KR102132108B1 - 연료 분사 시스템용 온-오프 밸브 및 고압 연료 펌프 - Google Patents

연료 분사 시스템용 온-오프 밸브 및 고압 연료 펌프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원추형 측방 표면(58), 및 상기 측방 표면(58)을 넘어 반경방향으로 돌출되고 축방향으로 탄성적인, 반경방향으로 연장되는 스프링 돌출부(62)를 갖는 밸브 몸체(38)를 포함하는 온-오프 밸브(30)에 관한 것이다. 또한 본 발명은 펌프 케이싱(36)의 위치 설정 구멍(32)에 상기 유형의 온-오프 밸브(30)를 갖는 고압 연료 펌프(18)에 관한 것이다.

Description

연료 분사 시스템용 온-오프 밸브 및 고압 연료 펌프
본 발명은 내연 엔진의 연료 분사 시스템용 온-오프 밸브(on-off valve) 및 상기 유형의 온-오프 밸브를 갖는 연료 분사 시스템에서 연료를 가압하기 위한 고압 연료 펌프에 관한 것이다.
연료 분사 시스템에서 고압 연료 펌프는 연료에 고압을 가하는데 사용되는데, 여기서 압력은 예를 들어 가솔린 내연 엔진에서는 250바(bar) 내지 400바의 범위에 있고, 디젤 내연 엔진에서는 1500바 내지 3000바의 범위에 있다. 특정 연료에서 생성될 수 있는 압력이 클수록, 연소 챔버에서 연료가 연소하는 동안 발생하는 배출량이 더 적어지는데, 이것은 특히 배출량을 감소시키는 것이 점점 더 요구되는 배경에 유리하다.
내연 엔진의 연료 분사 시스템에서, 밸브는 다양한 위치에서 제공될 수 있는데, 예를 들어, 고압 연료 펌프의 압력 챔버에 연료가 들어가도록 하는 입구 밸브로서 제공되거나, 또는 대안적으로, 고압 연료 펌프에서 연료에 고압이 가해진 후, 상기 연료를, 예를 들어, 고압 연료 펌프의 하류에 위치된 레일로 안내하는 출구 밸브로서 제공되거나, 또는 대안적으로, 압력, 예를 들어, 레일 내 압력을 조절할 수 있는 방출 밸브로서 제공될 수 있다.
이 모든 밸브는 디지털 방식으로 동작하고 능동적으로 제어되어 필요시 선택적으로 개폐될 수 있는 능동 온-오프 밸브, 예를 들어, 솔레노이드 밸브로서 설계될 수 있다.
예를 들어, 가솔린용 고압 연료 펌프의 경우에, "디지털 입구 밸브"가 제공될 수 있는데, 이 디지털 입구 밸브는, 적절한 방식으로 작동될 때, 고압 연료 펌프에 공급되는 연료가 저압 영역으로부터 고압 영역, 예를 들어, 고압 연료 펌프의 압력 챔버로 흐를 수 있는 단면을 노출시킨다. 동작 동안, 이 경우에 고압 영역과 접촉하는 대응하는 구성 요소에 매우 높은 힘이 작용한다. 한편으로, 이들 구성 요소는 고압에 견딜 수 있어야 하는 것이 중요하고, 다른 한편으로 각 구성 요소 사이에 누설이 방지되는 것이 보장될 수 있는 것이 중요하다.
그리하여, 예를 들어, 입구 밸브 디스크가 고압 연료 펌프의 펌프 케이싱 내로 가압되고, 펌프 케이싱에 용접된 추가적인 고정 링에 의해 고정되어 있는, 입구 밸브를 공급하는 것이 알려져 있다. 따라서, 펌프 케이싱과 입구 밸브 디스크 사이의 계면에서 고압 영역과 저압 영역 사이를 밀봉하는 것은 펌프 케이싱과 입구 밸브 디스크 사이를 억지 끼워 맞춤으로 조립하는 것에 의해 달성된다. 여기서, 외부, 즉 환경에 대해 저압 영역을 밀봉하는 것은 용접 이음매(weld seam)에 의해 달성된다.
그러나 계속적으로 증가하는 시스템 압력으로 인해, 입구 밸브 디스크에 가해지는 부하가 증가해서, 비교적 높은 시스템 압력에서도 입구 밸브 디스크와 펌프 케이싱 사이에 누설을 방지하고 입구 밸브 디스크가 고정되는 것을 보장하는 설계 조치가 필요하다.
그리하여, 본 발명의 목적은 연료 분사 시스템에서 나타나는 시스템 압력을 견디는 것과 동시에 연료 분사 시스템 케이싱에 누설 없이 고정될 수 있는 구성 요소를 갖는 온-오프 밸브를 제안하는 것이다.
상기 목적은 독립 청구항 1의 특징의 조합을 갖는 연료 분사 시스템용 온-오프 밸브에 의해 달성된다.
이러한 종류의 온-오프 밸브를 갖는 연료 분사 시스템의 고압 연료 펌프는 추가적인 독립 청구항의 주제이다.
본 발명의 유리한 설계 실시예는 종속 청구항의 주제이다.
내연 엔진의 연료 분사 시스템용 온-오프 밸브는 상기 온-오프 밸브를 개폐하기 위해 길이방향 축을 따라 연장되는 밸브 요소와 상호 작용하는 밸브 안착부를 형성하는 밸브 몸체를 갖는다. 상기 밸브 몸체는 원추형 디자인을 갖는 측방 표면을 갖고, 상기 밸브 몸체는 축방향으로 탄성적이고 상기 측방 표면을 넘어 반경방향으로 돌출하는 반경방향으로 연장되는 스프링 돌출부를 갖는다.
"반경방향"이라는 용어는 본질적으로 상기 온-오프 밸브의 길이방향 축에 대해 수직인 배열을 의미하는 것으로 고려되어야 하는 반면, "축방향"라는 용어는 본질적으로 상기 온-오프 밸브의 길이방향 축 또는 심지어 상기 온-오프 밸브의 길이방향 축과 일치하는 축과 평행한 배열을 의미하는 것으로 고려되어야 한다.
상기 밸브 몸체의 형상이 원추형 형상인 것으로 인해, 상기 온-오프 밸브와 연료 분사 시스템 케이싱 사이의 접합부(joint)를 밀봉하는 밀봉 요소들을 배열하기 위해 제공되는, 예를 들어, 삽입 모따기(chamfer)를 생략할 수 있다. 상기 스프링 돌출부는, 축방향으로 탄성 특성을 갖는 것에 의해, 상기 온-오프 밸브를 밀봉하기 위해 상기 밸브 몸체 상에 배열된 밀봉 요소에 축방향으로 가해지는 부하를 경감시켜, 유효 압력이 높은 것으로 인해 상기 밀봉 요소에 손상이 일어나는 것을 회피한다.
유리한 설계 실시예에서, 상기 스프링 돌출부는 상기 밸브 몸체의 전체 측방 표면에 걸쳐 있어서, 원주에 걸쳐 둘러싸는 요소일 수 있는 밀봉 요소를 유리하게 지지할 수 있도록 설계된다.
상기 밸브 몸체와 상기 액추에이터 조립체는 바람직하게는 상기 길이방향 축을 따라 서로 앞뒤로 배열되고, 상기 밸브 몸체는 상기 액추에이터 조립체로부터 시작하여 상기 액추에이터 조립체로부터 멀어지는 방향으로 가면서 테이퍼진다.
연료 분사 시스템 케이싱은 예를 들어 고압 연료 펌프의 펌프 케이싱으로 형성될 수 있으나, 상기 연료 분사 시스템 케이싱은 예를 들어 레일로 형성될 수도 있다. 상기 온-오프 밸브는 이후 상기 연료 분사 시스템 케이싱의 위치 설정 구멍에 유리하게 고정된다.
유리한 설계 실시예에서, 상기 밸브 몸체는, 상기 측방 표면 상에, 상기 밸브 몸체를 제1 원추형 링(ring) 요소와 제2 원추형 링 요소로 분할하는 반경방향 환형 출구 홈을 갖는다. 이 경우, 상기 제1 원추형 링 요소의 제1 측방 표면과 상기 제2 원추형 링 요소의 제2 측방 표면은 각각 상기 길이방향 축과 동일한 개방각(open angle)을 이룬다. 상기 제1 측방 표면과 상기 제2 측방 표면은 서로 정렬되도록 배열되는 것이 특히 유리하다.
상기 개방각이 동일하고 배열이 정렬된 경우, 특히, 상기 제1 원추형 링 요소로부터 상기 제2 원추형 링 요소로 이어지는 상기 밸브 몸체의 측방 표면은 유리하게 연속적으로 형성된다.
특히 유리한 설계 실시예에서, 상기 원추형 링 요소와 특히 또한 상기 스프링 돌출부는 전체적으로 일체형 구성 요소로서 설계된다.
상기 밸브 몸체로부터 유체를 유출시킬 수 있는 적어도 하나의 출구 구멍이 상기 반경방향 환형 출구 홈으로부터 상기 밸브 몸체의 내부로 연장되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 또한 상기 밸브 몸체에 복수의 출구 구멍이 제공되는 것도 가능하다. 상기 구멍들은 유리하게는 상기 길이방향 축에 수직으로 배열된다. 또한, 예를 들어, 상기 온-오프 밸브가, 예를 들어, 고압 연료 펌프 상에 디지털 입구 밸브로서 배열되는 경우, 상기 출구 구멍들은 입구 구멍으로서 유리하게 작용할 수 있다.
상기 스프링 돌출부는 바람직하게는 상기 제1 링 요소 상에 형성되고, 상기 스프링 돌출부는 반경방향 베어링(bearing) 표면 및 상기 베어링 표면과 반대쪽에 위치된 런아웃(runout) 표면을 갖고, 상기 런아웃 표면은 특히 상기 길이방향 축과 경사지게 배열되어 상기 환형 출구 홈으로 병합된다.
상기 밸브 안착부 및 밸브 입구는 상기 제1 링 요소 상에 형성되고, 상기 밸브 입구는 특히 상기 제1 링 요소 내에 적어도 하나의 축방향 구멍으로 형성되는 것이 유리하다.
또한, 상기 제2 링 요소는 상기 액추에이터 조립체를 위치시키기 위해 축방향으로 실질적으로 중심에 배열된 위치 설정 애퍼처를 갖는 것이 유리할 수 있다.
따라서, 상기 밸브 몸체의 상이한 기능들은 상기 밸브 몸체의 상이한 영역들과 관련된다. 여기서, 상기 제1 원추형 링 요소는, 상기 제1 원추형 링 요소가 상기 밸브 안착부를 갖기 때문에 상기 온-오프 밸브가 개폐되는 영역으로서 유리하게 작용하고, 상기 스프링 돌출부가 이 위치에 배열되기 때문에 설치된 상기 온-오프 밸브의 밀봉을 보장하는 영역으로서 유리하게 작용한다.
상기 제2 링 요소는 상기 액추에이터 조립체를 상기 밸브 몸체에 고정시키는 역할을 유리하게 수행한다.
상기 제1 링 요소는, 상기 제1 측방 표면 상에, 밀봉 요소를 포함하는 제1 원주에 걸쳐 둘러싸는 밀봉 홈을 갖고, 상기 제2 링 요소는, 상기 제2 측방 표면 상에, 밀봉 요소를 포함하는 제2 원주에 걸쳐 둘러싸는 밀봉 홈을 갖는 것이 유리하다. 상기 밀봉 홈이 특히 상기 링 요소의 상기 측방 표면과 평행하게 배열되는 것이 특히 유리하다.
따라서, 상기 밀봉 요소들이 상기 밀봉 홈 내에 배열되고, 이 경우 위치 설정 구멍에서 상기 온-오프 밸브를 밀봉하는 간단한 밀봉 배열을 제공할 수 있어서 유리하다. 여기서, 한편으로는 환경에 대해 밀봉을 제공하고, 다른 한편으로는 예를 들어 고압 영역에 대해 밀봉을 제공하기 위해 밀봉 요소를 각각 포함하는 두 개의 밀봉 홈이 제공되는 것이 특히 유리하다.
전체 밸브 몸체의 유리한 원추형 측방 표면을 유지하기 위해, 상기 밀봉 홈들이 또한 경사지게 배열되고 이에 따라 상기 측방 표면과 평행하게 배열되면 상기 밀봉 홈에 수용된 상기 밀봉 요소들도 경사져서 상기 밸브 요소의 측방 표면이 동일 높이로 얻어져서 유리하다.
상기 밀봉 요소는 밀봉 요소를 형성하는 특히 간단한 배열을 나타내는 예를 들어 O-링으로 형성될 수 있다.
상기 제1 밀봉 홈은 예를 들어, 상기 스프링 돌출부의 베어링 표면에 의해 제한되거나, 또는 이 베어링 표면에 의해 부분적으로 한정된 결과 상기 스프링 돌출부가 상기 제1 밀봉 홈으로 병합되도록 할 수 있다. 이것은 상기 밸브 몸체 상의 상기 스프링 돌출부가 특히 안정된 디자인을 나타낸다.
상기 밸브 몸체를 연료 분사 시스템 케이싱의 위치 설정 구멍에 고정하기 위해 바람직하게는 원통형 외부 표면을 갖는 고정 링이 제공되고, 상기 고정 링은 상기 밸브 몸체와는 별도의 구성 요소로서 설계되며, 특히 상기 밸브 몸체의 최대 외부 직경보다 더 큰 고정 링 외부 직경을 갖는다.
상기 밸브 몸체는, 상기 액추에이터 조립체를 향하는 측에, 바람직하게는 상기 고정 링의 결합 고정 표면과 상호 작용하는 반경방향 고정 표면을 갖는다.
상기 고정 표면이 상기 결합 고정 표면과 상호 작용하는 것을 통해, 상기 온-오프 밸브의 상기 길이방향 축에 실질적으로 수직으로 작용하고, 상기 액추에이터 조립체로부터 멀어지는 방향을 향하는 힘이 상기 밸브 몸체에 가해진다. 연료 분사 시스템 케이싱이 설치된 상황에서, 상기 밸브 몸체는 이에 의해 상기 연료 분사 시스템 케이싱의 위치 설정 구멍에 단단히 고정된다.
고정을 위해, 예를 들어, 상기 고정 링이 외부 나사산을 갖고, 이 외부 나사산에 의해 상기 고정 링은 예를 들어 상기 연료 분사 시스템 케이싱 내로 나사 결합될 수 있는 것이 유리하다.
상기 액추에이터 조립체가 위치된 상기 밸브 몸체의 위치 설정 애퍼처는 바람직하게 상기 액추에이터 조립체를 유지하는 안내 벽을 갖고, 여기서 상기 안내 벽은 상기 길이방향 축과 실질적으로 평행하게 배열되고, 상기 액추에이터 조립체의 방향으로 상기 밸브 몸체의 상기 고정 표면을 넘어 연장된다.
연료 분사 시스템의 연료에 고압을 가하기 위한 고압 연료 펌프는 펌프 케이싱 및 전술된 온-오프 밸브를 갖고, 여기서 상기 펌프 케이싱은 상기 온-오프 밸브의 적어도 하나의 밸브 몸체를 위치시키기 위한 위치 설정 구멍을 갖고, 상기 위치 설정 구멍의 구멍 벽은 적어도 일부 영역 또는 영역들에서 상기 펌프 케이싱 내로 원추형으로 테이퍼지도록 설계된다.
따라서, 상기 구멍 벽은 상기 밸브 몸체와 실질적으로 동일한 형상을 갖고, 따라서 상기 위치 설정 구멍 내에 상기 온-오프 밸브를 양호하게 밀봉하기 위해 상기 밸브 몸체의 측방 표면과 신뢰성 있게 상호 작용할 수 있다.
특히 바람직하게는, 상기 구멍 벽이 상기 온-오프 밸브의 길이방향 축과 이루는 개방각은 상기 밸브 몸체의 측방 표면이 상기 온-오프 밸브의 상기 길이방향 축과 이루는 개방각과 동일하다.
그 결과, 상기 밸브 몸체는 예를 들어 억지 끼워 맞춤으로 조립하는 것에 의해 상기 위치 설정 구멍에 간단히 고정될 수 있다.
원추형으로 형성된 영역 이외에, 상기 위치 설정 구멍은 상기 고정 링이 또한 위치될 수 있는 원통형으로 형성된 영역을 갖는 것이 유리하다. 상기 고정 링을 고정하기 위해 상기 고정 링의 외부 나사산과 상호 작용할 수 있는 내부 나사산이 거기에 존재하는 것이 특히 유리하다.
상기 원통형 영역과 상기 원추형 영역 사이의 전이 영역의 상기 구멍 벽에는 감압 홈(relief groove)이 제공되는 것이 특히 유리하다.
특히 유리한 설계 실시예에서, 상기 스프링 돌출부를 위치시키기 위한 위치 설정 홈은 상기 펌프 케이싱 내로 원추형으로 테이퍼지도록 설계된 상기 구멍 벽의 영역에 배열된다.
또한, 상기 펌프 케이싱 내에는 입구 구멍이 배열되고, 상기 입구 구멍은 상기 온-오프 밸브가 설치된 상태에서 상기 환형 출구 홈과 정렬되도록 배열되는 것이 유리하다.
상기 온-오프 밸브가 상기 고압 연료 펌프의 저압 영역, 즉 입구 영역으로부터 상기 고압 연료 펌프의 고압 영역을 분리하는 디지털 입구 밸브로서 형성되는 것이 특히 유리하다.
본 발명의 유리한 설계 실시예가 첨부된 도면에 기초하여 이하 본문에서 보다 상세히 설명된다.
도 1은 온-오프 밸브가 다양한 가능한 위치에 배열된, 고압 연료 펌프를 갖는 내연 엔진의 연료 분사 시스템의 개략도;
도 2는 도 1의 이러한 종류의 온-오프 밸브의 길이방향 단면도; 및
도 3은 도 2의 온-오프 밸브에서 밸브 몸체 영역의 확대도.
도 1은 연료 분사 시스템(10)의 개략도를 도시하는데, 이 연료 분사 시스템(10)은 한편으로는 연료(12)에 고압을 가하고, 다른 한편으로는 필요 시 내연 엔진의 연소 챔버로 연료를 분사하기 위하여 분사할 연료를 저장한다. 연료(12)를 저장하기 위해, 연료 분사 시스템(10)은 탱크(14)를 갖고 이 탱크로부터 연료(12)는 전방 펌프(16)를 통해 고압 연료 펌프(18)로 공급된다. 이 경우에, 입구 밸브(20)는 연료(12)의 흐름 방향으로 고압 연료 펌프(18) 앞에 배열되어 연료(12)가 고압 연료 펌프(18)로 들어가거나 들어가는 것을 방지한다.
고압 연료 펌프(18)에서, 고압이 연료(12)에 인가된 후, 연료는 고도로 가압된 연료(12)를 저장하는 "레일"이라 지칭되는 축압기(22)에 공급된다. 축압기(22)는 연료(12)를 복수의 분사기(24)에 공급하며, 여기서 연료(12)는 분사기(24)를 통해 내연 엔진의 연소 챔버로 분사될 수 있다.
또한 입구 밸브(20) 이외에 고압 연료 펌프(18)에는 출구 밸브(206)가 제공되는데, 이 출구 밸브는 개방된 상태에서 고압 연료 펌프(18) 내의 압력 챔버를 축압기(22)에 유체적으로 연결한다.
또한, 축압기(22) 내 압력이 과도히 높은 것을 피하기 위해 축압기(22)에는 압력 제어 밸브 또는 압력 조절 밸브(28)가 제공될 수도 있다.
언급된 모든 밸브, 즉 입구 밸브(20), 출구 밸브(26) 및 압력 제어/압력 조절 밸브(28)는 능동 온-오프 밸브(30)로서 설계될 수 있고 이에 따라 제어 시스템에 의해 능동적으로 개폐될 수 있다.
도 1에 도시된 실시예에서, 온-오프 밸브(30)는 압력 제어/압력 조절 밸브(28)뿐만 아니라 입구 밸브(20) 및 출구 밸브(26)를 모두 형성할 수 있다. 그러나, 특히 입구 밸브(20)가 이러한 종류의 온-오프 밸브(30)로 형성되는 것이 특히 바람직하다.
도 2는 연료 분사 시스템 케이싱(34) 내 위치 설정 구멍(32) 내에 배열된 이러한 종류의 온-오프 밸브(30)의 길이방향 단면도를 도시한다. 연료 분사 시스템 케이싱(34)은 예를 들어 고압 연료 펌프(18)의 펌프 케이싱(36)일 수 있으나, 이것은 예를 들어 축압기(22)로 형성될 수도 있다.
도 2의 길이방향 단면도로부터, 온-오프 밸브(30)는 밸브 안착부(40)가 형성된 밸브 몸체(38)를 갖는 것을 볼 수 있다. 고려되는 실시예에서, 온-오프 밸브(30)를 개폐하기 위해 밸브 안착부(40)와 상호 작용하는 밸브 요소(42)는 밸브 판(44)으로 형성되고, 이 밸브 판은 밸브 태핏(46)에 의해 밸브 안착부(40)로부터 멀어지는 방향으로 푸시되어 이러한 방식으로 온-오프 밸브(30)를 개방한다. 그러나, 밸브 안착부(40)와 상호 작용하여 이러한 방식으로 온-오프 밸브(30)를 개폐할 수 있는 다른 유형의 밸브 요소(42)도 또한 고려될 수 있다.
밸브 몸체(38)에는 액추에이터 조립체(48)가 고정되며, 이 액추에이터 조립체에 의해 밸브 요소(42)는 온-오프 밸브(30)의 길이방향 축(50)을 따라 능동적으로 이동될 수 있다. 고려되는 실시예에서, 코일(52)에는 이를 위해 전압이 공급되고 이에 따라 고정 극편(54) 및 이동 전기자(56)가 길이방향 축(50)을 따라 서로에 대해 이동된다. 그 결과, 전기자(56)에 단단히 고정된 밸브 태핏(46)도 또한 길이방향 축(50)을 따라 이동되어 밸브 판(44)에 영향을 줄 수 있다.
밸브 몸체(38)는 펌프 케이싱(36)의 위치 설정 구멍(32) 내에 배열된다. 밸브 몸체(38)는, 원추형으로 설계되고 액추에이터 조립체(48)로부터 멀어지는 방향으로 가면서 테이퍼지는 측방 표면(58)을 갖는다.
위치 설정 구멍(32)은 또한 펌프 케이싱(36) 내로 테이퍼진 원추형 디자인을 갖는 구멍 벽(60)을 갖는다.
특히, 밸브 몸체(38)의 측방 표면(58)이 온-오프 밸브(30)의 길이방향 축(50)과 이루는 개방각(α)은 구멍 벽(60)이 온-오프 밸브(30)의 길이방향 축(50)과 이루는 개방각(α)과 동일하다.
원추형 형상인 것에 의해, 밸브 몸체(38)는 특히 위치 설정 구멍(32)에 쉽게 장착될 수 있다.
밸브 몸체(38)는 보다 구체적으로 밸브 몸체(38)의 측방 표면(58)을 넘어 반경방향으로 돌출하는 방식으로 반경방향으로 연장되는 스프링 돌출부(62)를 더 갖는다. 이 스프링 돌출부(62)는 축방향으로 탄성적이도록 설계되어서 밸브 몸체(38)에서 밀봉 요소(64)를 지지하는 요소로서 작용한다.
스프링 돌출부(62)가 효과적으로 작용할 수 있기 위해, 구멍 벽(60)은 펌프 케이싱(36) 내부로 원추형으로 테이퍼진 위치 설정 홈(66)을 갖고, 상기 홈은 스프링 돌출부(62)와 상호 작용한다. 스프링 돌출부(62)는 이 위치 설정 홈(66)에 맞물려, 온-오프 밸브(30)의 축방향으로 탄성적이도록 지지될 수 있다.
밸브 몸체(38)는 밸브 몸체(38)의 측방 표면(58)에 반경방향으로 배열된 환형 출구 홈(68)을 갖고, 이 환형 출구 홈으로부터 출구 구멍(70)이 밸브 몸체(38) 내로 연장된다. 환형 출구 홈(68)과 상호 작용하기 위해, 펌프 케이싱(36)은 정확히 이 레벨에 입구 구멍(72)을 갖고, 상기 구멍은 위치 설정 구멍(32) 내에 온-오프 밸브(30)가 설치된 상태에서 환형 출구 홈(68)과 정렬되도록 배열된다. 온-오프 밸브(30)가 입구 밸브(20)로서 설계될 때 연료(12)가 예를 들어 입구 밸브(20)를 통해 고압 연료 펌프(18) 내로 들어가도록 연료(12)는 이 입구 구멍(72)을 통해 공급될 수 있다. 그러나 또한 입구 밸브(20)가 개방될 때 연료가 고압 연료 펌프(18)로부터 입구 구멍(72)으로 되 흐를 수도 있다.
환형 출구 홈(68)은 밸브 몸체(38)를 2개의 영역, 즉 제1 원추형 링 요소(74)와 제2 원추형 링 요소(76)로 분할한다.
도 3은 도 2의 밸브 몸체(38)의 확대도를 도시한다.
제1 원추형 링 요소(74)는 제1 측방 표면(78)을 갖고, 제2 원추형 링 요소(76)는 제2 측방 표면(80)을 갖는다. 2개의 원추형 링 요소(74, 76) 및 스프링 돌출부(62)는 단일 부품으로서 일체로 형성되어 함께 밸브 몸체(38)를 형성한 결과, 제1 측방 표면(78)은 제2 측방 표면(80)과 함께 밸브 몸체(38)의 전체 측방 표면(58)을 형성한다. 밸브 몸체(38)에서 측방 표면(58)을 연속적으로 형성하기 위해 제1 및 제2 측방 표면(78, 80)은 서로 정렬되도록 배열되고 각 측방 표면은 온-오프 밸브(30)의 길이방향 축(50)과 동일한 개방각(α)을 이룬다.
2개의 링 요소(74, 76)는 밸브 몸체(38)의 다른 기능을 담당한다.
따라서, 밸브 안착부(40) 및 밸브 입구(82)는 제1 링 요소(74) 상에 형성된다. 이 경우, 밸브 입구(82)는 특히 밸브 판(44)에 의해 폐쇄되는 복수의 축방향으로 연장되는 구멍으로 형성된다. 스프링 돌출부(62)도 또한 제1 원추형 링 요소(74)에 더 형성된다.
이 경우에, 스프링 돌출부(62)는 특히 제1 원추형 링 요소(74)와 일체형으로 형성되고, 여기서 스프링 돌출부는, 위치 설정 홈(66)과 상호 작용하는 반경방향 베어링 표면(84), 및 이 베어링 표면의 반대쪽에 런아웃 표면(86)을 갖고, 이 런아웃 표면은 길이방향 축(50)과 경사지게 배열되어 밸브 몸체(38)의 환형 출구 홈(68)으로 병합된다.
제1 원추형 링 요소(74)의 제1 측방 표면(78)에는 제1 밀봉 홈(88)이 더 배열되며, 이 홈은 제1 측방 표면(78)을 원주에 걸쳐 둘러싸도록 설계되고, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 밀봉 요소(64)를 O-링 형태로 수용하도록 제공된다. 여기서, 제1 밀봉 홈(88)은 제1 측방 표면(78)과 평행하게 형성되는데, 다시 말해, 제1 밀봉 홈은 온-오프 밸브(30)의 길이방향 축(50)과 경사지게 배열된다.
제1 밀봉 홈(88)에 배열된 밀봉 요소(64)는 고압 연료 펌프(18)의 고압 영역(90)과 고압 연료 펌프(18)의 저압 영역(92) 사이를 밀봉하는 밀봉부로서 작용한다. 고압 영역(90)과 저압 영역(92) 사이에는 매우 높은 압력 차가 있기 때문에, 밀봉 요소(64)는 제1 밀봉 홈(88)에서 매우 큰 힘을 받게 된다. 이 밀봉 요소(64)에 가해지는 부하를 경감하기 위해 스프링 돌출부(62)가 제공되고, 이는 밀봉 요소(64)를 O-링 형태로 지지하고, 높은 압력 차로 인해 손상되는 것을 방지한다. 이를 위해, 스프링 돌출부(62)의 반경방향 베어링 표면(84)은 일 단부에서 제1 밀봉 홈(88)을 부분적으로 한정한다.
밸브 몸체(38)의 제2 원추형 링 요소(76)는 한편으로 액추에이터 조립체(48)를 위치시키는 기능을 갖고, 다른 한편으로 위치 설정 구멍(32)에 밸브 몸체(38)를 고정시키는 기능을 갖는다.
이것은 제2 원추형 링 요소(76)가 액추에이터 조립체(48)를 향하는 측에 반경방향 고정 표면(94)을 갖기 때문이다. 이 고정 표면(94)은, 위치 설정 구멍(32)의 원통형 영역에 나사 결합된 고정 링(98)의 결합 고정 표면(96)과 상호 작용하고 이 고정 링은 밸브 몸체(38)에 고정력을 부여한다.
환경에 대해 밀봉하기 위해, 제2 원추형 링 요소(76)는 또한 밀봉 요소(64)가 또한 내부로 삽입되는 제2 밀봉 홈(100)을 갖는다.
또한, 제2 원추형 링 요소(76)는 액추에이터 조립체(48)가 내부에 고정될 수 있는 중심 위치 설정 애퍼처(102)를 갖는다. 액추에이터 조립체(48)를 신뢰성 있게 안내하기 위해, 제2 원추형 링 요소(76)는 이 영역에 안내 벽(104)을 갖고, 이 안내 벽은 고정 표면(94) 위로 축방향으로 연장되고 이 안내 벽 상에 액추에이터 조립체(48)가 지지될 수 있다. 밸브 몸체(38)와는 달리, 고정 링(98)은 원추형 형상을 갖지는 않고 원통형 외부 표면(106)을 갖고, 이 원통형 외부 표면에는 위치 설정 구멍(32)의 내부 나사산(110)과 상호 작용하기 위해 외부 나사산(108)이 배열된다.
고정 링(98)은 밸브 몸체(38)와는 별개의 부품으로서 설계된다. 밸브 몸체(38)를 위치 설정 구멍(32) 내에 견고하게 고정할 수 있도록, 고정 링 외부 직경(DF)은 밸브 몸체(38)의 최대 외부 직경(DG)보다 더 크다.
그리하여, 제1 원추형 링 요소(74)를 사용하여 입구 밸브 디스크를 밸브 몸체(38)에 통합시켜 입구 밸브 디스크를 형성하는 것이 고려된다. 펌프 케이싱(36) 내로 나사 결합되는 추가적인 링, 즉 고정 링(98)에 의해, 밸브 몸체가 고정된다. 고압 영역(90)과 저압 영역(92) 사이를 밀봉하는 것은 O-링, 및 이 O-링을 지지하는 백킹 링으로서 작용하는 스프링 돌출부(62)에 의해 달성되며, 이에 따라 고압으로 인해 손상이 일어나는 것을 회피한다. 외부, 즉 환경에 대해 저압 영역(92)을 밀봉하는 것이 또한 O-링에 의해 달성된다.
지금까지, 이 백킹 링은 개별적으로 형성된 구성 요소로서 제공되고, 또한 O-링과 함께 밀봉 홈 내로 삽입되었다.
이제 여기서 밸브 몸체(38) 및 펌프 케이싱(36) 내 위치 설정 구멍(32)을 대략 원추형으로 만드는 것이 고려된다. 이에 의해, 하나의 O-링 또는 심지어 예를 들어 두 O-링을 위해 펌프 케이싱(36)에 삽입 모따기를 수행하는 것을 생략할 수 있다. 백킹 링은 밸브 몸체(38) 내에 통합된 스프링 돌출부(62) 형태의 디스크 스프링으로 대체된다.
O-링 또는 O-링들을 설치하기 위해 펌프 케이싱(36)에 삽입 모따기를 수행하는 것이 요구되지 않기 때문에, 더 작은 설치 공간이 제공될 수 있고, 재료 사용이 감소되고 펌프 케이싱 및 밸브 몸체(36, 38)에 기계 가공을 하는 것이 감소되는 것에 의해 비용 절감을 달성할 수 있다. 스프링 돌출부(62)의 형태로 밸브 몸체(38) 내에 이미 알려진 백킹 링을 통합하면 또한 비용 절감을 할 수 있다. 추가적인 백킹 링을 갖는 디자인에 비해, 고정 링(98)을 설치하는데 더 낮은 체결 토크가 요구되어서, 이에 의해 나사산(108, 110)에 도입되는 힘이 작아지고 보다 견고한 디자인이 달성될 수 있다.

Claims (10)

  1. 내연 엔진의 연료 분사 시스템(10)을 위한 온-오프 밸브(30)로서,
    - 상기 온-오프 밸브(30)를 개폐하기 위해 길이방향 축(50)을 따라 이동 가능한 밸브 요소(42)와 상호 작용하는 밸브 안착부(40)를 형성하는 밸브 몸체(38)를 포함하고, 상기 밸브 몸체(38)는 원추형 디자인을 갖는 측방 표면(58)을 갖고, 상기 밸브 몸체(38)는, 축방향으로 탄성적이고 상기 측방 표면(58)을 넘어 반경방향으로 돌출하는 반경방향으로 연장되는 스프링 돌출부(62)를 갖고,
    상기 밸브 몸체(38)는, 상기 측방 표면(58) 상에, 상기 밸브 몸체(38)를 제1 원추형 링 요소(74)와 제2 원추형 링 요소(76)로 분할하는 반경방향 환형 출구 홈(68)을 구비하고, 상기 제1 원추형 링 요소(74)의 제1 측방 표면(78)과 상기 제2 원추형 링 요소(76)의 제2 측방 표면(80)은 각각 상기 길이방향 축(50)과 동일한 개방각(α)을 이루는 것을 특징으로 하는 온-오프 밸브(30).
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스프링 돌출부(62)는 상기 제1 원추형 링 요소(74)에 형성되고, 상기 스프링 돌출부(62)는 반경방향 베어링 표면(84) 및 상기 베어링 표면과 반대쪽에 위치된 런아웃(runout) 표면(86)을 갖고, 상기 런아웃 표면은 상기 길이방향 축(50)에 경사지게 배열되어 상기 환형 출구 홈(68)으로 병합되는 것을 특징으로 하는 온-오프 밸브(30).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 안착부(40) 및 밸브 입구(82)는 상기 제1 원추형 링 요소(74)에 형성되고, 상기 밸브 입구(82)는 상기 제1 원추형 링 요소(74) 내에 적어도 하나의 축방향 구멍으로 형성되고 및/또는 상기 제2 원추형 링 요소(76)는 액추에이터 조립체(48)를 위치시키기 위해 축방향으로 실질적으로 중심에 배열된 위치 설정 애퍼처(102)를 갖는 것을 특징으로 하는 온-오프 밸브(30).
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 원추형 링 요소(74)는, 상기 제1 측방 표면(78) 상에, 밀봉 요소(64)를 포함하는 제1 원주에 걸쳐 둘러싸는 밀봉 홈(88)을 갖고, 상기 제2 원추형 링 요소(76)는, 상기 제2 측방 표면(80) 상에, 밀봉 요소(64)를 포함하는 제2 원주에 걸쳐 둘러싸는 밀봉 홈(100)을 갖고, 상기 밀봉 홈(88, 100)은 상기 제1 및 제2 원추형 링 요소(74, 76)의 상기 측방 표면(78, 80)과 평행하게 배열된 것을 특징으로 하는 온-오프 밸브(30).
  6. 제1항에 있어서,
    연료 분사 시스템 케이싱(34)의 위치 설정 구멍(32) 내에 상기 밸브 몸체(38)를 고정하기 위해 원통형 외부 표면(106)을 갖는 고정 링(98)이 제공되고, 상기 고정 링(98)은 상기 밸브 몸체(38)와는 별개의 구성 요소로서 설계되고, 상기 밸브 몸체(38)의 최대 외부 직경(DG)보다 더 큰 고정 링 외부 직경(DF)을 갖는 것을 특징으로 하는 온-오프 밸브(30).
  7. 제6항에 있어서,
    상기 밸브 몸체(38)는, 액추에이터 조립체(48)를 향하는 측에, 상기 고정 링(98)의 결합 고정 표면(96)과 상호 작용하는 반경방향 고정 표면(94)을 갖는 것을 특징으로 하는 온-오프 밸브(30).
  8. 연료 분사 시스템(10)에서 연료(12)에 고압을 가하기 위한 고압 연료 펌프(18)로서, 펌프 케이싱(36), 및 제1항, 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항의 온-오프 밸브(30)를 포함하고, 상기 펌프 케이싱(36)은 상기 온-오프 밸브(30)의 적어도 하나의 밸브 몸체(38)를 위치시키기 위한 위치 설정 구멍(32)을 갖고, 상기 위치 설정 구멍(32)의 구멍 벽(60)은 적어도 일부 영역 또는 영역들에서 상기 펌프 케이싱(36) 내로 원추형으로 테이퍼지도록 설계된, 고압 연료 펌프(18).
  9. 제8항에 있어서,
    상기 구멍 벽(60)이 상기 온-오프 밸브(30)의 길이방향 축(50)과 이루는 개방각(α)은 상기 밸브 몸체(38)의 측방 표면(58)이 상기 온-오프 밸브(30)의 상기 길이방향 축(50)과 이루는 개방각(α)과 동일한 것을 특징으로 하는, 고압 연료 펌프(18).
  10. 제8항에 있어서,
    상기 스프링 돌출부(62)를 위치시키기 위한 위치 설정 홈(66)은 상기 펌프 케이싱(36) 내로 원추형으로 테이퍼지도록 설계된 상기 구멍 벽(60)의 영역에 배열된 것을 특징으로 하는 고압 연료 펌프(18).
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