ITMI20080288A1 - Pompa di alta pressione per alimentare combustibile ad alta pressione ad un motore a combustione interna - Google Patents

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ITMI20080288A1
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Ruggiero Gissi
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Description

DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce a una pompa di alta pressione, per alimentare combustibile di alta pressione a un motore a combustione interna.
In particolare, la presente invenzione riguarda una pompa dì alta pressione comprendente un corpo pompa avente un vano atto ad alloggiare un meccanismo di azionamento di almeno un pompante; una parete provvista di un foro di asse e delimitato da una superficie interna disposta attorno all'asse; un albero girevole attorno all'asse; e un cuscinetto a strisciamento, il quale è forzato per interferenza nel foro della parete e ha la funzione di supportare l'albero in rotazione attorno all'asse.
Generalmente, il cuscinetto a strisciamento eccede in lunghezza rispetto al foro del cuscinetto a strisciamento in direzione assiale per permettere ad almeno una delle estremità opposte del cuscinetto a strisciamento di deformarsi elasticamente quando l'albero è sottoposto a momenti flettenti lungo il suo asse in modo da adattarsi al disallineamento dell'albero.
La struttura della pompa di alta pressione determina sollecitazioni cicliche a flessione dell'albero e che hanno luogo lungo determinate direzioni. Generalmente, una pompa ad alta pressione del tipo sopra identificato comprende tre pompanti, i quali sono uniformemente distribuiti attorno all'albero lungo rispettive direzioni radiali e sollecitano a flessione l'albero cìclicamente lungo le rispettive direzioni radiali. Da un punto di vista teorico, la caratteristica costruttiva secondo la quale il cuscinetto eccede in lunghezza in direzione assiale il foro in cui è forzato a interferenza ha dato prova di essere particolarmente vantaggiosa soprattutto per la capacità di adattarsi all'istantanea configurazione dell'albero. Purtroppo, da un punto di vista pratico e in considerazione dell'elevato numero di sollecitazioni a flessione cui è sottoposto l'albero e, quindi, il cuscinetto a strisciamento, e degli elevatissimi valori di pressione nella pompa di alta pressione di nuova concezione, il rischio di danneggiare le estremità del cuscinetto a strisciamento e addirittura la rottura per fatica dell'estremità del cuscinetto che eccede rispetto al foro accresce in modo sensibile nelle pompe di nuova costruzione .
In particolare, l'aumento dell'entità delle sollecitazioni dovuto all'aumento della pressione imporrebbe di realizzare delle pompe di dimensioni maggiori in cui anche i cuscinetti dovrebbero assumere dimensioni maggiori delle dimensioni dei cuscinetti attuali. Tuttavia, queste strade non sono percorribili per evidenti limitazioni di costo e per le imposizioni delle case costruttrici che richiedono pompe di alta pressione di dimensioni contenute.
Lo scopo della presente invenzione è quello di realizzare una pompa di alta pressione che sia esente dagli inconvenienti dell'arte nota e che nello stesso tempo sia economica e affidabile.
Secondo la presente invenzione lo scopo è realizzato da una pompa di alta pressione per alimentare combustibile ad alta pressione a un motore a combustione interna; la pompa di alta pressione comprendendo un corpo pompa avente un vano atto ad alloggiare un meccanismo di azionamento di almeno un pompante; una parete provvista di un foro di asse e delimitato da una superficie interna disposta attorno all'asse; un albero girevole attorno all'asse; e un cuscinetto a strisciamento, il quale è forzato per interferenza nel foro della parete e ha la funzione di supportare l'albero in rotazione attorno all'asse; la pompa ad alta pressione essendo caratterizzata dal fatto che il cuscinetto a strisciamento è completamente contenuto all'interno del foro.
In accordo con la presente invenzione, l'eventuale flessione anomala o eccessiva del cuscinetto a strisciamento è limitata dalla superficie interna della parete.
Secondo una particolare forma di attuazione della presente invenzione il cuscinetto a strisciamento presenta una superficie esterna comprendente una superficie cilindrica esterna a contatto della superficie interna e due smussi esterni, i quali sono disposti da bande opposte della superficie cilindrica esterna e definiscono un angolo con la superficie interna.
In pratica, gli smussi permettono lievi deformazioni delle estremità opposte del cuscinetto a strisciamento .
Secondo una particolare forma di attuazione della presente invenzione la parete comprende almeno un lembo anulare che si estende attorno al foro e definisce, in parte, la detta superficie interna.
Il lembo anulare viene dimensionato in modo da essere elasticamente deformabile ed è in grado di permettere una deformazione controllata del cuscinetto e di assorbire eventuali sforzi eccessivi trasmessi dall'albero sollecitato a flessione.
Secondo una forma particolarmente vantaggiosa della presente invenzione la parete presenta due facce opposte e almeno una scanalatura disposta lungo le una delle facce opposte e attorno al foro in modo da definire il lembo anulare.
In questo modo con una semplice lavorazione ad asportazione di truciolo è possibile realizzare il lembo anulare nella parete.
Ulteriori dettagli, caratteristiche e vantaggi dell'invenzione appariranno più chiaramente dalla seguente descrizione di esempi non limitativi di attuazione, con riferimento alle figure allegate, in cui:
- la figura 1 è una vista in sezione longitudinale, con parti asportate per chiarezza, di una pompa di alta pressione realizzata secondo la presente invenzione;
la figura 2 è una vista in sezione longitudinale, con ulteriori parti asportate per chiarezza e in scala ingrandita, di un dettaglio della pompa di alta pressione della figura 1;
la figura 3 è una vista in sezione longitudinale, con parti asportate per chiarezza, di un ulteriore dettaglio di una pompa di alta pressione in accordo con la presente invenzione.
Nella figura 1, con 1 è indicata nel suo complesso una pompa di alta pressione, atta a comprimere il combustibile a pressioni dell'ordine di 2.000 bar e ad alimentare il combustibile a un common rail e, quindi, a un motore a combustione interna, non illustrati nelle figure allegate. La pompa di alta pressione 1 comprende un corpo pompa 2; un vano 3 atto ad alloggiare un meccanismo di azionamento, non illustrato nella figura 1; un albero A di azionamento, il quale è indicato in figura 1 con linee tratteggiate ed è girevole attorno ad un asse A. Il meccanismo di azionamento è atto ad azionare almeno un pompante, pure non indicato in figura 1, il quale è atto a spostarsi di moto alterno in direzione radiale rispetto all'albero 4.
In particolare, il corpo pompa 2 comprende una parete anulare 5, la quale presenta tre sedi 6 di alloggiamento di rispettivi pompanti (due sole sedi 6 sono illustrate nella figura 1) e tre aperture 7 di servizio (solo due illustrate nella figura 1) richiuse da rispettive piastre 8, una sola della quale è illustrata nella figura 1. Le sedi 6 dei pompanti sono disposte a 120° tra loro attorno all'asse A.
Il corpo pompa 2 comprende una parete 9 di elevato spessore che si estende perpendicolarmente all'asse A, è adiacente alla parete anulare 5 e presenta un foro 10 in corrispondenza dell'asse A per alloggiare l'albero 4. La pompa 1 comprende una flangia 11 (figura 3) di chiusura del vano 3, la quale è disposta su lato opposto della parete 9, ha la funzione di supportare l'albero 4, e non è illustrata nella figura 1.
Nella fattispecie, il foro 10 è delimitato da una superficie interna 12 estendentesi attorno all'asse A, mentre la parete 9 comprende una faccia 13 perpendicolare all'asse A e rivolta verso il vano 3.
La pompa di alta pressione 1 comprende un cuscinetto a strisciamento 14, il quale è formato da una boccola di acciaio rivestita internamente con materiale a basso coefficiente di attrito, in genere polìmeri con agglomerati lubrificanti solidi, e ha la funzione di supportare l'albero 4, nella fattispecie una porzione dell'albero 4 provvista di una superficie esterna 15 rettificata.
Il meccanismo di azionamento, non illustrato nelle figure allegate, comprende in genere un eccentrico fissato su un'altra porzione dell'albero 4, all'interno del vano 3. L'eccentrico è atto a collaborare, in modo noto, con un anello prismatico di tipo noto e non illustrato nelle figure allegate, per azionare in sequenza i tre pompanti non illustrati nelle figure allegate.
Il cuscinetto a strisciamento 14 comprende sostanzialmente una parete cilindrica avente una superficie esterna 16 e una superficie interna 17, in accoppiamento girevole con la superficie esterna 15 della porzione dell'albero 4.
Il cuscinetto a strisciamento 14 è fissato a interferenza nel foro 10 ed è completamente contenuto all'interno del foro 10. Nella fattispecie illustrata nelle figure allegate, la superficie interna 12 eccede in lunghezza, in direzione assiale e da ambo le parti, il cuscinetto a strisciamento 14.
In particolare, la superficie interna 12 comprende una superficie cilindrica interna 18 e due smussi interni 19A e 19B disposti da bande opposte della superficie cilindrica interna 18.
La superficie esterna 16 del cuscinetto a strisciamento 14 presenta una superficie cilindrica esterna 20 e due smussi esterni 21A e 21B disposti da bande opposte della superficie cilindrica esterna 20.
In sostanza, i due smussi esterni 21A e 21B sono definiti da due rispettive superfici troncoconiche le quali formano un angolo acuto con la superficie interna 12 del foro 10.
La parete 9 presenta un lembo anulare 22, il quale è disposto attorno all'asse A e definisce, in parte, la superficie interna 12. Nella forma di attuazione mostrata nelle figure allegate, il lembo anulare 22 è parte integrante della parete 9 ed è ottenuto tramite una scanalatura 23 ricavata lungo la faccia 13 della parete 9 stessa.
Il lembo anulare 22 presenta uno spessore S in direzione radiale e una lunghezza L in direzione assiale che garantiscono una certa flessibilità in direzione radiale della parete 9 in corrispondenza del lembo anulare 22.
La scanalatura 23 si estende lungo un percorso anulare attorno al foro 10, in particolare la scanalatura 23 si estende lungo un percorso circolare attorno al foro 10.
Con riferimento alla figura 2, la scanalatura 23 ha una sezione trasversale delimitata da due facce cilindriche 24 parallele raccordate da un incavo toroidale 25.
Ciascuna scanalatura 23 è disposta a una distanza determinata dalla superficie cilindrica interna 18 e pari allo spessore del lembo 22, in particolare lo spessore S del lembo 22 è inferiore a un decimo del diametro D del foro 10.
Il valore dello spessore S del lembo 22 è un parametro progettuale che, in linea generale, dipende dai materiali, in particolare dal materiale in cui è realizzato il corpo pompa 2; dall'entità delle sollecitazioni trasmesse dall'albero 4 al cuscinetto a strisciamento 14 e al corpo pompa 2; e dal diametro D del foro 10.
Allo stesso modo, la lunghezza L del lembo 22 è un parametro progettuale rilevante nella determinazione della flessibilità del lembo 22 ed è funzione dei parametri sopra indicati.
Secondo una forma di attuazione alternativa, il lembo 22 si estende da una parete 26 comprendente una faccia 27, la guale è illustrata a linee tratteggiate nella figura 2.
Con riferimento alla figura 3, la flangia 11 comprende una parete 28 di elevato spessore che si estende perpendicolarmente all'asse A e presenta un foro 29 in corrispondenza dell'asse A per alloggiare l'albero 4.
Nella fattispecie, il foro 29 è delimitato da una superficie interna 30 estendentesi attorno all'asse A, mentre la parete 28 presenta due facce 31 opposte e perpendicolare all'asse A.
La pompa di alta pressione 1 comprende un cuscinetto a strisciamento 32, il quale è formato da una boccola di acciaio rivestita internamente con materiale a basso coefficiente di attrito, in genere polimeri con agglomerati lubrificanti solidi, e ha la funzione di supportare l'albero 4, nella fattispecie una porzione dell'albero 4 provvista di una superficie esterna 33 rettificata.
Il cuscinetto a strisciamento 32 comprende sostanzialmente una parete cilindrica avente una superficie esterna 34 e una superficie interna 35, in accoppiamento girevole con la superficie esterna 33 della porzione dell'albero 4.
Il cuscinetto a strisciamento 32 è fissato a interferenza nel foro 29 ed è completamente contenuto all'interno del foro 29. Nella fattispecie illustrata nella figura 3, la superficie interna 30 eccede in lunghezza, in direzione assiale e da ambo le parti, il cuscinetto a strisciamento 32.
In particolare, la superficie interna 30 comprende una superficie cilindrica interna 36 e due smussi interni 37Ά e 37B disposti da bande opposte della superficie cilindrica interna 36.
La superficie esterna 34 del cuscinetto a strisciamento 32 presenta una superficie cilindrica esterna 38 e due smussi esterni 39Δ e 39B disposti da bande opposte della superficie cilindrica esterna 38. In sostanza, i due smussi esterni 39A e 39B sono definiti da due rispettive superfici troncoconiche che formano un angolo acuto con la superficie interna 30 del foro 29, in particolare, con la superficie cilindrica interna 36.
La parete 28 presenta rispettivi lembi anulari 40, i quali sono disposti attorno all'asse A e definiscono, in parte, la superficie interna 30. Nella forma di attuazione mostrata nelle figure allegate, i lembi anulari 40 sono parte integrante della parete 28 e sono ottenuti tramite rispettive scanalature 41 ricavate lungo le facce 31 opposte della parete 28 stessa.
Ciascun lembo anulare 40 presenta uno spessore S in direzione radiale e una lunghezza L in direzione assiale che garantiscono una certa flessibilità in direzione radiale della parete 28 in corrispondenza dei lembi anulari 40.
Ciascuna scanalatura 41 si estende lungo un percorso anulare attorno al foro 29, in particolare la scanalatura 41 si estende lungo un percorso circolare attorno al foro 29.
Ciascuna scanalatura 41 ha una sezione trasversale delimitata da due facce cilìndriche 42 parallele raccordate da un incavo toroidale 43.
Le scanalature 41 sono simmetriche in modo speculare a un piano P perpendicolare all'asse A.
Risulta infine evidente che alla pompa di alta pressione qui descritta possono essere apportate modifiche e varianti senza uscire dall'ambito delle rivendicazioni allegate.

Claims (14)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Pompa di alta pressione per alimentare combustibile ad alta pressione a un motore a combustione interna comprende un corpo pompa (2) avente un vano (3) atto ad alloggiare un meccanismo di azionamento di almeno un pompante; una parete (9; 26; 28) provvista di un foro (10; 29) di asse (A) e delimitato da una superficie interna (12; 30) disposta attorno all'asse (A); un albero (4) girevole attorno all'asse (A); e un cuscinetto a strisciamento (14; 32), il quale è forzato per interferenza nel foro (10: 29) della parete (9; 26; 28) e ha la funzione di supportare l'albero (4) in rotazione attorno all'asse (A); la pompa ad alta pressione essendo caratterizzata dal fatto che il cuscinetto a strisciamento (14; 32) è completamente contenuto all'interno del foro (10; 29).
  2. 2. Pompa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la superficie interna (12; 30) eccede in lunghezza, in direzione assiale e da ambo le parti, il cuscinetto a strisciamento (14; 32).
  3. 3. Pompa secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che la superficie interna (12; 30) comprende una superficie cilindrica interna (18; 36); la superficie cilindrica interna (36) eccedendo in lunghezza, in direzione assiale e da ambo le parti, il cuscinetto a strisciamento (32).
  4. 4. Pompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzata dal fatto che il cuscinetto a strisciamento (14; 32) presenta una superficie esterna (16; 34) comprendente una superficie cilindrica esterna (20; 38) a contatto della superficie interna (12; 30) e due smussi esterni (19Δ, 19B; 37A, 37B) , i quali sono disposti da bande opposte della superficie cilindrica esterna (20: 38) e formano rispettivi angoli con la superficie interna (12; 30).
  5. 5. Pompa secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che i detti angoli sono angoli acuti .
  6. 6. Pompa secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto che la parete (9; 26; 28) comprende almeno un lembo anulare (22; 40), il quale si estende attorno al foro (10; 29) e definisce, in parte, la detta superficie interna (12; 30) .
  7. 7. Pompa secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che la parete (9; 28) presenta due facce (13) opposte e almeno una scanalatura (23; 41); la quale è disposta lungo una faccia (13; 31) e attorno al foro (10: 29) in modo da definire il lembo anulare (22; 40).
  8. 8. Pompa secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che la scanalatura (23; 41) si estende lungo un percorso anulare attorno al foro (10; 29).
  9. 9. Pompa secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che la scanalatura (23; 41) si estende lungo un percorso circolare attorno al foro (10; 29).
  10. 10. Pompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 9, caratterizzata dal fatto di comprendere due scanalature (43), le quali sono ricavate nella parete (28) rispettivamente lungo le facce (31) opposte e presentano una simmetria speculare rispetto a un piano (P) perpendicolare all'asse (Δ).
  11. 11. Pompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 10, caratterizzata dal fatto che ciascuna scanalatura (23; 41) ha una sezione trasversale delimitata da due facce cilindriche (24; 42) parallele raccordate da un incavo toroidale (25; 43).
  12. 12. Pompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 11, caratterizzata dal fatto che ciascun lembo anulare (22) presenta uno spessore (S) determinato in direzione radiale.
  13. 13. Pompa secondo la rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che il detto spessore (S) è inferiore a un decimo del diametro (D) del foro (9).
  14. 14. Pompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 12, caratterizzata dal fatto che ciascun lembo anulare {22; 40) presenta una lunghezza (L) determinata in direzione assiale rispetto all'asse (A).
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