НАСОС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ И СБОРНЫЙ ТОЛКАТЕЛЬ Российский патент 2014 года по МПК F02M59/44 F02M59/48 

Настоящее изобретение относится к насосу высокого давления для устройства впрыскивания топлива в двигатель внутреннего сгорания (ДВС) согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения, а также к сборному толкателю для насоса высокого давления согласно ограничительной части п.10 формулы изобретения.

Уровень техники

Из уровня техники известны насосы высокого давления для устройств впрыскивания топлива в ДВС, имеющие сборный толкатель с запрессованным в его охватывающую посадочную часть опорным башмаком, несущим опорный ролик. При этом такой сборный толкатель приводимым во вращение приводным валом насоса высокого давления приводится в возвратно-поступательное движение, например, против усилия возвратной пружины.

В DE 10345061 А1 описан насос высокого давления с по меньшей мере одним сборным толкателем, который в свою очередь имеет выполненный в виде полого цилиндра толкающий (рабочий) элемент и вставленный в него в направлении его продольной оси опорный башмак, в котором с возможностью вращения установлен опорный ролик. Подобный насос высокого давления имеет по меньшей мере одну плунжерную пару, которая в свою очередь имеет плунжер, который ограничивает надплунжерное пространство. Сборный толкатель расположен между плунжером насоса высокого давления и его приводимым во вращение приводным валом, который имеет по меньшей мере один кулачок или эксцентрик, по которому перекатывается опорный ролик. Толкающий элемент сборного толкателя вставлен с возможностью направленного перемещения в отверстие в корпусной детали насоса высокого давления. Сборный толкатель предназначен для преобразования вращательного движения приводного вала в возвратно-поступательное движение плунжера. В таком описанном выше сборном толкателе опорный башмак запрессован в толкающий элемент.

Поскольку сборный толкатель должен надежно воспринимать прежде всего действующие перпендикулярно оси вращения опорного ролика и приводного вала боковые усилия, все детали толкателя должны изготавливаться с малыми производственными допусками.

Однако из-за соблюдения необходимых допусков на детали сборного толкателя при запрессовке опорного башмака в толкающий элемент часто происходит перекос одной детали относительно другой. Такой перекос в свою очередь приводит к появлению нежелательных, соответственно неправильно распределенных усилий запрессовки, соответственно удерживающих усилий в прессовом соединении между собой опорного башмака и толкающего элемента.

Поэтому насос высокого давления требуется оснащать сборным толкателем, который обладал бы надежным прессовым соединением между собой его деталей, обеспечивающим точную и улучшенную запрессовку опорного башмака в толкающий элемент.

Краткое изложение сущности изобретения

Преимущества изобретения

В изобретении предлагается насос высокого давления для устройства впрыскивания топлива в двигатель внутреннего сгорания, имеющий по меньшей мере одну плунжерную пару с плунжером, который ограничивает надплунжерное пространство и между которым и приводимым во вращение приводным валом насоса высокого давления предусмотрен сборный толкатель с толкающим элементом и с запрессованным в его охватывающую посадочную часть опорным башмаком, несущим опорный ролик, при этом толкающий элемент сборного толкателя имеет центрирующую направляющую для запрессовки опорного башмака. Благодаря предусмотренной согласно изобретению центрирующей направляющей улучшается запрессовка опорного башмака в толкающий элемент. При этом удается избежать запрессовки одной детали в другую с перекосом, поскольку наличие центрирующей направляющей обеспечивает автоматическое их центрирование и благодаря этому позволяет получить надежное прессовое соединение между собой указанных деталей сборного толкателя. Помимо этого при снабжении толкающего элемента центрирующей направляющей исключается искажение усилий запрессовки.

В одном из предпочтительных вариантов центрирующая направляющая предусмотрена в зоне охватывающей посадочной части толкающего элемента сборного толкателя.

В еще одном предпочтительном варианте охватывающая посадочная часть толкающего элемента сборного толкателя выполнена в форме цилиндрического сегмента и имеет внутреннюю боковую поверхность, на которой предусмотрена центрирующая направляющая.

В еще одном предпочтительном варианте центрирующая направляющая имеет фаску.

В следующем предпочтительном варианте охватывающая посадочная часть толкающего элемента сборного толкателя имеет первый концевой участок и второй концевой участок, из которых на втором концевом участке предусмотрен выступающий радиально внутрь от внутренней боковой поверхности охватывающей посадочной части упор, соответственно выступ, а первый концевой участок расположен напротив элемента приводного вала, прежде всего напротив кулачка или эксцентрика.

В этом варианте центрирующую направляющую более предпочтительно предусматривать на первом концевом участке толкающего элемента сборного толкателя.

В еще одном предпочтительном варианте центрирующая направляющая предусмотрена по высоте первого концевого участка толкающего элемента сборного толкателя, составляющей от 2 до 10 мм, прежде составляющей 4 мм.

Помимо этого в еще одном предпочтительном варианте указанная выше фаска имеет глубину в пределах от 0,1 до 0,01 мм, прежде всего 0,05 мм, и снята под углом в пределах от 30 до 60°, прежде всего под углом 45°. Ослабление толкающего элемента из-за наличия центрирующей направляющей с указанными выше размерами, соответственно с размерами, лежащими в указанных выше пределах, не оказывает никакого отрицательного влияния на прессовое соединение между собой деталей сборного толкателя. При этом у предлагаемого в изобретении сборного толкателя не только наличие осевого расстояния между толкающим элементом и опорным башмаком не оказывает никакого отрицательного влияния при запрессовке, соответственно при снятии нагрузки после запрессовки по сравнению со сборным толкателем без центрирующей направляющей, но и наличие самой такой центрирующей направляющей с указанными выше размерами не сказывается отрицательно на радиальной деформации толкающего элемента при запрессовке и при последующем снятии нагрузки. Более того, наличие центрирующей направляющей у толкающего элемента благоприятнее сказывается на поведении его материала при деформации.

В еще одном предпочтительном варианте опорный башмак выполнен с цилиндрическим завышенным размером Р_з,ном для обеспечения прессовой посадки с гарантированным натягом, прежде всего с цилиндрическим завышенным размером Р_з,ном, составляющим 9 мкм.

В изобретении предлагается, кроме того, сборный толкатель для насоса высокого давления для устройства впрыскивания топлива в двигатель внутреннего сгорания, имеющий толкающий элемент и запрессованный в его охватывающую посадочную часть опорный башмак, несущий опорный ролик, при этом толкающий элемент имеет центрирующую направляющую для запрессовки опорного башмака. Подобный сборный толкатель благодаря предусмотренной центрирующей направляющей надежен в работе и обладает рассмотренными выше преимуществами.

Краткое описание чертежей

Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере нескольких вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - вид в продольном разрезе насоса высокого давления, известного из уровня техники,

на фиг.2 - увеличенный фрагмент II сборного толкателя, используемого в насосе высокого давления, изображенном на фиг.1,

на фиг.3А, 3Б, 3В - фрагменты известного из уровня техники сборного толкателя соответственно до, во время и после процесса запрессовки,

на фиг.4А, 4Б, 4В - фрагменты предлагаемого в изобретении сборного толкателя соответственно до, во время и после процесса запрессовки,

на фиг.5А - увеличенный фрагмент сборного толкателя в изображенном на фиг.3А состоянии при сборке,

на фиг.5Б - увеличенный фрагмент сборного толкателя в изображенном на фиг.4А состоянии при сборке и

на фиг.6 - еще один увеличенный фрагмент сборного толкателя в изображенном на фиг.5Б состоянии при сборке.

Описание вариантов осуществления изобретения

На фиг.1 показан насос 1 высокого давления для устройства впрыскивания топлива в ДВС. Такой насос 1 высокого давления имеет корпус 2, который выполнен составным и в котором расположен приводимый во вращение приводной вал 3. Приводной вал 3 установлен в корпусе 2 с возможностью вращения в нем на двух разнесенных друг от друга в направлении оси 4 своего вращения опорах. Эти опоры могут быть расположены в разных корпусных деталях 5, 6 корпуса 2.

На участке между обеими опорами приводной вал 3 имеет по меньшей мере один эксцентрик или кулачок 7, который при этом может быть также выполнен в виде многопрофильного кулачка. Насос 1 высокого давления имеет по меньшей мере одну или несколько расположенных в соответствующей корпусной детали 8 плунжерных пар 9, каждая из которых имеет по плунжеру 10, опосредованно приводимому кулачком 7 приводного вала 3 в возвратно-поступательное движение в по меньшей мере приблизительно радиальном направлении относительно оси 4 его вращения. Плунжер 10 установлен подвижно по плотной посадке в цилиндрическом отверстии 11 в корпусной детали 8 и своим обращенным от приводного вала 3 торцом ограничивает надплунжерное пространство 12 в этом цилиндрическом отверстии 11.

Надплунжерное пространство 12 через проходящий в корпусе 2 топливоподводящий канал 13 сообщается с устройством подачи топлива, например с топливоподкачивающим насосом. На входе топливоподводящего канала 13 в надплунжерное пространство 12 расположен открывающийся в направлении него впускной клапан 14 с подпружиненным затвором (клапанным элементом) 15. Помимо этого надплунжерное пространство 12 через проходящий в корпусной детали 8 топливоотводящий канал 16 сообщается с выходом, который соединен, например, с общей топливной магистралью 17 высокого давления. С этой общей топливной магистралью 17 высокого давления соединена одна или предпочтительно несколько расположенных на цилиндрах ДВС топливных форсунок 18, которыми топливо впрыскивается в цилиндры ДВС. На входе топливоотводящего канала 16 в надплунжерное пространство 12 расположен открывающийся в направлении из него выпускной клапан 19, который также имеет подпружиненный затвор 20.

С плунжерной парой 9 функционально связан сборный толкатель 21, через который плунжер 10 опирается на кулачок 7 приводного вала 3. Такой сборный толкатель 21 имеет выполненный в виде полого цилиндра толкающий элемент 22, который подвижно установлен в отверстии 23 в детали 5 корпуса 2 насоса 1 высокого давления. Плунжер 10 имеет меньший диаметр, чем толкающий элемент 22, и своей обращенной от надплунжерного пространства 12 концевой частью выступает из цилиндрического отверстия 11 и входит в толкающий элемент 22. На своем обращенном от надплунжерного пространства 12 конце плунжер 10 может иметь увеличенное в диаметре по сравнению с остальной его частью основание 24.

Сборный толкатель 21 и плунжер 10 предварительно сжатой пружиной 27 поджимаются к кулачку 7 приводного вала 3. Такая пружина 27 выполнена в виде охватывающей плунжер 10 и выступающей в толкающий элемент 22 винтовой пружины сжатия. С одной стороны пружина 27 опирается на деталь 8 корпуса насоса, а с другой стороны - на свою тарелку 28.

На фиг.2 в увеличенном масштабе показан обозначенный на фиг.1 позицией II фрагмент сборного толкателя 21 изображенного на фиг.1 насоса 1 высокого давления, известного из уровня техники. Как показано на данном чертеже, тарелка 28 пружины соединена с плунжером 10 и прилегает к обращенной от несущего опорный ролик опорного башмака 26 стороне кольцевого ребра 29. Тем самым пружина 27 через свою тарелку 28 воздействует одновременно на плунжер 10 и на толкающий элемент 22.

В толкающий элемент 22 с его обращенной к приводному валу 3 стороны в направлении продольной оси 25 толкающего элемента 22 вставлен опорный башмак 26. В этом опорном башмаке 26 в имеющей форму цилиндрического сегмента охватывающей части 30 с обращенной к кулачку 7 приводного вала 3 стороны опорного башмака 26 с возможностью вращения установлен цилиндрический опорный ролик 31. Опорный башмак 26 прилегает в толкающем элементе 22 в направлении продольной оси 25 к упору 32, который образован, например, выступающим радиально внутрь от толкающего элемента 22 кольцевым ребром.

На фиг.3А, 3Б, 3В показаны фрагменты известного из уровня техники сборного толкателя 21 соответственно до, во время и после процесса запрессовки. На фиг.4А, 4Б, 4В показаны фрагменты выполненного по одному из вариантов предлагаемого в изобретении сборного толкателя 21 соответственно до, во время и после процесса запрессовки, при этом охватывающая посадочная часть 30 толкающего элемента 22 снабжена описанной ниже центрирующей направляющей.

На фиг.3А сборный толкатель показан на начальной стадии до выполнения собственно процесса запрессовки, в ходе которого к толкающему элементу 22 вертикально сверху, соответственно в направлении вдоль оси Y прикладывают малое усилие К для обеспечения его контакта с опорным башмаком 26. При сравнении с соответствующей начальной стадией, показанной на фиг.4А для толкающего элемента 22, снабженного центрирующей направляющей, которая описана ниже со ссылкой на фиг.6, можно констатировать, что опорный башмак 26 в результате приложения такого же по величине малого усилия К в направлении вдоль оси Y к толкающему элементу 22 оказывается уже введен в охватывающую посадочную часть 30 толкающего элемента 22 на длину ее первого концевого участка 33. Уже на этой начальной стадии между толкающим элементом 22 и опорным башмаком 26 согласно изобретению создается гораздо более высокое обжимное, соответственно удерживающее усилие, чем на соответствующей начальной стадии сборки между собой толкающего элемента 22, не имеющего центрирующей направляющей, и опорного башмака 26 согласно уровню техники.

В отличие от этого на фиг.3Б и 4Б сборный толкатель показан в состоянии во время собственно процесса запрессовки, в ходе которого к толкающему элементу 22 в направлении вдоль оси Y прикладывают гораздо более высокое усилие К величиной 6 кН. При приложении усилия К величиной, например, 6 кН опорный башмак 26 утапливается, соответственно запрессовывается в толкающий элемент 22, перемещаясь вдоль внутренней боковой поверхности 34 его охватывающей посадочной части 30, до своего упора в упор 32, который предусмотрен на втором концевом участке 35 этой охватывающей посадочной части 30. В завершение на фиг.3В и 4В сборный толкатель показан в состоянии, в котором опорный башмак 26 запрессован в охватывающую посадочную часть 30 толкающего элемента 22, к которому более не прикладывается никакое усилие в направлении вдоль оси Y.

На фиг.5А еще раз показан увеличенный фрагмент сборного толкателя на изображенной на фиг.3А начальной стадии его сборки, в ходе выполнения каковой стадии толкающий элемент 22 вводят в контакт с опорным башмаком 26 путем приложения малого усилия. При этом расстояние d между упором 32 на втором концевом участке 35 охватывающей посадочной части 30 и ее первым концевым участком 33 составляет 11,8 мм. В отличие от этого, как показано на фиг.5Б, на соответствующей начальной стадии процесса запрессовки опорного башмака 26 в снабженный центрирующей направляющей толкающий элемент 22 согласно изобретению (см. фиг.4А) расстояние d уже уменьшено до 7,8 мм при приложении при этом к толкающему элементу 22 такого же по величине усилия К, что и в показанном на фиг.5А состоянии при сборке.

На фиг.6 показан еще один увеличенный фрагмент сборного толкателя в изображенном на фиг.5Б состоянии при его сборке. На нижнем концевом участке 33 охватывающей посадочной части 30 толкающего элемента 22 на ее внутренней боковой поверхности 34 выполнена центрирующая направляющая 37 на высоту h охватывающей посадочной части 30, составляющую 4 мм. Такая предусмотренная на внутренней боковой поверхности 34 охватывающей посадочной части центрирующая направляющая имеет фаску а, которая имеет ширину 0,05 мм и снята по углом 45° и благодаря которой уже на начальной стадии сборки обеспечивается возможность утапливания опорного башмака 26 в охватывающую посадочную часть 30 на высоту h центрирующей направляющей 37 (см. фиг.4А, 5Б).

В целом наличие центрирующей направляющей 37 позволяет получить надежный в работе сборный толкатель 21, соответственно надежный в работе насос 1 высокого давления. При этом наличие такой центрирующей направляющей 37 при указанных выше ее размерах не приводит к нежелательному ослаблению толкающего элемента, соответственно к нежелательной потере им своей жесткости. Помимо этого наличие такой центрирующей направляющей не оказывает отрицательного влияния и на функциональную связь между толкающим элементом и опорным башмаком в отношении осевого расстояния между ними или в отношении радиальной деформации толкающего элемента на начальной стадии сборки толкателя, собственно в процессе запрессовки или при последующем снятии нагрузки в отличие от известного из уровня техники сборного толкателя из соединенных между собой запрессовкой толкающего элемента, не снабженного центрирующей направляющей, и опорного башмака.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. Изобретение направлено на повышение надежности за счет точной запрессовки опорного башмака в толкающий элемент. Насос высокого давления для устройства впрыскивания топлива в двигатель внутреннего сгорания имеет по меньшей мере одну плунжерную пару с плунжером, который ограничивает надплунжерное пространство и между которым и приводимым во вращение приводным валом насоса высокого давления предусмотрен сборный толкатель с толкающим элементом и с запрессованным в его охватывающую посадочную часть опорным башмаком, несущим опорный ролик. Толкающий элемент сборного толкателя имеет центрирующую направляющую для запрессовки опорного башмака. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Hacoc (1) высокого давления для устройства впрыскивания топлива в двигатель внутреннего сгорания, имеющий по меньшей мере одну плунжерную пару (9) с плунжером (10), который ограничивает надплунжерное пространство (12) и между которым и приводимым во вращение приводным валом (3) насоса (1) высокого давления предусмотрен сборный толкатель (21) с толкающим элементом (22) и с запрессованным в его охватывающую посадочную часть (30) опорным башмаком (26), несущим опорный ролик, отличающийся тем, что толкающий элемент (22) сборного толкателя имеет центрирующую направляющую (37) для запрессовки опорного башмака (26).

2. Насос (1) высокого давления по п.1, отличающийся тем, что центрирующая направляющая (37) предусмотрена в зоне охватывающей посадочной части (30) толкающего элемента сборного толкателя.

3. Насос (1) высокого давления по п.1, отличающийся тем, что охватывающая посадочная часть (30) толкающего элемента сборного толкателя выполнена в форме цилиндрического сегмента и имеет внутреннюю боковую поверхность (34), на которой предусмотрена центрирующая направляющая (37).

4. Насос (1) высокого давления по п.1, отличающийся тем, что центрирующая направляющая (37) имеет фаску.

5. Насос (1) высокого давления по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что охватывающая посадочная часть (30) толкающего элемента сборного толкателя имеет первый концевой участок (33) и второй концевой участок (35), из которых на втором концевом участке (35) предусмотрен выступающий радиально внутрь от внутренней боковой поверхности (34) охватывающей посадочной части упор (32), а первый концевой участок (33) расположен напротив элемента приводного вала (3), прежде всего напротив кулачка (7) или эксцентрика.

6. Насос (1) высокого давления по п.5, отличающийся тем, что центрирующая направляющая (37) предусмотрена на первом концевом участке (33).

7. Насос (1) высокого давления по п.6, отличающийся тем, что центрирующая направляющая (37) предусмотрена по высоте h первого концевого участка (33), составляющей от 2 до 10 мм, прежде всего составляющей 4 мм.

8. Насос (1) высокого давления по п.4, отличающийся тем, что фаска имеет глубину а в пределах от 0,1 до 0,01 мм, прежде всего имеет глубину а 0,05 мм, и снята под углом в пределах от 30 до 60°, прежде всего под углом 45°.

9. Насос (1) высокого давления по п.1, отличающийся тем, что опорный башмак (26) выполнен с цилиндрическим завышенным размером Р_з,ном для обеспечения прессовой посадки с гарантированным натягом, прежде всего с цилиндрическим завышенным размером Р_з,ном, составляющим 9 мкм.

10. Сборный толкатель (21) для насоса (1) высокого давления для устройства впрыскивания топлива в двигатель внутреннего сгорания, имеющий толкающий элемент (22) и запрессованный в его охватывающую посадочную часть (30) опорный башмак (26), несущий опорный ролик, отличающийся тем, что толкающий элемент (22) имеет центрирующую направляющую (37) для запрессовки опорного башмака (26).