KR101790496B1 - 밀봉 링의 설치 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분사 밸브(20), 특히 연료 분사 밸브의 링 홈(23) 내에 밀봉 링(24)을 설치하는 방법에 관한 것이며, 밀봉 링(24)의 직경은 팽창 공구(25)에 의해 팽창되고 링 홈(23) 내로 삽입되며, 상기 링 홈(23) 내에 수용된, 팽창된 밀봉 링(24)은 교정 공구(26)에 의해 미리 정해진 밀봉 치수로 재성형된다. 재성형 프로세스 동안 링 홈(23) 내에 남은 잔류 링 갭(28)을 연소실로부터 떨어진 링 홈(23)의 홈 플랭크(232)로 변위시키기 위해, 밀봉 링(24)의 재성형 프로세스가 연료 분사 밸브(20)로부터 교정 공구(26)의 분리에 의해 실시된다.

Description

밀봉 링의 설치 방법{Method for installing a sealing ring}
본 발명은 청구항 제 1항의 전제부에 따른 분사 밸브, 특히 내연기관용 연료 분사 밸브에 밀봉 링의 설치 방법에 관한 것이다.
오토(Otto) 엔진으로서 형성된 자동차용 내연기관 내로 연료를 직접 분사하기 위해, 연료 분사 밸브가 사용되며, 상기 연료 분사 밸브는 자동차의 주행 상태에 따라 고압 하의 연료를 계량 공급하고 미세하게 분무하여 직접 내연기관의 연소실 내로 분사한다. 이러한 연료 분사 밸브는 예컨대 DE 199 46 602 A1에 공지되어 있다. 이러한 연료 분사 밸브는 연소실을 폐쇄하는 내연기관의 실린더 헤드의 홀 내로 삽입됨으로써, 분사 밸브의, 분사 홀을 가진 피크가 연소실 내로 돌출하고 연료 분사 밸브 상에 놓인 밀봉 링은 연료 분사 밸브와 실린더 헤드 홀의 홀 벽 사이에서 연소실을 밀봉한다. 통상 직사각형 횡단면을 가진 밀봉 링은 낮은 탄성의 플라스틱, 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 이루어진다. 밀봉 링은 실린더 헤드 내로 연료 분사 밸브의 설치 전에 연료 분사 밸브 내에 존재하는 링 홈 내로 삽입된다. 링 홈의 홈 바닥의 직경에 맞춰진 시일의 내경이 홈 가장자리에 있는 링 홈의 직경보다 작기 때문에, 도 1에 도시된 바와 같이, 연료 분사 밸브의 피크 상에 팽창 공구(11)가 장착되고(도 1a) 밀봉 링(12)은 팽창 공구(11)를 통해 연료 분사 밸브 상으로 밀려진다. 이 경우, 밀봉 링(12)이 팽창되고 연료 분사 밸브(10) 상에서 링 홈(13) 내로 밀려질 수 있다(도 1b). 그 다음에 팽창 공구(11)가 연료 분사 밸브(10)로부터 분리된다(도 1c). 밀봉 링(13)의 재료의 탄성이 적기 때문에, 밀봉 링(13)은 처음에 팽창되며 링 홈(13) 내로 완전히 압입되지 않는다(도 1c). 따라서, 밀봉 링(12)은 소위 교정 공구(14)에 의해 그 최종 외경, 즉 미리 정해진 밀봉 치수로 재성형된다. 이를 위해, 교정 공구(14)는 연료 분사 밸브(10)의 피크 상에 장착되고 밀봉 링(12)을 통해 밀려진다(도 1d). 밀봉 링(12)의 재성형을 위해, 교정 공구(14)는 밀려지는 방향과 반대로 내경이 테이퍼되는 중공 원추형(15)을 갖는다. 연료 분사 밸브(10)로부터 떨어진 중공 원추형(15)의 측면에 놓인 중공 원추형의 최소 내경은 밀봉 링(13)의 소정 밀봉 치수에 따라 조정된다. 중공 원추형(15)은 교정 공구(14)를 밀 때 밀봉 링(12)을 소정 외경, 소위 밀봉 치수까지 점점 더 변형시키는 동시에, 밀봉 링(12)을 링 홈(13) 내로 압입한다. 밀봉 링(12)의 교정 프로세스에서, 밀봉 링은 자연적으로 연소실로부터 떨어진 링 홈(12)의 플랭크에 대해 가압된다. 실린더 헤드 내로 연료 분사 밸브(10)의 설치시 매우 큰 압입력 및 밀봉 링(12)의 전단을 피하기 위해, 밀봉 링(12)이 놓인 링 홈(13)이 밀봉 링(12)에 의해 과도하게 채워지지 않아야 한다. 따라서, 밀봉 링(12)은 그 재성형 후에 잔류 링 갭(16)이 링 홈(12) 내에 남도록 설계된다. 전술한 바와 같이 밀봉 링(12)이 교정 프로세스에 의해 연소실로부터 떨어진 링 홈(13)의 프랭크에 가압되기 때문에, 상기 잔류 링 갭(16)이 연소실을 향한 홈 플랭크에 형성된다. 상기 잔류 링 갭(16)은 내연기관의 작동 중에 연소 잔류물에 의해 채워지기 때문에, 밀봉 링(12)이 추가로 연소실 내의 배기 가스에 의한 높은 열 부하로부터 보호된다.
에탄올 함유 연료의 사용시 그리고 바람직하게는 실린더 헤드 내로 연료 분사 밸브의 중앙 조립시, 상기 연소 잔류물이 없고, 뜨거운 입자가 잔류 공기 갭 내에 모여진다. 뜨거운 입자는 밀봉 링을 통해 연소되어 연소실의 밀봉이 이루어지지 않게 하고, 그 결과 연료 분사 밸브의 고장을 일으킨다.
본 발명의 과제는 뜨거운 입자에 의한 밀봉 링의 열 손상이 나타나지 않는, 밀봉 링의 설치 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제 1항의 특징들에 의해 달성된다.
청구항 제 1항의 특징들을 가진 본 발명에 따른, 밀봉 링의 설치 방법은 교정 공구를 분리할 때(장착할 때는 아님) 실시되는 밀봉 링의 재성형 프로세스에 의해, 링 홈 내에 남은 잔류 링 갭이 연소실로부터 떨어진 홈 플랭크로 변위되는 장점을 갖는다. 밀봉 링은 연소실을 향한 링 홈의 홈 플랭크에 지지되고, 실린더 헤드 내로 조립 동안에도 이 위치를 유지한다. 따라서, 뜨거운 입자들이 밀봉 링 전방에 모이지 않을 수 있고 밀봉 링에 열 손상을 주지 않을 수 있다.
다른 청구항들에 제시된 조치에 의해 청구항 제 1항에 제시된 방법의 개선이 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라 밀봉 링의 재성형은 교정 공구 내에 형성된, 연료 분사 밸브로부터 교정 공구의 분리 방향과는 반대로 테이퍼되는 원추형 내경을 가진 중공 원추형에 의해 이루어지고, 상기 중공 원추형의 최소 내경은 밀봉 링의 미리 정해진 밀봉 치수에 맞춰진다. 교정 공구는 링 홈 내에 삽입된 밀봉 링의 후방에서 연료 분사 밸브 상에 장착된 다음, 폐쇄되고 밀봉 링을 지나 연료 분사 밸브로부터 분리됨으로써, 밀봉 링이 링 홈 내로 압입되고 그 밀봉 치수로 재성형된다.
설치된 밀봉 링을 지지하는 분사 밸브는 청구항 제 6항에 제시된다.
본 발명에 의해, 뜨거운 입자에 의한 밀봉 링의 열 손상이 나타나지 않는, 밀봉 링의 설치 방법이 제공된다.
본 발명은 도 2에 도시된 실시예를 참고로 하기 설명에서 상세히 설명된다.
도 1은 4개의 개별 단계 a - d로 연료 분사 밸브에 밀봉 링을 설치하기 위한 선행 기술에 따른 설치 방법을 나타낸 개략도.
도 2는 5개의 개별 단계 a - e로 연료 분사 밸브에 밀봉 링을 설치하기 위한 본 발명에 따른 설치 방법을 나타낸 개략도.
도 2에 분사 밸브의 실시예로서 측면도로 일부가 도시된, 자동차 내연기관용 연료 분사 밸브(20)는 예컨대 내연기관의 연소실 내로 미세하게 분무되는 연료를 계량 분사하기 위해 사용되고, 이를 위해 내연기관의 연소실을 폐쇄하는 실린더 헤드 내로 삽입되며, 연료 분사 밸브(20)의 피크는 연소실 내로 돌출한다. 연료 분사 밸브(20)는 밸브 하우징(21) 및 그로부터 축방향으로 돌출하는 밸브 시트 캐리어(22)를 포함하며, 상기 밸브 시트 캐리어는 밸브 하우징(21)보다 작은 외경을 갖는다. 밸브 시트 캐리어(22)는 공지된 방식으로 밸브 하우징(21)으로부터 떨어진 단부로부터 여기에 나타나지 않는 밸브 시트 바디로 폐쇄되고, 상기 밸브 시트 바디에 밸브 개구를 둘러싸는 밸브 시트가 형성되며 밸브 개구 다음에 배치된 분사 홀 디스크가 고정된다. 밸브 시트 캐리어(22)의 자유 단부로부터 축방향 간격을 두고 외부로부터 밸브 시트 캐리어(22) 내로 링 홈(23)이 형성된다. 링 홈(23)은 2개의 홈 플랭크(231, 232), 하나의 홈 바닥(233) 및 하나의 홈 가장자리를 포함하고, 홈 가장자리의 직경은 홈 바닥 직경보다 크다. 홈 바닥(233)에, 바람직하게는 중앙에 볼록한 링형 비드(30)가 일체로 형성되고, 상기 비드의 외경은 홈 바닥 직경보다 약간 더 크며, 비드의 축 방향 폭은 홈 폭보다 훨씬 더 작다. 밀봉 링(24)이 링 홈(23) 내로 삽입되고, 상기 밀봉 링은 내연기관의 실린더 헤드 내로 연료 분사 밸브(20)의 설치 후에 연료 분사 밸브(20)를 수용하는 실린더 홀의 홀 벽에 대해 상기 연료 분사 밸브(20)를 밀봉한다. 밀봉 링(24)은 플라스틱, 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 이루어지는데, 이 플라스틱은 밀봉 링(24)이 밸브 시트 캐리어(22) 상에 간단히 밀려져 링 홈(23) 내로 끼워지기에 충분한 탄성을 갖지 않는다. 이를 고려하기 위해, 밀봉 링(24)이 팽창 공구(25)(도 2a)에 의해 팽창되고 링 홈(23) 내로 삽입되며, 상기 링 홈(23) 내에 수용된, 팽창된 밀봉 링(24)은 교정 공구(26)(도 2d)에 의해, 팽창된 밀봉 링(24)의 외부 치수보다 작은 미리 정해진 밀봉 치수로 재성형된다. 이를 위해, 교정 공구(26)는 연료 분사 밸브(20) 상에 장착되고 밀봉 링(24)의 재성형 프로세스는 연료 분사 밸브(20)로부터 교정 공구(26)의 분리시 실시된다. 이러한 설치 방법은 도 2에서 5개의 단계로 도시된다.
먼저, 팽창 공구(25)가 연료 분사 밸브(20)의 피크에, 보다 정확히 말하면 밸브 시트 캐리어(22)의 단부면 상에 장착된다. 팽창 공구(25)는 밸브 시트 캐리어(22)의 외경보다 약간 더 큰 외경을 가진 실린더 섹션(251), 및 이것에 이어지는 원추형 섹션(252)을 포함하며, 상기 원추형 섹션의 외경은 자유 단부를 향해 작아진다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 팽창 공구(25)는 밸브 시트 캐리어(22)의 자유 단부 상에, 팽창 공구(25)의 실린더 섹션(251)이 밸브 시트 캐리어(22) 상으로 홈 플랭크(231) 가까이에 까지 젖혀지도록, 장착된다. 그리고 나서, 밀봉 링(24)이 팽창 공구(25)의 원추형 섹션(252)에 끼워져 힘(F)으로 팽창 공구(25)의 실린더 섹션(25)을 지나 링 홈(23) 내로 밀려진다. 원추형 섹션(252)을 지나 밀려질 때 밀봉 링(24)은 실린더 섹션(251)의 외경으로 팽창되고, 상기 팽창은 링 홈(23) 내에 그 위치 설정 후에도 실질적으로 유지된다(도 2b). 팽창 공구(25)(도 2c)의 분리 후에 밸브 시트 캐리어(22)에서 밸브 하우징(21)과, 링 홈(23) 내에 놓인, 팽창된 밀봉 링(24) 사이의 영역에 교정 공구(26)가 장착된다. 교정 공구(26)는 이러한 목적을 위해 2부분으로 구현된다. 대안으로서, 교정 공구(26)는 세분될 수 있고, 그 경우 팽창 공구(25)의 장착 전에 밸브 시트 캐리어(22) 상에 위치 설정되어야 한다. 밀봉 링(24)의 재성형을 위해, 교정 공구(26)는 중공 원추형(27)을 포함하고, 상기 중공 원추형은 도 2d에 화살표(29)로 도시된, 연료 분사 밸브(20)로부터 교정 공구(26)의 분리 방향과는 반대로 테이퍼된다. 즉, 중공 원추형의 내경이 줄어든다. 폐쇄된 교정 공구(26)가 연료 분사 밸브(20)로부터 분리되면, 중공 원추형(27)은 밀봉 링(24)을 소정 밀봉 치수로 성형한다. 상기 소정 밀봉 치수는 밀봉 링(24)을 링 홈(23) 내로 프레스하기 위해(도 2e) 중공 원추형(27)의 최소 내경에 의해 결정되고, 비드(30)는 홈 바닥(233)에서 밀봉 링(24) 내로 가압된다. 재성형 프로세스에서 밀봉 링(24)에 의해 과도하게 채워진 링 홈(23)을 피하기 위해, 밀봉 링(24)은 재성형 프로세스의 모든 조건 하에서 잔류 링 갭(28)이 링 홈(23) 내에 남도록 설계된다. 교정 공구(26)의 분리시 이루어지는 재성형 프로세스에서 밀봉링(24)이 하우징(21)으로부터 떨어진 링 홈(23)의 홈 플랭크(231)에 대해 가압되기 때문에, 상기 잔류 링 갭(28)은 하우징(21)으로부터 떨어진 홈 플랭크(232)에 형성된다. 내연기관의 실린더 헤드 내로 연료 분사 밸브(20)의 조립시, 밀봉 링(24)이 이 위치에 머무는데, 그 이유는 비드(30)가 밀봉 링에 작용하는 마찰력에 의해 밀봉 링(24)의 경우에 따른 재이동을 확실히 방지하기 때문이다. 따라서, 밀봉 링(24)과 연소실 사이에 링 갭이 존재하기 않기 때문에, 뜨거운 입자가 밀봉 링(24)의 전방에 모여 밀봉 링(24)에 열 손상을 주지 않을 수 있다.
20 연료 분사 밸브
23 링 홈
24 밀봉 링
25 팽창 공구
26 교정 공구
27 중공 원추형
30 비드
231, 232 홈 플랭크
233 홈 바닥
251 실린더 섹션
252 원추형 섹션

Claims (7)

  1. 연료 분사 밸브(20)에 밀봉 링(24)을 설치하는 방법으로서, 상기 밀봉 링은 홈 바닥(233) 직경보다 큰 홈 가장자리 직경을 가지며 상기 연료 분사 밸브에 형성된 링 홈(23) 내에 삽입되고, 상기 밀봉 링(24)은 팽창 공구(25)에 의해 직경이 팽창되고 상기 링 홈(23) 내로 삽입되며, 상기 링 홈(23) 내에 수용된 팽창된 밀봉 링(24)은 교정 공구(26)에 의해, 팽창된 외부 치수보다 작은 미리 정해진 밀봉 치수로 재성형되는, 밀봉 링의 설치 방법에 있어서,
    상기 밀봉 링(24)이 상기 교정 공구(26)에 의하지 않고 상기 링 홈(23) 내에 유지되고,
    상기 밀봉 링(24)이 상기 링 홈(23) 내에 유지된 상태에서, 상기 밀봉 링(24)의 재성형이 상기 연료 분사 밸브(20)로부터 상기 교정 공구(26)의 분리에 의해 실시되며,
    상기 밀봉 링(24)의 재성형은 상기 교정 공구(26) 내에 형성되고 상기 교정 공구(26)의 분리 방향과 반대로 테이퍼되는 중공 원추형(27)에 의해 이루어지며,
    상기 밀봉 링(24)의 내부 링면은 상기 홈 바닥(233)을 따라 돌출 형성된 링형의 좁은 비드(30)에 의해 가압되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 링의 설치 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 중공 원추형(27)의 최소 내경은 상기 밀봉 링(24)의 미리 정해진 밀봉 치수에 맞춰지는 것을 특징으로 하는, 밀봉 링의 설치 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 팽창 공구(25)는 실린더 섹션(251) 및 상기 실린더 섹션(251)에 이어지되 자유 단부를 향해 테이퍼되는 원추형 섹션(252)을 포함하며, 상기 팽창 공구(25)는 상기 팽창 공구(25)의 실린더 섹션(251)이 상기 연료 분사 밸브(20)의 단부면에 있게 장착되고, 상기 밀봉 링(24)은 상기 원추형 섹션(252) 및 상기 실린더 섹션(251)을 통해 상기 연료 분사 밸브(20) 상에 눌러지고, 상기 링 홈(23) 내로 삽입된 다음, 상기 팽창 공구(25)가 상기 연료 분사 밸브(20)로부터 분리되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 링의 설치 방법.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 교정 공구(26)는 상기 링 홈(23) 내에 놓여 있는 상기 밀봉 링(24)의 후방에서 상기 연료 분사 밸브(20) 상에 장착되어 폐쇄되고, 상기 밀봉 링(24)을 지나 상기 연료 분사 밸브(20)로부터 분리되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 링의 설치 방법.
  5. 제 1 항, 제 2 항, 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연료 분사 밸브(20)는 밸브 하우징(21) 및 상기 밸브 하우징(21)으로부터 축 방향으로 돌출한 밸브 시트 캐리어(22)를 포함하고, 상기 링 홈(23)은 외부에서부터 상기 밸브 시트 캐리어(22) 내로 형성되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 링의 설치 방법.
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