ТОПЛИВОПОДКАЧИВАЮЩИЙ НАСОС

Область техники, к которой относится полезная модель.
Полезная модель относится к области двигателестроения и может быть использована в топливной аппаратуре аккумуляторного типа для двигателей внутреннего сгорания.
Уровень техники.
Из уровня техники известно техническое решение по патенту на изобретение DE 19528631 (A1), BOSCH GMBH ROBERT [DE], F04C 15/00, F04C 15/00, F03C 2/08, F04C 2/14, опубл. 06.02.1997 г., в котором представлено в котором представлено описание шестеренчатого насоса (10), в корпусе которого (11) выполнена сквозная выемка (12), которая вмещает в себя зубчатую передачу (13) из двух зацепляющихся шестерен (14, 15), которые передают давление от всасывающего соединения (31) шестеренчатой машины (10) до напорного соединения (32), при этом приводная шестерня (14) зубчатой передачи (13) неподвижно соединена с выступающим наружу приводным валом (17), шестерня (15), взаимодействующая с приводной шестерней (14), расположена на подшипниковом валу (18), при этом хранение приводного вала (17) и подшипникового вала (18) осуществляется в отверстиях (22, 23), выполненных в опорных элементах (19, 20), опорные элементы (19, 20) закрывают выемку (12) торцевой стороной и герметично соединены с корпусом (11), что каждый опорный элемент (19, 20) выполнен в виде несущих элементов (19, 20), что каждый опорный элемент (19, 20) выполнен в виде подшипниковых элементов (19, 20), и хотя бы один первый, имеет, по крайней мере, частично вращающийся паз (28) по внешнему контуру, который вместе со стенкой выемки (12) образует первую полость (36), связанную с напорным соединением (32) шестеренчатой машины (10), и его конструкция и расположение ослабляют опорные элементы (19, 20) таким образом, что гидростатическое давление в первой полости (36) ослабляет опорные элементы (19, 20) во время работы шестеренчатой машины (10), по крайней мере, частично деформирована, так что промежуточные зазоры зубчатого узла (13) с торцевой стороны герметизированы в осевом виде. Общими признаками, совпадающими с существенными признаками заявляемой полезной модели, являются: шестеренчатый (топливоподкачивающий) насос, зубчатая передача, состоящая из приводной (ведущей) и ведомой шестерни, находящиеся во взаимном зацеплении, приводной (ведущий) вал, ведомый вал.
Недостатком вышеописанного шестеренчатого насоса является высокая интенсивность износа корпуса и ведущей шестерни в точках контакта шестерни с торцовыми поверхностями корпуса насоса, так как ведущая шестерня неподвижно соединена с ведущим валом. Такое соединение требует обеспечения параллельности торцовых поверхностей корпуса насоса и перпендикулярности ведущего вала и торцовых поверхностей с допусками, не превышающими радиального и торцового зазоров между ведущей шестерней и корпусом насоса. В противном случае, при существенной непараллельности торцовых поверхностей корпуса насоса и неперпендикулярности ведущего вала в корпусе насоса происходит точечный контакт вращающейся ведущей шестерни с неподвижными корпусом и крышкой, в результате чего в точках контакта существенно возрастает интенсивность износа, и насос быстро выходит из строя.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является техническое решение по патенту РФ на изобретение №2492348, РОБЕРТ БОШ ГМБХ (DE), F02M 59/10, опубл. 10.09.2013 г., в котором представлено описание топливного насоса, прежде всего для системы (10) питания поршневого двигателя внутреннего сгорания, имеющего корпус (20) и, по меньшей мере, одну, по меньшей мере, опосредованно прилегающую к его части (22) и движущуюся при работе насоса деталь (24, 26), на указанную часть (22) корпуса с ее обращенной к движущейся детали (24, 26) стороны нанесено покрытие (28) из полиэфирэфиркетона, армированного волокнами, а материал, по меньшей мере, части (22) корпуса, на которую нанесено покрытие (28), содержит или представляет собой алюминий. Общими признаками, совпадающими с существенными признаками заявляемой полезной модели, являются: насос для системы питания поршневого двигателя внутреннего сгорания; корпус насоса; поверхность, прилегающая к движущимся зубчатым шестерням; ведущая и ведомая шестерни; корпус насоса выполнен из металла.
Технической проблемой, которая не могла быть решена при использовании наиболее близкого аналога, является высокая степень износа вращающейся ведущей шестерни. Нанесением на «рабочую поверхность» корпуса, прилегающую к плоскости, в которой движутся шестерни, износостойкого покрытия, предотвращается излишний износ корпуса насоса, но не предотвращается касание зубьев ведущей шестерни с торцовыми поверхностями корпуса насоса при возможном перекосе ведущего вала, приводящем к аналогичному перекосу ведущей шестерни в корпусе насоса, что может привести к интенсивному износу ведущей шестерни. В случае износа покрытия интенсивность износа корпуса резко возрастет.
Раскрытие сущности полезной модели.
Техническим результатом, обеспечиваемым полезной моделью, является снижение интенсивности износа корпуса и ведущей шестерни в зонах контакта шестерни с торцовыми плоскими поверхностями корпуса топливоподкачивающего насоса. Технический результат достигается за счет выполнения топливоподкачивающего насоса, содержащего корпус, выполненный из металла, в котором установлены ведущая и ведомая шестерни, находящиеся во взаимном зацеплении, а также содержащего ведущий вал с выполненным на нем цилиндрическим пояском, на котором с радиальным зазором установлена ведущая шестерня, при этом ширина цилиндрического пояска меньше толщины ведущей шестерни, а величина зазора между ведущей шестерней и цилиндрическим пояском не превышает величину зазора между ведущей шестерней и корпусом насоса; вращение от ведущего вала передается на ведущую шестерню посредством установленного на цилиндрическом пояске конструктивного элемента, обеспечивающего свободную самоустановку ведущей шестерни на ведущем валу и в корпусе.
Снижение интенсивности износа корпуса и ведущей шестерни в зонах контакта шестерни с торцовыми плоскими поверхностями корпуса топливоподкачивающего насоса (далее ТПН) обеспечивается за счет:
- наличия ведущего вала в составе ТПН с выполненным на нем цилиндрическим пояском, на который установлена ведущая шестерня с радиальным зазором (GR1), величина которого не превышает величину зазора между ведущей шестерней и корпусом насоса и который (зазор) позволяет компенсировать перекос ведущей шестерни, образующийся в результате возможного перекоса ведущего вала, не допуская при этом касания вершин зубьев шестерни и цилиндрической выемки корпуса;
- уменьшенной ширины цилиндрического пояска (НС) по сравнению с толщиной ведущей шестерни, что позволяет существенно увеличить допускаемый угол перекоса ведущей шестерни на ведущем валу, не допуская касания вершин зубьев шестерни цилиндрической поверхности выемки и дна гнезда;
- наличия конструктивного элемента в конструкции ТПН, посредством которого передается вращение от ведущего вала на ведущую шестерню, установленного на цилиндрическом пояске ведущего вала, обеспечивающего свободную самоустановку ведущей шестерни на ведущем валу и в корпусе, что позволяет шестерне самоустанавливаться в корпусе насоса, компенсируя в определенных пределах перекос от непараллельности торцовых поверхностей корпуса топливоподкачивающего насоса и неперпендикулярности ведущего вала и торцовых поверхностей корпуса насоса. В результате, даже при перекосе ведущего вала, превышающем допустимые зазоры между ведущей шестерней и корпусом, ведущая шестерня вращается в корпусе подкачивающего насоса без существенного силового воздействия на торцовые поверхности корпуса и крышки за счет самоустановки, чем существенно снижается интенсивность износа корпуса и шестерни в зонах контакта.
Краткое описание чертежей.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен вид ТПН в разрезе (продольный разрез по оси ведущего вала), где конструктивный элемент, обеспечивающий свободную самоустановку ведущей шестерни в корпусе и на ведущем валу, выполнен в виде шарика; на фиг. 2 представлен вид ТПН со стороны заднего торца корпуса ТПН при снятой крышке.
Позициями на фигурах обозначены:
1 - корпус,
2 - базовая плоская поверхность,
3 - цилиндрический поясок корпуса,
4 - ведущий вал,
5 - гнездо,
6 - цилиндрическая выемка ведущей шестерни,
7 - цилиндрическая выемка ведомой шестерни,
8 - ведущая шестерня,
9 - ведомая шестерня,
10 - цилиндрический поясок ведущего вала,
11 - конструктивный элемент (обеспечивающий свободную самоустановку ведущей шестерни в корпусе и на ведущем валу),
12 - углубление (выполненное на цилиндрическом пояске),
13 - углубление (выполненное на внутренней поверхности ведущей шестерни),
14 - ведомый вал,
15 - отверстие (в корпусе для установки ведомого вала),
16 - дно гнезда,
17 - торцовая плоская поверхность,
18 - крышка,
19 - рабочая поверхность крышки,
20 - впускной канал,
21 - выпускной канал.
Осуществление полезной модели.
Топливоподкачиващий насос содержит металлический корпус 1, на котором выполнены базовая плоскость 2 и цилиндрический поясок корпуса 3, которые обеспечивают соосность и параллельность осей корпуса и ведущего вала 4, входящего в состав ТПН, при монтаже на насос высокого давления (далее ТНВД) (на чертеже не показан). В корпусе 1 выполнено гнездо 5 с двумя цилиндрическими выемками 6 и 7, в которые установлены ведущая шестерня 8 и ведомая шестерня 9. Ведущая шестерня 8 установлена на цилиндрический поясок 10 ведущего вала 4. Радиальный зазор GR1 между ведущей шестерней 8 и цилиндрическим пояском 10 ведущего вала 4 меньше, чем радиальный зазор GR2 между ведущей шестерней 8 и корпусом 1 ТПН. Ширина цилиндрического пояска 10 НС существенно меньше толщины ведущей шестерни 8 HG1 (в два и более раза). На цилиндрическом пояске 10 ведущего вала 4 установлен конструктивный элемент 11, передающий вращение от ведущего вала 4 на ведущую шестерню 8, обеспечивающий свободную самоустановку ведущей шестерни 8 на ведущем валу 4 и в корпусе 1 ТПН. Ведомая шестерня 9 установлена на ведомый вал 14, неподвижно установленный (запрессованный) в отверстие 15 корпуса 1 ТПН. Радиальный зазор GR3 между ведомой шестерней 9 и ведомым валом 14 меньше, чем радиальный зазор GR4 между ведомой шестерней 9 и корпусом 1 ТПН. Дно 16 в гнезде 5 выполнено плоским (отклонение от идеальной плоской формы не превышает половины величины торцового зазора между корпусом 1 ТПН и шестернями 8 и 9). Поверхность дна гнезда 16 параллельна базовой плоской поверхности 2 (непараллельность не превышает половины величины торцового зазора между корпусом 1 ТПН и шестернями 8 и 9). Торцовая плоская поверхность 17 корпуса 1 ТПН параллельна базовой плоскости 2 (непараллельность не превышает половины величины торцового зазора между корпусом 1 ТПН и шестернями 8 и 9).
Торцовый зазор GT1 между корпусом 1 ТПН и ведущей шестерней 8 определяется как разность глубины гнезда 5 и толщины шестерни 8: GT1=НН-HG1. Торцовый зазор GT2 между корпусом 1 ТПН и ведомой шестерней 9 определяется как разность глубины гнезда 5 и толщины шестерни 9: GT2=НН-HG2. Учитывая, что ведущую шестерню 8 и ведомую шестерню 9 изготавливают практически с одинаковой толщиной (HG1=HG2), можно считать величины торцовых зазоров GT1 и GT2 одинаковыми. К корпусу 1 ТПН прикреплена (болтами) крышка 18. Рабочая поверхность 19 крышки 18, прилегающая к торцовой плоской поверхности 17 корпуса 1 ТПН, выполнена плоской (отклонение от идеальной плоской формы не превышает половины величины торцового зазора между корпусом 1 ТПН и шестернями 8 и 9). В крышке 18 выполнены два топливных канала, выходящих во впускной канал 20 и выпускной канал 21 корпуса 1 ТПН соответственно.
Заявляемый топливоподкачивающий насос работает следующим образом.
При работе топливоподкачивающего насоса, содержащего металлический корпус 1, на котором выполнены базовая плоская поверхность 2 и цилиндрический поясок корпуса 3 (обеспечивающие соосность и параллельность осей корпуса и ведущего вала 4), ведущий вал 4 вращается и через конструктивный элемент 11, обеспечивающий свободную самоустановку ведущей шестерни 8 на ведущем валу 4 и в корпусе 1 ТПН, приводит во вращение ведущую шестерню 8, находящуюся в зацеплении с ведомой шестерней 9, которая соответственно, вращается в противоположном направлении по отношению к направлению вращения ведущей шестерни 8. Удаляющиеся друг от друга при выходе из зацепления зубья ведущей шестерни 8 и ведомой шестерни 9 создают во впускном канале 20 корпуса 1 ТПН разрежение, посредством которого ТПН забирает топливо из топливного бака через топливопроводы и фильтр грубой очистки (на чертеже не показаны). Топливо, попавшее во впускной канал 20 корпуса 1 ТПН, перемещается во впадинах между зубьями вращающихся шестерен 8 и 9 к выпускному каналу 21 корпуса 1 ТПН. Сближающиеся при входе в зацепление зубья ведущей шестерни 8 и ведомой шестерни 9 сжимают в выпускном канале 21 корпуса 1 ТПН топливо, выдавливая его через топливопроводы и фильтр тонкой очистки к топливному насосу высокого давления (на чертеже не показаны).
Ведущий вал 4 обладает определенным перекосом относительно оси цилиндрической поверхности в гнезде 5 корпуса 1 ТПН, в цилиндрическую выемку 6 которого установлена ведущая шестерня 8, а в цилиндрическую выемку 7 установлена ведомая шестерня 9. Указанный перекос вызван суммой погрешностей изготовления деталей: неперпендикулярность торца корпуса ТНВД и оси вращения ведущего вала 4, непараллельность базовой плоской поверхности 2 и торцовой плоской поверхности 17 корпуса 1 ТПН, к которой прилегает крышка 18. За счет суммирования указанных погрешностей итоговое отклонение приводит к определенному перекосу ведущего вала 4 относительно оси цилиндрической поверхности, в которую установлена ведущая шестерня 8 в гнезде 5 корпуса 1 ТПН. Перекос вала 4 приводит к перекосу ведущей шестерни 8 в гнезде 5, следствием чего может являться износ торцовых поверхностей: дна гнезда 16 корпуса 1 ТПН и рабочей поверхности 19 крышки 18, ухудшение рабочих характеристик ТПН и выход ТПН из строя.
В целях компенсации возможного перекоса ведущего вала 4 ведущую шестерню 9 устанавливают на цилиндрический поясок 10 ведущего вала 4 с радиальным зазором GR1 между ведущей шестерней 8 и цилиндрическим пояском 10 ведущего вала 4, величина зазора GR1 меньше, чем радиальный зазор GR2 между ведущей шестерней 8 и корпусом 1 ТПН, вследствие чего не происходит касание вершин зубьев ведущей шестерни 8 и стенок гнезда 5 в корпусе ТПН 1. Малая ширина цилиндрического пояска 10, выполненного на ведущем валу 4, позволяет компенсировать перекос ведущего вала 4 при различной степени его выраженности. Конструктивный элемент 11, обеспечивающий свободную самоустановку ведущей шестерни 8 на ведущем валу 4 и в корпусе 1, позволяет ведущей шестерне 8 легко самоустанавливаться без перекосов в корпусе 1 ТПН, что в результате снижает интенсивность износа корпуса и ведущей шестерни в зонах контакта шестерни с торцовыми плоскими поверхностями корпуса ТПН.
Заявляемый ТПН с увеличенными возможностями самоустановки ведущей шестерни 8 при перекосе ведущего вала 4 позволяет при его изготовлении расширить допуски на непараллельность торцовых плоскостей корпуса 1 ТПН, а, именно, базовой плоской поверхности 2 и торцовой плоской поверхности 17, и неперпендикулярность ведущего вала 4 в корпусе 1 ТПН и вышеуказанных торцовых плоских поверхностей корпуса 1 ТПН.
Конструктивный элемент 11, передающий вращение от ведущего вала 4 на ведущую шестерню 8, обеспечивающий свободную самоустановку ведущей шестерни 8 в корпусе 1 ТПН и на ведущем валу 4, может быть выполнен в виде шарика, установленного с зазором в коническое углубление 12, выполненное на цилиндрическом пояске 10, и в углубление 13, выполненное на внутренней поверхности ведущей шестерни 8 (показано на фиг. 1, фиг. 2) или в виде цилиндрического штифта, установленного с зазором в радиальное цилиндрическое углубление 12, выполненное на цилиндрическом пояске 10, и в углубление 13, выполненное на внутренней поверхности ведущей шестерни 8.
Детали топливоподкачивающего насоса могут быть изготовлены на имеющемся оборудовании имеющимися техническими средствами.
Преимуществами предлагаемого топливоподкачивающего насоса являются:
- высокая надежность работы топливоподкачивающего насоса за счет значительного снижения интенсивности износа в зонах контакта ведущей шестерни с торцовыми плоскими поверхностями корпуса насоса,
- упрощение процесса изготовления топливоподкачивающего насоса за счет увеличенных возможностей самоустановки ведущей шестерни при перекосе ведущего вала, позволяющих расширить допуски на непараллельность торцовых плоских поверхностей корпуса насоса и неперпендикулярность ведущего вала в корпусе насоса и торцовых плоских поверхностей корпуса насоса.