KR101787960B1 - 전자기 작동식 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 특히 연료 분사용 전자기 작동식 밸브로서, 다수의 부품을 구비한 자기 액추에이터를 포함하고, 상기 자기 액추에이터의 적어도 하나의 부품은 연자성 재료로 이루어진 다수의 섹터들(4) 및 다수의 절연 분리 웨브(5)를 포함하고, 2개의 인접한 섹터들(4) 사이에 각각 하나의 분리 웨브(5)가 배치되며, 상기 분리 웨브(5)는 인접한 섹터들(4)을 전기적으로 서로 완전히 분리하는, 전자기 작동식 밸브에 관한 것이다.

Description

전자기 작동식 밸브{ELECTROMAGNETICALLY ACTUATABLE VALVE}
본 발명은 자기 액추에이터를 포함하는 전자기 작동식 밸브, 특히 연료 분사 밸브, 및 자기 액추에이터의 부품, 예컨대 자기 아마추어의 제조 방법에 관한 것이다.
선행 기술의 고압 분사 밸브들은 실질적으로 하나의 코일 및 자기 액추에이터의 부품들, 예컨대 자기 아마추어, 내극, 외극을 구비한 종래의 자기 제어 밸브로서 구성되고, 상기 부품들은 연자성 바아 재료로부터 선삭된 선삭 부품으로 제조된다. 상기 재료의 전기적 특성 및 부품의 360°폐쇄된 윤곽에 의해, 작동 중에 자기장이 형성되고 사라질 때 와류 손실이 나타나고, 그에 따라 연료 분사 밸브의 스위칭 시간 또는 다이내믹이 감소한다.
본 발명의 과제는 자기장 변동시 와류 손실을 현저히 줄이고 밸브의 스위칭 시간을 현저히 단축시킬 수 있는 자기 액추에이터의 부품들, 예컨대 자기 아마추어 및/또는 내극 및/또는 외극을 포함하는 전자기 작동식 밸브를 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제 1항의 특징들을 포함하는 전자기 작동식 밸브에 의해 달성된다.
청구항 제 1항의 특징들을 포함하는 본 발명에 따른 전자기 작동식 밸브는 자기장 변동시 와류 손실을 현저히 줄이고 밸브의 스위칭 시간을 현저히 단축시킬 수 있는 자기 액추에이터의 부품들, 예컨대 자기 아마추어 및/또는 내극 및/또는 외극을 포함하는 장점을 갖는다. 이는 본 발명에 따라 밸브가 연자성 재료로 이루어진 다수의 섹터들을 가진 자기 액추에이터의 적어도 하나의 부품, 및 다수의 절연 분리 웨브를 포함하고, 2개의 인접한 섹터들 사이에 각각 하나의 분리 웨브가 배치되며, 상기 분리 웨브는 인접한 섹터들을 서로 전기적으로 완전히 분리함으로써 달성된다. 따라서, 자기 액추에이터의 부품들은 적어도 2개의 연자성 섹터들 및 2개의 절연 분리 웨브를 포함한다.
종속 청구항들은 본 발명의 바람직한 실시예들을 제시한다.
바람직하게 분리 웨브들은 세라믹을 포함하는 재료로 제조된다. 세라믹 재료의 비-전기 전도성으로 인해, 자기 액추에이터의 부품의 인접한 섹터들의 확실한 전기적 분리 또는 절연이 보장된다.
또한, 바람직하게는 밸브가 정확히 4개의 섹터 및 4개의 분리 웨브를 포함하는 자기 액추에이터의 적어도 하나의 부품을 포함한다. 이로 인해, 적은 수의 섹터들 및 분리 웨브들에 의해서도 자기장 변화시 와류 손실의 현저한 감소가 달성된다.
다른 바람직한 실시예에 따라, 분리 웨브는 인접한 섹터들이 서로 전기적으로 확실히 분리되도록 선택된 폭을 갖는다. 분리 웨브의 재료량 및 폭의 최소화에 의해, 자기 아마추어의 적은 연자성 재료만이 사라지기 때문에 자기 회로의 실질적으로 일정한 두께가 보장된다.
바람직하게는 자기 액추에이터의 적어도 하나의 부품이 PIM-프로세스(Powder-Injection-Molding Process)에 의해 제조된다. 선삭 프로세스 대신 상기 다성분-분말 사출 성형 프로세스에 의해, 자기 액추에이터의 부품의 제조가 적은 제조 시간 및 단가로 간단히 이루어진다. 본 발명에 따른 방법은 제 1 단계에서 절연 분리 웨브들이 제조된 다음, 상기 절연 분리 웨브가 공구 내에서 기계적으로 지지되고, 그리고 나서 섹터들이 연자성 재료로 사출 성형되도록 실시될 수 있다. 대안으로서, 제 1 단계에서 연자성 섹터들의 제조가 이루어질 수 있다. 그리고 나서, 상기 섹터들은 하나의 공구 내에 배치되고 자기장에 의해 제 위치로 지지되며, 다음 단계에서 연자성 섹터들 사이의 사이 공간이 분리 웨브로 채워진다. 따라서, 본 발명에 따라 자기 액추에이터용 부품의 저렴한 제조가 실시될 수 있고, 부품은 연자성 섹터들 사이에 얇은 벽의, 비-전기 전도성 분리 웨브를 포함한다. 이로 인해, 자기장의 형성 및 자기장의 사라짐을 저지하는 와류의 형성이 최소화될 수 있다. 달성 가능한 자력에 부정적으로 영향을 주는, 자기 재료 체적의 사라짐을 적게 하기 위해, 분리 웨브들은 가능한 얇은 벽으로 구현되어야 한다. 본 발명에 따른 방법은 비교적 까다로운 제조의 제조 기술적 실시를 나타내는데, 그 이유는 다른 부재가 사출 성형 과정에 의해 제조되기 위해, 분리 웨브들 또는 연자성 섹터들이 간격을 유지해야 하기 때문이다. 따라서, 본 발명에 따라 다성분 PIM-방법에 의해 자기 액추에이터의 하나 또는 다수의 부품, 예컨대 자기 아마추어 또는 폴 코어 또는 내극 또는 밸브 케이싱 또는 외극(요크 부재)이 제조될 수 있다. 연자성 섹터들이 금속 사출 성형 방법(MIM = Metal Injection Molding)에 의해 제조되는 것이 특히 바람직하다. 절연 분리 웨브들은 바람직하게 세라믹 사출 성형 방법(CIM-방법, CIM = Ceramic Injection Molding)에 의해 제조될 수 있다. 연자성 섹터들은 자력에 의해 사출 성형 공구 내에 위치 설정되므로, 그들 사이에 사출될 절연 분리 웨브용 자유 공간들이 존재한다. 분리 웨브들은 사출 성형 공구 내에 기계적으로 지지될 수 있다. 이로 인해, 매우 경제적인 제조 방법이 달성될 수 있다.
PIM-프로세스에 의해 연자성 재료의 다수의 섹터들 및 다수의 절연 분리 웨브들을 구비한 자기 액추에이터의 부품의 본 발명에 따른 제조 방법에 의해, 스위칭 시간, 특히 스위치 오프 시간이 현저히 줄어들기 때문에, 예컨대 차량에 사용시 현저히 줄어든 연료량만이 연소실 내로 분사되면 되는, 부품이 경제적으로 제조될 수 있다. 줄어든 분사량에 의해, 엔진의 아이들링 특성이 개선되고, 연료 분사 밸브의 다중 분사가 개선된다. 이로 인해, 엔진의 현저히 개선된 배기 가스 특성이 주어진다.
본 발명에 의해, 자기장 변동시 와류 손실을 현저히 줄이고 밸브의 스위칭 시간을 현저히 단축시킬 수 있는 자기 액추에이터의 부품들, 예컨대 자기 아마추어 및/또는 내극 및/또는 외극을 포함하는 전자기 작동식 밸브가 제공된다.
이하, 본 발명의 실시예가 첨부한 도면을 참고로 자기 아마추어의 실시예로 상세히 설명된다.
도 1은 연료 분사 밸브의 자기 아마추어의 개략적인 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 연료 분사 밸브의 자기 아마추어의 사시도.
이하에서 도 1 및 도 2를 참고로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료의 분사를 위한 연료 분사 밸브 및 연료 분사 밸브(1)의 자기 액추에이터의 자기 아마추어의 제조 방법이 상세히 설명된다.
도 1의 사시도에 나타나는 바와 같이, 밸브는 자기 아마추어(3), 폴 코어(31), 요크 부재로서 밸브 케이싱(32)을 구비한 자기 액추에이터(1), 및 상기 자기 아마추어(3)를 둘러싸는 코일(2)을 포함한다. 연자성 재료로 제조된 자기 아마추어(3)는 축 방향(A)으로 배치된 중앙 관통구(6)를 포함하고, 상기 관통구 내에 도시되지 않은 밸브 니들이 배치된다. 또한, 자기 아마추어(3)는 축 방향(A)으로 연장하는 4개의 연료 개구(7)를 포함하고, 상기 개구들의 각각은 4개의 섹터(4) 중 하나에 배치된다. 도 2에 나타나는 바와 같이, 각각의 섹터(4)는 원주 방향으로 실질적으로 자기 아마추어(3)의 체적의 1/4을 포함한다. 2개의 인접한 섹터들(4) 사이에는 세라믹 재료로 이루어진 절연 분리 웨브(5)가 배치되고, 상기 절연 분리 웨브는 인접한 섹터들(4)을 서로 전기적으로 분리 또는 절연한다. 섹터(4) 또는 분리 웨브(5)의 수는 여기에 도시된 실시예에 대한 대안으로서 연료 분사 밸브(1) 내의 자기 아마추어(3)의 소정 기능에 따라 변할 수 있지만, 적어도 2개의 분리 웨브가 존재한다.
자기 액추에이터의 부품의 제조는 다성분-분말 사출 성형 프로세스(PIM-프로세스)에 의해 이루어진다. 부품, 예컨대 자기 아마추어는 2개의 대안적 방법에 의해 제조될 수 있다. 상기 부품이 2개의 부품 그룹, 즉 섹터들(4) 및 분리 웨브들(5)로 형성되기 때문에, 제 1 단계에서 2개의 부품 그룹들 중 제 1 부품 그룹이 바람직하게는 사출 성형 방법에 의해 제조될 수 있다. 그리고 나서, 제 1 부품 그룹이 다음 단계에서 사출 성형 공구 내에 위치 설정된 다음, 제 2 부품 그룹이 사출 성형 방법에 의해 제 1 부품 그룹들 사이의 사이 공간 내에 사출 성형된다. 제 1 부품 그룹이 절연 분리 웨브들(5)이면, 이 절연 분리 웨브들이 기계적으로 사출 성형 공구 내에 지지된 다음, 연자성 섹터들(4)이 금속 사출 성형 방법에 의해 분리 웨브들(5) 사이로 사출 성형된다. 상기 부품 그룹들 중 제 1 부품 그룹이 연자성 섹터들(4)이면, 이 섹터들(4)은 금속 사출 성형 방법에 의해 제조된 다음, 사출 성형 공구 내에 자기장에 의해 지지된다. 그리고 나서, 분리 웨브들(5)이 세라믹 사출 성형 방법에 의해 연자성 섹터들(4)의 사이 공간들 사이로 사출 성형된다. 사출 성형 방법으로서, 바람직하게는 분말 사출 성형 방법이 사용된다.
본 발명에 따른 밸브 및 본 발명에 따른 자기 액추에이터의 부품의 제조 방법에 의해, 달성 가능한 낮은 와류 손실에 따라 특히 고압 사출 성형 밸브의 경우 소정의 그리고 필요한 다이내믹 특성이 훨씬 개선됨으로써, 연비 및 엔진의 배출 특성이 훨씬 개선된다.
3 자기 아마추어
4 섹터
5 분리 웨브

Claims (9)

  1. 자기 액추에이터의 부품의 제조 방법으로서,
    상기 부품은 자기 아마추어, 내극, 또는 외극 중 하나이고,
    상기 방법은, 연자성 재료로 만들어진 다수의 섹터들을 포함하는 제 1 서브컴포넌트 그룹 및 다수의 절연 분리 웨브들을 포함하는 제 2 서브컴포넌트 그룹인 2개의 상이한 서브컴포넌트 그룹의 부품을 제조 과정에서 제조하되,
    (i) 상기 제 1 서브컴포넌트 그룹의 연자성 섹터들이 자력에 의해 사출 성형 공구에 지지되도록 상기 제 1 서브컴포넌트 그룹을 상기 제조 과정의 제 1 단계에서 사출 성형 공구를 사용하여 제조하고, 후속해서 상기 제 2 서브컴포넌트 그룹의 절연 분리 웨브들을 상기 연자성 섹터들 사이에 세라믹 사출 성형 방법에 의해 사출 성형하는 것; 및
    (ii) 상기 제 2 서브컴포넌트 그룹의 절연 분리 웨브들이 사출 성형 공구에 서 기계적으로 지지되도록 상기 제 2 서브컴포넌트 그룹을 상기 제조 과정의 제 1 단계에서 사출 성형 공구를 사용하여 제조하고, 후속해서 상기 제 1 서브컴포넌트 그룹의 연자성 섹터들을 상기 절연 분리 웨브들 사이에 금속 사출 성형 방법에 의해 사출 성형하는 것; 중 하나인, 자기 액추에이터의 부품의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 서브컴포넌트 그룹 및 상기 제 2 서브컴포넌트 그룹 중 적어도 하나는 분말 사출 성형 방법에 의해 제조되는, 자기 액추에이터의 부품의 제조 방법.
  3. 전자기 작동식 밸브로서, 다수의 부품들을 구비한 자기 액추에이터를 포함하고,
    상기 자기 액추에이터의 적어도 하나의 부품은 (i) 연자성 재료로 만들어진 다수의 섹터들 및 (ii) 다수의 절연 분리 웨브들을 포함하고,
    상기 절연 분리 웨브들 중 적어도 하나가 2개의 인접한 섹터들 각각의 사이에 배치되고, 상기 2개의 인접한 섹터들을 전기적으로 서로 완전히 분리하고,
    상기 자기 액추에이터의 부품은 자기 아마추어이고, 상기 자기 아마추어는 중앙 관통구를 가지되, 상기 중앙 관통구의 안에 밸브 니들이 배치되며, 상기 밸브 니들은 중심축을 따라 이동가능한 밸브 부품을 형성하고,
    상기 다수의 섹터들 및 상기 절연 분리 웨브들은 원주 방향으로 배치되고,
    자기 코일이 상기 자기 아마추어를 적어도 부분적으로 축방향으로 둘러싸는, 전자기 작동식 밸브.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 절연 분리 웨브는 세라믹 재료를 포함하는, 전자기 작동식 밸브.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 자기 아마추어는 정확히 4개의 섹터들 및 4개의 절연 분리 웨브들(5)을 포함하는, 전자기 작동식 밸브.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 자기 아마추어의 연자성 섹터들은 금속 사출 성형 방법(MIM)에 의해 제조되는, 전자기 작동식 밸브.
  7. 제 3항에 있어서, 상기 밸브가 연료 분사기인, 전자기 작동식 밸브.
  8. 제 3 항에 있어서, 연료 개구는 상기 자기 아마추어의 섹터들에 제공되는, 전자기 작동식 밸브.

  9. 삭제
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