ES2542507T3

ES2542507T3 - Conjunto válvula para bomba de combustible

Info

Publication number: ES2542507T3
Application number: ES08168619.8T
Authority: ES
Inventors: Paul Buckley; Antonin Cheron; Kevin Laity
Original assignee: Delphi International Operations Luxembourg SARL
Current assignee: Delphi International Operations Luxembourg SARL
Priority date: 2008-11-07
Filing date: 2008-11-07
Publication date: 2015-08-06
Anticipated expiration: 2028-11-07
Also published as: JP4997276B2; US20100119395A1; EP2184490B1; EP2184490A1; HUE026764T2; JP2010112381A; US8763636B2

Abstract

Un conjunto (20, 30) válvula para su uso en una bomba de combustible que comprende: un miembro (43) de cuerpo con una abertura (26, 36) de válvula; un miembro (22, 32) de válvula movible dentro del miembro de cuerpo y adaptado para cerrar la abertura (26, 36) de válvula; medios de empuje que tienen una primera parte fija con respecto a uno de entre el miembro de cuerpo y el elemento (22, 32) de válvula y una segunda parte fija con respecto al otro de entre el miembro de cuerpo y el miembro (22, 32) de válvula, en el que los medios de empuje están adaptados para empujar el miembro (22, 32) de válvula para cerrar la abertura (26, 36) de válvula; en el que los medios de empuje comprenden un muelle (28, 38) helicoidal con un primer diámetro en la primera parte y un segundo diámetro en la segunda parte, en el que el primer diámetro y el segundo diámetro son diferentes entre sí, en el que el muelle helicoidal está retenido en la primera parte del mismo por un ajuste de interferencia contra el miembro con respecto al cual está fijado, y caracterizado por que el primer diámetro es menor que el segundo diámetro, y por que la primera parte del muelle (28) helicoidal forma un ajuste de interferencia contra una superficie exterior del miembro de válvula.

Description

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50 E08168619

14-07-2015

DESCRIPCIÓN

Conjunto válvula para bomba de combustible

Campo técnico

La invención se refiere a un conjunto válvula adecuado para su uso en una bomba de combustible. Las realizaciones del conjunto válvula descrito son particularmente adecuadas para su uso en una bomba de combustible para su uso en un sistema de inyección de combustible de conducto común para el suministro de combustible a alta presión a un motor de combustión interna de encendido por compresión.

Antecedentes de la invención

Las bombas de combustible se emplean en una diversidad de sistemas de motor. Los sistemas de inyección de combustible de conducto común para motores de combustión interna de encendido por compresión (diésel) proporcionan un excelente control de todos los aspectos del funcionamiento del motor y requieren una bomba para actuar como una fuente de combustible de alta presión. Una bomba de combustible de conducto común conocida tiene un diseño de bomba radial e incluye tres pistones de bombeo dispuestos en posiciones separadas de manera equiangular alrededor de una leva accionada por el motor. Cada pistón está montado dentro de un cilindro de pistón provisto en un cabezal de bomba montado en una carcasa principal de la bomba. Conforme la leva es accionada durante el uso, se hace que los pistones oscilen en el interior de sus cilindros de una manera cíclica en fase. Conforme los pistones oscilan, cada uno causa la presurización de combustible dentro de una cámara de la bomba definida en un extremo del cilindro del pistón asociado en el cabezal de la bomba. El combustible presurizado en el interior de las cámaras de la bomba es suministrado a una línea de suministro de alta presión común y, desde la misma, es suministrado a un conducto común u otro volumen de acumulador, para su suministro a los inyectores aguas abajo del sistema de combustible de conducto común.

Dicha bomba de combustible tiene una válvula de entrada para la admisión de combustible a baja presión y una válvula de salida para dejar salir el combustible presurizado. Ambas válvulas de entrada y salida son válvulas de no retorno, en las que cada una tiene un miembro de válvula que es un elemento móvil empujado por un muelle para cerrar una abertura de la válvula.

Para la válvula de entrada, el miembro de válvula forma un pistón. Un extremo del pistón es empujado para cerrar la abertura de la válvula. El muelle de empuje está fijado al otro extremo del pistón, en el que el muelle se extiende alrededor del eje de pistón a un asiento en el cuerpo de la bomba. Hay formado un asiento de muelle en el segundo extremo del pistón para retener el muelle de empuje en compresión entre los dos asientos. Se han usado una diversidad de enfoques para fijar este asiento de muelle: acoplar el asiento de muelle alrededor del eje del pistón; ajustar a presión un asiento de muelle en el eje del pistón; y soldar o atornillar el asiento de muelle al eje del pistón.

Para la válvula de salida, el miembro de válvula es una bola empujada para cerrar la abertura de la válvula por el muelle de empuje. La bola está situada en un extremo del muelle de empuje. Un asiento de muelle fijado a un cuerpo de la válvula retiene el otro extremo del muelle de empuje. Se usa la misma diversidad de enfoques para fijar este asiento de muelle que la usada para la válvula de entrada: acoplar el asiento de muelle en el interior del cilindro del cuerpo de válvula; ajustar a presión un asiento de muelle en el cuerpo de válvula; y soldar o atornillar el asiento de muelle al cuerpo de válvula.

Un ejemplo de dicha disposición se muestra en el documento WO 2006/125690 A1. Este documento describe una bomba de alta presión con una válvula de salida en la que se inserta un retenedor de muelle en el cilindro de salida del cuerpo de bomba y se fija en el mismo mediante un ajuste a presión.

Algunos diseños de válvula usan muelles helicoidales que varían a lo largo de su longitud para obtener beneficios que incluye un posicionamiento eficaz del miembro de válvula. Los ejemplos de dichos diseños se describen en los documentos DE 19927197, DE 2657669, DE 4431130 y FR 1560656.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un conjunto válvula adecuado para su uso en una bomba de combustible y que evita o supera las limitaciones de los tipos de conjunto válvula indicados anteriormente.

Sumario de la invención

Según la presente invención, se proporciona un conjunto válvula para su uso en una bomba de combustible que comprende: un miembro de cuerpo con una abertura de válvula; un miembro de válvula movible dentro del miembro de cuerpo y adaptado para cerrar la abertura de la válvula; y medios de empuje que tienen una primera parte fijada con respecto a uno de entre el miembro de cuerpo y el miembro de válvula y una segunda parte fijada con respecto al otro de entre el miembro de cuerpo y el miembro de válvula, en el que los medios de empuje están adaptados para empujar el elemento de válvula para cerrar la abertura de la válvula; en el que los medios de empuje 2 10

15

20

25

30

35

40

45 E08168619

14-07-2015

comprenden un muelle helicoidal con un primer diámetro en la primera parte y un segundo diámetro en la segunda parte, en el que el primer diámetro y el segundo diámetro son diferentes entre sí, y en el que el muelle helicoidal en la primera parte o en la segunda parte es retenido por un ajuste de interferencia contra el miembro con respecto al cual está fijado, en el que el primer diámetro es menor que el segundo diámetro, y en el que la primera parte del muelle helicoidal forma un ajuste de interferencia contra una superficie exterior del miembro de válvula.

Dicha disposición proporciona un conjunto válvula con menos piezas que en los conjuntos de válvula convencionales de la técnica anterior. Dicha disposición puede ser también beneficiosa en la reducción de los requisitos de tolerancia para el montaje de los medios de empuje. La elasticidad del muelle permite una tolerancia considerable en el diámetro del muelle con relación al diámetro del componente que forma la otra parte del ajuste de interferencia. Las disposiciones de la técnica anterior, tales como el uso de asientos de muelle sin dichas propiedades elásticas, no permitirán una tolerancia de diseño tan considerable.

Preferiblemente, la primera parte del muelle helicoidal tiene un paso helicoidal a lo largo de la misma.

De manera ventajosa, la primera parte del muelle helicoidal comprende al menos dos espiras enrolladas de manera cercana.

También es preferible que la primera parte del muelle helicoidal contenga un bucle cerrado en un extremo del muelle helicoidal. Este bucle cerrado puede ser rectificado para formar una superficie de extremo plana en el muelle helicoidal.

De manera ventajosa, el muelle helicoidal comprende una sección de diámetro variable, que comprende la primera parte del muelle helicoidal y en la que el diámetro del muelle helicoidal varía, y una sección de diámetro constante, que comprende la segunda parte del muelle helicoidal y en la que el diámetro del muelle helicoidal es sustancialmente constante. Sustancialmente toda la sección de diámetro variable puede estar enrollada de manera cercana.

En una primera disposición, ilustrativa de los principios de la invención pero no según la invención tal como se reivindica, el primer diámetro es mayor que el segundo diámetro, y la primera parte del muelle helicoidal forma un ajuste de interferencia contra una pared interior del miembro de cuerpo.

En una segunda disposición según la invención, el primer diámetro es menor que el segundo diámetro, y la primera parte del muelle helicoidal forma un ajuste de interferencia contra una superficie exterior del miembro de válvula.

En un aspecto de la invención, una bomba de combustible comprende un conjunto válvula de entrada y un conjunto válvula de salida, en el que uno o ambos de entre el conjunto válvula de entrada y el conjunto válvula de salida es un conjunto válvula según se ha descrito anteriormente.

En una forma de la bomba de combustible según este aspecto de la invención, el conjunto válvula de entrada es un conjunto válvula según se reivindica en la segunda disposición de conjunto válvula, y en el que el conjunto válvula de salida es un conjunto válvula según se reivindica en la primera disposición de conjunto válvula.

Breve descripción de los dibujos

La invención se describirá ahora, solamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos siguientes en los que:

La Figura 1 es una vista en corte transversal del conjunto válvula de la realización de la presente invención;

La Figura 2 es una vista en corte transversal de un conjunto válvula que no forma parte de la presente invención; y

La Figura 3 es una vista en corte transversal del conjunto bomba de combustible que comprende el conjunto válvula de la realización de la invención.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

Con referencia a la Figura 3, un conjunto 10 bomba de combustible comprende una válvula 20 de entrada para permitir la entrada del combustible de baja presión al conjunto 10 bomba de combustible y una válvula 30 de salida para permitir la salida del combustible de alta presión del conjunto 10 bomba de combustible. El combustible es presurizado en una cámara 50 de combustible por un pistón 40 de bombeo que oscila en un cilindro 42 provisto en un cuerpo 43 de bomba. Este pistón puede ser accionado, por ejemplo, por una leva (no mostrada) y es usado para presurizar el combustible.

La válvula 20 de entrada comprende un miembro 22 de válvula en forma de un pistón. Este miembro 22 de válvula oscila en un cilindro 21 de entrada del cuerpo 43 de bomba. El cilindro 21 de entrada se une a la cámara 50 de

3 10

15

20

25

30

35

40

45

50

55 E08168619

14-07-2015

combustible en una abertura 26 de la válvula. Un extremo 24 de cierre de válvula del miembro 22 de válvula es empujado para cerrar la abertura 26 de la válvula por un primer muelle 28 de empuje. El muelle 28 de empuje trabaja en compresión, un extremo situado en una ranura 27 en el cuerpo 43 de bomba y el otro extremo fijado a una parte del miembro 22 de válvula alejada de la abertura 26 de la válvula. El muelle 28 de empuje varía en diámetro a lo largo de su longitud (tiene un primer diámetro más pequeño en el extremo alejado de la abertura 26 de la válvula, y en este extremo forma un ajuste de interferencia alrededor del miembro 22 de válvula.

La válvula 30 de salida comprende un miembro 32 de válvula en la forma de una bola. Esta bola 32 se encuentra en un cilindro 31 de salida del cuerpo 43 de bomba, en el que el cilindro 31 de salida se une a la cámara 50 de combustible en una abertura 36 de la válvula. La bola 32 es empujada para cerrar la abertura 36 de la válvula por un segundo muelle 38 de empuje. El muelle 38 de empuje trabaja en compresión, un extremo situado alrededor de la bola 32 y el otro extremo fijado a una parte del cilindro 31 de salida alejada de la abertura 36 de la válvula. El muelle 38 de empuje varía en diámetro a lo largo de su longitud (tiene un primer diámetro más grande en el extremo alejado de la abertura 36 de la válvula, y en este extremo forma un ajuste de interferencia con la superficie interior del cilindro 31 de salida.

Tanto la válvula 20 de entrada como la válvula 30 de salida son válvulas de no retorno. Cada una es empujada de manera que sólo se abrirá a una presión de apertura distinta. La presión de apertura para la válvula 20 de entrada es menor que la presión de apertura de la válvula 30 de salida. La bomba 10 de combustible trabaja de la manera siguiente. Cuando el pistón 40 se mueve hacia abajo, expande el tamaño de la cámara 50 de combustible y disminuye la presión en la misma. Cuando la presión es suficientemente baja, la diferencia de presión entre la presión de entrada de combustible y la presión de la cámara de combustible se convierte en suficiente para que la válvula 20 de entrada se abra y para que el combustible sea admitido en la cámara 50 de combustible. Cuando la cámara 50 de combustible se llena y el pistón 40 comienza a moverse hacia arriba, la presión en la cámara 50 de combustible aumenta. Cuando la presión del combustible de entrada ya no excede la presión de la cámara de combustible suficientemente para mantener la válvula 20 de entrada abierta, la válvula 20 de entrada se cierra. A lo largo de estas etapas, la válvula 30 de salida se ha cerrado, ya que no había suficiente presión en la cámara de combustible para abrirla. Conforme el pistón 40 continúa moviéndose hacia arriba en el cilindro 42, la presión en la cámara 50 de combustible aumenta hasta el punto en que es suficiente para abrir la válvula 30 de salida. Cuando la válvula 30 de salida se abre, el combustible presurizado pasa hacia fuera a través de la salida hasta que la presión de la cámara de combustible cae hasta el punto en que la válvula 30 de salida se cierra de nuevo. A continuación, el ciclo descrito anteriormente comienza de nuevo y se repite.

La válvula 20 de entrada se describirá ahora más detalladamente, con referencia a la Figura 1, que proporciona una primera realización de un conjunto válvula según la invención. El muelle 28 de empuje es un muelle helicoidal que varía en diámetro a lo largo de su longitud. La sección 206 principal del muelle 28 está en la forma de un muelle helicoidal cilíndrico convencional. El extremo libre de esta sección 206 principal se encuentra en la ranura 27 en el cuerpo 43 de bomba que rodea el miembro 22 de válvula. En el otro extremo de esta sección 206 principal, el diámetro libre del muelle 28 se reduce a un valor menor que el diámetro del miembro 22 de válvula. El muelle 28 es colocado en su lugar presionándolo sobre el extremo estrecho del miembro 22 de válvula (el miembro 22 de válvula termina en una sección 208 cónica, lo que facilita llevar a cabo este procedimiento de manera efectiva) y es forzado a una posición suficiente para proporcionar la fuerza de empuje necesaria sobre el miembro 24 de válvula. El extremo del muelle 28 está cerrado y rectificado para formar una superficie 212 de extremo plana (esto permite que la fuerza sea aplicada de manera uniforme durante el posicionamiento del muelle 28, permitiendo que el muelle sea posicionado con precisión.

En el extremo 202 de diámetro reducido del muelle 28, la superficie 204 interior del muelle 28 forma un ajuste de interferencia con la superficie exterior del miembro 22 de válvula. Justo en el extremo, el muelle 28 forma un bucle cerrado. Para proporcionar un ajuste de interferencia efectivo, al menos dos espiras del muelle 28 están en contacto con la superficie exterior del miembro 22 de válvula. Esto proporciona rigidez al extremo 202 de diámetro reducido del muelle 28, y el número de espiras puede aumentarse adicionalmente si se requiere una mayor rigidez, por ejemplo para una válvula de uso considerablemente más intensivo.

Tal como se muestra en la Figura 1, el extremo 202 de diámetro reducido del muelle y una zona 210 de transición del muelle (entre el extremo 202 de diámetro reducido y la sección 206 principal) están enrolladas ambos de manera cercana, con una espira del muelle contigua a y tocando la siguiente espira. Para la zona 210 de transición, este enrollado de manera cercana es deseable para minimizar el estrés en la zona de transición (esto puede ser particularmente significativo para las válvulas de uso más intensivo). Para el extremo 202 de diámetro reducido, el enrollado de manera cercana aumenta adicionalmente la rigidez del muelle y, por lo tanto, mejora el ajuste de interferencia con el miembro 22 de válvula. Cuando tanto el extremo 202 de diámetro reducido como la zona 210 de transición están enrollados de manera cercana, las únicas espiras que realizan un trabajo del muelle 28 en compresión son aquellas en la sección 206 principal del muelle. Esto tiene el beneficio de que las propiedades del muelle 28 en compresión serán similares a las de un muelle cilíndrico convencional de la longitud de la sección 206

4 10

15

20

25

30

35

40

E08168619

14-07-2015

principal (en particular, no existirá la considerable no linealidad que se encontraría en un muelle de diámetro variable que no está enrollado de manera cercana) de manera que el rendimiento del muelle será más fácil de predecir y modelar.

La válvula 30 de salida se describirá ahora más detalladamente con referencia a la Figura 2. El muelle 38 de empuje es un muelle helicoidal que varía en diámetro a lo largo de su longitud. La sección 306 principal del muelle 38 está en la forma de un muelle helicoidal cilíndrico convencional. El extremo libre de esta sección 306 principal se sitúa contra la bola 32 que el muelle 38 empuja para cerrar la abertura 36. En el otro extremo de esta sección 306 principal, el diámetro libre del muelle 38 aumenta en un mayor grado que el diámetro del cilindro 31 de salida. El muelle se coloca en su lugar presionándolo en el cilindro 31 de salida y forzándolo a una posición suficiente para proporcionar la fuerza de empuje necesaria sobre la bola 32. El extremo del muelle 38 está cerrado y rectificado para formar una superficie 312 de extremo plana (esto permite que la fuerza sea aplicada de manera uniforme durante el posicionamiento del muelle 38, permitiendo que el muelle sea posicionado con precisión.

En el extremo 302 de diámetro aumentado del muelle 38, la superficie 304 exterior del muelle 38 forma un ajuste de interferencia con la superficie interior del cilindro 31 de salida. Para proporcionar un ajuste de interferencia efectivo, al menos dos espiras del muelle 38 están en contacto con la superficie exterior del cilindro 31 de salida. Esto proporciona rigidez al extremo 302 de diámetro aumentado del muelle 38, y el número de espiras puede aumentarse adicionalmente si se requiere una mayor rigidez, por ejemplo para una válvula de uso considerablemente más intensivo.

Tal como se muestra en la Figura 2, el extremo 302 de diámetro aumentado del muelle 38 y una zona 310 de transición del muelle (entre el extremo 202 de diámetro aumentado y la sección 306 principal) están ambos enrollados de manera cercana, con una espira del muelle contigua a y tocando la siguiente espira. Para la zona 310 de transición, este enrollado de manera cercana es deseable para minimizar el estrés en la zona de transición (esto puede ser particularmente significativo para las válvulas de uso más intensivo). Para el extremo 302 de diámetro aumentado, el enrollado de manera cercana aumenta adicionalmente la rigidez del muelle y, por lo tanto, mejora el ajuste de interferencia con el cilindro 31 de salida. Este problema es más significativo para la válvula 30 de salida que para la válvula 20 de entrada en la bomba de combustible de la Figura 3, ya que dos factores pueden aumentar los requisitos sobre el ajuste de interferencia y la zona de transición para la válvula 30 de salida con relación a la válvula 20 de entrada. Una es que el diámetro del muelle 38 en la válvula 30 de salida es mayor en el ajuste de interferencia, mientras que el diámetro del muelle 28 en la válvula 20 de entrada es menor en el ajuste de interferencia. Si el muelle debe soportar la misma carga, entonces en la válvula 30 de salida las espiras del muelle (o bobinas) por el ajuste de interferencia tendrían un mayor estrés, con la consiguiente modificación del índice de elasticidad. La otra es que los elementos de la válvula 30 de salida están expuestos a presiones más altas (a altas presiones la válvula es forzada a abrirse), mientras que los elementos de la válvula 20 de entrada no están expuestos a presiones altas (cuando hay una alta presión en la cámara 50 de combustible, la válvula de entrada es forzada a cerrarse). En la realización particular ilustrada, el cambio de diámetro es relativamente grande en el muelle 38 de la válvula de salida con relación al muelle 28 de la válvula de entrada, de manera que una transición de enrollamiento más estrecho mejorará la alineación.

El conjunto válvula según la realización de la invención puede ser usado en otros conjuntos de bomba de combustible, y en conjuntos para otras formas de bomba.

5

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un conjunto (20, 30) válvula para su uso en una bomba de combustible que comprende:

un miembro (43) de cuerpo con una abertura (26, 36) de válvula;

un miembro (22, 32) de válvula movible dentro del miembro de cuerpo y adaptado para cerrar la abertura (26, 5 36) de válvula;

medios de empuje que tienen una primera parte fija con respecto a uno de entre el miembro de cuerpo y el elemento (22, 32) de válvula y una segunda parte fija con respecto al otro de entre el miembro de cuerpo y el miembro (22, 32) de válvula, en el que los medios de empuje están adaptados para empujar el miembro (22, 32) de válvula para cerrar la abertura (26, 36) de válvula;

10 en el que los medios de empuje comprenden un muelle (28, 38) helicoidal con un primer diámetro en la primera parte y un segundo diámetro en la segunda parte, en el que el primer diámetro y el segundo diámetro son diferentes entre sí, en el que el muelle helicoidal está retenido en la primera parte del mismo por un ajuste de interferencia contra el miembro con respecto al cual está fijado, y

caracterizado por que el primer diámetro es menor que el segundo diámetro, y por que la primera parte del 15 muelle (28) helicoidal forma un ajuste de interferencia contra una superficie exterior del miembro de válvula.
2.

Conjunto válvula según la reivindicación 1, en el que la primera parte del muelle (28, 38) helicoidal tiene un paso helicoidal a lo largo del mismo.
3.

Conjunto válvula según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que la primera parte del muelle (28, 38) helicoidal comprende al menos dos espiras enrolladas de manera cercana.

20 4. Conjunto válvula según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la primera parte del muelle (28, 38) helicoidal contiene un bucle cerrado en un extremo (202, 302) del muelle (28, 38) helicoidal.
5.

Conjunto válvula según la reivindicación 4, en el que el bucle cerrado está rectificado para formar una superficie (212, 312) de extremo plana en el muelle (28, 38) helicoidal.
6.

Conjunto válvula según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el muelle (28, 38) helicoidal

25 comprende una sección de diámetro variable que comprende la primera parte del muelle (28, 38) helicoidal, en la que el diámetro del muelle (28, 38) helicoidal varía, y una sección (206, 306) de diámetro constante que comprende la segunda parte del muelle (28, 38) helicoidal, en la que el diámetro del muelle (28, 38) helicoidal es sustancialmente constante.
7. Conjunto válvula según la reivindicación 6, en el que sustancialmente toda la sección de diámetro variable está 30 enrollada de manera cercana.
8.

Conjunto válvula según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el muelle (28) helicoidal es recibido sobre el miembro de válvula y la segunda parte del muelle (28) helicoidal se sitúa en una ranura (27) anular provista en el miembro (43) de cuerpo.
9.

Una bomba de combustible que comprende un conjunto (20) válvula de entrada y un conjunto (30) válvula de

35 salida, en el que uno o ambos de entre el conjunto válvula de entrada y el conjunto válvula de salida es un conjunto válvula según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

6