ES2643312T3

ES2643312T3 - Bomba de alta presión, en particular bomba de inyección para un sistema de combustible de un motor de combustión interna.

Info

Publication number: ES2643312T3
Application number: ES14701157.1T
Authority: ES
Inventors: Siamend Flo; Stefan PFUHL; Tamim Latif; Peter ANDRETZKY
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-01-14
Publication date: 2017-11-22
Anticipated expiration: 2034-01-14
Also published as: US20160032879A1; WO2014139697A1; KR20150123260A; DE102013204549A1; EP2971747A1; EP2971747B1; JP6516801B2; JP2016509161A; JP2017223233A; CN105143661A

Description

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DESCRIPCION

Bomba de alta presion, en particular bomba de inyeccion para un sistema de combustible de un motor de combustion interna

Estado de la tecnica

La invention se relaciona con una bomba de alta presion de acuerdo con la reivindicacion 1 y con una parte de brida de acuerdo con las reivindicaciones secundarias.

En el mercado se conocen sistemas de combustible para motores de combustion interna que presentan, entre otros, una bomba de alta presion, por ejemplo una bomba de inyeccion directa de bencina (IDB). Con esta se puede transportar una cantidad necesaria de combustible a una presion deseada a un tanque de combustible o un distribuidor de combustible. Estas bombas de combustible de alta presion estan realizadas, por ejemplo, como bombas de inyeccion. Para ello, se atornilla una carcasa de la bomba de alta presion de combustible por medio de una brida (brida de la bomba) con un cabezal de cilindro del motor de combustion interna. Segun la construction, la union entre la brida y la carcasa esta expuesta a grandes esfuerzos mecanicos que son consecuencia de fuerzas de presion, vibraciones y fuerzas de apriete.

En el documento WO 2012/109180 A1se revela una bomba de alta presion.

Divulgation de la invencion

El problema en que se basa la presente invencion se supera con una bomba de alta presion de acuerdo con la reivindicacion 1. Las mejoras ventajosas se describen en las reivindicaciones secundarias. Las caracterlsticas importantes de esta invencion se describen en la siguiente description y en los correspondientes dibujos. La invencion ofrece la ventaja que en lugar de disponer una brida en una carcasa de una bomba de alta presion (bomba de alta presion) por union de materiales, se puede colocar por union positiva, por retacado o prensado. No es necesaria una union con soldadura entre la brida y la carcasa. Al desaparecer la soldadura se evita la incorporacion de energla termica y una consecuente modification estructural del material de las partes soldadas. De esta manera se reducen simultaneamente las deformaciones no deseadas de la brida o de la carcasa, debidas a la modificacion estructural del material. Ademas, se puede programar un orden mas flexible de los pasos de montaje en la fabrication de la bomba de alta presion, gracias a lo cual puede resultar una simplification de la fabrication y una reduction de los costos. Con el retacado o prensado de partes de brida en la carcasa de la bomba a presion de la invencion se evita que entre suciedad como por ejemplo, en una operation de soldadura, salpicaduras y residuos de soldadura. Ademas, la omision de la operacion de soldadura permite una fabricacion economica y comparativamente de poca masa de la brida y de otro material diferente del acero especial.

Asimismo, con respecto a una realization de una sola pieza, la brida de por lo menos dos partes de la invencion tiene la ventaja de que en la fabricacion de las partes de brida por estampado se puede lograr que haya un desperdicio de material comparativamente menor. Esto es posible porque en la brida de por lo menos dos partes de la invencion cada una de las partes de la brida presenta exclusivamente, por ejemplo, una escotadura semicircular. Esto permite una disposition optima del contorno de la brida sobre la banda de material durante el estampado. Ademas, no se requieren elementos de conexion adicionales para montar las partes de la brida en la carcasa de la bomba de alta presion. Tales elementos adicionales serlan, por ejemplo, pernos. Por lo tanto, la exactitud de posicionamiento requerida entre las partes de la brida y la carcasa de la bomba de alta presion es comparativamente escasa, ya que no hay perforaciones que deben coincidir entre si para colocar a presion los mencionados pernos. Asimismo se pueden omitir otras perforaciones en la carcasa para colocar pernos. Otra ventaja consiste en que las partes de la brida pueden ser colocadas con juego en la carcasa antes de retacarlas, con lo cual, en caso necesario, se pueden compensar tolerancias de los componentes.

La invencion se relaciona con una bomba de alta presion, en particular una bomba de inyeccion para un sistema de combustible de un motor de combustion interna, donde la bomba de alta presion comprende una carcasa y una brida dispuesta en forma fija en la carcasa. Segun la invencion, la brida esta formada por lo menos por dos partes y la bomba de alta presion presenta una zona de alojamiento en forma de ranura, donde es recibida una parte radial interior de la brida. Ademas, las partes de la brida son retenidas en la carcasa por medio de una conexion retacada o prensada. No es necesaria una conexion por soldadura para mantener las partes de la brida en la carcasa, gracias a lo cual desaparecen desventajas especlficas.

En una forma de realizacion de la bomba de alta presion, las partes de brida presentan aberturas que estan dispuestas en las partes de brida de manera tal que, en su position de de montaje, las aberturas de las partes de brida quedan parcialmente cubiertas por la ranura y el material de la carcasa esta retacado en las aberturas. De esta manera se crea espacio de manera simple y economica para las modificaciones estructurales del material provocado por el retacado.

Aqul se puede prever que las aberturas sean agujeros circulares. Los agujeros redondos se pueden hacer facil y economicamente durante un proceso de estampado, con lo cual se puede abaratar la fabricacion de la bomba de alta presion.

En otra forma de realizacion de la bomba de alta presion las zonas radiales interiores de las partes de brida tienen 5 segmentos que presentan mayor espesor del material y/o otro prensado que las zonas situadas a los lados. Por medio de estos segmentos las partes de la brida son presionadas dentro de la ranura. Gracias a estos segmentos es posible reducir drasticamente las fuerzas de presion necesarias, dado que la superficie de contacto entre las partes de la brida por una parte, y la carcasa por otra se reduce o hasta se minimiza y ademas, las partes de brida son sustancialmente mas elasticas en las zonas de los mencionados segmentos.

10 Por lo tanto, se puede obviar un acabado de precision, como por ejemplo un amolado. La forma, posicion y cantidad de los segmentos se puede elegir segun su ubicacion.

En general, la carcasa de la bomba de alta presion es de acero inoxidable para protegerla suficientemente contra la corrosion que provoca el contacto con combustible que contiene etanol. Dado que segun la invencion la union entre la brida y la carcasa carece de una union por soldadura, la brida puede ser ventajosamente de un material diferente 15 del de la carcasa.

Por ejemplo se puede prever que la carcasa y la brida sean de dos aceros especiales diferente. Para la parte de brida se puede usar en particular un acero especial mas economico, con lo cual es posible reducir los costos de material de manera correspondiente. En este caso no es indispensable que el acero especial sea apto para soldadura.

20 En una forma de realizacion de la parte de brida se preve que sea de aluminio o de un compuesto de aluminio o de acero. De esta manera se crean alternativas para la parte de brida con las cuales se pueden simplificar y abaratar los costos de fabricacion de la bomba de alta presion. Esto es posible, en particular porque la brida no esta unida con la carcasa por medio de una soldadura.

Ademas, se puede prever que la parte de brida sea fabricada por estampado y/o prensado. Las formas de 25 realizacion conocidas de bridas son, en general, de una sola pieza y presentan por lo tanto, un agujero redondo en el centro que esta destinado a la union de la brida con la carcasa de la bomba de alta presion. En la forma de realizacion de la invencion, la brida consta de por lo menos dos partes y cada una de las partes de la brida solo presenta una escotadura, por ejemplo, semicircular. De esta manera, las partes de la brida pueden ser dispuestas de manera particularmente conveniente sobre la banda de material para el proceso de estampado, con lo cual 30 resulta escaso desperdicio de material. Esto permite correspondientes reducciones de costos.

A continuacion se describen ejemplos de realizacion de la invencion referidas a los siguientes dibujos, que muestran:

Figura 1A: una primera forma de realizacion de una bomba de alta presion vista desde abajo;

Figura 1B: una primera forma de realizacion de la bomba de alta presion de la Figura 1A en una vista en seccion lateral;

35 Figura 2A: una parte de brida para una segunda forma de realizacion de la bomba de alta presion, vista en perspectiva;

Figura 2B: una segunda forma de realizacion de la bomba de alta presion con partes de brida de la Figura 2A en seccion lateral, y

Figura 3: una vista en planta esquematica de una banda de material para la fabricacion de partes de brida, con 40 partes de brida listas dispuestas en la misma.

A continuacion se usaran los mismos numeros referenciales para elementos y dimensiones que tienen funcion equivalentes, tambien en las formas de realizacion diferentes.

Las Figuras 1A y 1B muestran una bomba de alta presion configurada como bomba de inyeccion para un motor de combustion interna (que no se muestra), en una primera y una segunda vista. En la Figura 1A se representa un lado 45 “inferior” de la bomba de alta presion 10, el cual en estado montado de la bomba de alta presion 10 esta orientado hacia una estructura suplementaria 12 (vease Figura 1B) del motor de combustion interna. La bomba de alta presion 10 presenta una carcasa 14 y dos partes de brida iguales 16a y 16b.

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Las dos partes de brida 16a y 16b forman juntas una brida 16 dispuesta en forma rlgida en la carcasa 14 de la bomba de alta presion 10. Para ello, la bomba de alta presion 10 presenta una zona de alojamiento en forma de ranura 18 (ranura) (vease Figura 1B). En la zona de alojamiento en forma de ranura 18 es recibida una respectiva parte radial interior de la brida 16a o 16b. Las partes de brida 16a y 16b presentan, cada una, dos aberturas 20, que aqul son redondas. Las aberturas 20 estan dispuestas de manera tal en las partes de brida 16a y 16b, que en estado montado, dichas aberturas 16a y 16b solo quedan parcialmente cubiertas por la ranura. Aqul el material de la carcasa 14 esta retacado en las aberturas 20 (union por prensado).

En las Figuras 1A y 1B, las partes de brida 16a y 16b son iguales entre si, especlficamente son espejo-simetricas con respecto a una llnea media vertical que no se representa. Las partes 16a y 16b esta realizadas aqul por estampado y prensado. En las zonas que en las Figuras 1A y 1B estan a la izquierda y derecha, las partes de brida 16a y 16b presentan segmentos de borde 22 rebajados con respecto a las zonas restantes de las partes de brida mediante una operation de prensado y permiten as! que las partes 16a y 16b de la brida tenga una geometrla tridimensional. De esta manera, las partes de brida 16a y 16b aumentan su rigidez mediante los segmentos de borde 22, lo cual resulta en una mayor resistencia. En este caso, cada una de las partes de la brida 16a y 16b presenta un agujero de fijacion circular 24. Por medio de los agujeros de fijacion 24 se puede atornillar las partes de brida 16a y 16b, y por lo tanto la bomba de alta presion 10, en la estructura suplementaria 12. En las Figuras 1A y 1B no se representan los correspondientes tornillos.

La figura 1B muestra la disposition de la bomba de alta presion 10 de la Figura 1A en una section parcial volcada 90°. En la Figura 1B se aprecia en particular, la estructura suplementaria 12 y la zona de alojamiento en forma de ranura 18. La zona de alojamiento en forma de ranura 18 esta dispuesta en una zona radial perimetral externa de la carcasa 14.

Se aprecia como es recibida la zona radial interior de las partes de brida 16a y 16b en la zona de alojamiento en forma de ranura (18). Dado que secciones de material de la carcasa que rodean el alojamiento en forma de ranura 18 en una zona de las aberturas 20 son retacadas en las aberturas 20, la brida 16 o ambas partes de brida 16a y 16b pueden ser unidas con la zona de alojamiento en forma de ranura 18 o con la carcasa 14. Se sobreentiende que, a diferencia del ejemplo de las Figuras 1A y 1B, las aberturas 20 pueden ser dispuestas en casi cualquier cantidad, disposicion y forma en las partes de brida 16a y 16b.

En la Figura 1B solo se ha representado la carcasa 14 de la bomba de alta presion en una zona de las partes de brida 16a y 16b. Ademas, la forma de realization de la bomba de alta presion 10 de las Figuras 1A y 1B corresponde a formas de realizacion corrientes de bombas de alta presion para combustible, las que estan configuradas como bombas de piston, en particular como bombas de inyeccion.

El montaje de las partes de brida 16a y 16b en la carcasa 14 se realiza, por ejemplo, con los siguientes pasos: en un primer paso se colocan las dos partes de brida 16a y 16b en la zona de alojamiento en forma de ranura 18, en una position definida. En un segundo paso se retaca el material de la carcasa 14 por retacado circular en los agujeros previstos 20. Preferentemente se usan por lo menos dos agujeros 20 para cada parte de brida 16a o 16b para impedir una desviacion radial y/o torsion tangencial de las partes de brida 16a y 16b con respecto a la carcasa 14. Aqul los agujeros 20 solo estan cubiertos parcialmente por la zona de alojamiento en forma de ranura 18. A ralz de esto, la zona de alojamiento en forma de ranura 18 se puede realizar con una profundidad radial comparativamente menor, con lo cual se facilita el trabajo de mecanizacion necesario para fabricar la carcasa 14. Las Figuras 1A y 1B describen una union sustancialmente positiva entre la carcasa 14 y las partes de brida 16a o 16b.

Las Figuras 2A y 2B muestran una forma de realizacion alternativa de la forma de realizacion de las Figuras 1A y 1B de las partes de brida 16a y 16b o de la bomba de alta presion 10. En la Figura 2A, la parte de brida 16b se representa en perspectiva.

Aqul la parte de brida 16b presenta, en una zona radial interior, tres segmentos 26 que tienen mayor espesor de material o un prensado diferente del que tiene las zonas situadas lateralmente. Ademas, las dos partes de brida 16a y 16b tambien son iguales en las Figuras 2A y 2B.

Por medio de los segmentos 26, las dos partes de brida 16a y 16b estan encajadas a presion (unidas por prensado) en la zona de alojamiento en forma de ranura radial perimetral 18. Por lo tanto, resultan por lo menos tres segmentos radiales interiores con los cuales son retenidas las partes 16a y 16b en la carcasa 14. En las Figuras 2A y 2B y en las Figuras 1A Y 1B no es necesaria una union con soldadura para asegurar las partes de brida 16a y 16b en la carcasa 14.

Se sobreentiende que a diferencia de los ejemplos de las Figuras 2A y 2B los segmentos 26 pueden disponerse en casi cualquier cantidad, orden y forma en las partes de brida 16a y 16b. Ademas es concebible disponer elementos comparables a las segmentos 26 en la zona de alojamiento en forma de ranura 18 de la carcasa, en lugar de hacerlo en las partes de brida 16a y 16b. Esto no se representa en las Figuras 2A y 2B.

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Aqul la carcasa 14 de la bomba de alta presion 10 es de un acero especial de calidad comparativamente elevada que permite que la bomba de alta presion 10 pueda funcionar con un combustible que contiene etanol sin corroerse. En cambio, las dos partes de brida 16a y 16b son de un acero especial de calidad comparativamente economica. Como alternativa es posible que las partes de brida 16a y 16b sean de aluminio o de un compuesto de aluminio o tambien de acero. Lo mismo que en las Figuras 1A Y 1B, las partes de brida 16a y 16b de las Figuras 2A y 2B se obtienen por estampado y/o prensado.

En la forma de realization de la bomba de alta presion 10 de las Figuras 2A y 2B, el montaje de las partes de brida 16a y 16b en la carcasa 14 se realiza insertandolas a presion, en particular con participation de los segmentos 26 descritos mas arriba. Las fuerzas de presion necesarias son comparativamente pequenas, pues la suma de las superficies de contacto (zonas de presion), entre las partes de brida 16a y 16b o los segmentos 26 y la carcasa 14 de la bomba de alta presion tambien son comparativamente pequenas. Ademas, segun la construction, las partes de brida 16a y 16b son comparativamente elasticas en los segmentos 26. Gracias a una reduction de este tipo de las fuerzas de insertion puede omitirse eventualmente un costoso acabado, por ejemplo de pulido. Las Figuras 2A y 2B describen una union sustancialmente con arrastre de fuerza entre la carcasa 14 y las partes de brida 16a y 16b.

La Figura 3 muestra una parte de un esquema de la banda de material 28 para la fabrication de partes de brida 16a y 16b con partes de brida 16a y 16b estampadas y prensadas listas dispuestas en la misma. A partir de la banda de material 28 se pueden producir en forma continua partes de brida 16a y 16b estampadas y prensadas. Aqul se representan dos partes de brida 16a y 16b completas.

Se puede ver que las partes de brida 16a y 16b estan dispuestas sucesivamente sobre la banda de material 28, cuya disposition es particularmente optima. En particular, los segmentos de borde 22 de una respectiva parte de brida 16a o 16b pueden estar dispuestos comparativamente cerca de una escotadura semicircular de una parte de brida 16a o 16b dispuesta sobre la banda de material 28. De esta manera el desperdicio de material es particularmente escaso y el costo de fabricacion de las partes de brida 16a y 16b o de la bomba de alta presion se reduce.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Una bomba de alta presion (10), en particular una bomba de inyeccion para un sistema de combustible de un motor de combustion interna, donde la bomba de alta presion (10) comprende una carcasa (14) y una brida (16) dispuesta en la carcasa (14), donde la brida (16) consta por lo menos de dos partes y donde la bomba de alta presion (10) presenta una zona de alojamiento en forma de ranura (18), en la cual es recibida una parte radial interior de las partes de brida (16a y 16b), caracterizada porque las partes de brida (16a y 16b) son retenidas en forma rlgida en la carcasa (14) por medio de una union retacada y/o prensada.
2. Una bomba de alta presion (10) de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada porque las partes de brida (16a y 16b) presentan aberturas (20) que estan dispuestas en las partes de brida (16a y 16b), de manera tal que en su posicion montada, las aberturas (20) de las partes de brida (16a y 16b) son cubiertas parcialmente por la ranura (18) y el material de la carcasa (14) esta retacado en las aberturas (20).
3. Una bomba de alta presion (10) de acuerdo con la reivindicacion 2, caracterizada porque las aberturas (20) estan configuradas como agujeros redondos.
4. Una bomba de alta presion (10) de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada porque las zonas radiales interiores de las partes de brida (16a y 16b) presentan segmentos (26) que tienen mayor espesor de material y/o un prensado diferente del que tienen las zonas situadas lateralmente y con cuyos segmentos (26) son insertadas a presion las partes de brida (16a y 16b) en la ranura (18).
5. Una bomba de alta presion (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la carcasa (14) y la brida (16) se hacen de aceros especiales diferentes.
6. Una bomba de alta presion (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque por lo menos una de las partes de brida (16a o 16b) es de aluminio o de un compuesto de aluminio o de acero.
7. Una bomba de alta presion (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque por lo menos una de las partes de brida (16a o 16b) se realiza por estampado y/o prensado.