through the piston above the intended pressure can be easily ensured according to another advantageous embodiment of the invention, when the membrane has a recess for a valve seat arranged in the piston.
- a fusion of the membrar. with the piston and the ring element designed according to another advantageous embodiment of the invention is particularly cost-effective if the ring member and the piston are made of plastic.
- the membrane, the ring member and the piston according to another advantageous embodiment of the invention have a particularly high stability, when the plastic has inserts made of glass fibers.
- the welded connection of the membrane can be produced in a particularly cost-effective manner if the membrane or the component to be welded to the membrane is made of a material permeable to a laser beam and the respective other component is made of a material which is impermeable to the laser beam.
- the membrane can be welded by means of the laser beam.
- the ring element could, for example, be an edge of a housing leading to the piston.
- the housing of the pressure regulator according to the invention is preferably made to adjust the Vorsparnkraft of the spring element against the piston of a simple plastically deformable material.
- the second-mentioned problem namely the creation of a method for producing the pressure regulator with a particularly reliable sealing of the membrane relative to the ring element, is inventively achieved in that the membrane is welded to the ring member and the ring member is sealingly clamped in a housing.
- the membrane is materially connected to the ring element. This leads, in particular in the range below 0 ° C, to a particularly reliable sealing of the membrane with respect to the ring element.
- the piston with the membrane can be welded in an analogous manner.
- the inventive method is particularly cost-effective according to an advantageous development of the invention, when the welding takes place in Laserach
- FIG. 1 shows a pressure regulator according to the invention, designed as a through-flow valve with a housing 1 and a displaceably arranged in the housing 1 piston 2.
- the pressure regulator is used to limit a maximum pressure in one not shown supply line of a fuel tank of a motor vehicle.
- the housing 1 has two of a ring member 3 at a distance held housing parts 4, 5.
- the pressure regulator has a connection 6 for a pressure line and an outlet 7.
- the piston 2 is prestressed against a valve body 10 by means of a spring 8 designed as a helical spring with a valve seat 9.
- a diaphragm 11 connected to the ring element 3 and the piston 2 seals the region below the piston 2 from the region above the piston 2. This ensures that at a pressure in the port 6, the piston 2 is loaded against the force of the spring 8 and above a designated pressure, the piston 2 is moved, so that the valve seat 9 lifts from the valve body 10. This allows fuel to escape from the port 6 through the outlet 7 above the intended pressure.
- the housing parts 4, 5 are made of sheet steel and connected by a flange 12 together. By beading 12, a sealing ring 13 is biased between the ring member 3 and the lower housing part 5.
- a spring 8 holding edge 14 of the upper housing part 4 is designed plastically deformable and used to calibrate the pressure regulator and thus to set the intended pressure at which the connection between the terminal 6 and the outlet 7 is generated.
- the ring element 3, the piston 2 and the diaphragm 11 are made of the plastic polyphenylene sulfide.
- the membrane 11 is connected to the ring member 3 and the piston 2 in the laser welding process.
- FIG. 2 shows a trained as Abregelventil pressure regulator. This one is different from that FIG. 1 especially in that, viewed from a piston 17, an outlet 15 is arranged on the same side as a connection 16. A membrane 18 is exclusively in the radially outer region with Furthermore, the membrane 18 forms a voltage applied to a valve seat 20 of the outlet 15 valve body 21. At a designated pressure in the port 16 of the piston 17 and the diaphragm 18 of the valve seat 20th of the outlet 15 so that fuel can flow from the port 16 to the outlet 15.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Druckregler mit einem Gehäuse für eine Kraftstoff-Fördereinheit eines Kraftfahrzeuges mit einem Ventil zur Erzeugung einer Verbindung eines Anschlusses mit einem Auslass oberhalb eines vorgesehenen Drucks in dem Anschluss, mit einem beweglichen Kolben und mit einer an einem feststehenden Ringelement gehaltenen Membran zur Abdichtung des Kolbens gegenüber dem Ringelement. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Druckreglers mit einem Gehäuse für eine Kraftstoff-Fördereinheit eines Kraftfahrzeuges, bei dem ein Kolben eines Ventils über eine Membran dichtend mit einem feststehenden Ringelement verbunden wird.
- Solche Druckregler werden in heutigen Kraftfahrzeugen häufig zur. Regelung eines Drucks in einer zu einer Brennkraftmaschine führenden Vorlaufleitung eingesetzt und sind aus der Praxis bekannt. Die Membran ist dabei zwischen zwei Ringelementen des Gehäuses eingespannt und trennt den Bereich oberhalb des Kolbens von dem Bereich unterhalt des Kolbens. Der Anschluss mündet dabei in den Bereich unterhalb des Kolbens. Die erforderliche Spanrkraft der Membran wird meist durch Um bördelung eines Randes des Ringelementes erzeugt.
- Nachteilig bei dem bekannten Druckregler ist, dass die Abdichtung der Membran insbesondere im Temperaturbereich unterhalb 0° C nicht ausreichend ist, um den vorgesehenen Druck, bei den der Druckregler öffnen soll, in einem engen Toleranzbereich zu halten. Häufig kann der Druckregler durch Undichtigkeiten am Außenrand vollständig ausfallen.
- Aus der
DE 197 46 763 A1 ist ein Druckregler mit einem Gehäuse bekannt, wobei das Gehäuse ein Oberteil und ein Unterteil umfasst. Die Membran ist mit dem Gehäuseunterteil verschweißt. Aufgrund der vielfältigen mechanischen und thermischen Belastungen kommt es zu mehr cder weniger starken Bewegungen der Gehäuseteile zueinander, bei denen entsprechende Kräfte auftreten. Diese Belastungen führen zu einer extremen Beanspruchung der Membran, die soweit gehen können, dass der Druckregler in seiner Funktion beeinträchtigt wird. - Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Druckregler der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine zuverlässige Dichtheit zwischen der Membran und dem Ringelement sichergestellt wird. Weiterhin liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung des Druckreglers so zu gestalten, dass es eine besonders zuverlässige Abdichtung der Membran gegenüber dem Ringelement gewährleistet.
- Das erstgenannte Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Membran mit dem Ringelement verschweißt und das Ringelement in einem Gehäuse abdichtend eingespannt ist.
- Durch diese Gestaltung ist die Membran stoffschlüssig mit dem Ringelement verbunden. Hierdurch wird insbesondere im Temperaturbereich unter 0° C eine zuverlässige Dichtheit gewährleistet. Setzfugen zwischen der Membran und dem Ringelement, die nach einiger Betriebszeit des erfindungsgemäßen Druckreglers zu Undichtigkeiten führen können, werden ebenfalls zuverlässig vermieden. Hierdurch wird eine zuverlässige Dichtheit zwischen der Membran und dem Ringelement gewährleistet. Zudem lassen sich das Gehäuse aus leicht verformbarem Stahlblech und die Membran aus Kunststoff fertigen.
- Bei einem erfindungsgemäßen, als Durchflussventil ausgebildeten Druckregler lässt sich die Dichtheit zwischen dem Bereich unterhalb des Kolbens und dem Bereich oberhalb des Kolbens weiter erhöhen, wenn die Membran mit dem Kolben verschweißt ist.
- Ein Durchfluss durch den Kolben oberhalb des vorgesehenen Drucks lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach sicherstellen, wenn die Membran eine Ausnehmung für einen im Kolben angeordneten Ventilsitz hat.
- Eine Verschweißung der Membrar. mit dem Kolben und dem Ringelement gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kostengünstig, wenn das Ringelement und der Kolben aus Kunststoff gefertigt sind.
- Eine dauerhafte Dichtheit der Schweißverbindung wird gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildang der Erfindung sichergestellt, wenn der Kunststoff der Membran, des Kolbens und des Ringelements Polyphenylensulfid ist.
- Die Membran, das Ringelement und der Kolben weisen gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine besonders hohe Stabilität auf, wenn der Kunststoff Einlagen aus Glasfasern hat.
- Die Schweißverbindung der Membran lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kostengünstig erzeugen, wenn die Membran oder das mit der Membran zu verschweißende Bauteil aus einem für einen Laserstrahl durchlässigen Material und das jeweils andere Bauteil aus einem für den Laserstrahl undurchlässigen Material gefertigt ist. Durch diese Gestaltung lässt sich die Membran mittels des Laserstrahls schweißen. Dies führt insbesondere bei einer Serienfertigung des erfindungsgemäßen Druckreglers zu besonders geringen Fertigungskosten. Die Fertigung lässt sich zudem automatisieren.
- Das Ringelement könnte beispielsweise ein Rand eines den Kolben führenden Gehäuses sein. Das Gehäuse des erfindungsgemäßen Druckreglers wird jedoch zur Einstellung der Vorsparnkraft des Federelementes gegen den Kolben vorzugsweise aus einem einfach plastisch verformbaren Material gefertigt.
- Das zweitgenannte Problem, nämlich die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung des Druckreglers mit einer besonders zuverlässigen Abdichtung der Membran gegenüber dem Ringelement, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Membran mit dem Ringelement verschweißt und das Ringelement in einem Gehäuse abdichtend eingespannt wird.
- Hierdurch werden beim Umbördeln entstehende Setzfugen wie bei dem bekannten Ringelement zuverlässig vermieden. Die Membran ist dank der Erfindung stoffschlüssig mit dem Ringelement verbunden. Dies führt insbesondere im Bereich unterhalb von 0° C zu einer besonders zuverlässigen Abdichtung der Membran gegenüber dem Ringelement. Bei einem als Durchgangsventil ausgebildeten Druckregler kann in analoger Weise der Kolben mit der Membran, verschweißt werden.
- Das erfindungsgemäße Verfahren gestaltet sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kostengünstig, wenn die Verschweißung im Laserachweißverfahren erfolgt.
- Die Erfindung lasst zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
- Figur 1
- einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen, als Durchflussventil ausgebildeten Druckregler,
- Figur 2
- einen Längsschnitt durch einen als Abregelventil ausgebildeten Druckregler.
-
Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen, als Durch-lussventil ausgebildeten Druckregler mit einem Gehäuse 1 und einem in dem Gehäuse 1 verschieblich angeordneten Kolben 2. Der Druckregler dient zur Begrenzung eines Maximaldrucks in einer nicht dargestellten Vorlaufleitung eines Kraftstoffbehälters eines Kraftfahrzeuges. Das Gehäuse 1 weist zwei von einem Ringelement 3 auf Abstand gehaltene Gehäuseteile 4, 5 auf. Der Druckregler hat einen Anschluss 6 für eine Druckleitung und einen Auslass 7. Der Kolben 2 ist mittels einer als Wendelfeder ausgebildeten Feder 8 mit einem Ventilsitz 9 gegen einen Ventilkörper 10 vorgespannt. - Eine mit dem Ringelement 3 und dem Kolben 2 verbundene Membran 11 dichtet den Bereich unterhalb des Kolbens 2 von dem Bereich oberhalb des Kolbens 2 ab. Hierdurch wird sichergestellt, dass bei einem Druck in dem Anschluss 6 der Kolben 2 gegen die Kraft der Feder 8 belastet wird und oberhalb eines vorgesehenen Drucks der Kolben 2 bewegt wird, so dass der Ventilsitz 9 von dem Ventilkörper 10 abhebt. Damit kann oberhalb des vorgesehenen Drucks Kraftstoff von dem Anschluss 6 durch den Auslass 7 entweichen. Die Gehäuseteile 4, 5 sind aus Stahlblech gefertigt und durch eine Umbördelung 12 miteinander verbunden. Durch die Umbördelung 12 wird ein Dichtring 13 zwischen dem Ringelement 3 und dem unteren Gehäuseteil 5 vorgespannt. Ein die Feder 8 haltender Rand 14 des oberen Gehäuseteils 4 ist plastisch verformbar gestaltet und dient zur Kalibrierung des Druckreglers und damit zur Einstellung des vorgesehenen Drucks, bei dem die Verbindung zwischen dem Anschluss 6 und dem Auslass 7 erzeugt wird. Das Ringelement 3, der Kolben 2 und die Membran 11 sind aus dem Kunststoff Polyphenylensulfid gefertigt. Die Membran 11 ist mit dem Ringelement 3 und dem Kolben 2 im Laserschweißverfahren verbunden.
-
Figur 2 zeigt einen als Abregelventil ausgebildeten Druckregler. Dieser unterscheidet sich von dem ausFigur 1 vor allem dadurch, dass von einem Kolben 17 aus gesehen ein Auslass 15 auf derselben Seite wie ein Anschluss 16 angeordnet ist. Eine Membran 18 ist ausschließlich im radial äußeren Bereich mit einem Ringelement 19 verschweißt und überdeckt den gesamten Querschnitt des Kolbens 17. Weiterhin bildet die Membran 18 einen an einem Ventilsitz 20 des Auslasses 15 anliegenden Ventilkörper 21. Bei einem vorgesehenen Druck in dem Anschluss 16 wird der Kolben 17 und die Membran 18 von dem Ventilsitz 20 des Auslasses 15 weggedrückt, so dass Kraftstoff von dem Anschluss 16 zu dem Auslass 15 überströmen kann.
Claims (9)
- Druckregler mit einem Gehäuse (1) für eine Kraftstoff-Fördereinheit eines Kraftfahrzeuges mit einem Ventil zur Erzeugung einer Verbindung eines Anschlusses (6) mit einem Auslass (7) oberhalb eines vorgesehenen Drucks in dem Anschluss (6), mit einem beweglichen Kolben (2) und mit einer an einem feststehenden Ringelement (3) gehaltenen Membran (11) zur Abdichtung des Kolbens (2) gegenüber dem Ringelement (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (11) mit dem Ringelement (3) verschweißt ist und dass das Ringelement (3) in dem Gehäuse (1) abdichtend eingespannt ist.
- Druckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (11) mit dem Kolben (2) verschweißt ist.
- Druckregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Membran (11) eine Ausnehmung für einen im Kolben (2) angeordneten Ventilsitz (9) hat.
- Druckregler nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Ringelement (3) und der Kolben (2) aus Kunststoff gefertigt sind.
- Druckregler nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der Kunststoff der Membran (11), des Kolbens (2) und des Ringelements (3) Polyphenylensulfid ist.
- Druckregler nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff Einlagen aus Glasfasern hat.
- Druckregler nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Membran (11) oder das mit der Membran (11) zu verschweißende Bauteil aus einem für einen Laserstrahl durchlässigen Material und das jeweils andere Bauteil aus einem für den Laserstrahl undurchlässigen Material gefertigt ist.
- Verfahren zur Herstellung eines Druckreglers mit einem Gehäuse (1) für eine Kraftstoff-Fördereinheit eines Kraftfahrzeuges, bei dem ein Kolben (2) eines Ventils über eine Membran (11) dichtend mit einem feststehenden Ringelement (3) verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (11) mit dem Ringelement (3) verschweißt und das Ringelement (3) in dem Gehäuse (1) abdichtend eingespannt wird.
- Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschweißung im Laserschweißverfahren erfolgt.
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