ЭЛЕКТРОМАГНИТ ТОПЛИВНОЙ ФОРСУНКИ

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания.
Наиболее распространенным типом современной топливной аппаратуры являются системы типа Common Rail с электромагнитными топливными форсунками. Подключение электропитания к топливным форсункам осуществляется с помощью специальных жгутов. Электрический разъем включает гнездовую часть, расположенную на жгуте, подключаемом к топливной форсунке, и штекер, расположенный чаще всего на электромагните топливной форсунки. Большое значение имеет прочность соединения контактов штекера с внутренними токоведущими частями, связывающими его с проводами катушки индуктивности электромагнита. Смещение контактов штекера может повлечь за собой нарушение целостности внутренних электрических цепей в электромагните топливной форсунке и его выходу из строя.
Простейшим видом штекера являются две резьбовых клеммы. Гнездовая часть в таком соединении выполнена в виде кабельных наконечников на жгуте, которые, при установке на двигатель, закрепляются на резьбовых клеммах электромагнита топливной форсунки гайками. Осевая нагрузка, стремящаяся вырвать электрические контакты - резьбовые клеммы - из электромагнита, практически отсутствует или, по крайней мере, многократно меньше скручивающей нагрузки от затяжки гаек жгута, при упоре гаек в сбег резьбы. Смещение контактов штекера обычно выражается в форме проворота электрических контактов вокруг их оси при затяжке гаек. Поэтому основной задачей обеспечения прочности электрических контактов является их надежная фиксация от проворота.
Известен электромагнитный клапан, в котором деталь фиксируют от проворачивания за счет выполнения на детали двух резьбовых участков, один из которых ввинчивается в имеющееся резьбовое отверстие, а второй формирует резьбу в ответной детали без снятия стружки - по типу самореза (пат.RU 2217622, опубл. 27.11.2003. Бюл. №33). К недостаткам известного решения относится необходимость наличия двух резьбовых участков. Длина каждого из них должна составлять, по существующей инженерной практике применения резьбовых соединений различного назначения, по крайней мере, несколько шагов резьбы. Это обстоятельство может создать дополнительные проблемы при обеспечении требований компактности конечного изделия. Кроме того, верхняя часть электромагнитов современных топливных форсунок чаще всего формируется из полиамидных материалов. При этом соединения контактов с расположенными в направлении катушки индуктивности токоведущими деталями оказываются расположенными внутри сформированной из полиамида части. Применение второго резьбового участка в полиамиде требует дополнительных предварительных сверлений под будущую резьбу. Это повышает трудоемкость изготовления и уменьшает надежность, увеличивая вероятность разгерметизации внутренних полостей топливной форсунки через электромагнит, то есть вероятность течи топлива наружу и попадания атмосферных осадков внутрь.
Известен вакуумный контактор, в котором для защиты от проворота на наружную поверхность детали нанесены продольные рифты (пат. RU 2 366 025, опубл. 27.08.2009. Бюл. №24). К недостаткам известного решения относится необходимость выполнения рифтов на относительно тонких деталях. Контакты электромагнитов топливных форсунок, в частности, резьбовые клеммы, имеют относительно малый диаметр (обычно, порядка 4 мм), что в сочетании с механическими свойствами материала контактов (обычно, бронза или латунь) затрудняют изготовление деталей, особенно, если требуются операции со значительным радиальным усилием, например, накатка рифтов. Выполнение рифтов обработкой резанием позволяет уменьшить радиальные усилия, но удорожает изготовление. Таким образом, известное решение представляет технологические трудности в случае его реализации для топливных форсунок.
Известен электромагнит, преимущественно для применения в топливных форсунках, включающий электрические контакты (заявка DE 102007052204, опубл. 07.05.2009). В известном решении для крепления контактов предусматривается применение вязких клеевых составов или лент, на которые эти составы предварительно наносят (заявка DE 102007052204, опубл. 07.05.2009). К недостаткам известного решения относятся необходимость включения в технологический процесс изготовления электромагнита операции нанесения на контакты клеевых составов или клеевых лент и, соответственно, необходимость наличия на сборочном участке емкостей с клеевыми составами или клеевыми лентами
Наиболее близким по совокупности существенных признаков - прототипом заявляемой полезной модели - является способ фиксации детали от проворачивания вокруг оси крепления (пат. RU 2174197, опубл. 27.09.2001. Бюл. №27). В соответствии с известным решением, деталь, которую нужно зафиксировать от проворота, имеет отверстие в форме многоугольника, а ее фиксация от проворота происходит с помощью цилиндрического штифта, имеющего продольную насечку на наружной поверхности и запрессовываемого в упомянутое отверстие. При запрессовке штифта на его насеченной поверхности формируются гладкие грани. К недостаткам известного решения относятся необходимость нанесения насечки на наружной поверхности цилиндрического штифта, а также необходимость прикладывания усилия для его запрессовки, что усложняет процесс сборки. Обычно в качестве материала токоведущих деталей электромагнита используются латуни или бронзы. Применение посадок с натягом в соединениях бронзовых или латунных деталей требует большей глубины запрессовки, чем это потребовалось бы в случае стальных деталей. Это объясняется тем, что твердость деталей из цветных сплавов ниже, чем у стальных деталей, и, соответственно, ниже прочность соединения при прочих равных условиях. Увеличение глубины запрессовки достигается за счет увеличения высоты детали, в которую производят запрессовку, и, как следствие, приводит к увеличению расхода материала и удорожанию конечного изделия.
Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является устранение недостатков прототипа - создание надежного, с точки зрения, защиты от проворота, технологичного, с точки зрения изготовления, соединения между собой деталей, в частности, токоведущих деталей электромагнита топливной форсунки.
Поставленная задача решается за счет:
1) обеспечения за счет формы сопрягаемых поверхностей электрических резьбовых контактов и токоведущих деталей, связывающих их с катушкой индуктивности, условий для позитивного стопорения от проворота;
2) заклепочного соединения электрических резьбовых контактов электромагнита топливной форсунки с токоведущими деталями, связывающими их с катушкой индуктивности, формируемого таким образом, что замыкающая головка заклепки располагается по скосу на нижней грани токоведущей детали.
Новизной в предложенном электромагните топливной форсунки являются:
- пространственная форма сопрягаемых поверхностей токоведующих деталей и электрических резьбовых контактов;
- способ соединения электрических резьбовых контактов с токоведущими деталям, связывающими их с катушкой индуктивности.
Указанные признаки являются новыми, существенными, неочевидными и промышленно выполнимыми и направлены на решение поставленной полезной моделью технической задачи.
Предлагаемый в качестве полезной модели электромагнит топливной форсунки поясняется чертежами (фиг. 1, 2, 3, 4). Электромагнит топливной форсунки включает два электрических резьбовых контакта 1, имеющих резьбовые части, две токоведущих детали 2, с помощью которых которой электрические резьбовые контакты 1 соединяются с катушкой индуктивности 3.
Электрические резьбовые контакты 1 имеют на стороне, противоположной резьбе, цилиндрические выступы 11 для установки в токоведущие детали 2. В токоведущих деталях 2 выполнены цилиндрические отверстия 21, размеры которых обеспечивают при установке электрических резьбовых контактов 1 заданную посадку. Предпочтительными являются переходная посадка и посадка с диаметральным зазором до 0,1 мм.
Электрические резьбовые контакты 1 установлены в токоведущие детали 2 до упора. При сборке электрических резьбовых контактов 1 с токоведущими деталями 2 образуется неразборное заклепочное соединение, при этом замыкающая головка заклепки 12 формируется из цилиндрических выступов 11 электрических резьбовых контактов 1 на поверхности 22 токоведущих деталей 2.
Для обеспечения позитивного стопорения электрических резьбовых контактов 1 от проворота в токоведущих деталях 2 замыкающая головка заклепки 12 сформирована таким образом, что точки ее поверхности 13, прилегающие к поверхности 22 токоведущей детали 2, располагаются на разной высоте. Это препятствует возможному провороту электрических резьбовых контактов 1 вокруг своей продольной оси, совпадающей с осью цилиндрических выступов 11.
Поверхность 22 токоведущей детали 2 определяет форму и пространственное расположение прилегающей к ней поверхности 13 замыкающей головки заклепки 12.
Поверхность 22 может быть выполнена в виде скосов на нижней части токоведущей детали 2 (фиг. 3), в виде конической или криволинейной поверхности на выходе цилиндрических отверстий 21. В случае выполнения на нижней части токоведущих деталей 2 поверхности 22 в виде скоса, она располагается так, чтобы замыкающая головка 12 полностью помещалась на скосе. В случае выполнения поверхности 22 в виде конической или криволинейной поверхности на выходе цилиндрического отверстия 2, ось этой поверхности наклонена по отношению к оси цилиндрического отверстия 21. Варианты выполнения поверхности 22 на токоведущей детали 2 показаны на фиг. 2 и фиг. 3.
Способ выполнения поверхностей 22 и их размеры не являются предметом правовой охраны по настоящей заявке.
На фиг. 4 показано соединение электрического резьбового контакта 1 с токоведущей деталью 2 при выполнении поверхности 22 в форме скоса.
Электромагнит топливной форсунки работает следующим образом.
После установки топливной форсунки на двигатель, к электромагниту топливной форсунки подключают жгут управления, при этом на электрические резьбовые контакты 1 надевают кабельные наконечники жгута (не показаны) и затягивают гайки (не показаны). В процессе затяжки гаек электрические резьбовые контакты 1 испытывают сложное напряженное состояние, включающее кручение. Напряжения кручения стремятся провернуть электрические резьбовые контакты 1 вокруг оси вращения гаек. Благодаря расположению точек поверхности замыкающей головки заклепки 12, прилегающих к поверхности 22 токоведущей детали 2, на разной высоте, обеспечиваются условия для позитивного стопорения возможному провороту электрических резьбовых контактов 1 вокруг своей продольной оси, совпадающей с осью цилиндрических выступов 11.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является соединение токоведущих деталей электромагнита топливной форсунки, обеспечивающее надежное стопорение электрических контактов от проворота.
В настоящее время идет подготовка серийного производства предлагаемой конструкции электромагнита топливной форсунки на Алтайском заводе прецизионных изделий.