KR20000029652A - 밸브리프트의정밀한세팅을가능하게하는방법및연료인젝터 - Google Patents

Abstract

밸브리프트의 정밀한 세팅을 위한 방법 및 연료인젝터는 밸브본체(60)를 지나서 신축가능한 밸브본체 쉘(42)을 이용하고 있으며, 이 쉘(42)은, 밸브본체(60) 및 쉘(42)이 밸브리프트를 세팅하도록 조정된 후에 함께 용접되는 상태로, 솔레노이드 자극편을 제공하는 입구튜브(16)의 단부에 그리고 밸브본체 쉘(42)에 용접되는 비자성 연장부(84)를 가지고 있다. 억지끼워맞춤 부위는 용접 전에 부재의 조정 부위를 고정시키고, 그리고 잠금 홈(102) 내의 변위재료는 용접 후에 조정 부위내에 부재를 고정시키도록 밸브본체(60)와 쉘(42) 사이에 기계적인 결합을 야기시켜서 세팅된 리프트는 용접 수축에 의한 영향을 최소한으로 받게 된다. 외부 방사상 홈(18)은 용접 냉각으로 인한 방사상 굽힘이 부품을 축방향으로 이동시키는 것을 최소화시킴으로써 세팅된 밸브리프트에 대한 영향을 최소화시키도록 한다.

Description

밸브리프트의 정밀한 세팅을 가능하게 하는 방법 및 연료인젝터{METHOD AND FUEL INJECTOR ENABLING PRECISION SETTING OF VALVE LIFT}

연료인젝터의 리프트는 밸브요소가 밸브 폐쇄위치와 개방위치 사이에서 움직인 거리이다. 솔레노이드 오퍼레이터가 비여자화되어 폐쇄 스프링이 밸브시트 상으로 밸브요소를 이동시키도록 할 때 밸브요소는 폐쇄위치이고, 그리고 연료는 인젝터 팁으로부터 흘러나오지 않는다. 솔레노이드가 여자화되어 밸브요소를 밸브시트로부터 자기적으로 끌어당길 때 그리고 연료가 흘러나오도록 솔레노이드가 여자화될 때의 기간동안에 인젝터의 입구튜브의 단부로 구성되는 고정된 스톱에 대항하여 밸브요소를 자기적으로 끌어당길 때 밸브요소는 개방위치이다.

보다 엄중한 감소된 배출물질 기준에 따른 엔진설계가 이루어짐에 따라 밸브리프트의 세팅은 중요한 것이 되었다. 이러한 설계는 연료의 유동에 걸친 엔진 제어에 의하여 각각의 엔진 실린더에 보다 정밀한 제어를 요구한다.

높은 값으로의 밸브 리프트의 세팅은 연료 유동에 대한 리프트 변화량의 효과를 감소시키는 한편, 높은 리프트 밸브설계의 실행은 자속에 대한 저항에 의하여 크게 영향을 받는다.

따라서 낮은 밸브리프트가 바람직하지만, 낮은 값에서의 리프트 높이 변화량은 유동에 대한 보다 더 큰 효과를 야기시켜, 리프트 높이는 허용가능한 리프트 높이 변화량에 대한 보다 더 타이트한 제한으로 정밀하게 세팅되어야만 한다.

리프트를 세팅하는 하나의 방법은 하위부품에 있어서 타이트한 공차로 가공된 부품의 길이를 매칭시킬 것이 요구된다. 리프트는 밸브가 개방될 때에 대항하여 이동하는 매칭된 스톱 플레이트로 세팅된다. 이 방법이 성공적으로 수행되는 방법이긴 하지만, 구성요소의 그룹을 매칭시키는 것 또는 매칭되도록 구성요소를 가공하는 것에 더하여, 소정의 타이트한 공차는 타이트하게 제어된 밸브리프트를 얻기 위한 비용을 증가시킨다.

"연료 인젝터 리프트를 제어하는 방법"이라는 제목의 1986년 9월 9일에 헨슬리(Hensley)에게 허여된 미국특허 제 4,610,080호에는, 상단 하위부품 길이 및 바닥 하위부품 길이를 측정한 후, 리프트 스페이서 심을 변형시켜 소정의 리프트에 매칭시킴으로써 하위부품의 길이의 공차를 보다 느슨하게 할 수 있는 변경 제조방법이 개시되어 있으며, 이에 따라 치수가 차이나는 하위부품이 수용된다. 이러한 방법은 비용이 적게 들지만, 심 변형의 특질로 인하여, 소정의 리프트 세팅과 항상 동일하지는 않은 리프트 때문에 일부 제조 스크랩이 야기된다.

추가적으로, 통상 심에 대하여 요구되는 공간이 최소한이긴 하지만, 하위부품에 있어서의 공차 적층이 심의 변형에 있어서 고려되어야만 한다. 이것은 변형된 심의 내외부 직경에 대한 분포범위를 커지게 한다. 종래의 인젝터 인벨롭은 심 외경 및 내경에서의 큰 변화를 수용할 수 있지만, 인젝터 외경의 소형화에 있어서 최근의 경향은 이러한 리프트 세팅공정을 소요의 공간으로 인하여 보다 덜 바람직한 것으로 한다. 더욱이, 심 높이는 또한 인젝터와 함께 이용되는 O링을 밀봉하는 압착높이에 들어가고, 그리고 일부 하위부품 조합은 권고 안전범위 밖에서 O링 압착을 야기시켜, 스크랩을 초래하게 된다.

보다 최근의 리프트 세팅방법은 시트에 오리피스 디스크를 용접한 후, 밸브본체에 오리피스를 용접하는 단계를 포함하고 있다. 그 후 오리피스 디스크는 소정의 리프트를 얻기 위해서 변형된다. 이러한 방법은 비용면에서 효율적으로 하위부품에서의 공차를 최종 리프트 세팅공정에서 얻을 수 있도록 하지만, 리프트를 완성하기 위한 오리피스 디스크의 변형은, 특히 상당한 변형이 필요하다면, 스프레이 성능과 같은 오리피스의 주요 기능에 부정적인 충격을 줄 수 있다.

어떠한 리프트 세팅방법이 사용되든지, 인접 아마추어의 직각도를 유지하여야만 하고 그리고 이들 표면의 직각 조건으로부터 멀어짐에 따라 자극편 표면은 표면이 마모됨에 따라 리프트를 변화시키도록 야기시킨다.

지금까지는 안티로크 브레이크 제어밸브에 있어서 끼워진 밸브부품에 의하여 밸브 개방위치를 세팅하는 방법이 실행되었지만, 인젝터 밸브리프트 세팅은 보다 더 정밀해져 지금까지와 같은 그러한 방법론에 의해 세팅되어서는 안된다.

본 발명의 목적은, 상대적으로 낮은 비용으로 주어진 인젝터 제조작업에 있어서 최소한의 리프트 변화를 야기시키는, 연료인젝터 내의 밸브요소의 리프트를 정밀하게 세팅하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 심을 필요로 하지 않고, 소형 인젝터 인벨롭과 양립할 수 있고, 인젝터 스프레이 패턴과 간섭을 일으키지 않고, 그리고 밸브리프트 거리가 연장된 서비스 기간동안에 걸쳐서 유지되는 인젝터를 위한 신뢰성있는 정밀한 밸브리프트 세팅방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 내연기관 내에서 사용되는 연료인젝터에 관한 것이며, 보다 상세하게는 인젝터로부터의 연료흐름의 적절한 양을 일관되게 그리고 확실하게 제공하도록 연료인젝터 내의 밸브요소의 리프트의 정밀한 세팅을 가능하게 하는 제조방법 및 인젝터에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 연료인젝터의 종단면도,

도 2는 부품을 용접한 후 리프트의 세팅 이전에 리프트를 고정시키는 기계적인 결합을 야기시키기 위해서 사용되는 억지끼워맞춤 및 간극 홈 부위의 상세를 도시하는, 도 1에 도시된 인젝터 밸브 부위의 확대단면도,

도 2a는 밸브본체 및 쉘 부재의 이동시 억지끼워맞춤 및 간극 홈 부위에 의하여 형성된 기계적인 결합의 일부 확대단면도,

도 3은 밸브본체 및 밸브본체 쉘 부재의 억지끼워맞춤 부위의 변경 형태의 일부 확대단면도,

도 3a는 리프트 세팅 및 부재의 용접 후의 도 3에 도시된 부위를 도시하는 도면,

도 4는 밸브본체 및 쉘 부재의 억지끼워맞춤 부위의 변경 형태의 일부 확대단면도,

도 5는 밸브본체 및 쉘 부재의 억지끼워맞춤 부위의 변경 형태의 일부 확대단면도,

도 6은 인젝터의 사전조립된 파워그룹 및 밸브그룹 하위부품의 키이 치수의 측정을 개략적으로 간단히 나타내는 도면,

도 7은 파워그룹 및 밸브그룹 구성요소의 초기 조립을 개략적으로 나타내는 도면,

도 8a∼8g는 밸브리프트를 세팅하기 위해서 사용되는 리프트 세팅장치 및 방법을 개략적으로 나타내는 도면,

도 9는 세팅된 밸브리프트를 고정시키기 위해서 사용되는 레이저 용접단계를 개략적으로 나타내는 도면이다.

이어지는 명세서 및 청구범위를 통하여 명백해질 본 발명의 이러한 그리고 또 다른 목적은 밸브본체를 지나서 끼워지는 밸브본체 쉘 부재의 이용에 의하여 성취된다. 밸브본체 쉘은 자극편에 대하여 고정되고 그리고 밸브본체는 이 밸브본체에 고정적으로 부착되는 밸브시트를 가져 밸브본체 쉘 및 밸브본체의 상대적인 위치는 밸브리프트를 결정한다. 이들 부재는 소정의 리프트에 상응하는 상대위치에 도달될 때까지 함께 끼워지며, 이 위치는 측정장비에 의하여 검출된다. 밸브본체 및 밸브본체 쉘 부재는 그 후에 이 상대위치를 영구적으로 유지하기 위해서 함께 용접된다.

밸브본체 쉘은 연장부가 조종되는 솔레노이드 자극편으로써 기능하는 입구튜브의 상부단부 및 일단부에 용접되는 비자성 쉘 연장부를 가지고 있다. 밸브본체 쉘의 하부단부가 밸브본체에 밀봉 용접될 때 쉘 연장부는 유체 밀봉을 이루도록 밀봉 용접된다. 밸브본체는 종래의 인젝터에서와 같이 인젝터 작동 동안에 밸브요소를 운반하는 아마추어가 미끄럼 가능하게 되는 보어를 가지고 있다. 아마추어는 또한 쉘 연장부의 보어 내에서 미끄럼 가능하게 된다. 비자성 밸브본체 쉘 연장부는 자극편에 걸쳐서 조종되는 내부 보어를 가지고 있다. 이러한 단단하고 용접된 조립체는 밸브본체 및 밸브본체 쉘의 끼움이 리프트를 세팅하도록 야기될 때에도 입구튜브 자극편 및 아마추어의 단부면의 직각도가 유지되는 것을 보장한다.

본 발명을 실행함에 있어서, 인젝터의 2개의 하위부품이 사전조립되며, 파워그룹은 입구튜브 및 밸브본체 쉘을 포함하고 있고 그리고 밸브그룹은 밸브본체 및 밸브시트를 포함하고 있다.

이들 하위부품 구성요소가 초기에 함께 조립될 때, 리프트가 밸브본체 및 밸브본체 쉘 부재를 함께 더욱 전진시킴으로써 조정될 수 있도록 최종 설계된 리프트보다 큰 리프트가 설정된다.

밸브본체 및 밸브본체 쉘은 소정의 리프트에 상응하는, 최종적으로 치수가 맞춰진 위치에 함께 끼워질 때 이 부재들은 용접되기 전에 세팅위치에 고정되도록 기계적인 결합을 이루는 간섭 치수직경에 해당하는 크기를 가진다.

부품의 상부부위의 프레스 끼워맞춤은 또한 간극 갭의 가능성을 제거함으로써 확실한 솔레노이드 작동을 위한 양호한 자속 통로를 보장한다. 이러한 타이트한 끼워맞춤은 어울리는 튜브표면에 대한 아마추어 이동의 직각도를 유지하여, 직각 조건에서 벗어남으로써 야기되는 밸브 리프트의 점진적인 변화를 회피할 수 있게 한다.

이 타이트한 끼워맞춤은 또한, 아래에 설명되는 바와 같이, 용접 수축으로 인한 사후 용접이동에 저항하도록 보조한다.

측정장비로부터의 신호를 수용하는 폐쇄루브 제어는 연료인젝터를 제조하기 위한 방법에 적절하도록 서보모터를 제어하기 위해서 이용될 수 있다.

밸브본체 및 밸브본체 쉘은 최종적인 세팅위치에 이들을 고정시켜 실을 이용함 없이 유체 밀봉을 완성시키기 위해서 함께 밀봉 용접된다.

이러한 기본적인 방법의 개선에 있어서, 밸브본체 쉘과 밸브본체의 직경 사이의 억지 끼워맞춤의 집중구역은 이들 부재가 최종적인 세팅위치에 끼워짐에 따라 집중되는 부분에 인접하게 위치되는 보다 단단한 재료의 부재 중의 하나의 홈 내로의 보다 항복점이 낮은 재료로 구성되는 이들 부재 중 다른 하나의 재료의 변위를 야기시킨다. 이러한 개선에 있어서, 이들 부재는 용접에 앞서 세팅위치에 이들 부재를 유지시키도록 보조하기 위해서 함께 약간 프레서 끼워맞춤되는 부위를 가지거나 가지지 않을 수 있으며, 또는 선택적으로 이들 부재는 기계적인 결합으로 연결되는 헐거운 끼워맞춤을 가질 수 있다.

이러한 효과는 밸브의 세팅리프트를 감소시키는 용접재료의 수축에 의하여 야기되는 상대이동을 최소화시키는 밸브본체와 밸브본체 쉘 사이의 기계적인 결합을 만들어낸다.

또 다른 개선으로써, 중간의 얇은 외부홈이 제공되어 용접 수축이 부품의 축방향 이동을 야기시키기 보다는 오히려 방사상 방향으로 끌어당기도록 작용하게 하며, 밸브의 세팅리프트를 이동시키는 용접 냉각의 수축효과를 최소화시킨다.

이어지는 상세한 설명에서, 특정용어가 35 USC 112의 요구에 따라 설명된 특정 실시예 및 명쾌함을 위하여 활용되지만, 본 발명은 첨부된 청구항의 범위 내에서 많은 형태 및 변형을 취할 수 있으므로, 이 특정용어는 제한적이지 않은 것으로 해석된다.

도면 특히 도 1에서, 배선 하네스(도시생략)에 전기 커넥터를 수용시키기 위한 하나의 측부로부터 돌출되는 전기 커넥터 부위(14)를 포함하는 기다란 오버몰드 외부 하우징(12)으로 구성되는, 본 발명에 따라서 완전히 조립된 연료인젝터(10)가 도시된다. 연료인젝터의 일반적인 형상은 1996년 2월 27일에 허여된 미국특허 제 5,494,223호; 제 5,494,224호; 및 제 5,494,225호에 개시되어 있다.

입구튜브(16)는 외부 하우징(12)의 상단부 밖으로 연장되어 연료레일(도시생략)에 형성된 정합 소켓 컵 내에 설치된다. 적절한 O링 시일(18) 및 유지특성(19)은 연료레일에 설치된 위치에 인젝터(10)를 잠금시키도록 제공된다.

필터 플러그(20)는 인젝터(10)가 설치되는 연료레일로부터 압력 하의 연료를 수용하는 입구튜브(16) 내의 보어(22)의 상단부에 삽입된다.

보어(22)의 중간부분(24)은 길이방향으로 이동가능한 조절튜브(26)를 수용하여 튜브(26)의 하단부 바로 아래에 놓여있는 압축스프링(28)의 힘을 조정한다. 압축스프링(28)의 나머지 단부는 아마추어(32) 내의 보어(30)의 단부벽에 대항하여 압축된다. 도시되지 않은 공작기계는 적절한 스프링력이 세팅될 때 측부로부터 조정튜브(26) 상으로 입구튜브(16)를 압축시키도록 작용하며, 도시된 외부 리브는 고정 파지작용을 보장한다.

환형 오퍼레이터 솔레노이드 코일 조립체(34)는 외부 하우징(12) 내에 장착되며, 입구튜브(16)의 하단부를 둘러싼다. 코일 하우징(36)은 용접점(40)에서 입구튜브(16)에 대하여 용접되고 그리고 용접점(40)에서 밸브본체 쉘(42)에 용접된다.

솔레노이드 코일(44)은 접촉부(46)를 경유하여 전류를 제공하는 전기 시스템에 의하여 여자화된다.

아마추어(32)는 크림핑된 기다란 니들형상 밸브요소(50)의 상단부가 부착되는 감소된 직경의 관형상 단부(48)를 가지고 있다.

밸브요소(50)의 하단부, 즉 자유단부는 스프링(20)에 의하여 밸브시트(56)의 원추형 표면(54)과 맞닿도록 가압되는 둥근 팁(52)으로 형성된다.

밸브시트(56)는 정렬된 출구보어(58)를 가지고 있어 밸브팁(52)이 표면(54)으로부터 들어올려질 때, 압력 하의 연료는 인젝터(10)의 출구단부 밖으로 분사되도록 흐를 수 있고 그리고 연료의 흐름은 밸브팁(52)이 밸브시트(56) 상에 착좌될 때 차단된다.

밸브시트(56)는 밸브시트의 일단 상의 적층된 가이드 디스크(64) 및 필터 스크린(66)과 밸브시트의 타단 상의 오리피스 디스크(68) 및 백업 워셔(70)와의 사이에서 보어부분(62)에 수용됨으로써 관형상 밸브본체(60)의 하단부에 고정된다. 적층된 요소는 모두 출구단부에서 밸브본체(60)의 크림프된 단부(74)에 의하여 밸브본체 내의 쇼울더 또는 스텝(72)에 대항하여 인접되어 유지된다.

연료인젝터(10)의 출구단부는 흡입 매니폴드 또는 실린더 헤드(도시생략)의 포켓에 수용되어 적절한 O링 시일(74)로 내부에 밀봉된다.

밸브본체(60)는 아마추어(32) 및 밸브요소(50)가 배치되는 메인보어부분(76)을 가지고 있다. 연료는 아마추어(48) 내의 횡단통로(77)를 통하여 메인보어로 들어간다.

밸브요소(50)의 하단부는 가이드 디스크(64)의 중심보어 내에서 미끄럼 가능하게 가이드되는 한편, 아마추어(32)의 상단부는 밸브본체 메인보어부분(76)의 상단부 내에 수용된 성형식 금속 가이드 아일릿(78) 내에서 미끄럼 가능하게 가이드된다. 아일릿(78)이 밸브본체 메인보어부분(76)의 상부단부 상에서 크림프된 후에, 아일릿(78)의 가이드 보어는 공작기계로 정밀하게 성형될 수 있다.

밸브본체 쉘 부재(42)는 조립 동안에 상대적으로 이동가능하게 되도록 밸브본체(60)를 지나서 끼워진다.

밸브리프트 즉 솔레노이드 코일(44)의 여자시 밸브요소(50)가 이동가능한 거리는 아마추어(32)의 상류측 단부면(80)과, 입구튜브(16)의 하부단부 부위로 구성되는 솔레노이드 자극편의 하류측 단부면(82)과의 사이의 간극에 의하여 한정된다.

이 거리는 하나의 부재, 즉 밸브본체 쉘(42)을 다른 하나의 부재, 즉 밸브본체(60)의 외경부를 지나서 끼워넣도록 끼워맞춰서, 밸브리프트를 조정하도록 이들 부재를 이동시킴으로써 조립시 변화될 수 있다. 이러한 조정 가능성은 하나의 부재, 즉 밸브본체 쉘(42)이 입구튜브(16)의 자극편 부위를 지나서 조종되는 상부부분(86)을 가지는 계단식 직경 관형상 비자성 밸브본체 쉘 연장부(94)에 의하여 입구튜브(16)의 자극편 부위에 대하여 고정되기 때문에 초래된다. 밸브본체 쉘 연장부(94)의 하부부분(88)은 밸브본체 쉘(42)의 상부단부에서 카운터보어에 수용된다.

밀폐용접부(90)는 입구튜브(16)에 상부부분(86)을 고정시키고 그리고 밀폐용접부(92)는 밸브본체 쉘(42)의 상부단부에 하부부분(88)을 고정시키며, 양 용접부는 O링 시일 없이도 연료의 유체밀봉을 야기시킨다. 상기된 바와 같이, 밸브본체 쉘(42)은 비 밀폐용접부(40)에 의하여 코일 하우징(36)에 고정된다.

자속 라인이 주로 아마추어(32)를 통과하여 아마추어(32)를 위쪽으로 끌어당기도록 야기시키기 때문에 밸브본체 쉘 연장부(94)는 자기장을 우회시키지 않아야만 한다.

이러한 이유로, 하부부분 연장부(88)는 시리즈 300 스테인레스강과 같은 비 자성 재료로 구성되어야만 하는 반면, 밸브본체 쉘(42) 및 밸브본체(60)는 솔레노이드(44)가 여자화될 때 형성되는 자속 라인에 대한 통로를 제공해야만 하기 때문에 416 및 430 FR 스테인레스강과 같은 자기를 통할 수 있는 재료로 이루어져야 한다. 스테인레스강 재료의 밀폐용접부에 대한 요구로 인하여 레이저 용접 공정이 이용된다.

밸브본체(60) 및 밸브본체 쉘(42)이 함께 조립될 때, 직경부분(96, 97)은 함께 프레스 끼워맞춤된다. 이러한 끼워맞춤은 아래에 설명되는 용접단계의 완료 전후에 주어진 리프트를 세팅하기 위해서 함께 이동될 때 세팅된 위치에 이들 부재를 유지시키도록 보조한다. 이러한 프레스 끼워맞춤은 간극 갭을 회피함에 따라 양호한 자속 통로를 또한 보장하고 그리고 직각도를 유지하도록 또한 돕는다.

플라스틱 커버 쉘(98)은 용접 후 설치된다.

제조시, 2개의 하위부품, 즉 밸브그룹(128A) 및 파워그룹(128B)은 도 7에 도시된 바와 같이 커버 쉘(98)을 제외하고는 완전하게 조립된다.

밸브본체(60) 및 밸브본체 쉘(42)은 각각의 하위부품(128A, 128B)에 포함되지만 이들 하위부품이 밸브리프트를 세팅하는 공정의 일부로써 함께 조립될 때 특정 방식으로 함께 억지끼워맞춤되는 부위를 가지게 된다.

상기된 바와 같이, 밸브본체(60) 및 밸브본체 쉘(42)의 메인 억지끼워맞춤 부분은 밸브본체(60)의 외경부(99)의 크기를 밸브본체 쉘(42)의 내경부(104) 보다 크게 함으로써 함께 프레스 끼워맞춤된다. 예를 들어, 외경부(99)는 직경이 9.275 ±0.025㎜이고 내경부(104)는 직경이 9.212 ±0.02㎜이다. 상부단부에서의 밸브본체(60) 상의 보다 작은 입구부분(95)은 프레스 끼워맞춤 조립체의 움직임을 용이하게 한다.

도 2는 밸브그룹(128A) 및 파워그룹(128B)이 조립되어 용접될 때의 밸브본체(60)와 밸브본체 쉘(42)의 상대위치를 도시한다. 밸브본체 쉘(42)의 내경부(104)는 밸브본체(60)의 인접 외경부(105)보다 작다. 예를 들어, 외경부(105)는 9.45 ±0.025㎜이다. 밸브본체 쉘(42)은 슬립 끼워맞춤으로 직경부(105)에 겹쳐지는 직경부(103)를 가지는 보다 작은 직경의 용접 스커트(97)를 또한 가지고 있다.

밸브본체(60)와 밸브본체 쉘(42) 사이의 보다 실질적인 억지끼워맞춤의 집중 영역(100)은 아래에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 리프트 세팅작업 동안에 형성되는 기계적인 결합을 함께 야기시키는 인접한 잠금 홈(102)을 또한 구비한다.

이러한 초기 조립상태에서, 리프트는 소정의 세팅된 리프트 보다 크게 되도록 설계된다.

부재(42, 60)는 설명될 밸브리프트 세팅작업시 함께 끼워진다. 밸브본체 쉘(42)의 재료(430 FR)는 밸브본체(60)의 재료(416 FR) 보다 항복점이 낮아서, 밸브본체 쉘(42)의 재료의 벌지(108)는 리프트가 세팅됨에 따라 홈(102) 내로 변위된다(도 2a). 최종적으로 리프트가 세팅된 후, 밸브본체 쉘(42)의 단부는 밸브본체(60)의 외경부에 대하여 필릿용접부(122)에 의하여 밀폐용접되는데, 이들 직각을 이룬 표면이 필릿용접을 가능하게 하는 상태이기 때문이다.

잠금 홈(102) 내로 변위되는 벌지(108)는 밸브본체 쉘(42) 및 밸브본체(60)의 상대위치를 고정시키므로써 필릿용접부(122)가 용접된 후 재료가 냉각된 다음에 리프트를 고정시키도록 제공되는 기계적인 결합을 야기시킨다.

본 발명의 발명자는 밸브리프트가 용접 냉각 후에 감소되는 경향이 있다는 것을 발견하였으며, 이러한 경향은 본 발명에 의하여 최소화된다. 즉, 용접된 재료가 냉각됨에 따라, 이러한 재료의 수축은 밸브본체(60) 및 밸브본체 쉘(42)을 함께 끌어당겨 이전에 세팅된 리프트를 감소시킨다.

그렇게 야기된 벌지(108)와 잠금 홈(102)의 기계적인 결합은 이러한 경향에 저항하며, 이러한 작업을 이용하여 대량으로 제조되는 인젝터의 최종적인 리프트에 있어서의 일관성을 보다 양호하게 한다. 사실상, 이러한 결합은 밸브본체(60)와 밸브본체 쉘(42)의 프레스 끼워맞춤의 배제를 허용할 수 있으며; 이들 부품의 슬립 끼워맞춤은 리프트 세팅 동안에 요구되는 최대 힘을 크게 감소시킨다.

용접 스커트(97)는 보다 큰 직경의 메인부위를 갖춘 이행부에서 외부 V자형 홈(107)으로 형성된다. 이러한 V자형 홈(107)은 용접부가 방사상 굽힘을 야기시키면서 냉각됨에 따른 초과 움직임의 지배를 감소시키기 때문에 용접냉각의 효과를 더욱 감소시킨다.

도 3 및 도 3a는 밸브본체와 밸브본체 쉘 구성의 억지끼워맞춤 부위의 변경예를 도시한다. 본 실시예에서, 끼워진 부재, 즉 밸브본체(60A)의 내부는 외부 부재, 즉 밸브본체 쉘(42A)의 직경부분 내에 약간 프레스 끼워맞춤 또는 심지어는 미끄럼 끼워맞춤될 수 있는 직경부분(110)을 가지고 있다. 잠금 홈(102A)은 밸브본체(60A)의 제2 직경부분(116)과 억지끼워맞춤되는 직경부(114)와 인접된다.

더욱이, 얇은 홈(118)은 용접이 이루어지는 밸브본체 쉘(42A)의 단부와 잠금 홈(102A) 사이에서 외부 밸브본체 쉘(42A) 내에 또한 제공된다. 헐거운 끼워맞춤은 밸브본체(60A)의 직경부(116)와 밸브본체 쉘(42A)의 직경부(120) 사이에서 야기된다.

상기된 바와 같이, 외부부재, 즉 밸브본체 쉘(42A)은 록웰경도 "B" 스케일을 가지는 430 FR 스테인레스강과 같은 연하고, 보다 항복점이 낮은 재료로 이루어지는 한편, 내부부재, 즉 밸브본체(60A)는 록웰경도 "C" 스케일을 가지는 416 FR 스테인레스강과 같은 단단하고, 보다 항복점이 높은 재료로 이루어진다.

따라서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 리프트 세팅작업 동안에 함께 가압됨에 따라 밸브본체 쉘(42A) 재료의 벌지(108A)는 잠금 홈(102A) 내로 변위된다.

일단 적절한 리프트가 이하에 설명되는 작업에 의하여 세팅되면, 레이저 용접 비드(122A)는 밸브본체(60A)의 외경부(116)와 밸브본체 쉘(42A)의 단부 사이에 적용된다.

홈(118)은 밸브본체 쉘(42A)의 두께를 얇게 하여 수축이 발생됨에 따라 용접 비드(122A)가 밸브본체의 직경부(116) 상에서 밸브본체 쉘(42A) 내로 반경방향으로 끌어당겨지도록 한다. 이것은 수축력의 일부를 사용하여 밸브리프트 상에서 용접 수축의 효과를 더욱 감소시키도록 한다.

도 4는 가공목적의 공작기계로 하여금 보다 용이한 접근을 가능하게 하도록 얇은 홈(118A)이 기울어져 있는 또 다른 변형예를 도시하고 있다.

도 5는 잠금 홈(102B)이 밸브본체(60B)가 아니라 외부 밸브본체 쉘(42B) 내에 있는 기하학적으로 반대인 변형예를 도시하고 있다. 이러한 구성에 있어서, 밸브본체 쉘(42B)은 밸브본체(60B) 보다 단단한 재료로 이루어지며 벌지(108B)는 밸브본체 재료로 형성된다.

도 6은 개별적으로 사전 조립된 2개의 하위부품을 도시하고 있으며, 밸브그룹(128A)은 도 6에 돌출되어 있는 아마추어(32)를 수용하고 있고 그리고 밸브시트, 가이드, 워셔 등(도시되지 않음)을 고정시킨 밸브본체(60)를 포함하고 있다.

파워그룹(128B)은 솔레노이드 및 또 다른 내부 구성요소를 내재하고 있는 외부 하우징(36)을 포함하고 있으며, 도 16에서 입구튜브(16)는 정상에서, 밸브본체 쉘(42)은 바닥에서 돌출되는 것으로 도시된다.

치수 "A"는 밸브그룹 내에서 측정되며 밸브본체(60) 상의 플랜지(132)의 바닥으로부터 아마추어(32)의 단부에 이르는 거리이다. 치수 "B"는 파워그룹에서 측정되며 입구튜브(16)의 단부면(82)으로부터 밸브본체 쉘(42)의 외부홈(126)의 하부측 표면(125)에 이르는 거리이다.

밸브그룹(128A) 및 파워그룹(128B)은 서로 정렬되는 적절한 장착부(129A, 129B)에 각각 위치된다. 아마추어(32) 및 밸브본체(60)는 밸브본체 쉘 내로 수용되고 그리고 함께 끼워지도록 상대적으로 전진된다. 최초로 조립된 위치에서는 나중에 세팅될 밸브리프트보다 큰 밸브리프트로 세팅된다.

도 7은 파워그룹(128B)에 대한 밸브그룹(128A)의 초기 조립을 수행한 모습을 개략적으로 도시한다. 스플릿 링 고정 홀더(124)는 사전조립된 파워그룹(128B)의 밸브본체 쉘(42) 상의 외부 홈(126)에 맞물린다.

드라이버 공구(134)는 비금속 쉘 커버(98) 및 O링(18)을 제외한 모든 구성요소를 포함하고 있는 사전조립된 밸브그룹(128A) 내에 포함된 밸브본체(60) 상의 플랜지(132)에 맞물린다.

이 드라이버 공구(134)는 고정된 스톱(127)에 닿을 때까지 밸브본체 쉘(42) 내로 밸브본체(60)를 끼움으로써 밸브그룹(128A)을 파워그룹(128B) 내로 가압시킨다. 이러한 점에서, 아마추어(32)의 단부면(80)과 입구튜브(16)의 단부면(82) 사이에는 평균 300 미크론의 큰 간극이 존재한다.

이 때, 조립된 인젝터(10)는, 도 8a∼8g에 정확하게 도시된 바와 같이, 리프트 세팅장치로 이동된다. 명쾌함을 위하여 인젝터(10)의 주요 구성요소들만이 이들 도면에 도시된다.

도 8a에서, 드라이버 공구(134)는 밸브본체(60)의 플랜지(132)의 하부면에 맞물린다. 이 드라이버 공구(134)는 공업용으로 프로그램된 콘트롤러(138)의 제어 하에서 (기어 감속기를 포함할 수 있는) 서보모터(136)에 의하여 구동된다. 스플릿 링 고정 시트(124)는 밸브본체 쉘(42) 내의 외부 홈(126)에 맞물린다.

드라이버 공구(134)의 초기 이동이 수행되어 입구튜브 단부면(82)과 아마추어 단부면(80) 사이의 간극을 200 미크론까지 감소시킨다. 이러한 이동거리는 사전에 취해진 측정값에 상응하게 설정된다. 200 미크론의 갭은 솔레노이드(44)가 입구튜브(16)와 맞물리도록 아마추어(32)를 확실하게 들어올리는 것을 보장하기 위해서 설정된다. 도 8a는 명쾌함을 위하여 실제 갭보다 크게 과장되어 도시된다.

도 8b는 밸브리프트를 세팅함에 있어서 제1 단계를 도시하고 있다. 솔레노이드(44)가 여자화되면, 입구튜브 단부면(82)과 맞물리도록 아마추어 단부면(80)을 끌어당기고, 밸브시트(56)의 원추형 표면(54)으로부터 밸브요소(50)의 팁(52)을 들어올린다.

리니어 인코더 출력 로드(144)의 팁(142)은 입력튜브 단부면(82)과 인접될 때 아마추어(32)에 맞물려 그 위치를 측정하도록 리니어 인코더(146)에 의하여 구동된다. 이 리니어 인코더(146)는 독일 트라운로이트에 위치한 하이덴하인 게엠베하로부터의 상업적으로 유용한 타입일 수 있다. 리니어 인코더(146)는 출력 로드(144)의 각각의 위치에 상응하는 전자신호를 생성하여 로드 팁(142)에 의하여 접촉되는 지점 사이를 전자적으로 측정할 수 있다. 이 로드(144)는 일정 힘 모터에 의하여 제어가능하게 구동되어 넓은 범위에 걸쳐서 일정한 접촉력을 가지게 된다. 초기 판독은 도 8B의 상태에서 취해진다.

도 8c에서, 출력 로드(144)가 밸브시트(56)의 원추형 표면(54)에 대항하여 밸브 팁을 구동시키도록 솔레노이드(44)는 비여자화된다. 또 다른 판독은 정밀한 시동 리프트 거리를 측정하기 위한 지점에서 취해진다.

이들 판독은 서보모터(136)가 드라이브 공구(134)를 구동시켜 밸브본체 쉘(42) 내로 밸브본체(60)를 끼우도록 하는 콘트롤러(138)로 전달되며, 도 8d에 도시된 바와 같이 소정의 최종 리프트 거리의 계산된 갭의 정확한 쇼트가 있는 위치에 간섭 벌지(108)를 야기시킨다.

드라이버 공구(134)는 아마추어(32)가 스프링 백 되도록 해제되며, 이 스프링 백은, 도 8e에 도시된 바와 같이, 리니어 인코더(146)에 의하여 측정된다.

도 8f에 도시된 바와 같이, 드라이버 공구(134)는, 스프링 백의 범위를 고려하여, 계산된 리프트 위치에 상응하는 위치로 서보모터(136)에 의하여 다시 구동된다.

최종 단계로써, 도 8g에 도시된 바와 같이, 솔레노이드(44)는 얻어진 실제 리프트를 리니어 인코더(146)에 의하여 측정하도록 다시 여자화된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 인젝터(10)는 리프트 세팅장치로부터 제거되며, 인젝터(10)가 회전됨에 따라 레이저 용접(150)에 의하여 용접(122)이 이루어진다. 바람직하게, 레이저 빔은 용접 스커트(97)의 외부에 대하여 90°로 향하며, 이 용접 방향은 용접 비드의 축방향 치수를 최소화시킴으로써 밸브 리프트에 대한 용접 수축의 효과를 감소시키는 데에 도움을 준다는 것이 밝혀졌다.

Claims (24)

1. 내연기관용 연료인젝터 내에 소정의 밸브리프트를 세팅하는 방법으로써, 연료인젝터는 밸브본체 부재의 보어 내에서 미끄럼 가능한 니들밸브 아마추어 조립체를 가지고 있으며, 밸브시트는 밸브본체 부재의 단부에 고정되어 니들밸브의 팁에 의하여 맞물리며, 아마추어는 솔레노이드 오퍼레이터의 여자화시 솔레노이드 오퍼레이터의 자극편의 단부면에 대하여 인접되어 미끄럼 가능한 단부면을 가지고 있으며, 아마추어의 이동은 밸브시트로부터 니들밸브 팁을 운반하여 밸브리프트를 형성하며;

   끼움이동을 허용하도록 밸브본체 부재를 지나서 밸브본체 쉘 부재를 끼워맞추는 단계;

   자극편에 대하여 상기 밸브본체 쉘 부재를 고정하는 단계;

   밸브본체 쉘 부재 내로 밸브본체 부재를 끼워 소정의 밸브리프트에 상응하는 세팅위치가 이루어졌을 때를 결정하도록 밸브본체 부재와 밸브본체 쉘 부재의 상대위치를 측정하는 단계; 그리고

   상기 부재들이 기계적인 결합을 야기하도록 함께 끼워짐에 따라 하나의 부재로부터의 재료의 변위가 야기되도록 상기 부재들의 일부를 간섭식으로 끼워맞추는 단계;로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 세팅위치가 설정된 후에 밸브본체 부재에 상기 밸브본체 쉘 부재를 용접하는 단계를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 밸브본체에 장착된 인젝터 구성요소를 포함하고 있는 밸브그룹 및 밸브본체 및 밸브본체 쉘을 함께 끼우기 전에 상기 밸브본체 쉘에 장착된 인젝터 구성요소를 포함하고 있는 파워그룹을 사전조립하는 초기 단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 2 항에 있어서, 밸브본체 부재와 상기 밸브본체 쉘 부재는 상기 용접단계가 수행되는 동안에 상기 세팅위치에 상기 부재들을 고정시키기 위해서 함께 프레스 끼워맞춤되는 부위를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 2 항에 있어서, 용접수축이 밸브본체 쉘 용접스커트의 일부를 방사상 내측으로 끌어당기도록 용접스커트 내에 홈을 형성함으로써 용접부에 인접하여 상기 밸브본체 쉘의 두께를 감소시키는 단계를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 2 항에 있어서, 상기 용접단계에서 필릿용접은 밸브본체 부재의 외주와 상기 밸브본체 쉘의 단부면 사이에 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 2 항에 있어서, 밸브본체 부재에 상기 밸브본체 쉘을 용접하는 상기 단계는 상기 부재들의 세로축선에 90°로 연장되는 방향을 따라서 레이저 빔을 향하게 하는 단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 부재들 중 하나보다 낮은 항복 강도의 상기 부재들 중 다른 하나를 형성하는 단계, 그리고 상기 기계적인 결합을 야기시키기 위해서 상기 다른 하나의 부재의 재료가 상기 홈 내로 변위되도록 위치되는 홈을 갖춘 상기 하나의 부재를 형성하는 단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 2 항에 있어서, 상기 밸브시트에 마주하는 상기 밸브본체 쉘 부재의 단부에 밸브본체 쉘 연장부 부재를 부착시킴으로써 상기 자극편에 상기 밸브 쉘 부재를 고정하는 단계를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 자극편 상에서 상기 밸브본체 쉘 연장부 부재 내의 보어를 조종하는 단계 그리고 자극편 단부편 및 아마추어 단부면의 직각도를 유지하도록 상기 밸브본체 쉘 연장부에 상기 단부면을 가지고 있는 아마추어의 단부를 또한 조종하는 단계를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 10 항에 있어서, 자극편 부재에 그리고 상기 밸브본체 쉘 부재에 상기 밸브본체 쉘 연장부 부재를 용접하는 단계를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 자극편 및 상기 밸브본체 쉘 부재에 상기 밸브본체 쉘 연장부 부재를 용접하는 상기 단계는 상기 밸브본체 쉘 및 연장부 부재에 유체밀봉을 이루도록 밀봉용접을 형성하는 단계로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 2 항에 있어서, 상기 용접단계에서 밀봉용접이 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 9 항에 있어서, 비자성 재료의 상기 연장부 부재를 구성하는 단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 아마추어에 부착되는 기다란 밸브요소를 가지는 타입의 기관용 연료인젝터 내에 밸브리프트를 세팅하는 방법으로써, 밸브요소는 연료유동을 시작시키거나 멈추도록 연료인젝터를 개방 또는 폐쇄시키기 위해서 밸브시트로부터 그리고 밸브시트 상으로 이동되는 팁을 가지고 있으며, 여자화될 때 솔레노이드 오퍼레이터는 아마추어를 이동시켜 밸브요소를 고정된 스톱에 대항하여 그리고 밸브시트로부터 이동시키도록 하며, 이 이동은 소정의 밸브리프트를 구성하며;

    2개의 부재의 상대위치가 소정의 밸브리프트를 이루도록 하는 방식으로 2개의 부재를 함께 끼우는 단계, 및 상기 소정의 밸브리프트에 상응하는 위치에 이를 때까지 그 상대위치를 측정하는 단계;

    상기 부재들 중 하나 내의 홈에 인접한 상기 부재들 사이에 억지 끼워맞춤의 집중부분을 생성하는 단계 및 상기 부재들이 함께 끼워져 상기 부재들 사이에 기계적인 결합을 야기시킴에 따라 상기 부재들 중 하나로부터 상기 홈으로 재료를 변위시키는 단계; 그리고

    상대적으로 끼워진 위치 및 상응하여 결정된 밸브리프트를 영구적으로 고정시키기 위해서 상기 부재들을 함께 용접하는 단계;로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 연료레일 내의 시트에 장착되는 연료인젝터로써,

    인젝터 하우징;

    상기 하우징 내의 솔레노이드 오퍼레이터 코일;

    고정된 스톱을 형성하는 단부면을 가지며 상기 솔레노이드 코일 내에 놓여있는 자극편 부위를 가지고 있으며, 연료레일로부터의 연료유동을 수용하기 위한 내부 보어를 가지고 있는 입구튜브;

    상기 솔레노이드 코일이 여자화될 때 상기 자극편 단부면에 대항하여 들어올려지는 단부면을 가지는 아마추어를 포함하고 있고, 그리고 부착된 기다란 밸브요소를 또한 포함하고 있는 아마추어-밸브요소 조립체;

    밸브본체를 통하여 연장되는 보어와 정렬되는 상기 밸브본체의 일단에 고정적으로 장착되는 밸브시트 부재를 가지고 있으며, 상기 아마추어-밸브요소 조립체가 상기 보어 내에 미끄럼 가능하게 수용되는 상기 밸브본체;

    상기 밸브본체 보어 밖으로의 연료유동을 허용하도록 개방되는 개구부를 가지는 상기 밸브시트;

    상기 아마추어에 맞물리도록 장착된 압축스프링에 의하여 상기 밸브시트와 맞물림되도록 가압되는 팁을 가지는 상기 밸브요소로써, 상기 팁은 상기 밸브시트와 맞물릴 때 연료의 유동을 폐쇄하며, 여자화될 때 상기 솔레노이드 코일은 상기 아마추어가 상기 밸브본체 내의 상기 보어로부터의 연료의 유출을 허용하도록 상기 자극편 부위 단부면에 대항하여 끌어당겨질 때 상기 밸브시트와의 맞물림으로부터 상기 밸브 팁을 잡아당기는 상기 밸브요소;

    상기 밸브본체 쉘과 상기 밸브본체 사이의 결합을 형성하는 상기 밸브본체 쉘 및 밸브본체의 끼움이동에 의하여 상기 직경부위의 하나로부터 변위되는 재료와 함께 간섭 끼워맞춤되는 직경부위를 가지고 상기 밸브본체를 지나서 끼워지는 밸브본체 쉘;

    상기 자극편에 인접한 상부단부에서의 상기 자극편에 또한 상기 밸브본체에 대하여 고정되어, 이에 따라 상기 밸브본체 및 밸브본체 쉘의 상대적으로 끼워진 위치가 소정의 밸브리프트를 세팅하는 상기 밸브본체 쉘;로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료인젝터.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 밸브본체 쉘의 상기 상부단부 또한 상기 자극편에 부착되는 비자성 밸브본체 쉘 연장부를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 연료인젝터.
18. 제 16 항에 있어서, 상기 밸브본체 쉘 및 밸브본체는 함께 고정되도록 용접되는 것을 특징으로 하는 연료인젝터.
19. 제 16 항에 있어서, 상기 밸브본체 및 밸브본체 쉘은 서로에 대하여 조정되어 끼워진 위치에서 유지되도록 함께 프레스 끼워맞춤되는 부위를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 연료인젝터.
20. 제 16 항에 있어서, 상기 변위된 재료를 수용하도록 상기 간섭 끼워맞춤된 부위에 인접하게 위치되는 상기 밸브본체 및 밸브본체 쉘 중 하나에 간극 홈을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 연료인젝터.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 밸브본체 또는 밸브본체 쉘 중 하나는 보다 낮은 항복강도를 가져 이에 따라 상기 부재의 상대적인 끼움에 의하여 야기되는 변위는 상기 간극 홈 내로 이동되는 것을 특징으로 하는 연료인젝터.
22. 제 17 항에 있어서, 상기 연장부는 조종되는 상기 자극편 연장부를 지나서 수용되는 상부보어를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 연료인젝터.
23. 제 22 항에 있어서, 상기 연장부 상부보어는 상기 아마추어의 일단을 또한 수용하고 있는 것을 특징으로 하는 연료인젝터.
24. 제 22 항에 있어서, 상기 연장부는 상기 자극편 및 상기 밸브본체 쉘에 밀봉 용접되고, 그리고 상기 밸브본체 쉘은 유체 밀봉을 제공하도록 상기 밸브본체에 밀봉 용접되는 것을 특징으로 하는 연료인젝터.