KR101699248B1 - 체결 요소 및 유체 분사기 조립체 - Google Patents

체결 요소 및 유체 분사기 조립체 Download PDF

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Abstract

체결 요소는 캐리어(2)를 포함한다. 제 1 쌍의 프롱(4)은 유체 분사기 컵(14)의 돌출부(24)와 기계적으로 맞물리도록 설계되는 상기 캐리어(2)의 제 1 측면을 분기한다. 제 2 쌍의 프롱(6)은 상기 캐리어(2)의 제 2 측면을 분기한다. 제 2 쌍의 프롱은 유체 분사기(16)를 보유하고 그리고 상기 유체 분사기(16)의 제 1 돌출부(20)에 기계적으로 커플링되도록 설계된다. 한 쌍의 핀(10)은 상기 각각의 프롱의 각각의 내부 측면에 상기 제 2 쌍의 프롱(6)으로부터 각각의 프롱을 분기한다. 핀들은 서로 대향하게 및 서로로부터 주어진 거리로 배치되며 상기 유체 분사기(16)와 기계적으로 맞물리도록 설계된다. 클램핑 장치(8)는 상기 유체 분사기 컵(14)과 기계적으로 커플링되고 상기 유체 분사기 컵(14)에 반발력을 가하도록 설계된다.

Description

체결 요소 및 유체 분사기 조립체{FASTENING ELEMENT AND FLUID INJECTOR ASSEMBLY}
내연기관에서의 작동 동안 낮은 레벨로 압력 변동을 유지하기 위해, 내연기관은 연료 분사기가 유압으로(hydraulically) 커플링되고 비교적 큰 부피를 가지는 연료 축적기(fuel accumulator)를 구비할 수 있다. 이러한 연료 축적기는 종종 연료 레일로서 지칭된다. 연료 레일은 저압 또는 고압 연료 펌프를 통해 연료 탱크로부터 연료 분사기로 연료를 공급한다.
연료 레일은 또한 연료 분사기 컵으로 알려진 컵 형태로 리세스를 갖는 중공형 바디(hollow body)를 포함한다. 연료 분사기 컵은 연료 분사기에 유압으로 커플링된다. 연료 분사기와 연료 레일의 연료 분사기 컵 사이의 연결은 연료 분사기를 정확한 분사 각도로 장착하기 위해 매우 정밀할 필요가 있다.
EP 1 703 121 A1은 연료 분사기를 보유하도록 설계되어 있는 제 1 리세스를 포함하고, 연료 분사기에 연결된 분사기 가이드를 보유하도록 설계되어 있는 제 1 리세스와 연통하는 제 2 리세스를 포함하고, 그리고 연료 레일 컵의 컵 가이드를 보유하도록 설계되어 있는 제 3 리세스를 포함하는 연료 레일에 연료 분사기를 연결하고 위치시키기 적절한 클립을 개시한다.
본 발명의 목적은 간단하고 동시에 유체 분사기 컵에 대한 유체 분사기의 정밀하고 신뢰할 만한 연결 및 포지셔닝(positioning)에 기여하는 체결 요소 및 유체 분사기를 생성하는 것이다.
목적은 독립항의 특징에 의해 달성된다. 바람직한 실시예는 종속항에 개시된다.
제 1 양태에 따라 본 발명은 캐리어를 포함하는 체결 요소에 의해 구별된다. 캐리어의 제 1 측면을 분기하는 제 1 쌍의 프롱(prong)은 유체 분사기 컵의 돌출부와 기계적으로 맞물리도록 설계된다. 제 2 쌍의 프롱은 캐리어의 제 2 측면을 분기한다. 제 2 쌍의 프롱은 유체 분사기를 보유(retain)하고 유체 분사기의 제 1 돌출부와 기계적으로 커플링되도록 설계된다. 한 쌍의 핀은 각각의 프롱의 각각의 내부 측면에 있는 제 2 쌍의 프롱으로부터 각각의 프롱을 분기한다. 핀은 서로에 대향되고 서로로부터 주어진 거리에 배치되고 유체 분사기와 기계적으로 맞물리도록 설계된다. 클림핑 장치는 유체 분사기 컵과 기계적으로 커플링되어 유체 분사기 컵 상에 반발력을 가할 수 있도록 커플링되게 설계된다.
이것은 예를 들면, 회전 방지(antirotation) 특징을 제공하는 정밀한 방식으로 유체 분사기 및 유체 분사기 컵에 기계적으로 커플링될 수 있는 간단한 체결 요소를 가능하게 한다.
바람직한 실시예에서, 클램핑 장치는 주어진 각도로 상기 캐리어의 제 1 측면을 분기하고 상기 유체 분사기 컵을 보유하도록 설계되는 제 3 쌍의 프롱을 포함한다. 이것은 유체 분사기 및 유체 분사기 컵 사이의 진동을 회피하는데 기여한다. 진동을 방지하는 어떠한 수단도 없다면 유체 분사기 컵 및 유체 분사기에서 유체 압력이 더 높을수록 진동 가능성은 더 커진다. 결과적으로, 체결 장치는 예를 들면 고압 유체 분사기 조립체에서 이용될 수 있다.
다른 바람직한 실시예에서, 상기 제 1 쌍의 프롱의 프롱은 상기 유체 분사기 컵의 돌출부에 스냅 핏 맞물림으로 커플링되게 설계되는 각각의 자유 축선 단부의 단부에 각각의 돌기를 포함한다. 이것은 체결 요소 및 유체 분사기 컵 사이의 신뢰할 만한 기계적 커플링을 가능하게 한다.
다른 바람직한 실시예에서, 주어진 각도는 약 90°이다. 이것은 체결 요소와 유체 분사기, 예를 들면 유체 분사기의 노치간의 신뢰할 만한 기계적 커플링을 가능하게 한다.
다른 바람직한 실시예에서, 체결 요소는 스테인레스강으로 만들어진다. 이것은 긴 수명을 가지는 내구성 있고 신뢰할 수 있는 체결 요소를 간단하게 가능하게 한다.
제 2 양태에서, 본 발명은 돌출부를 갖는 유체 분사기 컵을 포함하는 유체 분사기 조립체에 의해 구별된다. 유체 분사기는 제 1 돌출부 및 제 2 돌출부를 구비한 하우징을 포함한다. 체결 요소는 상기 유체 분사기 컵 및 상기 유체 분사기와 기계적으로 커플링된다. 유체 분사기 컵의 돌출부가 상기 제 1 쌍의 프롱과 기계적으로 맞물린다. 하우징의 제 1 돌출부가 상기 제 2 쌍의 프롱에 기계적으로 커플링되고 상기 제 2 쌍의 프롱으로부터 두 개의 프롱들 사이에 배치된다. 제 2 돌출부가 상기 쌍의 핀과 기계적으로 맞물린다.
유체 분사기 조립체의 체결 요소는 유체 분사기가 유체 분사기 컵에 대해 회전하는 것을 방지하도록 설계된다. 특히, 제 1 쌍의 프롱과 유체 분사기 컵의 돌출부의 기계적인 맞물림 및 한 쌍의 핀과 유체 분사기의 제 2 돌출부의 기계적인 맞물림은 유체 분사기 및 유체 분사기 컵 사이의 회전을 방지한다. 이것은 신뢰할 만한 유체 분사기 조립체를 가능하게 하고 유체 분사기 컵에 대한 유체 분사기의 정확한 포지셔닝에 기여한다.
바람직한 실시예에서 유체 분사기 컵의 돌출부는 유체 분사기의 제 2 돌출부와 상이한 폭을 갖는다. 이것은 유체 분사기 및 유체 분사기 컵에 미리 정해진 방향으로 기계적으로 커플링될 수 있는 체결 요소를 갖는 신뢰할 만한 유체 분사기 조립체를 가능하게 한다.
제 3 양태에 따라, 본 발명은 돌출부를 구비한 유체 분사기 컵에 의해서 그리고 상기 유체 분사기 컵에 유압으로 커플링되며 제 1 돌출부 및 노치를 구비한 하우징을 갖는 유체 분사기에 의해서 구별된다. 체결 요소는 유체 분사기 컵 및 유체 분사기에 기계적으로 커플링된다. 유체 분사기 컵의 돌출부가 상기 제 1 쌍의 프롱과 기계적으로 맞물린다. 상기 하우징의 제 1 돌출부가 상기 제 2 쌍의 프롱에 기계적으로 커플링되고 상기 제 2 쌍의 프롱의 두개의 프롱들 사이에 배치된다. 상기 쌍의 핀이 상기 노치의 각각의 측 방향(lateral) 측면과 기계적으로 커플링된다.
유체 분사기 조립체의 체결 요소는 유체 분사기가 유체 분사기 컵에 대해 회전하는 것을 방지하도록 설계된다. 특히, 제 1 쌍의 프롱과 유체 분사기 컵의 돌출부의 기계적 맞물림과 상기 쌍의 핀과 유체 분사기의 노치의 기계적 맞물림은 유체 분사기 및 유체 분사기 컵 사이의 회전을 방지할 수 있다. 이것은 신뢰할 만한 유체 분사기 조립체를 가능하게 하며 유체 분사기 컵에 대한 유체 분사기의 정확한 포지셔닝에 기여한다.
이하에서 본 발명의 예시적인 실시예가 개략적인 도면을 참조하여 설명된다.
도 1은 체결요소이고,
도 2는 제 1 돌출부 및 제 2 돌출부를 갖는 유체 분사기의 단면도이고,
도 3은 유체 분사기 조립체의 제 1 양태이고,
도 4는 제 2 방향에서 바라본 유체 분사기 조립체의 제 1 양태의 제 2 사시도이고,
도 5는 제 3 방향에서 바라본 유체 분사기 조립체의 제 1 양태의 제 3 사시도이고,
도 6은 유체 분사기 조립체의 제 2 양태이고,
도 7은 제 2 방향에서 바라본 유체 분사기 조립체의 제 2 양태의 제 2 사시도이고,
도 8은 제 3 방향에서 바라본 유체 분사기 조립체의 제 2 양태의 제 3 사시도이다.
서로 다른 도면들에 존재하는 동일한 설계 요소 또는 동일한 기능을 하는 요소를 동일한 도면 부호를 사용하여 식별한다.
도 1은 캐리어(2) 및 제 1 쌍의 프롱(4), 제 2 쌍의 프롱(6) 및 제 3 쌍의 프롱(8)을 갖는 체결 요소를 도시한다. 제 1 쌍의 프롱(4)은 캐리어(2)의 제 1 측면을 분기한다. 제 2 쌍의 프롱(6)은 캐리어(2)의 제 1 측면에 반대되는 캐리어의 제 2 측면을 분기한다. 제 3 쌍의 프롱(8)은 제 1 쌍의 프롱(4)에 대해 주어진 각도로 캐리어(2)의 제 1 측면을 분기한다. 주어진 각도는 예를 들면, 10도와 45도 사이일 수 있다. 그러나, 주어진 각도는 주어진 스프링 부하에 의존한다. 그러므로, 주어진 각도는 또한 또다른 값일 수 있다.
한 쌍의 핀(10)은 각각의 프롱의 각각의 내부 측면에 제 2 쌍의 프롱(6)으로부터 각각의 프롱을 분기하여 상기 쌍의 핀(10)으로부터 핀이 서로에 대향하고 서로로부터 주어진 거리로 배치된다.
바람직한 실시예에서, 제 1 쌍의 프롱(4)의 프롱은 돌기(12)를 포함한다. 이러한 방법으로, 체결 요소는 체결 요소와 유체 분사기 컵(14) 사이에 신뢰할만한 기계적 커플링을 가능하게 하는 유체 분사기 컵(14)의 돌출부(24)와 스냅 핏 맞물림(snap fit engagement)를 성립시킬 수 있다.
도 2는 제 1 돌출부(20) 및 제 2 돌출부(22)를 포함하는 하우징(18)을 갖는 유체 분사기(16)의 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 돌출부(20)는 예를 들면 원주 방향의 돌출부일 수 있고 제 2 돌출부(22)는 예를 들면, 축선 방향의 돌출부일 수 있다. 유체 분사기(16)는 연소 기관의 연소 챔버 내로 연료를 투입할 수 있기 위해 배치되고 연료 분사기이도록 설계될 수 있다. 유체 분사기(16)의 하우징(18)은 체결 요소에 기계적으로 커플링되도록 설계된다.
도 3은 제 1 방향에서 바라본 유체 분사기 조립체의 제 1 양태의 제 1 사시도를 나타낸다. 체결 요소는 유체 분사기(16) 및 유체 분사기 컵(14)에 기계적으로 커플링된다. 제 1 쌍의 프롱(4)는 유체 분사기 컵(14)의 돌출부(24)에 기계적으로 커플링된다. 제 1 쌍의 프롱(4)의 돌기(12)는 유체 분사기 컵(14)의 돌출부(24)와 스냅 핏 맞물림 상태에 있다. 제 2 쌍의 프롱(6)은 제 1 돌출부(20) 상에 놓인다. 한 쌍의 핀(10)으로부터의 각각의 핀은 제 2 돌출부(22)와 기계적으로 맞물려 있다.
제 3 쌍의 프롱(8)은 유체 분사기 컵(14)과 기계적으로 맞물려 있다. 유체 분사기 컵(14) 상에 반발력을 가하기 때문에, 제 3 쌍의 프롱(8)은 또한 클램핑 장치(8)로 지칭될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 제 3 쌍의 프롱(8)의 프롱은 수 차례, 예를 들면 두 번 벤딩된다. 결과적으로 제 3 쌍의 프롱(8)으로부터 프롱은 각각의 개방 축선 단부(free axial end)에 의해서가 아니라, 측 방향 측면 상에서 유체 분사기 컵(14)에 기계적으로 커플링된다. 이것은 클램핑 메카니즘을 가능하게 한다. 클램핑 장치(8)는 예를 들면 제 3 쌍의 프롱(8) 대신에, 스프링 요소를 포함할 수 있다. 클램핑 장치(8)는 또한 예를 들면, 유체 분사기(16)와 유체 분사기 컵(14) 사이에 반발력을 가하는 것을 가능하게 하는 임의의 다른 장치를 포함할 수 있다. 클램핑 장치(8)는 특히 고압 유체 분사기 조립체에서 나타날 수 있는 유체 분사기 컵(14) 및 유체 분사기(16) 사이의 진동을 방지할 수 있다. 클램핑 장치(8)는 예를 들면 유체 분사기 컵(14)에 200 N 내지 1000 N의 힘을 가할 수 있다. 예를 들어 이것은 예를 들어 40 bar와 200 bar 사이의 연료 압력으로 구동되는, 직접 분사 연소 엔진에서의 진동을 방지할 수 있다. 가해진 힘에 대해서는 다른 값이 가능할 수 있다.
도 4 및 도 5는 제 2 및 제 3 방향에서 바라본 유체 분사기 조립체의 제 1 양태의 제 2 및 제 3 사시도를 도시한다. 바람직한 실시예에서, 유체 분사기 컵(14)의 돌출부(24)는 유체 분사기(16)의 제 2 돌출부(22)와 상이한 폭을 갖는다. 이것은 체결 요소의 파손 안전 설계(fail safe design)를 가능하게 한다. 그 이유는 체결 요소가 미리 결정된 방향으로 장착된다면 유체 분사기(16) 및 유체 분사기 컵(14)에 오직 의도된 기계적 맞물림만 성립시킨다는 것이다. 예를 들어, 만약 미리 결정된 방향과 상이한 방향으로 장착된다면, 유체 분사기 컵(14)의 돌출부(24)와 스냅 핏 맞물림을 성립시키는 것은 불가능하다. 이것은 예를 들어 책임 기술자에 의해 용이하게 인지될 수 있다.
도 6은 유체 분사기 조립체의 제 2 양태를 도시한다. 유체 분사기 조립체의 제 2 양태는 유체 분사기 조립체의 제 1 양태에 상응한다. 차이는 유체 분사기 조립체의 제 2 양태에 대해, 유체 분사기(16)의 하우징(18)이 제 2 돌출부(22) 대신 노치(26)를 포함한다는 것이다. 한 쌍의 핀(10)은 노치(26)의 각각의 측 방향 면에 유체 분사기(16)와 기계적으로 커플링된다. 바람직한 실시예에서, 한 쌍의 핀(10)은 제 2 쌍의 프롱(6)에 측 방향으로 그리고 노치(26)의 각각의 측 방향 면에 평행하게 배치된다.
도 7은 유체 분사기 컵(14)이 없이 제 2 방향에서 바라본 유체 분사기 조립체의 제 2 양태의 제 2 사시도를 도시한다. 유체 분사기(16)의 노치(26)와 유체 분사기 컵(14)의 돌출부(22)의 조합은 체결 요소가 주어진 방향으로 유체 분사기(16) 및 유체 분사기 컵(14)에 기계적으로 커플링되도록 강제한다. 예를 들어 미리 결정된 방향과 상이한 방향으로 본래의 장비 제작사의 기술자에 의해 체결 요소가 장착된다면, 체결 요소는 유체 분사기 컵(14)의 돌출부(24)와 스냅 핏 맞물림을 성립시키지 않는다. 체결 요소가 주어진 방향으로만 기계적 커플링 가능하게 하는 이러한 설계는 또한 "파손-안전(fail-safe)" 설계로서 지칭된다. 제조하는데 있어서, 이러한 특징을 갖는 설계는 또한 일본 표현으로 "포가 요케(poka yoke)"로 불려진다.
도 8은 제 3 방향에서 바라본 유체 분사기 조립체의 제 2 양태의 제 3 사시도를 도시한다. 유체 분사기 컵(14)은 도 8에 도시되지 않는다. 제 2 쌍의 프롱(6)은 유체 분사기(16)의 하우징(8)의 제 1 돌출부(26)에 놓인다. 제 2 쌍의 프롱(6)에 측 방향으로 제 1 쌍의 프롱(4)이 배치된다. 제 3 쌍의 프롱(8)은 제 1 쌍의 프롱(4)에 대해 주어진 각도로 배치된다.
바람직한 실시예에서, 체결 요소는 강철, 바람직하게는 스테인레스 스틸로 만들어진다. 이것은 긴 수명을 가지는 내구성 있는 신뢰할 만한 체결 요소를 간단하게 가능하게 한다.

Claims (10)

  1. 캐리어(2),
    유체 분사기 컵(14)의 돌출부(24)와 기계적으로 맞물리도록 설계되는 상기 캐리어(2)의 제 1 측면으로부터 분기하는 제 1 쌍의 프롱(4, prong),
    유체 분사기(16)를 보유하도록(retain) 그리고 상기 유체 분사기(16)의 제 1 돌출부(20)에 기계적으로 커플링되도록 설계되는 상기 캐리어(2)의 제 2 측면으로부터 분기하는 제 2 쌍의 프롱(6),
    핀들이 서로 대향하게 및 서로로부터 주어진 거리로 배치되도록 그리고 그들이 상기 유체 분사기(16)와 기계적으로 맞물리게 설계되도록, 각각의 상기 프롱의 각각의 내부 측면에 상기 제 2 쌍의 프롱(6)으로부터 각각의 프롱을 분기하는 한 쌍의 핀(10),
    상기 유체 분사기 컵(14)과 기계적으로 커플링되도록 그리고 상기 유체 분사기 컵(14)에 반발력(repelling force)을 가하도록 설계되는 클램핑 장치(8)를 포함하는
    체결 요소.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 클램핑 장치(8)는 주어진 각도로 상기 캐리어(2)의 제 1 측면으로부터 분기하며 상기 유체 분사기 컵(14)을 보유하도록 설계되는 제 3 쌍의 프롱(8)을 포함하는
    체결 요소.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 쌍의 프롱(4)의 프롱들은 각각의 자유 단부의 단부에 상기 유체 분사기 컵(14)의 돌출부에 스냅 핏 맞물림(snap fit engagement)으로 커플링되도록 설계되는 각각의 돌기(projection; 12)를 포함하는
    체결 요소.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 주어진 각도가 90°인
    체결 요소.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 체결 요소는 스테인레스강으로 만들어지는
    체결 요소.
  6. 돌출부(24)를 구비한 유체 분사기 컵(14),
    제 1 돌출부(first protrusion; 20) 및 제 2 돌출부(22)를 구비한 하우징(18)을 갖는 유체 분사기(16), 및 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 체결 요소를 포함하며,
    상기 체결 요소는,
    상기 유체 분사기 컵(14)의 돌출부(24)가 제 1 쌍의 프롱(4)과 기계적으로 맞물리도록,
    상기 하우징(18)의 제 1 돌출부(20)가 제 2 쌍의 프롱(6)에 기계적으로 커플링되고 상기 제 2 쌍의 프롱(6)의 두 개의 프롱들 사이에 배치되도록, 그리고
    상기 제 2 돌출부(22)가 한 쌍의 핀(10)과 기계적으로 맞물리도록,
    상기 유체 분사기 컵(14) 및 상기 유체 분사기(16)와 기계적으로 연결되는,
    유체 분사기(16) 조립체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유체 분사기 컵(14)의 돌출부는 상기 유체 분사기(16)의 상기 제 2 돌출부(22)와 상이한 폭을 가지는
    유체 분사기(16) 조립체.
  8. 돌출부(24)를 구비한 유체 분사기 컵(14),
    상기 유체 분사기 컵(14)에 유압으로(hydraulically) 커플링되고 제 1 돌출부(20) 및 노치(26, notch)를 구비한 하우징(18)을 갖는 유체 분사기(16), 및
    제 1 항 또는 제 2 항에 따른 체결 요소를 포함하며,
    상기 체결 요소는
    상기 유체 분사기 컵(14)의 돌출부(24)가 상기 제 1 쌍의 프롱(4)과 기계적으로 맞물리도록,
    상기 하우징(18)의 제 1 돌출부(20)가 상기 제 2 쌍의 프롱(6)에 기계적으로 커플링되고 상기 제 2 쌍의 프롱(6)의 두 개의 프롱들 사이에 배치되도록, 그리고
    한 쌍의 핀(10)이 상기 노치(26)의 각각의 측면(lateral side face)과 기계적으로 커플링되도록,
    상기 유체 분사기 컵(14) 및 상기 유체 분사기(16)와 기계적으로 연결되는
    유체 분사기(16) 조립체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 핀(10)이,
    상기 유체 분사기(16)의 제 2 돌출부(22)의 각각의 측면(lateral side face)과 기계적으로 커플링되게, 설계되는,
    체결 요소.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 체결 요소는,
    상기 한 쌍의 핀(10)이 제 2 돌출부(22)의 각각의 측면과 기계적으로 커플링되도록,
    상기 유체 분사기 컵(14) 및 상기 유체 분사기(16)와 기계적으로 연결되는,
    유체 분사기(16) 조립체.
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