РЕГУЛИРОВОЧНЫЙ ДИСК ДЛЯ ВЫСТАВЛЕНИЯ ОСТАТОЧНОГО ВОЗДУШНОГО ЗАЗОРА Российский патент 2014 года по МПК F02M51/06 F02M47/02 

Уровень техники

В DE 19650865 А1 описан электромагнитный клапан для управления давлением топлива в управляющей полости топливной форсунки, которая используется, например, в системе впрыскивания топлива с общей топливной магистралью высокого давления, называемой также топливным аккумулятором высокого давления или "common rail". Давление топлива в управляющей полости управляет возвратно-поступательным движением плунжера, который открывает или закрывает распылительное отверстие топливной форсунки. Электромагнитный клапан имеет электромагнит, подвижный якорь и перемещаемый им и нагруженный в направлении закрытия закрывающей пружиной клапанный элемент, который взаимодействует со своим седлом и таким путем управляет сливом топлива из управляющей полости.

В электромагнитных узлах электромагнитных клапанов, которые используются для управления топливными форсунками, применяются регулировочные диски для выставления остаточного воздушного зазора. Такие регулировочные диски обычно изготавливаются из немагнитного материала и имеют толщину порядка 0,1 мм. Подобные регулировочные диски применяются для выставления остаточного воздушного зазора между торцом сердечника, в котором размещена катушка электромагнита, и плоской стороной выполняющей функцию якоря детали, например, плоского якоря. Толщиной регулировочного диска, таким образом, определяется ширина воздушного зазора, остающегося в открытом состоянии якоря и тем самым клапанного элемента между торцом сердечника электромагнита и плоской стороной якоря, например, плоского якоря, и предотвращающего магнитное или гидравлическое залипание якоря, соответственно плоского якоря на электромагнитном узле.

Использовавшиеся до настоящего времени, изготовленные обычно из немагнитного материала регулировочные диски имеют такое исполнение, что они при толщине порядка 0,1 мм должны обеспечивать наличие максимально большого проходного сечения с тем, чтобы перепускаемое через него из управляющей полости топливной форсунки при ее открытии управляющее количество топлива могло по возможности беспрепятственно перетекать в расположенный в контуре низкого давления сливной топливопровод. Подобным требованием обусловлена необходимость выполнения регулировочного диска со сравнительно большим остающимся свободным, не занятым материалом проходным сечением. Использовавшиеся до настоящего времени регулировочные диски, один из которых в качестве примера показан на фиг.1, отвечают данному требованию, но обладают недостатками, связанными со сложностью их межоперационной транспортировки манипуляторами. По причине практически полного отсутствия цельных, сплошных поверхностей такие регулировочные диски сложно захватывать манипуляторами, такими, например, как вакуумные захваты, поскольку в зону захвата используемых в подобных манипуляторах вакуум-присосов, захватывающих транспортируемую ими деталь путем ее присасывания под действием создаваемого ими разрежения, почти всегда попадают те части регулировочного диска, где имеются сквозные отверстия, из-за которых не обеспечивается присасывающее действие разрежения. Помимо этого использовавшиеся до настоящего времени регулировочные диски из немагнитного материала обычно имеют незамкнутый наружный окружной периметр, прерываемый выемками, которые выполнены на окружном периметре регулировочного диска на равных угловых расстояниях одна от другой. Наличие таких выемок повышает вероятность возможного прочного сцепления между собой нескольких регулировочных дисков, которые после их сцепления можно лишь с большим трудом вновь вручную расцепить или разъединить, что является весьма серьезным недостатком таких регулировочных дисков. Кроме того, использовавшиеся до настоящего времени регулировочные диски с несколькими отстоящими друг от друга в окружном направлении выемками по причине достаточно большого оставляемого свободным проходного сечения сравнительно нестабильны и поэтому подвержены деформациям, которые могут возникать в процессе сборки, и помимо этого использовавшиеся до настоящего времени регулировочные диски с большой площадью оставляемого свободным проходного сечения характеризуются сравнительно большой неровностью.

Краткое изложение сущности изобретения

В изобретении предлагается регулировочный диск для выставления остаточного воздушного зазора, изготовленный из немагнитного материала и имеющий в основном замкнутый наружный окружной периметр при сравнительно большом проходном сечении. В одном из предпочтительных вариантов выполнения предлагаемого в изобретении регулировочного диска он имеет три отверстия в основном почкообразной формы, которые отделены одно от другого, например, расположенными друг относительно друга с угловым шагом в 120° перемычками. Помимо этого предлагаемый в изобретении регулировочный диск имеет в основном замкнутый наружный окружной периметр с образованием в центре такого регулировочного диска максимально большого выходного проходного сечения для возможности слива перепускаемого из управляющей полости управляющего количества топлива.

Выполнение регулировочного диска с предлагаемым в изобретении наружным окружным периметром, т.е. с в основном непрерывающимся наружным окружным периметром, предотвращает сцепление между собой нескольких регулировочных дисков при их транспортировке манипуляторами. Помимо этого благодаря остающимся плоским частям из сплошного материала, расположенным в основном между почкообразными отверстиями, предлагаемый в изобретении регулировочный диск допускает возможность исключительно простого и надежного его захвата вакуумными захватами или иными манипуляторами, работа которых основана на присасывании перемещаемых ими деталей за счет создания разрежения, без необходимости при этом дополнительного захвата. Тем самым предлагаемый в изобретении регулировочный диск надежнее в захвате, удержании и перемещении подобными манипуляторами по сравнению с известным из уровня техники и показанным на фиг.1 регулировочным диском.

Благодаря предлагаемому в изобретении конструктивному исполнению регулировочного диска из немагнитного материала и благодаря наличию у него остающихся сравнительно больших по своей площади цельных частей, образованных сплошным материалом, достигается более высокая ровность регулировочного диска по сравнению с показанным на фиг.1 и известным из уровня техники регулировочным диском. Предлагаемый в изобретении регулировочный диск благодаря остающимся у него сравнительно крупным цельным частям из сплошного материала обладает по сравнению с известным из уровня техники и показанным на фиг.1 регулировочным диском существенно большим сопротивлением деформации и существенно большей жесткостью, а также его гораздо проще перемещать манипуляторами при межоперационной транспортировке. Помимо этого благодаря приданию отверстиям в регулировочном диске почкообразной формы полностью исключается сцепление между собой нескольких регулировочных дисков, т.е. их сцепление из-за вдвигания один под другой отдельных лепестков, которые имеются, например, у известного из уровня техники и показанного на фиг.1 регулировочного диска.

Краткое описание чертежей

Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - вид в плане известного из уровня техники регулировочного диска для выставления остаточного воздушного зазора и

на фиг.2 - вид в плане предлагаемого в изобретении регулировочного диска для выставления остаточного воздушного зазора.

Описание вариантов осуществления изобретения

На фиг.1 в виде в плане показан известный из уровня техники регулировочный диск для выставления остаточного воздушного зазора, изготовленный из немагнитного материала.

Показанный на фиг.1 регулировочный диск 10 имеет прерываемый в основном радиально наружными выемками 14.1-14.5 окружной периметр 12. Позицией 16 при этом обозначен внутренний диаметр радиально наружных выемок 14.1-14.5, а позицией 18 обозначен наружный диаметр, который ограничивает в радиальном направлении радиально внутренние выемки 24.1-24.5. Помимо этого показанный на фиг.1 регулировочный диск 10 имеет радиально наружную прорезь 20, а также радиально внутренний лепесток 22.

Как показано далее на фиг.1, радиально наружные выемки 14.1-14.5 расположены вдоль прерываемого ими окружного периметра 12 с угловым шагом в 72° друг относительно друга. В каждом из секторов, отделенных друг от друга радиально наружными выемками 14.1-14.5 на прерываемом ими окружном периметре 12, имеется по радиально внутренней выемке 24.1-24.5.

В связи с наличием радиально внутренних выемок, а также многочисленных углов и краев у показанного на фиг.1 регулировочного диска 10 остающаяся часть из сплошного материала имеет малую площадь. Подобное конструктивное исполнение показанного на фиг.1 и известного из уровня техники регулировочного диска 10, с одной стороны, благоприятно сказывается на его массе и обеспечивает наличие образуемого радиально внутренними выемками 24.1-24.5 большого проходного сечения, однако, с другой стороны, затрудняет его межоперационную транспортировку манипуляторами. Обусловлено это тем, что из-за прерывающегося окружного периметра 12, а также из-за наличия радиально внутренних выемок 24.1-24.5 у показанного на фиг.1 регулировочного диска 10 остаются сравнительно небольшие по своей площади части из сплошного материала. Поэтому манипуляторы, такие, например, как вакуумные захваты, способны лишь с трудом справляться с задачей захвата таких регулировочных дисков и прежде всего надежного их удержания, что существенно осложняет межоперационную транспортировку показанного на фиг.1 регулировочного диска манипуляторами.

Наличием же многочисленных углов и краев у показанного на фиг.1 регулировочного диска 10 обусловлена его склонность к прочному сцеплению с другими регулировочного дисками 10, что дополнительно затрудняет их межоперационную транспортировку манипуляторами. Поскольку радиально внутренние выемки 24.1-24.5 также расположены друг относительно друга, например, с угловым шагом в 72°, показанный на фиг.1 регулировочный диск 10 имеет ограниченную ровность, а также исключительно склонен к деформациям при монтаже. Однако этот фактор применительно к детали, с помощью которой остаточный воздушный зазор в электромагнитном узле топливной форсунки выставляют на величину, составляющую всего лишь 0,1 мм, уже должен рассматриваться как критичный, поскольку для сохранения отклонений величины хода и связанного с ним количества впрыскиваемого топлива у электромагнитных клапанов, используемых для управления топливными форсунками, от номинальных значений на протяжении всего срока службы топливных форсунок в воспроизводимых, допустимых пределах ширина остаточного воздушного зазора должна выдерживаться с особой высокой точностью

На фиг.2 в виде в плане показан предлагаемый в изобретении регулировочный диск для выставления остаточного воздушного зазора, также изготовленный из немагнитного материала.

В отличие от показанного на фиг.1 и известного из уровня техники регулировочного диска 10 для выставления остаточного воздушного зазора показанный на фиг.2 предлагаемый в изобретении регулировочный диск 10 для выставления остаточного воздушного зазора имеет в основном замкнутый окружной периметр 30. Показанный на фиг.2 в виде в плане регулировочный диск 10 также изготавливается из немагнитного материала и обычно имеет толщину порядка 0,1 мм. Толщиной показанного на фиг.2 предлагаемого в изобретении регулировочного диска 10 определяется ширина остаточного воздушного зазора между плоской стороной якоря, соответственно плоским якорем якорного узла и обращенным к нему торцом электромагнитного узла, прежде всего сердечника с размещенной в нем катушкой.

Наличие устанавливаемого в электромагнитном узле остаточного воздушного зазора предотвращает гидравлическое или магнитное залипание якоря, прежде всего плоского якоря рабочей поверхностью его полюса, на торце сердечника электромагнита.

Как показано далее на фиг.2, регулировочный диск 10 имеет отверстия 40 почкообразной формы. Такие почкообразные отверстия 40 в показанном на фиг.2 варианте расположены с угловым шагом 54 в плоскости регулировочного диска 10 из немагнитного материала, составляющим, например, 120°. Вместо показанных на фиг.2 трех почкообразных отверстий 40, расположенных с угловым шагом 54 в 120°, регулировочный диск 10 можно также выполнять с двумя или четырьмя почкообразными отверстиями 40 либо с иным их количеством, отличным от указанного. Регулировочный диск в показанном на фиг.2 варианте его выполнения имеет достаточное проходное сечение для отвода топлива из управляющей полости управляющего клапана, т.е. для отвода управляющего количества топлива, в предусмотренную со стороны низкого давления сливную зону. Как показано далее на фиг.2, удаленная радиально наружу на максимальное расстояние от центра регулировочного диска часть контура 42 почкообразных отверстий 40 ограничена первым диаметром 44. Второй, воображаемый диаметр 46 имеет такой размер, что с радиально внутренней стороны почкообразных отверстий 40 обеспечивается наличие максимально большого проходного сечения, через которое отводимое из управляющей полости управляющего клапана при срабатывании его клапанного элемента и находящееся под преобладающим в системе питания давлением топливо способно практически беспрепятственно перетекать в расположенный в контуре низкого давления сливной топливопровод.

Из приведенного на фиг.2 изображения следует, что выполненные в материале регулировочного диска почкообразные отверстия 40 отделены одно от другого отдельными перемычками 32, соответственно 34 и 36. Такие перемычки 32, 34, соответственно 36, которые также расположены друг относительно друга с угловым шагом в 120°, переходят в цельные, образованные сплошным материалом части 48 регулировочного диска 10.

В отличие от известного из уровня техники регулировочного диска предлагаемый в изобретении регулировочный диск 10 благодаря остающимся у него цельным, образованным сплошным материалом частям 48 обладает большей жесткостью и тем самым повышенной способностью сопротивляться деформациям. Помимо этого благодаря наличию перемычек 32, 34 и 36, переходящих в цельные части 48 из сплошного материала, предлагаемый в изобретении регулировочный диск 10 в целом характеризуется большей ровностью по сравнению с показанным на фиг.1 регулировочным диском 10 со сравнительно "филигранной отделкой".

Перемычки 32, 34, 36, как указано выше, переходят в образованные сплошным материалом части 48 регулировочного диска 10. Они в свою очередь образуют достаточно большие по своей площади поверхности для надежного захвата и удержания за них регулировочного диска вакуумными автоматическими манипуляторами, такими, например, как вакуумные захваты. Вакуум-присосы таких захватов способны захватывать предлагаемый в изобретении регулировочный диск 10 именно за те его части, которые расположены между почкообразными отверстиями 40, т.е. за цельные части 48 из сплошного материала, являющиеся радиальным продолжением перемычек 32, 34, соответственно 36.

Как показано далее на фиг.2, изображенный на этом чертеже регулировочный диск также имеет в зоне радиально внутреннего кольца 50 прерывающую его прорезь 38.

Почкообразная форма отверстий 40 подобрана с таким расчетом, чтобы в направлении зоны низкого давления, соответственно полости низкого давления в верхней части топливной форсунки, управляемой электромагнитным клапаном, проходное сечение для перетекания топлива в расположенный в контуре низкого давления сливной топливопровод имело максимально возможные размеры. Благодаря этому обеспечивается надежный слив перепускаемого управляющего количества топлива в расположенный в контуре низкого давления сливной топливопровод системы впрыскивания топлива. Замкнутая геометрия предлагаемого в изобретении регулировочного диска 10, образованию которой способствуют выполненный в основном замкнутым окружной периметр 30 и остающиеся цельные части 48 из сплошного материала, позволяет надежнее захватывать такой регулировочный диск манипуляторами, применяемыми при серийной сборке топливных форсунок, соответственно их электромагнитных клапанов. Помимо этого благодаря приданию регулировочному диску предлагаемой в изобретении формы и прежде всего благодаря его выполнению с в основном замкнутым контуром по окружному периметру 30 удается избежать прочного сцепления между собой нескольких регулировочных дисков при создании их запаса.

Из приведенного на фиг.2 изображения следует, что выполненный по показанному на этом чертеже варианту предлагаемый в изобретении регулировочный диск 10 имеет три почкообразных отверстия 40, которые расположены друг относительно друга с угловым шагом 54 в 120°. Предлагаемый в изобретении регулировочный диск 10 в отличие от показанного на фиг.2 варианта его выполнения в принципе можно также выполнять с большим или меньшим количеством отверстий 40 в его материале. Регулировочный диск 10 предпочтительно изготавливать из немагнитного материала. Как показано далее на фиг.2, отверстия 40 и цельные части 48 из сплошного материала расположены в окружном направлении в чередующемся порядке. Цельные части 48 из сплошного материала позволяют надежно захватывать за них регулировочный диск манипулятором под действием создаваемого им разрежения, таким, например, как вакуумный захват.

Цельные части 48 из сплошного материала через перемычки 32, 34, соответственно 36 переходят в радиально внутреннее кольцо 50, которое в основном является замкнутым. Такое радиально внутреннее кольцо может, как показано на фиг.2, прерываться одной прорезью 38. Своего рода продолжением прорези 38, прерывающей радиально внутреннее кольцо 50, является прорезь, прерывающая в остальном в основном замкнутый наружный окружной периметр 30 регулировочного диска. Как показано далее на фиг.2, каждая из перемычек 32, 34, 36, которые также расположены друг относительно друга с угловым шагом 54 в 120°, переходит в образованную сплошным материалом цельную часть 48 регулировочного диска 10. Выходное проходное сечение, обозначенное на фиг.2 позицией 52, определяется совокупностью проходных сечений отверстий 40. Отверстия 40 образуют общее выходное проходное сечение 52 и занимают более 50% от всей площади регулировочного диска 10.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет достичь более высокой ровности регулировочного диска электромагнитного клапана. Регулировочный диск для выставления остаточного воздушного зазора в электромагнитных узлах электромагнитных клапанов, прежде всего электромагнитных клапанов для управления топливными форсунками, между торцом сердечника электромагнитного узла и приводящим в действие клапанный элемент электромагнитного клапана якорем имеет в основном замкнутый наружный окружной периметр, а также имеющий выполненные между первым и вторым диаметрами отверстия и образованные сплошным материалом цельные части. Образованные сплошным материалом цельные части имеют перемычки, соединяющие их с радиально внутренним кольцом, служащим для крепления регулировочного диска и прерывающимся по меньшей мере одной прорезью. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Регулировочный диск (10) для выставления остаточного воздушного зазора в электромагнитных узлах электромагнитных клапанов, прежде всего электромагнитных клапанов для управления топливными форсунками, между торцом сердечника электромагнитного узла и приводящим в действие клапанный элемент электромагнитного клапана якорем, имеющий в основном замкнутый наружный окружной периметр (30), а также имеющий выполненные между первым и вторым диаметрами (44, 46) отверстия (40) и образованные сплошным материалом цельные части (48), отличающийся тем, что образованные сплошным материалом цельные части (48) имеют перемычки (32, 34, 36), соединяющие их с радиально внутренним кольцом (50), служащим для крепления регулировочного диска (10) и прерывающимся по меньшей мере одной прорезью (38).

2. Регулировочный диск по п.1, отличающийся тем, что отверстия (40) и образованные сплошным материалом цельные части (48) расположены в окружном направлении в чередующемся порядке.

3. Регулировочный диск по п.1, отличающаяся тем, что он имеет по меньшей мере два, предпочтительно три, расположенных с равным угловым шагом (54) друг относительно друга почкообразных отверстия (40).

4. Регулировочный диск по п.1, отличающийся тем, что отверстия (40) частью своего наружного контура расположены на первом диаметре (44).

5. Регулировочный диск по п.3, отличающийся тем, что перемычки (32, 34, 36) переходят в радиальном направлении в образованные сплошным материалом цельные части (48).

6. Регулировочный диск по п.1, отличающийся тем, что каждое из отверстий (40) примыкает к радиально внутреннему кольцу (50).

7. Регулировочный диск по п.1, отличающийся тем, что отверстия (40) образуют выходное проходное сечение (52), занимающее не менее 50% от всей площади регулировочного диска (10).

8. Регулировочный диск по п.1, отличающийся тем, что он имеет толщину от 0,05 до 0,2 мм, предпочтительно от 0,08 до 0,15 мм, особенно предпочтительно 0,1 мм, и изготовлен из немагнитного материала.