KR102095141B1 - 접속 헤드부를 갖는 고압 연료 분사관 및 그 헤드부 성형 방법 - Google Patents

접속 헤드부를 갖는 고압 연료 분사관 및 그 헤드부 성형 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 외면 청정도의 향상과, 축력 및 체결 강도의 저하 방지를 도모하는 접속 헤드부를 갖는 고압 연료 분사관을 제공하는 것을 목적으로 한다. 외표면에 방청 피막이 행해지는 직경이 작고 두꺼운 강관의 접속 단부에, 구면형의 시트면, 환형 플랜지부 및 원추면으로 형성되며 그리고 외측 둘레면이 상대 시트에 대한 절두 원추형 또는 절두 원호형의 시트면으로 형성되는, 접속 헤드부를 가지며, 상기 접속 헤드부의 목 아래 부분에 끼위지며 그리고 외표면에 방청 피막이 행해지는 와셔를 구비하는, 고압 연료 분사관에 있어서, 상기 접속 헤드부의 목 아래 부분과 와셔 단부와의 접촉부를, 방청 피막을 갖지 않는 금속 대 금속의 접촉 구조로 한 것을 특징으로 한다.

Description

접속 헤드부를 갖는 고압 연료 분사관 및 그 헤드부 성형 방법
본 발명은, 예컨대 디젤 내연기관에 있어서의 연료 공급로로서 설치되어 많이 사용되는, 관 직경 4 ㎜ 내지 20 ㎜, 두께 1 ㎜ 내지 8 ㎜ 정도의 비교적 작은 직경으로 이루어진 두꺼운 강관에 의한, 접속 헤드부를 갖는 고압 연료 분사관 및 그 헤드부 성형 방법에 관한 것이다.
종래, 이러한 종류의 접속 헤드부를 갖는 고압 연료 분사관으로는, 도 6에 예시하는 바와 같이, 접속 헤드부의 목 아래 부분(neck lower position)에 와셔(접속 와셔)를 끼운 것이 알려져 있다(특허문헌 1, 2 참조). 이 와셔가 부착된 고압 연료 분사관은, 두껍고 직경이 작은 강관(11)의 접속 단부에, 외측 둘레면이, 구면형의 시트면(13A)과, 상기 시트면(13A)으로부터 축심 방향으로 간격을 두고 마련되는 환형 플랜지부(15A)와, 상기 시트면(13A)에 이어지고 상기 환형 플랜지부(15A)까지 선단을 향해 끝이 가늘어지는 원추면(14A)으로 이루어지는, 접속 헤드부(12A)와, 상기 접속 헤드부(12A)의 목 아래 부분에 끼워지는 와셔(접속 와셔)(16A)로 구성되어 있다. 여기서, 두꺼운 강관(11)은, 미리 표준 치수로 절단된 스테인리스강, 트립강, 고압 배관용 탄소강, 합금강 등의 강재로 이루어지는, 관 직경이 4 ㎜ 내지 20 ㎜, 두께(t)가 1 ㎜ 내지 8 ㎜ 정도인, 비교적 직경이 작고 두꺼운 관으로 이루어지며, 또한 미리 외표면에 방청을 위한 아연 도금층 등의 방청 피막(11-1)이 행해진 것이 사용된다. 또한, 와셔(접속 와셔)(16A)에 대해서도 외표면에 상기와 동일한 아연 도금층 등의 방청 피막(16A-1)이 행해진 것이 사용된다. 또한, 와셔(접속 와셔)(16A-2)에 대해서는 외표면 뿐만 아니라 내표면에도 상기와 동일한 아연 도금층 등의 방청 피막(16A-1)이 행해진 것이 사용된다.
상기 와셔가 부착된 고압 연료 분사관의 헤드부를 성형하는 방법으로는, 예컨대 도 7에 도시된 바와 같이, 외표면에 방청을 위한 아연 도금층 등의 방청 피막(11-1)이 행해진 두꺼운 강관(11)의 접속 헤드부 부근에, 상기 강관과 동일한 아연 도금층 등의 방청 피막(16A-1)이 행해진 와셔(16A)를 헤드부 가공 여유를 갖도록 미리 바깥에서 끼운 상태에서, 상기 두꺼운 강관(1)을 척(17)으로 유지하고, 그 상태에서 상기 강관(11)의 선단부를 펀치 부재(18)에 의해 축심 방향으로 압박(프레스)하면, 두꺼운 강관(11)의 헤드부 가공 여유 부분이 소성 유동하여, 접속 헤드부(12A)가 성형됨과 동시에, 상기 접속 헤드부(12A)의 목 아래 부분 외주면을 와셔(16A)가 덮게 되고, 두꺼운 강관(11)의 선단부에서, 외측 둘레면이, 상대 시트부에 대한 구면형의 시트면(13A)과, 상기 시트면(13A)으로부터 축심 방향으로 간격을 두고 마련되는 환형 플랜지부(15A)와, 상기 시트면(13A)에 이어지고 상기 환형 플랜지부(15A)까지 선단을 향해 끝이 가늘어지는 원추면(14A)으로 구성되는, 접속 헤드부를 가지는, 와셔가 부착된 고압 연료 분사관을 얻을 수 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 제4636515호 특허문헌 2 : 일본 특허 제5455303호
최근, 디젤 내연기관에 있어서의 커먼레일 시스템의 고압화에 따라, 인젝터의 분사구나 가동부의 클리어런스가 엄격해지는 가운데, 그 디젤 내연기관용 고압 연료 분사관에 있어서 끝단부의 외면 청정도가 요구되는 상황이 되게 되었다. 그런데, 상기한 종래의 고압 연료 분사관의 헤드부 성형 방법에서는, 고압화에 따른 재료 경도(강도)나 성형 하중의 상승 등에 의해 성형시에 접속 헤드부의 목 아래 부분과 와셔 단부와의 접촉부에 있어서의 아연 도금층 등의 방청 피막(11-1, 16A-1)의 박리에 의한 돌출이 현저해져, 외면 청정도의 요구가 저해되는 원인의 하나가 되고 있는 것, 또는, 이 아연 도금층 등의 방청 피막의 박리에 의한 축력(axial force) 저하 및 크리프(미끄러짐)에 의한 체결 너트 체결 강도 저하의 원인이 되는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 종래 기술이 갖는 상기 문제점, 즉, 성형시에 발생하는 접속 헤드부의 목 아래 부분과 와셔 단부와의 접촉부에 있어서의 아연 도금층 등의 박리에 의한 돌출을 제거하여, 외면 청정도의 향상과, 축력 및 체결 강도의 저하 방지가 도모되는, 접속 헤드부를 갖는 고압 연료 분사관과 그 헤드부 성형 방법을 제안하고자 하는 것이다.
본 발명에 따른 접속 헤드부를 갖는 고압 연료 분사관은, 외표면에 방청 피막이 행해진 직경이 작고 두꺼운 강관의 접속 단부에, 구면형의 시트면과, 상기 시트면으로부터 축심 방향으로 간격을 두고 형성되는 환형 플랜지부와, 상기 시트면에 이어지고 상기 환형 플랜지부까지 선단을 향해 끝이 가늘어지는 원추면으로 형성되며 그리고 외측 둘레면이 상대 시트부에 대한 절두 원추형 또는 절두 원호형의 시트면으로 형성되는, 접속 헤드부를 가지며, 상기 접속 헤드부의 목 아래 부분에 끼워지며 그리고 외표면에 방청 피막이 행해지는 와셔를 구비하는, 고압 연료 분사관에 있어서, 상기 접속 헤드부의 목 아래 부분과 와셔 단부와의 접촉부를, 상기 방청 피막을 갖지 않는 금속 대 금속의 접촉 구조로 한 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 고압 연료 분사관의 헤드부 성형 방법은, 미리 표준 치수로 절단되고 외표면에 방청 피막이 행해진 직경이 작고 두꺼운 강관의 접속 단부 부근에, 외표면에 방청 피막이 행해진 와셔를 바깥에서 끼우고, 이 와셔보다 선단측에 접속을 위한 헤드부 가공 여유를 갖도록 척으로 유지하며, 그리고 나서 상기 강관의 선단부를 동축 바깥쪽으로부터 헤드부 몰드를 구비하는 펀치 부재에 의한 압박에 의해, 외측 둘레면이 상대 시트부에 대한 절두 원추형 또는 절두 원호형의 시트면으로 형성되는 헤드부 가공을 행하게 하여, 접속 헤드부를 성형함과 더불어, 상기 접속 헤드부의 목 아래 부분 외주면을 상기 와셔가 덮도록 성형하는, 접속 헤드부를 갖는 고압 연료 분사관의 헤드부 성형 방법에 있어서, 상기 직경이 작고 두꺼운 강관의 접속 헤드부의 목 아래 부분에 상당하는 부위의 방청 피막과, 상기 접속 헤드부의 목 아래 부분에 접촉하는 상기 와셔 단부의 방청 피막을 각각 미리 박리 제거한 상태에서 헤드부 가공을 행하고, 상기 접속 헤드부의 목 아래 부분과 와셔 단부와의 접촉부가 금속 대 금속의 접촉 구조가 되도록 성형하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 고압 연료 분사관은, 직경이 작고 두꺼운 강관의 접속 헤드부의 목 아래 부분에 상당하는 부위의 방청 피막과, 접속 헤드부의 목 아래 부분 외주면과 접촉하는 와셔 단부의 방청 피막을 각각 제거하여, 상기 접속 헤드부의 목 아래 부분 외주면과 와셔 단부와의 접촉부를 금속 대 금속의 접촉 구조로 함으로써, 방청 피막에 기인하는 외면 청정도의 저하가 방지되어 높은 외면 청정도를 확보할 수 있음과 더불어, 방청 피막의 박리 제거에 의한 축력의 저하 및 크리프(미끄러짐)에 의한 체결 너트 체결 강도의 저하를 방지할 수 있다는 우수한 효과를 발휘한다.
또, 본 발명의 헤드부 성형 방법에 따르면, 직경이 작고 두꺼운 강관의 접속 헤드부의 목 아래 부분에 상당하는 부위의 방청 피막과, 상기 접속 헤드부의 목 아래 부분에 접촉하는 상기 와셔 단부의 방청 피막을 각각 미리 박리 제거한 상태에서 헤드부 가공을 행함으로써, 접속 헤드부 성형시에 압박력에 의해 압출되는 방청 피막이 없도록 하여, 상기 방청 피막의 돌출아 전혀 없도록 할 수 있기 때문에, 방청 피막의 박리 제거에 의한 축력의 저하 및 크리프(미끄러짐)에 의한 체결 너트 체결 강도의 저하 방지가 도모되는, 접속 헤드부를 갖는 고압 연료 분사관을 기존의 설비로 용이하게 제조할 수 있다는 우수한 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명의 접속 헤드부를 갖는 고압 연료 분사관 및 그 헤드부 성형 방법에 따른 가공 공정의 일 실시예를 나타낸 종단면에 의한 설명도이다.
도 2는 도 1에 도시된 헤드부 성형 방법에 따른 헤드부 성형 전의 고압 연료 분사관의 접속 헤드부에 상당하는 부분을 확대하여 나타낸 종단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 헤드부 성형 방법에 따른 헤드부 성형 전의 와셔를 확대하여 나타낸 종단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 헤드부 성형 방법에 의해 성형된 고압 연료 분사관의 접속 헤드부를 확대하여 나타낸 종단면도이다.
도 5는 단면 형상이 상이한 와셔를 이용한 고압 연료 분사관의 접속 헤드부 예를 나타낸 종단면도이다.
도 6은 종래의 접속 헤드부를 갖는 고압 연료 분사관의 일례를 나타낸 종단면도이다.
도 7은 종래의 접속 헤드부를 갖는 고압 연료 분사관의 헤드부를 성형하는 방법의 일례를 나타낸 종단면에 의한 설명도이다.
본 발명에서 이용하는 두꺼운 강관(1)에는, 상기한 바와 같이 미리 표준 치수로 절단된 스테인리스강, 트립강, 고압 배관용 탄소강, 합금강 등의 강재로 이루어지는, 관 직경이 4 ㎜ 내지 20 ㎜, 두께(t)가 1 ㎜ 내지 8 ㎜ 정도인, 비교적 직경이 작고 두꺼운 관으로 이루어지며, 또한 외표면에 방청을 위한 아연 도금층 등의 방청 피막(1-2)이 행해진 것이 사용된다. 또한, 와셔(접속 와셔)(6A)에 대해서도 외표면에 상기와 동일한 아연 도금층 등의 방청 피막(6A-2)이 행해진 것이 사용된다.
도 1에 도시된 고압 연료 분사관의 헤드부 성형 방법은, 상기 두꺼운 강관(1)의 접속 헤드부 부근에 와셔(6A)를 헤드부 가공 여유를 갖도록 미리 바깥에서 끼운다. 두꺼운 강관(1)은, 도 2에 도시된 바와 같이 접속 헤드부의 목 아래 부분에 상당하는 부위의 방청 피막(1-2)이 미리 박리 제거되어, 강 기초부(steel-base material section)(1-1)를 갖는다. 또, 와셔(6A)는, 도 3에 도시된 바와 같이 접속 헤드부의 목 아래 부분 외주면과 접촉하는 와셔 단부의 방청 피막(6A-2)이 미리 박리 제거되어, 강 기초부(6A-1)를 갖는다.
계속해서, 상기 상태에 있어서, 와셔(6A) 및 두꺼운 강관(1)을 척(7)으로 유지한 상태에서 상기 강관의 선단부를 펀치 부재(8)에 의해 축심 방향으로 압박(프레스)하면, 두꺼운 강관(1)의 헤드부 가공 여유 부분이 소성 유동하여, 접속 헤드부(2A)가 성형됨과 동시에, 상기 접속 헤드부(2A)의 목 아래 부분 외주면을 와셔(6A)가 덮고, 두꺼운 강관(1)의 선단부에, 외측 둘레면이, 상대 시트부에 대한 구면형의 시트면(3A)과, 상기 시트면(3A)으로부터 축심 방향으로 간격을 두고 마련되는 환형 플랜지부(5A)와, 상기 시트면(3A)에 이어지고 상기 환형 플랜지부(5A)까지 선단을 향해 끝이 가늘어지는 원추면(4A)으로 구성되며, 또한, 상기 접속 헤드부(2A)의 목 아래 부분과 와셔 단부와의 접촉부가, 상기 방청 피막(1-2, 6A-2)을 갖지 않는 금속 대 금속의 접촉 구조로 이루어지는, 와셔가 부착된 고압 연료 분사관을 얻을 수 있다(도 4).
또한, 와셔(6A)의 방청 피막(6A-2)의 박리 제거 범위로는, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 환형 플랜지부(5A)의 외경보다 약간 큰 직경으로 제거되는 것이 바람직하다. 즉, 방청 피막(6A-2)의 제거 범위가 작으면, 펀치 부재(8)에 의한 축심 방향 압박시에 방청 피막(6A-2)의 돌출이 발생하고, 한편, 제거 범위가 지나치게 크면 외관이 손상되기 때문이다.
본 발명의 고압 연료 분사관의 접속 헤드부는, 상기한 바와 같이 직경이 작고 두꺼운 강관(1)의 접속 헤드부(2A)의 목 아래 부분에 상당하는 부위의 방청 피막(1-2)과, 접속 헤드부(2A)의 목 아래 부분 외주면과 접촉하는 와셔(6A) 단부의 방청 피막(6A-2)을 각각 제거하여, 상기 접속 헤드부의 목 아래 부분 외주면과 와셔(6A) 단부와의 접촉부가 금속 대 금속의 접촉 구조로 이루어지기 때문에, 방청 피막(1-2, 6A-2)에 기인하는 외면 청정도의 저하가 방지되며 그리고 높은 외면 청정도를 확보할 수 있음과 더불어, 방청 피막의 박리 제거에 의한 축력의 저하 및 크리프(미끄러짐)에 의한 체결 너트 체결 강도의 저하를 방지할 수 있다.
또, 본 발명의 헤드부 성형 방법에 따르면, 직경이 작고 두꺼운 강관(1)의 접속 헤드부(2A)의 목 아래 부분에 상당하는 부위의 방청 피막(1-2)과, 상기 접속 헤드부의 목 아래 부분에 접촉하는 상기 와셔 단부(6A)의 방청 피막(6A-2)을 각각 미리 박리 제거한 상태에서 헤드부 가공을 행하기 때문에, 접속 헤드부 성형시에, 압박력에 의해 압출되는 접속 헤드부 목 아래 부분의 방청 피막(1-2)과 접속 헤드부 목 아래 부분에 접촉하는 와셔 단부(6A)의 방청 피막(6A-2)의 돌출이 전혀 없도록 하여, 방청 피막의 박리 제거에 의한 축력의 저하 및 크리프(미끄러짐)에 의한 체결 너트 체결 강도의 저하 방지가 도모되는, 접속 헤드부를 갖는 고압 연료 분사관을 기존의 설비로 용이하게 제조할 수 있다.
또한, 상기 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예에서는, 와셔로서 원통형의 통체를 이용한 접속 헤드부를 예를 들어 설명하였으나, 예컨대 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 원통형 통체의 내측 내주에 단차가 있는 직경 확장부(6B-1)를 갖는 와셔(6B)나, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 슬리브 와셔(6C)를 이용한 고압 연료 분사관에도 적용할 수 있는 것은 물론이다. 또한, 상기 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예에 있어서의 고압료 분사관의 접속 헤드부(2A)의 외표면의 방청 피막(1-2)은, 반드시 필요로 하는 것은 아니며, 없어도 좋다. 그 경우에는 접속 헤드부(2A)에 상당하는 부위의 방청 피막(1-2)을 미리 박리 제거한 상태에서 헤드부 가공을 행한다.
1 : 두꺼운 강관 1-1, 6A-1 : 강 기초부
1-2, 6A-2 : 방청 피막 2A : 접속 헤드부
3A : 시트면 4A : 원추면
5A : 환형 플랜지부 6A : 와셔

Claims (2)

  1. 접속 헤드부를 갖는 고압 연료 분사관으로서,
    외표면에 방청 피막이 행해진 강관의 접속 단부에, 구면형의 시트면과, 상기 시트면으로부터 축심 방향으로 간격을 두고 형성되는 환형 플랜지부와, 상기 시트면에 이어지고 상기 환형 플랜지부까지 선단을 향해 끝이 가늘어지는 원추면으로 형성되며, 그리고 그 외측 둘레면이 상대 시트부에 대한 절두 원추형 또는 절두 원호형의 시트면으로 형성되는, 접속 헤드부를 가지며, 상기 접속 헤드부의 목 아래 부분에 끼워지며 그리고 외표면에 방청 피막이 행해진 와셔를 구비하는, 고압 연료 분사관에 있어서,
    상기 접속 헤드부의 목 아래 부분과 와셔 단부와의 접촉부를, 상기 방청 피막을 갖지 않는 금속 대 금속의 접촉 구조로 한 것을 특징으로 하는 접속 헤드부를 갖는 고압 연료 분사관.
  2. 접속 헤드부를 갖는 고압 연료 분사관의 헤드부 성형 방법으로서,
    미리 표준 치수로 절단되고 외표면에 방청 피막이 행해진 강관의 접속 단부 부근에, 외표면에 방청 피막이 행해진 와셔를 바깥에서 끼우고, 이 와셔보다 선단측에 접속을 위한 헤드부 가공 여유를 갖도록 척으로 유지하며, 그리고 나서 상기 강관의 선단부를 동축 외측으로부터 헤드부 몰드를 구비하는 펀치 부재에 의한 압박에 의해, 구면형의 시트면과, 상기 시트면으로부터 축심 방향으로 간격을 두고 형성되는 환형 플랜지부와, 상기 시트면에 이어지고 상기 환형 플랜지부까지 선단을 향해 끝이 가늘어지는 원추면으로 형성되며 그리고 외측 둘레면이 상대 시트부에 대한 절두 원추형 또는 절두 원호형의 시트면으로 형성되도록 헤드부 가공을 행하여 접속 헤드부를 성형함과 더불어, 상기 접속 헤드부의 목 아래 부분 외주면을 상기 와셔가 덮도록 성형하는, 접속 헤드부를 갖는 고압 연료 분사관의 헤드부 성형 방법에 있어서,
    상기 강관의 접속 헤드부의 목 아래 부분에 상당하는 부위의 방청 피막과, 상기 접속 헤드부의 목 아래 부분에 접촉하는 상기 와셔 단부의 방청 피막을 각각 미리 박리 제거한 상태에서 헤드부 가공을 행하고, 상기 접속 헤드부의 목 아래 부분과 와셔 단부와의 접촉부가 금속 대 금속의 접촉 구조가 되도록 성형하는 것을 특징으로 하는 접속 헤드부를 갖는 고압 연료 분사관의 헤드부 성형 방법.
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