KR20010043148A - 연료 분사 밸브 - Google Patents

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KR20010043148A
KR20010043148A KR1020007012048A KR20007012048A KR20010043148A KR 20010043148 A KR20010043148 A KR 20010043148A KR 1020007012048 A KR1020007012048 A KR 1020007012048A KR 20007012048 A KR20007012048 A KR 20007012048A KR 20010043148 A KR20010043148 A KR 20010043148A
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스티어휴베르트
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클라우스 포스, 게오르그 뮐러
로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 특히 내연 기관의 연료 분사 시스템을 위한 연료 분사 밸브와 같은 연료 분사 밸브(1)에 관한 것으로서, 이 연료 분사 밸브는 압전식 또는 자기 변환식 액츄에이터(13)와, 이 액츄에이터(13)와 밸브 니들(2)에 의해 작동 가능하며 밸브 시트면(5)과 협동하여 밀봉 시트를 형성하는 밸브 폐쇄체(3)를 포함한다. 또한, 상기 연료 분사 밸브는 액츄에이터(13)와 밸브 니들(2) 사이에 배치되어 밸브 니들(2)의 긴 밸브 니들 스트로크 내로 액츄에이터(13)의 액츄에이터 스트로크를 증가시키기 위해 제공된 변환 장치를 갖는다. 이를 위하여, 상기 변환 장치는 반경 방향으로 연장된 적어도 하나의 강성 레버 세그먼트(26, 27)를 갖는 적어도 하나의 레버 플레이트(21)를 포함한다.

Description

연료 분사 밸브{Fuel injection valve}
독일특허 제 195 19 192 C1 호에는 청구항 제 1 항의 종류에 따른 연료 분사 밸브가 이미 공지되어 있다. 이 출원서에 기재된 변환 장치에는 밸브 니들을 개방하기 위하여 압전식 액츄에이터가 설치된다. 여기서, 압전식 액츄에이터는 팽창하면서 스프링의 힘에 대항하여 제 1 피스톤을 작동시킨다. 제 1 피스톤의 내부에는 밸브 니들과 견고하게 결합되어 있는 제 2 피스톤이 제공된다. 또한, 제 2 피스톤에는 제 1 피스톤의 내면과 제 2 피스톤 사이에 배치되는 소형 스프링이 제공된다. 이때, 제 1 피스톤과 제 2 피스톤은 연료가 충진될 수 있는 작업 공간을 형성한다. 여기서, 상기 작업 공간은 제 1 피스톤 및/또는 제 2 피스톤의 운동만으로 체적 변화가 가능하도록 형성된다. 따라서, 제 1 피스톤이 운동하게 되면 제 2 피스톤도 운동할 수 있다. 피스톤을 운동시킴으로써 체적을 변화시키기 위해 제공된 유효 넓이는 제 1 피스톤과 제 2 피스톤의 직경에 따라 결정될 수 있다. 체적 변화는 이 넓이의 비율에 따른다.
이러한 공지된 변환 장치의 단점으로서는 상대적으로 고가이며 조밀도에 관련하여 최적의 구조 형태를 갖지 못한다는 것이다. 또한, 연료 분사 밸브를 직접 작동시키기 위해서는 제 2 피스톤에 제공된 소형 스프링만으로 충분하지 못하다는 것이다. 따라서, 상술한 출원서에서는 연료 분사 밸브를 작동시키기 위하여 추가의 보조 장치가 형성되어 있다. 그렇지만, 이러한 보조 장치도 상대적으로 고가이며 추가의 공간을 필요로 한다.
다른 단점으로서는, 액츄에이터를 이용한 밸브 작동을 위하여 대량의 매질을 사용하여야 할뿐만 아니라 액츄에이터가 탄성 및/또는 스프링 구조 부품과 압축성 액체에 대하여 작용되어야 하기 때문에 상대적으로 긴 변환 시간이 필요하게 되어, 결과적으로 연료 분사 밸브는 높은 변환 주기를 갖는 급속 변환 연료 분사 밸브로서는 적당하지 못하다는 것이다.
본 발명은 청구항 제 1 항의 종류에 따른 연료 분사 밸브에 관한 것이다.
도 1은 변환 장치를 구비한 본 발명에 따른 연료 분사 밸브의 제 1 실시예로서, 연료 분사 밸브가 내부 개방식 연료 분사 밸브로서 형성된 모습을 부분적으로 도시한 종단면도.
도 2는 본 발명에 따른 연료 분사 밸브의 제 2 실시예로서, 연료 분사 밸브가 외부 개방식 연료 분사 밸브로서 형성된 모습을 부분적으로 도시한 종단면도.
도 3은 도 1과 도 2에 도시한 실시예들에서 사용되는 레버 플레이트를 확대 도시한 평면도.
도 4는 레버 플레이트의 일부분을 이루며 각인부를 갖는 레버 세그먼트를 도 3의 선 Ⅳ-Ⅳ을 따라 도시한 단면도.
도 5는 레버 플레이트의 다른 실시예로서 리세스를 통하여 레버 세그먼트들이 상호 분리된 모습을 도시한 단면도.
도 6은 레버 플레이트의 다른 실시예로서 강성 레버 세그먼트 근처에 유연한 탄성 스프링 세그먼트가 제공된 모습을 도시한 단면도.
도 7은 레버 플레이트의 다른 실시예로서 유지 디스크에 레버 세그먼트가 고정된 모습을 도시한 단면도.
이에 비하여, 청구항 제 1 항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 연료 분사 밸브는 변환 장치를 저렴하고 매우 조밀하게 구성함으로써 상기 문제점을 간단히 해결할 수 있는 장점을 갖는다. 또한, 유압 매질을 필요로 하지 않기 때문에, 본 발명에 따른 새로운 해결책은 수포가 형성될 수 있는 연료에도 적합하다. 이외에, 반경 방향으로 연장된 고강도의 강성 레버 세그먼트에 의해서 스트로크 변환이 높은 변환 주기로 가능하기 때문에 연료 분사 밸브는 급속 변환 연료 분사 밸브로서도 사용될 수 있다.
바람직하게는, 종속항에 기재된 조치를 통하여 청구항 제 1 항에 기재된 연료 분사 밸브의 다른 구조가 가능하다.
바람직한 방식으로서, 리세스를 통하여 서로 분리되는 복수의 레버 세그먼트가 제공된다. 한편으로 레버 세그먼트 상에서 하중을 균일하게 분포시키며, 다른 한편으로 레버 세그먼트를 바람직한 방식으로 서로 결합함으로써, 개별 레버 세그먼트들은 서로에 대해 견고하게 배치되며 추가의 고정 장치를 필요로 하지 않는다. 이외에, 리세스를 형성함으로서 레버 세그먼트 내의 인장력이 억제되어 스트로크 변환에 대한 기능적인 방식에 유리하게 작용한다.
바람직하게는, 레버 세그먼트는 주로 레버 플레이트의 중심으로부터 레버 플레이트의 가장자리까지 뻗어 있는 각인부를 갖는다. 이로써, 레버 세그먼트는 보강되며, 이것은 변환 시간을 단축시킬 수 있다.
바람직한 방식으로서, 레버 플레이트는 강성 레버 세그먼트들을 제작하는 기술과 유연한 탄성 스프링 세그먼트들을 제작하는 다른 기술로 구성된 두 가지의 상이한 세그먼트 제작 기술로 제작된다. 강성 레버 세그먼트들에 의해 주어진 상술한 장점에 추가하여, 유연한 탄성 스프링 세그먼트들에 의해서 다른 특별한 장점을 얻을 수 있다. 그 이유는, 스프링 세그먼트에 의하여 레버 플레이트가 복원 스프링이나 압축 스프링의 기능도 수행하며, 이로써 구성 부품들을 절약할 수 있기 때문이다.
바람직하게는, 레버 세그먼트들은 얇고 유연한 탄성 유지 디스크 상에 고정된다. 이 때문에, 강성 레버 세그먼트들은 서로에 대해 접촉하지 않는 상태로 견고하게 배열될 수 있다. 이외에, 레버 플레이트의 레버 세그먼트들은 레버 플레이트를 하나의 부품으로 제작할 때는 가능하지 않거나 거의 불가능한 특별한 형태를 가질 수 있다. 바람직한 방식으로서, 유지 디스크는 금속 시트 또는, 특히 폴리아미드와 같은 합성 수지로 구성된다. 이 때문에, 레버 플레이트를 연료에 내성을 가질 뿐만 아니라 저렴하고 조밀한 구조로 제작할 수 있다.
바람직하게는, 연료 분사 밸브가 내부 개방식 연료 분사 밸브일 경우에, 액츄에이터는 중간 지지부 상에 배치된 관형 압력 케이싱을 거쳐서 레버 세그먼트에 작용하며, 그 결과 외부 지지부 상에 배치된 레버 세그먼트는 밸브 하우징과 접하고 내부 지지부 상에 배치된 레버 세그먼트는 밸브 니들과 맞물린다. 또한, 레버 플레이트를 사용함으로써, 특히 저렴하며 정비를 자주 할 필요가 없는 공간 절약형 변환 장치의 형태가 가능하다. 압력 케이싱은 엑츄에이터에 의해 국부적으로 둘러싸이는 것이 바람직하며, 이를 위하여 엑츄에이터는 리세스를 갖는다. 이로써, 압력 케이싱이 액츄에이터의 내부로 연장될 수 있기 때문에, 특히 공간을 절약할 수 있는 형태의 실시예가 가능하다. 이외에, 압력 케이싱의 내부는 연료관으로서 형성될 수 있으며, 예를 들어 압축 스프링, 복원 스프링, 지지 부품 및 고정 부품과 같은 추가 부품을 위한 공간이 제공될 수 있다. 또한, 압력 케이싱은 레버 세그먼트 쪽으로 확장되는 것이 바람직하다. 이로써, 내부 지지부와 밸브축 사이의 거리가 결정되면 중간 지지부와 밸브축 사이의 거리를 조절할 수 있으므로, 변환 장치의 적절한 변환 비율이 선택될 수 있고, 이 때문에 액츄에이터의 스트로크에 대한 밸브 니들의 스트로크 비율이 조절될 수 있다. 특히, 매우 작은 직경을 갖는 압력 케이싱에서도 적절한 변환 비율을 얻을 수 있다.
바람직하게는, 복원 스프링은 레버 세그먼트에 작용하며, 압축 스프링은 밸브 니들을 거쳐서 압축 스프링과 반대 방향으로 레버 세그먼트에 작용하고, 이때 압축 스프링은 레버 세그먼트에 복원 스프링보다 큰 회전 모멘트를 적용한다. 이 때문에 밸브가 작동하면, 압축 스프링의 힘에 의해 레버 세그먼트에 가해지는 개방력이 밸브 니들에 제공될 수 있으며, 이로써 개방 운동에 대한 엑츄에이터 운동과 밸브 니들의 질량을 고려하여 개방 속도를 조절할 수 있다. 이외에, 밸브 니들에 작용하는 복원력은 복원 스프링의 힘을 통하여 제공된다. 액츄에이터의 엑츄에이터 운동과 밸브 니들의 질량을 고려함으로써, 밸브 니들의 폐쇄 운동에서 주어지는 폐쇄 속도가 조절될 수 있다. 연료 분사 밸브가 폐쇄되면, 압축 스프링은 레버 세그먼트를 거쳐서 압력 케이싱에 의해 차단되고, 이로써 복원 스프링의 회전 모멘트는 밸브 니들이 연료 챔버 내의 압력에 대항해서 밸브 시트에 압축될 정도로 충분하게 되어 밀봉 시트를 형성한다. 이러한 배치에서, 연료 분사 밸브는 액츄에이터의 작동에 대하여 단지 간접적으로 개방되거나 폐쇄되도록 제어된다. 이때, 밸브를 개방하거나 폐쇄하기 위하여 밸브 니들에 작용하는 힘은 압축 스프링과 복원 스프링에 의해서 주어진다. 무시할 수 있는 무게의 레버 세그먼트와 작동하고자 하는 밸브 니들의 미소 질량을 조합함으로써, 특히 높은 변환 주기가 가능하다.
본 발명에서, 연료 분사 밸브가 외부 개방식 연료 분사 밸브일 때, 액츄에이터는 중간 지지부에 배치된 압력 케이싱에서 레버 세그먼트에 작용하며, 레버 세그먼트가 외부 지지부에서 밸브 하우징과 접하여 내부 지지부를 거쳐 밸브 니들에 작용하고, 압축 스프링이 레버 세그먼트에 작용하며, 이때 압축 스프링이 레버 세그먼트에 작용하는 회전 모멘트는 액츄에이터가 레버 세그먼트에 작용하는 회전 모멘트와 반대로 설정되는 것이 바람직하다. 이로써, 액츄에이터의 액츄에이터 스트로크를 밸브 니들의 밸브 니들 스트로크로 변환하기 유리하게 선택된다. 액츄에이터를 작동시킨 후에 밸브를 폐쇄하면, 복원 스프링의 복원력으로 레버 부품에 대항하여 압착되는 밸브 니들은 내부 지지부 상에 반경 방향력을 작용하지 않으며, 이 때문에 경우에 따라 밸브 니들을 적절하게 안내한다는 조건하에서 밸브 시트에 대항하여 반경 방향으로 압축 응력이 없는 상태로 압착된다.
본 발명의 실시예들을 도면에 간단히 도시하며 이하의 설명에서 상세히 설명한다.
도 1의 종단면도에서는 본 발명에 따른 연료 분사 밸브(1)를 부분적으로 도시한다. 이 연료 분사 밸브(1)는 내부 개방식 연료 분사 밸브(1)로서 형성된다. 연료 분사 밸브(1)는 혼합물 압축 및 불꽃 점화식 내연 기관의 연소실 내로, 특히 연료, 특히 가솔린을 직접 분사하기 위해, 소위 연료 직접 분사 밸브(1)의 형태로 사용된다. 한편, 본 발명에 따른 연료 분사 밸브(1)는 다른 용도로 사용하는 경우에도 적합하다.
연료 분사 밸브(1)는 밸브 니들(2)에 의해 작동 가능한 밸브 폐쇄체(30)를 갖는다. 본 실시예에서 밸브 폐쇄체(3)는 밸브 니들(2)과 일체로 형성된다. 밸브 폐쇄체(3)는 원뿔형으로 형성되는 데, 이때 원뿔대는 분사 방향으로 뻗어 있다. 밸브 폐쇄체(3)는 밸브 시트 몸체(4)에 구성된 밸브 시트면(5)과 협동하여 밀봉 시트를 형성한다. 밸브 니들(2)은 이 니들의 운동시 밸브 니들 안내구(7, 8)를 통과하도록 밸브축(6)을 따라서 안내된다. 밸브 시트 몸체(4)와 밸브 니들 안내구(7, 8)는 밸브 하우징의 분사측 전방부(9)에 배치된다. 연료 공급은 밸브 하우징의 후방부(11)에 배치되는 연료 공급관(10)을 거쳐서 이루어진다.
연료 분사 밸브(1)를 작동시키기 위하여 밸브 하우징의 중간부(12)에 제공되며 압전식이나 자기 변환식으로 형성될 수 있는 액츄에이터(13)가 사용된다. 액츄에이터(13)는 전기 제어 신호에 의해 작동한다. 이를 위하여 필요한 전선이 밸브 하우징의 후방부(11)에서 접속용 소켓(14)을 거쳐서 연료 분사 밸브(1)에 접속된다. 액츄에이터(13)가 작동하면, 액츄에이터는 확장되고 밸브 하우징의 중간부(12)에 배치된 관형 압력 케이싱(16) 상에서 인장 스프링(15)의 힘에 대항하여 밸브 하우징의 후방부(11)로 작동한다. 따라서, 액츄에이터(13)가 작동하면, 관형 압력 케이싱(16)은 연료 공급관(10)의 방향을 향하여 밸브 하우징의 후방부(11)로 밀쳐진다.
연료 챔버(17)로의 연료 공급은, 관형 압력 케이싱(16) 내에 내부 연료 관류구(18)를 형성하며, 관형 지지 부품(20) 내에 내부 연료 관류구(19)를 형성하고, 관형 압력 케이싱(16) 중에서 레버 플레이트(21)를 향한 부분 및/또는 레버 플레이트(21)에 적절한 관류구를 형성하며, 연료 챔버(17) 내에 연료를 공급하는 밸브 니들 안내구(7, 8)가 제공되도록 구성함으로써 이루어진다.
연료 분사 밸브(1)의 폐쇄 상태에서는, 관형 압력 케이싱(16)의 내부에 배치되는 복원 스프링(22)이 밸브 니들(2)에 작용하며, 그 결과 밸브 니들(2)의 원뿔형 밸브 폐쇄체(3)가 밸브 시트(4)의 밸브 시트면(5)에 대항하여 압착되고, 이로써 연료가 연료 챔버(17)로부터 내연 기관의 연소실 내로 유입될 수 있다. 이때, 밸브 하우징의 후방부(11)에 배치된 인장 스프링(15)은, 레버 플레이트(21)에 작용하는 압축 스프링(24)이 액츄에이터(13)를 작동시키지 않으면서 관형 압력 케이싱(16)을 통하여 억제하도록, 밸브 하우징의 중간부(12)에 배치된 관형 압력 케이싱(16)을 거쳐 레버 플레이트(21) 위의 중간 지지부(23)에 작용한다. 이때, 압축 스프링(24)은 밸브 니들(2)에 배치된 레버 플레이트(21)를 거쳐서 내부 지지부(25)와 접촉한다. 복원 스프링(22)은 밸브 니들(2)에 대향 배치된 쪽에서 압력 케이싱(16)에 배치된 관형 지지 부품(20)과 접촉한다.
연료를 내연 기관의 연소실 내로 분사하기 위하여, 연료 분사 밸브(1)는 액츄에이터(13)에 의해 작동된다. 상술한 바와 같이, 액츄에이터(13)가 작동하면 관형 압력 케이싱(16)은 밸브 하우징의 후방부(11)의 방향으로 운동하며, 이로써 관형 압력 케이싱(16)은 더 이상 압축 스프링(24)에 대항하여 레버 플레이트(21)에 작용하지 않는다. 압축 스프링(24)이 복원 스프링(22)보다 큰 회전 모멘트로 레버 플레이트(21)에 작용하기 때문에, 레버 플레이트(21)의 레버 세그먼트(26, 27)은 반전되고, 이때 레버 세그먼트(26, 27)은 밸브 하우징의 분사측 전방부(9)에 배치된 외부 지지부(28)에 지지된다. 레버 플레이트(21)의 레버 세그먼트(26, 27)들이 반전되면, 밸브 니들 안내구(7, 8)를 통하여 안내된 밸브 니들(2)이 밀쳐지며, 이로써 원뿔형 밸브 폐쇄체(3)는 밸브 시트(4)의 밸브 시트면(5)으로부터 상승되어 밀봉 시트를 개방한다. 밸브 폐쇄체(3)와 밸브 시트(4) 사이에 형성된 틈새를 통하여 연료 분사 밸브(1)의 연료 챔버(17)로부터 내연 기관의 연소실로 연료가 배출된다.
액츄에이터(13)가 중단된 후에, 인장 스프링(15)은 중간 지지부(23)위에 배치된 관형 노즐 케이싱(16)을 통하여 레버 플레이트(21)의 레버 세그먼트(26, 27)에 작용하며, 이때 인장 스프링(15)을 통하여 발생되어 레버 플레이트(21)에 작용하는 회전 모멘트는 압축 스프링(24)을 통하여 발생된 회전 모멘트보다 더 크며, 그 결과 레버 플레이트(21)의 레버 세그먼트(26, 27)들은 이 부품들의 초기 위치로 반송되고, 이때 외부 지지부(28) 상에 배치된 레버 세그먼트(26, 27)들은 밸브 하우징의 분사측 전방부(9)에서 지지된다. 이로써, 압축 스프링(24)은 내부 지지부(25) 상에 배치된 레버 플레이트(21)를 거쳐서 더 이상 밸브 니들(2)에 작용하지 않는다. 밸브 하우징의 후방부(11)를 향한 단부에서 관형 압력 케이싱(16)의 내부에 배치된 관형 지지 부품(20)에 지지되는 복원 스프링(22)을 통하여, 밸브 니들(2)은 밸브 폐쇄체(3)가 밸브 시트 몸체(4)와 함께 밸브 시트면(5)에서 밸브 니들의 폐쇄 위치로 밀쳐지게 되어 밀봉 시트를 형성하며, 이로써 연료를 연료 챔버(17)로부터 내연 기관의 연소실로 유입시킬 수 있다. 관형 지지 부품(20)의 축방향 길이를 변화시킴으로써, 복원 스프링(22)에는 조절 가능한 압축 응력이 작용될 수 있으며, 결과적으로 복원 스프링(22)을 이용함으로써 밸브 시트(4)의 밸브 시트면(5)에 대항해서 밸브 니들(2)의 밸브 폐쇄체(3)를 압착하기 위하여 주어진 압착력을 조절할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 연료 분사 밸브(1)의 제 2 실시예를 부분적으로 도시한 종단면도이다. 이 실시예에 있어서, 연료 분사 밸브(1)가 바깥쪽으로 개방된다는 점에서 도 1에 도시한 실시예와 구별된다. 상술한 부품들은 동일한 도면 부호로 표기한다. 따라서, 반복되는 설명은 생략한다.
본 실시예에서, 액츄에이터(13)의 액츄에이터 스트로크는 연료 분사 밸브(1)가 작동하면 밸브 하우징의 전방부(9)의 방향으로 진행되며, 이로써 액츄에이터(13)는 중간 지지부(23) 상에 배치된 관형 압축 케이싱(16)을 통하여 레버 플레이트(21)에 직접 작용한다. 따라서, 도 1에 도시한 인장 스프링(15)은 생략할 수 있다. 연료 분사 밸브(1)를 폐쇄하기 위해서 분사 방향을 따라 확장된 원뿔형 밸브 폐쇄체(3)가 밸브 하우징의 후방부(11)의 방향으로 밸브 시트면(5) 상에서 밸브 시트 몸체(4)에 대항하여 압착되어야 하기 때문에, 복원 스프링(22)은 밸브축(6)을 따라서 밸브 하우징의 후방부(11)의 방향으로 밸브 니들(2)에 일정한 힘을 가한다. 이때, 복원 스프링(22)은 밸브 니들 안내구(8)에 직접 지지될 수 있거나 추가의 지지 부품이 제공될 수도 있다. 압축 스프링(24)은 레버 플레이트(21)의 레버 세그먼트(26, 27)위에 배치된 중간 지지부(23)에서 도 1과 동일한 방식으로 작용한다.
연료 분사 밸브(1)를 작동시키기 위하여 액츄에이터(13)가 작동하며, 이때 액츄에이터는 확장되어 중간 지지부(23) 상에 배치된 관형 압력 케이싱(16)을 거쳐서 레버 플레이트(21) 상에 작용하고, 액츄에이터(13)의 액츄에이터 힘을 통하여 발생되며 레버 세그먼트(26, 27) 상에 작용하는 회전 모멘트가 복원 스프링(22)의 힘을 통하여 레버 플레이트(21)의 레버 세그먼트(26, 27) 상에 작용하는 회전 모멘트보다 더 크기 때문에, 복원 스프링(22)의 복원력에 대항하여 작용하게 되며, 이로써 내부 지지부(25) 상에 배치된 레버 세그먼트(26, 27)들은 밸브 니들(2)에 작용하고 이 밸브 니들은 밸브축(6)을 따라서 밸브 시트 몸체(4)의 방향으로 운동하며, 결과적으로 밸브 시트면(5) 상에 배치된 원뿔형 밸브 폐쇄체(3)가 밸브 폐쇄체(4)로부터 상승되어 밀봉 시트를 개방한다. 밸브 폐쇄체(3)와 밸브 시트(4) 사이에 형성된 틈새를 통하여 연료 분사 밸브(1)의 연료 챔버(17)로부터 연료를 내연 기관의 연소실 내로 유입할 수 있다.
액츄에이터(13)를 중단시킨 후에, 압축 스프링(24)은 레버 플레이트(21)의 레버 세그먼트(26, 27) 상에 작용하여 이 레버 세그먼트들을 초기 위치로 반송한다. 이로써, 액츄에이터(13)는 관형 압력 케이싱(16)을 거쳐서, 그리고 내부 지지부(25)와 더 이상 접촉하지 않는 레버 플레이트(21)를 거쳐서 밸브 니들(2)에 작용하며, 이로써 복원 스프링(22)은 밸브축(6)을 따라서 밸브 하우징의 후방부(11)의 방향으로 밸브 니들(2)을 반송하여 밸브 시트면(5)에 배치된 원뿔형 밸브 폐쇄체(3)가 밸브 시트 몸체(4)에 대항하여 압착될 수 있다. 도 1의 실시예와 상응하게, 밸브 폐쇄체(3)를 밸브 시트 몸체(4)의 밸브 시트면(5)에 대항하여 압착하기 위한 압착력은 밸브 니들 안내구(8)의 축방향 위치를 통하여 조절될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 레버 플레이트(21)의 실시예를 도시한 평면도이다. 이 레버 플레이트(21)는 내부 리세스(29)와, 외부 리세스(33, 34, 35)를 통하여 상호 분리되는 레버 세그먼트(30, 31, 32)들과, 각각 두 개의 레버 세그먼트(30, 31, 32)들을 연결하는 결합 브리지(36, 37, 38)를 갖는다. 예를 들어 각각 120o의 각도로 설정되어 상호 배치된 레버 세그먼트(30, 31, 32)들을 반전시킬 때에는, 결합 브리지(36, 37, 38) 내에 인장력이 발생한다. 레버 세그먼트(30, 31, 32)들은, 예를 들어 원형 단면 혹은 원형 섹터 모양으로 이루어진다. 결합 브리지(36, 37, 38)에서는 내부 리세스(29)로 인하여 인장력이 감소한다. 또한, 내부 리세스(29)와 외부 리세스(33, 34, 35)들은 연료 관류구로서도 사용될 수 있다. 레버 세그먼트(30, 31, 32)들은 강성 구조로 형성되는 데, 이 강성 구조는 레버 세그먼트(30, 31, 32)의 재료 강도 및/또는 도 3에서 일례로서 하나의 레버 세그먼트(32)만으로 도시한 반경 방향 연장 각인부의 재료 강도를 통하여 얻을 수 있다. 내부 리세스(29)와 외부 리세스(33, 34, 35)들의 형태가 도시한 형상과 부품수로 제한되지 않을 뿐만 아니라 레버 세그먼트(30, 31, 32)들도 도시한 부품수로 제한되지 않으며, 또한 각인부(39, 40, 41)도 도시한 형상과 개수로 제한되지 않는다. 이외에, 레버 플레이트(21)의 모든 레버 세그먼트(30, 31, 32)들은 반드시 동일한 보강 기술을 가질 필요는 없다. 명확한 설명을 위하여, 다음 도면들에서 각인부(39, 40, 41)를 통과하는 레버 세그먼트(30, 31, 32)들을 상세하게 도시한다. 도면과 설명을 간략하게 진행하기 위하여, 도 3에서와 마찬가지로 각 도면에서 3개의 레버 세그먼트(30, 31, 32)들만을 도시한다.
도 4에서는 도 3에서 Ⅳ-Ⅳ로 표시한 절취선을 따라서 레버 플레이트(21)의 레버 세그먼트(32)을 통과하는 단면을 도시한다. 각인부(39, 40, 41)들 중에서 각인부(39)와 각인부(41)는 동일 평면에 배치되고 각인부(39)와 각인부(40)는 대향 평면에 배치될 수 있다. 이외에, 각인부들 중에서 각인부(39)와 각인부(40)는 동일 강도로 형성되고 각인부(40)와 각인부(41)는 상이한 강도로 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 레버 플레이트(21)의 다른 실시예를 도시한 평면도이다. 여기서 상술한 부품은 동일한 도면부호를 부여한다. 따라서, 반복해서 설명하지 않는다. 이 실시예에서는 내부 리세스(29)와 외부 리세스(33, 34, 35)들이 분리되지 않는다. 레버 플레이트(21)의 레버 세그먼트(30, 31, 32)들은 레버 플레이트(21)의 외부 가장자리(41a)에서 원주 방향을 따라 연장된 결합 브리지(36, 37, 38)에 의하여 상호 결합된다. 따라서, 도 3에 도시한 레버 세그먼트(30, 31, 32)과는 대조적으로, 레버 세그먼트(30, 31, 32)들은 안쪽으로 반전된다.
도 6은 본 발명에 따른 레버 플레이트(21)의 다른 실시예를 도시한 평면도이다. 상술한 부품들은 동일한 도면부호를 부여한다. 레버 세그먼트(21)은 내부 리세스(29)와 반경 방향을 따라 별 모양으로 뻗어 있는 슬릿 형태의 외부 리세스(33, 34, 35, 42, 43)들을 갖는다. 이와 같이 형성된 레버 플레이트(21)의 세그먼트(30, 31, 32, 45, 46, 47)들은 이 세그먼트(30, 31, 32, 45, 46, 47)들을 제작하기 위하여 두 가지 상이한 기술로 구분되어 제작되는 데, 한 가지 기술은 강성 레버 세그먼트(30, 31, 32)들을 제작하는 것이고 다른 기술은 유연한 탄성 스프링 세그먼트(45, 46, 47)들을 제작하는 것이다. 이때, 세그먼트들은 레버 플레이트(21)의 외부 가장자리(41a)에 배치된 결합 브리지(36, 37, 38, 48, 49, 50)들에 의해 연결된다.
도 7에서는 본 발명에 따른 레버 플레이트(21)의 다른 실시예를 도시한 평면도이다. 상술한 부품들은 동일한 도면부호를 부여한다. 이 실시예에서 레버 플레이트(21)의 레버 세그먼트(30, 31, 32)들은 결합 브리지를 통하여 연결되지는 않으며, 오히려 얇고 유연한 탄성 유지 디스크(51)로 고정된다. 얇고 유연한 탄성 유지 디스크(51)에는 하나의 내부 리세스(29)가 제공되며, 이 리세스를 통하여 얇고 유연한 탄성 유지 디스크(51)를 양호하게 굽힐 수 있거나 연료를 관류시킬 수 있다. 이때, 얇고 유연한 탄성 유지 디스크(51)는, 예를 들어 금속 시트와 같은 연료 내성 재료나 폴리아미드와 같은 합성 수지로 제작된다.

Claims (15)

  1. 압전식 또는 자기 변환식 액츄에이터(13)와, 이 액츄에이터(13)와 밸브 니들(2)에 의해 작동 가능하며 밀봉 시트를 형성하기 위해 밸브 시트면(5)과 협동하는 밸브 폐쇄체(3)와, 액츄에이터(13)와 밸브 니들(2) 사이에 배치되어 밸브 니들(2)의 밸브 니들 스트로크가 더 큰 방향으로 액츄에이터(13)의 액츄에이터 스트로크를 변환시키기 위한 변환 장치를 갖는 내연 기관의 연료 분사 시스템을 위한 분사 밸브(1)에 있어서,
    상기 변환 장치는 반경 방향으로 연장된 하나 이상의 강성 레버 세그먼트(26, 27, 30 내지 32)를 갖는 하나 이상의 레버 플레이트(21)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 레버 세그먼트(26, 27, 30 내지 32)들은 리세스(29, 33 내지 35, 42 내지 44)들을 통하여 상호 분리되도록 제공되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 레버 세그먼트(26, 27, 30 내지 32)들은 레버 플레이트(21)의 중심으로부터 레버 플레이트(21)의 가장자리(41a)까지 연장된 각인부(39 내지 41)를 갖는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레버 플레이트(21)는 강성 레버 세그먼트(30 내지 32)들을 제작하는 기술과 유연한 탄성 스프링 세그먼트(45 내지 47)들을 제작하는 다른 기술로 구성된 두 가지의 상이한 세그먼트 제작 기술로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레버 세그먼트(30 내지 32)들은 얇고 유연한 탄성 유지 디스크(51)로 고정되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 유지 디스크(51)는 금속 시트로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 유지 디스크(51)는, 특히 폴리아미드와 같은 합성 수지 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연료 분사 밸브(1)는 내부 개방식 연료 분사 밸브이며,
    상기 액츄에이터(13)는 중간 지지부(23)에 배치된 관형 압력 케이싱(16)을 거쳐서 레버 세그먼트(26, 27)에 작용하고,
    상기 외부 지지부(28)에 배치된 레버 세그먼트(26, 27)는 밸브 하우징(9)과 접하며,
    상기 내부 지지부(25)에 배치된 레버 세그먼트(26, 27)는 밸브 니들(2)과 접하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 압력 케이싱(16)은 액츄에이터(13)에 의해 적어도 국부적으로 둘러싸이며, 이를 위하여 액츄에이터(13)는 리세스를 갖는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 압력 케이싱(16)은 레버 세그먼트(26, 27)의 측면으로 확장되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 지지부(28)와 밸브축(6)의 평균 거리는 중간 지지부(23)와 밸브축(6)의 평균 거리보다 크며,
    상기 중간 지지부(23)와 밸브축(6)의 평균 거리는 내부 지지부(25)와 밸브축(6)의 평균 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레버 세그먼트(26, 27) 상에는 압축 스프링(24)이 작용하며,
    상기 레버 세그먼트(26, 27)에는 밸브 니들(2)을 거쳐서 압축 스프링(24)과 반대 방향으로 복원 스프링(22)이 작용하고, 이때 압축 스프링(24)은 레버 세그먼트(26, 27) 상에 복원 스프링(22)보다 큰 회전 모멘트를 작용하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  13. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연료 분사 밸브(1)는 외부 개방식 연료 분사 밸브이며,
    상기 액츄에이터(13)는 중간 지지부(23) 상에 배치된 압력 케이싱(16)을 거쳐서 레버 세그먼트(26, 27)에 작용하고,
    상기 외부 지지부(28) 상에 배치된 레버 세그먼트(26, 27)는 밸브 하우징(12)에 접하며,
    상기 레버 세그먼트(26, 27)는 내부 지지부(25)를 거쳐서 밸브 니들(2)에 작용하고, 이때 압축 스프링(24)이 레버 세그먼트(26, 27)에 작용하는 회전 모멘트는 액츄에이터(13)가 레버 세그먼트(26, 27)에 작용하는 회전 모멘트와 반대로 설정되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 외부 지지부(28)와 밸브축(6) 사이의 평균 거리는 중간 지지부(23)와 밸브축(6) 사이의 평균 거리보다 크며,
    상기 중간 지지부(23)와 밸브축(6) 사이의 평균 거리는 내부 지지부(25)와 밸브축(6) 사이의 평균 거리보다 더 큰 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 복원 스프링(22)은 밸브 니들(2)에 작용하고, 이때 복원 스프링(22)이 밸브 니들(2)에 작용하는 힘은 레버 세그먼트(26, 27)가 밸브 니들(2)에 작용하는 힘과 반대로 설정되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
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