WO2016020106A1 - Vorrichtung für eine hochdruckpumpe für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2016020106A1
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valve housing
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Burhan Dagdelen
Andreas Mühlbauer
Rainer Weber
Stephan BIAS
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Aumovio Germany GmbH
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Continental Automotive Technologies GmbH
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    • F02M2200/30—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped
    • F02M2200/304—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped using hydraulic means

Definitions

  • the present invention relates to a device for a high-pressure pump for a motor vehicle, which is suitable for keeping vibrations and noise developments through valves small.
  • solenoid actuated valves are used to control fluid flow. These valves are usually adjusted in the axial direction to adjust a flow area and provide a required amount of fluid, especially fuel.
  • This move moving components due to space constrained to limiting elements that are deliberately introduced constructive, for example, to limit a stroke of the moving parts of the valve.
  • a pulse is transmitted, which leads to vibrations and scattered over the high pressure pump can be reproduced as sound and possibly perceived as a disturbing noise.
  • a device for a high-pressure pump for a motor vehicle comprises a valve housing, a central axis and an actuator assembly, which is arranged substantially along the central axis in the valve housing.
  • the actuator assembly in this case has an Aktoraus quietlyung, starting from a first end of the actuator assembly in the Actuator assembly extends.
  • the actuator assembly has at least one hydraulic compensation opening, which penetrates a wall of the actuator assembly from the Aktorausappelung to an outdoor area.
  • the device has a volume body, which is arranged in the AktorausEnglishung spaced from the Aktorbau devise and extending into a region of the at least one hydraulic compensation opening. In this case, the volume body is arranged immovably relative to the valve housing, while the
  • Valve housing and is arranged axially movable relative to the volume body.
  • a device for a high-pressure pump for a motor vehicle which is adapted during an operation of the motor vehicle to keep vibration and noise ⁇ development by valves low.
  • a controlled hydraulic damping is achieved during operation of the power ⁇ vehicle, which makes it possible to reduce an impulse upon impact of moving components of the valve to adjacent optionally rigidly mounted components, so as to reduce vibrations and Geisseschent ⁇ developments.
  • the hydraulic damping is achieved by the volume body in the valve housing, which is arranged relative to the valve housing as a non-movable component of the device in the valve housing and selectively changes a cross section and a volume for a fluid flowing through.
  • the flowing fluid passes, for example, in the valve housing and from there through the at least one hydraulic compensation opening in the region of Aktorausappelung.
  • the valve is opened or closed, fluid flows in or out of the actuator recess, allowing hydraulic damping to continue as it progresses.
  • the actuator assembly may be formed as a single element, for example in one piece, or may comprise a plurality of components, which are connected to each other, for example, positively, force and / or cohesively.
  • the hydraulic damping described, which is achieved by the bean ⁇ spruchte device is, as described, achieved by the solid, which is rigidly arranged as an additional component of the valve in the valve housing.
  • Movable components of the device such as the Aktorbaueria
  • the volume body as a rigidly arranged component of the valve, it is simply possible to passively achieve a hydraulic damping of the fluid flowing through, without having to actively set, for example, a hydraulic damping.
  • Active hydraulic damping is achieved, for example, in the case of a magnetic valve in that an actuator is energized and counter-energized in order to to mitigate such an impact on neighboring components. This inevitably requires additional electrical power and leads to an increased consumption of the motor vehicle, which is avoided for example by means of the device described.
  • a number of the hydraulic compensation opening is not limited to one and can be scaled arbitrarily in this context, so that the at least one or more hydraulic compensation openings penetrate the wall of the actuator assembly and connect the Aktoraus originallyung with the outer region of the actuator assembly.
  • a geometry of the at least one hydraulic compensation opening is variable and can be formed space-related. For example, it is advantageous if a plurality of hydraulic equalization holes are drilled in the wall of the actuator assembly.
  • a geometry of the volume body is arbitrarily scalable due to space constraints, so that at least ensures that the volume body is arranged spaced from the movable components of the valve and during operation of the power ⁇ vehicle not in contact with these and that a controlled change in the volume takes place is traversed by the fluid.
  • Aktoraus quietlyung are arranged, which fulfill the functions just described.
  • the actuator assembly comprises an actuator and a valve needle, which in an operating state in cooperation with a sealing seat fluid flow of a fluid in a closed position of the
  • Actuator assembly prevents and otherwise releases.
  • the actuator of the actuator assembly on the Aktorausappelung and the at least one hydraulic compensation opening is formed in the We ⁇ sentlichen between the actuator and the valve needle.
  • the volume body is arranged in the AktorausEnglishung spaced from the actuator and projects in an opening ⁇ or closing process in the region of at least one hyd ⁇ raulischen compensation opening, so that, for example, the moving valve needle of the actuator assembly approaches the solid or away from it.
  • the actuator of the actuator assembly includes, for example, an anchor or can also be called an anchor itself.
  • the first aspect of the solid body is formed substantially cylindrical.
  • the volume body is designed rotationally symmetrical, which allows, for example, in connection with a fluid flowing through during operation of the motor vehicle, a homogeneous flow pattern and thereby a controlled hydraulic damping.
  • the solid body extends substantially along the central axis or is arranged at least substantially parallel to the middle axis.
  • the actuator, the valve needle and the Aktorausströmung the actuator assembly are rotationally symmetrical and arranged axially relative to the central axis and thus realized in a simple and symmetrical manner controlled trolling the moving actuator and the moving valve needle, before this example on the Ven ⁇ tilgephaseuse meets.
  • the device comprises a pole piece, which is arranged adjacent to the actuator of the actuator assembly and by means of which
  • Actuator is magnetically apparent or closable.
  • the volume body extends substantially from the first end of the actuator assembly into the region of the at least one hydraulic compensation opening.
  • a magnetically actuated valve for controlling the fluid flow in which a controlled hydraulic damping of the flowing fluid and the moving components of the valve is achieved by the arranged volume.
  • the moving meets
  • the solid is cohesively and / or non-positively and / or positively coupled to the pole piece.
  • This embodiment of the device shows ways in which the solid body can be arranged rigidly and immovably in the valve housing.
  • the volume body and the pole piece are welded together, glued or clamped and so together immovably arranged in the valve housing, while the actuator and the valve needle of the actuator assembly are arranged axially movable in the valve housing relative to the volume body and the pole piece.
  • the pole piece has a Polaus Principleung in which the solid is partially arranged.
  • the first aspect of the solid body is formed integrally with the pole piece.
  • a high ⁇ pressure pump comprises a device according to the first aspect.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a high-pressure pump
  • Figures 2A-2B an embodiment of an outwardly öff ⁇ nenden valve in the open position
  • Figures 3A-3B an embodiment of an outwardly open ⁇ nenden valve in the closed position.
  • FIG. 1 schematically shows a high-pressure pump 30 which has, inter alia, a fluid supply line 33.
  • the fluid supply line 33 is hydraulically coupled to a cylinder space 31.
  • the high-pressure pump 30 also has a fluid drain 35.
  • the cylinder chamber 1 is arranged hydraulically between the fluid supply line 33 and the fluid discharge line 35.
  • the high-pressure pump 30 is in particular a high-pressure pump for a fuel injection system for internal combustion engines of motor vehicles.
  • a pump housing 32 of the high pressure pump 30 surrounds the Zylin ⁇ derraum 1 and the fluid supply line 33 to the cylinder chamber 31, and the fluid discharge 35. During a suction phase of the high pressure pump 30 fluid is sucked through the fluid supply line 33 into the cylinder chamber 31 from a low pressure region.
  • the fluid supply line 33 is hydraulically coupled by means of a feed pump (not explicitly shown) to a fluid tank (not explicitly shown).
  • a valve 1 is arranged, which controls an inlet of the fluid into the cylinder chamber 31.
  • the fluid in the cylinder chamber 31 is subjected to a pressure, for example by a piston movement in the cylinder chamber.
  • the pressurized with the pressure fluid is discharged from the cylinder chamber 31 through an outlet valve by means of the Fluidab ⁇ line 35 from the high-pressure pump 30.
  • the fluid discharge line 35 is coupled to a rail of a common rail injection system.
  • the high pressure pump 30 is configured, for example, pressures of up to 2000 bar or more _
  • FIGS. 2A and 2B show, in cross section, an exemplary structure of the valve 1 which is magnetically actuable and which comprises a valve housing 3, a central axis 17 and an actuator assembly 5.
  • the Aktorbauxx 5 is arranged relative to the central axis 17 in the valve housing 3 axially movable relative to the valve housing 3 and has in this exemplary embodiment ⁇ an actuator 7 and a valve needle 9, during an operation of the valve 1 in cooperation with a sealing seat 16th a fluid flow of a fluid in a closed ⁇ position of the actuator assembly 5, consisting of actuator 7 and valve needle 9, prevents and otherwise releases.
  • the actuator 7 of the actuator assembly 5 includes, for example, an armature or may itself be referred to as an anchor.
  • a pole piece 21 and a spring 19 are arranged, which realize an opening and closing process of the valve 1.
  • the spring 19 exerts a spring force on the actuator assembly 5 and thereby pushes the actuator 7 of the actuator assembly 5 away from the pole piece 21.
  • the valve 1 Without energizing the pole piece 21, d. H. without applying a voltage to a magnetic coil 211, which is wound around the pole piece 21, the valve 1 is thus permanently open. If the pole piece 21, that is, the winding coil 211 energized, a magnetic closing of the valve 1 is made possible by a magnetic force generated by the energization of the pole piece 21 outweighs the spring force and the actuator 7 of the
  • Actuator assembly 5 accelerates in the direction of the pole piece 21.
  • the valve 1 described here is, as already described, normally open.
  • the valve 1 may also be designed so that it is normally closed.
  • the actuator 7 of the actuator assembly 5 has, in the region of a first end 6 of the actuator assembly 5, an actuator recess 11 which extends into the actuator assembly 5 and in which, inter alia, part of the spring 19 is arranged.
  • the pole piece 21 has a Polausströmauerung 23, in which the spring 19 extends. Hydraulic off ⁇ equal openings 13 are formed between the actuator 7 and the valve needle 9, which during the operation of the valve 1, the fluid flow from an outer region 12 of the
  • a volume body 15 is arranged, which extends into a region 14 of the hydraulic compensation openings 13.
  • the volume body 15 for example, non-positively connected to the pole piece 21 and was the
  • the volume body 15 has a substantially cylindrical shape and has a wider cylindrical recess in the pole recess 23 and a narrower cylindrical body in the form of a pin in the actuator recess 11.
  • the solid 15 may have other geometric shapes.
  • FIG. 2B the region 14 of the hydraulic compensation openings 13 of the valve 1 is shown in detail.
  • the fluid for example a fuel
  • the valve 1 flows into the valve 1 and the valve housing 3 and reaches the area 14 of the hydraulic compensation openings 13.
  • the fluid flows through the hydraulic compensation openings 13 and thus enters the Aktoraus originallyung 11 of the actuator 7 of the actuator assembly 5.
  • the fluid flows around the volume body 15 and the spring 19, so that a flow pattern of the fluid is influenced by the volume body 15.
  • the volume body 15 changes a volume accessible to the fluid in the region 14 of the hydraulic
  • Figure 3A shows the valve 1 in a cross section in the ge ⁇ closed position in which the mass element 15 in the area
  • the volume 15 has the Cross-section and the volume in the region 14 of the hydraulic equalization openings 13 changed and thereby specifically influences an outflow of the fluid from the Aktoraus foundedung 11.
  • a controlled hydraulic damping is achieved, which brakes a movement of the actuator 7 in the direction of the pole piece 21 and thereby reduces a Aufschchskraft and a pulse ⁇ transfer to the pole piece 21 and / or the valve housing 3. This has the advantage that the formation of vibrations and noise is counteracted.
  • the fluid flowing through has less volume when flowing out of the actuator recess 11 through the hydraulic compensation openings 13, so that the movement of the actuator assembly 5 is influenced by a throttled movement of the fluid.
  • FIG. 3B shows the valve 1 shown in FIG. 3A in the closed position with a detailed view of the area 14 of the hydraulic compensation openings 13.
  • This volume change has a corresponding effect on a subsequent opening process of the valve 1, so that due to the volume body 15, for example, the movement of the valve needle 9 is attenuated when opening the valve 1 for the reasons described and the AufSchlagskraft and the momentum transfer are reduced.
  • the valve 1 shown in Figures 2A, 2B, 3A and 3B thus allows in a simple manner by the rigidly arranged volume body 15, a hydraulic damping of the moving Components of the valve 1, such as the actuator 7 and the valve needle 9 of the actuator assembly 5 in an opening and closing process of the valve 1.
  • movably arranged components of the valve 1 are not changed, so that, for example, a mass of the actuator assembly. 5 remains unchanged.
  • An arrangement of the volume body 15, for example, on the actuator assembly 5 may also lead to a damping of movement of the actuator assembly 5, but also due to the increase in the mass moved to an increased pulse, which in turn reduces the effect of a desired hydraulic damping.
  • the hydraulic damping by means of the volume body 15 is achieved substantially passively, since the volume body 15 is arranged immovably as a rigid component of the valve 1, for example relative to the valve housing 3. Active hydraulic damping is achieved, for example, in the case of a magnetic valve in that the pole piece 21 is energized and counter-energized so as to attenuate the impact of the actuator 7 on the pole piece 21 or the impact of the valve needle 9 against the valve housing 3. This inevitably requires additional elekt ⁇ generic performance and leads to an increased consumption of the motor vehicle.
  • a further beneficial effect is achieved, characterized in that the spring 19 is arranged around the volume body 15.
  • the volume body 15 has in this way also a spring-guiding effect, since the spring 19 is guided on an inner diameter of the volume body 15.
  • a number of the hydraulic compensation openings 13 is not limited and can be arbitrary in this context be scaled so that the at least one or more hydraulic compensation openings 13, the wall of the
  • a geometry of the at least one hydraulic From ⁇ equal opening 13 is variable and can be formed due to installation space. For example, it is advantageous if several hyd ⁇ raulische compensation openings 13 through the wall of the
  • Actuator 5 are drilled.
  • a geometry of the volume body 15 is arbitrarily scalable due to space constraints, so that at least ensures that the volume body 15 spaced from movable components of the valve 1, such as the actuator 7 and the valve needle 9 of the
  • Actuator assembly 5 is arranged and during an operation of the motor vehicle not in contact with these.
  • the volume body 15 always carries out a controlled change in the volume in the region 14 of the hydraulic compensation openings 13, through which the fluid flows during operation of the motor vehicle.

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Abstract

Eine Vorrichtung für eine Hochdruckpumpe für ein Kraftfahrzeug umfasst ein Ventilgehäuse (3), eine Mittelachse (17) und eine Aktorbaugruppe (5), die in einem Betriebszustand im Wesentlichen entlang der Mittelachse (17) in dem Ventilgehäuse (3) angeordnet ist. Die Aktorbaugruppe (5) weist dabei eine Aktorausnehmung (11) auf, die sich ausgehend von einem ersten Ende (6) der Aktorbaugruppe (5) in die Aktorbaugruppe (5) erstreckt. Die Aktorbaugruppe (5) weist weiterhin mindestens eine hydraulische Ausgleichsöffnung (13) auf, die eine Wandung der Aktorbaugruppe (5) von der Aktorausnehmung (11) bis in einen Außenbereich (12) durchdringt. Des Weiteren weist die Vorrichtung einen Volumenkörper (15) auf, der in der Aktorausnehmung (11) beabstandet zu der Aktorbaugruppe (5) angeordnet ist und der sich bis in einen Bereich (14) der mindestens einen hydraulischen Ausgleichsöffnung (13) erstreckt. Dabei ist der Volumenkörper (15) relativ zu dem Ventilgehäuse (3) unbeweglich angeordnet und die Aktorbaugruppe (5) in Bezug auf die Mittelachse (17) relativ zu dem Ventilgehäuse (3) und relativ zum Volumenkörper (15) axial beweglich angeordnet.

Description

Beschreibung
Vorrichtung für eine Hochdruckpumpe für ein Kraftfahrzeug Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine Hochdruckpumpe für ein Kraftfahrzeug, die dazu geeignet ist, Vibrationen und Geräuschentwicklungen durch Ventile gering zu halten . Bei einem Einsatz von Hochdruckpumpen in Kraftfahrzeugen werden zum Beispiel durch Magnete betätigte Ventile zur Steuerung eines Fluidflusses verwendet. Diese Ventile werden gewöhnlich in axialer Richtung verstellt, um einen Strömungsquerschnitt einzustellen und eine benötigte Menge eines Fluids, insbesondere Kraftstoff, bereitzustellen. Dabei stoßen bewegte Bauteile bauraumbedingt an begrenzende Elemente, die zum Beispiel bewusst konstruktiv eingebracht sind, um einen Hub der beweglichen Bauteile des Ventils zu begrenzen. Durch das Auftreffen bewegter Bauteile auf unbewegliche starr angeordnete Bauteile des Ventils wird ein Impuls übertragen, welcher zu Vibrationen führt und über die Hochdruckpumpe verstreut als Schall widergegeben werden kann und gegebenenfalls als störendes Geräusch wahrgenommen wird.
Es ist eine Aufgabe, eine Vorrichtung für eine Hochdruckpumpe für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die geeignet ist, Vibrationen und Geräuschentwicklungen durch Ventile während eines Betriebs eines Kraftfahrzeugs gering zu halten.
Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung umfasst eine Vorrichtung für eine Hochdruckpumpe für ein Kraftfahrzeug ein Ventilgehäuse, eine Mittelachse und eine Aktorbaugruppe, die im Wesentlichen entlang der Mittelachse in dem Ventilgehäuse angeordnet ist. Die Aktorbaugruppe weist dabei eine Aktorausnehmung auf, die sich ausgehend von einem ersten Ende der Aktorbaugruppe in die Aktorbaugruppe erstreckt. Darüber hinaus weist die Aktorbaugruppe mindestens eine hydraulische Ausgleichsöffnung auf, die eine Wandung der Aktorbaugruppe von der Aktorausnehmung bis in einen Außenbereich durchdringt. Außerdem weist die Vorrichtung einen Volumenkörper auf, der in der Aktorausnehmung beabstandet zu der Aktorbaugruppe angeordnet ist und der sich bis in einen Bereich der mindestens einen hydraulischen Ausgleichsöffnung erstreckt. Dabei ist der Volumenkörper relativ zu dem Ventilgehäuse unbeweglich angeordnet, während die
Aktorbaugruppe in Bezug auf die Mittelachse relativ zu dem
Ventilgehäuse und relativ zu dem Volumenkörper axial beweglich angeordnet ist.
Auf diese Weise wird eine Vorrichtung für eine Hochdruckpumpe für ein Kraftfahrzeug geschaffen, die dazu geeignet ist, während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs, Vibrationen und Geräusch¬ entwicklungen durch Ventile gering zu halten. Durch die beschriebene Vorrichtung wird während des Betriebs des Kraft¬ fahrzeugs eine kontrollierte hydraulische Dämpfung erreicht, die es ermöglicht, einen Impuls beim Auftreffen bewegter Bauteile des Ventils auf benachbarte gegebenenfalls starr angebrachte Bauteile zu reduzieren, um so Vibrationen und Geräuschent¬ wicklungen zu verringern. Konkret wird die hydraulische Dämpfung durch den Volumenkörper in dem Ventilgehäuse erreicht, welcher relativ zu dem Ventilgehäuse als nicht bewegliches Bauteil der Vorrichtung in dem Ventilgehäuse angeordnet ist und gezielt einen Querschnitt und ein Volumen für ein durchströmendes Fluid verändert . Im Rahmen eines Betriebs des Kraftfahrzeugs durchströmt ein Fluid, insbesondere ein Kraftstoff, zum Beispiel die Hoch¬ druckpumpe und entsprechende Ventile. Ist ein Ventil ent¬ sprechend der beanspruchten Vorrichtung ausgestaltet, gelangt das strömende Fluid zum Beispiel in das Ventilgehäuse und von dort durch die mindestens eine hydraulische Ausgleichsöffnung in den Bereich der Aktorausnehmung . Bei einem Öffnen oder Schließen des Ventils fließt Fluid in die Aktorausnehmung herein oder aus dieser heraus und ermöglicht so im weiteren Verlauf eine hydraulische Dämpfung.
In diesem Zusammenhang wird durch den gezielten Einbau des Volumenkörpers in dem Bereich der Aktorausnehmung ein Volumen, das das Fluid durchströmt, kontrolliert verändert und so eine hydraulische Dämpfung der bewegten Aktorbaugruppe erreicht. Auf diese Weise werden eine Aufschlagskraft und ein Impulsübertrag der bewegten Aktorbaugruppe auf benachbarte Bauteile des Ventils verringert. Folglich werden einer Entstehung von Vibrationen und einer Entwicklung von Geräuschen während des Betriebs des Ventils entgegengewirkt. Die Aktorbaugruppe kann dabei als ein einzelnes Element, zum Beispiel einstückig, ausgebildet sein oder auch mehrere Bauteile umfassen, die beispielsweise form-, kraft- und/oder Stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Die beschriebene hydraulische Dämpfung, die durch die bean¬ spruchte Vorrichtung erreicht wird, wird, wie beschrieben, durch den Volumenkörper erzielt, der als zusätzliches Bauteil des Ventils in dem Ventilgehäuse starr angeordnet ist. Bewegliche Bauteile der Vorrichtung, wie zum Beispiel die Aktorbaugruppe, werden dementsprechend insbesondere nicht verändert. Auf diese Weise wird vermieden, die Masse von bewegten Bauteilen zu erhöhen, was bei einer Bewegung dieser Bauteile zu einem erhöhten Impuls führen würde. Außerdem ist es mit dem Volumenkörper als starr angeordnetes Bauteil des Ventils einfach möglich, eine hydraulische Dämpfung des durchströmenden Fluids im Wesentlichen passiv zu erzielen, ohne beispielsweise eine hydraulische Dämpfung aktiv einstellen zu müssen. Eine aktive hydraulische Dämpfung wird beispielsweise bei einem Magnetventil dadurch erzielt, dass ein Aktuator bestromt und gegenbestromt wird, um so ein Auftreffen auf benachbarte Komponenten abzuschwächen. Dies benötigt zwangsläufig zusätzliche elektrische Leistung und führt zu einem erhöhten Verbrauch des Kraftfahrzeugs, was zum Beispiel mittels der beschriebenen Vorrichtung vermieden wird.
Eine Anzahl der hydraulischen Ausgleichsöffnung ist nicht auf eins beschränkt und kann in diesem Zusammenhang beliebig skaliert werden, sodass die mindestens eine oder mehreren hydraulischen Ausgleichsöffnungen die Wandung der Aktorbaugruppe durchdringen und die Aktorausnehmung mit dem Außenbereich der Aktorbaugruppe verbinden. Außerdem ist auch eine Geometrie der mindestens einen hydraulischen Ausgleichsöffnung variabel und kann bauraumbe- dingt ausgebildet werden. Zum Beispiel ist es vorteilhaft, wenn mehrere hydraulische Ausgleichsöffnungen in die Wandung der Aktorbaugruppe gebohrt werden.
Auch eine Geometrie des Volumenkörpers ist bauraumbedingt beliebig skalierbar, sodass zumindest gewährleistet wird, dass der Volumenkörper beabstandet zu beweglichen Bauteilen des Ventils angeordnet ist und während eines Betriebs des Kraft¬ fahrzeugs nicht mit diesen in Kontakt gerät und dass eine kontrollierte Veränderung des Volumens erfolgt, das von dem Fluid durchströmt wird. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass mehrere Volumenkörper in dem Ventilgehäuse oder der
Aktorausnehmung angeordnet sind, die die gerade beschriebenen Funktionen erfüllen.
Gemäß einer Ausgestaltung des ersten Aspekts umfasst die Aktorbaugruppe einen Aktor und eine Ventilnadel, die in einem Betriebszustand im Zusammenwirken mit einem Dichtsitz einen Fluidfluss eines Fluids in einer Schließposition der
Aktorbaugruppe unterbindet und ansonsten freigibt. Dabei weist der Aktor der Aktorbaugruppe die Aktorausnehmung auf und die mindestens eine hydraulische Ausgleichsöffnung ist im We¬ sentlichen zwischen dem Aktor und der Ventilnadel ausgebildet.
Dies beschreibt eine bevorzugte Möglichkeit der Ausgestaltung und Anordnung der Bauteile der Vorrichtung und realisiert so auf einfache Weise die hydraulische Dämpfung durch den Volumen¬ körper. Dabei ist der Volumenkörper in der Aktorausnehmung beabstandet zu dem Aktor angeordnet und ragt bei einem Öffnungs¬ oder Schließprozess in den Bereich der mindestens einen hyd¬ raulischen Ausgleichsöffnung, sodass sich zum Beispiel die bewegte Ventilnadel der Aktorbaugruppe dem Volumenkörper nähert oder sich von diesem entfernt. Dies ist unter anderem davon abhängig, ob das Ventil zum Beispiel ein nach außen oder nach innen öffnendes Ventil ist. Der Aktor der Aktorbaugruppe umfasst dabei beispielsweise einen Anker oder kann auch selbst als Anker bezeichnet werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des ersten Aspekts ist der Volumenkörper im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet.
Auf diese Weise ist der Volumenkörper rotationssymmetrisch ausgestaltet, was zum Beispiel im Zusammenhang mit einem durchströmenden Fluid während des Betriebs des Kraftfahrzeugs einen homogenen Strömungsverlauf und dadurch eine kontrollierte hydraulische Dämpfung ermöglicht.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des ersten Aspekts erstreckt sich der Volumenkörper im Wesentlichen entlang der Mittelachse oder ist zumindest im Wesentlichen parallel zu der Mittlachse angeordnet .
Auf diese Weise wird ein rotationssymmetrischer Aufbau der Vorrichtung ermöglicht, welcher eine bevorzugte Ausgestaltung des Ventils mit hydraulischer Dämpfung ermöglicht. Bei- spielsweise sind auch der Aktor, die Ventilnadel und die Aktorausnehmung der Aktorbaugruppe rotationssymmetrisch ausgebildet und axial bezogen auf die Mittelachse angeordnet und realisieren so auf einfache und symmetrische Weise eine kon- trollierte hydraulische Dämpfung des bewegten Aktors und der bewegten Ventilnadel, bevor diese zum Beispiel auf das Ven¬ tilgehäuse trifft.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des ersten Aspekts umfasst die Vorrichtung ein Polstück, das benachbart zu dem Aktor der Aktorbaugruppe angeordnet ist und mittels dessen die
Aktorbaugruppe magnetisch offenbar oder schließbar ist. Der Volumenkörper erstreckt sich dabei im Wesentlichen von dem ersten Ende der Aktorbaugruppe bis in den Bereich der mindestens einen hydraulischen Ausgleichsöffnung.
Auf diese Weise wird zum Beispiel ein magnetisch betätigbares Ventil zur Steuerung des Fluidflusses realisiert, bei dem eine kontrollierte hydraulische Dämpfung des durchströmenden Fluids und der bewegten Bauteile des Ventils durch den angeordneten Volumenkörper erzielt wird. In diesem Zusammenhang trifft zum Beispiel während des Betriebs des Ventils die bewegte
Aktorbaugruppe mit dem Aktor auf das benachbarte Polstück und verursacht dadurch einen Impulsübertrag, was folglich zu Vibrationen und Geräuschentwicklung führt. Mittels des Volumenkörpers wird der Aufschlag gedämpft und der Impulsübertrag gemindert, was in der Folge der Entstehung von Vibrationen und der Geräuschentwicklung entgegenwirkt. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des ersten Aspekts ist der Volumenkörper stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Polstück gekoppelt. Diese Ausgestaltung der Vorrichtung zeigt Möglichkeiten auf, wie der Volumenkörper starr und unbeweglich in dem Ventilgehäuse anordbar ist. Beispielsweise sind der Volumenkörper und das Polstück miteinander verschweißt, verklebt oder verklemmt und so gemeinsam unbeweglich in dem Ventilgehäuse angeordnet, während der Aktor und die Ventilnadel der Aktorbaugruppe relativ zu dem Volumenkörper und dem Polstück axial beweglich in dem Ventilgehäuse angeordnet sind. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des ersten Aspekts weist das Polstück eine Polausnehmung auf, in der der Volumenkörper teilweise angeordnet ist.
Auf diese Weise ist zum Beispiel ein Teil des Volumenkörpers in die Polausnehmung des Polstücks eingepresst, wodurch bei¬ spielsweise eine kraftschlüssige Verbindung des Volumenkörpers mit dem Polstück erfolgt ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des ersten Aspekts ist der Volumenkörper einstückig mit dem Polstück ausgebildet.
Gemäß eines zweiten Aspekts der Erfindung umfasst eine Hoch¬ druckpumpe eine Vorrichtung gemäß des ersten Aspekts. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Hochdruckpumpe ,
Figuren 2A-2B ein Ausführungsbeispiel eines nach außen öff¬ nenden Ventils in geöffneter Position, Figuren 3A-3B ein Ausführungsbeispiel eines nach außen öff¬ nenden Ventils in geschlossener Position.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figuren- übergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Figur 1 zeigt schematisch eine Hochdruckpumpe 30, die unter anderem eine Fluidzuleitung 33 aufweist. Die Fluidzuleitung 33 ist hydraulisch mit einem Zylinderraum 31 gekoppelt. Die Hochdruckpumpe 30 weist weiterhin eine Fluidableitung 35 auf. Der Zylinderraum 1 ist hydraulisch zwischen der Fluidzuleitung 33 und der Fluidableitung 35 angeordnet. Die Hochdruckpumpe 30 ist insbesondere eine Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffein- spritzsystem für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen.
Ein Pumpengehäuse 32 der Hochdruckpumpe 30 umgibt den Zylin¬ derraum 1 und die Fluidzuleitung 33 zu dem Zylinderraum 31, sowie die Fluidableitung 35. Während einer Ansaugphase der Hochdruckpumpe 30 wird Fluid durch die Fluidzuleitung 33 in den Zylinderraum 31 aus einem Niederdruckbereich eingesaugt.
Beispielsweise ist die Fluidzuleitung 33 mittels einer Vor- förderpumpe (nicht explizit dargestellt) mit einem Fluidtank (nicht explizit dargestellt) hydraulisch gekoppelt. An der Fluidzuleitung 33 ist ein Ventil 1 angeordnet, das einen Einlass des Fluids in den Zylinderraum 31 steuert.
Daraufhin wird das Fluid in dem Zylinderraum 31 mit einem Druck beaufschlagt, beispielsweise durch eine Kolbenbewegung in dem Zylinderraum. Das mit dem Druck beaufschlagte Fluid wird aus dem Zylinderraum 31 durch ein Auslassventil mittels der Fluidab¬ leitung 35 aus der Hochdruckpumpe 30 abgeleitet. Beispielsweise ist die Fluidableitung 35 mit einem Rail eines Common Rail Einspritzsystems gekoppelt. Die Hochdruckpumpe 30 ist zum Beispiel eingerichtet, Drücke von bis zu 2000 bar oder mehr _
y bereitzustellen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Hochdruckpumpe 30 eine Kolbenpumpe, die Hochdruckpumpe kann aber auch eine andere Bauform aufweisen. Figuren 2A und 2B zeigen in einem Querschnitt einen beispielhaften Aufbau des Ventils 1, das magnetisch betätigbar ist und welches ein Ventilgehäuse 3, eine Mittelachse 17 und eine Aktorbaugruppe 5 umfasst. Die Aktorbaugruppe 5 ist bezogen auf die Mittelachse 17 in dem Ventilgehäuse 3 axial beweglich relativ zu dem Ventilgehäuse 3 angeordnet und weist in diesem Aus¬ führungsbeispiel einen Aktor 7 und eine Ventilnadel 9 auf, die während eines Betriebs des Ventils 1 im Zusammenwirken mit einem Dichtsitz 16 einen Fluidfluss eines Fluids in einer Schlie߬ position der Aktorbaugruppe 5, bestehend aus Aktor 7 und Ventilnadel 9, unterbindet und ansonsten freigibt. Der Aktor 7 der Aktorbaugruppe 5 umfasst beispielsweise einen Anker oder kann auch selbst als Anker bezeichnet werden.
Des Weiteren sind in dem Ventilgehäuse 3 ein Polstück 21 und eine Feder 19 angeordnet, die einen Öffnungs- und Schließprozess des Ventils 1 realisieren. Die Feder 19 übt in diesem Zusammenhang eine Federkraft auf die Aktorbaugruppe 5 aus und drückt dadurch den Aktor 7 der Aktorbaugruppe 5 von dem Polstück 21 weg. Ohne Bestromung des Polstücks 21, d. h. ohne Anlegen einer Spannung an eine magnetische Spule 211, die um das Polstück 21 gewickelt ist, ist das Ventil 1 somit dauerhaft geöffnet. Wird das Polstück 21, das heißt die umwickelnde Spule 211 bestromt, wird ein magnetisches Schließen des Ventils 1 ermöglicht, indem eine durch die Bestromung des Polstücks 21 erzeugte magnetische Kraft gegenüber der Federkraft überwiegt und den Aktor 7 der
Aktorbaugruppe 5 in Richtung des Polstücks 21 beschleunigt. In diesem Zusammenhang wird in Bezug auf magnetisch betätigbare Ventile zum Beispiel unterschieden, ob diese stromlos geöffnet oder stromlos geschlossen sind. Das hier beschriebene Ventil 1 ist, wie bereits beschrieben, stromlos geöffnet. In weiteren Ausführungsbeispielen kann das Ventil 1 auch so ausgebildet sein, dass es stromlos geschlossen ist. Der Aktor 7 der Aktorbaugruppe 5 weist in diesem Ausführungsbeispiel im Bereich eines ersten Endes 6 der Aktorbaugruppe 5 eine Aktorausnehmung 11 auf, die sich in die Aktorbaugruppe 5 erstreckt und in der unter anderem ein Teil der Feder 19 angeordnet ist. Darüber hinaus weist auch das Polstück 21 eine Polausnehmung 23 auf, in die sich die Feder 19 erstreckt. Zwischen dem Aktor 7 und der Ventilnadel 9 sind hydraulische Aus¬ gleichsöffnungen 13 ausgebildet, die während des Betriebs des Ventils 1 den Fluidfluss von einem Außenbereich 12 der
Aktorbaugruppe 5 in die Aktorausnehmung 11 ermöglichen.
In der Aktorausnehmung 11 und der Polausnehmung 23 ist ein Volumenkörper 15 angeordnet, der sich bis in einen Bereich 14 der hydraulischen Ausgleichsöffnungen 13 erstreckt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Volumenkörper 15 beispielsweise kraftschlüssig mit dem Polstück 21 verbunden und wurde zum
Beispiel im Rahmen eines Herstellungsprozesses in das Polstück 21 eingepresst. Der Volumenkörper 15 ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und weist in der Polausnehmung 23 einen breiteren und in der Aktorausnehmung 11 einen schmaleren zy- lindrischen Körper in Form eines Stiftes auf. In weiteren
Ausführungsbeispielen kann der Volumenkörper 15 andere geometrische Formen aufweisen.
In Figur 2B ist der Bereich 14 der hydraulischen Ausgleichs- Öffnungen 13 des Ventils 1 im Detail dargestellt. In dieser
Ansicht ist ein Teil der Aktorbaugruppe 5 sowie des Aktors 7 und der Ventilnadel 9 vergrößert dargestellt. In dem Betrieb des Ventils 1 fließt das Fluid, zum Beispiel ein Kraftstoff, in das Ventil 1 und das Ventilgehäuse 3 ein und erreicht den Bereich 14 der hydraulischen Ausgleichsöffnungen 13. Im weiteren Verlauf strömt das Fluid durch die hydraulischen Ausgleichsöffnungen 13 und gelangt so in die Aktorausnehmung 11 des Aktors 7 der Aktorbaugruppe 5. In diesem Zusammenhang umströmt das Fluid den Volumenkörper 15 und die Feder 19, sodass ein Strömungsverlauf des Fluids durch den Volumenkörper 15 beeinflusst wird. Der Volumenkörper 15 verändert ein für das Fluid zugängliches Volumen im Bereich 14 der hydraulischen
Ausgleichsöffnungen 13, sodass eine kontrollierte hydraulische Dämpfung des Fluids und der bewegten Bauteile des Ventils 1 erzielt wird. In einer geöffneten Position des Ventils 1 ist zwischen dem Polstück 21 und dem Aktor 7 der Aktorbaugruppe 5 ein Hub 10 vorhanden, der zum Beispiel bei einer Konstruktion des Ventils 1 vorgegeben ausgebildet wird. Außerdem ragt der Volumenkörper 15 in der geöffneten Position des Ventils 1 nicht in den Bereich der hydraulischen Ausgleichsöffnungen 13 hinein und beeinflusst dadurch nicht den Querschnitt und das Volumen der hydraulischen Ausgleichsöffnungen 13 für das durchströmende Fluid. Im Rahmen eines Schließprozesses wird der Hub 10 zwischen dem Polstück 21 und dem Aktor 7 geschlossen, indem das Polstück 21 bestromt wird und die dadurch erzeugte magnetische Kraft der durch die Feder 19 wirkenden Federkraft überwiegt. Dabei wird Fluid aus der Aktorausnehmung 11 durch die hydraulischen Ausgleichsbohrungen
13 gepresst und gelangt so in den Außenbereich 12 der
Aktorbaugruppe 5.
Figur 3A zeigt das Ventil 1 in einem Querschnitt in der ge¬ schlossenen Position, in der der Volumenkörper 15 in den Bereich
14 der hydraulischen Ausgleichsöffnungen 13 hineinragt. Im Rahmen des Schließprozesses hat der Volumenkörper 15 den Querschnitt und das Volumen in dem Bereich 14 der hydraulischen Ausgleichsöffnungen 13 verändert und dadurch gezielt ein Ausströmen des Fluids aus der Aktorausnehmung 11 beeinflusst. Auf diese Weise wird eine kontrollierte hydraulische Dämpfung erzielt, die eine Bewegung des Aktors 7 in Richtung des Polstücks 21 bremst und dadurch eine AufSchlagskraft und einen Impuls¬ übertrag auf das Polstücks 21 und/oder das Ventilgehäuse 3 reduziert. Dies wirkt sich dahingehend vorteilhaft aus, dass einer Entstehung von Vibrationen und einer Geräuschentwicklung entgegengewirkt wird.
Das durchströmende Fluid hat aufgrund des Volumenkörpers 15 weniger Volumen beim Ausströmen aus der Aktorausnehmung 11 durch die hydraulischen Ausgleichsöffnungen 13 zur Verfügung, sodass die Bewegung der Aktorbaugruppe 5 durch eine gedrosselte Bewegung des Fluids beeinflusst wird.
Figur 3B zeigt das in Figur 3A dargestellte Ventil 1 in ge- schlossener Position mit einer Detailansicht des Bereichs 14 der hydraulischen Ausgleichsöffnungen 13. Der Volumenkörper 15 ragt im Unterschied zu der Position aus Figur 2A und 2B mit einem Ende in den Bereich 14 der hydraulischen Ausgleichsöffnungen 13 rein und verändert dadurch das für das durchströmende Fluid zu- gängliche Volumen . Diese Volumenänderung wirkt sich entsprechend auch bei einem nachfolgenden Öffnungsprozess des Ventils 1 aus, sodass aufgrund des Volumenkörpers 15 zum Beispiel auch die Bewegung der Ventilnadel 9 beim Öffnen des Ventils 1 aus den beschriebenen Gründen gedämpft wird und die AufSchlagskraft und der Impulsübertrag reduziert werden.
Das in den Figuren 2A, 2B, 3A und 3B dargestellte Ventil 1 ermöglicht somit auf einfache Weise durch den starr angeordneten Volumenkörper 15 eine hydraulische Dämpfung der bewegten Bauteile des Ventils 1, wie zum Beispiel den Aktor 7 und die Ventilnadel 9 der Aktorbaugruppe 5 bei einem Öffnungs- und Schließprozess des Ventils 1. Auf diese Weise werden beweglich angeordnete Bauteile des Ventils 1 nicht verändert, sodass zum Beispiel auch eine Masse der Aktorbaugruppe 5 unverändert bleibt. Eine Anordnung des Volumenkörpers 15 zum Beispiel an der Aktorbaugruppe 5 kann unter Umständen auch zu einer Dämpfung einer Bewegung der Aktorbaugruppe 5 führen, führt aber auch aufgrund der Erhöhung der bewegten Masse zu einem erhöhten Impuls, was die Wirkung einer erwünschten hydraulischen Dämpfung wiederum reduziert. Durch die beschriebenen Ausführungsbei¬ spiele wird eine solche Wechselwirkung umgangen.
Außerdem wird die hydraulische Dämpfung mittels des Volumen- körpers 15 im Wesentlichen passiv erzielt, da der Volumenkörper 15 als starres Bauteil des Ventils 1 unbeweglich zum Beispiel relativ zu dem Ventilgehäuse 3 angeordnet ist. Eine aktive hydraulische Dämpfung wird beispielsweise bei einem Magnetventil dadurch erzielt, dass das Polstück 21 bestromt und gegenbestromt wird, um so das Auftreffen des Aktors 7 auf das Polstück 21 oder das Auftreffen der Ventilnadel 9 gegen das Ventilgehäuse 3 abzuschwächen. Dies benötigt zwangsläufig zusätzliche elekt¬ rische Leistung und führt zu einem erhöhten Verbrauch des Kraftfahrzeugs .
Zusätzlich zu der beschriebenen hydraulischen Dämpfung mittels des Volumenkörpers 15 wird ein weiterer nutzbringender Effekt erzielt, dadurch dass die Feder 19 um den Volumenkörper 15 angeordnet ist. Der Volumenkörper 15 hat auf diese Weise auch eine federführende Wirkung, da die Feder 19 an einem Innendurchmesser des Volumenkörpers 15 geführt wird.
Weiterhin ist eine Anzahl der hydraulischen Ausgleichsöffnungen 13 nicht beschränkt und kann in diesem Zusammenhang beliebig skaliert werden, sodass die mindestens eine oder mehreren hydraulischen Ausgleichsöffnungen 13 die Wandung der
Aktorbaugruppe 5 durchdringen und die Aktorausnehmung 11 mit dem Außenbereich 12 der Aktorbaugruppe 5 verbinden. Außerdem ist auch eine Geometrie der mindestens einen hydraulischen Aus¬ gleichsöffnung 13 variabel und kann bauraumbedingt ausgebildet werden. Zum Beispiel ist es vorteilhaft, wenn mehrere hyd¬ raulische Ausgleichsöffnungen 13 durch die Wandung der
Aktorbaugruppe 5 gebohrt werden.
Auch eine Geometrie des Volumenkörpers 15 ist bauraumbedingt beliebig skalierbar, sodass zumindest gewährleistet wird, dass der Volumenkörper 15 beabstandet zu beweglichen Bauteilen des Ventils 1, wie dem Aktor 7 und der Ventilnadel 9 der
Aktorbaugruppe 5, angeordnet ist und während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs nicht mit diesen in Kontakt gerät. Dabei erfolgt durch den Volumenkörper 15 stets eine kontrollierte Veränderung des Volumens in dem Bereich 14 der hydraulischen Ausgleichsöffnungen 13, das während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs von dem Fluid durchströmt wird. Darüber hinaus ist es auch möglich, mehrere Volumenkörper 15 in dem Ventilgehäuse 3 oder der Aktorausnehmung 11 anzuordnen, die die beschriebenen Funktionen erfüllen .

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung für eine Hochdruckpumpe für ein Kraftfahrzeug,
- die ein Ventilgehäuse (3), eine Mittelachse (17) und eine Aktorbaugruppe (5) umfasst, die im Wesentlichen entlang der Mittelachse (17) in dem Ventilgehäuse (3) angeordnet ist,
- wobei die Aktorbaugruppe (5) eine Aktorausnehmung (11) aufweist, die sich ausgehend von einem ersten Ende (6) der Aktorbaugruppe (5) in die Aktorbaugruppe (5) er¬ streckt,
- wobei die Aktorbaugruppe (5) mindestens eine hydrau¬ lische Ausgleichsöffnung (13) aufweist, die eine Wandung der Aktorbaugruppe (5) von der Aktorausnehmung (11) bis in einen Außenbereich (12) durchdringt, und
- die einen Volumenkörper (15) aufweist, der in der
Aktorausnehmung (11) beabstandet zu der Aktorbaugruppe (5) angeordnet ist und der sich bis in einen Bereich (14) der mindestens einen hydraulischen Ausgleichsöffnung (13) erstreckt, wobei der Volumenkörper (15) relativ zu dem Ventilgehäuse (3) unbeweglich angeordnet ist, und die Aktorbaugruppe (5) in Bezug auf die Mittelachse (17) relativ zu dem Ventilgehäuse (3) und relativ zu dem Volumenkörper (15) axial beweglich angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1,
- bei der die Aktorbaugruppe (5) einen Aktor (7) und eine Ventilnadel (9) umfasst, die im Zusammenwirken mit einem Dichtsitz (16) einen Fluidfluss eines Fluids in einer Schließposition der Aktorbaugruppe (5) unterbindet und ansonsten freigibt, und
- bei der der Aktor (7) die Aktorausnehmung (11) aufweist und die mindestens eine hydraulische Ausgleichsöffnung (13) im Wesentlichen zwischen dem Aktor (7) und der Ventilnadel (9) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
- bei der der Volumenkörper (15) im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
- bei der sich der Volumenkörper (15) im Wesentlichen entlang der Mittelachse (17) erstreckt oder zumindest im Wesentlichen parallel zu der Mittelachse (17) angeordnet ist .
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
- die ein Polstück (21) umfasst, das benachbart zu dem Aktor (7) der Aktorbaugruppe (5) angeordnet ist und mittels dessen die Aktorbaugruppe (5) magnetisch offenbar oder schließbar ist, und
- bei der sich der Volumenkörper (15) im Wesentlichen von dem ersten Ende (6) der Aktorbaugruppe (5) bis zu dem Bereich (14) der mindestens einen hydraulischen Ausgleichsöffnung (13) erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 5,
- bei der der Volumenkörper (15) mit dem Polstück (21) Stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder form¬ schlüssig gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6,
- bei der das Polstück (21) eine Polausnehmung (23)
aufweist, in der der Volumenkörper (15) teilweise angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, - bei der der Volumenkörper (15) einstückig mit dem Polstück (21) ausgebildet ist.
9. Hochdruckpumpe für ein Kraftfahrzeug, die eine Vorrichtun gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.
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