KR101933757B1

KR101933757B1 - 입자 리테이너 부재를 갖는 밸브 조립체 및 유체 분사 밸브

Info

Publication number: KR101933757B1
Application number: KR1020160040368A
Authority: KR
Inventors: 이도아르도 조르제띠; 루카 마떼우치
Original assignee: 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
Priority date: 2015-04-02
Filing date: 2016-04-01
Publication date: 2018-12-28
Also published as: US9982641B2; EP3076004B1; CN106050508A; KR20160118983A; CN106050508B; EP3076004A1; US20160290295A1

Abstract

밸브 조립체(10)와 유체 분사 밸브(1)가 개시된다. 상기 밸브 조립체는 길이방향 축(L)과 공동(110)을 구비하는 밸브 몸체(100), 밸브 니들(200), 및 전기자(300)를 포함한다. 상기 공동(110)은, 상기 전기자(300)를 수용하고 중심 개구(116)를 가지는 바텀 표면(114)에 의해 유체 출구 단부(130) 쪽 축방향으로 제한되는 제1 부분(112)을 구비한다. 상기 공동(110)의 제2 부분(118)은 상기 중심 개구(116)로부터 상기 유체 출구 단부(130) 쪽으로 연장된다. 상기 밸브 니들(200)의 샤프트(240)는 상기 개구(116)를 통해 상기 제2 부분(118)으로 연장된다. 입자 리테이너 부재(400)는, 상기 바텀 표면(114)에서 지지되고, 상기 밸브 니들(200)의 샤프트(240)를 외주방향으로 둘러싸고, 상기 개구(116)와 오버랩되도록 상기 공동(110)에 위치된다.

Description

입자 리테이너 부재를 갖는 밸브 조립체 및 유체 분사 밸브{VALVE ASSEMBLY WITH A PARTICLE RETAINER ELEMENT AND FLUID INJECTION VALVE}

본 발명은, 입자 리테이너 부재(particle retainer element)를 구비하는 유체 분사 밸브용 밸브 조립체 및 유체 분사 밸브에 관한 것이다.

연료를 내연 엔진의 연소 챔버에 분사하기 위하여 유체 분사 밸브가 예를 들어 연료 인젝터(fuel injector)로 사용된다.

이러한 유체 분사 밸브로부터 내연 엔진으로 연료가 누설되면 연소 공정에 유해하거나 또는 심지어 연소 엔진을 손상시킬 수 있다.

이러한 누설은 오염물이 분사 밸브를 통해 밀봉 표면(sealing surface)으로 흘러 들어가서 거기서 분사 밸브의 유체 기밀 폐쇄를 방지하는 것에 의해 일어난다.

예를 들어 EP 0 697 064 A1에는 연료 인젝터의 연료 입구 단부에 인접하여 필터 카트리지를 배치하는 것이 알려져 있다.

EP 2 060 777 A1은 연료 인젝터의 내부 밸브 조립체의 왕복운동으로 활성화되는 밸브를 가이드하는 자체 지지 가이드를 포함하는 연료 인젝터를 위한 내부 하부 필터를 개시한다.

본 발명의 목적은 유체 분사 밸브를 위한 개선된 밸브 조립체를 제시하는 것이다.

본 목적은 청구항 1의 특징을 구비하는 유체 분사 밸브를 위한 밸브 조립체에 의해 달성된다. 상기 밸브 조립체와 유체 분사 밸브의 유리한 실시예와 개선은 종속 청구항, 이하 상세한 설명 및 도면에 제시된다.

유체 분사 밸브를 위한 밸브 조립체는 본 발명의 일 측면에 따라 제시된다. 상기 밸브 조립체를 포함하는 유체 분사 밸브는 본 발명의 추가적인 측면에 따라 제시된다.

상기 밸브 조립체는 길이방향 축을 구비하는 밸브 몸체(valve body)를 포함한다. 상기 밸브 몸체는, 상기 밸브 몸체를 축방향으로 관통하여 연장되어 상기 밸브 몸체의 유체 입구 단부를 상기 밸브 몸체의 유체 출구 단부에 유압적으로 연결하는 공동(cavity)을 구비한다. 나아가, 상기 밸브 몸체는 상기 유체 출구 단부에 인접하여 밸브 안착부(valve seat)를 구비한다.

유리한 개선에서, 상기 밸브 몸체는 복수의 부분으로 조립되고, 주 몸체와 안착부 몸체를 포함하고, 상기 안착부 몸체는 상기 밸브 안착부를 포함한다. 상기 안착부 몸체는 특히 상기 유체 출구 단부에 인접하여 위치되고, 바람직하게는 상기 안착부 몸체를 천공하는 상기 밸브 안착부의 하류에 하나 이상의 분사 홀(injection hole)을 제외하고는, 상기 유체 출구 단부에서 상기 공동을 폐쇄할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 상기 밸브 몸체의 안착부 몸체는 하나의 부재로 된 부분이다.

상기 밸브 조립체는 밸브 니들(valve needle)을 더 포함한다. 상기 밸브 니들은 상기 공동에 이동가능하게 수용된다. 특히, 이 밸브 니들은 상기 밸브 몸체에 대해 왕복운동 방식으로 축방향으로 변위가능하다. 상기 밸브 니들은 상기 밸브 니들의 폐쇄 위치에서 상기 밸브 안착부와 밀봉 접촉하도록 동작가능하다.

나아가, 상기 밸브 조립체는 전기자(armature)를 포함한다. 상기 전기자는 상기 유체 분사 밸브의 전자기 작동체 조립체의 특히 일부이다.

상기 전기자는 상기 폐쇄 위치로부터 축방향으로 멀어지는 방향으로 상기 밸브 니들을 변위시키도록 구성되고 상기 공동에 이동가능하게 배열된다.

특히, 상기 전자기 작동체 조립체는 상기 밸브 몸체에 대해 위치 고정된 극편(pole piece)을 포함한다. 이 전자기 작동체 조립체는 상기 밸브 몸체와 하나의 부재일 수 있고 또는 이 전자기 작동체 조립체는 상기 공동 내에 위치된다. 상기 전자기 작동체 조립체는 유리하게는 상기 전기자를 상기 극편 쪽으로 끌어당기는 자기장을 생성하는 코일을 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 코일이 통전될 때, 상기 전기자는 상기 극편 쪽으로 이동하고, 상기 극편으로 상기 밸브 니들을 취하여 상기 밸브 니들을 상기 폐쇄 위치로부터 멀어지는 축방향으로 변위시킨다. 일 실시예에서, 상기 밸브 니들은 전기자 리테이너 부재를 포함하고, 상기 전기자는 상기 전기자 리테이너 부재와 형상 맞춤 연결(form-fit connection) 방식으로 맞물려 상기 밸브 니들을 축방향으로 이동시키도록 동작가능하다.

상기 밸브 몸체의 공동은 제1 부분과 제2 부분을 구비한다. 상기 제1 부분은 상기 전기자를 수용하고, 바텀 표면(bottom surface)에 의해 상기 유체 출구 단부 쪽 축방향으로 제한된다. 상기 바텀 표면은 중심 개구를 구비하고, 이 중심 개구로부터 상기 공동의 제2 부분이 상기 유체 출구 단부 쪽으로 연장된다. 일 실시예에서, 상기 제1 부분 및/또는 상기 제2 부분은 일반적으로 원통형 형상을 구비한다. 상기 바텀 표면은 바람직하게는 상기 제1 부분과 제2 부분의 인터페이스에서 방사방향으로 연장되어, 상기 공동에 단차(step)를 형성한다.

상기 밸브 니들은 상기 개구를 통해 상기 제2 부분으로 연장되는 샤프트(shaft)를 구비한다. 특히, 상기 샤프트는, 상기 유체 입구 단부로부터 상기 유체 출구 단부 쪽 축방향으로, 상기 전기자 리테이너 부재로부터 상기 전기자를 통해, 나아가 상기 공동의 제1 부분을 통해 그리고 상기 개구를 통해 상기 공동의 제2 부분으로, 특히 상기 밸브 니들의 밀봉 부재까지 연장된다.

상기 밀봉 부재는 바람직하게는 그 하류 단부에서 상기 샤프트에 고정되고, 상기 밀봉 부재는 상기 밸브 니들이 상기 폐쇄 위치에 있을 때 상기 밸브 안착부와 밀봉가능하게 기계적으로 접촉한다. 상기 밀봉 부재는 예를 들어 상기 밸브 니들의 샤프트의 하류 단부에 부착되는 볼(ball)이다. 상기 밀봉 부재는 특히 상기 밸브 니들이 상기 폐쇄 위치에 있을 때 상기 밸브 안착부와 기계적으로 접촉한다. 바람직하게는, 상기 밀봉 부재는 상기 밸브 니들을 축방향으로 가이드하기 위해 상기 안착부 몸체와 슬라이딩가능하게 기계적으로 접촉한다.

추가적으로, 상기 밸브 조립체는 입자 리테이너 부재를 포함한다. 상기 입자 리테이너 부재는 상기 제1 부분의 바텀 표면에서 지지(bear)되는 방식으로 상기 공동에 위치된다. 상기 입자 리테이너 부재는 상기 밸브 니들의 샤프트를 외주방향으로 둘러싼다. 나아가, 상기 입자 리테이너 부재는 특히 상기 길이방향 축을 따른 평면도(top view)에서 상기 개구와 오버랩된다.

유리하게는, 상기 입자 리테이너 부재에 의해, 유체 탱크로부터 또는 상기 유체 공급 시스템으로부터의 오염물과 같은 입자뿐만 아니라 상기 유체 분사 밸브 그 자체에 의해 방출된 입자(예를 들어 상기 유체 분사 밸브의 부품으로부터 나오는 버(burr))가 필터링될 수 있다. 유리하게는, 상기 필터는 상기 밸브 조립체의 대부분 이동가능한 부분의 하류에 위치되고, 특히 이 필터는 상기 전기자의 하류에 위치된다. 이런 방식으로, 입자들이 상기 입자 리테이너 부재의 하류에서 상기 밸브 조립체로부터 방출될 위험이 특히 작다. 동시에, 상기 입자 필터는 상기 유체 출구 단부에 인접하여 상기 밸브 니들 주위에 측방향 공간을 요구하지 않는다. 특히, 상기 밸브 니들의 밀봉 부재는 이런 방식으로 상기 밸브 몸체(바람직하게는 하나의 부재로 됨)의 상기 안착부 부재와 직접 기계적으로 접촉하는 것에 의해 가이드될 수 있다. 따라서, 상기 밸브 몸체는 그 유체 출구 단부에서 특히 작은 측방향 크기를 구비할 수 있다. 나아가, 상기 밸브 안착부에 대해 상기 밸브 니들의 측방향 위치의 공차는 특히 작을 수 있다. 나아가, 상기 입자 리테이너 부재를 제조하고 상기 입자 리테이너 부재를 상기 유체 분사 밸브에 조립하는 것이 특히 간단하거나 및/또는 비용-효율적일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 밸브 조립체는 유체를 상기 바텀 표면의 외부 에지 구역 쪽으로 가이드하도록 동작가능한 유체 채널들을 포함한다. 예를 들어, 상기 유체 채널들은 상기 전기자에 포함된다. 바람직하게는, 이 유체 채널은 상기 길이방향 축에 대해 비스듬히 연장된다. 다시 말해, 상기 길이방향 축으로부터 상기 유체 채널의 방사방향 거리는 상기 유체 출구 단부 쪽 축방향으로 증가한다. 또 다른 실시예에서, 상기 유체 채널은 상기 전기자의 외부 외주방향 표면과 상기 밸브 몸체 사이에 형성된다.

상기 유체 채널에 의해, 유체는 유리하게는 상기 제2 부분이 상기 바텀 표면에 있는 개구로 들어가기 전에 상기 공동의 제1 부분의 바텀 표면을 따라 방사방향 내부쪽으로 흐르도록 안내된다. 이런 방식으로, 상기 입자 리테이너 부재에 의해 유체 흐름에 입자를 보유(retaining)할 확률이 특히 높을 수 있다.

일 실시예에서, 상기 입자 리테이너 부재는 상기 바텀 표면에서 지지되는 플랜지 부분을 구비한다. 이런 방식으로, 상기 바텀 표면에 대해 상기 입자 리테이너 부재를 특히 정밀하고 재현가능하게 축방향으로 위치시킬 수 있다.

추가적인 실시예에서, 상기 입자 리테이너 부재는 방사방향 내부쪽 방향으로 상기 바텀 표면의 개구의 외부 윤곽에 대해 방사방향으로 오프셋된 외주방향 내부 에지를 구비한다. 다시 말해, 상기 외주방향 내부 에지는 상기 길이방향 축을 따라 평면도에서 상기 개구 내에 위치되고, 바람직하게는 상기 개구의 외부 윤곽으로부터 이격된다. 유리하게는, 상기 입자 리테이너 부재는 부분적으로 이런 방식으로 상기 개구를 커버한다.

일 개선에서, 상기 외주방향 내부 에지는 상기 입자 리테이너 부재의 중심 애퍼처(aperture)를 한정한다. 특히, 상기 입자 리테이너 부재는 상기 길이방향 축을 따라 평면도에서 일반적으로 링(ring)-형상이다. 상기 밸브 니들의 샤프트는 유리하게는 상기 애퍼처를 통해 축방향으로 연장될 수 있다. 이런 방식으로, 상기 입자 리테이너 부재는 종래의 밸브 설계에 특히 간단히 통합될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 입자 리테이너 부재는 입자를 수용하는 트렌치 부분(trench portion)을 포함한다. 유리한 개선에서, 상기 트렌치 부분은 U-형상의 단면을 구비하고, 즉 특히 상기 트렌치 부분은 상기 길이방향 축 주위로 U-형상을 회전시키는 것에 의해 초래되는 회전체의 형상이다. 상기 U-형상은 바람직하게는 상기 유체 입구 단부 쪽 축방향으로 개방된다. 바람직하게는, 상기 트렌치 부분은 방사방향 내부쪽 방향으로 상기 플랜지 부분을 따라간다. 예를 들어, 이 트렌치 부분은 상기 플랜지 부분과 상기 외주방향 내부 에지 사이에 방사방향으로 위치된다. 유리한 개선에서, 상기 트렌치 부분은 상기 공동의 제2 부분으로 축방향으로 연장된다. 상기 트렌치 부분에 의해, 상기 입자 리테이너 부재에 의해 보유되는 입자는 상기 입자 리테이너 부재에 특히 안전하게 저장될 수 있다. 상기 입자들이 상기 리테이너 부재로부터 방출되어 상기 밸브 안착부에 도달할 위험이 특히 작다.

다른 실시예에서, 상기 입자 리테이너 부재의 업스트림 표면은, 상기 플랜지 부분으로부터 상기 외주방향 내부 에지로 가는 코스에서, 방사방향 내부쪽 방향으로, 이후 상기 유체 입구 단부 쪽 축방향으로, 그리고 이후 방사방향 외부쪽 방향으로 연장된다. 예를 들어, 상기 입자 리테이너 부재의 업스트림 표면은 일반적으로 U-형상의 단면적을 구비하고, 상기 U-형상은 방사방향 외부쪽 방향으로 개방되고, 즉 특히 상기 U-형상의 대칭 축은 상기 밸브 몸체의 길이방향 축에 수직이다. 상기 업스트림 표면은, 상기 제2 부분 안으로 연장됨이 없이 일 개선에서 상기 공동의 제1 부분 내에 위치될 수 있다. 이런 방식으로, 상기 입자들을 특히 고정 격납하고 및/또는 상기 입자 리테이너 부재의 특히 작은 사이즈 및/또는 상기 밸브 몸체의 특히 작은 크기를 상기 공동의 제2 부분의 구역에 달성할 수 있다. 다시 말해, 상기 업스트림 표면에 의해, 입자들을 수용하는 외주방향 포켓(pocket)이 상기 입자 리테이너 부재에 의해 형성된다.

일 실시예에서, 상기 입자 리테이너 부재의 외주방향 내부 에지는 상기 공동의 제1 부분에 위치된다. 상기 외주방향 내부 에지는 바람직하게는 상기 제1 부분의 바텀 표면에 대해, 그리고 특히 또한 상기 입자 리테이너 부재의 플랜지 부분에 대해 상기 유체 입구 단부 쪽으로 축방향으로 오프셋된다. 이런 방식으로, 상기 바텀 표면을 따라 방사방향으로 내부쪽으로 흐르는 유체 흐름에 포함된 입자들이 상기 외주방향 내부 에지를 통과하여 상기 입자 리테이너 부재의 애퍼처를 통해 상기 밸브 몸체의 유체 출구 단부로 흘러갈 위험이 특히 작다.

일 실시예에서, 상기 애퍼처의 단면적은 상기 외주방향 내부 에지의 하류에 위치된 상기 밸브 니들 부분의 최대 단면적보다 더 크다. 다시 말해, 상기 애퍼처는 상기 밸브 조립체를 제조하는 동안 상기 밸브 니들이 상기 밸브 몸체에 이미 설치된 상기 입자 리테이너 부재와 폐쇄 위치로 상기 밸브 몸체 안으로 시프트될 수 있도록 크기 정해진다. 특히, 상기 애퍼처의 단면적은 상기 밸브 니들의 밀봉 부재의 단면적보다 더 크다. 유리하게는, 상기 밸브 조립체를 조립하는 것은 이런 방식으로 특히 간단하다.

다른 실시예에서, 상기 외주방향 내부 에지는 상기 밸브 니들의 샤프트와 기계적으로 접촉한다. 추가적인 실시예에서, 상기 밸브 니들은 디스크 부재(disc element)를 포함하고, 상기 외주방향 내부 에지는 상기 디스크 부재와 기계적으로 접촉한다. 이런 방식으로, 입자들이 상기 애퍼처를 통과할 위험이 특히 작다.

상기 디스크 부재는 상기 샤프트 주위에 외주방향으로 연장될 수 있고 상기 샤프트에 특히 강성으로 고정된다. 상기 디스크 부재는 바람직하게는 상기 유체 출구 단부 쪽 방향으로 상기 밸브 니들에 대해 상기 전기자가 축방향으로 변위할 가능성을 제한하도록 동작가능하다.

일 실시예에서, 상기 입자 리테이너 부재, 특히 상기 외주방향 내부 에지는, 상기 밸브 니들과 형상 맞춤 방식으로 연결되거나, 또는 상기 밸브 니들과 형상 맞춤 연결로 맞물려 상기 샤프트에 대해 상기 외주방향 내부 에지의 축방향 변위를 제한하도록 동작가능하다. 일 개선에서, 상기 입자 리테이너 부재는 상기 밸브 니들에 강성으로 고정된다. 그러나, 바람직하게는, 상기 입자 리테이너 부재는 상기 밸브 니들에 대해 축방향 유격을 구비하는 방식으로 상기 밸브 니들에 기계적으로 연결된다. 상기 유격은 상기 밸브 니들이 상기 밸브 조립체의 동작 동안 상기 폐쇄 위치로부터 완전히 개방된 위치로 이동하는 니들 리프트(needle lift)보다 더 크도록 크기 정해질 수 있다.

이런 방식으로, 상기 밸브 니들과 상기 입자 리테이너 부재는 유리하게는 미리 조립되고, 상기 밸브 조립체를 제조하는 동안 상기 밸브 몸체에 함께 삽입될 수 있다. 나아가, 상기 밸브 조립체의 동작 동안 상기 밸브를 개방하기 위해 상기 폐쇄 위치로부터 멀어지는 방향으로 상기 밸브 니들을 변위시키거나 또는 상기 밸브를 폐쇄하기 위해 상기 폐쇄 위치 쪽으로 상기 밸브 니들을 변위시키기 위해 상기 입자 리테이너 부재를 이동시키거나 변형시킬 필요가 없다.

일 실시예에서, 상기 밸브 조립체는 전기자 스프링을 더 포함한다. 상기 전기자 스프링은 바람직하게는 대향하는 축방향 단부들에서 상기 전기자에 안착되고 상기 입자 리테이너 부재에 안착된다. 이 전기자 스프링은 상기 입자 리테이너 부재를 상기 바텀 표면과 접촉하게 가압하도록 프리로드(preloaded)된다. 이 전기자 스프링은 또한 상기 프리로드에 의해 상기 밸브 니들의 리테이너 부재와 접촉하게 상기 전기자를 바이어스(bias)시키도록 동작할 수 있다. 유리하게는, 상기 입자 리테이너 부재는 이런 방식으로 상기 밸브 몸체에 대해 용이하게 고정될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 입자 리테이너 부재는 상기 밸브 몸체에 억지 끼워맞춰지고(press-fitted), 및/또는 상기 밸브 몸체에 대해 상기 입자 리테이너 부재를 위치 고정하도록 상기 밸브 몸체와 밸브 연결이 수립된다.

일 실시예에서, 상기 입자 리테이너 부재는 금속 부분이다. 바람직하게는, 이 입자 리테이너 부재는 하나의 부재로 된 금속 부분이다. 이런 방식으로, 상기 입자 리테이너 부재는 특히 강인하다. 예를 들어, 이 입자 리테이너 부재는 굴곡된(turned) 또는 스탬핑된(stamped) 금속 부분이다. 특히, 이 입자 리테이너 부재는 스테인리스 스틸로 만들어진다.

상기 입자 리테이너 부재는 중실이고, 즉 필터링 홀(filtering hole)들에 의해 특히 천공되지 않은 것으로 고려된다. 다시 말해, 상기 입자 리테이너 부재의 업스트림 표면은 간단히 연결된 위상 공간(topological space)이다. 따라서, 상기 입자 리테이너 부재는 유체를 상기 공동의 제1 부분으로부터 상기 애퍼처를 통해 상기 공동의 제2 부분으로 흐르게 한다. 이 실시예에서, 상기 입자 리테이너 부재는 바람직하게는 전술한 트렌치 부분 및/또는 포켓을 구비하고, 특히 바람직하게는, 예를 들어 상기 외주방향 내부 에지가 상기 플랜지 부분에 대해 상기 유체 입구 부분 쪽으로 축방향으로 오프셋된 것에 의해, 상기 유체 흐름에 난류를 생성하여 상기 유체 흐름으로부터의 입자를 상기 트렌치 부분 또는 포켓에 침착(deposit)시키도록 형성된다.

그러나, 바람직하게는 상기 입자 리테이너 부재는 필터 체(filter sieve)를 형성하는 다수의 필터링 홀을 구비한다. 상기 필터링 홀은 유리하게는 상기 입자 리테이너 부재의 업스트림 표면을 관통하고, 상기 입자 리테이너 부재를 특히 그 하류 표면까지 천공할 수 있다. 상기 필터링 홀은 바람직하게는 100㎛ 이하의 직경을 구비하고, 특히 바람직하게는 50㎛ 이하의 직경을 구비하고, 예를 들어 20㎛ 내지 30㎛의 직경을 구비하며, 그 경계점도 포함된다. 이런 방식으로, 효율적인 필터링이 특히 유체 흐름을 거의 교란하지 않으면서 달성된다.

일 실시예에서, 상기 유체 분사 밸브는 상기 전기자의 업스트림에 추가적인 유체 필터를 포함한다. 예를 들어, 상기 추가적인 유체 필터는 상기 밸브 몸체의 유체 입구 단부에 위치되거나 또는 적어도 이에 인접하여 위치될 수 있다. 또 다른 개선에서, 상기 밸브 조립체는 상기 밸브 니들을 상기 폐쇄 위치 쪽으로 바이어스시키는 리턴 스프링을 포함하고, 상기 리턴 스프링은 일 축방향 단부에서 상기 밸브 니들에 안착되고, 대향하는 축방향 단부에서 상기 추가적인 유체 필터에 안착된다. 일 실시예에서, 상기 유체 필터는 상기 극편으로 억지 끼워맞춰진다. 이런 방식으로, 상기 유체 탱크로부터 또는 유체 공급 라인으로부터의 입자들은 이미 상기 밸브 니들과 상기 전기자에 도달하기 전에 상기 추가적인 유체 필터에 의해 필터링될 수 있다. 상기 입자 리테이너 부재는 상기 추가적인 유체 필터 아래에서 방출된 유체로부터 오는 입자만을 제거하면 된다. 그리하여, 상기 입자 리테이너 부재와 상기 추가적인 유체 필터를 사용하는 것에 의해, 입자들이 상기 밸브 안착부에 도달할 위험이 특히 작다.

상기 밸브 조립체와 상기 유체 분사 밸브의 추가적인 장점, 유리한 실시예 및 개선은 개략적인 도면과 함께 이하에서 설명되는 이하 예시적인 실시예로부터 명백할 것이다.
도 1a는 제1 실시예에 따른 유체 분사 밸브의 길이방향 단면도;
도 1b는 제1 예시적인 실시예에 따른 유체 분사 밸브의 밸브 조립체의 일부 개략적인 길이방향 단면도;
도 1c는 제1 예시적인 실시예에 따른 유체 분사 밸브의 입자 리테이너 부재의 제1 사시도;
도 1d는 입자 리테이너 부재의 제2 사시도; 및
도 2 내지 도 14는 추가적인 실시예에 따른 밸브 조립체의 길이방향 단면도.

예시적인 실시예와 도면에서, 동일하거나, 유사하거나 또는 유사하게 작용하는 부재에는 동일한 참조 부호가 제공된다. 도면과 이 도면에 있는 개별 부재는 축척에 맞게 도시된 것은 아니고, 오히려 개별 부재는 더 나은 표현이나 이해를 위해 사이즈가 과장되었을 수 있다. 나아가, 도 1b 및 도 2 내지 도 14의 개략적인 길이방향 단면도에서, 보는 방향으로 도면 평면 뒤에 위치된 에지를 나타내는 라인은 도면의 판독성을 개선시키기 위해 주로 생략되었다. 나아가, 일부 도면에서 개별 참조 부호는 도면의 명료함을 개선시키기 위해 생략되었을 수 있다. 구체적으로, 도 2 내지 도 14에서, 도 1b에 나타난 것에 대응할 수 있는 대부분의 참조 부호는 생략되었다.

도 1a는 제1 예시적인 실시예에 따른 유체 분사 밸브(1)의 길이방향 단면도를 도시한다. 유체 분사 밸브(1)는 밸브 조립체(10)를 포함한다. 도 1b는 제1 예시적인 실시예에 따른 유체 분사 밸브(1)의 밸브 조립체(10)의 개략적인 길이방향 단면도를 도시한다.

밸브 조립체(10)는 길이방향 축(L)을 따라 유체 입구 단부(120)로부터 유체 출구 단부(130)로 연장되는 밸브 몸체(100)를 구비한다. 밸브 몸체(10)는 본 실시예에서 복수의 부분들로 조립된다. 예를 들어, 이 밸브 몸체는 유체 입구 단부(120)에 인접한 유체 입구 튜브, 주 몸체, 및 이 주 몸체 내로 삽입되고 유체 출구 단부(130)에서 이 주 몸체에 고정된 하나의 부재로 된 안착부 몸체(135)를 포함한다.

본 실시예에서, 유체 분사 밸브(1)는 연료(예컨대 가솔린)를 내연 엔진의 연소 챔버 내로 직접 분사하도록 구성된 연료 분사 밸브이다.

밸브 몸체(100)는, 밸브 몸체(100)를 통해 축방향으로 연장되고 유체 입구 단부(120)를 밸브 몸체의 유체 출구 단부(130)에 유압적으로 연결하는 공동(110)을 구비한다. 밸브 몸체(100)는, 유체 출구 단부(130)에 인접하여 위치되고, 본 실시예에서, 안착부 몸체(135)에 포함된 밸브 안착부(140)를 구비한다.

밸브 니들(200)은 왕복운동 방식으로 밸브 몸체(100)에 대해 이동가능하도록 공동(110)에 수용된다. 이 밸브 니들은 밸브 니들(200)의 폐쇄 위치에서 밸브 안착부(140)와 밀봉 접촉하는 것에 의해 공동(110)으로부터 안착부 몸체(135)에 있는 분사 노즐 또는 복수의 분사 노즐을 통해 유체가 분배되는 것을 방지하도록 동작가능하다. 밸브 조립체(10)는, 공동(110) 내에 배열되고 밸브 니들(200)을 폐쇄 위치 쪽으로 축방향으로 바이어스하도록 프리로드된 교정 스프링(calibration spring)(70)을 포함한다.

나아가, 유체 분사 밸브(1)는 전기자(300), 극편(50) 및 코일(55)을 포함하는 전자기 작동체 조립체를 구비한다. 극편(50)과 전기자(300)는 밸브 몸체(100)의 공동(110)에 위치된다. 극편(50)은 밸브 몸체(100)에 대해 위치 고정되고, 예를 들어 밸브 몸체(100) 내로 억지-끼워맞춰진다. 전기자(300)는 극편에 대해 이동가능하고, 그리하여, 왕복운동 방식으로 길이방향 축을 따라 밸브 몸체(100)에 대해 이동가능하다. 코일(55)은 밸브 몸체(100)의 일부 주위로 외주방향으로 연장되고, 극편(50) 쪽 축방향으로 전기자(300)를 끌어당기는 자기장을 생성하도록 동작가능하다.

전기자(300)는, 밸브 니들(200)에 기계적으로 결합되어, 밸브 니들(200)을 폐쇄 위치로부터 멀어지는 방향으로 축방향으로 변위시킨다. 보다 구체적으로, 밸브 니들(200)은 밸브 니들(200)의 하류 단부(220)에서 밀봉 부재(260)를 구비한다. 밸브 니들의 업스트림 단부(210)에 인접하여, 밸브 니들(200)은 이하에서 리테이너 부재(230)라고 간단히 언급되는 전기자 리테이너 부재를 포함한다. 샤프트(240)는 리테이너 부재(230)로부터 밀봉 부재(260)로 연장된다. 리테이너 부재(230)와 밀봉 부재(260)는, 예를 들어 용접된 연결에 의해 샤프트(240)에 고정된다. 또한 리테이너 부재(230) 및/또는 밀봉 부재(260)는 샤프트(240)에 고정되는 대신에 샤프트(240)와 하나의 부재인 것으로 고려된다. 본 실시예에서, 밀봉 부재(260)는 볼 형상이고, 적어도 하류 단부(220)의 구역에서 샤프트(240)를 넘어 방사방향으로 돌출한다.

전기자는 샤프트(240)의 일부 주위에 외주방향으로 연장되고, 밸브 니들(200)에 대해 축방향으로 변위가능하다. 밸브 니들(200)에 대해 전기자(300)의 축방향 변위가능성은 리테이너 부재(230)에 의해 밸브 니들(200)의 업스트림 단부(210) 쪽 방향으로 제한되고, 리테이너 부재(230)로부터 반대쪽 전기자(300) 측에 있는 밸브 니들의 샤프트(240)에 고정된 디스크 부재(250)에 의해 밸브 니들(200)의 하류 단부(220) 쪽 방향으로 제한된다. 다시 말해, 전기자(300)는, 일측에서 리테이너 부재(230)에 의해 제한되고 타측에서 디스크 부재(250)에 의해 제한된, 밸브 니들(200)에 대해 축방향 유격을 구비한다. 또한 디스크 부재(250)는, 특히 리테이너 부재(230)가 샤프트(240)와 하나의 부재가 아닌 경우, 샤프트(240)에 고정되는 대신, 샤프트(240)와 하나의 부재인 것으로 고려될 수 있다.

밸브 니들(200)이 폐쇄 위치에 있고 코일(55)이 활성화될 때, 전기자(300)는 극편(50) 쪽으로 이끌려 극편(50) 쪽 축방향으로 이동한다. 이 전기자는 리테이너 부재(230)와 형상 맞춤 방식으로 맞물려, 폐쇄 위치로부터 멀어지는 방향으로(즉, 본 실시예에서 유체 입구 단부(120) 쪽 방향으로) 교정 스프링(70)의 바이어스에 대항하여 리테이너 부재로 밸브 니들(200)을 취한다.

밀봉 부재(260)는 안착부 몸체(135)와 슬라이딩가능하게 기계적으로 접촉하며 밸브 니들(200)의 하류 단부(220)를 축방향으로 가이드한다. 밸브 니들(200)의 업스트림 단부(210)는 리테이너 부재(230)와 극편(50) 사이에 기계적인 상호 작용에 의해 또는 밸브 몸체(100)와 슬라이딩가능하게 기계적으로 접촉하며 전기자(300)를 축방향으로 가이드할 수 있는 샤프트(240)와 전기자(300)의 기계적인 상호 작용에 의해 축방향으로 가이드될 수 있다.

특히, 안착부 몸체(135)는 밀봉 부재(260)와 직접 기계적으로 접촉하며 슬라이딩가능한 기계적인 접촉을 수립하도록 방사방향 내부쪽 방향으로 밸브 몸체(100)의 주 몸체로부터 연장되는 하나의 부재로 된 금속 부분이다. 예를 들어 안착부 몸체(135) 내 축방향 채널에 의해 및/또는 밀봉 부재의 편평한 부분에 의해 안착부 몸체(135)와 밀봉 부재(260) 사이에 유체 통로가 제공될 수 있다. 채널은 밀봉 부재(260)와 안착부 몸체(135)가 방사방향으로 서로 이격된 구역을 형성하여, 유체가 밀봉 부재(260)를 통과하여 채널을 통해 밸브 안착부(140)로 축방향으로 흐를 수 있게 한다.

공동(110)은 제1 부분(112)과 제2 부분(118)을 구비한다. 제1 부분(112)과 제2 부분(118)은 모두 일반적으로 원통형 형상이고, 즉 그 외주방향 측면 표면은 특히 원형 실린더의 형상을 구비한다. 제1 부분(112)의 단면적은 제2 부분(118)의 단면적보다 더 크다.

제2 부분(118)은 제1 부분(112)의 하류에 위치된다. 보다 구체적으로, 제1 부분(112)은, 제2 부분(118)이 시작하여 유체 출구 단부(130) 쪽 축방향으로 연장되는 개구(116)에 의해 천공된 바텀 표면(114)을 구비한다. 바람직한 실시예에서, 바텀 표면(114) 또는 적어도 그 일부는, 개구(116) 쪽 방사방향 내부쪽 방향으로 길이방향 축(L)에 수직으로 연장된다. 따라서, 공동(110)을 한정하는 밸브 몸체(100)의 내부 외주방향 표면은 단차를 구비한다. 이 단차는 바텀 표면(114)을 포함하고, 공동(110)의 제1 부분(112)과 제2 부분(118) 사이의 인터페이스를 나타낸다.

입자 리테이너 부재(400)는 이 단차에 인접하여 위치된다. 입자 리테이너 부재(400)는 예를 들어 도 1b의 길이방향 단면도에 도시되고, 여기서 보는 방향으로 도 1b의 도면 평면 뒤에 위치된 입자 리테이너 부재(400)의 에지를 나타내는 라인은 생략되어 있다. 나아가, 입자 리테이너 부재는 도 1c 및 도 1d에서 2개의 상이한 사시도로 도시된다.

입자 리테이너 부재(400)는 본 실시예에서 하나의 부재로 된 굴곡된 또는 스탬핑된 스테인리스 스틸 부분이다. 이 입자 리테이너 부재는 바텀 표면(114)에 안착된 플랜지 부분(410)을 구비하고, 바텀 표면(114)은 유체 출구 단부(130) 쪽 축방향으로 공동(110)의 제1 부분(112)을 한정한다. 그 방사방향 내부쪽 에지에서, 플랜지 부분(410)은 입자 리테이너 부재(400)의 트렌치 부분(220)과 병합된다. 트렌치 부분(420)은 방사방향 내부쪽 방향으로 플랜지 부분(410)을 따라간다.

트렌치 부분(220)은, 유체 입구 단부(120) 쪽 축방향으로 개방되고 유체 출구 단부(130) 쪽 축방향으로 폐쇄된 U-형상의 단면을 구비한다. 다시 말해, 트렌치 부분(420)은 방사방향 내부쪽과 외부쪽 방향으로 측벽들에 의해 한정되고, 유체 출구 단부(130) 쪽을 향하는 측벽들의 축방향 단부들을 연결하는 바텀 벽을 구비한다. 측벽은 바람직하게는 원통형 쉘(shell) 형상이고 특히 바람직하게는 서로 동축으로 그리고 특히 또한 길이방향 축(L)에 동축으로 배열된다.

트렌치 부분(420)의 외부 측벽은 유체 입구 단부(130) 쪽 축방향으로 있는 플랜지 부분(410)으로부터 공동(110)의 제2 부분(118)으로 연장된다. 이 트렌치 부분의 외부 측벽은 제2 부분(118)의 외주방향 측면 표면과 기계적으로 접촉할 수 있다. 일 개선에서, 억지-끼워맞춤 연결이 트렌치 부분(420)의 외부 측벽과 밸브 몸체(100) 사이에 수립된다.

트렌치 부분(420)의 내부 측벽은 입자 리테이너 부재(400)의 중심 애퍼처(440)를 한정한다. 내부 측벽은 공동(110)의 제2 부분(118)으로부터 제1 부분(112)으로 유체 입구 단부(120) 쪽 축방향으로 연장되고, 플랜지 부분(410)을 넘어 내부 측벽의 외주방향 내부 에지(430)까지 유체 입구 단부 쪽 축방향으로 돌출한다. 내부 에지(430)는 유체 입구 단부(120) 쪽을 향하는 내부 측벽의 내부 외주방향 측면 표면(즉, 길이방향 축 쪽을 향하는 외주방향 측면 표면)의 특히 에지이다. 외주방향 내부 에지(430)는 방사방향 내부쪽 방향으로 개구(116)의 외부 윤곽에 대해 방사방향으로 오프셋된다. 이 외주방향 내부 에지는 중심 애퍼처(440)의 외부 윤곽을 한정한다.

밸브 니들은 공동(110)의 제1 부분(112)으로부터 바텀 표면(114)의 개구(116)를 통해 그리고 입자 리테이너 부재(400)의 애퍼처(240)를 통해 공동의 제2 부분(118)으로 연장된다. 리테이너 부재(230)와 밸브 니들의 디스크 부재(250)는 공동의 제1 부분(112) 내에 위치되는 반면, 밀봉 부재(260)는 제2 부분(118) 또는 제2 부분(118)의 하류에 위치된다. 전기자(300)(리테이너 부재(230)와 디스크 부재(250) 사이에 축방향으로 샌드위치됨)는 또한 공동(110)의 제1 부분(112)에 위치된다.

본 실시예에서, 밸브 니들(200)의 샤프트(240)는 바텀 표면(114), 개구(116) 및 입자 리테이너 부재(400)와 축방향으로 오버랩되는 반면, 밸브 니들(200)의 디스크 부재(250), 리테이너 부재(230)와 밀봉 부재(260), 및 전기자(300)는, 입자 리테이너 부재(400), 바텀 표면(114) 및 개구(116)와 축방향으로 오버랩되지 않는다. 밀봉 부재(260)와 안착부 몸체(135)는 입자 리테이너 부재(400)로부터 축방향으로 이격된다(즉, 특히 그 하류에 위치된다). 따라서, 입자 리테이너 부재(400)는 밸브 니들(200)의 샤프트(240)를 외주방향으로만 둘러싼다. 샤프트(240)는 애퍼처(440)를 통해 축방향으로 연장된다.

유체 분사 밸브는, 극편(50)의 중심 개구에 억지-끼워맞춰지고 교정 스프링(70)을 위한 스프링 안착부를 나타내는 추가적인 유체 필터(60)를 포함한다. 밸브 니들(200)로부터 멀어지는 방향을 향하는 교정 스프링(70)의 축방향 단부는 추가적인 유체 필터(60)에 안착된다. 본 실시예에서, 밸브 니들(200)과 기계적으로 접촉하는 교정 스프링(70)의 축방향 단부는 리테이너 부재(230)에 안착된다.

유체는 밸브 몸체(100)의 유체 입구 튜브를 통해 공동(110) 안으로 안내된다. 이 유체는 유체 필터(60)를 통해, 나아가 극편(50)의 중심 개구를 통해 그리고 전기자(300)에 포함된 유체 채널(310)을 통해 흐른다. 유체 채널(310)은 업스트림 개구가 하류 개구보다 길이방향 축(L)에 더 가까이 위치되도록 길이방향 축(L)에 대해 비스듬히 연장된다. 다시 말해, 유체 채널(310)의 방사방향 거리는 유체 입구 단부(120)로부터 유체 출구 단부(130) 쪽 방향으로 증가한다. 이런 방식으로, 유체 채널(310)은 공동(110)의 제1 부분(112)의 바텀 표면(114)의 외부 에지 구역(115)으로 유체 흐름을 안내한다. 외부 에지 구역(115)은 특히 바텀 표면(114)과 제1 부분(112)의 원통형 측면 표면 사이에 인터페이스를 포함한다.

이런 방식으로, 유체는 바텀 표면(114)을 따라 방사방향으로 내부쪽으로 흘러 개구(116)를 통해 공동(110)의 제2 부분(118)으로 들어가도록 가압된다. 트렌치 부분(420)의 내부 벽의 외주방향 내부 에지(430)가 유체 입구 단부 쪽 플랜지 부분(410)에 대해 축방향으로 오프셋되어 있는 것으로 인해, 유체는 외주방향 내부 에지(430) 위로 입자 리테이너 부재(400)의 애퍼처(440)를 통해 밸브 몸체(100)의 유체 출구 단부에 있는 밸브 안착부(140)로 흐르면서, 난류가 트렌치 부분(220)의 구역에 생성되어 이에 의해 유체 스트림에 포함된 입자가 트렌치 부분에 정착될 수 있다.

입자 리테이너 부재(400)의 트렌치 부분(420)은 길이방향 축(L)을 따라 평면도에서 바텀 표면(114)의 개구(116)와 오버랩된다. 트렌치(420)의 내부 측벽은, 입자 리테이너 부재(400)의 애퍼처(440)가 길이방향 축(L)을 따라 평면도에서 밸브 니들(200)의 밀봉 부재(260)와 완전히 오버랩되도록, 밸브 니들의 샤프트(240)로부터 측방향으로 이격된다. 입자 리테이너 부재(400)와 밸브 몸체의 샤프트(240) 사이의 방사방향 거리로 인해, 유체 통로가 수립되고, 이 유체 통로를 통해 유체는 공동의 제1 부분(112)으로부터 입자 리테이너 부재의 애퍼처(440)를 통해 유체 출구 단부(130) 쪽 제2 공동(118)으로 흐를 수 있다.

밀봉 부재(260)는, 입자 리테이너 부재(400)와 축방향으로 오버랩되거나 또는 입자 리테이너 부재(400)에 대해 유체 출구 단부(130) 쪽으로 축방향으로 오프셋된, 즉 외주방향 내부 에지(430)의 하류에 위치된, 밸브 니들(200)의 부분들의 최대 단면적을 구비한다. 이런 방식으로, 밸브 니들(200)은, 입자 리테이너 부재(400)가 밸브 몸체(100)에 이미 설치되어 있는 동안, 밸브 몸체 안으로 삽입되고, 밀봉 부재(260)가 밸브 안착부(140)와 접촉할 때까지 이 밸브 몸체를 통해 길이방향 축(L)을 따라 삽입될 수 있다. 밸브 니들(200)을 밸브 몸체(100) 안으로 시프트할 때, 밀봉 부재는 이 경우에 입자 리테이너 부재(400)의 애퍼처(440)를 통과한다.

도 2는 도 1b의 것에 대응하는 제2 예시적인 실시예에 따른 밸브 조립체(10)의 개략적인 길이방향 단면도를 도시한다. 제2 실시예와 아래 추가적인 실시예에 따른 밸브 조립체 각각은 예를 들어 제1 실시예와 관련하여 설명된 유체 분사 밸브(1)에 사용가능하다.

제2 예시적인 실시예에 따른 밸브 조립체(10)는 일반적으로 제1 실시예의 밸브 조립체(10)에 대응한다. 특히, 입자 리테이너 부재(400)는, 바텀 표면(114)에서 지지되는 플랜지 부분(410)과, 바텀 표면(114)의 개구(116)를 통해 공동(110)의 제2 부분(118) 안으로 연장되는 트렌치 부분(420)을 구비한다.

그러나, 트렌치 부분(420)의 측벽, 선택적으로 또한 그 하류 단부에 있는 트렌치 부분(420)의 바텀 벽, 및 추가적으로 선택적으로 또한 플랜지 부분(410)은 다수의 필터링 홀(460)을 구비하고, 이 다수의 필터 홀은 유체 출구 단부(130) 쪽으로 흐르는 유체를 필터링하는 필터 체를 형성한다. 필터링 홀들 각각은 본 실시예에서 20㎛ 내지 30㎛의 직경을 구비하고, 그 경계점이 포함된다. 유리하게는, 본 실시예의 밸브 조립체(10)의 경우에, 유체는 또한 입자 리테이너 부재(400)의 트렌치 부분(420)을 통해 유체 출구 단부(130) 쪽 공동(110)의 제2 부분(118) 안으로 흐를 수 있다. 이런 방식으로, 입자 리테이너 부재의 유체 흐름 특성, 예를 들어, 유체 흐름의 층류(laminarity)와 필터링 기능이 특히 유리할 수 있다.

나아가, 제1 실시예와 달리, 플랜지 부분(410)은 공동(110)의 제1 부분(112)에 위치된 전기자 스프링(320)에 의해 바텀 표면(114)으로 가압된다. 전기자 스프링은 대향하는 축방향 단부들에서 전기자(300)와 플랜지 부분(410)에 안착되고, 플랜지 부분(410)을 바텀 표면(114)으로 가압하고, 전기자(300)를 리테이너 부재(230)로 가압하도록 프리로드된다. 트렌치 부분(220)의 외부 측벽과 밸브 몸체(100) 사이에 억지-끼워맞춤 연결이 본 실시예에서는 필요치 않다.

전기자 스프링(320)은 또한 제1 실시예에서도 존재한다, 특히 도 1a 및 도 1b 참조. 그러나, 제1 실시예에서 전기자 스프링(320)은 축방향 단부들 중 하나에서 전기자(300)에 그리고 직접 밸브 몸체(100)에 안착되고 - 특히 다른 축방향 단부에서 공동(110)의 제1 부분(112)의 바텀 표면(114)에 안착된다. 플랜지 부분(410)은 전기자 스프링(320)에 대해 방사방향 내부쪽 방향으로 측방향 오프셋된다. 그러나, 또한 전기자 스프링(320)은 본 발명의 제1 실시예 또는 다른 실시예에서 플랜지 부분(410)에 안착되는 것도 고려될 수 있다.

도 3은 도 2의 것에 대응하는 제3 예시적인 실시예에 따른 밸브 조립체(10)의 개략적인 길이방향 단면도를 도시한다.

제3 예시적인 실시예에 따른 밸브 조립체(10)는 일반적으로 제2 예시적인 실시예의 것에 대응한다. 그러나, 트렌치 부분(420)의 축방향 크기는 감소된다. 제1 및 제2 실시예에서 트렌치 부분(420)의 축방향 크기는 제2 부분(118)의 축방향 크기의 적어도 50%이고, 특히 개구(116)와 밸브 안착부(140) 사이의 거리의 적어도 50%이지만, 제3 예시적인 실시예의 입자 리테이너 부재(400)의 트렌치 부분(420)은, 예를 들어, 제2 부분(118)의 축방향 크기의 10% 내지 20%의 값을 구비하고, 여기서 그 경계점이 포함된다.

그러나, 외주방향 내부 에지(430)는 제2 및 제1 예시적인 실시예에 비해 유체 입구 단부(120)에 축방향으로 더 가까이 위치된다. 특히, 입자 리테이너 부재(400)의 외주방향 내부 에지(430)는 밸브 니들(200)에 대해 전기자(300)의 축방향 변위가능성을 제한하는 디스크 부재(250)와 축방향으로 오버랩된다. 외주방향 내부 에지(430)는 또한 - 이전의 실시예와 유사하게 - 이 실시예에서 디스크 부재(250)와 측방향으로 오버랩된다. 본 실시예에서 측방향 및 축방향 오버랩으로 인해, 유체 흐름의 특히 큰 부분은 입자 리테이너 부재(400)의 필터링 홀(460)에 의해 형성된 필터 체를 통해 가이드된다.

도 4는 도 3의 것에 대응하는 제4 예시적인 실시예에 따른 밸브 조립체(10)의 개략적인 길이방향 단면도를 도시한다.

제4 예시적인 실시예에 따른 입자 리테이너 부재(400)는 일반적으로 제3 예시적인 실시예의 것에 대응한다. 그러나, 제3 예시적인 실시예의 입자 리테이너 부재(400)가 모든 곳에서 필터링 홀(460)에 의해 천공되어 있지만, 트렌치 부분(420)의 내부 벽의 상부 구획(425)과 플랜지 부분(410)은 필터링 홀(460)에 의해 천공되지 않는다.

내부 벽의 상부 구획(425)은 내부 외주방향 에지(430)를 포함하고, 내부 외주방향 에지(430)로부터 하류으로 바텀 표면(114)의 개구(116) 쪽으로 연장된다. 바람직하게는, 상부 구획(425)은 유체 입구 단부(120) 쪽 개구(116)에 대해 축방향으로 오프셋되거나 또는 개구(116)에 대해 축방향으로 동일 높이에 있다.

유체 출구 단부(130) 쪽 방향으로 상부 구획(425)을 따라가는 트렌치 부분(420)의 내부 벽의 적어도 일부는 필터링 홀(460)에 의해 천공되어 필터 체를 형성한다. 본 실시예에서, 또한 트렌치 부분(420)의 바텀 벽은 필터링 홀(460)에 의해 천공된다. 외부 벽은 필터링 홀(460)에 의해 천공되어 있거나 천공되지 않을 수 있다.

이런 방식으로, 유체 스트림은 특히 트렌치 부분(420)을 통해 잘 가이드된다. 이 실시예는, 천공되지 않은 플랜지 부분(410)의 바람직하게는 평활한 표면이 방사방향 내부쪽 방향으로 유체를 특히 잘 안내할 수 있고 및/또는 내부 벽의 천공되지 않은 상부 구획(425)이 특히 큰 유압적 저항을 가져서 유체 스트림을 트렌치 부분(420)으로 편향시키는데 기여할 수 있다는 아이디어를 사용한다.

도 5는 도 3의 것에 대응하는 제5 예시적인 실시예에 따른 밸브 조립체(10)의 개략적인 길이방향 단면도를 도시한다. 제5 예시적인 실시예에 따른 밸브 조립체(10)는 일반적으로 제3 예시적인 실시예의 것에 대응한다.

그러나, 제3 예시적인 실시예와 달리, 입자 리테이너 부재(400)는 플랜지 부분(410)의 외부 측방향 에지와 병합되는 외부 원통형 측벽(415)을 구비하고, 거기서부터 유체 입구 단부(120) 쪽 축방향으로 연장된다. 전기자 스프링(420)은, 예를 들어, 외부 원통형 측벽(415)으로부터 방사방향 내부쪽 방향으로 측방향 오프셋된다. 일 개선에서, 억지-끼워맞춤 연결 및/또는 용접된 연결은 밸브 몸체(100)와 외부 원통형 측벽(415) 사이에 수립된다.

도 6은 도 3의 것에 대응하는 제6 예시적인 실시예에 따른 밸브 조립체(10)의 개략적인 길이방향 단면도를 도시한다. 제6 실시예의 밸브 조립체(10)는 일반적으로 제3 예시적인 실시예의 것에 대응한다.

특히, 제6 실시예의 입자 리테이너 부재(400)는 일반적으로 제3 예시적인 실시예의 것에 대응한다. 그러나, 이와 달리, 이 입자 리테이너 부재는 개구(116)와 바텀 표면(114)을 통해 공동(110)의 제2 부분(118)으로 연장되는 트렌치 부분(420)을 구비하지 않는다. 대신, 이 입자 리테이너 부재(400)는, 바텀 표면(114)에서 지지되는 플랜지 부분(410)으로부터 방사방향 내부쪽으로 연장되고 이후 유체 입구 단부(120) 쪽 축방향으로 외주방향 내부 에지(430)까지 연장되는 L-형상의 단면을 구비한다. 본 실시예에서, 입자 리테이너 부재(400)는 공동(110)의 제1 부분(112) 내에 완전히 위치되고, 개구 바텀 표면(114)의 개구(116)를 부분적으로 커버한다.

다시 말해, 입자 리테이너 부재는 플랜지 부분(410)을 포함하는 링-형상의 부분으로 구성되고, 이 링-형상의 부분은 길이방향 축(L) 주위로 연장되고, 바텀 표면(114)과 기계적으로 접촉하고, 개구(116)와 부분적으로 오버랩된다. 링 부분의 내부 외주방향 에지에서, 원통형 내부 벽은 내부 에지와 병합되고, 유체 입구 단부(120) 쪽 축방향으로 외주방향 내부 에지(430)까지 연장되어 애퍼처(440)를 한정한다.

이 실시예와 아래 추가적인 실시예의 상황에서, 입자 리테이너 부재(400)의 "링-형상의 부분"은 특히 천공된 디스크 형상의 부분을 의미하는 것으로 이해된다. 천공된 디스크는 특히 그 외부 직경보다 더 작은 높이를 가지는 원통형 쉘을 의미하는 것으로 이해된다; 예를 들어 이 높이는 외부 직경의 50% 이하, 바람직하게는 20% 이하이다. 천공된 디스크는 길이방향 축(L)과 특히 평행하거나 또는 - 바람직하게는 - 동축인 중심축을 구비한다. 천공된 디스크의 주 표면은 바람직하게는 길이방향 축에 수직으로 연장되고, 유체 입구 단부(120) 쪽과 유체 출구 단부(130) 쪽을 각각 향한다. 링-형상의 부분은 필터링 홀(460)에 의해 천공될 수 있다. 이 경우에, 필터링 홀(460)은 바람직하게는 축방향으로 링-형상의 부분을 통해 연장된다.

도 7은 도 6의 것에 대응하는 제7 실시예에 따른 밸브 조립체(10)의 개략적인 길이방향 단면도를 도시한다. 제8 실시예에 따른 밸브 조립체(10)는 일반적으로 제6 실시예의 것에 대응한다.

그러나, 외주방향 내부 에지(430)는 밸브 니들(250)의 디스크 부재(250)에 대해 유체 출구 단부(130) 쪽으로 축방향으로 오프셋되고, 예를 들어 - 제1 및 제2 실시예에서와 같이, - 제6 실시예에서 디스크 부재(250)와 측방향으로만 오버랩된다. 이와 달리, 외주방향 내부 에지(430)는, 예를 들어 제3 실시예에서와 같이, 제7 실시예에서 디스크 부재(250)와 축방향으로 그리고 측방향으로 오버랩된다.

도 8은 도 7의 것에 대응하는 제8 실시예에 따른 밸브 조립체(10)의 개략적인 길이방향 단면도를 도시한다. 제8 실시예에 따른 밸브 조립체(10)는 일반적으로 제7 실시예의 것에 대응한다.

그러나, L-형상의 단면 대신에, 입자 리테이너 부재는, 서로에 대해 축방향으로 변위되고 원추형 부분에 의해 연결된 2개의 동심 링-형상의 부분을 구비한다. 구체적으로, 플랜지 부분(410)은 제1 링-형상의 부분을 나타낸다. 이 플랜지 부분에 뒤이어 방사방향 내부쪽 방향으로 원추형 부분이 연속된다. 원추형 부분은 제1 에지로부터 유체 입구 단부(120) 쪽 축방향으로 제2 외주방향 에지까지 테이퍼(taper)진다. 제1 에지에서, 원추형 부분은 플랜지 부분(410)과 병합된다. 제2 에지에서, 원추형 부분은 제2 링-형상의 부분과 병합된다. 제2 링-형상의 부분은 방사방향 내부쪽 방향으로 원추형 부분을 따라가서 외주방향 내부 에지(430)까지 연장된다. 제2 링-형상의 부분은 밸브 니들(200)의 디스크 부재(250)와 축방향으로 그리고 측방향으로 오버랩된다.

도 9는 도 7의 것에 대응하는 제9 예시적인 실시예에 따른 밸브 조립체(10)의 개략적인 길이방향 단면도를 도시한다. 제9 예시적인 실시예에 따른 밸브 조립체는 일반적으로 제7 예시적인 실시예의 것에 대응한다.

그러나, 애퍼처(440)를 한정하는 원통형 내부 벽을 구비하는 대신, 내부 벽은 2개의 축방향으로 후속 포켓들을 형성하도록 형성된다. 이를 위해, 이 내부 벽은, 예를 들어, S-형상의 또는 Z-형상의 단면을 구비한다. 구체적으로, 입자 리테이너 부재(400)의 업스트림 표면(401)은, 플랜지 부분(410)으로부터 외주방향 내부 에지(430)로 가는 코스에서, 방사방향 내부쪽 방향으로, 이후 유체 입구 단부(120) 쪽 축방향으로 그리고 이후 방사방향 외부쪽 방향으로 연장되어 입자를 수용하는 제1 외주방향 포켓(450)을 형성한다.

본 실시예에서, 제1 외주방향 포켓(450)은 입자 리테이너 부재(400)의 제1 링-형상의 부분, 제1 원통형 벽 부분, 및 제2 링-형상의 부분에 의해 형성된다. 제1 링-형상의 부분은 플랜지 부분(410)을 포함하고, 개구(116)를 부분적으로 커버하도록 방사방향으로 내부쪽으로 연장된다. 제1 원통형 벽 부분은 일 축방향 단부에서 제1 링-형상의 부분과 병합되고, 반대쪽 축방향 단부에서 제2 링-형상의 부분의 내부 외주방향 단부와 병합된다. 제2 링-형상의 부분은 제1 링-형상의 부분과 측방향으로 오버랩되도록 그 내부 외주방향 단부로부터 방사방향으로 외부쪽으로 연장된다.

본 실시예에서, 입자 리테이너 부재는 일 축방향 단부에서 제2 링-형상의 부분의 외부 측방향 에지와, 반대쪽 축방향 단부에서 제3 링-형상의 부분의 외부 측방향 에지와 병합되는 제2 원통형 벽 부분을 더 포함한다. 제3 링-형상의 부분은 외부 측방향 에지로부터 원격인 측방향 측에 외주방향 내부 에지를 포함한다. 제2 및 제3 링-형상의 부분과 제2 원통형 벽 부분에 의해, 제2 외주방향 포켓은 길이방향 축(L) 쪽을 향하는 측에서 개방된 입자 리테이너 부재(400)에 형성된다.

링-형상의 부분과 원통형 벽 부분의 모든 중심축은 바람직하게는 길이방향 축과 동축이다. 제3 링-형상의 부분은 밸브 니들(200)의 디스크 부재(250)와 축방향으로 그리고 측방향으로 오버랩된다. 나아가, 제2 원통형 벽 부분은 디스크 부재(250)와 적어도 축방향으로 오버랩된다.

도 10은 일반적으로 도 8의 것에 대응하는 제10 예시적인 실시예에 따른 밸브 조립체(10)의 개략적인 길이방향 단면도를 도시한다.

제10 실시예에 따른 밸브 조립체(10)는 일반적으로 제8 실시예의 것에 대응한다. 그러나, 본 실시예에서, 입자 리테이너 부재(400)는 밸브 니들(200)의 디스크 부재(250)와 직접 기계적으로 접촉한다.

보다 구체적으로, 본 실시예에서 입자 리테이너 부재(400)는 제8 실시예와 관련하여 전술한, 플랜지 부분(410)을 포함하는 제1 링-형상의 부분, 원추형 부분 및 제2 링-형상의 부분을 구비한다. 그러나, 나아가, 입자 리테이너 부재(400)는, 제2 링-형상의 부분의 내부 외주방향 에지와 병합되고 상기 에지로부터 유체 입구 단부(120) 쪽 축방향으로 디스크 부재(250)까지 연장되는 원통형 벽 부분을 구비하고, 거기서 입자 리테이너 부재(400)의 외주방향 내부 에지(430)를 포함한다. 원통형 벽 부분, 특히 외주방향 내부 에지(430)는, 유체 출구 단부(130) 쪽을 향하는, 밸브 니들(200)의 디스크 부재(250)의 표면과 접촉한다.

본 실시예에서, 입자 리테이너 부재(400)는 또한 제5 실시예와 관련하여 전술한 외부 원통형 측벽(415)을 구비한다.

도 11은 도 3의 것에 대응하는 제11 실시예에 따른 밸브 조립체(10)의 개략적인 길이방향 단면도를 도시한다. 제11 실시예에 따른 밸브 조립체(10)는 일반적으로 제3 실시예의 것에 대응한다.

그러나, 본 실시예에서 입자 리테이너 부재(400)는 밸브 니들(200)의 샤프트(240)로부터 측방향으로 이격되지 않는다. 오히려, 트렌치 부분(420)은 밸브 몸체(100)와 샤프트(240) 사이의 전체 방사방향 간극에 걸친다(bridge). 입자 리테이너 부재(400)의 외주방향 내부 에지(430)를 포함하는 트렌치(420)의 외주방향 내부 벽은 밸브 니들(200)의 샤프트(240)와 직접 기계적으로 접촉한다. 보다 구체적으로, 트렌치 부분(420)의 내부 벽은 샤프트(240)와 슬라이딩가능하게 기계적으로 접촉하고, 입자 리테이너 부재(400)는 밸브 니들(200)에 대해 축방향 유격을 구비한다.

밸브 니들(200)에 대해 입자 리테이너 부재(400)가 축방향으로 변위될 가능성이 본 실시예에서 서클립(circlip), 스냅 링(snap ring) 등과 같은 록킹 부재(locking member)(270)에 의해 제한된다. 록킹 부재(270)는 유체 입구 단부(120) 쪽과 유체 출구 단부(130) 쪽 축방향으로 트렌치 부분(420)의 내부 벽에 후속하여 축방향으로 위치된다. 록킹 부재(270)는 밸브 니들의 샤프트(240)에 대해 위치 고정된다. 예를 들어, 록킹 부재는 샤프트(240)의 각 그루브에 형상 맞춤 연결 및/또는 억지 끼워맞춤 방식으로 맞물린다. 이런 방식으로, 샤프트(240)에 대해 내부 벽과, 그리하여, 외주방향 내부 에지(430)가 축방향으로 변위될 가능성이 제한된다.

입자 리테이너 부재(400)는 록킹 부재(270)와 형상 맞춤 방식으로 연결되어 맞물리도록 동작가능할 수 있다. 이런 방식으로, 밸브 조립체(10)를 조립할 때 입자 리테이너 부재(400)와 함께 밸브 니들(200)이 밸브 몸체(100)에 삽입되기 전에 그리고 삽입 동안, 밸브 니들(200)에 대해 입자 리테이너 부재(400)가 축방향으로 변위되는 것이 제한될 수 있다.

밸브 조립체(10)의 동작 동안, 트렌치 부분(420)의 내부 벽은, 밸브 니들(200)이 폐쇄 위치에 있을 때뿐만 아니라 전기자(300) 및/또는 리테이너 부재(230)가 밸브 몸체(100) 또는 극편(50)과 바람직하게는 형상 맞춤 방식으로 연결된 밸브 조립체(10)의 완전히 개방된 형태에 있을 때, 록킹 부재(270)로부터 바람직하게는 이격된다. 입자 리테이너 부재(400)를 제 위치에 홀딩하기 위해, 입자 리테이너 부재(400)의 플랜지 부분(410)은 바텀 표면(114)으로 가압되어, 예를 들어, 제3 실시예와 관련하여 전술한 전기자 스프링(320)에 의해 공동(110)의 제1 부분(112)을 제한한다.

도 12는 도 11의 것에 대응하는 제12 예시적인 실시예에 따른 밸브 조립체(10)의 개략적인 길이방향 단면도를 도시한다. 제12 실시예에 따른 밸브 조립체(10)는 일반적으로 제11 실시예에 따른 밸브 조립체(10)에 대응한다. 이와 달리, 트렌치 부분(420)은, 원통형 형상이 아니고 유체 출구 단부(130) 쪽 축방향으로 원추형으로 테이퍼진 형상을 갖는 외부 외주방향 측벽을 구비한다.

도 13은 도 11의 것에 대응하는 제13 실시예에 따른 밸브 조립체(10)의 개략적인 길이방향 단면도를 도시한다. 제13 실시예에 따른 밸브 조립체(10)는 일반적으로 제11 실시예의 것에 대응한다.

그러나, 본 실시예의 입자 리테이너 부재(400)는 유체 출구 단부(130) 쪽 축방향으로 공동(110)의 제2 부분(118) 안으로 연장되는 트렌치 부분(420)을 구비하지 않는다. 대신, 플랜지 부분(410)은 방사방향 내부쪽 방향으로 원통형 벽 부분이 후속하고, 이 원통형 벽 부분은 바텀 표면(114)으로부터 유체 입구 단부(120) 쪽 축방향으로 제1 부분(112)으로 연장되고, 이후 방사방향 내부쪽 방향으로 링-형상의 부분이 후속하고, 이 링-형상의 부분은 개구(116)를 건너 방사방향 내부쪽 방향으로 밸브 니들의 샤프트(240)까지 연장되고, 여기서 밸브 니들은 외주방향 내부 에지(430)를 포함한다. 외주방향 내부 벽은 외주방향 내부 에지(430)로부터 유체 출구 단부(130) 쪽 축방향으로 연장되고, 제11 실시예에서와 같이 2개의 록킹 부재(270)들 사이에 축방향으로 위치된다. 이런 방식으로, 입자 리테이너 부재(400)와 미리 조립된 밸브 니들(200)을 밸브 몸체(100)에 설치하는 것이 특히 간단하고, 특히 입자 리테이너 부재(400)의 트렌치 부분(420)을 개구(116)를 통해 공동(110)의 제2 부분(118)으로 시프트할 것을 요구하지 않는다.

도 14는 도 13의 것에 대응하는 제14 실시예에 따른 밸브 조립체(10)의 개략적인 길이방향 단면도를 도시한다. 제14 실시예에 따른 밸브 조립체(10)는 일반적으로 제13 실시예의 것에 대응한다. 이와 달리, 입자 리테이너 부재(400)는 플랜지 부분(410)과 링-형상의 부분 사이에 원통형 벽 부분 대신에 원추형 부분을 구비한다. 원추형 부분은 유체 입구 단부(120) 쪽 축방향으로 테이퍼진다.

본 발명은 상기 예시적인 실시예에 기초하여 상세한 설명에 의해 특정 실시예로 제한되지 않는다. 오히려, 본 발명은 상이한 실시예의 부재들의 임의의 조합을 포함한다. 나아가, 본 발명은 청구항의 임의의 조합과 청구항에 개시된 특징의 임의의 조합을 포함한다.

Claims

유체 분사 밸브(1)를 위한 밸브 조립체(10)로서,
- 길이방향 축(L)을 구비하는 밸브 몸체(valve body)(100)로서, 상기 밸브 몸체(100)를 통해 축방향으로 연장되어 유체 입구 단부(120)를 상기 밸브 몸체의 유체 출구 단부(130)에 유압적으로 연결하는 공동(cavity)(110), 및 상기 유체 출구 단부(130)에 인접한 밸브 안착부(valve seat)(140)를 구비하는, 상기 밸브 몸체(100);
- 상기 공동(110)에 이동가능하게 수용되는 밸브 니들(valve needle)(200)로서, 상기 밸브 니들(200)의 폐쇄 위치에서 상기 밸브 안착부(140)와 밀봉가능하게 접촉하도록 동작가능한, 상기 밸브 니들(200); 및
- 상기 밸브 니들(200)을 상기 폐쇄 위치로부터 멀어지는 축방향으로 변위시키도록 구성되고 상기 공동(110)에서 이동가능하게 배열된 전기자(armature)(300)를 포함하되,
- 상기 공동(110)은, 상기 전기자(300)를 수용하고 바텀 표면(114)에 의해 상기 유체 출구 단부(130) 쪽 축방향으로 제한된 제1 부분(112)을 구비하고,
- 상기 바텀 표면(114)은 중심 개구(116)를 구비하고, 상기 중심 개구로부터 상기 공동(110)의 제2 부분(118)이 상기 유체 출구 단부(130) 쪽으로 연장되며;
- 상기 밸브 니들(200)의 샤프트(240)는 상기 개구(116)를 통해 상기 제2 부분(118)으로 연장되고;
- 입자 리테이너 부재(400)는, 상기 바텀 표면(114)에서 지지되고, 상기 밸브 니들(200)의 샤프트(240)를 외주방향으로 둘러싸며, 상기 개구(116)와 오버랩되도록 상기 공동(110)에 위치되고,
- 상기 입자 리테이너 부재(400)는 플랜지 부분(410)과 외주방향 내부 에지(430)를 구비하고,
- 상기 플랜지 부분(410)은 상기 바텀 표면(114)에서 지지되며;
- 상기 외주방향 내부 에지(430)는 방사방향 내부쪽 방향으로 상기 바텀 표면(114)의 개구(116)의 외부 윤곽에 대해 방사방향으로 오프셋되고, 상기 입자 리테이너 부재(400)의 중심 애퍼처(440)를 한정하고;
- 상기 밸브 니들(200)의 샤프트(240)는 상기 애퍼처(440)를 통해 축방향으로 연장되는, 밸브 조립체(10).
제1항에 있어서, 상기 바텀 표면(114)의 외부 에지 구역(115) 쪽으로 유체를 가이드하도록 동작가능한 유체 채널(310)을 포함하고, 상기 유체 채널(310)은 상기 전기자(300)에 포함되고 상기 길이방향 축(L)에 비스듬히 연장되거나, 또는 상기 유체 채널은 상기 전기자(300)의 외부 외주방향 표면과 상기 밸브 몸체(100) 사이에 형성된, 밸브 조립체(10).
삭제
제1항에 있어서, 상기 입자 리테이너 부재(400)는 입자를 수용하는 트렌치 부분(420)을 포함하고, 트렌치 부분(420)이 방사방향 내부쪽 방향으로 상기 플랜지 부분(410)을 따라 상기 공동(110)의 제2 부분(118)으로 축방향으로 연장되는, 밸브 조립체(10).
제1항에 있어서, 상기 입자 리테이너 부재(400)의 업스트림 표면(401)은, 상기 플랜지 부분(410)으로부터 상기 외주방향 내부 에지(430)로 가는 코스에서, 방사방향 내부쪽 방향으로, 이후 상기 유체 입구 단부(120) 쪽 축방향으로 그리고 이후 방사방향 외부쪽 방향으로 연장되어 입자를 수용하는 외주방향 포켓(450)을 형성하는, 밸브 조립체(10).
제1항에 있어서, 상기 외주방향 내부 에지(430)는 상기 공동(110)의 제1 부분(112)에 위치되고, 상기 바텀 표면(114)과 상기 플랜지 부분(410)에 대해 상기 유체 입구 단부(120) 쪽 축방향으로 오프셋되는, 밸브 조립체(10).
제1항에 있어서, 상기 애퍼처(440)의 단면적은 상기 외주방향 내부 에지(430)의 하류에 위치된 상기 밸브 니들(200) 부분의 최대 단면적보다 더 큰, 밸브 조립체(10).
제1항에 있어서, 상기 외주방향 내부 에지(430)는 상기 밸브 니들(200)의 샤프트(240)와 기계적으로 접촉하거나 또는 상기 샤프트(240) 주위로 외주방향으로 연장되는 상기 밸브 니들(200)의 디스크 부재(250)와 기계적으로 접촉하는, 밸브 조립체(10).
제8항에 있어서, 상기 입자 리테이너 부재(400)는 상기 밸브 니들(200)과 형상 맞춤 방식(form-fit connection)으로 연결되거나 또는 상기 밸브 니들(200)과 형상 맞춤 연결로 맞물려 상기 샤프트(240)에 대해 상기 외주방향 내부 에지(430)의 축방향 변위를 제한하도록 동작가능한, 밸브 조립체(10).
제1항에 있어서, 대향하는 축방향 단부들에서 상기 전기자(300)와 상기 입자 리테이너 부재(400)에 안착되고, 상기 입자 리테이너 부재(400)를 상기 바텀 표면(114)과 접촉하게 가압하도록 프리로드(preloaded)된 전기자 스프링(320)을 더 포함하는 밸브 조립체(10).
제1항에 있어서, 상기 입자 리테이너 부재(400)는 하나의 부재로 된 금속 부분인, 밸브 조립체(10).
제1항에 있어서, 상기 입자 리테이너 부재(400)는 필터 체(filter sieve)를 형성하는 다수의 필터링 홀(filtering hole)(460)을 구비하고, 각 필터링 홀은 100㎛ 이하의 직경을 구비하는, 밸브 조립체(10).
제1항의 밸브 조립체(10)와 상기 전기자(300)의 업스트림에 추가적인 유체 필터(70)를 포함하는 유체 분사 밸브(1).
제13항에 있어서, 상기 밸브 몸체(100)는, 상기 밸브 안착부(140)를 구비하고 하나의 부재로 된 부분인 안착부 몸체(135)를 포함하며, 상기 밸브 니들은 상기 밸브 니들(200)의 폐쇄 위치에서 상기 밸브 안착부(140)와 기계적으로 접촉하는 밀봉 부재(260)를 포함하고, 상기 밀봉 부재(260)는 상기 안착부 몸체(135)와 슬라이딩가능하게 기계적으로 접촉하며 상기 밸브 니들(200)을 축방향으로 가이드하는, 유체 분사 밸브(1).
제14항에 있어서, 상기 밀봉 부재(260)는 상기 샤프트(240)의 하류 단부에 고정되고, 상기 입자 리테이너 부재(400)는 축방향으로 오버랩되지 않는, 유체 분사 밸브(1).