KR101098179B1 - 압력 조절기 - Google Patents

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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 유체 압력을 조절하기 위한, 특히 내연기관의 연료 공급 장치용 압력 조절기로서, 상기 조절기는 밸브를 포함하고, 상기 밸브는 밸브 폐쇄 부재(18)를 포함하고, 상기 밸브 폐쇄 부재는 각을 이루어 형성된 밸브-판 스프링(16)의 작용에 의해 밸브 시트에 압착된 폐쇄 위치로 이동되고, 상기 밸브-판 스프링(16)의 하나의 암(22)은 상기 밸브 폐쇄 부재(18)에 지지되고, 다른 암(24)은 조절기 하우징(2)의 지지 부재(30)에 지지되고, 상기 밸브- 판 스프링(16)의 꺾어진 영역은 조절기 하우징(2)에 지지된 핀(26)에 지지되고, 상기 조절기 하우징(2) 내의 상기 핀(26)의 지지부는 상기 밸브-판 스프링(16)을 평행한 간격을 두고 둘러싸고 핀(26)에 대해 수직으로 연장된, 상기 조절기 하우징의 측벽 내의 베어링 보어(34)를 포함한다. 상기 측벽(36)은 적어도 부분적으로 태브(40)와 중첩되고, 상기 태브는 상기 조절기 하우징(2)의 지지 부재(30)에 연결되고, 상기 측벽(36)에 있는 베어링 보어(34)에 대해서 동축인, 핀(26)용 베어링 보어(38)를 포함한다.
압력 조절기, 밸브-판 스프링, 조절기 하우징, 핀, 태브

Description

압력 조절기{Pressure regulator}
본 발명은 밸브 폐쇄 부재를 가진 밸브를 포함하고, 상기 밸브 폐쇄 부재는 각을 이루어 형성된 밸브-판 스프링의 작용에 의해 밸브 시트에 압착된 폐쇄 위치로 이동되고, 밸브-판 스프링의 하나의 암은 밸브 폐쇄 부재에 지지되고, 다른 암은 조절기 하우징의 지지 부재에 지지되고, 밸브-판 스프링의 꺾어진 영역은 조절기 하우징에 지지된 핀에 지지되고, 조절기 하우징 내의 핀의 지지부는 밸브-판 스프링을 평행한 간격을 두고 둘러싸고 실질적으로 핀에 대해 수직으로 연장된 측벽 내의 보어를 포함하는, 청구범위 제 1 항의 전제부에 따른, 유체 압력을 조절하기 위한, 특히 내연기관의 연료 공급 장치용 압력 조절기에 관한 것이다.
이러한 압력 조절기는 DE 101 07 223 A1호에 공지되어 있다. 여기서, 밸브-판 스프링은 밸브-판 스프링에서 토크 평형이 이루어지도록, 핀에 의해 힌지식으로 지지된다. 조절기 하우징의 지지 부재에 지지된 밸브-판 스프링에 예비 응력이 가해지고, 예비 응력은 밸브 폐쇄 부재에 폐쇄력으로 작용한다. 이 경우, 핀은 밸브-판 스프링에 작용하는 힘을 조절기 하우징으로 전달하는 베어링 포인트로서 작용한다. 밸브 볼에 작용하는 폐쇄력보다 큰 압력을 발생시키기에 충분한 크기의 연료 압력이 압력 조절기의 압력 유입부에 제공되면, 밸브 폐쇄 부재는 밸브 시트로부터 들어 올려지고, 규정된 유동 횡단면이 개방되므로, 유체, 특히 연료는 압력 조절기의 압력 배출부로 흐를 수 있다.
측벽과 지지 부재의 태브가 중첩됨으로써 조절기 하우징은 그것의 벽 두께를 증가시키지 않고도 보강된다. 특히 밸브-판 스프링에 의해 휨 모멘트로 인한 부하를 받은, 조절기 하우징의 지지 부재는 태브와 핀을 통해 측벽에 연결되고, 이로써 부하 방향으로 보강된다. 측벽은 지지 부재의 태브와 함께 보강 삼각형 구조를 형성한다. 원래 밸브-판 스프링을 지지하기 위한 또는 판 스프링 힘의 방향을 전환하기 위한 핀은, 추가 기능에 따라 지지 부재의 태브와 측벽이 제조 비용을 높이는 예컨대 용접 또는 리벳 결합에 의해 서로 추가로 연결될 필요 없이, 지지 부재의 태브와 측벽 사이에 힘을 전달하는 형상끼워맞춤 결합을 형성한다.
따라서, 밸브 폐쇄 부재에 대한 핀의 매우 강성의 그리고 치수 안정적인 지지부가 얻어지고, 이는 바람직하게 압력 조절기의 신뢰성과 작동 안전성을 높인다. 본 발명에 따른 조치 대신에 예컨대 지지 부재 또는 측벽 영역에 보강을 위한 비이드가 제공되면, 밸브 폐쇄 부재에 대한 핀의 정확한 위치 설정을 어렵게 만들 수 있는 재료 변형이 일어날 수 있다.
종속 청구항에 제시된 조치에 의해 청구범위 제 1 항에 제시된 본 발명의 바람직한 실시와 개선이 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라 지지 부재의 태브는 측벽과 접촉하고 상기 측벽에 외부 또는 내부에서부터 중첩한다. 또한, 밸브-판 스프링의 지지 부재는 예컨대 조절기 하우징의 횡벽 또는 후방벽으로 형성되고, 태브는 상기 횡벽과 일체형으로 형성되고, 상기 횡벽으로부터 직각으로 밴딩된다. 또한, 조절기 하우징의 측벽은 바람직하게 베이스부로부터 밴딩된, 돌출한 2개의 다른 태브들로 형성된다. 조절기 하우징은 바람직하게 제조될 일체형 스탬핑 휨 부품으로 구현될 수 있고, 상기 부품에는 편평한 성형부의 스탬핑 후에 보어가 형성되고 나서 4개의 태브들만 직각으로 밴딩된다.
상기 실시예의 개선에 따라 조절기 하우징의 측벽을 형성하는 태브 및/또는 횡벽의 태브는 밸브-판 스프링용 가이드 채널을 형성한다. 이러한 조치에 의해 밸브-판 스프링의 정확한 가이드가 가능해지고, 이는 압력 조절기의 신뢰성과 작동 안전성에 긍정적으로 작용한다.
또한, 밸브-판 스프링의 강성의, 확실한 지지를 위해 추가로 조절기 하우징의 횡벽의 단부측이 밸브-판 스프링을 향해 밴딩되고, 밸브-판 스프링의 홈 형태의 밴딩부 내에 결합한다.
특히 바람직하게 밸브 폐쇄 부재는 밸브 시트 및 밸브-판 스프링의 하나의 암 사이에 배치된 밸브 볼로 형성되고, 상기 밸브 볼 및 상기 밸브-판 스프링의 하나의 암 사이에 댐핑 링이 배치된다. 상기 댐핑 링은 원형 횡단면을 갖는 플라스틱 링으로 구현될 수 있고, 작동시 발생하는 밸브 볼의 진동을 댐핑하고, 이는 압력 조절기의 작동 안전성 및 소음 특성에 긍정적으로 작용한다. 특히, 댐핑 링은 절삭 가공 또는 사출 성형에 의해 제조된 플라스틱 블랭크로 이루어질 수 있다. 두 경우에, 댐핑 링의 제조와 조립은 매우 간단한데, 그 이유는 댐핑 링이 간단한 원형 부품이고 밸브-판 스프링 또는 밸브 볼을 변형시길 필요 없이 밸브-판 스프링과 밸브 볼 사이에 삽입되기만 하면 되기 때문이다.
본 발명의 실시예는 도면에 도시되며 하기에서 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 압력 조절기의 바람직한 실시예의 횡단면도.
도 2는 도 1의 압력 조절기의 평면도.
도 1에 전체적으로 1로 표시되고 폐쇄 위치로 도시된 압력 조절기는 바람직한 실시예에 따라, 축척을 이유로 도시되지 않은 차량의 탱크 내장 유닛 또는 필터 유닛에 조립되고, 자기 점화식 내연기관의 연료 시스템 내에서 연료 압력을 조절하는데 이용된다.
압력 조절기(1)는 L형 횡단면을 갖는 개방형 조절기 하우징(2)을 포함하고, 상기 하우징에 편의상 도시되지 않은 후드가 배치되고, 상기 후드에 화살표로만 도시된 압력 배출부(4)가 형성되고, 상기 압력 배출부는 조절기 하우징(2)의 내부 챔버(6)를 연료 탱크에 연결한다. 베이스측에서, 압력 유입부(8)를 형성하는 연결부(10)가 조절기 하우징(2) 내로 돌출하고, 상기 연결부는 도시되지 않은 연료 시스템의 압력 라인에 연결된다. 조절기 하우징(2)은 바람직하게 일체형의 스탬핑 휨 부품이고, 상기 조절기 하우징 내로 연결부(10)가 삽입된다. 대안으로 조절기 하우징(2)은 사출 성형부로도 형성될 수 있다.
연결부(10)의 단부측에 밸브 볼(18)의 센터링을 위한 원추면을 가진 밸브 시트(12)가 배치된다. 밸브 시트(12)는 연결부(10)에 직접 형성되는 대신에, 조절기 하우징(2)에 형성될 수도 있고, 이러한 경우에 조절기 하우징(2)과 밸브 시트(12)는 예컨대 절삭 가공된 일체형 사출 성형부로 구현된다. 원추면의 원추각은 예컨대 60°이다. 밸브-판 스프링(16)의 작용으로 인해 밸브 볼(18)은 밸브 시트(12)에 압착된다. 밸브-판 스프링(16), 밸브 볼(18) 및 밸브 시트(12)는 함께 압력 조절기(1)의 과류 밸브(20)를 형성한다. 밸브 볼(18)은 강, 세라믹 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있고, 그 직경은 바람직하게 3 내지 12 mm 이다.
밸브-판 스프링(16)은 바람직하게 실질적으로 서로 수직으로 연장된 2개의 암들(22, 24)로 구성되는 각진 형태를 갖고, 조절기 하우징(2) 내에 지지된, 핀(26) 형태의 힌지 축선을 중심으로 피봇팅할 수 있으며, 상기 핀은 밸브-판 스프링(16)의 길이에 대해 횡으로 그리고 밸브 시트(12)의 중심 축선(28)을 포함하는 평면에 대해 수직으로 배치된다. 핀(26)은 밸브-판 스프링(16)을 커버하고 대략 밸브-판 스프링(16)의 꺽어진 영역에서, 즉 밸브-판 스프링(16)의 2개의 암들(22, 24)이 만나는 가상 선의 영역에서 연장된다. 펼쳐진 밸브-판 스프링의 전체 길이는 예컨대 10 내지 40 mm 이고, 그 폭은 약 5 내지 20 mm 이다. 밸브 시트(12)의 중심 축선(28)과 핀(26)의 간격은 바람직하게 8 내지 35 mm 이다.
바람직하게 밸브 시트(12)의 중심 축선(28)에 대해 수직으로 연장된 밸브-판 스프링(16)의 밸브 시트측 암(22)과, 정점이 밸브-판 스프링(16)과 접촉하는 밸브 볼(18) 사이에 댐핑 링(27)이 배치된다. 정확하게 말하면, 밸브-판 스프링(16)을 향한, 밸브 볼(18) 절반부의 볼 부분이 댐핑 링(27)의 링 개구 내로 돌출하고, 이로써 댐핑 링을 밸브-판 스프링(16)에 지지한다. 댐핑 링(27)은 바람직하게 원형 횡단면을 갖고 플라스틱으로 이루어진다. 특히 댐핑 링(27)은 절삭 가공에 의해 또는 사출 성형에 의해 제조된 플라스틱 블랭크로 형성될 수 있고, 밸브 볼(18)을 향한 상기 블랭크의 내부 가장자리는 예컨대 챔퍼를 갖거나 또는 밸브 볼(18)에 대해 상보적으로 형성된, 구 슬라이스(spherical slice) 형태의 시트면을 갖는다. 댐핑 링(27)은 플라스틱 대신 다른 재료, 예컨대 강 또는 엘라스토머로 제조될 수 있다. 작동시 댐핑 링(27), 밸브-판 스프링(16) 및 밸브 볼(18) 사이에, 한편으로는 밸브 볼(18)의 진동 운동을 댐핑하기에 충분한 크기이지만, 다른 한편으로 과류 밸브(20)가 폐쇄되는 경우 밸브 시트(12) 내에서 밸브 볼(18)의 센터링이 저지될 정도로 크지 않은 마찰력이 형성되는 것이 중요하다 .
밸브-판 스프링(16)의 하나의 암(24)이 조절기 하우징(2)의 베이스 플레이트(29)로부터 수직으로 상부로 돌출한, 횡벽(30) 형태의 지지 부재에 지지하고 다른 암(22)은 밸브 볼(18)에 지지함으로써, 그리고 밸브-판 스프링(16)의 꺾어진 영역에 핀(26)이 상부로부터 피팅됨으로써, 밸브-판 스프링(16) 내에 예비 응력이 야기되고, 상기 예비 응력은 밸브 시트측 암(22)에서 밸브 볼(18)을 밸브 시트(12)에 압착하는 힘을 발생시킨다. 밸브-판 스프링(16)을 횡벽(30)과 밸브 볼(18)의 지지력에 대항해서 지지하는 핀(26)의 위치도 중요하다. 또한, 밸브-판 스프링(16)의 예비 응력으로 인해, 밸브 볼(18)에 대한 반응으로서 헤드측에 작용하는 폐쇄력의 크기는 2개의 암들(22, 24)의 선택된 레버 비(lever ratio)에 의해 결정된다. 그 경우, 밸브-판 스프링(16)에서 토크 평형이 이루어진다.
밸브-판 스프링(16)의 암(24)의 안정적인 지지를 달성하기 위해 그리고 지지력이 밸브-판 스프링(16)의 암(24) 내로 실질적으로 수직으로 도입되도록 하기 위해, 횡벽(30)은 예컨대 단부측이 밸브-판 스프링(16) 쪽으로 밴딩되고, 홈 형태로 횡으로 연장된, 밸브-판 스프링(16)의 암(24)의 단부측 밴딩부(32)에 결합한다. 조절기 하우징(2)은 일체형 부품이기 때문에, 횡벽(30)도 베이스 플레이트(29)와 일체형이다.
조절기 하우징(2) 내에서 핀(26)의 지지는 한편으로는 밸브-판 스프링(16)을 평행한 간격을 두고 둘러싸고 핀(26)에 대해 수직으로 연장된, 조절기 하우징(2)의 측벽(36) 내의, 도 2에 명확하게 도시된 보어(34)에 의해, 그리고 다른 한편으로는 상기 측벽(36)에 바람직하게 외부로부터 접촉하여 중첩되고 조절기 하우징(2)의 횡벽(30)에 연결된 태브(40) 내의, 상기 보어(34)에 대해 동축인 보어(38)에 의해 이루어진다. 상기 태브(40)는 횡벽(30), 그에 따라 조절기 하우징(2)과 바람직하게 일체로 형성되고, 횡벽(30)으로부터 수직으로 밴딩된다. 횡벽(30)의 태브(40)가 측벽(36)에 외부로부터 중첩하는 대신, 태브(40)가 측벽(36)에 내부로부터 중첩하여 접촉할 수 있다. 즉, 태브(40)는 측벽(36)의 내부에 배치되고 상기 측벽에 의해 외부로부터 둘러싸인다.
도 1에 도시된 바와 같이, 조절기 하우징(2)의 측벽들은 바람직하게 마찬가지로 베이스 플레이트(29)로부터 돌출하고 밴딩된 2개의 다른 태브들(36)로 형성된다. 횡벽(30)을 향한, 상기 태브(36)의 부분과 베이스 플레이트(29) 사이에 각각 수평 갭(42)이 제공되므로, 상기 태브들(36)은 밸브-판 스프링(16)용 가이드 채널(44)을 형성하도록 밴딩될 수 있다(도 2). 정확히 말하면 태브들(36)은 밸브-판 스프링(16)의 적어도 꺾어진 영역을 작은 유격으로 둘러싼다. 태브들(36, 40)의 중첩은 바람직하게 태브(36)의 직각 밴딩 영역에서 이루어진다. 또한, 측벽으로 작용하는 태브(36)에는 핀(26)용 보어(34)가 제공된다. 횡벽(30)의 태브(40)는 내부에 배치되고 측벽의 태브(36)는 외부에 배치되는 전술한 대안예에서, 밸브-판 스프링(16)은 횡벽(30)의 태브들(40)에 의해 직접 안내된다. 이 경우, 횡벽(30)의 태브들(40)은 그들 사이에 가이드 채널(44)을 형성한다. 또한, 가이드 채널(44)이 태브(40)로 그리고 태브(36)로 형성될 수 있고, 이 경우 각각의 측면에서 2개의 태브들(36, 40)이 가이드 채널(44)의 길이와 관련해서 부분적으로 가이드 기능을 한다.
따라서, 밸브-판 스프링(16)의 응력으로 인해 횡벽(30)에 작용하는 횡력은 태브(40)를 통해 그리고 핀(26)에 의해, 측벽으로 작용하는 태브(36)에 전달되고, 거기에서 베이스 플레이트(29) 내로 도입된다. 특히, 밸브-판 스프링(16)이 돌출한 횡벽(30)에 지지됨으로써 발생하는 횡력은 측벽으로 작용하는 태브(36)에 인장력으로서 전달된다. 이 경우 핀(26)은 전달 부재로서 횡벽(30)의 태브(40)와 측벽으로서 작용하는 태브(36) 사이의 형상끼워맞춤 결합을 형성하고, 이때 상기 태브들(36, 40)은 서로 결합될 필요가 없다.
이러한 배경으로 인해, 상기 압력 조절기(1)의 작동 방식은 다음과 같다: 밸브 볼(18)에 작용하는 폐쇄력에 비해 큰 압력을 발생시키기에 충분한 크기의 연료 압력이 압력 유입부(8)에 형성되면, 밸브 볼(18)은 밸브 시트(12)로부터 들어 올려지고, 일정한 유동 횡단면을 개방하므로, 연료는 조절기 하우징(2)의 내부 챔버(6)로 흐를 수 있고 거기에서부터 압력 배출부(4)로 흐를 수 있다. 밸브-판 스프링(16)의 탄성으로 인해 연료 체적이 커질수록 유동 횡단면도 커진다. 압력 유입부(8)와 유출부 사이의 압력차는 그에 비해 약간만 그리고 대략 선형으로 증가한다.
물론, 본 발명은 상기 압력 조절기에 제한되지 않는다. 오히려 본 발명에 따른 압력 조절기는 유출 압력의 크기가 유입 압력의 크기와 다르고 조절될 수 있는 압력 조절기일 수도 있다.

Claims (10)

  1. 유체 압력을 조절하기 위한 압력 조절기로서, 상기 압력 조절기는 밸브를 포함하고, 상기 밸브는 밸브 폐쇄 부재(18)를 포함하고, 상기 밸브 폐쇄 부재는 각을 이루어 형성된 밸브-판 스프링(16)의 작용에 의해 밸브 시트(12)에 압착된 폐쇄 위치로 이동되고, 상기 밸브-판 스프링(16)의 하나의 암(22)은 상기 밸브 폐쇄 부재(18)에 지지되고, 다른 암(24)은 조절기 하우징(2)의 지지 부재(30)에 지지되고, 상기 밸브- 판 스프링(16)의 꺾어진 영역은 상기 조절기 하우징(2)에 지지된 핀(26)에 지지되고, 상기 조절기 하우징(2) 내의 상기 핀(26)의 지지부는 상기 밸브-판 스프링(16)을 평행한 간격을 두고 둘러싸고 상기 핀(26)에 대해 수직으로 연장된, 상기 조절기 하우징(2)의 측벽(36) 내의 베어링 보어(34)를 포함하는 압력 조절기에 있어서,
    상기 측벽(36)은 적어도 부분적으로 태브(40)와 중첩되고, 상기 태브는 상기 조절기 하우징(2)의 상기 지지 부재(30)에 연결되고, 상기 측벽(36)에 있는 상기 베어링 보어(34)에 대해서 동축인, 상기 핀(26)용 베어링 보어(38)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 조절기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 지지 부재(30)의 상기 태브(40)는 상기 측벽(36)과 접촉하고, 상기 측벽에 외부 또는 내부에서부터 중첩하는 것을 특징으로 하는 압력 조절기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 지지 부재는 상기 조절기 하우징(2)의 횡벽(30) 또는 후방벽으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 조절기.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 태브(40)는 상기 횡벽(30)과 일체형으로 형성되고, 상기 횡벽으로부터 직각으로 밴딩되는 것을 특징으로 하는 압력 조절기.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 조절기 하우징(2)의 측벽은 베이스 플레이트(29)로부터 직각으로 밴딩되어 돌출한 2개의 다른 태브들(36)로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 조절기.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 조절기 하우징(2)은 일체형 스탬핑 휨 부품으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 조절기.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 조절기 하우징(2)의 측벽을 형성하는 상기 태브(36) 및/또는 상기 횡벽(30)의 상기 태브(40)는 상기 밸브-판 스프링(16)용 가이드 채널(44)을 형성하는 것을 특징으로 하는 압력 조절기.
  8. 제 3 항에 있어서, 상기 횡벽의 단부측은 상기 밸브-판 스프링(16) 쪽으로 밴딩되고, 상기 횡벽은 상기 밸브-판 스프링(16)의 홈 형태의 밴딩부(32) 내에 결합하는 것을 특징으로 하는 압력 조절기.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 밸브 폐쇄 부재는 상기 밸브 시트(12)와 상기 밸브-판 스프링(16)의 상기 하나의 암(22) 사이에 배치된 밸브 볼(18)로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 조절기.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 밸브 볼(18)과 상기 밸브-판 스프링(16)의 상기 하나의 암(22) 사이에 댐핑 링(27)이 배치되는 것을 특징으로 하는 압력 조절기.
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