KR100378456B1 - 전자기작동식밸브 - Google Patents

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KR100378456B1
KR100378456B1 KR1019960700581A KR19960700581A KR100378456B1 KR 100378456 B1 KR100378456 B1 KR 100378456B1 KR 1019960700581 A KR1019960700581 A KR 1019960700581A KR 19960700581 A KR19960700581 A KR 19960700581A KR 100378456 B1 KR100378456 B1 KR 100378456B1
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레이터 페르디난드
마이어 마틴
드레이어 만프레드
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

전자기적으로 작동되는 공지의 밸브에서, 밸브 니들은 튜브형의 아마춰와, 슬리브 형상의 접속관과 밸브 폐쇄 부재로 이루어지고 있다. 연료는, 밸브 니들내에서 밸브 폐쇄부재까지 도달하고, 다음에 밸브 니들에 형성된 횡방향 구멍을 통해서 밸브 시트를 향하는 방향으로 유출한다. 신규한 밸브 니들(34)은, 아마춰(36)와 접속부재(37)를 접속하는 접속부(32)가 성형 반제품으로 제조되어 있다는 특징을 갖고 있다. 성형된 접속부(32)는, 아마춰(36)와 함께 유동 채널(36)을 형성하고 있다. 유동 채널을 통해 흐르는 연료는, 접속부(32) 외측의 유동 채널의 하류에서 밸브시트(22)까지 도달한다. 접속부(32)에 연료 출구 개구는 필요없다. 밸브 니들은, 혼합기 압축 외부 점화식 내연기관의 연료 분사 장치의 분사밸브에 특히 적합하다.

Description

전자기 작동식 밸브
종래기술
본 발명은, 청구항 1의 전제부에 기재된 형식의 전자기 작동식 밸브에 관한 것이다. 독일 특허공개 제4008675호 명세서에 의하면, 전자기 작동식 밸브용 밸브 니들이 공지이다. 이 밸브 니들은, 아마춰(armature)와, 밸브폐쇄부재, 및 상기 아마춰를 예를 들어 구형 밸브폐쇄부재에 결합하기 위한 슬리브 형상의 접속관으로 이루어진다. 각 부분은, 상호 개별로 완성된 각 부분을 이루고 있고, 이들 각 부분은, 우선 예를 들면 레이저 용접과 같은 결합 방법에 의해 상호 결합된다. 이 경우, 아마춰는 접속 관을 완전히 반경방향으로 그리고 적어도 부분적으로 축방향으로 둘러싼다. 왜냐하면 접속관은, 아마춰의 연속적으로 연장되는 종방향 개구내에 고정되어 있기 때문이다. 접속관 자체는, 본래 연속적으로 연장되는 내측의 종방향 개구를 갖고 있고, 이 종방향 개구내에서, 연료가 폐쇄부재를 향하는 방향으로 흐르고, 이어서 폐쇄부재 부근에서, 접속관의 벽부내에 형성된 반경방향으로 연장되는 횡방향 개구를 통해 유출하도록 되어 있다. 연료의 흐름은, 우선 밸브 니들의 내부에서 형성되고, 이어서 밸브 니들을 벗어나 밸브시트까지 형성된다.
발명의 이점
이에 대해, 청구항 1의 특징부에 기재된 특징을 갖는, 본 발명에 의한 밸브는, 특히 간단하고 저렴한 형식으로 제조할 수 있다는 이점을 갖고 있다. 이것은본 발명에 의하면, "접속관"이 슬리브 형상을 갖고 있어서가 아니고, 아마춰와 밸브폐쇄부재 사이의 접속부로서 간단하고 저렴하게 제조되는 성형(profiled) 반제품(semi-finished product)으로 제조가능하기 때문에 달성되었다. 이로 인해, 접속부의 종방향 슬릿 및 횡방향 개구를 위한 전체 제조 프로세스를 생략할 수 있다. 사용가능한 성형 반제품은, 아마춰와 접속부를 접속한 후에 자동적으로 아마춰의 종방향 개구내에 유동 채널이 형성되게 하는 횡단면을 갖고 있다. 이러한 유동 채널의 비교적 큰 횡단면은, 연료가 방해받지 않고 축방향으로, 유동 채널을 관류할 수 있으며, 이어서 접속부의 외측 윤곽형상을 따라서 폐쇄부재까지 흐른다는 이점을 갖고 있다. 접속부용으로 저렴한 봉형상 재료를 사용하면 특히 유리하다. 이 봉형상 재료는 밸브 니들에 사용하기 위해 정확한 길이로 가공되기만 하면 된다.
청구항 2 이하에 기재한 수단에 의해, 청구항 1에 기재한 밸브 니들의 유리한 변형 실시예 및 개량이 가능하다.
십자형 또는 Y자형 횡단면을 갖는 밸브 니들의 접속부로서 성형 반제품을 사용하면 특히 유리하다.
4각형 또는 3각형의 성형 아암에 의해, 아마춰의 종방향 개구내에 삽입된 접속부는, 상응하게 4개 또는 3개의 유동 채널을 형성한다. 왜냐하면, 각각 두 개의 성형 아암 사이에 원주방향으로 하나의 유동 채널이 형성되어 있기 때문이다.
더욱이, 특히 분사하고자 하는 매체의 비대칭적인 분사 형상을 얻고자 하는 경우에는, 접속부용으로, 진원의 일부분 형상의(circular segment-shaped) 횡단면 형상을 갖는 성형 반제품을 사용하면 유리하다.
도 1은 본 발명에 따른 밸브 니들을 구비한 연료분사 밸브의 도시도.
도 2는 제 1 실시예에 따른 밸브 니들의 측면도.
도 3은 제 1 실시예에 따른 밸브 니들의 평면도.
도 4는 제 2 실시예에 따른 밸브 니들의 측면도.
도 5는 제 2 실시예에 따른 밸브 니들의 평면도.
도 6은 제 3 실시예에 따른 밸브 니들의 평면도.
도 7은 제 4 실시예에 따른 밸브 니들의 평면도.
도 8은 제 5 실시예에 따른 밸브 니들의 평면도.
도 9는 제 6 실시예에 따른 밸브 니들의 평면도.
도 10은 제 7 실시예에 따른 밸브 니들의 평면도.
도 1에 예시한 혼합기 압축 외부 점화식 내연기관용의 분사밸브 형상의, 전자기적으로 작동되는 밸브는, 솔레노이드 코일(1)에 의해 둘러싸인, 연료 인렛 슬리브로서의 튜브형 코어(2)를 갖고 있다.
코일체(3)를 구비한 솔레노이드 코일(1)은, 예를 들어 플라스틱 사출 성형부(5)를 구비하고 있고, 삽입 플러그(6)가 동시에 사출성형된다.
코어(2) 하측의 코어 단부(10)에는, 밸브 종축선(11)에 대해 동축적으로 기밀하게, 금속제의 튜브형 중간부(12)가 예를 들어 용접에 의해 결합되어 있고, 코어 단부(10)를 부분적으로 축방향으로 덮고 있다. 중간부(12)는, 코어(2)와는 반대측의 단부에서, 하측의 원통형 부분(18)을 구비하고 있다. 이 원통형 부분(18)은, 튜브형의 노즐 지지체(19)를 커버하고 있고, 이 노즐 지지체(19)와 예를 들어 용접에 의해 기밀하게 결합되어 있다. 하류측에 위치하는, 노즐 지지체(19)의 단부에서는, 밸브 종축선에 대해 동축적으로 연장되는 관통 구멍(20)내에, 원통형의 밸브 시트체(21)가 용접에 의해 기밀하게 조립되어 있다. 밸브 시트체(21)는, 솔레노이드 코일(1)을 향하는 측에서 고정된 밸브 시트(22)를 갖고 있고, 이 밸브 시트(22)의 하류측에서 밸브 시트체(21)내에는 예를 들어 두 개의 분사 개구(23)가 형성되어 있다. 이 분사 개구(23)의 하류측에서, 밸브 시트체(21)는, 유동 방향으로 원추 대형으로 확장되는 예비처리 구멍(24)을 갖고 있다.
밸브 종축선(11)에 대해 동축적으로 연장되는, 코어(2)의 단형성된 유동 통과 구멍(25)내에는, 복귀 스프링(26)의 스프링력을 조절하기 위한 튜브형의 조절 부시(27)가 압입되어 있다. 코어(2)의 유동 통과 구멍(25)내로의 조절 부시(27)의 압입 깊이는, 복귀 스프링(26)의 스프링력을 결정하며, 이에 의해 밸브의 개폐 행정중에 방출되는 다이나믹한 연료량에도 영향을 줄 수 있다. 복귀 스프링(26)은, 조절 부시(27)와는 반대측의 단부가, 밸브 종축선(11)에 대해 동축적으로 배치된, 본 발명에 따라 구성된 접속부(32)의, 코어(2)측을 향한 단부면(30)에서 지지되고 있다.
성형 반제품으로 제조된 접속부(32)는, 밸브 니들(34)의 일부이며, 이 밸브 니들(34)에는 추가로, 코어(2)측을 향하는, 코어(2) 및 솔레노이드 코일(1)과 협동하는 슬리브 형상의 아마춰(36)와, 접속부(32)의 하류측의 단부에 배치되는 예를들어 구형의(spherical) 밸브 폐쇄 부재(37)가 소속되어 있다. 구형 밸브폐쇄부재(37)는, 예를 들어 레이저 용접에 의해 형성된 용접 접속부(40)에 의해 접속부(32)에 견고하게 결합되어 있다. 접속부(32)에 대해, 구형 밸브폐쇄부재(37)를 가능한한 양호하게 접속하고, 또한 정확하게 센터링하기 위해, 접속부(32)는, 단부면(30)과는 반대측의, 하류측 단부(38)의 단부면측에서, 예를 들어 부분적으로 불완전한 구형상으로 형성된 접촉면(41)을 갖고 있다. 접속부(32) 및 밸브폐쇄부재(37)는, 아마춰(36)보다 작은 직경을 갖고 있다. 예를 들어 구형의 밸브폐쇄부재(37)는, 그 외주면에서 원형의 예를 들어 네 개의 편평부(50)를 갖고 있으며, 이들 편평부(50)는, 밸브 시트체(21)의 밸브 시트(22)의 방향으로의 연료의 유동을 용이하게 한다. 아마춰(36)는, 이 아마춰(36)내에 삽입된 접속부(32)의, 밸브폐쇄부재(37)와는 반대측의 단부가, 다수의 작은 용접 시임(48)과 접속되고 있고, 코어(2)에 정렬되어 있다.
솔레노이드 코일(1)은, 예를 들어 U자형으로 구성된, 강자성의 부재로서 사용되는 적어도 하나의 가이드 부재(51)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인다.
가이드 부재(51)는, 그 한쪽 단부가 코어(2)에 접촉하고, 다른쪽 단부가 노즐 지지체(19)에 접촉하고 있으며, 이 노즐 지지체(19)와 예를 들어 용접 또는 납땜에 의해 결합되고 있다. 밸브의 일부는, 플라스틱 피복부(52)에 의해 둘러싸여 있고, 이 플라스틱 피복부(52)는, 코어(2)로부터 축방향으로, 삽입 플러그(6)를 구비한 솔레노이드 코일(1) 및 적어도 하나의 가이드 부재(51)를 지나서 연장되고 있다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 의한, 단면도시한 아마춰(36)를 구비한 밸브 니들(34)의 측면도이고, 도 3은 밸브 니들(34)의 평면도를 도시한다. 십자형의 성형 반제품으로 이루어지는 접속부(32)는, 반경방향 외측으로 연장되는, 각각 90°오프셋된 네 개의 가는 성형 아암(54)을 갖고 있다. 이들 성형 아암(54)은 중앙 영역(55)을 거쳐 상호 접속되어 있다. 이로 인해 각각 두 개의 성형 아암(54)는, 상호 정확하게 대향하여 위치하고, 횡단면에서 십자를 형성하고 있다. 성형 아암(54)은, 종방향으로 접속부(32)의 전체 길이에 걸쳐서 연장하고 있다. 아마춰(36)와 접속부(32)의 견고한 결합은, 성형 아암(54)의 라운딩된 단부면(56)이 아마춰(36)에 내측으로부터 접촉하는 개소에서만, 접속부(32)의 윤곽부를 원주방향으로 용접 시임(48)에 의해 결합하므로써 이루어진다. 성형 아암(56)의 외측에서는, 원주방향으로 접속부(32)와 아마춰(36)의 접촉은 형성되지 않고, 오히려 축방향으로 연장되는 네 개의 유동 채널(60)이 형성되어 있으며, 이들 네 개의 유동 채널(60)은, 아마춰(36)의 내측의 벽부 및 각각 두 개의 성형 아암(54)에 의해 제한된다.
유동 채널(60)은, 접속부(32)의 형상에 의해, 대략 3각형의 횡단면을 갖고 있으며, 길이는 아마춰(36)가 접속부(32)의 주위를 둘러싸고 있는 길이와 정확히 동일하다. 연료는, 코어(2)내의 유동통과구멍(25)으로부터 아마춰(36)까지 도달하고, 이 내측의 종방향 개구내에, 접속부(32)의 단부면(30)까지 유입된다. 이 단부면(30)으로부터, 네 개의 유동 채널(60)이 연장하고 있고, 연료는 이들 유동 채널(60)로 분할되며, 이들 유동 채널을 통해 안내된다. 아마춰(36)의, 밸브폐쇄부재(37)측의 단부에서, 연료는 다시 유동 채널(60)로부터 유출하고, 적어도 부분적으로 접속부(32)의 벽막(wall film) 형상으로 밸브폐쇄부재(37)까지 유동한다. 접속부(32)에 종방향 슬릿 또는 횡방향 개구를 형성하지 않음에도 불구하고, 밸브 시트까지 완전히 유동되는 연료 유동이 보장된다. 접속부(32)와 밸브폐쇄부재(37) 사이의 용접 접속부(40)는, 용접 시임(48)과 마찬가지로, 성형 아암(54)의 외측의 에지 영역에만 형성된다.
도 4 및 도 5에는, 본 발명에 의한 밸브 니들(34)의 제 2 실시예의 측면도 또는 평면도가 도시되어 있다. 이 경우, 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예와 동일한 부재에는 동일한 부호를 병기하였다. 밸브 니들(34)은, Y자형 횡단면을 갖는 접속부(32)를 갖고 있는 것만을 특징으로 하고 있다. 접속부(32)는, 반경방향 외측으로 연장되는, 예를 들어 각각 120°만큼 오프셋된 세 개의 가는 성형 아암(54)을 갖고 있으며, 이들 성형 아암(54)은, 중앙의 영역(55)을 거쳐 상호 접속되어 있다. 세 개의 성형 아암(54)은, 마찬가지로 종방향으로 접속부(32)의 전체 길이에 걸쳐 연장되고 있다. 용접 시임(40, 48)도, 제 1 실시예와 마찬가지로 제공된다. 세 개의 성형 아암(54)에 의해, 아마춰(36)의 축방향으로 연장되는 영역에 새개의 유동통과영역(60)이 형성되고, 이들 세 개의 유동 채널(60)을 통해 연료가 축방향으로 관류한다. 이 실시예에서도, 접속부(32)는 현저히 저렴한 변형예를 제공한다. 왜냐하면 성형 반제품을 사용할 수 있고, 이 성형 반제품에, 여러 가지 다른 작업 단계에서 부가적인 연료 출구 개구를 형성할 필요 없이, 상기 성형 반제품에 의해 미리 유동 채널(60)이 형성되기 때문이다. 접속부(32)용으로 봉형상 재료를 사용하므로써, 특별한 이점이 얻어진다. 봉형상 재료는 밸브 니들(34)에 사용하기 위해 정확한 길이로만 가공되면 된다.
본 발명에 의한 밸브 니들(34)의 다른 실시예는, 도 6 내지 도 10에 평면도로서 도시되어 있다. 도 6에 도시된 제 3 실시예는, 플레이트 형상의 접속부(32)를 구비한 밸브 니들(34)이며, 이 접속부(32)는, 두 개의 편평한 외주면과 두 개의 라운딩된 외주면(단부면(56))을 갖고 있다. 라운딩된 두 개의 단부면(56)에는, 원형의 내벽을 갖는 아마춰(36)내에서 접속부(32)를 양호하게 고정하기 위해 사용된다. 이와는 달리, 편평한 외주면은, 아마춰(36)의 내벽으로부터 반경방향으로 간격을 두고 연장되므로, 두 개의 편평한 외주면과 아마춰(36)의 내벽 사이에 연료용의 두 개의 유동 채널(60)이 형성되어 있다.
도 7에 도시된 제 4 실시예는, 성형 반제품으로 이루어지는 접속부(32)의 구성의 다른 변형 실시예를 나타낸다. 이 도 7에 도시된 실시예에서, 접속부(32)는 진원의 일부분 형상의 횡단면, 예를 들어 정확하게 반원 형상의 횡단면을 갖고 있다. 라운딩된 단부면(56)은, 아마춰(36)의 내벽에 접촉하고, 이 내벽과 견고하게 결합되어 있다. 진원의 일부분 형상의 횡단면을 갖는 접속부(32)의, 진원(full circle)에서 분실되어 있는 부분은, 아마춰(36)의 내벽내에서 유동 채널(60)을 정확히 형성하고 있다. 이 한쪽에 형성된 유동 채널(60)은, 좌우 비대칭적인 분사 형상을 얻고자 하는 경우에, 특히 유리하다. 도 8에 도시한 제 5 실시예는, 제 4 실시예의 것에 대해, 다음의 점만이 상이하다. 진원의 일부분 형상의 접속부(32)의 편평한 외주면으로부터, 다른 성형 아암(54)이, 아마춰(56)의 내벽까지 돌출하고있고, 이 성형 아암(54)은 마찬가지로 라운딩된 단부면(56)을 갖고 있으며, 두 개의 유동 채널(60)에 의해 형성되어 있다.
성형 반제품으로서, 라운딩된 단부면(56)을 갖고 있지 않은 접속부(32)를 구비한 밸브 니들(34)의 두 실시예는, 도 9 및 도 10에 도시되어 있다. 3각형 또는 4각형의 횡단면을 갖는 접속부(32)는, 아마춰(36)의 내벽과 축방향으로 3개소 혹은 4개소에서만 선접촉하고 있으므로, 아마춰(36)와 접속부(32)의 사이를 고정하기 위해 상당히 좁은 영역만이 제공되어 있다. 접속부(32)의 코너에지부의 수에 따라, 연료용 유동 채널(60)이 얻어진다. 결국, 4각형의 접속부(32)에서는 네 개의 유동 채널(60)이 얻어진다. 유동 채널(60)은, 한쪽에서는 아마춰(36)의 원형 내벽에 대해 제한되어 있고, 다른쪽에서는 각각 두 개의 코너 에지부 사이의 연장되는, 접속부(32)의 편평한 외주면에 의해 제한되고 있다. 이 접속부(32)에 의해, 각각 동일 크기의 또는 다른 크기의 유동 채널(60)을 얻을 수 있다.

Claims (9)

  1. 코어(3)와, 솔레노이드 코일(1)과, 고정된 밸브시트(22)와 밸브 니들(34)을 가지고 있고, 상기 밸브 니들(34)은 아마춰(36)와 접속부(32)와 밸브폐쇄부재(37)로 이루어지고 밸브시트(22)와 협동하며, 상기 접속부(32)는 아마춰(36)를 밸브폐쇄부재(37)에 접속하며, 상기 접속부(32)는 성형 반제품으로 이루어지고 부분적으로 아마춰(36)에 의해 반경방향으로 둘러싸이며 아마춰(36)와의 사이에 적어도 하나의 유동 채널(60)을 형성하는, 전자기 작동식 밸브, 특히 내연기관의 연료분사장치의 분사 밸브에 있어서,
    상기 아마춰(36)와 접속부(32)와 밸브폐쇄부재(37)는 서로 독립적으로 제조되는 독립 구성요소이며, 접합에 의해 상호 영구적으로 연결되고, 상기 접속부(32)는 그 전체 축방향 길이에 걸쳐 실질적으로 중단 없이 연장되는 적어도 하나의 반경방향으로 연장되는 성형 아암(54)을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 전자기 작동식 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 접속부(32)는, 반경방향 외측으로 돌출하는 네 개의 성형 아암(54)을 구비한 십자형의 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는 전자기 작동식 밸브.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 접속부(32)는, 반경방향 외측으로 돌출하는 세 개의성형 아암(54)을 구비한 Y자형의 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는 전자기 작동식 밸브.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 접속부(32)는, 적어도 하나의 성형 아암(54)을 구비한 전원의 일부분 형상의 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는 전자기 작동식 밸브.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 접속부(32)는, 다각형의 횡단면 형상을 가지고 있고, 코너 에지부의 수가, 형성된 유동 채널(60)의 수와 동일한 것을 특징으로 하는 전자기 작동식 밸브.
  6. 제 2 항에 있어서, 십자형 횡단면을 갖는 접속부(32)에 의해, 아마춰(36)내에 네 개의 유동 채널(60)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기 작동식 밸브.
  7. 제 3 항에 있어서, Y자형 횡단면을 갖는 접속부(32)에 의해, 아마춰(36)내에 세 개의 유동 채널(60)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기 작동식 밸브.
  8. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 유동 채널(60)의 길이가, 접속부(32)의 둘레에 결합하는 아마춰(36)의 길이에 대응하는 것을 특징으로 하는 전자기 작동식 밸브.
  9. 제 1 항에 있어서, 밸브 폐쇄 부재(37)가 구형상으로 형성되어 있고, 접속부(32)의, 밸브폐쇄부재(37)측을 향한 단부(38)가 오목한 접촉면(41)을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 전자기 작동식 밸브.
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