KR102477721B1 - 유체 계량용 밸브 - Google Patents

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빌헬름 라인하르트
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

특히 내연기관용 연료 분사 밸브로서 사용되는 유체 계량용 밸브(1)는 밸브 하우징(5) 및 공차 보상 요소(10)를 포함한다. 상기 공차 보상 요소(10)는 상기 밸브 하우징(5)에 배치되며 상기 밸브 하우징(5)을 상기 밸브 하우징(5)의 길이방향 축선(16)에 대해 링형으로 둘러싼다. 고정 요소(11)가 제공되고, 상기 고정 요소(11)는 상기 밸브 하우징(5)을 적어도 부분적으로 둘러싸며 상기 밸브 하우징(5)에 형성된 링 홈(9) 내로 적어도 부분적으로 삽입됨으로써, 상기 공차 보상 요소(10)가 상기 밸브 하우징(5)에 고정된다. 상기 고정 요소(11)에는 상기 밸브 하우징(5)의 상기 길이방향 축선(16)에 대해 반경 방향 외부로 연장된 적어도 하나의 벌지(21-24)가 형성된다.

Description

유체 계량용 밸브{VALVE FOR METERING A FLUID}
본 발명은 유체 계량용 밸브, 특히 내연기관용 연료 분사 밸브에 관한 것이다. 특히 본 발명은 바람직하게는 연료가 내연기관의 연소실 내로 직접 분사되는, 자동차의 연료 분사 시스템용 분사기의 분야에 관한 것이다.
DE 10 2005 020 380 A1호에는, 연료 분사 밸브, 실린더 헤드 내에 상기 연료 분사 밸브용 수용 보어, 및 접속부를 갖는 연료 분배 라인을 포함하고, 상기 접속부 내로 연료 분사 밸브가 부분적으로 중첩되어 삽입되는, 연료 분사 장치가 공지되어 있다. 연결 바디는 수용 보어 내에 배치되며, 상기 연결 바디 내에는 연료 분사 밸브가 지지되고, 상기 연료 분사 밸브와 상기 연결 바디는 분사 밸브에 대해 축 평행하게 연장하지 않는, 실린더 헤드의 수용 보어 내의 모든 면들 또는 벽들에 대해 접촉 없이 삽입된다. 공지된 실시 예에서, 연결 바디는 이를 위해 연료 분배 라인의 접속부에 직접 장착된다.
본 발명의 과제는 바람직한 설계 및 작동이 가능한 밸브를 제공하는 것이다.
청구항 제 1 항의 특징들을 포함하는 본 발명에 따른 밸브는 바람직한 설계 및 작동이 가능해진다는 장점을 갖는다. 특히, 수용 보어 내에 밸브의 바람직한 배치가 가능해질 수 있다.
종속 청구항들에 제시된 조치들에 의해 청구항 제 1 항에 제시된 밸브의 바람직한 개선이 가능하다.
공차 보상 요소는 바람직하게 링형으로 형성될 수 있고, 각각의 적용 예와 관련하여 적합한 프로파일이 선택될 수 있다. 공차 보상 요소에 의해 특히 반경 방향 공차 보상이 가능해질 수 있다. 예컨대, 밸브용 수용 보어와 관련한 공차 보상이 이루어질 수 있다. 이러한 수용 보어는 예컨대 실린더 헤드 상에 형성될 수 있다.
원칙적으로, 고정 요소는 고정 링으로서 원주 방향으로 밸브 하우징 상에 놓이며 간단한 링 형상으로 형성되는 것이 가능하다. 이런 고정 요소에 의해, 공차 보상 요소가 운반 동안, 조립시, 경우에 따라 분해시 떨어지지 않도록, 공차 보상 요소의 고정이 구현될 수 있다. 그러나 이는 각각의 공차 보상 요소와 관련해서 공차 보상 요소가 떨어지지 않도록 하기 위해 큰 와이어 직경을 가진 고정 요소를 요구할 수 있다. 이는 설치 공간의 이유로 바람직하지 않고 경우에 따라 설치 공간의 이유로 실현될 수 없다.
제안된 고정 요소에 의해, 밸브 상에 공차 보상 요소의 확실한 고정뿐만 아니라 고정 요소의 바람직한 기하 구조, 특히 작은 와이어 내경을 가능하게 하는 기하학적 실시 예가 구현될 수 있다. 이로 인해, 예컨대 수용 보어의 내경에서 또는 밸브 하우징의 외경에서 반경 방향 공차 보상을 가능하게 하는 특별한 공차 보상 요소의 사용도 가능해질 수 있다. 특히, 이는 플라스틱으로 이루어진 공차 보상 요소의 실시예를 가능하게 한다. 고정 요소는 예를 들면 강으로 형성될 수 있거나 또는 강을 기반으로 할 수 있다. 특히, 고정 요소는 와이어, 특히 강 와이어로 형성될 수 있다.
청구항 제 2 항에 따른 개선은 원주에 걸쳐 공차 보상 요소의 바람직한 고정이 구현될 수 있다는 장점을 갖는다. 이와 관련해서 청구항 제 3 항에 따른 개선이 특히 바람직하다.
청구항 제 4 항에 따른 개선은 벌지들 사이에서 바람직한 고정이 구현될 수 있다는 장점을 갖는다. 이 경우, 예컨대 와이어 직경이 작게 선택될 수 있는데, 그 이유는 상기 고정이 실질적으로 벌지 상의 고정 요소의 기하 구조를 통해 구현되고, 와이어 두께를 통해 구현되지 않기 때문이다. 와이어 두께는 가능한 굽힘에 대한 충분한 안정성이 보장되도록 선택될 수 있다. 이러한 방식으로 가능한 작은 와이어 직경에 의해, 상응하는 방식으로 링 홈이 상응하게 작게 형성될 수 있다. 이는 한편으로는 밸브 하우징에 링 홈의 포지셔닝 시에 더 큰 자유도를 가능하게 한다. 다른 한편으로는 밸브 하우징 상에 링 홈을 구현하기 위한 공간 수요가 적고, 이는 설치 공간에 대한 요구에 바람직하게 작용한다.
따라서, 고정 요소 상의 벌지들은 얇은 와이어 두께와 더불어 큰 공차 갭의 가교를 가능하게 한다. 이는 미리 정해진 설치 공간 제한을 따르는데 바람직하게 작용한다.
청구항 제 5 항에 따른 개선은 밸브 하우징 상에 고정 요소의 바람직한 조립이 가능해진다는 장점을 갖는다. 특히, 청구항 제 9 항에 제시된 바와 같이, 고정 요소가 조립 상태에서 예응력을 가지고 밸브 하우징 상에 놓이면, 이 실시 예가 간단한 조립을 가능하게 한다. 바람직하게는 슬릿을 가진 고정 링으로서 형성된 고정 요소는 바람직하게 스테인리스 강으로 이루어진 와이어 링으로 제조될 수 있다. 이런 고정 요소는 칼라를 통해 밸브 하우징 상에 펼쳐지고, 그 끝 위치는 밸브 하우징 상에 제공된 홈 내에 있다.
가능한 실시 예에서, 원주에 균일하게 분포된 예컨대 4개 또는 5개의 벌지가 고정 요소 상에 형성된다. 이 벌지들은 공차 보상 요소가 고정 링 위로 벗겨지지 않게 한다. 공차 보상 요소가 고정 링 위로 벗겨지면, 공차 보상 요소가 떨어지므로, 이것이 방지된다.
벌지 또는 벌지들의 정확한 구현은 각각의 적용 예와 관련해서 미리 정해질 수 있다. 고정 기능을 위해, 고정 요소, 특히 고정 링의 외경이 특히 중요하다. 미리 정해진 압착력 및/또는 필요한 인출력을 위해 고정 요소의 내경 및 프로파일, 특히 와이어 직경이 특히 중요하다. 따라서, 바람직하게는 고정 요소의 기하학적 설계가 각각의 적용 예에서 중요한 조건들과 관련해서 이루어질 수 있다.
바람직하게는 고정 요소, 특히 고정 링은 원주의 한 지점에서 중단되므로, 이는 조립시 C-형 스프링으로서 사용된다. 청구항 제 6 항에 따른 실시 예는 조립을 위해 다수의 고정 요소의 바람직한 비축을 가능하게 한다. 특히, 이 경우 중단, 특히 슬릿의 폭은 와이어 두께보다 작게 선택되므로, 고정 요소는 벌크 제품으로서 처리될 수 있고, 비축시 걸리지 않는다. 이 장점은 특히 청구항 제 7 항에 제시된 개선에서 나타난다.
청구항 제 8 항에 따른 개선은 특히 구부러진 와이어를 기반으로 하는 고정 요소의 구현을 가능하게 한다. 특히 스테인리스 강으로 제조될 수 있는 이런 와이어는 하나 이상의 벌지를 가진 미리 정해진 형태로 구부러질 수 있다. 이는 낮은 단위 원가로 제조를 가능하게 한다.
하나 이상의 벌지를 가진 고정 요소의 구현은 보상 요소의 설정시 더 큰 자유도가 주어진다는 장점을 갖는다. 특히 청구항 제 10 항에 따른 보상 요소는 플라스틱으로 제조될 수 있거나 또는 부분적으로 플라스틱을 기반으로 할 수 있다. 이와 관련해서 조정된 벌지에 의해, 예컨대 비교적 탄성의 플라스틱 및 그에 따라 더 양호하게 변형 가능한 보상 요소의 경우에도 보상 요소가 고정 링 위로 벗겨지는 것이 방지될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예는 하기에서 첨부한 도면을 참고로 상세히 설명된다. 도면들에서 상응하는 요소들은 동일한 도면 부호로 표시된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 밸브의 개략적인 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 밸브의 고정 요소의 개략적인 사시도.
도 1은 일 실시 예에 따른 밸브(1)를 개략적인 단면도로 그리고 실린더 헤드(2)를 개략도로 도시한다. 밸브(1)와 실린더 헤드(2)를 포함하는 도시된 장치(3)는 밸브(1)가 내연기관용 연료 분사 밸브로서 사용되는 바람직한 적용 예를 나타낸다. 이 경우, 실린더 헤드(2)는 내연기관의 연소실(4)을 한정하고, 밸브(1)는 작동 중에 연료를 상기 연소실 내로 직접 분사한다. 이 경우, 바람직하게는 적절하게 배치된 추가 밸브가 제공되고, 이 추가 밸브는 내연기관의 해당 연소실 내로 연료를 직접 분사하기 위해 사용된다. 연료로는 액체 연료 또는 기체 연료가 사용될 수 있다. 물론, 밸브(1)는 다른 적용 예에도 적합하다.
밸브(1)는 다체형으로 형성될 수 있는 하우징(5)을 포함한다. 특히, 하우징(5)은 베이스 바디(6), 상기 베이스 바디(6)에 연결된 접속부(7), 및 상기 베이스 바디(6)에 연결된 노즐 바디(8)를 포함할 수 있다. 이 경우, 개별 하우징 부분들(6 내지 8) 사이의 인터페이스는 적절하게 구현되지만, 도시의 편의상 명확히 도시되어 있지 않다.
밸브 하우징(5; 하우징) 상에 링 홈(9)이 형성된다. 또한, 공차 보상 요소(10) 및 고정 요소(11)가 제공된다. 공차 보상 요소(10)는 수용 보어(12)로서 사용되는 실린더 헤드(2)의 실린더 보어(12) 내에 밸브(1)의 소정 배치 및 정렬과 관련해서 형성된다. 밸브 하우징(5) 상에 공차 보상 요소(10)의 고정을 위해, 고정 요소(11)가 사용된다. 이 경우, 고정 요소(11)는 고정 링(11)으로서 형성된다.
조립 상태에서, 수용 보어(12)의 부분(13)은 노즐 바디(8)에 배치된 링형 밀봉 요소(14)에 의해 연소실(4)에 대해 밀봉된다. 이로 인해, 가스가 연소실(4)로부터 수용 보어(12)의 부분(13) 내로 도달하는 것이 방지된다. 따라서, 공차 보상 요소(10)는 이와 관련한 열적 및 화학적 영향으로부터 보호된다. 이는 적어도 하나의 플라스틱을 기반으로 하는 공차 보상 요소(10)의 실시 예를 가능하게 한다. 고정 요소(11)의 특별한 실시 예에 의해, 탄성 변형 가능한 플라스틱도 사용될 수 있다.
특히, 밸브(1)를 수용 보어(12) 내로 또는 수용 보어(12)로부터 조립 또는 분해할 때, 고정 요소(11)에 의한 고정이 필요하다. 이로 인해, 특히 공차 보상 요소(10)가 예컨대 분해시 밸브 하우징(5)으로부터 벗겨져서 완전히 또는 부분적으로 수용 개구(12) 내에 남는 것이 방지된다. 이를 위해, 특히 길이방향 축선(16)에 대해 예시적으로 도시된 반경 방향(15)으로 고정 요소(11)의 연장이 바람직하다. 그러나 이를 위해 필요한 설치 공간이 수용 보어(12) 내에 또는 밸브 하우징(5) 상에 없다면, 이는 경우에 따라 고정 요소(11)의 프로파일(17)의 직경의 확대에 의해 달성될 수 없다. 또한, 큰 직경(d)은 다른 이유로 불리할 수 있다.
반경 방향(15)으로 고정 요소(11)의 연장을 가능하게 하기 위해, 이 실시 예에서는 고정 요소(11) 상에 벌지(21 내지 24)가 제공된다. 고정 요소(1)의 실시예는 이하에서 도 2를 참고로 상세히 설명된다.
도 2는 도 1에 도시된 밸브(1)의 고정 요소(11)를 개략적인 사시도로 도시한다. 고정 요소(11)는 바람직하게는 여기서 2개의 파선(25, 26)으로 표시된 평면(25, 26)에 정렬되도록 밸브(1) 상에 조립된다. 선들(25, 26) 사이의 각(27)은 90°로 미리 정해져 있다. 벌지들(21, 23)은 평면(25, 26)에서 볼 때 선(25)에 대해 대칭으로 구부러져 형성된다. 상응하는 것이 선(26)에 대해 벌지들(22, 24)에도 적용된다. 길이방향 축선(16)을 중심으로 하는 원주 방향(28)으로 고정 요소(11)는 섹션(29 내지 32)을 포함한다. 이 경우, 섹션(31)은 부분들(33, 34)로 나눠진다. 섹션(31)의 분할은 지점(35)에서 슬릿(36)에 의한 섹션(31)의 중단에 의해 이루어진다. 이 경우, 슬릿(36)의 폭(37)은 고정 요소(11)의 프로파일(17)의 직경보다 작다.
그러나 고정 요소(11)는 반드시 원형 프로파일(17)로 형성되지 않는다. 고정 요소(11)가 와이어(38)로 형성되면, 슬릿(36)의 폭(37)은 최소 와이어 두께(dmin)보다 작게 미리 정해진다. 이로 인해, 고정 요소(11)는 서로 걸리지 않으면서 벌크 제품으로서 처리될 수 있다.
고정 요소(11)가 와이어 등으로 형성되면, 벌지들(21, 24)은 바람직하게는 와이어(38)의 굽힘에 의해 형성될 수 있다. 특히 벌지들(21 내지 24)은 고정 요소(11) 또는 와이어(38)를 그 원주를 따라 굽힘에 의해 형성될 수 있다. 고정 요소(11)의 내경(D)은 밸브 하우징(5) 상에 고정 요소(11)의 접합시 예응력이 구현되도록 미리 정해질 수 있다. 이 경우, 직경(d)은 고정 요소(11)가 밸브 하우징(5) 상의 링 홈(9) 내로 완전히 또는 부분적으로 삽입되도록 미리 정해질 수 있다. 그리고 나서, 고정 요소(11)는 섹션(29 내지 32) 상에서 또는 벌지들(21 내지 24) 사이에서 밸브 하우징(5) 상에 형성된 링 홈(9) 내로 완전히 또는 부분적으로 삽입된다.
이 실시 예에서, 벌지들(21 내지 24)은 원주 방향(28)에 대해 각각 쌍으로, 여기서 90°의 각(27)으로 표시된 바와 같이, 서로 90°만큼 이격되어 있다. 물론, 다른 실시 예도 가능하다.
변형 실시 예에서, 90°가 아닌 각(27)도 미리 정해질 수 있다. 또한, 다른 수의 벌지(21 내지 24)도 제공될 수 있다. 그러나 미리 정해진 수의 벌지들(21 내지 24)이 원주를 따라 적어도 거의 균일하게 분포되어 고정 요소(11) 상에 형성되는 실시 예가 바람직하다.
공차 보상 요소(10)는 각각의 적용 예와 관련해서 적합한 내경(40), 적합한 외경(41) 및 적합한 프로파일(42)을 갖도록 형성될 수 있다. 이 경우, 공차 보상 요소(10)가 한편으로는 밸브 하우징(5)과 상호 작용하고 다른 한편으로는 수용 보어(12)와 상호 작용하는 것과 같이 다양한 가능성이 있다. 한편으로는 밸브 하우징(5)과 고정 요소(11) 사이에 그리고 다른 한편으로는 수용 보어(12) 상에 공차 보상 요소(10)의 설치는 예시적인 적용 예를 나타낸다. 고정 요소(11)의 바람직한 설계로 인해, 예컨대 공차 보상 요소(10)의 내경(40)이 밸브 하우징(5)에 접촉하는 것이 반드시 필요하지 않을 수 있다. 그러나 공차 보상 요소(10)의 내경(40)이 밸브 하우징(5)에 접촉하는 실시 예도 가능하다. 공차 보상 요소(10)가 변형 가능하게 형성되고 및/또는 보상될 공차가 충분히 작으면, 반경 방향 보상이 예컨대 공차 보상 요소(10)의 탄성 변형에 의해 달성될 수 있다.
본 발명은 설명된 실시 예로 제한되지 않는다.
1 밸브
5 밸브 하우징
10 공차 보상 요소
11 고정 요소
16 길이방향 축선
17 프로파일
21-24 벌지
36 슬릿
38 와이어

Claims (10)

  1. 밸브 하우징(5)을 포함하는 유체 계량용 밸브(1)로서,
    공차 보상 요소(10)가 제공되고, 상기 공차 보상 요소(10)는 상기 밸브 하우징(5) 상에 배치되며 상기 밸브 하우징(5)의 길이 방향 축선(16)에 대하여 상기 밸브 하우징(5)을 링형으로 둘러싸고,
    고정 요소(11)가 제공되고, 상기 고정 요소(11)는 상기 밸브 하우징(5)을 적어도 부분적으로 둘러싸며 상기 밸브 하우징(5)에 형성된 링 홈(9) 내로 적어도 부분적으로 삽입됨으로써, 상기 공차 보상 요소(10)가 상기 밸브 하우징(5)에 고정되고,
    상기 고정 요소(11) 상에는 상기 밸브 하우징(5)의 상기 길이방향 축선(16)에 대하여 반경 방향 외부로 연장하는 적어도 하나의 벌지(21-24)가 형성되고,
    상기 벌지(21-24)는 상기 고정 요소(11)의 굽힘에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 요소(11)에는 상기 밸브 하우징(5)의 상기 길이방향 축선(16)에 대하여 반경 방향 외부로 연장하는 다수의 벌지들(21-24)이 형성되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 고정 요소(11)에 형성된 상기 벌지들(21-24)은 상기 길이방향 축선(16)에 대하여 원주 방향으로 적어도 거의 균일하게 분포되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정 요소(11)는 각각 2개의 인접한 벌지들(21-24) 사이에서 상기 밸브 하우징(5)에 형성된 상기 링 홈(9) 내로 적어도 부분적으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정 요소(11)는 하나의 지점(35)에서 중단되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정 요소(11)는 하나의 지점(35)에서 슬릿(36)에 의해 중단되고, 상기 슬릿(36)의 폭(37)은 상기 고정 요소(11)의 프로파일(17)의 최소 크기(d; dmin)보다 작은 것을 특징으로 하는 밸브.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 고정 요소(11)는 와이어(38)로 형성되고, 상기 슬릿(36)의 폭(37)은 상기 와이어(38)의 최소 두께(dmin)보다 작은 것을 특징으로 하는 밸브.
  8. 삭제
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정 요소(11)는 예응력을 가지고 상기 밸브 하우징(5) 상에 접합되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보상 요소(10)는 적어도 부분적으로 플라스틱을 기반으로 하는 것을 특징으로 하는 밸브.
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