KR101760656B1 - 커플링 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 연소 기관(22)의 실린더 헤드(70)에 연료 레일(18)을 기계식으로 커플링하는 커플링 장치(40)에 관한 것이다. 커플링 장치(40)는, 연료 레일(18)에 유압식 및 기계식으로 커플링되도록 설계되며 실린더 헤드(70)와 마주하도록 배열 및 설계되는 연료 분사 장치 컵(30), 연료 분사 장치 컵(30)과 마주하며 실린더 헤드(70)에 고정식으로 커플링되도록 설계되는 제 1 체결 요소(48), 제 1 체결 요소(48)와 연료 분사 장치 컵(30) 사이에 배열되고/배열되거나 연료 분사 장치 컵(30)과 실린더 헤드(70) 사이에 배열될 수 있는 하나 이상의 제 1 스프링 요소(50, 52), 연료 레일(18)과 실린더 헤드(70) 사이에 배열되고 연료 레일(18)에 고정식으로 커플링되도록 설계되는 지지 요소(56), 지지 요소(56)에 맞물림되며 실린더 헤드(70)에 고정식으로 커플링되도록 설계되는 제 2 체결 요소(58), 및 제 2 체결 요소(58)와 지지 요소(56) 사이에 배열되고/배열되거나 지지 요소(56)와 실린더 헤드(70) 사이에 배열될 수 있는 하나 이상의 제 2 스프링 요소(60, 62)를 포함한다. 하나 이상의 제 1 스프링 요소(50, 52)는 금속으로 구성되거나 금속을 포함하며, 하나 이상의 제 2 스프링 요소(60, 62)는 플라스틱으로 구성되거나 플라스틱을 포함한다.

Description

커플링 장치 {COUPLING DEVICE}
본 발명은 연소 기관의 실린더 헤드에 연료 레일을 기계식으로 커플링하는 커플링 장치에 관한 것이다.
연소 기관의 실린더 헤드에 연료 레일을 기계식으로 커플링하는 커플링 장치들은, 특히 내연 기관용으로 광범위하게 사용되고 있다. 연료 분사 장치를 통해 연료 레일에 의해 내연 기관으로 연료가 공급될 수 있다. 연료 레일은 상이한 방식들로 실린더 헤드에 커플링될 수 있다.
내연 기관의 작동 중 압력 변동들을 매우 낮은 수준으로 유지하기 위해서는, 내연기관에는 연료 어큐뮬레이터(accumulator)가 공급되며, 이 연료 어큐뮬레이터에는 연료 분사장치들이 연결되고 비교적 대용량을 갖는다. 이러한 연료 어큐뮬레이터는 커먼 레일(common rail)로서 종종 언급된다. 공지된 연료 레일들은 연료 분사 장치 컵들의 형태인 리세스들을 가지며 연료 분사 장치들이 배열되는 중공체(hollow body)를 포함한다.
본 발명의 목적은, 단순 제조되며 연료 레일과 실린더 헤드 사이의 신뢰가능하고 정밀한 커플링을 용이하게 하는, 연소 기관의 실린더 헤드에 연료 레일을 기계식으로 커플링하는 커플링 장치를 만드는 것이다.
이 목적들은 독립항의 특징부들에 의해 이루어진다. 본 발명의 유리한 실시예들은 하위 청구항들에 부여된다.
본 발명은, 연소 기관의 실린더 헤드에 연료 레일을 기계식으로 커플링하는 커플링 장치에 의해 구별된다. 커플링 장치는, 연료 레일에 유압식 및 기계식으로 커플링되도록 설계되며 실린더 헤드와 마주하도록 배열 및 설계되는 연료 분사 장치 컵, 연료 분사 장치 컵과 마주하며 실린더 헤드에 고정식으로 커플링되도록 설계되는 제 1 체결 요소, 제 1 체결 요소와 연료 분사 장치 컵 사이에 배열되고/배열되거나 연료 분사 장치 컵과 실린더 헤드 사이에 배열될 수 있는 하나 이상의 제 1 스프링 요소, 연료 레일과 실린더 헤드 사이에 배열되고 연료 레일에 고정식으로 커플링되도록 설계되는 지지 요소, 지지 요소에 맞물림되며 실린더 헤드에 고정식으로 커플링되도록 설계되는 제 2 체결 요소, 및 제 2 체결 요소와 지지 요소 사이에 배열되고/배열되거나 지지 요소와 실린더 헤드 사이에 배열될 수 있는 하나 이상의 제 2 스프링 요소를 포함한다. 하나 이상의 제 1 스프링 요소는 금속으로 구성되거나 금속을 포함하며, 하나 이상의 제 2 스프링 요소는 플라스틱으로 구성되거나 플라스틱을 포함한다.
이는, 금속으로 구성되거나 금속을 포함하는 하나 이상의 제 1 스프링 요소가 연료 분사 장치 컵의 변위를 작게 유지할 수 있다는 장점을 갖는다. 게다가, 플라스틱으로 구성되거나 플라스틱을 포함하는 하나 이상의 제 2 스프링 요소는 이들 구성요소들을 위해 최소의 기계식 응력을 얻기 위해서 연료 레일과 실린더 헤드의 구성요소들의 공차들을 보상할 수 있다.
유리한 실시예에서, 하나의 제 1 스프링 요소는 제 1 체결 요소와 연료 분사 장치 컵 사이에 배열되고, 그리고 추가의 제 1 스프링 요소가 연료 분사 장치 컵과 실린더 헤드 사이에 배열될 수 있다. 제 1 스프링 요소들은 금속으로 구성되거나 금속을 포함한다. 이는, 실린더 헤드와 연료 분사 장치 컵의 커플링이 실린더 헤드와 연료 분사 장치 컵 사이에서 직접적인 접촉 없이 실린더 헤드와 연료 레일의 조립을 허용한다는 장점을 갖는다. 그 결과, 실린더 헤드와 연료 레일 사이의 소음 전달이 작게 유지될 수 있다.
추가의 유리한 실시예에서, 하나의 제 2 스프링 요소는 제 2 체결 요소와 지지 요소 사이에 배열되고, 그리고 추가의 제 2 스프링 요소가 지지 요소와 실린더 헤드 사이에 배열될 수 있다. 제 2 스프링 요소들은 플라스틱으로 구성되거나 플라스틱을 포함한다. 이는, 실린더 헤드와 지지 요소의 커플링이 실린더 헤드와 지지 요소 사이에서 직접적인 접촉 없이 실린더 헤드와 연료 레일의 조립을 허용한다는 장점을 갖는다. 그 결과, 실린더 헤드와 연료 레일 사이의 소음 전달이 작게 유지될 수 있다.
추가의 유리한 실시예에서, 하나 이상의 체결 요소들은 스크류이다.
본 발명의 예시적 실시예들은 개략적인 도면들의 도움으로 하기에 설명된다. 이들은 다음과 같다.
도 1은 내연기관의 개략도이다.
도 2는 커플링 장치를 갖는 연료 공급 장치의 사시도이다.
도 3은 도 2의 선 III-III' 을 따라 취한 커플링 장치의 길이 방향 단면도이다.
상이한 예시들이 나타나는 동일 설계 및 기능의 요소들은 동일 부호로 식별된다.
연료 공급 장치(10)는, 디젤 엔진 또는 가솔린 엔진일 수 있는 내연 기관(22)(도 1)에 할당된다. 연료 공급 장치는 연료 펌프(14)에 의해 유압식으로 연결되는 연료 탱크(12)를 포함한다. 연료 펌프(14)의 출력은, 연료 레일(18)의 연료 주입구(16)에 연결된다. 연료 레일(18)에서, 연료는, 예컨대 가솔린 엔진인 경우에는, 약 200 bar, 또는 디젤 엔진인 경우에는 약 2,000 bar 의 압력 하에 저장된다. 연료 분사 장치들(20)이 연료 레일(18)에 연결되고, 연료 레일(18)을 경유하여 연료 분사 장치들(20)에 연료가 공급된다. 연료 분사 장치들(20)은 내연 기관(22)의 실린더 헤드(70)에 배열된다(도 3). 바람직하게는, 연료 분사 장치들(20)은 실린더 헤드(70)에 직접 접촉되지 않는다.
도 2 는 연료 공급 장치(10)의 사시도를 도시한다. 도 3 은 연료 분사 장치(20)를 갖는 연료 공급 장치(10)를 도시한다. 연료 분사 장치(20)는 연료 분사 장치 본체(24)를 갖는다. 연료 분사 장치(20)는 내연 기관(22)의 연소실(25) 내로 연료를 분사하는데 적합하다(도 1). 연료 분사 장치(20)는 연료 주입구부(26)를 포함한다. 게다가, 캐비티(28)가 연료 분사 장치 본체(24)에 배열된다. 분사 모드에서는, 연료가 연료 주입구부(26)로부터 캐비티(28) 및 추가로 분사 장치 노즐(29)로 유동할 수 있다. 후속하여, 연료가 분사실(25) 내로 분사될 수 있다. 비분사 모드에서는, 연료가 캐비티(28)를 통해 유동하며, 연소실(25) 내로의 연료 분사가 방지된다.
연료 공급 장치(10)는 커플링 장치(40)의 일부인 연료 분사 장치 컵(30)을 포함한다. 연료 분사 장치 컵(30)은 연료 분사 장치(20)의 연료 주입구부(26)와 맞물림된다. 연료 분사 장치 컵(30)은 관통 홀(42)을 갖는다.
연료 분사 장치 컵(30)은 제 1 파이프(44)에 의해 연료 레일(18)에 기계식 및 유압식으로 커플링된다. 제 1 파이프(44)는 연료 레일(18)로부터 연료 분사 장치(20)로의 유체 유동을 가능하게 한다. 연료 공급 장치(10)는 제 2 파이프(46)를 포함한다. 제 2 파이프(46)는 연료 분사 장치(20)로부터 연료 탱크(12)로의 유체의 역류를 가능하게 한다.
커플링 장치(40)는, 제 1 체결 요소(48)를 더 포함한다. 도시된 바람직한 실시예에서, 제 1 체결 요소(48)는 스크류이다. 제 1 체결 요소(48)는 관통 홀(42)을 통해 신장한다. 제 1 체결 요소(48)는 실린더 헤드(70)와 맞물림한다. 제 1 체결 요소(48)가 스크류라면, 제 1 체결 요소(48)는 실린더 헤드(70)에 고정식으로 커플링될 수 있다.
커플링 장치(40)는 제 1 스프링 요소들(50, 52)을 더 포함한다. 하나의 제 1 스프링 요소(50)가 제 1 체결 요소(48)와 연료 분사 장치 컵(30) 사이에서 축방향으로 배열된다. 다른 제 1 스프링 요소(52)가 연료 분사 장치 컵(30)과 실린더 헤드(70) 사이에서 축방향으로 배열된다. 제 1 스프링 요소들(50, 52)은 금속으로 구성되거나 금속을 포함한다.
커플링 장치(40)는, 연료 레일(18)과 실린더 헤드(70) 사이에 배열되는 지지 요소(56)를 더 포함한다. 지지 요소(56)는 브라켓과 같이 성형되고, 예컨대, 경납땜(brazing) 또는 용접(welding)에 의해 연료 레일(18) 에 고정식으로 커플링된다.
커플링 장치(40)는 지지 요소(56)와 맞물림하는 제 2 체결 요소(58)를 더 포함한다. 도시된 바람직한 실시예에서, 제 2 체결 요소(58)는 스크류이다. 제 2 체결 요소(58)는 실린더 헤드(70)에 배열되는 블라인드 홀(59) 내로 신장한다. 제 2 체결 요소(58)가 스크류라면, 이는 실린더 헤드(70)와 맞물림될 수 있다. 이에 의해, 제 2 체결 요소(58)가 실린더 헤드(70)에 고정식으로 커플링될 수 있다.
커플링 장치(40)는 제 2 스프링 요소들(60)을 더 포함한다. 하나의 제 2 스프링 요소(60)는 제 2 체결 요소(58)와 지지 요소(56) 사이에 배열된다. 추가의 제 2 스프링 요소(62)는 지지 요소(56)와 실린더 헤드(70) 사이에 배열된다. 제 2 스프링 요소들(60, 62)은 플라스틱으로 구성되거나 플라스틱을 포함한다.
제 1 스프링 요소들(50, 52)에 기인하여, 실린더 헤드(70)와 연료 분사 장치 컵(30) 사이의 직접적인 접촉이 방지될 수 있다. 그 결과, 실린더 헤드(70)와 연료 레일(18) 사이의 소음 전달(noise transmission)이 작게 유지될 수 있다. 제 1 스프링 요소들(50, 52)이 금속으로 구성되거나 금속을 포함하는 것의 장점은, 연료 분사 장치 컵(30)과 연료 분사 장치(20)의 변위가 작게 유지될 수 있다는 것이다. 그 결과, 분사 장치 노즐(29)의 위치 편차가 작게 유지될 수 있다. 그 결과, 연소실(25)에서의 우호적인 분무 분포(spray distribution)가 얻어질 수 있다.
제 2 스프링 요소들(60, 62)에 기인하여, 실린더 헤드(70)와 지지 요소(56) 사이의 직접 접촉이 방지될 수 있다. 그 결과, 실린더 헤드(70)와 연료 레일(18) 사이의 소음 전달이 작게 유지될 수 있다. 제 2 스프링 요소들(60, 62)이 플라스틱으로 구성되거나 플라스틱을 포함하는 것의 장점은, 연료 레일(18)과 실린더 헤드(70) 사이에 고탄성(high elasticity)이 얻어질 수 있다는 점이다. 그 결과, 특히 연료 공급 장치(10)의 장착중에 기계식 응력을 유발할 수 있는 연료 공급 장치(10)의 구성요소들의 공차들이 매우 양호한 방식으로 보상될 수 있다.
제 1 스프링 요소들(50, 52)용의 금속의 사용과 제 2 스프링 요소들(60, 62)용의 플라스틱의 사용은, 특히 연료 공급 장치(10)의 장착중 연료 공급 장치(10)의 구성요소들에 대해 낮은 응력과 실린더 헤드(70) 내에 연료 분사 장치(20)의 정확한 위치 결정에 있어서 매우 양호한 조합을 유발한다.

Claims (4)

  1. 연소 기관(22)의 실린더 헤드(70)에 연료 레일(18)을 기계식으로 커플링하는 커플링 장치(40)로서,
    - 상기 연료 레일(18)에 유압식 및 기계식으로 커플링되도록 설계되며 상기 실린더 헤드(70)와 마주하도록 배열 및 설계되는 연료 분사 장치 컵(30),
    - 상기 연료 분사 장치 컵(30)과 마주하며 상기 실린더 헤드(70)에 고정식으로 커플링되도록 설계되는 제 1 체결 요소(48),
    - 상기 제 1 체결 요소(48)와 상기 연료 분사 장치 컵(30) 사이에 배열되고/배열되거나 상기 연료 분사 장치 컵(30)과 상기 실린더 헤드(70) 사이에 배열될 수 있는 하나 이상의 제 1 스프링 요소(50, 52),
    - 상기 연료 레일(18)과 상기 실린더 헤드(70) 사이에 배열되고 상기 연료 레일(18)에 고정식으로 커플링되도록 설계되는 지지 요소(56),
    - 상기 지지 요소(56)에 맞물림되며 상기 실린더 헤드(70)에 고정식으로 커플링되도록 설계되는 제 2 체결 요소(58), 및
    - 상기 제 2 체결 요소(58)와 상기 지지 요소(56) 사이에 배열되고/배열되거나 상기 지지 요소(56)와 상기 실린더 헤드(70) 사이에 배열될 수 있는 하나 이상의 제 2 스프링 요소(60, 62)를 포함하며,
    상기 하나 이상의 제 1 스프링 요소(50, 52)는 금속으로 구성되거나 금속을 포함하며, 상기 하나 이상의 제 2 스프링 요소(60, 62)는 플라스틱으로 구성되거나 플라스틱을 포함하는,
    커플링 장치(40).
  2. 제 1 항에 있어서,
    하나의 제 1 스프링 요소(50)가 상기 제 1 체결 요소(48)와 상기 연료 분사 장치 컵(30) 사이에 배열되고, 추가의 제 1 스프링 요소(52)가 상기 연료 분사 장치 컵(30)과 상기 실린더 헤드(70) 사이에 배열될 수 있고, 상기 제 1 스프링 요소들(50, 52)은 금속으로 구성되거나 금속을 포함하는,
    커플링 장치(40).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    하나의 제 2 스프링 요소(60)가 상기 제 2 체결 요소(58)와 상기 지지 요소(56) 사이에 배열되고, 추가의 제 2 스프링 요소(62)가 상기 지지 요소(56)와 상기 실린더 헤드(70) 사이에 배열될 수 있고, 상기 제 2 스프링 요소들(60, 62)은 플라스틱으로 구성되거나 플라스틱을 포함하는,
    커플링 장치(40).
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 체결 요소들(48, 58) 중 하나 이상은 스크류인,
    커플링 장치(40).
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