KR102062613B1 - 서로에게로 합류되는 고압 보어들을 구비한 구성 요소 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부에 하나 이상의 제1 고압 채널(4) 및 하나 이상의 제2 고압 채널(5)이 제공된 구성 요소(1), 특히 고압 연료 펌프의 하우징에 관한 것으로, 상기 구성 요소에서는 제1 채널(4)의 종축이 제2 채널(5)의 종축에 대해 예각 또는 직각을 이루고, 제2 채널(5)이 제1 채널(4)로 합류됨으로써, 교차점이 형성된다. 제1 채널(4)은 중앙 보어(10) 및 상기 중앙 보어(10)의 단면을 확장하는 하나 이상의 서브 보어(11)로 형성되며, 서브 보어(11)의 종축과 중앙 보어(10)의 종축은 서로 평행하게 연장된다. 중앙 보어(10)는 구성 요소(1)를 관통하여 형성되고, 교차점을 통해 연장되는 제1 섹션(8) 및 그에 연결된 제2 섹션(9)으로 구성되며, 하나 이상의 서브 보어(11)는 제1 섹션(8)을 따라서만 연장되고, 제2 섹션(9)을 따라서는 서브 보어가 제공되지 않는다.

Description

서로에게로 합류되는 고압 보어들을 구비한 구성 요소{COMPONENT HAVING HIGH-PRESSURE BORES THAT LEAD INTO ONE ANOTHER}

본 발명은 내부에 하나 이상의 제1 고압 채널 및 제2 고압 채널이 제공된 구성 요소, 특히 고압 연료 펌프의 하우징에 관한 것으로서, 제1 채널의 종축이 제2 채널의 종축에 대해 예각 또는 직각을 이루고, 제2 채널이 제1 채널로 합류됨으로써, 교차점이 형성되며, 제1 채널은 중앙 보어 및 상기 중앙 보어의 단면을 확장하는 하나 이상의 서브 보어로 형성되며, 서브 보어의 종축과 중앙 보어의 종축은 서로 평행하게 연장된다.

이러한 유형의 구성 요소는 예를 들어 연료 시스템의 피스톤 펌프의 하우징으로서 알려져 있다. 피스톤 펌프에 의해 연료가 매우 높은 압력으로 압축되어 고압 연료 저장기, 특히, 연료 다기관("레일") 또는 어큐뮬레이터 인젝터들의 통합 어큐뮬레이터 내로 압축된다. 그곳에서 연료는 매우 높은 압력 하에 저장된다. 연료 다기관에는 복수의 분사 밸브가 연결되며, 이들 분사 밸브는 할당된 각각의 연소실 내로 직접 연료를 분사한다.

이러한 유형의 공지된 구성 요소에서는 하우징 내에 제공된 공급 챔버들 내에서 상응하는 피스톤에 의해 연료가 압축된다. 하우징 내에 보어의 형태로 형성되거나, 고압 연료 펌프의 하우징 부분 내에 제공되는 유동 채널들을 통해 고압축 연료가 개별 공급 챔버로부터 공통의 배출부, 이른바 펌프 수집기에 도달한다. 각각의 공급 챔버로부터 유동 채널 또는 보어가 펌프 수집기로 합류되며, 이때 유동 채널은 펌프 수집기에 대해 0°미만의 각도로 놓인다. 펌프 수집기와 유동 채널의 교차 영역에 각각 보어 교차점이 형성된다.

고압이 형성되어 있는 구성 요소 내에서 연료 분사 시스템에 의해 분포되는 2200 바아 이하의 압력으로 인해, 매체를 안내하는 관들 또는 채널들 내에 응력이 형성된다. 이 경우, 관들에서 축 방향 응력, 반경 방향 응력 및 원주 방향 응력이 발생하며, 이들 중 원주 방향으로의 응력이 관 부하의 가장 큰 비율을 차지한다. 보어 교차점들에서, 특히 예각에서 두 개 이상의 보어로부터의 응력의 중첩으로 인해 인장 응력 형태의 매우 높은 응력이 재료 내에 형성된다. 바로 교차점 에지들에서 최대 응력에 도달한다. 상기 지점들은 특히 압력이 일정하지 않을 경우, 즉, 부하가 변동할 경우 강한 절단 위험에 노출된다. 따라서, 우선적으로 원주 방향 응력을 줄이는 것이 필요하다.

이와 관련하여, 제1 채널의 단면을 적어도 제2 채널의 합류 영역 내에서 확장하는 점이 이미 제안된 바 있는데, 이 경우 중앙 보어로부터 시작하여 중앙 보어의 단면을 확장하는 하나 이상의, 특히 2개의 서브 보어가 제공된다. 서브 보어 및 중앙 보어의 종축들이 각각 서로 예각을 이룰 경우, "부채꼴 교차점" 또는 "망원경식 교차점"이라고도 한다. 이 경우, 중앙 보어 및 서브 보어의 종축들은 제1 채널의 고압 포트의 방향으로 수렴된다. 이러한 구성에서는 중앙 보어 및 서브 보어들이 각각 구성 요소의 양 측으로부터 보링되어야 하고, 이는 제조 공차에 대한 높은 민감도 및 높은 비용을 야기한다는 점이 단점으로 작용한다.

따라서 본 발명의 과제는, 응력 레벨과 관련한 장점을 유지하면서 제1 채널에서의 교차점에 드는 비용을 절감하는 데 있다.

본 발명에서는 상기 과제의 해결을 위해 도입부에 언급한 유형의 구성 요소에서 실질적으로, 중앙 보어가 구성 요소를 관통하여 형성되고, 교차점을 통해 연장되는 제1 섹션 및 그에 연결된 제2 섹션으로 구성되며, 하나 이상의 서브 보어는 제1 섹션을 따라서만 연장되고 제2 섹션을 따라서는 제공되지 않는다. 중앙 보어가 관통 보링됨으로써, 수행해야 할 보링 횟수가 감소한다. 이로써, 서로 정렬되는 중앙 보어의 제1 섹션과 제2 섹션이 단일 작업 단계에서 형성된다. 제1 채널의 단면 확장은 교차점 영역 내에서, 즉, 하나 이상의 제2 채널의 합류 영역 내에서, 중앙 보어의 제1 섹션을 따라 하나 이상의 서브 보어가 형성됨으로써 구현되며, 이때 서브 보어는 구성 요소를 통해 연장되는 것이 아니라, 블라인드 보어로서 형성된다. 따라서, 본 발명에 따른 구성에서는 하나 이상의 서브 보어가 구성 요소의 한쪽에만 보링되면 충분하기 때문에, 수행해야할 보링 횟수가 전체적으로 상당히 감소할 수 있다.

한 바람직한 계선예에 따라, 중앙 보어의 단면을 확장하는 서브 보어가 중앙 보어의 양측에 각각 형성되는 경우, 매우 응력이 적은 구성이 달성된다. 이 경우, 바람직하게는, 중앙 보어 및 두 서브 보어의 종축들이 공통 평면 내에 놓인다.

하나 이상의 서브 보어는 중앙 보어와 동일한 보어 직경을 가질 수 있다. 대안으로, 하나 이상의 서브 보어가 중앙 보어보다 작은 보어 직경을 갖는 것도 가능하다.

어떠한 경우든 간에 서브 보어들이 제공되면 바람직하게, 제1 채널의 단면이 제2 채널의 단면보다 커진다. 특히, 제2 채널의 단면은 실질적으로 제1 채널의 중앙 보어의 단면에 상응할 수 있다.

중앙 보어와 서브 보어 단부의 교차점에서의 응력 피크를 감소시키기 위해, 한 바람직한 개선예에서 하나 이상의 서브 보어의 보어 단부가 구형으로, 또는 120°내지 150°, 특히 140°의 보어 테이퍼를 갖도록 형성된다.

또한, 고압 매체를 안내하는 도관의 연결이 간단하게 가능하도록, 중앙 보어가 제2 섹션의 단부에, 외향으로 분기하는 원추형 밀봉면을 갖는 고압 포트를 포함할 수 있다.

본 발명의 한 바람직한 적용예에서, 제1 채널은 고압 피스톤 펌프, 특히 내연 기관의 연료 분사 시스템의 레이디얼 피스톤 펌프의 수집기 보어이다.

본 발명이 하기에서 도면에 개략적으로 도시된 실시예들을 토대로 상세히 설명된다.

도 1은 종래 기술에 따른 이른바 부채꼴 교차점의 구성을 도시한 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 구성의 제1 단면도이다.
도 3은 도 2의 라인(III-III)을 따라 잘라낸 도 2에 따른 구성의 단면도이다.

도 1에는 종래 기술에 따른, 고압 매체를 안내하는 구성 요소(1), 예를 들어 내연 기관의 연료 분사 시스템의 고압 연료 펌프의 하우징이 도시된다. 구성 요소(1)는, 연결 도관의 상응하는 대응면과 함께 작용할 수 있는 원추형 밀봉면(3)을가진 고압 포트(2)를 포함한다. 고압 포트(2)는 하우징(1) 내에 보어로서 형성된 제1 채널(4)로 안내된다. 제1 채널(4) 내로 역시 보어로서 형성된 제2 채널(5)이 직각으로 합류된다. 제1 채널(4)과 제2 채널(5) 사이의 교차 영역 내에서 단면 확장을 달성 할 수 있도록, 제1 채널(4)은 하나의 중앙 보어와, 상기 중앙 보어의 양측에 배열되어 중앙 보어의 단면을 확장하는 2개의 서브 보어로 형성된다. 고압 포트(2)로부터 제2 채널(5)로 연장되는 섹션(6)에서 서브 보어들의 축들이 예각으로 중앙 보어의 축으로 연장됨으로써, 부채꼴 형태의 배열이 형성된다. 섹션(6)에 직접 연결되는 섹션(7)에서는, 서브 보어들의 축들이 중앙 보어의 축에 대해 평행하게 연장된다. 제1 섹션(6)의 보어 및 제2 섹션(7)의 보어는 구성 요소(1)의 대향하여 놓인 측면들에서 보링된다. 이로써, 도 1에 따른 구성에서는 총 6개의 보어가 필요하다. 따라서, 이러한 구성은 비용 집약적이며 제조 공차에 대해 민감하다.

이에 반해, 도 2에 도시된 본 발명에 따른 구성에서는, 교차 영역 내에서 응력 레벨이 부정적인 영향을 미치지 않으면서, 단 3개의 보어만이 요구된다. 제1 채널(4)은 서로 직접 연결된 제1 섹션(8) 및 제2 섹션(9)을 포함한다. 이때, 제1 섹션(8)이 제1 채널(4)과 제2 채널(5)의 교차점을 통해 연장됨으로써, 상기 교차점이 완전히 제1 섹션(8) 내에 놓인다. 제2 섹션(9)에서는 제1 채널(4)이 단지 중앙 개구(10)만을 관통하여 형성되는 반면, 제1 섹션(8)에서 제1 채널(4)은 특히 도 3에 따른 단면도에서 볼 수 있듯이 중앙 보어(10)와 서브 보어들(11)을 관통하여 형성된다. 서브 보어(11)들의 단부(12)는, 상응하는 만곡 단부면을 얻기 위해 볼 헤드를 이용하여 가공될 수 있다.

Claims (10)

1. 내부에 제1 고압 채널 및 하나 이상의 제2 고압 채널이 제공된 구성 요소이며, 제1 채널의 종축이 제2 채널의 종축에 대해 예각 또는 직각을 이루고, 제2 채널이 제1 채널로 합류됨으로써, 교차점이 형성되며, 이때 제1 채널은 중앙 보어 및 상기 중앙 보어의 단면을 확장하는 하나 이상의 서브 보어로 형성되며, 서브 보어의 종축과 중앙 보어의 종축이 서로 평행하게 연장되는, 구성 요소에 있어서,
   중앙 보어(10)는 구성 요소(1)를 관통하여 형성되고, 교차점을 통해 연장되는 제1 섹션(8) 및 그에 연결된 제2 섹션(9)으로 구성되며, 하나 이상의 서브 보어(11)는 제1 섹션(8)을 따라서만 연장되고, 제2 섹션(9)을 따라서는 서브 보어가 제공되지 않는 것을 특징으로 하는, 구성 요소.
2. 제1항에 있어서, 중앙 보어(10)의 양측에는 중앙 보어(10)의 단면을 확장하는 각각 하나의 서브 보어(11)가 형성되는 것을 특징으로 하는, 구성 요소.
3. 제2항에 있어서, 중앙 보어(10) 및 2개의 서브 보어(11)의 종축들이 공통 평면 내에 놓이는 것을 특징으로 하는, 구성 요소.
4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 하나 이상의 서브 보어(11)가 중앙 보어(10)와 동일한 보어 직경을 갖는 것을 특징으로 하는, 구성 요소.
5. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 하나 이상의 서브 보어(11)가 중앙 보어(10)의 보어 직경보다 작은 보어 직경을 갖는 것을 특징으로 하는, 구성 요소.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 채널(4)의 제1 섹션의 단면이 제2 채널(5)의 단면보다 큰 것을 특징으로 하는, 구성 요소.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 채널(5)의 단면은 실질적으로 제1 채널(4)의 중앙 보어(10)의 단면에 상응하는 것을 특징으로 하는, 구성 요소.
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 서브 보어(11)의 보어 단부(12)가 구형으로, 또는 140°의 보어 테이퍼를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 구성 요소.
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 중앙 보어(10)는 제2 섹션(9)의 단부에, 외향으로 분기하는 원추형 밀봉면(3)을 갖는 고압 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 구성 요소.
10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 채널(4)은 고압 피스톤 펌프의 수집기 보어인 것을 특징으로 하는, 구성 요소.

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