KR102170840B1 - 내연 엔진용 유지 부품 및 연료 분사 조립체 - Google Patents

Abstract

연료 분사기(4)를 분사기 컵(2)에 고정하기 위한 유지 부품(14)이 개시된다. 상기 유지 부품은 상기 연료 분사기(4)를 상기 분사기 컵(2)에 고정시키기 위해 상기 연료 분사기의 환형 그루브(11)의 대향 측부와 맞물리는 2개의 대체로 평행한 지지 아암(18)을 갖는 대체로 U자형의 유지 부재를 포함한다. 상기 유지 부품(14)은 상기 분사기 컵(2)의 외측 표면과 맞물리기 위해 상기 유지 부품(14)의 베이스부(16)로부터 연장된 2개의 탄성 아암(28); 및 상기 연료 분사기(4)를 상기 분사기 컵(2)에 대해 정확한 각도로 위치시키기 위해 상기 연료 분사기(4) 상의 대응하는 수용부에 맞물릴 수 있는 적어도 하나의 매달린 레그(22)를 더 포함한다. 유지 부품(14)을 갖는 내연 엔진용 연료 분사 조립체가 더 개시된다.

Description

내연 엔진용 유지 부품 및 연료 분사 조립체

본 발명은 연료 분사기를 분사기 컵에 고정하기 위한 유지 부품(holding component)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 유지 부품을 포함하는 내연 엔진용 연료 분사 조립체, 특히 예시적으로, 가솔린 직접 분사 내연 엔진용 연료 분사 조립체에 관한 것이다.

연료 분사 조립체는, 특히 분사기 각각이 연결된 공통 레일 형태의 저장소로부터 연료가 공급되는 멀티 실린더 엔진의 각각의 실린더를 위한 분사기를 갖는 내연 엔진에 연료를 분사하는데 널리 사용된다. 이 연료 분사 조립체는 단일 실린더 엔진에 사용하는데도 적합하다. 알려진 시스템에서, 분사기는 연소 챔버 내로 돌출되도록 엔진의 실린더 헤드에 직접 고정된다. 이러한 배열은 분사 및 연소 과정에서 발생된 소음이 엔진을 통해 외부로 전달된다는 단점을 갖는다. 소음 전달을 줄이기 위해, 하나의 알려진 해결책은 분사기를 엔진과 직접 기계적으로 연결되지 않게 분리시키는 것이다. 이 문제에 대한 하나의 해결책은 흔히 포크 클립(fork clip)이라고 불리는 유지 부재(holding element)에 의해 연료 레일 분사기 컵에 분사기를 매다는 것이다. 분사기 컵 자체는 연료 레일과 엔진에 고정된다. 이러한 방식으로 분사기와 엔진 부품 사이에 직접 기계적으로 결합되는 일이 없다.

조립 동안 연료 분사기가 분사기 컵의 축을 중심으로 선회하는 것이 가능하다는 점에서 또 다른 문제점이 발생한다. 그러나, 연료 분사기 연료 출력이 연소 챔버로 연료를 분사하는 위치에 정확히 있도록 연료 분사기의 각도 위치가 분사기 컵에 대해 정확히 위치되는 것이 필요하다. 알려진 배열에서, 이것은 인덱싱 클립(indexing clip)으로 알려진 추가적인 부품을 통해 달성된다. 이러한 배열은 예를 들어 미국 특허 제8,479,710호 및 WO 2015/135732에 개시되어 있다.

US 2015/330347 A1은 내연 엔진으로 고압 분사를 하기 위한 연료 분사 시스템으로서 특히 사용되는 시스템을 개시한다. 이 시스템은 연료 분배기 및 복수의 연료 분사기를 포함한다. 각각의 연료 분사기는 연료 분배기의 컵 상에 위치된다. 연료 분사기 중 적어도 하나는 유지 부재에 의해 관련 컵에 체결된다. 유지 부재는 적어도 본질적으로 직선인 제1 레그(leg) 및 적어도 본질적으로 직선인 제2 레그를 갖는다. 컵은 컵의 벽을 통해 연장된 적어도 하나의 리세스(recess)를 포함한다. 제1 레그 및 제2 레그는 적어도 하나의 리세스를 통해 안내된다. 또한, 연료 분사기의 연결 슬리브는, 컵 상에 연료 분사기를 고정하기 위해 유지 부재의 제1 레그에 및 유지 부재의 제2 레그에 브레이스된(braced) 칼라(collar)를 갖는다. 이것은 연료 분사기를 컵 상에 신뢰성 있게 체결할 수 있게 한다.

본 발명의 목적은 개선된 유지 부품을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은, 알려진 배열보다 더 적은 부품을 갖는, 유지 부재와 인덱싱 클립이 하나의 부품으로 결합된 연료 분사 조립체를 제공하는 것이다.

상기 목적은 독립 청구항에 따른 유지 부품 및 연료 분사 조립체에 의해 달성된다. 다른 장점, 유리한 실시예 및 개선은 종속 청구항, 하기의 설명 및 도면에서 제시된다.

본 발명은 연료 분사기를 분사기 컵에 고정하기 위한 유지 부품을 제공한다. 상기 유지 부품은 상기 연료 분사기를 분사기 컵에 고정하기 위해 연료 분사기의 환형 그루브(annular groove)의 대향 측부와 맞물리는 2개의 대체로 평행한 지지 아암(supporting arm)을 갖는 대체로 U자형의 유지 부재를 포함한다. 다시 말해, 상기 2개의 대체로 평행한 지지 아암은 상기 연료 분사기를 분사기 컵에 고정하기 위해 연료 분사기의 환형 그루브의 대향 측부와 맞물리도록 적응되는데, 즉 이들 지지 아암은 상기 대향 측부와 맞물리도록 형성되고 배열된다.

상기 유지 부품은 상기 분사기 컵의 외부 표면과 맞물리기 위해 상기 유지 부품의 베이스부(base part)로부터 연장된 2개의 탄성 아암을 더 포함한다. 다시 말해, 상기 2개의 탄성 아암은 상기 분사기 컵의 외부 표면과 맞물리도록 적응된다.

또한, 상기 유지 부재는 상기 분사기 컵에 대해 상기 연료 분사기를 정확한 각도로 위치시키기 위해 상기 연료 분사기 상의 대응하는 수용부에 맞물릴 수 있는 적어도 하나의 매달린 레그를 갖는다.

본 발명에 따르면, 길이방향 축을 갖는 연료 분사 조립체로서, 연료 유입구 포트 및 연료 유출구 포트를 갖는 세장형 연료 분사기, 분사기 컵, 및 상기 분사기를 상기 분사기 컵에 고정하기 위한 유지 부품을 포함하는 상기 연료 분사 조립체가 더 제공된다.

상기 분사기 컵은, 상기 축을 따라 연장되고 상부 단부와 하부 단부를 갖는 대체로 원통형인 몸체를 포함한다. 상기 컵은 상기 연료 분사기의 연료 유입구 포트를 수용하도록 적응된 리세스를 하부 단부에 갖는다. 특히, 상기 연료 유입구 포트는 상기 리세스 내에 수용된다.

상기 유지 부품의 유지 부재를 수용하기 위해 제1 개구 또는 제1 개구들이 상기 분사기 컵의 주연 벽(peripheral wall)에 형성된다. 특히, 상기 유지 부재는 상기 제1 개구(들)에 수용된다.

상기 유지 부재는, 상기 연료 분사기를 상기 분사기 컵에 고정하기 위해 상기 연료 분사기의 환형 그루브의 대향 측부와 맞물리는 2개의 대체로 평행한 지지 아암을 갖는 대체로 U자형인 부재이다. 상기 유지 부품은, 상기 유지 부품의 베이스부로부터 연장되고 상기 분사기 컵의 외부 표면과 맞물리는 2개의 탄성 아암; 및 상기 연료 분사기를 상기 분사기 컵에 대해 정확한 각도로 위치시키도록 상기 연료 분사기 상의 대응하는 수용부에 맞물린 적어도 하나의 매달린 레그를 더 포함한다.

본 발명에 따른 실시예는 개별 부품 수의 감소, 부품 생산 비용의 절감, 및 조립 속도의 향상으로 인해 알려진 문제에 대한 저비용 해결책이라는 장점을 가진다. 상기 연료 분사기와 분사기 컵을 조립하는 것은 간단한 2 단계 작업인데; 상기 분사기를 상기 분사기 컵에 삽입하고, 상기 유지 부품을 제 위치에 밀어 넣어 상기 분사기 컵에 상기 분사기를 위치시키고 나서, 상기 매달린 레그를 제 자리에 클립 결합시켜 상기 분사기와 상기 분사기 컵을 정확히 회전 정렬시키는 것이다.

바람직한 실시예에서, 상기 유지 부재의 상기 2개의 평행한 지지 아암은 이중 두께의 재료를 포함하고, 상기 2개의 탄성 아암은 단일 두께의 재료로 형성된다.

다른 실시예에서, 상기 탄성 아암의 기저부(root)는 상기 탄성 아암이 길이방향으로 이동할 수 있도록 상기 베이스부의 탄성 웹부(resilient web part)로부터 연장된다.

또 다른 실시예에서, 상기 2개의 탄성 아암은 상기 유지 부품이 상기 분사기 컵에 삽입될 때 상기 유지 부품을 제 위치에 잠그기 위해 상기 분사기 컵과 맞물리는 내향 연장 돌출부를 자유 단부에 갖는다.

바람직한 실시예에서, 상기 유지 부재는 판금(sheet metal) 재료로 형성된 일체형 부품이다. 다른 실시예에서, 상기 유지 부품은 몰딩된 플라스틱 재료로 형성된다. 판금 재료로 형성될 때, 상기 유지 부재의 상기 2개의 평행한 지지 아암은 이중 두께의 재료를 포함하고, 상기 2개의 탄성 아암은 단일 두께의 재료로 형성된다. 예를 들어 이 경우에 상기 이중 두께의 재료는 재료 자체를 접어서 얻을 수 있다.

다른 실시예에서, 상기 유지 부품은 이격되어 평행한 관계에 있는 2개의 매달린 레그를 갖고, 각각의 레그는 상기 연료 분사기 상의 대응하는 수용부에 맞물릴 수 있다. 상기 연료 분사기 조립체가 조립된 상태에서, 각각의 레그는 상기 연료 분사기 상의 대응하는 수용부와 유리하게 맞물릴 수 있다. 바람직하게는, 상기 수용부는 상기 연료 분사기에 리세스를 포함한다. 또 다른 바람직한 실시예에서, 상기 리세스는 상기 연료 분사기의 플라스틱 부품부(component part)에 형성된다. 이러한 방식으로, 상기 리세스는 플라스틱 부품을 제조하는 몰드에서 예비 형성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예는 이제 첨부 도면을 참조하여 예로서 설명될 것이다.

도 1은 분사기 컵과 연료 분사기의 연료 분사기 조립체를 도시하는 도면,
도 2는 연료 분사기를 분사기 컵에 고정하기 위한 유지 부품을 도시하는 도면, 및
도 3은 분사기 컵에 위치된 유지 부품의 개략도.

본 설명에서 상부 단부 및 하부 단부라는 언급이 있지만 이러한 명명은 단지 설명의 편의를 위해 사용된 것이다. 설치된 상태에서 조립체의 배향은 특정 구성에 따라 다르다.

도 1은 연료 분사기(4)를 수용하기 위한 연료 분사기 컵(2)을 도시하고, 여기서 컵은 대체로 원통형 몸체를 포함한다. 컵(2)은 기계적으로 고정되고 유압적으로 유체 기밀 방식으로 관형 연료 레일(도시되지 않음)에 체결된다. 예를 들어, 컵(2)은 컵(2)을 연료 레일에 체결할 수 있게 하는 하나 이상의 개구를 상부 단부에 인접하여 가질 수 있다. 도시된 실시예에서, 컵(2)은 컵(2)을 연료 레일에 체결할 수 있게 하는 아치형 절개부(arcuate cutaway)(6)를 갖는다. 하부 단부에서 컵(2)은 연료 분사기(2)의 연료 유입구(10)를 수용하기 위해 개구(8)를 갖는다. 연료 분사기 입구(10)는 연료 레일에 유압적으로 연결되는 부분과 맞물려 공통 레일 저장소와 연료 분사기(4) 사이에 직접 연료 경로를 제공한다. 연료 분사기는, 연료 분사기를 분사기 컵(2)에 확실하게 위치시키는 후술된 유지 부품(14)에 의해 맞물릴 수 있는 환형 그루브(11)를 갖는다.

이제 도 2를 참조하면, 탄성 판금 재료를 성형함으로써 형성된 유지 부품(14)이 도시되어 있다. 유지 부품(14)은 2개의 지지 아암(18)이 이격되어 대체로 평행한 관계로 연장된 베이스부(16)를 갖는다. 아암(18)은 자유 단부(20)로부터 볼 수 있는 바와 같이 재료 자체를 접어서 이중 두께의 재료로 형성된다.

또한, 베이스부(16)는 이 베이스부로부터 매달려 있는 2개의 레그(22)를 갖고, 이 2개의 레그는 유지 부품이 연료 분사기(4)를 분사기 컵(2)에 고정시킬 때 연료 분사기(4) 부분의 대응하는 리세스에 맞물리도록 적응된다.

단면이 U자형인 만곡된 웹(24)이 베이스부(16)로부터 연장되고, 베이스부(16)로부터 먼 웹 부분(26)으로부터 2개의 탄성 아암(28)이 대체로 지지 아암(20)으로부터 외측에 이격되어 놓이도록 연장된다. 탄성 아암(28)은 분사기 컵(2)의 외측에 놓이고, 분사기 컵(2)의 외측과 접촉하도록 탄성적으로 안쪽으로 바이어스(biased)된다. 그 외측 자유 단부(30)에서, 탄성 아암(28)은, 유지 부품(14)이 분사기 컵(2)에 삽입될 때, 분사기 컵 표면의 대응하는 리세스 또는 디텐트(detent)에 클립 결합되어 유지 부품(14)을 분사기 컵(2)에 잠그는 내향 돌출 래치(32)를 갖는다. 도 2의 개략도에는 직선으로 도시되어 있지만, 탄성 아암(28)은 분사기 컵(2)의 전체 프로파일로 형성될 수 있을 것으로 이해된다.

또한 도 3을 참조하면, 이것은 분사기 컵(2)에 삽입된 유지 부품(14)의 개략도를 도시한다. 동작 동안, 연료 분사기(4)를 분사기 컵(2)에 고정할 때, 분사기(4)의 입구 포트(10)는 먼저 분사기 컵(2)에 삽입되고, 유지 부품(14)의 지지 아암(18)은 분사기 컵 벽의 대향 측부의 개구를 통해 삽입되어 지지 아암(18)이 연료 분사기(4)의 그루브(11)의 대향 측부 상에 맞물림으로써 연료 분사기(4)를 지지하도록 한다.

이후, 지지 아암(18)은 베이스부(16)가 분사기 컵(2)의 외부 벽에 접할 때까지 분사기 컵(2)에 완전히 삽입된다. 이때, 연료 분사기(4)의 각도 위치는 내부 리세스가 2개의 레그(22)와 정렬될 때까지 조절된다. 그리고 나서, 웹(24)의 탄성 바이어스에 대항하여 웹부(26)를 가압함으로써, 탄성 아암(28)은 래치(32)가 분사기 컵(2) 상의 디텐트 또는 걸림부(catch)에 맞물릴 때까지 화살표(A) 방향으로 길이방향으로 이동된다. 이러한 방식으로, 2개의 레그(22)는 연료 분사기(4)의 리세스에 견고히 위치되어 연료 분사기를 정확한 배향으로 확실하게 체결시킨다.

따라서, 유지 부품(14)은 알려진 종래 기술의 2개 이상의 부품의 기능을 수행하는데, 즉 유지 부재와 인덱싱 클립의 기능을 수행한다. 따라서 단일 부품을 사용하면 생산 라인에서의 조립 시간이 크게 단축되고, 2개 이상의 부품을 사용해야 할 때 에러가 발생할 가능성이 제거된다. 또한 이것은 2개 또는 3개의 개별 부품을 사용하는 것에 비해 운반 시 재고 및 물류 비용을 절감한다. 재료를 단순히 접어서 부품으로 성형함으로써 단일 평판 시트로부터 유지 부품을 제조하므로 매우 비용 효율적이고 신속한 해결책을 제공하는데 특히 유리하다.

대안적인 실시예에서, 유지 부품은 몰딩된 플라스틱 재료로 형성될 수 있다.

Claims (12)

1. 연료 분사기(4)를 분사기 컵(2)에 고정하기 위한 유지 부품(14)으로서,
   상기 연료 분사기(4)를 상기 분사기 컵(2)에 고정하기 위해 상기 연료 분사기의 환형 그루브(11)의 대향 측부와 맞물리는 2개의 대체로 평행한 지지 아암(18)을 갖는 대체로 U자형의 유지 부재를 포함하되,
   상기 유지 부품(14)은 상기 분사기 컵(2)의 외측 표면과 맞물리기 위해 상기 유지 부품(14)의 베이스부(16)로부터 연장된 2개의 탄성 아암(28); 및 상기 연료 분사기(4)를 상기 분사기 컵(2)에 대해 정확한 각도로 위치시키기 위해 상기 연료 분사기(4) 상의 대응하는 수용부와 맞물릴 수 있는 적어도 하나의 매달린 레그(22)를 더 포함하고,
   상기 유지 부재의 상기 2개의 평행한 지지 아암(18)은 이중 두께의 재료를 포함하고, 상기 2개의 탄성 아암(28)은 단일 두께의 재료로 형성되는, 유지 부품(14).
2. 제1항에 있어서, 상기 유지 부품(14)은 몰딩된 플라스틱 재료로 형성되는, 유지 부품(14).
3. 제1항에 있어서, 상기 유지 부재는 판금 재료로 형성된 일체형 부품인, 유지 부품(14).
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 유지 부품(14)은 이격되어 평행한 관계로 2개의 매달린 레그(22)를 갖고, 각각의 레그(22)는 상기 연료 분사기 상의 대응하는 수용부에 맞물릴 수 있는, 유지 부품(14).
6. 연료 분사기(4)를 분사기 컵(2)에 고정하기 위한 유지 부품(14)으로서,
   상기 연료 분사기(4)를 상기 분사기 컵(2)에 고정하기 위해 상기 연료 분사기의 환형 그루브(11)의 대향 측부와 맞물리는 2개의 대체로 평행한 지지 아암(18)을 갖는 대체로 U자형의 유지 부재를 포함하되,
   상기 유지 부품(14)은 상기 분사기 컵(2)의 외측 표면과 맞물리기 위해 상기 유지 부품(14)의 베이스부(16)로부터 연장된 2개의 탄성 아암(28); 및 상기 연료 분사기(4)를 상기 분사기 컵(2)에 대해 정확한 각도로 위치시키기 위해 상기 연료 분사기(4) 상의 대응하는 수용부와 맞물릴 수 있는 적어도 하나의 매달린 레그(22)를 더 포함하고,
   상기 탄성 아암의 기저부는 상기 탄성 아암(28)이 길이방향으로 이동할 수 있도록 상기 베이스부(16)의 탄성 웹부(24)로부터 연장된, 유지 부품(14).
7. 연료 분사기(4)를 분사기 컵(2)에 고정하기 위한 유지 부품(14)으로서,
   상기 연료 분사기(4)를 상기 분사기 컵(2)에 고정하기 위해 상기 연료 분사기의 환형 그루브(11)의 대향 측부와 맞물리는 2개의 대체로 평행한 지지 아암(18)을 갖는 대체로 U자형의 유지 부재를 포함하되,
   상기 유지 부품(14)은 상기 분사기 컵(2)의 외측 표면과 맞물리기 위해 상기 유지 부품(14)의 베이스부(16)로부터 연장된 2개의 탄성 아암(28); 및 상기 연료 분사기(4)를 상기 분사기 컵(2)에 대해 정확한 각도로 위치시키기 위해 상기 연료 분사기(4) 상의 대응하는 수용부와 맞물릴 수 있는 적어도 하나의 매달린 레그(22)를 더 포함하고,
   상기 2개의 탄성 아암(28)은, 자유 단부에서, 상기 유지 부품(14)이 상기 분사기 컵(2)에 삽입될 때, 상기 유지 부품(14)을 제 위치에 잠그기 위해 상기 분사기 컵(2)과 맞물리는 내향 연장 돌출부(32)를 갖는, 유지 부품(14).
8. 길이방향 축(L)을 갖는 연료 분사 조립체로서,
   제1항 내지 제3항, 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항의 유지 부품(14), 연료 분사기(4) 및 분사기 컵(2)을 포함하되,
   상기 연료 분사기(4)는 연료 유입구 포트 및 연료 유출구 포트를 갖는 세장형 연료 분사기(4)이고,
   상기 분사기 컵(2)은, 상기 축(L)을 따라 연장되고 상부 단부와 하부 단부를 갖는 대체로 원통형인 몸체를 포함하고, 상기 컵(2)은 상기 연료 분사기(4)의 상기 연료 유입구 포트(10)가 수용되는 리세스를 하부 단부에 갖고,
   상기 유지 부품(14)의 상기 유지 부재(16, 18)가 수용되는 제1 개구 또는 개구(12)들이 상기 분사기 컵(2)의 주연 벽에 형성되고,
   상기 지지 아암(18)은 상기 연료 분사기를 상기 분사기 컵(2)에 고정하기 위해 상기 연료 분사기(4)의 환형 그루브(11)의 대향 측부와 맞물리고,
   상기 탄성 아암(28)은 상기 분사기 컵(2)의 외측 표면과 맞물리고,
   상기 적어도 하나의 매달린 레그(22)는 상기 연료 분사기(4)를 상기 분사기 컵(2)에 대해 정확한 각도로 위치시키기 위해 상기 연료 분사기(4) 상의 대응하는 수용부에 맞물리는, 연료 분사기 조립체.
9. 제8항에 있어서, 상기 유지 부품(14)은 이격되어 평행한 관계로 2개의 매달린 레그(22)를 갖고, 각각의 레그는 상기 연료 분사기(4) 상의 대응하는 수용부에 맞물리는, 연료 분사기 조립체.
10. 제9항에 있어서, 상기 수용부는 상기 연료 분사기의 리세스를 포함하는, 연료 분사기 조립체.
11. 제8항에 있어서, 자유 단부에서, 상기 2개의 탄성 아암(28)은 상기 유지 부품(14)을 제 위치에 잠그기 위해 상기 분사기 컵(2)과 맞물리는 내향 연장 돌출부(32)를 갖는, 연료 분사기 조립체.
12. 제11항에 있어서, 상기 리세스는 상기 연료 분사기의 플라스틱 부품부에 형성된, 연료 분사기 조립체.

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