KR102337017B1

KR102337017B1 - 코일 조립체

Info

Publication number: KR102337017B1
Application number: KR1020197009059A
Authority: KR
Inventors: 필립 르그랑; 브루노 뱅브네; 스테파니 르페브르
Original assignee: 델피 테크놀로지스 아이피 리미티드
Priority date: 2016-09-01
Filing date: 2017-08-21
Publication date: 2021-12-09
Also published as: KR20190041522A; CN109790805A; EP3507482B1; FR3055370A1; FR3055370B1; CN109790805B; WO2018041656A1; US20190242344A1; US10995715B2; EP3507482A1

Abstract

연료 인젝터(10) 내의 코일 조립체(28)는, - 자기 코어(38); 및 - 상기 코어(38) 둘레에 권취되는 권선(40)으로서, 오버몰딩되어 원통형 오버몰딩(42)을 형성하는, 상기 권선(40)을 포함하고, 그리고 - 오버몰딩된 코일 조립체(28)는 제1 표면(51)으로부터 말단부(52)로 상기 코일 조립체(28)의 내부를 향해 연장되는 축방향 블라인드 구멍(50)을 추가로 포함하며, 상기 블라인드 구멍(50)은 자기 전기자(30)를 로딩하도록 적어도 하나의 스프링(54, 56)을 수용하기에 적합하다. 상기 코일 조립체(28)는 상기 축방향 블라인드 구멍(50)으로부터 축방향 외부 원통형 표면(60)으로 상기 코어(38) 및 상기 오버몰딩(42)을 통과하는 탈기 구멍(58)을 더 구비하며, 상기 탈기 구멍(58)은 상기 자기 코어(38) 내에 제공되며 상기 축방향 블라인드 구멍(50)에 근접한 제1 섹션(62) 내에 제한부를 갖는다.

Description

코일 조립체

본 발명은 연료 인젝터에 관한 것으로서, 내연기관의 연소실에 가압 연료를 전달하도록 의도된 연료 인젝터에 특정하지만 배타적인 적용을 갖는다.

현대의 내연기관, 특히 압축착화기관을 위한 연료 분사 시스템은 엔진의 연소실 내에 연료의 무화된 제트를 고압으로 방출하기에 적합한 복수의 연료 인젝터를 포함한다.

상기한 종류의 시스템에 이용되도록 연료 인젝터가 공지되어 있다. 이는 분사 니들을 포함한다. 니들은 노즐 바디 내에 형성되며, 하나 이상의 출구 개구를 통해 연료 분포를 제어하도록 시트와 연동할 수 있는 보어 내에서 슬라이딩한다.

분사 시작 시에, 개방 작용을 수행하도록 액추에이터에 전기 공급되어, 전기자 및 밸브 요소(전문적으로 밸브 스템으로도 알려짐)의 운동을 일으킨다. 제어 스템은 저압 챔버 내에 위치된 다음, 제어 스템은 액추에이터의 코일 스프링의 작용에 대해 상측방향으로 이동한다. 이러한 단계에서, 스프링의 길이가 감소되고, 턴에서 턴으로 그 다음 제어 스템으로 진동이 전파하므로, 그 진동은 연료 흐름에서 방해를 형성하는 운동으로 그리고 그로부터 생성한다. 진동의 전파는 제어 스템 부재에 고정된 전기자의 운동을 방해하게 된다. 그 다음, 제어 밸브를 개폐하도록 가해지는 힘에 진동이 발생한다. 이러한 문제점은 스프링이 받는 진동에 의해 야기되는 전기자의 방해된 운동에 의해 설명된다. 더욱이, 이러한 문제점은 본 발명에 의해 해결되는바, 이는 후술된다.

본 발명은 스프링이 받는 진동에 의해 야기되는 전기자의 운동에 대한 문제점을 해결하는 것이다. 본 발명은 연료 인젝터에 이용되기에 적합한 전기자 액추에이터의 코일 조립체에 관한 것이다. 상기 코일 조립체는 주축을 따라 연장되는 자기 코어, 및 상기 코어 둘레에 권취되는 권선으로서, 원통형 오버몰딩을 형성하도록 오버몰딩되고 횡방향 제1 면으로부터 제2 표면(48)으로 축방향으로 연장되는 권선을 포함한다. 오버몰딩된 코일 조립체는 말단부에서 제1 표면으로부터 상기 코일 조립체의 내부를 향해 연장되는 축방향 블라인드 구멍을 더 포함한다. 상기 블라인드 구멍은 자기 전기자를 로딩하기 위해 적어도 하나의 스프링을 수용하기에 적합하다. 상기 코일 조립체는 상기 축방향 블라인드 구멍으로부터 축방향 원통형 외부면으로 상기 코어 및 상기 오버몰딩을 통과하는 탈기 구멍(degassing hole)을 더 구비한다. 상기 탈기 구멍은 상기 자기 코어 내에 형성된다. 상기 탈기 구멍은 상기 축방향 블라인드 구멍에 근접한 제1 섹션 내에 제한부를 갖는다. 상기 제1 섹션은 하기의 특징과 함께 제1 직경(D62) 및 제1 길이(L62)를 갖는다:

1 <　L62/D62 < 8, 바람직하게 6

상기 탈기 구멍은 리턴 회로의 근위 단부에서 제2 직경(D64)과, 제2 길이(L64)를 갖는 제2 섹션을 갖는다.

-　0.06 <　D62/D64 < 0.02, 바람직하게 D62/D64 = 0.04　

-　0.2 < L62/L64　<　0.3, 바람직하게　L62/L64 = 0.15

상기 탈기 구멍은 상기 축방향 블라인드 구멍의 말단부에 근접하게 배치된다.

상기 탈기 구멍은 상기 권선의 제1 면에 근접한다.

더욱이, 상기 블라인드 구멍의 직경(D50b)은 캘리브레이션된 탈기 구멍의 제1 섹션이 연통하는 상기 축방향 블라인드 구멍의 평균 직경(D50a)보다 작다.

상기 탈기 구멍은 상기 주축에 대해 80도 내지 120도의 각도로 경사진다. 상기 각도는 90°일 수 있다.

더욱이, 상기 연료 인젝터의 액추에이터는 상술한 바와 같은 코일 조립체를 포함한다. 또한, 연료 인젝터는 상술한 바와 같은 액추에이터를 포함한다. 상술한 바와 같은 코일 조립체를 제조하는 방법은,

- 서브조립체 상에 전기 와이어를 권취하는 단계;

- 상기 와이어를 단자의 일단부에 권취하는 단계;

- 단자의 하측 단부에 캡을 피팅하고, 상기 캡을 용접하는 단계;

- 상기 코일 조립체를 오버몰딩하는 단계;

- 상기 자기 코어 내에 상기 탈기 구멍의 제1 섹션을 제조하는 단계; 및

- 상기 코일 조립체의 오버몰딩 내에 상기 탈기 구멍의 제2 섹션을 제조하는 단계를 포함한다.

상기 탈기 구멍은 상기 와이어의 오버몰딩 동안에 부착부를 이용하여 제조될 수 있다.

비제한적인 예로서 제공된 첨부 도면을 참조하여 하기의 상세한 설명을 읽을 때에 본 발명의 다른 특징, 목적 및 이점이 명백해질 것이다.
도 1은 인젝터의 부분 단면도이다.
도 2는 코일 서브조립체의 등각투영도이다.
도 3은 코일 조립체의 등각투영도이다.
도 4는 탈기 구멍의 단면도이다.

하기의 설명을 용이하게 하고 명확하게 하기 위해, 상측에서 하측 배향은 임의로 선택되며, "상기, 이하, 위에, 아래, 상측, 하측..."과 같은 용어 및 표현은 본 발명을 제한할 의도 없이 사용될 수 있다.

인젝터(10)는 종축(X)을 따라 연장되며, 도면의 종래의 비제한적인 방향으로 하부로부터 상부로, 밸브 요소(14) 또는 통상적으로 불리는 바와 같이 노즐 바디(16) 내에 배치된 니들(14), 밸브 바디(20) 내에 배치된 제어 스템(34), 및 액추에이터 바디(24) 내에 배치된 액추에이터(22)를 포함하는 노즐 조립체(12)를 포함한다. 니들(14)은, 니들(14)이 노즐 바디 시트(미도시)와 접촉하는 폐쇄 위치와, 니들(14)이 시트(미도시)로부터 멀어지게 이동되는 개방 위치 사이에서 노즐 바디 내의 원통형 종방향 보어(26) 내에서 축방향으로 슬라이딩하도록 배치된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 인젝터(10)는, 인젝터(10)의 상부에 배치된 입구 오리피스로부터 인젝터(10)의 하부에 배치된 분사 구멍(미도시)으로 고압 회로를 거쳐 고압 연료가 공급되게 하는 연료 순환 회로를 구비한다.

도 1, 2 및 3을 참조하여 제1 실시예를 기술한다. 전자기 액추에이터(22)는 전기 코일 조립체(28), 밸브 요소(31)에 고정 및 체결된 가동형 자기 전기자(30)(통상적으로, 코일 조립체(28)에 전기 공급되면 코일 조립체(28)를 향해 이동하는 제어 스템(34)으로 부름), 및 코일 조립체(28)로부터 멀어지는 위치를 향해 자기 전기자(30)를 항상 푸싱하는 탄성 장치(32)를 포함한다. 코일 조립체(28)는 원통형 오버몰딩(42)과, 2개의 단부(36), 코어(38) 및 코어(38) 둘레에 권취된 권선(40)을 포함하는 코일 서브조립체(43)를 포함한다. 2개의 단부(36)는 서브조립체(43)의 상단부를 향해 주축(X)을 따라 연장된다. 권선(40)은 원통형 오버몰딩(42)을 형성하도록 오버몰딩된다. 권선(40)은 제2 표면(48)까지 축방향으로 연장되는 횡방향 제1 면(46)으로부터 축방향으로 연장된다. 오버몰딩된 코일 조립체(28)는 제1 단부(51)로부터 제2 단부(52)로 코일 조립체(28)의 내부를 향해 연장되는 축방향 블라인드 구멍(50)을 더 포함한다. 블라인드 구멍(50)은 자기 전기자(30)를 로딩하도록 적어도 2개의 스프링(54, 56)을 수용하는데 적합하다. 코일 조립체(28)는 축방향 블라인드 구멍(50)으로부터 축방향 외부 원통형 표면(60)으로 오버몰딩(42)을 통과하는 탈기 구멍(58)을 더 구비한다. 탈기 구멍(58)은 축방향 블라인드 구멍(50)에 근접한 제1 섹션(62) 내에 배치된 제한부를 갖는다. 제한부는 이동 유체의 흐름 내에 위치되어 그 유량을 제한하거나 또는 탈기 구멍의 제1 부분(62) 내의 압력을 변경하는 구멍 직경의 감소부이다. 또한, 제한부는 누설 리턴 회로(61) 내의 가압된 유체의 필요한 수두 손실을 발생시킨다.

탈기 구멍(58)은 하기의 특징과 함께 제1 직경(D62) 및 제1 길이(L62)를 갖는 제1 섹션(62)을 구비한다.

1 <　L62/D62 < 8, 바람직하게 6

이들 치수의 선택은 축방향 블라인드 구멍(50) 내의 유체의 리턴파에 대한 완전한 감소를 가능하게 한다.

탈기 구멍(58)은 누설 리턴 회로(61)에 근접한 외부 횡방향 표면(60)과 제1 섹션(62) 사이에 제2 직경(D64)과, 제2 길이(L64)를 갖는 제2 섹션(64)을 구비한다.

-　0.06 <　D62/D64 < 0.02, 바람직하게 D62/D64 = 0.04　

-　0.2 < L62/L64　<　0.3, 바람직하게　L62/L64 = 0.15

마찬가지로, 2가지 섹션(62, 64)의 치수에 대한 선택은 누설 리턴 회로(61)를 향해 더 적은 난류를 가능하게 한다.

탈기 구멍(58)은 말단의 제2 단부(52)에 근접하게 배치된다. 도시하지 않은 다른 변형례에서, 탈기 구멍(58)은 블라인드 구멍의 제1 단부(51)에 근접할 수 있다. 탈기 구멍(58)은 주축(X)에 90°의 각도를 이룬다. 도시하지 않은 다른 변형례에서, 탈기 구멍(58)은 주축(X)에 대해 80도 내지 120도의 각도로 경사질 수 있다.

블라인드 구멍(50)은 종축(X)을 따라 연장된다. 블라인드 구멍(50)은 제1 직경(D50a) 및 제2 직경(D50b)을 갖는다. 제1 직경(D50a)은 구멍(50)의 평균 직경이다. 제2 직경(D50b)은 구멍의 평균 또는 제1 직경(D50a)보다 더 작다.

탄성 장치(32)는 분리기 부재(66) 또는 핀(66)에 의해 분리되는 2개의 코일 스프링(54, 56)을 포함한다. 다른 변형례에서, 탄성 장치(32)는 단일의 스프링(54, 56)을 포함할 수 있다. 탄성 장치(32)는 축방향 블라인드 구멍(50) 내에 배치된다. 도 1에서, 제1 스프링(54)은 핀(66)의 제1 면(68)과 구멍의 제2 단부(52) 사이에서 압축된다. 제2 스프링(56)은 핀(66)의 제2 면(69)과 전기자(30) 사이에서 압축된다.

코일 조립체(28)를 제조하는 방법은,

- 서브조립체(43) 상에 전기 와이어(44)를 권취하는 단계;

- 와이어(44)를 단자(36)의 일단부에 권취하는 단계;

- 단자(74)의 하측 단부에 캡(74)을 피팅하고, 캡(74)을 용접하는 단계;

- 코일 조립체(28)를 오버몰딩하는 단계;

- 자기 코어(38) 내에 탈기 구멍(58)의 제1 섹션(62)을 제조하는 단계; 및

- 코일 조립체(44)의 오버몰딩(42) 내에 탈기 구멍의 제2 섹션(64)을 제조하는 단계

를 포함한다.

따라서, 캘리브레이션된 탈기 구멍(58)은 자기부(38) 내에 형성된다. 탈기 구멍(58)은 레이저 기술 또는 임의의 다른 수단에 의해 제조될 수 있다. 탈기 구멍(58)의 형상은 둥근형, 정방형 또는 원추형 혹은 임의의 다른 형상일 수 있다.

본 단락에서는, 인젝터(10)의 작동을 기술하고자 한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 액추에이터(22)에 전류 공급되면, 액추에이터의 2개의 스프링(54, 56)은 전기자(30)에 의해 로딩되는 압력에 의해 압축되어 축방향 블라인드 구멍(50) 내의 압력이 증가한다. 제어 스템(34)의 개방 상(opening phase) 동안에는, 스프링(54, 56)의 길이가 감소되어, 압력이 증가하도록 축방향 구멍(50)의 용적이 감소된다. 상측방향으로 이동하는 전기자(30)는 축방향 블라인드 구멍(50) 내의 유체 상에 푸시하여, 유체 내에 형성되는 파(wave)는 전기자(30)를 향해 하측방향으로 이동한다. 따라서, 유체 내에 형성된 파는 제어 스템(34)을 방해한다. 축방향 블라인드 구멍(50) 내에 상승된 압력은 탈기 구멍의 제1 섹션(62)을 거쳐 축방향 블라인드 구멍(50)과 유체 연통하는 탈기 구멍(58)을 거쳐 그리고 누설 리턴 회로(61)와 연통하는 저압 지대와 제1 섹션(62) 사이에서 제1 섹션(62)과 일직선으로 배치된 제2 섹션(64)을 거쳐 제거된다.

하기의 참조부호가 설명에 이용되었다.
10: 인젝터
12: 노즐 조립체
14: 니들
16: 노즐 바디
20: 밸브 바디
22: 액추에이터
24: 액추에이터 바디
26: 블라인드 구멍
28: 코일 조립체
30: 전기자
31: 밸브 요소
32: 탄성 장치
34: 제어 스템
36: 단부
38: 코어
40: 권선
42: 오버몰딩
43: 권선 서브조립체
44: 권선 와이어
46: 제1 권선 표면
48: 제2 권선 표면
50: 축방향 블라인드 구멍
51: 제1 단부
52: 제2 단부
54: 제1 스프링
56: 제2 스프링
58: 탈기 구멍
60: 횡방향 외부 표면
61: 리턴 회로
62: 제1 섹션
64: 제2 섹션
66: 분리기 부재/핀
68: 제1 핀 면
69: 제2 핀 면
74: 캡
X: 종축

Claims

연료 인젝터(10) 내의 전자기 액추에이터(22)의 코일 조립체(28)에 있어서,
상기 코일 조립체(28)는,
- 주축(X)을 따라 연장되는 자기 코어(38); 및
- 상기 코어(38) 둘레에 권취되는 권선(40)으로서, 상기 권선(40)은 원통형 오버몰딩(42)을 형성하도록 오버몰딩되고 횡방향 제1 면(46)으로부터 제2 표면(48)으로 축방향으로 연장되는, 상기 권선(40)을 포함하고,
- 오버몰딩된 코일 조립체(28)는 말단부(52)에서 제1 표면(51)으로부터 상기 코일 조립체(28)의 내부를 향해 연장되는 축방향 블라인드 구멍(50)을 더 포함하며, 상기 블라인드 구멍(50)은 자기 전기자(30)를 로딩하도록 적어도 하나의 스프링(54, 56)을 수용하고,
상기 코일 조립체(28)는 상기 축방향 블라인드 구멍(50)으로부터 축방향 외부 원통형 표면(60)으로 상기 코어(38) 및 상기 오버몰딩(42)을 통과하는 탈기 구멍(58)을 더 구비하며, 상기 탈기 구멍(58)은 상기 자기 코어(38) 내에 형성되며 상기 축방향 블라인드 구멍(50)에 근접한 제1 섹션(62) 내에 제한부를 가지며, 상기 제1 섹션(62)은 하기의 특징과 함께 제1 직경(D62) 및 제1 길이(L62)를 갖고
1 <　L62/D62 < 8,
상기 탈기 구멍(58)은 하기의 특징과 함께 리턴 회로(61)의 근위 단부(60)에서 제2 직경(D64)과, 제2 길이(L64)를 갖는 제2 섹션(64)을 구비하는
-　0.06 <　D62/D64 < 0.02
-　0.2 < L62/L64　<　0.3
것을 특징으로 하는,
코일 조립체.
제1항에 있어서,
L62/D62은 6인,
코일 조립체.
제1항에 있어서,
D62/D64는 0.04이고, L62/L64는 0.15인,
코일 조립체.
제1항에 있어서,
상기 탈기 구멍(58)은 상기 축방향 블라인드 구멍의 말단부(52)에 근접하게 배치되는,
코일 조립체.
제1항에 있어서,
상기 블라인드 구멍(50)의 직경(D50b)은 캘리브레이션된 탈기 구멍의 제1 섹션(62)이 연통하는 상기 축방향 블라인드 구멍의 평균 직경(D50a)보다 작은,
코일 조립체.
제1항에 있어서,
상기 탈기 구멍(58)은 상기 주축에 대해 80도 내지 120도의 각도로 경사지는,
코일 조립체.
제6항에 있어서,
상기 각도는 90°인,
코일 조립체.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 코일 조립체(28)를 포함하는 연료 인젝터(10)의 액추에이터(22).
제8항에 따른 액추에이터(22)를 포함하는 연료 인젝터(10).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 코일 조립체(28)를 제조하는 방법에 있어서,
- 서브조립체(43) 상에 전기 와이어(44)를 권취하는 단계;
- 상기 와이어(44)를 단자(36)의 일단부에 권취하는 단계;
- 단자(74)의 하측 단부에 캡(74)을 피팅하고, 상기 캡(74)을 용접하는 단계;
- 상기 코일 조립체(28)를 오버몰딩하는 단계;
- 상기 자기 코어(38) 내에 상기 탈기 구멍(58)의 제1 섹션(62)을 제조하는 단계; 및
- 상기 코일 조립체(28)의 오버몰딩(42) 내에 상기 탈기 구멍의 제2 섹션(64)을 제조하는 단계
를 포함하는,
방법.
제10항에 있어서,
상기 탈기 구멍(58)은 상기 와이어의 오버몰딩 동안에 부착부를 이용하여 제조되는,
방법.