ITTO990572A1

ITTO990572A1 - Pompa ad alta pressione munita di valvola di intercettazione per l'a-limentazione di combustibile ad un motore a combustione interna.

Info

Publication number: ITTO990572A1
Application number: IT1999TO000572A
Authority: IT
Inventors: Werner Banzhaf; Peter Grabert; Nicola Cimaglia
Original assignee: Elasis Sistema Ricerca Fiat
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2001-01-02
Also published as: JP2001059465A; KR100679211B1; US6725844B2; IT1308780B1; EP1065370A2; CN1133003C; CN1281945A; JP4577952B2; US6553971B1; DE60022587D1; EP1065370A3; DE60022587T2; EP1065370B1; RU2247257C2; US20030079726A1; KR20010015122A; ES2246776T3

Description

D E S C R I Z I O N E

del brevetto per invenzione industriale

La presente invenzione si riferisce ad una pompa ad alta pressione munita di valvola di intercettazione per l'alimentazione di combustibile ad un motore a combustione interna, in particolare per autoveicoli.

Sono note diverse pompe ad alta pressione per l'alimentazione di combustibile, le quali sono in genere alimentate con il combustibile prelevato dall'usuale serbatoio, attraverso una pompa a bassa pressione azionata da un motore elettrico. La pompa ad alta pressione comprende in genere una valvola di intercettazione, atta ad aprirsi automaticamente sotto la spinta del combustibile ad essa inviato dalla pompa a bassa pressione.

Nelle pompe ad alta pressione note, il corpo della pompa racchiude almeno una camera di compressione del combustibile ed una camera di azionamento, in cui sono disposti degli organi di azionamento della pompa. La valvola di intercettazione comprende un otturatore atto ad assicurare il passaggio di combustibile verso la camera di azionamento, anche quando la valvola è chiusa, allo scopo di lubrificare e raffreddare tali organi di azionamento.

In particolare, in una pompa nota, del tipo a pistoni radiali, nel corpo della pompa sono disposti tre cilindri, in cui scorrono altrettanti pistoni. Questi sono azionati da un eccentrico comune portato da un albero azionato dall'albero del motore. L'eccentrico è alloggiato nella camera di azionamento o carter della pompa. L'otturatore ha una forma cilindrica cava, ed è scorrevole lungo le pareti di un foro radiale predisposto nel corpo della pompa.

Il corpo della pompa è anche munito di un condotto di alimentazione del combustibile dal foro radiale ai vari cilindri. Il condotto di alimentazione viene chiuso dalla parete laterale dell'otturatore. Allo scopo di lubrificare e raffreddare l'albero della pompa, l’eccentrico e le varie superfici di attrito con il corpo della pompa e con i pistoni, l'otturatore è anche munito di un foro calibrato assiale, il quale consente continuamente il passaggio del combustibile verso il carter.

Allo scopo di evitare l’accumulo di combustibile in un cilindro del motore in caso di una rottura del rispettivo iniettore, o l'aspirazione del combustibile dalla camera di azionamento in caso di insufficienza o mancanza di alimentazione da parte della pompa a bassa pressione, ad esempio a causa di un guasto, l'otturatore viene chiuso automaticamente ad opera di una molla di compressione, quando la pressione del combustibile ricevuto è minore di un certo valore.

La molla di compressione è disposta all'interno dell'otturatore e si appoggia contro una piastrina forata, la quale presenta una superficie atta ad accogliere l'estremità della molla. Questa piastrina viene in genere fissata all'estremità opposta del foro di guida dell'otturatore, ad esempio mediante saldatura.

In questa pompa nota, la lavorazione del foro radiale nel corpo della pompa, il fissaggio della piastrina e il montaggio della molla risultano particolarmente difficili e costosi, giacché richiedono lunghi tempi e personale altamente specializzato. Inoltre, la presenza della piastrina forata, sull'estremità del foro verso il carter, richiede una certa limitazione nel diametro ester no dell'eccentrico, per cui a parità di condizioni la portata della pompa risulta limitata.

Scopo dell'invenzione è quello di realizzare una pompa ad alta pressione, la quale sia della massima semplicità e sicurezza di funzionamento, ed in cui la valvola di intercettazione risulti di facile montaggio e di costo contenuto, eliminando gli inconvenienti sopra elencati per le pompe con valvole d'intercettazione note.

Secondo l'invenzione, questo scopo viene raggiunto da una pompa ad alta pressione munita di valvola di intercettazione per l'alimentazione di combustibile ad un motore a combustione interna, in cui la pompa comprende un corpo includente almeno una camera di compressione del combustibile ed una camera di azionamento che racchiude degli organi di azionamento di detta pompa, ed in cui detta valvola comprende un otturatore scorrevole in un foro di detto corpo, per chiudere un condotto di alimentazione del combustibile, detto condotto di alimentazione 'essendo predisposto in detto corpo tra detto foro e detta camera di compressione, detto otturatore essendo tenuto in posizione di chiusura da una molla di compressione, caratterizzata dal fatto che detta molla si appoggia direttamente od indirettamente contro uno spallamento disposto in detto foro, detto spallamento essendo di pezzo con detto corpo.

Secondo una prima forma di realizzazione dell'invenzione, la molla si appoggia contro lo spailamento ad opera di mezzi fissati amovibilmente nel foro e comprendenti un disco forato, inserito in modo amovibile nel foro, ed un elemento metallico elastico a forma di C, disposto tra il disco e lo spallamento, in una scanalatura anulare adiacente allo spallamento.

Secondo un'altra forma di realizzazione dell'invenzione, la molla si appoggia direttamente contro lo spallamento, e la parete del foro è munita di una scanalatura anulare per consentire una lavorazione di precisione della parete stessa.

Per una migliore comprensione dell'invenzione, vengono qui descritte due forme preferite di realizzazione, fatte a titolo esemplificativo con l'ausilio degli annessi disegni, in cui:

Figura 1 è una vista laterale parzialmente sezionata di una pompa ad alta pressione con valvola di intercettazione per l'alimentazione di combustibile ad un motore a combustione interna, secondo l'invenzione;

Figura 2 è una sezione della valvola e di una porzione della pompa in scala ingrandita, secondo una prima forma di realizzazione dell'invenzione;

Figura 3 è una vista in pianta di una dettaglio di Figura 2, in scala ulteriormente ingrandita;

Figura 4 è una sezione di un altro dettaglio di una variante di Figura 2;

Figura 5 è una sezione della valvola e di una porzione della pompa in scala ingrandita, secondo un'altra forma di realizzazione dell'invenzione.

Con riferimento alla Figura 1, con 5 è genericamente indicata una pompa ad alta pressione per l'alimentazione del combustibile ad un motore a combustione interna, ad esempio per un autoveicolo. La pompa 5 è alimentata con il combustibile prelevato dall'usuale serbatoio attraverso una pompa a bassa pressione, non indicata nei disegni, la quale è azionata da un motore elettrico, che viene eccitato alla messa in moto del motore.

La pompa ad alta pressione 5 è del tipo a tre pistoni radiali 6, i quali scorrono in tre cilindri 7 disposti a stella in un corpo 8 della pompa 5. Ciascun cilindro 7 è chiuso da una piastra 9 portante una valvola di aspirazione 11 ed una valvola di mandata 12. Ciascun cilindro 7 e la relativa piastra 9 sono bloccati sul corpo 8, mediante una corrispondente testa 13 di chiusura.

I pistoni 6 sono azionati in sequenza da un unico eccentrico 14 di pezzo con un albero 16 azionato dall'albero del motore a combustione interna. L'eccentrico 14 agisce sui pistoni 6 attraverso un anello 17 avente-per ciascun pistone 6 una porzione 18 sfaccettata, atta a collaborare con un pattino 19 fissato sul pistone 6. Ciascun pattino 19 è spinto verso l'eccentrico da una corrispondente molla 21.

Lo spazio tra l'estremità di ciascun pistone 6 e la relativa piastra 9 costituisce una camera di compressione 22, per cui è chiaro che le tre camere di compressione 22 sono disposte dentro al corpo 8. Lo spazio all'interno del corpo 8, in cui ruota l'albero 16 e l'eccentrico 14, ed in cui sono disposti i cilindri 7, forma una camera di azionamento 23 della pompa 5, la quale è chiusa da una flangia 24 fissata sul corpo 8 in modo noto. L'albero 16 è montato girevolmente a tenuta sulla flangia 24. La camera 23 è in comunicazione, in modo noto, con un condotto 25 di scarico verso il serbatoio.

Il corpo 8 è in ghisa mentre le teste 13 sono in acciaio. Il corpo 8 e le teste 13 presentano una terna di condotti di aspirazione 26, in comunicazione con un condotto, formato da una scanalatura anulare 27 della flangia 24. Ciascun condotto 26 è inoltre in comunicazione con la corrispondente camera di compressione 22, attraverso la corrispondente valvola di aspirazione 11. Ciascuna piastra 13 presenta anche un condotto di compressione 28 il quale, tramite la corrispondente valvola di mandata 12, mette in comunicazione la camera di compressione 22 con un condotto di mandata 29 della pompa 5. Il corpo 8 è inoltre munito di un condotto di alimentazione 30 ottenuto mediante due fori a croce 31, chiusi verso l'esterno da due tappi 32. Da una parte il condotto 30 è in comunicazione con la scanalatura anulare 27 della flangia 24, per cui esso risulta in comunicazione con le camere di compressione 22. Dall'altra parte il condotto 30 sfocia su una parete cilindrica 33 di un foro radiale 34 cilindrico, formato nel corpo 8. Il foro 34 è in comunicazione con la camera di azionamento 23 e sporge in parte verso la flangia 24. Nel foro 34 è inserito un condotto 36 di ingresso collegato alla pompa di bassa pressione.

Nel foro 34 è alloggiata una valvola di intercettazione, genericamente indicata con 37, la quale comprende un otturatore 38 cilindrico e cavo. In particolare, l'otturatore 38 è a forma di un pistone o tazza, e comprende una parete laterale 39 atta a scorrere con grande precisione lungo la parete 33 del foro 34, per cui sia la parete 33 del foro 34, che la parete 39 dell'otturatore 38 devono essere lavorate con grande precisione.

L'otturatore 38 comprende inoltre una parete piana 40, la quale è munita di un foro calibrato 41 atto a consentire il passaggio di una certa quantità di combustibile anche quando l'otturatore 38 chiude il condotto 30. All'interno dell'otturatore 38 è inserita una molla elicoidale di compressione 42, la quale si appoggia contro un elemento di supporto fissato all'estremità del foro 34 verso la camera di azionamento 23. L'elemento di supporto deve essere forato per consentire il passaggio del combustibile dal foro 34 verso la camera di azionamento 23, come descritto nella domanda di brevetto Italiano N. T095A 000010.

Secondo l'invenzione, l'elemento di. supporto della molla 42 è costituito da uno spailamento 43 del foro 34 di pezzo con il corpo 8, il quale è disposto in corrispondenza della sua estremità adiacente alla camera di azionamento 23. Lo spallamento 43 delimita un'apertura circolare 45 (Figura 2), il cui diametro è minore del diametro del foro 34. La molla 42 si appoggia, direttamente o indirettamente contro lo spallamento 43, per cui il montaggio della valvola di intercettazione 37 risulta semplificata.

Secondo la forma di realizzazione di Figura 2, la molla 42 si appoggia contro lo spallamento 43 ad opera di mezzi fissati amovibilmente nel foro 34, i quali comprendono un disco 44 munito di un'apertura centrale 46 per consentire il passaggio del combustibile dal foro 34 verso la camera di azionamento 23. Vantaggiosamente, la differenza tra il diametro del foro 34 e quello dell'apertura 45 è compresa tra 1 e 3 mm, mentre lo spallamento 43 presenta uno spessore compreso 2 e 4 mm.

L'apertura 46 del disco 44 è munita di un bordo rialzato 47 di guida di una delle estremità della molla 42. Il disco 44 può essere ottenuto da una lamiera, assieme all'apertura 46 ed al bordo rialzato 47, mediante una pressa di tranciatura ed deformazione a freddo, od imbutitura, per cui risulta di costo limitato.

I mezzi fissati amovibilmente nel foro 34 comprendono inoltre un elemento metallico 48 a forma di C, cedevole elasticamente in direzione radiale, ad esempio un anello standard di tipo Seger (Figura 3). L'anello 48 è disposto nel foro 34 (Figura 2) tra il disco 44 e lo spallamento 43. In particolare, la parete 33 del foro 34 è munita di una scanalatura anulare 49 adiacente allo spallamento 43, la quale è atta ad accogliere l'anello 48 a scatto in modo amovibile. Il diametro dell'apertura 45 è tale da consentire la lavorazione per l'ottenimento della scanalatura 49 attraverso l'apertura 45 stessa.

L'anello 48 viene inserito nella scanalatura 49 o disinserito da essa, avvicinando tra loro le due estremità dell'anello 48. E' pertanto evidente che anche il montaggio dei vari pezzi della valvola 37 risulta di costo molto limitato. L'unica avvertenza, richiesta all'operatore in tale montaggio, consiste nell'orientare il disco 44 con il bordo 47 rivolto verso la molla 42.

Allo scopo di eliminare anche questa avvertenza, e/o di facilitare il montaggio automatico della valvola 37, secondo la variante di Figura 4, L'apertura 45 del disco 44 può essere munita di un anello 51 formante due bordi simmetrici rispetto al disco 44 stesso, e sporgenti assialmente nelle due direzioni opposte. L'anello 51 può essere saldato sul disco 44, oppure essere ottenuto di pezzo, mediante compattazione e sinterizzazione di polvere metallica.

Secondo la forma di realizzazione di Figura 5, la molla 42 si appoggia direttamente sullo spallamento 43. Vantaggiosamente, il diametro dell'apertura 45 è compreso tra 3 e 5 mm, mentre lo spallamento 43 presenta uno spessore compreso tra 5 e 8 mm. Allo scopo di consentire la lavorazione fine della parete 33 del foro 34 dall'esterno del corpo 8, nella parete 33 viene ottenuta di lavorazione una scanalatura anulare 52, la quale può avere una profondità minore di quella della scanalatura 49 di Figura 2. E' quindi evidente che il costo di fabbricazione della valvola 37 di Figura 5 risulta ancora minore di quello della valvola 37 di Figura 2.

Da quanto visto sopra, risultano evidenti i vantaggi della pompa ad alta pressione dell'invenzione rispetto alle pompe della tecnica nota. Innanzitutto, il montaggio in modo amovibile del disco 44 e dell'anello 48 consente una riduzione dei costi di fabbricazione della pompa. Inoltre, lo spallamento 43 evita qualsiasi operazione di fissaggio dell'elemento di supporto della molla 42 nel foro 34. Infine, si evita qualsiasi interferenza dell'anello 17 dell'eccentrico con l'elemento di supporto della molla 42, per cui per aumentare la portata della pompa, può essere aumentato il diametro dell'eccentrico 14.

Si intende che alla pompa ad alta pressione descritta possono essere apportate varie modifiche e perfezionamenti senza uscire dall'ambito delle rivendicazioni. Ad esempio, la pompa 5 può avere i pistoni disposti in modo diverso di quella descritta. Inoltre essa può essere applicata su un motore per usi diversi della trazione di un autoveicolo.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1. Pompa ad alta pressione munita di valvola di intercettazione per l'alimentazione di combustibile per un motore a combustione interna, in cui la pompa comprende un corpo (8) includente almeno una camera di compressione (22) del combustibile ed una camera di azionamento (23) che racchiude degli organi di azionamento (14, 16, 17, 19) della pompa, ed in cui detta valvola (37) comprende un otturatore (38) scorrevole in un foro (34) di detto corpo (8) per chiudere un condotto di alimentazione (30) del combustibile, detto condotto di alimentazione essendo predisposto in detto corpo (8) tra detto foro (34) e detta camera di compressione (22), detto otturatore (38) essendo tenuto in posizione di chiusura da una molla di compressione (42), caratterizzata dal fatto che detta molla (42) si appoggia direttamente od indirettamente contro uno spailamento (43) disposto in detto foro (34), detto spallamento (43) essendo di pezzo con detto corpo (8).
2. Pompa ad alta pressione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta molla (42) si appoggia contro detto spallamento (43) attraverso mezzi (44, 48) fissati amovibilmente in detto foro (34).
3. Pompa ad alta pressione secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detti mezzi (44, 48) comprendono un disco (44) munito di un'apertura (46) per consentire il passaggio di combustibile versò detta camera di azionamento (22), detto disco.(44) essendo inserito in modo amovibile in detto foro (34).
4. Pompa ad alta pressione secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detti mezzi (44, 48) comprendono inoltre un elemento metallico (48) a forma di C, disposto tra detto disco (44) e detto spailamento (43), detto elemento (48) essendo cedevole elasticamente in direzione radiale, detto foro (34) essendo munito di una scanalatura anulare (49) adiacente a detto spallamento (43) ed atta ad accogliere amovibilmente a scatto detto elemento (48).
5. Pompa ad alta pressione secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detto elemento (48) è un anello standard tipo Seger.
6. Pompa ad alta pressione secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che detto spallamento (43) è delimitato da un'apertura circolare (45) avente un diametro minore del diametro di detto foro (34) e tale da consentire una lavorazione per l'ottenimento di detta scanalatura (49) attraverso detta apertura (45).
7. Pompa ad alta pressione secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che detti due diametri presentano una differenza tra loro compresa tra 1 e 3 mm, detto spallamento (43) avendo uno spessore compreso tra 2 e 4 mm.
8. Pompa ad alta pressione secondo una delle rivendicazioni da 3 a 7, caratterizzata dal fatto che l'apertura (46) di detto disco (44) è munita di un bordo rialzato (47) di guida di detta molla (42).
9. Pompa ad alta pressione secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che detto bordo (47) è ottenuto per deformazione a freddo di detto disco (44).
10. Pompa ad alta pressione secondo una delle rivendicazioni da 3 a 7, caratterizzata dal fatto che l'apertura (46) di detto disco (44) è munita di due bordi (51) simmetrici rispetto a detto disco (44) e sporgenti assialmente in due direzioni opposte, per semplificare il suo posizionamento in detto foro (34).
11. Pompa ad alta pressione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta molla (42) si appoggia direttamente contro detto spallamento (43), detto spallamento (43) essendo delimitato da un'apertura (45) avente un diametro compreso tra 3 e 5 mm.
12. Pompa ad alta pressione secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che una parete cilindrica (33) di detto foro (34) presenta una scanalatura anulare (52) adiacente a detto spallamento (43) per consentire una lavorazione di precisione di detta parete (33 ) .
13. Pompa ad alta pressione secondo la rivendicazione 11 o 12, caratterizzata dal fatto che detto spallamento (43) presenta uno spessore compreso tra 5 e 8 min.
14. Pompa ad alta pressione secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che essa comprende una pluralità di cilindri (7) disposti a stella in detto corpo (8), ed una pluralità di pistoni (6) associati a detti cilindri (7) e scorrevoli radialmente, detti mezzi di azionamento (14, 16, 17, 19) comprendendo un eccentrico comune (14) di pezzo con un albero (16), detto eccentrico (14) e detto albero (16) essendo alloggiati in detta camera di azionamento (23).
15. Pompa ad alta pressione secondo la rivendicazione 14, caratterizzata dal fatto che detto eccentrico (14) è atto ad azionare detti pistoni (6) tramite un anello (17) avente una pluralità di porzioni sfaccettate (18), ciascuna di dette porzioni (18) impegnando un pattino (19) portato da un corrispondente pistone (6), detto anello (17) e detti pattini (19) essendo alloggiati in detta camera di azionamento (23).