ES2335596T3 - Fijacion de una armadura a una aguja de valvula en una valvula de control de inyector de combustible. - Google Patents
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Abstract
Método de fijación de una armadura (16) a una aguja (14) de válvula en una válvula (10) de control del tipo que puede ser utilizado en un inyector de combustible, que comprende: proporcionar un cuerpo (12) de válvula que tiene un taladro (18), una cara plana (32), y un bisel anular (34, 60, 70) en la cara plana alrededor del taladro; insertar en el taladro (18) una aguja (14) de válvula que tiene una espiga (28), un vástago (26), y un anillo (30, 50, 62) entre la espiga y el vástago; colocar sobre el vástago una armadura (16) que tiene una parte plana anular (40) opuesta a la cara plana (32) y un hombro anular (44) que se extiende desde la cara plana anular; y presionar la armadura (16) hacia el cuerpo de válvula (12) mientras el hombro anular (44) apoya contra el bisel (34) y se deforma hacia el anillo (30) hasta que la parte plana anular es detenida por la cara plana (32).
Description
Fijación de una armadura a una aguja de válvula
en una válvula de control de inyector de combustible.
La invención trata de inyectores de combustible
y más en concreto del ensamblaje de piezas de una válvula de
control activada por solenoide en un inyector de combustible.
En un típico sistema de inyección de
combustible, una válvula de control está dispuesta entre el lado de
alta presión de un conductor de combustible conectado a una bomba o
compresor, y el lado de baja presión conectado al depósito. Cuando
la válvula de control se abre, el flujo de combustible procedente de
la bomba puentea el inyector, "derramándose" al depósito a
baja presión. Los eventos de inyección de combustible son disparados
cuando la válvula de control está cerrada, lo que normalmente se
produce electrónicamente mediante excitar un solenoide para mover
una armadura montada en una aguja de válvula.
En una configuración común de válvula de
control, la armadura es una placa metálica plana y la aguja de
válvula es un carrete o una clavija. La armadura está montada en el
extremo de la aguja de válvula y se mueve en un campo magnético
generado cuando el solenoide es excitado, cerrando así la válvula de
control.
Es conocido montar la armadura en la aguja de
válvula mediante empernado como se muestra, por ejemplo, en el
documento EP 0 588 475. También es conocido estampar la armadura a
la aguja de válvula tal como se da a conocer, por ejemplo, en la
patente U.S. Número 5 937 520 de propiedad conjunta. En la patente 5
937 520, el estampado se produce en otra operación diferente al
ensamblaje, y con operaciones secundarias de maquinado y pulido
costosas y que consumen tiempo.
En algunos sistemas de inyección de combustible,
en particular sistemas de conducto común utilizados en algunos
automóviles, no hay espacio suficiente que permita el ensamblaje de
la armadura a la aguja de válvula antes de instalar la aguja de
válvula en el cuerpo de la válvula. Además, las ajustadas
tolerancias y los espacios pequeños no permiten el ensamblaje de la
armadura a la aguja de válvula mediante empernado o cualquier otro
medio convencional conocido. Sigue existiendo la necesidad de
proporcionar el ensamblaje de la armadura a la aguja de válvula de
manera que permita una fuerza de retención grande (reteniendo la
armadura sobre la clavija en la cara de aceleración alta y presión
de combustible alta), permitiendo a la vez interferencias precisas
en un espacio pequeño.
Estos y otros problemas son solucionados
mediante la presente invención de un método de fijación de una
armadura a una aguja de válvula en una válvula de control del tipo
que puede ser utilizado en un inyector de combustible. El método
comprende proporcionar un cuerpo de válvula que tiene un taladro,
una cara plana, y un bisel anular en la cara plana alrededor del
taladro. Una aguja de válvula es insertada en el taladro. La aguja
de válvula tiene una espiga, un vástago, y un anillo entre la
espiga y el vástago. Se coloca una armadura sobre el vástago. La
armadura tiene una parte plana anular opuesta a la cara plana y un
hombro anular que se extiende desde la superficie plana anular. La
etapa final comprende presionar la armadura hacia el cuerpo de
válvula mientras el hombro anular apoya contra el bisel y se
deforma hacia el anillo hasta que la superficie plana anular es
detenida por la cara plana.
Preferentemente, el cuerpo de válvula y una
aguja de válvula están fabricados de acero endurecido y la armadura
está formada de metal más blando. El metal más blando puede ser una
aleación magnética de hierro y cobalto. En un aspecto, el anillo
puede tener forma cuadrada. En otro aspecto, la armadura puede tener
forma de disco, con una superficie plana opuesta a la parte plana
anular. En este caso, la armadura tiene un taladro central que
recibe el vástago en acoplamiento deslizante.
Preferentemente, el ángulo del bisel anular en
relación con el eje longitudinal del taladro es de aproximadamente
45 grados, pero puede estar en el rango de 15 a 60 grados. En otro
aspecto, la diferencia entre el ángulo del hombro anular respecto
del eje longitudinal en el punto en el que este contacta con el
bisel anular y el ángulo del bisel anular respecto del eje
longitudinal está en el rango de 15 a 20 grados.
El hombro anular puede estar dotado de un bisel
de descarga. Además, el bisel anular puede estar dividido en una
parte más plana y una parte con mayor pendiente. Se comprenderá que
la invención contempla cualquier válvula de control fabricada de
acuerdo con los métodos mencionados.
\newpage
En los dibujos:
La figura 1 es una vista lateral, parcialmente
en sección transversal, de una primera realización de una armadura
y una válvula de control etapa de montaje.
La figura 2 es una vista ampliada del área
delimitada mediante II en la figura 1.
La figura 3 es una vista lateral, parcialmente
en sección transversal, de la armadura y la válvula de control de
la figura 1 en una segunda etapa de montaje.
La figura 4 es una vista ampliada del área
delimitada mediante IV en la figura 3.
La figura 5 es una vista en sección transversal
parcial similar a la figura 2, de una segunda realización de una
armadura y una válvula de control en una primera etapa de
montaje.
La figura 6 es una vista en sección transversal
parcial de la segunda realización de la figura 5 en una segunda
etapa de montaje.
La figura 7 es una vista en sección transversal
parcial similar a la figura 5, de una tercera realización de una
armadura y una válvula de control en una primera etapa de
montaje.
La figura 8 es una vista en sección transversal
parcial de la tercera realización de la figura 7 en una segunda
etapa de montaje.
La figura 9 es una vista en sección transversal
parcial similar a la figura 5, de una cuarta realización de una
armadura y una válvula de control en una primera etapa de
montaje.
La figura 10 es una vista en sección transversal
parcial de la cuarta realización de la figura 9 en una segunda
etapa de montaje.
\vskip1.000000\baselineskip
Una primera realización de la invención se
ilustra en las figuras 1 a 4. Observando en primer lugar la figura
1, la invención trata de la construcción y el montaje de una válvula
10 de control que comprende un cuerpo 12 de válvula, una aguja 14
de válvula, y una armadura 16. Se apreciará que la válvula de
control 10 es del tipo que podría ser utilizado en un inyector de
combustible (no mostrado) conectado, por ejemplo, a un conducto
común (no mostrado). Un solenoide (que tampoco se muestra) podría
estar situado a la derecha en la figura 1.
La aguja 14 de válvula es recibida en un taladro
18 en el cuerpo 12 de válvula y está dimensionada para moverse
libremente en su interior, incluso dentro de tolerancias muy
estrechas. El cuerpo 12 de válvula tiene un lado próximo 20
enfrentado al solenoide y un lado distante 22 enfrentado a un
conducto 24 de combustible a baja presión. En el taladro 18, un
rebaje 25 escalonado permite la comunicación de fluido entre el
conductor 24 de combustible a baja presión y un lado de alta
presión del sistema de combustible.
La aguja 14 de válvula comprende un vástago 26
que se extiende desde una espiga 28 en el extremo próximo 20 del
cuerpo 12 de válvula. Un anillo 30 está localizado entre el vástago
26 y la espiga 28. Preferentemente, el diámetro de la espiga 28
será mayor que el diámetro del vástago 26 para formar un hombro 29
adyacente al anillo 30. Hay previsto un radio 31 de descarga en el
hombro 29. La espiga 28 se extiende hasta una parte 33 de diámetro
reducido que está conectada a un hombro 35 de válvula, adaptada para
asentarse dentro de un asiento 37 de válvula en el rebaje
escalonado 25. Se apreciará que la configuración de los componentes
es tal que la válvula 10 de control debe ser ensamblada
posicionando la aguja 14 de válvula dentro del taladro 18 antes de
que la armadura 16 sea fijada a la aguja 14 de válvula. Esta debe
ser insertada en el taladro 18 desde el extremo distante 22 hacia
el extremo próximo 20. En la figura 1, la aguja 14 de válvula está
posicionada como lo estaría para cerrar la válvula, inhibiendo la
comunicación de fluido entre el conductor 24 de combustible a baja
presión y el lado de alta presión del sistema de combustible. En la
figura 3, la aguja 14 de válvula está posicionada como lo estaría
para abrir la válvula, normalmente derivada hacia la posición
abierta.
El cuerpo 12 de válvula puede tener un grosor
del orden de 18 mm y el diámetro de la espiga 28 puede ser del
orden de 2,5 mm. Preferentemente, la aguja 14 de válvula está
formada de acero para herramientas endurecido, tal como por ejemplo
DMO5 o SAE M2, y será completamente maquinado y pulido según las
especificaciones antes del montaje.
Observando ahora también la figura 2, el cuerpo
de válvula 12 tiene una cara plana 12 en su lado próximo 20. Un
bisel anular 34 está dispuesto en la cara plana 32 rodeando el
taladro 18. El ángulo del bisel 34 en relación con el eje
longitudinal 36 del calibre 18 es preferentemente de 45º aunque
puede tener un rango de ángulos entre 15º y 60º. Preferentemente,
el cuerpo 12 de válvula estará también formado de acero endurecido,
tal como por ejemplo 100CR6 o SAE52/100, y será completamente
maquinado y pulido según las especificaciones antes del
montaje.
La armadura 16 es un cuerpo en general con forma
de disco, con un taladro central 38 dimensionado para recibir el
vástago 26 de la aguja 14 de válvula en encaje por deslizamiento. El
cuerpo tiene una parte plana anular 40 sobre el lado opuesto a la
cara plana 32 en el cuerpo de válvula 12, y una superficie plana
mayor 42 en el otro lado frente al solenoide. Un hombro anular 44
se extiende desde la parte plana 40. La armadura de 16 está
fabricada de un metal más blando que el cuerpo 12 de válvula o que
la aguja 14 de válvula, preferentemente de una aleación magnética
de hierro y cobalto tal como Bohler P800. Tal como el cuerpo 12 de
válvula y la aguja 14 de válvula, esta será completamente maquinada
y pulida según las especificaciones antes del montaje.
Para completar el proceso de fijación de la
armadura 16 a la aguja 14 de válvula, la aguja 14 de válvula acabada
es insertada en el taladro 18 del cuerpo 12 de válvula acabado, con
el vástago 26 proyectándose por completo desde el lado próximo 20.
La armadura 16 está dispuesta sobre la aguja 14 de válvula con el
vástago 26 extendiéndose a través del taladro central 38 y el
hombro anular 44 apoyando contra el hombro 29 de la espiga 28.
Resultará evidente que el hombro anular 44 rodea el anillo 30. Se
aplica presión a la superficie plana 42 para impulsar a la armadura
16 y al cuerpo 14 de válvula hacia el interior del cuerpo 12 de
válvula. Eventualmente, el hombro anular 44 contactará con el bisel
34. La presión continuada sobre la superficie plana 42 provoca que
el material en el hombro anular 44 fluya y sea forzado
mecánicamente hacia el anillo 30. El proceso de estampado prosigue
hasta que la parte plana anular 40 se detiene y queda contigua a la
cara plana 42 del cuerpo 12 de válvula. El material de armadura
estampado en el anillo 30 asegura eficazmente la armadura 16 a la
aguja 14 de válvula. Se considera que el radio 31 de descarga
impide la fijación en el punto de tope.
Será evidente que el cuerpo 12 de válvula
acabado actúa como una guía y un yunque para el proceso de
estampado, funcionando el bisel 34 como una herramienta de
estampado. Además, cuando la parte plana anular 40 es detenida en
la cara plana 32, la armadura 16 es acuñada eficazmente en la
posición para establecer una altura superficial uniforme entre la
cara plana 32 y la parte plana anular 40. Una vez se ha completado
el proceso de estampado, la aguja 14 de válvula y la armadura 16
son libres para moverse conjuntamente en un movimiento oscilante
respecto del cuerpo 12 de válvula.
Se ha encontrado que algunas dimensiones en la
geometría de los componentes son importantes para optimizar el
proceso de estampado. Por ejemplo, el tamaño del anillo 30 y el
tamaño del hombro anular 44 se ajustan preferentemente para evitar
la rebaba del material de armadura en el anillo. Además, el ángulo
del bisel 34 y el ángulo de la tangente del hombro anular 44 en el
punto de contacto con el bisel, debería diferir en aproximadamente
15º, o por lo menos dentro de un rango de 15º a 20º. Además, la
distancia entre la cara plana 32 y la parte plana anular 40 en el
punto de contacto define la longitud de prensa de la operación de
estampado. Las dimensiones del hombro anular 44 determinan la
longitud de prensa requerida así como la fuerza de prensa necesaria.
La cantidad de material a deformar y el tamaño del anillo 30
afectarán a las dimensiones del hombro anular 44. Retener la
armadura 16 acabada a fuerzas superiores requerirá en general más
deformación y/o más material. La presión requerida sobre la
superficie plana 42 para completar la operación de estampado puede
ser mucho mayor que 1200 Newtons.
Las figuras 5 y 6 ilustran una segunda
realización en la que la forma del anillo y la forma del hombro
anular han sido modificadas. Los componentes en esta realización y
en las subsiguientes, que son similares o idénticos a los
componentes en la primera realización llevan los mismos números con
el añadido de un identificador alfabético para identificar la
realización específica a la que estos aplican. En esta realización,
el cuerpo 12A de válvula es idéntico al cuerpo 12 de válvula de la
primera realización. La aguja 14A de válvula tiene un anillo 50 con
más de una forma de lágrima de manera que una parte mayor de la
cavidad es adyacente a la espiga 28A. El ángulo del bisel 34A
respecto del eje longitudinal 36 es igual que el ángulo en la
primera realización. El hombro anular 44A difiere en que tiene un
bisel interno 52 de descarga en el taladro central 38A y un chaflán
externo 54 opuesto al bisel 52. Preferentemente, el ángulo del
chaflán externo 54 respecto al eje longitudinal 36A difiere del
ángulo del bisel 34A en no más de unos 15º. Cuando el material del
hombro anular 44A está completamente estampado dentro del anillo
50, como se muestra en la figura 6, hay un relieve 56 entre la parte
plana anular 40A y el material del hombro anular 44A.
Las figuras 7 y 8 ilustran una tercera
realización donde la forma del hombro anular 44B es la misma que en
la segunda realización, pero la forma del anillo y el ángulo del
bisel en el cuerpo de válvula han sido alterados. El cuerpo 12B
tiene un bisel anular 60 con un ángulo más plano en relación con el
eje longitudinal 36B, en el rango de 15 a 20º. Un ángulo más plano
reduce la presión requerida sobre la superficie plana 42. El anillo
62 en la aguja 14B de válvula es de forma más cuadrada que en las
realizaciones primera y segunda. Un radio 64 de descarga está
previsto en el hombro 29B y otro radio 66 de descarga está previsto
en la unión del anillo 62 y el vástago 28B, que sirve como un punto
de pivote para el hombro anular 44B durante el proceso de estampado.
La conexión estampada, completada, se muestra en la figura 8.
Las figuras 9 y 10 ilustran una cuarta
realización donde la forma del anillo y el hombro anular son
idénticas a las de la tercera realización, pero la forma del bisel
y el cuerpo de válvula está modificada. Aquí, el bisel 70 del
cuerpo 12C de válvula comprende una parte más plana 72 adyacente a
la cara plana 32C y una parte 74 con mayor pendiente en la parte
terminal 76 con el taladro 18C. Está dentro del alcance de la
invención que la parte 74 más en pendiente sea adyacente a la cara
plana 32C y la parte más plana 72 a la parte terminal 76.
La construcción acorde con la invención
proporciona numerosos beneficios sobre la técnica anterior. Permite
un ensamblaje acabado de la aguja de válvula y la armadura sin
registrar operaciones de pulido en el ensamblaje sobre la cara de
la armadura. Esto es valioso debido a que hay posibilidades
limitadas de pulir la cara de la armadura una vez que está
ensamblada. Además, cualquier daño que pueda introducirse entre la
aguja 14 de válvula y el taladro 18 del cuerpo de válvula mediante
operaciones de pulido sobre la armadura 16 puede provocar problemas
funcionales en el ensamblaje acabado. Además, la perpendicularidad
de la armadura 16 respecto de la aguja 14 de válvula se mantiene
después del ensamblaje.
Si bien la invención ha sido descrita
específicamente en relación con ciertas realizaciones específicas de
la misma, debe entenderse que esto es a modo de ilustración y no de
limitación, y el alcance de las reivindicaciones anexas debe
concebirse de manera tan extensa como lo permita la técnica
anterior.
\vskip1.000000\baselineskip
La lista de referencias citadas por el
solicitante es solo para comodidad del lector. No forma parte del
documento de Patente Europea. Aunque se ha tomado especial cuidado
en recopilar las referencias, no puede descartarse errores u
omisiones y la EPO rechaza toda responsabilidad a este
respecto.
\bullet EP 0 588 475 A [0004]
\bullet US 5 937 520 A [0004]
Claims (12)
1. Método de fijación de una armadura (16) a una
aguja (14) de válvula en una válvula (10) de control del tipo que
puede ser utilizado en un inyector de combustible, que
comprende:
- proporcionar un cuerpo (12) de válvula que tiene un taladro (18), una cara plana (32), y un bisel anular (34, 60, 70) en la cara plana alrededor del taladro;
- insertar en el taladro (18) una aguja (14) de válvula que tiene una espiga (28), un vástago (26), y un anillo (30, 50, 62) entre la espiga y el vástago;
- colocar sobre el vástago una armadura (16) que tiene una parte plana anular (40) opuesta a la cara plana (32) y un hombro anular (44) que se extiende desde la cara plana anular; y
- presionar la armadura (16) hacia el cuerpo de válvula (12) mientras el hombro anular (44) apoya contra el bisel (34) y se deforma hacia el anillo (30) hasta que la parte plana anular es detenida por la cara plana (32).
\vskip1.000000\baselineskip
2. El método de la reivindicación 1, en el que
el cuerpo de válvula (12) y la aguja (14) de válvula están formados
de acero endurecido y la armadura (16) está formada de metal más
blando.
3. El método de la reivindicación 2, en el que
el metal más blando es una aleación magnética de hierro y
cobalto.
4. El método de la reivindicación 1, en el que
el anillo (62) tiene forma cuadrada.
5. El método de la reivindicación 1, en el que
la armadura (16) tiene forma de disco, teniendo una superficie
plana (42) opuesta a la cara plana anular (40).
6. El método de la reivindicación 1, en el que
la armadura (16) tiene un taladro central (38) que recibe el
vástago (26) en encaje deslizante.
7. El método de la reivindicación 1, en el que
el ángulo del bisel anular (34) respecto del eje longitudinal (36)
del calibre (18) es aproximadamente de 45 grados.
8. El método de la reivindicación 1, en el que
el ángulo del bisel anular (34, 60, 70) respecto del eje
longitudinal (36) del taladro (18) está en el rango de 15 a 60
grados.
9. El método de la reivindicación 1, en el que
la diferencia entre el ángulo del hombro anular (44) respecto del
eje longitudinal (36) en el punto en el que este contacta con el
bisel anular (34, 60, 70) y el ángulo del bisel anular (34, 60, 70)
respecto del eje longitudinal (36), está en un rango de 15 a 20
grados.
10. El método de la reivindicación 1, en el que
el hombro anular (44) tiene un bisel (52) de descarga.
11. El método de la reivindicación 1, en el que
el bisel anular (70) tiene una parte (72) más plana y una parte
(74) de mayor pendiente.
12. Una válvula (10) de control fabricada de
acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.
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