KR101763571B1 - 커플링 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기관(22)의 실린더 헤드(70)에 연료 레일(18)을 기계식으로 커플링하는 커플링 장치(40)에 관한 것이다. 상기 커플링 장치(40)는 연료 분사기 컵(30) 및 체결 요소(48)를 포함하며, 상기 연료 분사기 컵(30)은 연료 레일(31)에 유압식 및 기계식으로 커플링되도록 설계되고 상기 연료 분사기 컵(30)의 제 1 표면(44)과 제 2 표면(46) 사이로 연장하는 관통 구멍(42)을 포함하며, 상기 제 2 표면(46)이 제 1 표면(44)과 대향되고 상기 실린더 헤드(70)를 지향하도록 배열 및 설계되며, 상기 체결 요소(48)는 상기 실린더 헤드(70)에 단단히 커플링되도록 설계되며, 상기 체결 요소(48)가 헤드부(50) 및 자루부(52)를 포함하며, 상기 헤드부(50)가 상기 연료 분사기 컵(30)의 제 1 표면을 지향하며, 상기 자루부(52)가 상기 관통 구멍(42) 내에 부분적으로 배열되고 상기 실린더 헤드(70)와 결합하도록 설계된다. 상기 커플링 장치(40)는 제 1 스프링 요소(56) 및 제 2 스프링 요소(58)를 포함하며, 상기 제 1 스프링 요소(56)는 상기 헤드부(50)와 상기 연료 분사기 컵(30)의 제 1 표면(44) 사이에 축방향으로 배열되며, 상기 제 2 스프링 요소(58)는 상기 연료 분사기 컵(30)의 제 2 표면(46)을 지향하고 상기 연료 분사기 컵(30)의 제 2 표면(46)과 상기 실린더 헤드(70) 사이에 축방향으로 배열될 수 있다.
Description
본 발명은 연료 레일을 기관(combustion engine)의 실린더 헤드에 유압식 및기계식으로 커플링하기 위한 커플링 장치에 관한 것이다.
연료 레일을 기관의 실린더 헤드에 유압식 및 기계식으로 커플링하기 위한 커플링 장치는 특히 내연 기관에 폭널게 사용된다. 연료는 연료 분사기를 통해 연료 레일에 의해 내연 기관으로 공급될 수 있다. 연료 레일은 다른 방식으로 실린더 헤드에 커플링될 수 있다.
내연 기관의 작동 중에 압력 변동을 매우 작은 레벨로 유지하기 위해, 내연 기관에는 연료 분사기가 연결되고 비교적 큰 체적을 가지는 연료 축압기(fuel accumulator)가 공급된다. 그와 같은 연료 축압기는 종종 커먼 레일로서 지칭된다. 공지된 연료 레일은 연료 분사기 컵(cup)의 형태인 오목부를 갖춘 중공체를 포함하며, 여기에 연료 분사기가 배열된다.
본 발명의 목적은 제조가 간단하고 연료 레일과 실린더 헤드 간의 신뢰성있고 정밀한 커플링을 수월하게 하는, 연료 레일을 기관의 실린더 헤드에 유압식 및기계식으로 커플링하기 위한 커플링 장치를 형성하는 것이다.
상기 목적들은 독립항의 특징부들에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시예들은 종속항으로 주어진다.
본 발명은 기관의 실린더 헤드에 연료 레일을 기계식으로 커플링하는 커플링 장치에 의해 구별된다. 상기 커플링 장치는 연료 분사기 컵 및 체결 요소를 포함하며, 상기 연료 분사기 컵은 연료 레일에 유압식 및 기계식으로 커플링되도록 설계되고 상기 연료 분사기 컵의 제 1 표면과 제 2 표면 사이로 연장하는 관통 구멍을 포함하며, 상기 제 2 표면이 제 1 표면과 대향되고 상기 실린더 헤드를 대면하도록 배열 및 설계되며, 상기 체결 요소는 상기 실린더 헤드에 단단히 커플링되도록 설계된다. 상기 체결 요소는 헤드부 및 자루부를 포함한다. 상기 헤드부는 상기 연료 분사기 컵의 제 1 표면을 대면한다. 상기 자루부는 상기 관통 구멍 내에 부분적으로 배열되고 상기 실린더 헤드와 결합하도록 설계된다. 상기 커플링 장치는 제 1 스프링 요소 및 제 2 스프링 요소를 포함하며, 상기 제 1 스프링 요소는 상기 헤드부와 상기 연료 분사기 컵의 제 1 표면 사이에 축방향으로 배열되며, 상기 제 2 스프링 요소는 상기 연료 분사기 컵의 제 2 표면을 대면하고 상기 연료 분사기 컵의 제 2 표면과 상기 실린더 헤드 사이에 축방향으로 배열될 수 있다.
이는 실린더 헤드에 연료 레일의 신속하고 안전한 커플링을 가능하게 하는 장점을 가진다. 또한, 연료 헤드와 연료 분사기 컵의 커플링은 실린더 헤드와 연료 분사기 컵 사이의 직접적인 접촉 없이 실린더 헤드와 연료 레일의 조립을 가능하게 한다. 따라서, 실린더 헤드와 연료 레일 사이의 소음 전달이 작게 유지될 수 있다. 또한, 실린더 헤드에 대한 연료 레일의 바람직한 동적 거동을 고려하여 스프링 요소들의 강도를 간단한 방식으로 선택할 수 있다.
유리한 실시예에서, 제 1 스프링 요소와 제 2 스프링 요소 사이에 거리 요소가 축방향으로 배열된다. 이에 의해, 제 1 스프링 요소와 제 2 스프링 요소 사이에 예비설정된 거리가 얻어질 수 있다. 따라서, 스프링 요소들의 예비설정된 변형이 얻어질 수 있다.
다른 유리한 실시예에서 거리 요소는 슬리브와 같은 형상이며 관통 구멍의 내측에 적어도 부분적으로 배열된다. 자루부는 거리 요소의 내측에 적어도 부분적으로 배열된다. 이에 의해 커플링 장치의 간결한 구성이 얻어질 수 있다.
또 다른 유리한 실시예에서 제 1 유지 요소가 거리 요소의 내측에 배열되며 자루부와 결합된다. 이에 의해 체결 요소가 거리 요소에 대해 임의의 바람직한 위치에 배열된다. 따라서, 체결 요소의 용이한 밀착이 얻어질 수 있다. 또한, 커플링장치의 용이한 구성을 가능하게 하는, 체결 요소, 제 1 스프링 요소, 슬리브 및 제 1 유지 요소로 이루어지는 하위조립체(subassembly)가 얻어질 수 있다.
또 다른 유리한 실시예에서 제 1 유지 요소는 플라스틱으로 이루어지거나 플라스틱을 포함한다. 이는 제 1 유지 요소가 자루부(shank portion)에 안전하게 결합되게 하는 장점을 가진다.
또 다른 유리한 실시예에서 부싱이 제 2 스프링 요소를 대면하도록 배열된다. 부싱은 제 2 스프링 요소와 실린더 헤드 사이에 축방향으로 배열될 수 있다. 이는 제 2 스프링 요소와 실린더 헤드 사이의 직접적인 접촉이 회피될 수 있게 하는 장점을 가진다. 부싱은 커플링 장치로부터 실린더 헤드로 힘을 분배하여 커플링 장치와 실린더 헤드 사이의 압력이 작게 유지될 수 있게 한다. 따라서, 실린더 헤드의 표면 내에 제 2 스프링 요소의 임프린팅(imprinting)이 회피될 수 있다.
또 다른 유리한 실시예에서 제 2 유지 요소가 부싱의 내측에 배열되며 자루부와 결합된다. 이는 제 1 하위조립체와 결합될 수 있게 하는, 제 2 스프링 요소, 부싱 및 제 2 유지 요소로 이루어지는 제 2 하위조립체가 얻어질 수 있게 하는 장점을 가진다. 따라서, 이러한 배열은 제조 라인 상의 실린더 헤드에 연료 분사 컵을 매우 용이하게 장착할 수 있게 한다.
또 다른 유리한 실시예에서 제 2 유지 요소는 플라스틱으로 이루어지거나 플라스틱을 포함한다. 이는 제 2 유지 요소가 자루부와 안전하게 결합되는 장점을 가진다.
또 다른 유리한 실시예에서 체결 요소는 스크류이다.
본 발명의 예시적인 실시예들이 개략적인 도면들의 도움으로 이후에 설명된다. 이들 도면은 다음과 같다.
도 1은 내연 기관의 개략도이며,
도 2는 커플링 장치의 길이방향 단면도이며,
도 3은 커플링 장치의 부품들의 사시도이며,
도 4는 커플링 장치의 부품들의 사시도이며,
도 5는 커플링 장치의 부품들의 사시도이며,
도 6은 커플링 장치의 부품들의 사시도이다.
도 2는 커플링 장치의 길이방향 단면도이며,
도 3은 커플링 장치의 부품들의 사시도이며,
도 4는 커플링 장치의 부품들의 사시도이며,
도 5는 커플링 장치의 부품들의 사시도이며,
도 6은 커플링 장치의 부품들의 사시도이다.
상이한 도면들에 존재하는 동일한 디자인과 기능의 구성 요소에는 동일한 참조 부호에 의해 구분된다.
디젤 엔진 또는 가솔린 엔진일 수 있는 내연 기관(22)(도 1)에는 연료 이송 장치(10)가 할당된다. 연료 이송 장치는 연료 펌프(14)와 유압식으로 연결되는 연료 탱크(12)를 포함한다. 연료 펌프(14)의 출력은 연료 레일(18)의 연료 입구(16)에 연결된다. 연료 레일(18)에서, 연료는 가솔린 엔진의 경우에 예를 들어 약 200 바(bar)의 압력하에서 또는 디젤 엔진의 경우에 약 2000 바의 압력하에서 저장된다. 연료 분사기(20)는 연료 레일(18)에 연결되며 연료는 연료 레일(18)을 통해 연료 분사기(20)로 이송된다. 연료 분사기(20)는 내연 기관(22)의 실린더 헤드(70) 내에 배열된다. 바람직하게, 연료 분사기(20)는 실린더 헤드(70)와 직접적으로 접촉하지 않는다.
도 2는 연료 분사기(20)의 일부를 도시한다. 연료 분사기(20)는 연료 분사기 본체(24)를 가진다. 연료 분사기(20)는 연료를 내연 기관(22)의 연소실(25) 내측으로 분사하는데 적합하다(도 1). 연료 분사기(20)는 연료 입구부(26)를 포함한다. 또한, 연료 분사기 본체(24) 내에는 공동(28)이 배열된다. 분사 모드에서, 연료는 연료 입구부(26)로부터 공동(28)으로 유동할 수 있고 계속해서 연소실(25) 내측으로 분사될 수 있다. 비분사 모드에서, 연료는 공동(28)을 통해 유동하고 연소실(25) 내측으로의 연료 분사는 방지된다.
연료 이송 장치(10)는 커플링 장치(40)의 일부인 연료 분사기 컵(30)을 포함한다. 연료 분사기 컵(30)은 연료 레일(18)에 기계식 및 유압식으로 커플링된다. 연료 분사기 컵(30)은 연료 분사기(20)의 연료 입구부(26)와 결합한다.
연료 분사기 컵(30)은 중앙의 길이방향 축선(L)을 갖는 관통 구멍(42)을 가진다. 관통 구멍(42)은 연료 분사기 컵(30)의 제 1 표면(44)과 제 2 표면(46) 사이로 연장한다. 제 1 표면(44)은 연료 분사기 컵(30)의 외측 표면을 형성한다. 제 2 표면(46)은 제 1 표면(44)과 대향하고 실린더 헤드(70)를 대면한다.
커플링 장치(40)는 체결 요소(48)를 더 포함한다. 체결 요소(48)는 헤드부(50) 및 자루부(52)를 가진다. 헤드부(50)는 자루부(52)보다 커다란 방사상 연장부를 가진다. 헤드부(50)는 연료 분사기 컵(30)의 제 1 표면(44)을 대면한다. 바람직하게, 체결 수단(48)은 외측 나사(54)를 갖는 스크류이다. 자루부(52)는 관통 구멍(42)을 통해 연장한다. 자루부(52)는 실린더 헤드(70)와 결합할 수 있다. 체결 수단(48)이 스크류이면, 외측 나사(54)가 실린더 헤드 내에 배열된 내측 나사와 결합한다. 이에 의해 체결 요소(48)는 실린더 헤드(70)에 단단히 커플링될 수 있다.
커플링 장치(40)는 제 1 스프링 요소(56) 및 제 2 스프링 요소(58)를 더 포함한다. 바람직하게, 스프링 요소(56,58)들은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 스포크를 갖는 오픈-워크식(open-worked) 디스크와 같은 형상이다. 다른 실시예에서, 스프링 요소(56,58)는 별-형상(star-shaped)이다(도 5). 스프링 요소(56,58)의 형상에 따라서, 스프링 요소(56,58)들의 바람직한 강도가 선택될 수 있다. 제 1 스프링 요소(56)는 헤드부(50)와 연료 분사기 컵(30)의 제 1 표면(44) 사이에 축방향으로 배열된다. 제 2 스프링 요소(58)는 연료 분사기 컵(30)의 제 2 표면(46)을 대면한다. 제 2 스프링 요소(58)는 연료 분사기 컵(30)의 제 2 표면(46)과 실린더 헤드(70) 사이에 축방향으로 배열된다.
커플링 장치(40)는 거리 요소(60)(distance element)를 더 포함한다. 거리 요소(60)는 슬리브 형상을 가진다. 거리 요소(60)는 제 1 스프링 요소(56)와 제 2 스프링 요소(58) 사이에 축방향으로 연결된다. 거리 요소(60)는 제 1 스프링 요소(56)와 제 2 스프링 요소(58) 사이에 바람직한 거리를 유지할 수 있게 한다. 거리는 스프링 요소(56)의 변형이 바람직한 범위 내에 있는 방식으로 선택된다. 바람직하게, 거리 요소(60)는 제 1 스프링 요소(56)에 용접된다. 바람직하게, 거리 요소(60)는 관통 구멍(42) 내측에 배열된다. 자루부(52)는 거리 요소(60) 내측에 배열된다.
커플링 장치(40)는 제 2 스프링 요소(58)와 실린더 헤드(70) 사이에 축방향으로 배열되는 부싱(62)을 더 포함한다. 바람직하게, 부싱(62)은 제 2 스프링 요소(58)에 용접된다. 부싱(62)은 제 2 스프링 요소(58)가 실린더 헤드(70)와 직접 접촉하는 것을 방지한다. 부싱(62)은 커플링 장치(40)로부터 실린더 헤드(70)로 힘을 분배할 수 있다. 부싱(62)이 제 2 스프링 요소(58)보다 큰 접촉 면적을 가질 수 있으므로, 커플링 장치(40)와 실린더 헤드(70) 사이의 압력은 아주 낮다. 그러므로, 제 2 스프링 요소(58)가 커플링 장치(40)를 대면하는 실린더 헤드(70)의 표면 내측으로 임프린팅되는 것이 방지된다.
커플링 장치(40)는 거리 요소(60)의 내측에 배열되는 제 1 유지 요소(64)를 더 포함한다. 제 1 유지 요소(64)는 자루부(52)와 결합한다. 바람직하게, 제 1 유지 요소(64)는 플라스틱으로 이루어지거나 플라스틱을 포함한다. 다른 실시예에서, 제 1 유지 요소(64)는 금속으로 이루어지거나 금속을 포함한다. 제 1 유지 요소(64)는 거리 요소(60)에 대한 제위치에 체결 요소(48)를 배열할 수 있음으로써 체결 요소(48)의 용이한 밀착을 가능하게 한다.
커플링 장치(40)는 부싱(62)의 내측에 배열되는 제 2 유지 요소(66)를 더 포함한다. 제 2 유지 요소(66)는 자루부(52)와 결합한다. 바람직하게, 제 2 유지 요소(66)는 플라스틱으로 이루어지거나 플라스틱을 포함한다. 다른 실시예에서, 제 2 유지 요소(64)는 금속으로 이루어지거나 금속을 포함한다. 바람직하게, 제 2 유지 요소(66)는 얇은 금속 시이트로 이루어진다(도 6).
도 3에 도시된 바와 같이, 체결 요소(48), 제 1 스프링 요소(56), 거리 요소(60) 및 제 1 유지 요소(64)는 이들이 제 1 조립체(80)를 형성하는 방식으로 구성된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 하위조립체(90)는 제 2 스프링 요소(58), 부싱(62) 및 제 2 유지 요소(66)로 이루어진다. 제 2 조립체(90)는 제 1 조립체와 함께 장착될 수 있다. 예비장착된 하위조립체(80,90)는 연료 분사기 컵(30)을 제조 라인 상의 실린더 헤드(70)에 장착하는 것을 매우 용이하게 한다.
제시된, 실린더 헤드(70)에 연료 분사기 컵(30)의 커플링은 연료 분사기 컵(30)과 실린더 헤드(70) 사이의 직접적인 접촉 없이 실린더 헤드(70) 상에 연료 분사기 컵(30)을 장착할 수 있게 한다. 결과적으로, 실린더 헤드(70)와 연료 레일(18) 사이의 소음 전달이 작게 유지될 수 있다.
Claims (11)
- 연료 분사기 컵(fuel injector cup; 30) 및 체결 요소(fastening element; 48)를 포함하는, 내연기관(22)의 실린더 헤드(70)에 연료 레일(18)을 기계식으로 커플링하는 커플링 장치로서,
상기 연료 분사기 컵(30)이 연료 레일(31)에 유압식 및 기계식으로 커플링되도록 설계되고 상기 연료 분사기 컵(30)의 제 1 표면(44)과 제 2 표면(46) 사이로 연장하는 관통 구멍(42)을 포함하며, 제 2 표면(46)이 제 1 표면(44)과 대향되고, 제 2 표면(46)이 실린더 헤드(70)를 대면하도록(face) 배열 및 설계되며,
상기 체결 요소(48)가 상기 실린더 헤드(70)에 고정되어 커플링되도록 설계되며, 상기 체결 요소(48)가 헤드부(50) 및 자루부(shank portion; 52)를 포함하며, 상기 헤드부(50)가 상기 연료 분사기 컵(30)의 제 1 표면(44)을 대면하며, 상기 자루부(52)가 상기 관통 구멍(42) 내에 부분적으로 배열되고, 상기 자루부(52)가 상기 실린더 헤드(70)와 결합하도록 설계되는, 커플링 장치에 있어서,
상기 커플링 장치는 제 1 스프링 요소(56) 및 제 2 스프링 요소(58)를 포함하며,
상기 제 1 스프링 요소(56)는 상기 헤드부(50)와 상기 연료 분사기 컵(30)의 제 1 표면(44) 사이에 축방향으로 배열되며,
상기 제 2 스프링 요소(58)는, 상기 연료 분사기 컵(30)의 제 2 표면(46)을 대면하고 상기 연료 분사기 컵(30)의 제 2 표면(46)과 상기 실린더 헤드(70) 사이에 축방향으로 배열될 수 있고,
상기 제 2 스프링 요소(58)를 대면하도록 부싱(62)이 배열되며, 상기 부싱(62)이 상기 제 2 스프링 요소(58)와 실린더 헤드(70) 사이에 축방향으로 배열될 수 있는,
커플링 장치(40).
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 스프링 요소(56)와 제 2 스프링 요소(58) 사이에는 거리 요소(60)가 축방향으로 배열되는,
커플링 장치(40).
- 제 2 항에 있어서,
상기 거리 요소(60)는 슬리브 형상이고 상기 관통 구멍(42)의 내측에 적어도 부분적으로 배열되며, 상기 자루부(52)는 상기 거리 요소(60)의 내측에 적어도 부분적으로 배열되는,
커플링 장치(40).
- 제 3 항에 있어서,
상기 거리 요소(60)의 내측에는 제 1 유지 요소(64)가 배열되고, 상기 제 1 유지 요소가 상기 자루부(52)와 결합상태인(in engagement),
커플링 장치(40).
- 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 유지 요소(64)는 플라스틱으로 이루어지거나 또는 플라스틱을 포함하는,
커플링 장치(40).
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 부싱(62)의 내측에는 제 2 유지 요소(66)가 배열되고, 상기 제 2 유지 요소가 상기 자루부(52)와 결합상태인,
커플링 장치(40).
- 제 7 항에 있어서,
상기 제 2 유지 요소(66)는 플라스틱으로 이루어지거나 또는 플라스틱을 포함하는,
커플링 장치(40).
- 제 1 항 내지 제 5 항, 제 7 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 체결 요소(48)는 스크류인,
커플링 장치(40). - 제 1 항 내지 제 5 항, 제 7 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부싱은, 상기 제 2 스프링 요소가 상기 실린더 헤드(70)의 표면 내측으로 임프린팅되는 것(imprinting)을 방지하도록, 작동가능한(operable),
커플링 장치(40). - 제 1 항 내지 제 5 항, 제 7 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스프링 요소들은 스포크(spoke)를 갖는 오픈-워크식(open-worked) 디스크의 형상을 갖거나, 또는 상기 스프링 요소들은 별-형상(star-shap)을 갖는,
커플링 장치(40).
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