EP3019736A1 - Stösselspitzen-geometrie für ein druckregelventil - Google Patents

Stösselspitzen-geometrie für ein druckregelventil

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EP3019736A1
EP3019736A1 EP14736826.0A EP14736826A EP3019736A1 EP 3019736 A1 EP3019736 A1 EP 3019736A1 EP 14736826 A EP14736826 A EP 14736826A EP 3019736 A1 EP3019736 A1 EP 3019736A1
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EP
European Patent Office
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region
valve
plunger
tappet
recess
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14736826.0A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Elmar Vier
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3019736A1 publication Critical patent/EP3019736A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/14—Tappets; Push rods
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/0033—Lift valves, i.e. having a valve member that moves perpendicularly to the plane of the valve seat
    • F02M63/0036—Lift valves, i.e. having a valve member that moves perpendicularly to the plane of the valve seat with spherical or partly spherical shaped valve member ends
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M63/005—Pressure relief valves
    • F02M63/0052—Pressure relief valves with means for adjusting the opening pressure, e.g. electrically controlled
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
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    • F16K1/34—Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
    • F16K1/36—Valve members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/04—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded
    • F16K17/0406—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded in the form of balls
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    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0644—One-way valve
    • F16K31/0655—Lift valves
    • F16K31/0665—Lift valves with valve member being at least partially ball-shaped

Definitions

  • the present invention relates to engine technology for vehicles.
  • the present invention relates to pressure control valves for diesel injection systems. More particularly, the present invention relates to a novel
  • Pressure control valves are used, inter alia, in engine technology in the context of diesel engines for the direct injection of fuel.
  • a pressure regulating valve is used in the context of common rail diesel systems.
  • a high pressure pump ensures the maintenance of a fuel pressure in a manifold.
  • a pressure control valve is now provided to adjust and maintain the pressure in the rail depending on the setpoint pressure in the control unit.
  • a valve ball is usually pressed by means of magnetic force in a valve seat to close the valve.
  • Pressure control valves in diesel injection systems based on a common rail also known as pressure control valve (PCV) are used to set and limit the rail pressure.
  • PCV pressure control valve
  • the basic construction contains a valve seat or a valve body, which by a spherical
  • Closing element the valve ball
  • the valve ball is actuated by a valve stem guided in the valve stem, which is part of a magnetic circuit, through the energization of which
  • FIGS la, b show the schematic structure of a conventional pressure control valve.
  • Pressure control valve 4 has a plunger element 2, which has a plunger tip 14 on a first side 2b, which presses a valve ball 6 into a valve seat 24 and thereby closes the pressure control valve 4.
  • the plunger element 2 itself has an elongate plunger body 2a with a central axis 2d.
  • a drive device 10 is arranged on a second side 2c.
  • Drive device 10 may for example be a magnetic drive, which in the active state, starting from the representation in Figures la, b the
  • valve body 8a is introduced into the valve housing 8b and fixed there, for example, pressed or, as shown in Figure lb, flanged.
  • FIG. 2 a shows a tappet tip 14 with a substantially planar outer surface or end region 22.
  • FIG. 2 b shows a recess 12, which conventionally has a circular depression with a defined radius
  • FIG. 3a shows the original geometry of a flat-ground plunger tip with the valve ball, which permits a radial tolerance compensation, but is not noise-optimized.
  • the valve ball 6 lies substantially at a contact point on the outer surface 22 of the plunger tip 14.
  • 3 b shows a "ball-in-ball" constellation which offers noise advantages, but causes a change in the axial position due to the ball surface of the recess when the radial play of the components is compensated. wherein regularly the radius of the recess 12, at least slightly, is formed larger than the radius of the valve ball 6. This also provides a substantially point-shaped support of the valve ball 6 on or in the recess 12.
  • valve ball 6 can deflect radially, thus to the left or to the right in FIG. 3a, without a length difference in the axial direction occurring and without substantially influencing the transmission of an axial force, in FIG. 3a, a downward force.
  • the valve ball 6 can also move slightly to the left or to the left.
  • One aspect of the present invention can thus be seen to provide a plunger element for a pressure regulating valve that is adapted to compensate for inaccuracies in the radial direction to a certain extent without changing the axial position.
  • a tappet member for a pressure regulating valve, a pressure regulating valve for a vehicle, especially an automobile, a motor element for a vehicle and a vehicle, in particular automobile according to the independent
  • valve body, disc and the recess in the valve housing which receives these parts, regularly flat bearing surfaces, which are perpendicular to the main axis of the valve.
  • this is also ground flat and thus perpendicular to the main axis, so that a radial play of the plunger element produces no effect on the axial lengths.
  • the plunger tip can be impressed prior to assembly (see FIG. This embossing has a slightly larger diameter than the valve ball and also improves the noise behavior of a pressure control valve.
  • the radial clearance of the plunger due to the circular surface of the recess in the plunger tip also affects in the axial direction, which can undesirably change the balance of power in the magnetic circuit.
  • a plunger element is now provided which is designed to compensate for radial play and for optimized noise behavior
  • Valve body and valve body should be designed so that a radial clearance between the components is minimized in the context of cost-neutral measures.
  • the tappet tip is now not spherical, but pre-embossed with a combined geometry, so that no axial effects are effective within an existing radial clearance.
  • radial play compensation and noise behavior can be combined and optimized.
  • the recess in the plunger tip on a first and a second region Both areas may be arranged concentrically with each other and in particular with respect to the center axis of the plunger element. In the first area this is essentially as a flat surface perpendicular to
  • the first region has a possibility of the valve ball a radial To provide compensation or a radial movement possibility, without this on the axial position of the plunger element or the plunger tip influence.
  • the valve ball can thus deviate on the flat surface of the first area substantially free laterally, without affecting the axial position of the plunger element.
  • Area adjacent area essentially forms a suitable transition region between the first area and the actual
  • This second region forms a suitable transition between the first region and the outer surface.
  • a surface configuration of the second region may be e.g. as an inclined plane, a truncated cone portion, a suitably curved surface, for example the surface of a spherical shape, be formed.
  • the surface of the second region preferably has a radius, comparable to the valve ball, possibly also slightly larger.
  • the spherical surface may also have a radius greater than that
  • Radius of the valve ball is, in particular significantly larger, have.
  • the nominal size, not the tolerance, of the outer diameter of the valve body can be selected such that the maximum positive fit is 0 mm.
  • the minimum fit is slightly negative, whereby the valve body is essentially to be pressed into the valve housing and thus is always arranged centrally in the recess of the valve housing. Furthermore, it can be checked whether a production of the recess in
  • Valve housing in one clamping with the central guide bore of the
  • Tappet is possible, thus can be generated in the same step, which may account for more radial tolerances on the valve body.
  • a possibly remaining radial clearance can now be determined constructively and used as the basis for the geometry of a stamping tool for the plunger tip of the plunger element.
  • the first region thus preferably has a dimension which is sufficient to compensate for an existing radial play such that an axial position of the tappet element is not influenced or changed in the radial play.
  • the recess of the plunger tip can now be preferred as a combination of a central, circular, flat flattening (first area) with a Ball (similar) form (second area) may be formed as a stamping geometry.
  • first area central, circular, flat flattening
  • Ball (similar) form second area
  • Such a combination of a substantially flat, in particular formed perpendicular to the central axis of the plunger element level and a ball-like configuration of the second region is hereinafter referred to as a flat round embossing.
  • FIGS. 2a, b show exemplary embodiments of a plunger tip 14 of a conventional pressure control valve according to the present invention
  • Figure 4 shows an exemplary embodiment of the shape of the recess of a plunger tip according to the invention.
  • FIG. 4 an exemplary embodiment of the shape of the depression of a tappet tip according to the invention is shown.
  • Tappet tip 14 shows in detail a stamping geometry with a flat-round embossing, which is formed in diameter such that the contact between the valve ball and plunger tip 14 in the recess 12 over the remaining
  • a radial movement 20a essentially a movement 18a that does not influence the axial position of the plunger element 2 is possible along the plane of the region 16a.
  • a second region 16b is arranged, by way of example the geometry is continued in a manner comparable to that of a ball embossing.
  • connection geometry of the second region 16b can be performed, for example spherical or progressive, depending on which boundary conditions of the ball stamping to be maintained.
  • the second area 16b takes place
  • the specific geometric configuration of the surface of the second region 16b of the recess 12 dependent movement 18b which in Figure 4 by way of example has a circular course and thus a movement about a center with radius R of the recess 12 in the second region 16b.
  • a movement in the second region 16b therefore, not only a radial movement 20a but also combined with a further movement in the axial direction 20b is carried out, whereby the axial position of the tappet element and thus the design of the drive device 10, in particular a magnetic circuit, changes.
  • the flat circular embossing is exaggerated in FIG. 4, in particular based on the fact that a radius of the second region 16b is substantially only slightly different from the radius of the valve ball 6. Macroscopically, a situation similar to that of the ball embossing (see Figure 3b) results in the second region 16b, whereby the noise-inhibiting effect and also the anticipated setting of the tappet element are retained. In the area of the radial clearance of the arrangement, however, there is no axial effect due to the flattening in the region 16a.

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Abstract

Stößel-Element (2), insbesondere für ein Druckregelventil (4), mit einem, insbesondere länglichen, Stößel-Körper (2a) aufweisend eine erste Seite (2b), eine zweite Seite (2c) und eine Mittelachse (2d); wobei an der ersten Seite (2a) eine Stößelspitze (14) ausgebildet und eingerichtet ist für Kontaktierung mit einer Ventilkugel (6); wobei an der zweiten Seite (2c) eine Antriebsvorrichtung (10) für das Stößel-Element (2) vorsehbar ist; und wobei die Stößelspitze (14) eine Vertiefung (12) zur Kontaktierung mit einer Ventilkugel (6) aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (12) einen ersten Bereich (16a) und eine zweiten Bereich (16b) aufweist, wobei die zwei Bereiche (16a, b) konzentrisch bzgl. der Mittelachse (2d) angeordnet sind; und wobei im ersten Bereich (16a) eine Ventilkugel (6) auf der Oberfläche (22a) der Vertiefung (12) im Wesentlichen in radialer Richtung (20a) senkrecht zu Mittelachse (2d) bewegbar (18a) ist; und wobei im zweiten Bereich (16b) eine Ventilkugel (6) auf der Oberfläche (22b) der Vertiefung (12) im Wesentlichen in einer kombinierten Bewegung sowohl in radialer Richtung (20a) als auch in axialer Richtung (20b) bewegbar (18b) ist.

Description

STÖSSELSPITZEN-GEOMETRIE FÜR EIN DRUCKREGELVENTIL
Die vorliegende Erfindung betrifft Motortechnologie für Fahrzeuge. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Druckregelventile für Dieseleinspritzsysteme. Weiter insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein neuartiges
Stößelelement bzw. eine neuartige Stößelspitzen-Geometrie für ein
Druckregelventil.
Stand der Technik
Druckregelventile werden unter anderem in der Motortechnik im Rahmen von Dieselmotoren für die Direkteinspritzung von Kraftstoff verwendet. Insbesondere wird ein Druckregelventil im Rahmen von Common-Rail-Dieselsystemen verwendet. Dabei sorgt eine Hochdruckpumpe für die Aufrechterhaltung eines Kraftstoffdruckes in einem Verteilerrohr. Ein Druckregelventil ist nun vorgesehen, den Druck im Rail abhängig von dem im Steuergerät vorgegebenen Solldruck einzustellen und zu halten. Dabei wird meist mittels Magnetkraft eine Ventilkugel in einen Ventilsitz gepresst, um das Ventil zu schließen.
Druckregelventile in Dieseleinspritzsystemen auf Basis eines Common Rails, auch Pressure Control Valve (PCV) genannt, werden zur Einstellung und Begrenzung des Raildrucks herangezogen. Die Grundkonstruktion enthält dabei einen Ventilsitz bzw. einen Ventilkörper, der durch ein kugelförmiges
Schließelement, die Ventilkugel, geöffnet bzw. verschlossen werden kann. Die Ventilkugel wird durch einen im Ventilgehäuse geführten Ventilstößel betätigt, welcher Teil eines Magnetkreises ist, durch dessen Bestromung die
Betätigungskraft des Ventilstößels erzeugt wird.
Figuren la,b zeigen dabei den schematischen Aufbau eines herkömmlichen Druckregelventils. Druckregelventil 4 weist ein Stößelelement 2 auf, welches auf einer ersten Seite 2b eine Stößelspitze 14 aufweist, die eine Ventilkugel 6 in einen Ventilsitz 24 presst und dadurch das Druckregelventil 4 schließt. Das Stößelelement 2 selbst weist einen länglichen Stößelkörper 2a mit einer Mittelachse 2d auf. Auf einer zweiten Seite 2c ist eine Antriebsvorrichtung 10 angeordnet. Eine solche
Antriebsvorrichtung 10 kann beispielsweise ein Magnetantrieb sein, der im aktiven Zustand, ausgehend von der Darstellung in Figuren la,b das
Stößelelement 2 in Richtung Ventilkugel 6 bewegt und dadurch diese in den Ventilsitz 24 presst. Bei einem herkömmlich hergestellten Druckregelventil wird Ventilkörper 8a in das Ventilgehäuse 8b eingebracht und dort befestigt, beispielsweise eingepresst oder, wie in Figur lb dargestellt, umbördelt.
Weiter Bezug nehmend auf Figuren 2a, b werden exemplarische Ausgestaltungen einer Stößelspitze 14 eines herkömmlichen Druckregelventils beschrieben.
Figur 2a zeigt dabei eine Stößelspitze 14 mit einer im Wesentlichen planen Außenoberfläche bzw. Stirnbereich 22. Figur 2b zeigt eine Vertiefung 12, welche herkömmlich als kreisförmige Vertiefung mit einem definierten Radius
ausgebildet ist, auf. Die Stößelspitze 14 gemäß Figur 2a ist somit
plangeschliffen, während die Stößelspitze 14 der Figur 2b eine Vertiefung 12 in Form einer Kugelprägung aufweist.
Weiter Bezug nehmend auf Figuren 3a, b wird die Anordnung einer Ventilkugel 6 an einer herkömmlichen Stößelspitze 14 angezeigt.
Figur 3a zeigt die ursprüngliche Geometrie einer plangeschliffenen Stößelspitze mit der Ventilkugel, die einen radialen Toleranzausgleich erlaubt, jedoch nicht geräuschoptimiert ist. Hierbei liegt Ventilkugel 6 im Wesentlichen an einem Auflagepunkt auf der Außenoberfläche 22 der Stößelspitze 14 auf. Figur 3b zeigt eine„Kugel-in-Kugel"- Konstellation, die Geräuschvorteile bietet, jedoch bei einem Ausgleich eines Radialspiels der Bauteile eine Änderung der axialen Lage aufgrund der Kugeloberfläche der Vertiefung bewirkt. In Figur 3b verweilt die Ventilkugel 6 in der Vertiefung 12, wobei regelmäßig der Radius der Vertiefung 12, zumindest geringfügig, größer ausgebildet ist als der Radius der Ventilkugel 6. Auch dadurch wird eine im Wesentlichen punktförmige Auflage der Ventilkugel 6 auf der bzw. in der Vertiefung 12 bereitgestellt. Bei der plangeschliffenen Stößelspitze 3a kann Ventilkugel 6 radial, somit in Figur 3a nach links bzw. rechts ausweichen, ohne dass ein Längenunterschied in axialer Richtung entsteht und ohne dass die Übertragung einer Axialkraft, in Figur 3a einer nach unten gerichteten Kraft, wesentlich beeinflusst wird. In Figur 3b wiederum kann die Ventilkugel 6 zwar auch geringfügig nach links bzw.
rechts, somit radial bezüglich der Mittelachse 2d ausweichen, kann jedoch aufgrund der Kugelform der Vertiefung 12 bei axialer Belastung wieder auf die Mittelachse 2d gezogen werden bzw. verändert bei radialer Verschiebung die axiale Lage der Stößelspitze und verstimmt damit z.B. einen Magnetkreis der Antriebseinheit.
Offenbarung der Erfindung
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung kann somit darin gesehen werden, ein Stößelelement für ein Druckregelventil bereitzustellen, das eingerichtet ist, Ungenauigkeiten bzw. Toleranzen in radialer Richtung in einem gewissen Umfang auszugleichen, ohne die axiale Lage zu verändern.
Demgemäß wird ein Stößelelement für ein Druckregelventil, ein Druckregelventil für ein Fahrzeug, insbesondere Automobil, ein Motorelement für ein Fahrzeug sowie ein Fahrzeug, insbesondere Automobil, gemäß den unabhängigen
Ansprüchen angezeigt. Bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Für die korrekte Funktion eines Druckregelventils ist die Einstellung eines definierten Arbeitspunktes im Magnetkraftkennfeld von großer Bedeutung. Im Verlauf der Montage werden dabei Ungenauigkeiten der Ist-Maße der verbauten Einzelteile in axialer Richtung durch geeignete Maßnahmen kompensiert. Alle während des Betriebes auftretenden, bleibenden Einflüsse auf die axialen Längen, zum Beispiel Setzen, Einebnen, Eingraben von Konturen etc., verstimmen den magnetischen Arbeitspunkt gegenüber dem während der Montage hergestellten Zielzustand. Ein Aspekt ist somit, diese Verstimmung zu minimieren. Eine endliche Führungsgenauigkeit der Bauteile in radialer Richtung, insbesondere die des Stößelelementes eines Druckregelventils, sollen nach Möglichkeit ebenso keinen Einfluss auf die axiale Abstimmung haben. Deshalb besitzen Ventilkörper, Scheibe sowie die Ausdrehung im Ventilgehäuse, welche diese Teile aufnimmt, regelmäßig plane Auflageflächen, die senkrecht zur Hauptachse des Ventils stehen. In der ursprünglichen Realisierung einer Stößelspitze (vgl. Figur 2a) ist diese ebenfalls plan geschliffen und damit senkrecht zur Hauptachse, so dass ein Radialspiel des Stößelelementes keine Auswirkung auf die axialen Längen erzeugt. Um einen real auftretenden Abdruck einer Ventilkugel in der Planfläche bzw. Außenoberfläche der Stößelspitze vorwegzunehmen, somit eine Verstimmung während des Betriebes zu vermeiden, kann die Stößelspitze vor der Montage angeprägt (vgl. Figur 2b) werden. Diese Anprägung besitzt dabei einen etwas größeren Durchmesser als die Ventilkugel und verbessert darüber hinaus das Geräuschverhalten eines Druckregelventils. Allerdings wirkt sich hierbei das Radialspiel des Stößels aufgrund der Kreisoberfläche der Vertiefung in der Stößelspitze auch in axialer Richtung aus, was Kräfteverhältnisse im Magnetkreis unerwünscht verändern kann.
Erfindungsgemäß wird nun ein Stößelelement bereitgestellt, das ausgebildet ist, einen Radialspielausgleich sowie ein optimiertes Geräuschverhalten
gleichermaßen bereitzustellen, ohne nennenswerte Mehrkosten in der
Bauteilfertigung und/oder -montage zu verursachen. Dabei kann bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Stößelelementes eine Passung zwischen
Ventilgehäuse und Ventilkörper so ausgelegt sein, dass ein Radialspiel zwischen den Bauteilen im Rahmen kostenneutraler Maßnahmen minimiert ist. Erfindungsgemäß wird die Stößelspitze nun nicht kugelförmig, sondern mit einer kombinierten Geometrie vorgeprägt, so dass innerhalb eines vorhandenen Radialspiels keine axialen Effekte wirksam sind. Hierdurch lassen sich insbesondere die bisher gegenläufig wirkenden Funktionen Radialspielausgleich und Geräuschverhalten miteinander kombinieren und optimieren.
Somit weist die Vertiefung in der Stößelspitze einen ersten und einen zweiten Bereich auf. Beide Bereiche können konzentrisch zueinander und insbesondere bezüglich der Mittelachse des Stößelelementes angeordnet sein. Im ersten Bereich ist dieser im Wesentlichen als ebene Oberfläche senkrecht zur
Mittelachse bzw. zur Längserstreckungsrichtung des Stößelkörpers ausgebildet.
Somit weist der erste Bereich eine Möglichkeit auf, der Ventilkugel einen radialen Ausgleich bzw. eine radiale Bewegungsmöglichkeit bereitzustellen, ohne dass dieses auf die axiale Position des Stößelelementes bzw. der Stößelspitze Einfluss nimmt. Die Ventilkugel kann somit auf der ebenen Oberfläche des ersten Bereiches im Wesentlichen frei seitlich ausweichen, ohne dass dabei die axiale Lage des Stößelelementes beeinflusst wird. Ein zweiter, sich an den ersten
Bereich anschließender Bereich bildet im Wesentlichen einen geeigneten Übergangsbereich zwischen dem ersten Bereich und der eigentlichen
Außenoberfläche bzw. Stirnbereich der Stößelspitze auf. Dieser zweite Bereich bildet dabei einen geeigneten Übergang zwischen dem ersten Bereich und der Außenoberfläche. Eine solche Oberflächengestaltung des zweiten Bereiches kann dabei z.B. als eine schräge Ebene, ein Kegelstumpfabschnitt, eine geeignet gekurvte Oberfläche, beispielsweise die Oberfläche einer Kugelform, ausgebildet sein. Dabei weist die Oberfläche des zweiten Bereiches bevorzugt einen Radius, vergleichbar der Ventilkugel, gegebenenfalls ebenfalls geringfügig größer, auf. Die kugelförmige Oberfläche kann jedoch auch einen Radius, der größer als der
Radius der Ventilkugel ist, insbesondere signifikant größer ist, aufweisen.
Um zunächst eine spielfreie Ausgestaltung zwischen Ventilkörper und
Ventilgehäuse bereitzustellen, kann das Nennmaß, nicht die Tolerierung, des Außendurchmessers des Ventilkörpers derart ausgewählt werden, dass die positive Höchstanpassung 0 mm beträgt. Die Mindestpassung wird leicht negativ, wodurch der Ventilkörper im Wesentlichen in das Ventilgehäuse einzupressen ist und somit stets zentrisch in der Ausdrehung des Ventilgehäuses angeordnet ist. Weiterhin kann überprüft werden, ob eine Fertigung der Ausdrehung im
Ventilgehäuse in einer Aufspannung mit der zentralen Führungsbohrung des
Stößels möglich ist, somit im gleichen Arbeitsschritt erzeugt werden kann, wodurch weitere Radialtoleranzen am Ventilkörper entfallen mögen. Ein möglicherweise noch verbleibendes Radialspiel lässt sich nun konstruktiv bestimmen und als Basis für die Geometrie eines Prägewerkzeuges für die Stößelspitze des Stößelelementes verwenden. Der erste Bereich weist somit bevorzugt eine Abmessung auf, die ausreicht ein vorhandenes Radialspiel derart zu kompensieren, so dass im Radialspiel eine axiale Lage des Stößelelementes nicht beeinflusst bzw. verändert wird.
Die Vertiefung der Stößelspitze kann nun bevorzugt als eine Kombination einer mittigen, kreisrunden, ebenen Abflachung (erster Bereich) mit einer kugel(ähnlichen) Form (zweiter Bereich) als Prägegeometrie ausgebildet sein. Eine derartige Kombination aus einer im Wesentlichen flachen, insbesondere senkrecht zur Mittelachse des Stößelelementes ausgebildeten Ebene und einer kugelähnlichen Ausgestaltung des zweiten Bereiches wird im Weiteren als Flachrundprägung bezeichnet.
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
Figuren la,b den schematischen Aufbau eines herkömmlichen
Druckregelventils gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figuren 2a,b exemplarische Ausgestaltungen einer Stößelspitze 14 eines herkömmlichen Druckregelventils gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figuren 3a,b die Anordnung einer Ventilkugel 6 an einer herkömmlichen
Stößelspitze 14 gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Figur 4 eine exemplarische Ausgestaltung der Form der Vertiefung einer erfindungsgemäßen Stößelspitze.
Weiter Bezug nehmend auf Figur 4 wird eine exemplarische Ausgestaltung der Form der Vertiefung einer erfindungsgemäßen Stößelspitze dargestellt.
Stößelspitze 14 zeigt im Detail eine Prägegeometrie mit Flachrundprägung, die im Durchmesser derart ausgebildet ist, dass die Berührung zwischen Ventilkugel und Stößelspitze 14 in der Vertiefung 12 über die verbleibenden
Radialtoleranzen stets im Bereich der Abflachung, somit im ersten Bereich 16a verbleibt. Hierdurch ist eine radiale Bewegung 20a, im Wesentlichen eine die axiale Lage des Stößelelementes 2 nicht beeinflussende Bewegung 18a entlang der Ebene des Bereiches 16a möglich. Außerhalb dieses ersten Bereiches 16a ist ein zweiter Bereich 16b angeordnet, exemplarisch wird die Geometrie in vergleichbarer Weise wie bei einer Kugelprägung fortgesetzt. Diese
Anschlussgeometrie des zweiten Bereiches 16b kann zum Beispiel kugelförmig oder progressiv ausgeführt werden, abhängig davon, welche Randbedingungen der Kugelprägung beibehalten werden sollen. Im zweiten Bereich 16b erfolgt somit eine abhängig von der konkreten geometrischen Ausgestaltung der Oberfläche des zweiten Bereiches 16b der Vertiefung 12 abhängige Bewegung 18b, welche in Figur 4 exemplarisch einen kreisförmigen Verlauf und somit eine Bewegung um einen Mittelpunkt mit Radius R der Vertiefung 12 im zweiten Bereich 16b aufweist. Bei einer Bewegung im zweiten Bereich 16b wird somit nicht nur eine radiale Bewegung 20a, sondern kombiniert mit einer weiteren Bewegung in axialer Richtung 20b ausgeführt, wodurch sich die axiale Lage des Stößelelementes und damit die Auslegung der Antriebsvorrichtung 10, insbesondere eines Magnetkreises, ändert. Bei einer Bewegung im Bereich 16a jedoch ändert sich die axiale Lage nicht. Wenn nun sämtliche Toleranzen derart ausgebildet sind, dass zum Ausgleich dieser Toleranzen ausschließlich eine Bewegung der Ventilkugel 6 im ersten Bereich 16a notwendig ist, so können diese Toleranzen im Wesentlichen vollständig ohne Änderung der axialen Lage des Stößelelementes 2 und somit ohne Bewegung in axialer Richtung 20b erfolgen.
Die Flachrundprägung ist dabei in Figur 4 übertrieben dargestellt, insbesondere darauf bezogen, dass ein Radius des zweiten Bereiches 16b im Wesentlichen nur geringfügig vom Radius der Ventilkugel 6 unterschiedlich ist. Im zweiten Bereich 16b ergibt sich somit makroskopisch eine Situation, die mit der der Kugelprägung (vgl. Figur 3b) vergleichbar ist, wodurch die geräuschhemmende Wirkung und auch das vorweggenommene Setzen des Stößelelementes erhalten bleibt. Im Bereich des Radialspiels der Anordnung kommt es jedoch durch die Abflachung im Bereich 16a zu keiner axialen Auswirkung.

Claims

Stößel-Element (2), insbesondere für ein Druckregelventil (4), mit einem, insbesondere länglichen, Stößel-Körper (2a) aufweisend eine erste Seite (2b), eine zweite Seite (2c) und eine Mittelachse (2d);
wobei an der ersten Seite (2a) eine Stößelspitze (14) ausgebildet und eingerichtet ist für Kontaktierung mit einer Ventilkugel (6);
wobei an der zweiten Seite (2c) eine Antriebsvorrichtung (10) für das Stößel- Element (2) vorsehbar ist; und
wobei die Stößelspitze (14) eine Vertiefung (12) zur Kontaktierung mit einer Ventilkugel (6) aufweist;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vertiefung (12) einen ersten Bereich (16a) und einen zweiten Bereich (16b) aufweist, wobei die zwei Bereiche (16a, b) konzentrisch bzgl. der Mittelachse (2d) angeordnet sind; und
wobei im ersten Bereich (16a) eine Ventilkugel (6) auf der Oberfläche (22a) der Vertiefung (12) im Wesentlichen ausschließlich in radialer Richtung (20a) senkrecht zu Mittelachse (2d) bewegbar (18a) ist; und
wobei im zweiten Bereich (16b) eine Ventilkugel (6) auf der Oberfläche (22b) der Vertiefung (12) im Wesentlichen in einer kombinierten Bewegung sowohl in radialer Richtung (20a) als auch in axialer Richtung (20b) bewegbar (18b) ist.
Stößel-Element gemäß Anspruch 1 ,
wobei durch die Vertiefung (12), insbesondere durch deren ersten Bereich (16a), ein Spiel des Stößel-Körpers (2a) in radialer Richtung (20a) ausgleichbar ist.
Stößel-Element gemäß Anspruch 2,
wobei das Spiel in radialer Richtung (20a) ausgleichbar ist ohne im
Wesentlichen die axiale Lage einer Ventilkugel (6) zu verändern,
insbesondere so dass das Spiel in radialer Richtung (20a) eine Position einer Ventilkugel (6) in einem Ventilsitz (24) im Wesentlichen nicht beeinflusst.
4. Stößel-Element gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei der ersten Bereich (16a) der Vertiefung (12) als Oberfläche (22a) senkrecht zur Mittelache (2d) ausgebildet ist; und
wobei der zweite Bereich (16b) einen Übergangsbereich (22b) vom ersten Bereich (16a) zur Außenoberfläche bzw. zum Stirnbereich (22c) der Stößelspitze (14) bereitstellt.
5. Stößel-Element gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei der zweite Bereich (16b) ausgebildet ist als ein Bereich aus der Gruppe bestehend aus linearer, zur Mittelachse nicht-senkrechter Bereich, teilkreisförmiger Bereich, teilovaler Bereich, gebogener Bereich, gekurvter Bereich und als eine Flachrundprägung ausgebildeter Bereich.
6. Druckregelventil (4) für ein Fahrzeug, insbesondere Automobil, aufweisend ein Stößel-Element (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5.
7. Motorelement für ein Fahrzeug, insbesondere Automobil, aufweisend ein Stößel-Element (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 und/oder ein Druckregelventil (4) gemäß Anspruch 6.
8. Fahrzeug, insbesondere Automobil, aufweisend ein Stößel-Element (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, ein Druckregelventil (4) gemäß Anspruch 6 und/oder ein Motorelement gemäß Anspruch 7.
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