ITMI20081449A1 - Pompa common rail di alta pressione con anello prismatico composto e impianto di alimentazione di combustibile di un motore common rail comprendente tale pompa - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“POMPA COMMON RAIL DI ALTA PRESSIONE CON ANELLO PRISMATICO COMPOSTO E IMPIANTO DI ALIMENTAZIONE DI COMBUSTIBILE DI UN MOTORE COMMON RAIL COMPRENDENTE TALE POMPAâ€

La presente invenzione à ̈ relativa a una pompa common rail di alta pressione con anello prismatico composto e a un impianto di alimentazione di combustibile di un motore common rail comprendente tale pompa.

Come à ̈ noto, le pompe common rail di alta pressione vengono utilizzate per alimentare carburante in pressione nei motori a combustione spontanea. Le pompe common rail di alta pressione comprendono alcuni pompanti, generalmente tre, pilotati da un meccanismo attuatore.

Ciascuno dei pompanti comprende un pistone, scorrevole assialmente in una sede e accoppiato al meccanismo attuatore, che imprime al pistone stesso un moto alternativo.

Il meccanismo attuatore comprende un albero provvisto di un eccentrico, su cui à ̈ calzato folle un anello prismatico, avente all’esterno tante facce piane quanti sono i pompanti. Ogni faccia dell’anello prismatico à ̈ accoppiata al piede di un rispettivo pistone. La rotazione dell’eccentrico ad opera di un motore provoca il basculamento delle facce dell’anello prismatico e, di conseguenza, il moto alternativo dei pistoni.

Per quanto riguarda l’assemblaggio, l’anello prismatico viene inserito su un’estremità dell’albero e fatto scorrere fino all’eccentrico. Una flangia dell’albero, adiacente all’eccentrico, arresta l’anello prismatico ed evita un ulteriore scorrimento. Chiaramente, l’estremità dell’albero deve avere un diametro tale da consentire l’inserimento dell’anello prismatico. In particolare, il diametro dell’estremità non deve eccedere la minima distanza radiale dall’asse dell’albero della superficie di accoppiamento dell’eccentrico con l’anello prismatico. Poiché fra l’anello prismatico e l’eccentrico il gioco à ̈ modesto, l’inserimento dell’anello prismatico sarebbe impedito se il diametro dell’estremità dell’albero fosse maggiore.

Tuttavia, in molti casi il vincolo sul diametro dell’estremità dell’albero non à ̈ compatibile con le condizioni previste di esercizio. In particolare, l’estremità dell’albero à ̈ accoppiata al corpo della pompa e deve permettere la rotazione del gruppo albero-anello prismatico. Le sollecitazioni locali scambiate fra il corpo della pompa e l’estremità dell’albero possono risultare eccessive, se il diametro dell’estremità non à ̈ sufficiente. In molti casi, occorre applicare un manicotto metallico di rinforzo all’estremità dell’albero, in modo da aumentare il diametro della porzione di accoppiamento con il corpo della pompa e ridurre il carico locale.

Questa soluzione à ̈ però svantaggiosa, specialmente in termini di costi. Infatti, il manicotto di rinforzo, che generalmente à ̈ in acciaio, deve essere realizzato come componente separato e successivamente assemblato all’albero.

Scopo della presente invenzione à ̈ fornire una pompa common rail di alta pressione e un impianto di alimentazione di combustibile di un motore ad accensione spontanea che permettano di superare gli inconvenienti descritti.

Secondo la presente invenzione viene realizzata una pompa common rail di alta pressione comprendente:

un albero estendentesi lungo un primo asse e provvisto di un eccentrico; e

un anello prismatico avente una sede anulare in cui l’eccentrico à ̈ inserito folle, in modo che un secondo asse della sede anulare sia parallelo al primo asse;

caratterizzata dal fatto che l’anello prismatico comprende una pluralità di componenti modulari assemblati fra loro, ciascuno definente una rispettiva porzione aperta della sede anulare e dell’anello prismatico.

Preferibilmente, la porzione anulare aperta della sede anulare definita da ciascun componente modulare ha ampiezza non superiore a 180°.

Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione, i componenti modulari sono fra loro identici.

Grazie al fatto che ciascun componente modulare definisce una porzione aperta della sede che alloggia l’eccentrico, l’anello prismatico può essere assemblato direttamente attorno all’albero. Le operazioni di assemblaggio possono quindi essere eseguite a prescindere dalle dimensioni dell’estremità di supporto dell’albero, che quindi possono essere scelte in modo da ottimizzare la distribuzione de carichi, senza ulteriori vincoli. Oltre che in termini strutturali, c’à ̈ un vantaggio anche sotto il profilo dei costi. Specialmente se vengono realizzati componenti modulari identici fra loro, i costi di produzione dell’anello prismatico in più parti e, convenzionalmente, in un solo pezzo non differiscono significativamente. In entrambi casi, infatti, à ̈ sufficiente eseguire un solo tipo di lavorazione o, al limite, la fabbricazione di componenti modulari non identici richiede lavorazioni solo leggermente diverse. Se l’anello prismatico à ̈ realizzato in un unico pezzo, invece, può essere necessario applicare un manicotto di rinforzo all’estremità di supporto, come si à ̈ visto sopra. Il manicotto di rinforzo richiede un tipo di lavorazione completamente diverso e comporta un incremento notevole del costo di fabbricazione.

Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione, la pompa comprende un cuscinetto a strisciamento anulare nella sede anulare, fra l’eccentrico e l’anello prismatico.

Inoltre, il cuscinetto a strisciamento si estende attorno al secondo asse ed à ̈ definito da una pluralità di porzioni aperte di anello, fra loro adiacenti.

Anche il cuscinetto a strisciamento può quindi essere assemblato direttamente attorno all’eccentrico.

Inoltre, secondo l’invenzione viene fornito un impianto di alimentazione di combustibile di un motore ad accensione spontanea, comprendente:

un serbatoio;

un common rail;

una pompa common rail di alta pressione;

un circuito di alimentazione, fra il serbatoio e la pompa common rail di alta pressione;

un circuito di mandata, fra la pompa common rail di alta pressione e il common rail;

caratterizzato dal fatto che la pompa common rail di alta pressione à ̈ realizzata secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 12.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione, con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui:

- la figura 1 mostra schematicamente una porzione di una pompa common rail di alta pressione nota in una prima configurazione operativa;

- la figura 2 mostra una vista laterale, sezionata longitudinalmente e con parti asportate per semplicità, di una pompa common rail di alta pressione in accordo a una forma di realizzazione della presente invenzione;

- la figura 3 à ̈ una vista prospettica di tre quarti dall’alto di un componente della pompa di figura 2;

- la figura 4 mostra un dettaglio del componente di figura 3;

- la figura 5 Ã ̈ una vista esplosa del dettaglio di figura 4; e

- la figura 6 Ã ̈ una vista frontale ingrandita del dettaglio di figura 4.

In figura 1 à ̈ indicato con il numero di riferimento 1 un impianto di alimentazione di combustibile per un motore a combustione interna (non illustrato). L’impianto di alimentazione 1 comprende un serbatoio combustibile 15, una pompa common rail di alta pressione 2, un circuito di alimentazione 3 di bassa pressione, che include una pompa di bassa pressione, non mostrata, e collega il serbatoio combustibile 15 con la pompa common rail di alta pressione 2, e un circuito di mandata 4 di alta pressione, che collega la pompa di alta pressione 2 con un common rail 6.

La pompa common rail di alta pressione 2 comprende un corpo pompa 5, indicato schematicamente in figura 3 con una linea a tratto e punto, tre pompanti 7 alloggiati nel corpo pompa 5, e un meccanismo attuatore 8.

I tre pompanti 7 sono disposti radialmente a 120° attorno al meccanismo attuatore 8 e comprendono ciascuno un pistone 10 assialmente scorrevole in una rispettiva sede 11. La porzione di ciascuna sede 11 non occupata dal pistone 10 definisce una camera di pompaggio a volume variabile ed à ̈ accoppiata al circuito di alimentazione 3 attraverso una valvola di alimentazione 12 e al circuito di mandata 4 attraverso una valvola di mandata 13.

In figura 2 à ̈ illustrata schematicamente la pompa common rail di alta pressione 2 e, in particolare, sono visibili il corpo pompa 5 e il meccanismo attuatore 8, mentre i pompanti 7 non sono mostrati, per semplicità.

Il meccanismo attuatore comprende un albero 20, provvisto di un eccentrico 21, e un anello prismatico 23, calzato sull’eccentrico 21.

L’albero 20, che nella forma di realizzazione qui descritta à ̈ realizzato in un unico pezzo e si estende lungo un primo asse A1, presenta un’estremità motrice 20a, atta a essere collegata a un organo motore, qui non mostrato, e un’estremità di supporto 20b. L’estremità di supporto 20b à ̈ alloggiata in una sede 24 del corpo pompa 5 e supporta l’albero 20 e l’anello attuatore 21 per la rotazione intorno al primo asse A1. Inoltre, l’estremità di supporto 20b ha diametro DSmaggiore di una minima distanza radiale DMINdi una superficie laterale dell’eccentrico dal primo asse A1.

L’anello prismatico 23 à ̈ trattenuto attorno all’eccentrico 21, fra uno spallamento dell’estremità di supporto 20b e una flangia 25 dell’albero, ed à ̈ alloggiato in una camera 27 del corpo pompa 5. L’anello prismatico 23 presenta una sede 28 anulare avente un secondo asse A2. L’eccentrico 21 à ̈ inserito folle nella sede 28, in modo che il secondo asse A2della sede 28 sia parallelo al primo asse A1e l’anello prismatico possa ruotare liberamente attorno al secondo asse 2. Un cuscinetto a strisciamento 29 anulare à ̈ alloggiato nella sede 28, fra l’anello prismatico 23 e l’eccentrico 21. Nella forma di realizzazione qui descritta, il cuscinetto a strisciamento 29 à ̈ in acciaio rivestito ad esempio di PTFE.

Come mostrato in dettaglio nelle figure 4 e 5, l’anello prismatico 23 comprende una pluralità di componenti modulari 30 assemblati fra loro. Nella forma di realizzazione qui descritta, i componenti modulari 30 sono tre, fra loro identici.

Con riferimento in particolare alla figura 5, ciascun componente modulare 30 comprende un corpo 31, da cui si estendono due elementi di connessione 32, collegati a rispettivi elementi di connessione 32 degli altri componenti modulari 30.

Il corpo di ciascun componente modulare 30 presenta una faccia piana 33, definente una porzione di guida dell’anello prismatico 23, per l’accoppiamento con il pistone 10 di un rispettivo pompante 7 (non mostrato).

Gli elementi di connessione 32 sono definiti da porzioni anulari che si proiettano da vertici opposti della rispettiva faccia piana 33 e sono conformate esternamente in modo da raccordare facce piane 33 adiacenti dell’anello prismatico 23. Inoltre, gli elementi di connessione 32 presentano rispettive superfici di accoppiamento 35 piane e perpendicolari al secondo asse A2della sede 28, sostanzialmente alla mezzeria dell’anello prismatico 23. Gli elementi di connessione 32 collegati hanno le rispettive superfici di accoppiamento 35 affacciate e sono fissati mediante perni di bloccaggio 36 inseriti con interferenza in sedi 38 passanti. Nella forma di realizzazione qui descritta, le sedi 38 sono parallele al secondo asse A2dell’anello prismatico 23. Inoltre, le sedi 38 sono realizzate in regioni radialmente periferiche dei rispettivi elementi di connessione 32, in modo da essere accessibili per l’inserimento dei perni di bloccaggio 36 anche quando i componenti modulari 30 sono disposti in posizione di assemblaggio attorno all’eccentrico 31. Più precisamente, le sedi 38 sono poste a una distanza dal secondo asse A2maggiore della somma del diametro della sede 28 anulare e del diametro DSdell’estremità di supporto 20b dell’albero 20.

Internamente all’anello prismatico 23, ciascun componente modulare 30 definisce una rispettiva porzione aperta 28a della sede 28 anulare. In particolare, la porzione aperta 28a della sede 28 definita da ciascun componente modulare 30 comprende una faccia interna del corpo 31 e superfici interne degli elementi di connessione 32 e ha un’ampiezza massima (non superiore a 180° (si veda anche la figura 6). Per ampiezza massima (si intende qui e nel seguito l’ampiezza dell’arco definito dalla proiezione ortogonale della superficie interna di ciascun componente modulare 30 su un piano perpendicolare al secondo asse A2.

Il cuscinetto a strisciamento 29 à ̈ anch’esso modulare e comprende tante porzioni di anello 29a aperte e adiacenti fra loro quanti sono i componenti modulari 30 dell’anello prismatico 23 (tre nella forma di realizzazione descritta). Ciascuna porzione di anello 29a à ̈ portata da un rispettivo componente modulare 30, fissata alla porzione aperta 28a della sede 28 definita dal componente modulare 30 stesso. In questo modo, il cuscinetto a strisciamento 29 viene assemblato insieme all’anello prismatico 23.

L’anello prismatico 23 e il cuscinetto di strisciamento 29 possono essere assemblati direttamente attorno all’eccentrico 21 e non devono essere necessariamente fatti scorrere lungo l’estremità di supporto 20b dell’albero 20.

Risulta infine evidente che alla pompa e all’impianto descritti possono essere apportate modifiche e varianti, senza uscire dall’ambito della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate.

In particolare, l’anello prismatico potrebbe avere un diverso numero di superfici di guida, per pompe common rail di alta pressione con un diverso numero di pompanti. Anche il numero di componenti modulari può essere diverso.

Gli elemento di connessione dei componenti modulari possono essere conformati diversamente da quanto descritto. Ad esempio, ciascun componente modulare potrebbe avere su un lato un primo elemento di connessione, comprendente due porzioni di anello parallele e distanziate in modo da formare una forcella, e su un lato opposto un secondo elemento di connessione, comprendente un’ulteriore porzione di anello, per l’inserimento nella forcella del primo elemento di connessione di un altro componente modulare.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Pompa common rail di alta pressione comprendente: un albero (20) estendentesi lungo un primo asse (A1) e provvisto di un eccentrico (21); e un anello prismatico (23) avente una sede anulare (28) in cui l’eccentrico (21) à ̈ inserito folle, in modo che un secondo asse (A2) della sede anulare (28) sia parallelo al primo asse (A1); caratterizzata dal fatto che l’anello prismatico (23) comprende una pluralità di componenti modulari (30) assemblati fra loro, ciascuno definente una rispettiva porzione aperta (28a) della sede anulare (28) e dell’anello prismatico (23).
2. 2. Pompa secondo la rivendicazione 1, in cui la porzione aperta (28a) della sede anulare (28) definita da ciascun componente modulare (30) ha ampiezza (a) non superiore a 180°.
3. 3. Pompa secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui i componenti modulari (30) sono fra loro identici.
4. 4. Pompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascun componente modulare (30) comprende una faccia piana (33) definente una porzione di guida dell’anello prismatico (23), per l’accoppiamento con un rispettivo pistone (10).
5. 5. Pompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascun componente modulare (30) comprende elementi di connessione (32), collegati a rispettivi elementi di connessione (32) di almeno un altro componente modulare (30).
6. 6. Pompa secondo la rivendicazione 5 dipendente dalla rivendicazione 4, in cui ciascun componente modulare (30) comprende due elementi di connessione (32), definiti da rispettive proiezioni anulari estendentisi da vertici opposti della rispettiva faccia piana (33) in direzioni opposte e conformate in modo da raccordare facce piane adiacenti dell’anello prismatico (23).
7. 7. Pompa secondo la rivendicazione 6, in cui le proiezioni anulari presentano rispettive superfici di accoppiamento (35) piane e perpendicolari al secondo asse (A2) della sede anulare (28).
8. 8. Pompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui componenti modulari (30) sono reciprocamente accoppiati mediante perni di bloccaggio (36), inseriti in rispettive sedi di bloccaggio (38) parallele al secondo asse (A2).
9. 9. Pompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un corpo pompa (5), in cui l’albero (20) à ̈ realizzato in un unico pezzo e ha un’estremità motrice (20a), per il collegamento a organi motori, e un’estremità di supporto (20b), adiacente all’eccentrico (21) alloggiata girevole in una sede di supporto (24) del corpo pompa (5).
10. 10. Pompa secondo la rivendicazione 9, in cui l’estremità di supporto (20b) ha un diametro (DS) maggiore di una minima distanza radiale (DMIN) di una superficie laterale dell’eccentrico (21) dal primo asse (A1).
11. 11. Pompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un cuscinetto a strisciamento (29) anulare nella sede anulare (28), fra l’eccentrico (21) e l’anello prismatico (23).
12. 12. Pompa secondo la rivendicazione 11, in cui il cuscinetto a strisciamento (29) si estende attorno al secondo asse (A2) ed à ̈ definito da una pluralità di porzioni aperte di anello (29a), fra loro adiacenti.
13. 13. Pompa secondo la rivendicazione 12, in cui ciascuna porzione aperta di anello (29a) à ̈ portata da un rispettivo componente modulare (30) dell’anello prismatico (23).
14. 14. Impianto di alimentazione di combustibile di un motoread accensione spontanea, comprendente: un serbatoio (15); un common rail (6); una pompa common rail di alta pressione (2); un circuito di alimentazione (3), fra il serbatoio (15) e la pompa common rail di alta pressione (2); un circuito di mandata (4), fra la pompa common rail di alta pressione (2) e il common rail (6); caratterizzato dal fatto che la pompa common rail di alta pressione (2) Ã ̈ realizzata secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti