KR20030007184A

KR20030007184A - 연료분사 밸브의 밀봉 구조

Info

Publication number: KR20030007184A
Application number: KR1020020041102A
Authority: KR
Inventors: 우노키겐; 구보겐이치; 호시카와에이지
Original assignee: 가부시키가이샤 봇슈오토모티브시스템
Priority date: 2001-07-16
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2003-01-23
Also published as: CN1397727A; JP3567374B2; JP2003028021A; CN1279278C; KR100484020B1

Abstract

연료분사 밸브의 압력 도입실(21)에 있어서의 밀봉 기능을 향상시켜서, 밀봉 부재(22) 및 연료분사 밸브의 내구성 또는 수명의 향상을 도모하는 동시에 밀봉 기능을 안정화하고, 또한 부품 정밀도를 과잉으로 필요로 하지 않고 염가로 제조 가능한 연료분사 밸브의 밀봉 구조를 제공한다.

밀봉 부재(22)의 하측(저압측)에 서포트 링(31)을 설치하는 것에 착안한 것으로서, 인젝터 하우징(2)과, 밸브 피스톤(5)을 접동 가능하게 삽입한 밸브 본체 (6)와의 사이의 고압의 압력 도입실(21)에 밀봉 부재(22)를 설치하여, 압력 도입실 (21)과 저압측(간극(間隙)(28))과의 사이를 밀봉하는 연료분사 밸브의 밀봉 구조이며, 밀봉 부재(22)의 저압측(28)에 서포트 링(31)을 설치하는 것을 특징으로 한다.

Description

연료분사 밸브의 밀봉 구조{SEAL STRUCTURE FOR FUEL INJECTION VALVE}

본 발명은 연료분사 밸브의 밀봉 구조에 관한 것으로서, 특히 축압기(커먼 레일(common rail)) 등으로부터 공급되는 고압 연료를 소정의 타이밍으로 분사하는 연료분사 밸브의 밀봉 구조에 관한 것이다.

종래의 연료분사 밸브에 대해서 도 16 및 도 17을 기본으로 하여 개략적으로 설명한다.

도 16은 연료분사 밸브(1)의 단면도로서, 연료분사 밸브(1)는 인젝터 하우징(injector housing)(2)과, 노즐 본체(3)와, 노즐 니들(needle)(4)과, 밸브 피스톤(5)과, 밸브 본체(6)와, 배압(背壓) 제어부(7)와, 커넥팅 로드(connecting rod) (8)를 구비하고 있다.

인젝터 하우징(2)에는 그 선단부에 노즐 본체(3)를 노즐 너트(9)로써 부착하는 동시에 그 상방부에 커넥팅 로드(8)를 부착한다.

연료 탱크(10)로부터의 연료를 연료 펌프(11)로써 고압으로 하여 커먼 레일 (12)(축압기)에 축적하고, 커넥팅 로드(8)로부터 연료분사 밸브(1)에 고압 연료를 공급한다.

즉, 커넥팅 로드(8)로부터 인젝터 하우징(2) 및 노즐 본체(3)에 걸쳐서 연료 통로(13)를 형성하고, 노즐 니들(4)의 수압부(受壓部)(4A)에 대향해서 연료 고임실 (14)을 형성한다. 또한, 커넥팅 로드(8)로부터 연료 통로(13)의 일부를 도 16 중 상방으로 연장시켜서 배압 제어부(7)부분으로부터 연료 환류로(還流路)(15)를 형성하고, 연료 탱크(10)에 연료를 환류 가능하게 한다.

노즐 본체(3)에는 그 선단부에 연료의 분사 구멍(16)을 임의의 수만큼 형성하여, 분사 구멍(16)에 연결되는 시트(seat)부(17)에 노즐 니들(4)의 선단부가 착좌(着座)되어서 분사 구멍(16)을 폐쇄하고, 노즐 니들(4)이 시트부(17)로부터 들어올려짐으로써 분사 구멍(16)을 개방해서 연료를 분사 가능하게 한다.

노즐 니들(4)의 상방부에는 노즐 니들(4)을 시트부(17)에의 착좌 방향으로 힘을 가하는 노즐 스프링(18)을 설치하고, 노즐 니들(4)과 일체로 되어 있는 밸브 피스톤(5)을 또한 상방으로 연장시켜서, 이 밸브 피스톤(5)을 인젝터 하우징(2)의 접동(摺動) 구멍(2A) 및 밸브 본체(6)의 접동 구멍(6A) 내에 접동 가능하게 삽입한다.

도 17은 밸브 본체(6) 및 배압 제어부(7)의 주요부의 확대 단면도로서, 밸브 본체(6)는 그 상방 중앙부에 제어압실(19)을 형성하고, 밸브 피스톤(5)의 선단부를 하방측으로부터 이 제어압실(19)에 직면하게 한다.

제어압실(19)은 밸브 본체(6)에 형성한 도입측 오리피스(orifice)(20)와 연통한다. 도입측 오리피스(20)는 밸브 본체(6)와 인젝터 하우징(2)과의 사이에 형성한 압력 도입실(21)을 통해서 연료 통로(13)에 연통하고, 커먼 레일(12)로부터의 도입 압력을 제어압실(19)에 공급한다.

압력 도입실(21)의 하단부에는 수지 재료, 고무 재료 또는 구리 재료나 기타의 연질 재료에 의한 밀봉 부재(22)를 설치하여, 압력 도입실(21)의 고압측과, 인젝터 하우징(2) 및 밸브 본체(6)의 사이의 저압측(간극(間隙)(28), 이후에 설명)을 차단하고 있다.

제어압실(19)은 개폐용 오리피스(23)에도 연통하고, 개폐용 오리피스(23)는 배압 제어부(7)의 밸브 볼(24)이 이것을 개폐 가능하게 한다.

또한, 제어압실(19)에 있어서의 밸브 피스톤(5)의 헤드(head)부(5A)의 수압(受壓) 면적은 노즐 니들(4)의 수압부(受壓部)(4A)(도16)의 수압 면적보다 크게 되어 있다.

도 16에 나타내는 바와 같이, 배압 제어부(7)는 자석(25)과 밸브 스프링 (26)과, 아마추어(armarture)(27)와, 이 아마추어(27)와 일체로 되어 있는 상기 밸브 볼(24)과, 상기의 제어압실(19)을 구비하고 있다.

자석(25)에의 구동 신호의 공급에 따라서, 자석(25)은 밸브 스프링(26)의 가세력(加勢力)에 대항하여 아마추어(27)를 흡인하고, 밸브 볼(24)을 개폐용 오리피스(23)로부터 들어올려서, 제어압실(19)의 압력을 연료 환류로(15)측으로 배출 가능하게 한다.

따라서, 밸브 볼(24)의 동작에 의해서, 제어압실(19)의 압력을 제어하여, 밸브 피스톤(5)을 통해서 노즐 니들(4)의 배압을 제어하고, 노즐 니들(4)의 착좌 및 들어올림을 조작한다.

이러한 구성의 연료분사 밸브(1)에 있어서, 커먼 레일(12)로부터의 고압 연료는 커넥팅 로드(8)로부터 연료 통로(13)를 통해서 연료 고임실(14)의 노즐 니들 (4)의 수압부(4A)에 공급되는 동시에 압력 도입실(21) 및 도입측 오리피스(20)를 통해서 제어압실(19)의 밸브 피스톤(5)의 헤드부(5A)에 공급된다.

따라서, 노즐 니들(4)은 밸브 피스톤(5)을 통해서 제어압실(19)의 배압을 받고, 노즐 스프링(18)의 가세력과 합쳐서, 노즐 본체(3)의 시트부(17)에 착좌되어, 분사 구멍(16)을 폐쇄한다.

자석(25)에 소정 타이밍으로 구동 신호를 공급함으로써, 아마추어(27)를 흡인하고, 밸브 볼(24)이 개폐용 오리피스(23)를 개방하면, 제어압실(19)의 고압이 개폐용 오리피스(23)를 거쳐서 연료 환류로(15)를 통하여 연료 탱크(10)에 환류하므로, 제어압실(19)에 있어서의 밸브 피스톤(5)의 헤드부(5A)에 작용하고 있던 고압이 해제되고, 노즐 니들(4)은 수압부(4A)의 고압에 의해 노즐 스프링(18)의 가세력에 대항하여 시트부(17)로부터 올려져서, 분사 구멍(16)을 개방하여 연료를 분사한다.

자석(25)을 소자(消磁)함으로써, 밸브 볼(24)이 개폐용 오리피스(23)를 폐쇄하면, 제어압실(19)내의 압력이 밸브 피스톤(5)을 통해서 노즐 니들(4)을 그 착좌 위치(시트부(17))에 착좌시켜서, 분사 구멍(16)을 폐쇄하여, 연료분사를 종료시킨다.

그러나, 압력 도입실(21)에서의 연료 압력은 분사 구멍(16)으로부터의 연료 분사량 및 분사압을 제어하는 제어압실(19)에의 입구부에 위치하게 되므로, 분사압과 동등하고, 밀봉 부재(22)에는 분사 압력과 동등한 높은 압력이 가해지게 된다.

단, 도 17에 나타내는 바와 같이, 밸브 피스톤(5)과 밸브 본체(6)와의 사이는 노즐 니들(4)과 일체 운동을 하는 밸브 피스톤(5)의 축 방향의 접동을 허용하는 클리어런스(clearance)가 필요하다. 이 밸브 본체(6)를 인젝터 하우징(2) 내에 압입(壓入)하는 구조를 채용하면, 밸브 본체(6)가 약간 안쪽 방향으로 변형해서 밸브피스톤(5)의 접동을 저해할 염려가 있기 때문에 인젝터 하우징(2)과 밸브 본체(6)와의 사이에도 약간의 클리어런스(간극(28), 도 17)가 형성되어 있다.

따라서, 밀봉 부재(22)는 압력 도입실(21)에서의 고압력에 의해, 인젝터 하우징(2)과 밸브 본체(6)와의 사이의 간극(28)(저압측)에 그 일부가 밀려나오는 문제가 있다.

또한, 부품 정밀도나 편심 등 또는 조립시의 악조건이 겹치면, 밀봉 부재 (22)가 간극(28)방향으로 밀려나와서, 그 밀봉 기능을 유지할 수 없게 될 가능성이 있다는 문제가 있다.

이러한 밀봉 기능의 저하에 의해서, 배압 제어부(7)에 있어서의 분사 타이밍의 어긋남 또는 응답성의 저하는 물론, 연료분사 밸브(1)의 수명 저하에도 연결된다고 하는 문제가 있다.

또한, 이러한 종류의 연료분사 밸브에 대해서는 특개평 제7-293387호 등이 있다.

본 발명은 이상과 같은 여러가지 문제를 고려한 것으로서, 연료분사 밸브의 압력 도입실에 있어서의 밀봉 기능을 향상시킬 수 있는 연료분사 밸브의 밀봉 구조를 제공하는 것을 과제로 한다.

또한 본 발명은 밀봉 부재의 내구성 또는 수명의 향상을 도모할 수 있는 연료분사 밸브의 밀봉 구조를 제공하는 것을 과제로 한다.

또한 본 발명은 연료분사 밸브의 내구성 또는 수명의 향상을 도모할 수 있는연료분사 밸브의 밀봉 구조를 제공하는 것을 과제로 한다.

또한 본 발명은 부품 정밀도를 과잉으로 필요로 하지 않으며, 이 점에서 저렴하게 제조 가능한 연료분사 밸브의 밀봉 구조를 제공하는 것을 과제로 한다.

또한 본 발명은 밀봉 기능을 안정화할 수 있는 연료분사 밸브의 밀봉 구조를 제공하는 것을 과제로 한다.

도 1은 본 발명(특히 제1의 발명)의 제1실시형태에 의한 연료분사 밸브의 밀봉 구조(30)에 있어서의, 도 17과 마찬가지의, 밸브 본체(6) 및 배압 제어부(7)의 주요부 확대 단면도.

도 2는 도 1의 밀봉 구조의 서포트 링(31)의 사시도.

도 3은 도 1의 Ⅲ부 확대 단면도.

도 4는 본 발명(특히 제1의 발명)의 제2실시형태에 의한 연료분사 밸브의 밀봉 구조(35)의 주요부 확대 단면도.

도 5는 연료분사 밸브의 밀봉 구조(30)(도 1 내지 도 3)의 조립이 정상적으로 실행된 경우의, 밀봉 부재(22) 및 서포트 링(31) 부분의 주요부 확대 단면도.

도 6은 연료분사 밸브의 밀봉 구조(30)(도 1 내지 도 3)의 조립이 정상적으로 실행되지 않은 경우(이상시)의, 밀봉 부재(22) 및 서포트 링(31)부분의 주요부 확대 단면도.

도 7은 본 발명(특히 제2의 발명)의 제3실시형태에 의한 연료분사 밸브의 밀봉 구조(40)의 정상시의 주요부 확대 단면도.

도 8은 도 7의 밀봉 구조(40)의 이상시의 주요부 확대 단면도.

도 9는 도 7의 밀봉 구조(40)의 서포트 링(41)의 저면측(저압측)에서 본 사시도.

도 10은 도 9의 서포트 링(41)의 저면도.

도 11은 도 9의 서포트 링(41)의 평면도.

도 12는 도 9의 서포트 링(41)의 종단면도.

도 13은 도 12의 ⅩⅢ부 확대 단면도.

도 14는 제1변형예에 의한 서포트 링(45)을 나타내는 주요부 확대 단면도.

도 15는 제2변형예에 의한 서포트 링(47)을 나타내는 주요부 확대 단면도.

도 16은 연료분사 밸브(1)의 단면도.

도 17은 도 16의 단면도의, 밸브 본체(6) 및 배압 제어부(7)의 주요부 확대 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 연료분사 밸브(도 16)

2 : 인젝터 하우징(injector housing)

2A : 인젝터 하우징(2)의 접동(摺動) 구멍

2B : 인젝터 하우징(2)의 내벽 단부(도 3)

2C : 인젝터 하우징(2)의 압력 도입실측 내벽면(도 4)

3 : 노즐 본체

4 : 노즐 니들

4A : 노즐 니들(4)의 수압부(受壓部)(도 16)

5 : 밸브 피스톤

5A : 밸브 피스톤(5)의 헤드부(도 16, 도 17)

6 : 밸브 본체

6A : 밸브 본체(6)의 접동 구멍

6B : 밸브 본체(6)의 외주면(도 3)

7 : 배압(背壓) 제어부

8 : 커넥팅 로드(connecting rod)

9 : 노즐 너트(nut)

10 : 연료 탱크 11 : 연료 펌프

12 : 커먼 레일(축압기) 13 : 연료 통로

14 : 연료 고임실 15 : 연료 환류로

16 : 분사 구멍 17 : 시트(seat)부

18 : 노즐 스프링 19 : 제어압실

20 : 도입측 오리피스(orifice) 21 : 압력 도입실

22 : 밀봉 부재 23 : 개폐용 오리피스

24 : 밸브 볼(ball) 25 : 자석

26 : 밸브 스프링

27 : 아마추어(armarture)

28 : 간극(間隙)(저압측, 클리어런스)

30 : 연료분사 밸브의 밀봉 구조(제1실시형태, 도 1)

31 : 서포트 링(support ring)(도 2)

32 : 서포트 링(31)의 립(lip)부

33 : 서포트 링(31)의 플랜지부

34 : 서포트 링(31)의 곡면부

35 : 연료분사 밸브의 밀봉 구조(제2실시형태, 도 4)

36 : 서포트 링

37 : 공극부(空隙部)(도 5(3))

38 : 연료 고임부(도 6(2))

40 : 연료분사 밸브의 밀봉 구조(제3실시형태, 도 7)

41 : 서포트 링

42 : 직경 방향 홈

43 : 아치형의 두께 방향 노칭부

44 : 평면상(狀)의 맞닿는 부분(도 13)

45 : 서포트 링(제1변형예, 도 14)

46 : 두께 방향 관통 구멍

47 : 서포트 링(제2변형예, 도 15)

H1 : 직경 방향 홈(42)의 깊이(도 12)

H2 : 두께 방향 노칭부(43)의 직경 방향에 있어서의 노칭 길이(도 10, 도 12)

즉, 본 발명은 밀봉 부재의 하측(저압측)에 서포트 링(support ring)을 설치하는 것에 착안한 것으로서, 제1의 발명은 인젝터 하우징과, 밸브 피스톤을 접동 가능하게 삽입한 밸브 본체와의 사이의 고압의 압력 도입실에 밀봉 부재를 설치하여, 이 압력 도입실과 저압측과의 사이를 밀봉하는 연료분사 밸브의 밀봉 구조로서, 상기 밀봉 부재의 저압측에 서포트 링을 설치하는 것을 특징으로 하는 연료분사 밸브의 밀봉 구조이다.

제2의 발명은 인젝터 하우징과, 밸브 피스톤을 접동 가능하게 삽입한 밸브 본체와의 사이의 고압의 압력 도입실에 밀봉 부재를 설치하여, 이 압력 도입실과 저압측과의 사이를 밀봉하는 연료분사 밸브의 밀봉 구조로서, 상기 밀봉 부재의 저압측에 서포트 링을 설치하는 동시에 상기 압력 도입실로부터 상기 밀봉 부재를 통해서 약간 누출할 가능성이 있는 연료가 이 서포트 링을 통해서 상기 저압측으로 흘러나올 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 연료분사 밸브의 밀봉 구조이다.

상기 서포트 링은 상기 압력 도입실에 있어서의 상기 밸브 본체의 외주면을 따라서 형성되는 립(lip)부와, 상기 압력 도입실에서 이 립부에 직각으로 직경 방향으로 연장되어 상기 인젝터 하우징의 내벽 단부(段部)를 따라서 형성되는 플랜지 (flange)부를 구비할 수 있다.

상기 서포트 링은 상기 저압측의 그 저부(底部)에 직경 방향의 홈을 형성하는 동시에 이 직경 방향 홈에 연통 가능한 두께 방향 노칭(notching)부를 형성할 수 있다.

상기 서포트 링은 상기 저압측의 그 저부에 직경 방향의 홈을 형성하는 동시에 이 직경 방향 홈에 연통 가능한 두께 방향 관통 구멍을 형성할 수 있다.

상기 인젝터 하우징과 상기 밸브 본체와의 사이에 형성한 상기 압력 도입실은 고압 연료를 도입하기 위한 도입측 오리피스를 통해서 제어압실에 연통되고, 이 제어압실의 압력을 전자 밸브 등에 의한 배압 제어부로써 제어하고, 노즐 니들의 배압을 제어하여, 노즐 니들에 의한 연료분사용의 분사 구멍의 개폐 작용을 가능하게 하고 있다.

본 발명에 의한 연료분사 밸브의 밀봉 구조에 있어서는 밀봉 부재의 하측(저압측)에 이것을 지지하는 서포트 링을 설치했으므로, 압력 도입실 내의 고압에 의한 밀봉 부재의 변형을 방지해서 그 밀봉 기능을 향상시키고, 밀봉 부재 및 연료분사 밸브의 수명을 연장시킬 수 있다.

따라서, 인젝터 하우징과 밸브 본체와의 사이의 간극의 클리어런스 관리를 종래보다 개략적인 공차로 할 수 있고, 부품 정밀도도 종래보다 엄밀하게 할 필요가 없으므로, 연료분사 밸브로서 염가로 제공할 수 있다.

특히 제2의 발명에 있어서는 압력 도입실로부터 밀봉 부재를 통해서 약간 누출될 가능성이 있는 연료가 이 서포트 링을 통해서 저압측에 흘러나올 수 있도록 했으므로, 압력 도입실로부터 밀봉 부재를 통해서 약간 누출될 가능성이 있는 해당 연료가 밀봉 부재와 서포트 링과의 사이에 고이는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 이 누출된 연료에 의한 밀봉 부재와 서포트 링과의 분리에 기인하는 서포트 링의 파손 및 접동부로의 물려들어감, 또한 압력 도입실과 제어압실을 연통하는 도입측 오리피스를 밀봉 부재가 폐쇄하는 문제를 해소할 수 있다.

이어서 본 발명(제1의 발명)의 제1실시형태에 의한 연료분사 밸브의 밀봉 구조(30)를 도 1 내지 도 3에 따라서 설명한다. 단, 도 16 및 도 17과 동일한 부분에는 동일 부호를 붙이고, 그것에 대한 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 도 17과 마찬가지로, 밸브 본체(6) 및 배압 제어부(7)의 주요부 확대 단면도로서, 연료분사 밸브의 밀봉 구조(30)를 나타낸다.

이 밀봉 구조(30)는 상기 압력 도입실(21)의 저부에 배치되어 있는 상기 밀봉 부재(22)의 하부측(저압부측)에 상기 간극(28)을 직면하여 서포트 링(31)을 설치하고 있다.

도 2는 서포트 링(31)의 사시도, 도 3은 도 1의 Ⅲ부 확대 단면도이고, 서포트 링(31)은 압력 도입실(21)에서 밸브 본체(6)의 외주면(6B)을 따라서 형성된 립부(32)와, 이 립부(32)에 직각으로 직경 방향으로 연장되어서 인젝터 하우징(2)의 내벽 단부(2B)를 따라서 형성된 플랜지부(33)와, 립부(32) 및 플랜지부(33)를 연결하는 곡면부(34)로 구성된다.

즉, 립부(32)가 밸브 본체(6)의 외주면(6B)에 맞닿고, 플랜지부(33)가 압력도입실(21)에서의 인젝터 하우징(2)의 내주면(내벽 단부(2B))에 맞닿아서 밀봉 기능을 보조하는 동시에 밀봉 부재(22)가 간극(28)측에 밀려나오지 않도록 지지한다.

서포트 링(31)은 철, 기타의 금속 재료로 구성하는 것이 바람직하고, 밀봉 부재(22)의 간극(28) 방향으로의 밀려나옴을 방지하기 위한 강성(剛性)이 있는 재료이면 임의의 재료를 채용할 수 있다.

이러한 구성의 연료분사 밸브의 밀봉 구조(30)에 있어서, 서포트 링(31)이 밀봉 부재(22)의 저압측부(간극(28) 측)를 지지하여, 밀봉 부재(22)의 간극(28) 방향으로의 밀려나옴을 저지하는 스토퍼(stopper) 기능을 구비하여, 밀봉 부재(22)의 밀봉 기능을 오래 유지하고, 내구성 및 수명을 향상시킬 수 있다.

따라서, 인젝터 하우징(2)과, 밸브 본체(6)와의 사이의 간극(28)의 공차를 종래보다 개략적으로 설계할 수 있고, 또한 밀봉 부재(22), 서포트 링(31), 인젝터 하우징(2) 및 밸브 본체(6) 등의 부품 정밀도 및 조립 정밀도도 엄격하게 할 필요가 없어져서, 종래보다 염가로 제조할 수 있다.

또한, 서포트 링(31)은 플랜지부(33)로부터 립부(32)에 걸쳐서 곡면부(34)를 형성하고 있으므로, 압력 도입실(21)의 고압에 밀려서 서포트 링(31)에 의해 탄성 변형된 밀봉 부재(22)가 서포트 링(31)의 립부(32)를 밸브 본체(6)의 외주면 (6B)의 방향으로 가세(加勢)하는 등의 탄발력(彈發力)을 발생하여, 밀봉 기능을 더욱 높일 수 있다.

또한, 상기 한 바와 같은 밀봉 구조(30)를 채용했으므로, 인젝터 하우징(2)과 밸브 본체(6)와의 사이의 간극(28)의 클리어런스를 크게 할 수 있으므로, 외력에 의해서 인젝터 하우징(2)이 다소 변형되어도 그 변형의 영향이 밸브 본체(6)에 미치기 어렵기 때문에 밸브 본체(6)와 밸브 피스톤(5)과의 사이의 클리어런스가 설계대로 유지되어서 밸브 피스톤(5)의 접동이 나빠질 염려가 없어진다.

도 4는 본 발명(제1의 발명)의 제2실시형태에 의한 연료분사 밸브의 밀봉 구조(35)의 주요부 확대 단면도로서, 이 밀봉 구조(35)에서는 서포트 링(31)(도2)을 대신해서 서포트 링(36)을 밀봉 부재(22)의 저압측에 배치하고 있다.

서포트 링(36)은 서포트 링(31)의 립부(32)를 외주측(인젝터 하우징(2)의 압력 도입실측 내벽면(2C))에도 설치한 것으로서, 밀봉 부재(22)의 직경 방향에 있어서 균등하게 밀봉 부재(22)를 지지할 수 있는 형상으로 형성되어 있는 것이다.

이러한 구성의 연료분사 밸브의 밀봉 구조(35)에 있어서도, 도 1 내지 도 3의 연료분사 밸브의 밀봉 구조(30)와 마찬가지로, 서포트 링(36)에 의한 지지에 의해서 밀봉 부재(22)의 변형을 방지하고 밀봉 기능을 향상시킬 수 있음과 동시에 더욱 균등한 지지 기능에 의해서 변형 방지 기능을 더욱 강화할 수 있다.

또한, 서포트 링(36)의 내주측 및 외주측에 각각 립부(32)를 형성하고 있으므로, 압력 도입실(21)의 고압으로 밀려서 서포트 링(36)에 의해서 탄성 변형된 밀봉 부재(22)가 서포트 링(36)의 양측의 립부(32)를 밸브 본체(6)의 외주면(6B)의 방향 및 인젝터 하우징(2)의 압력 도입실측 내벽면(2C)에 각각 가세하도록 하는 탄발력을 발생하여, 더욱 밀봉 기능을 높일 수 있다.

이어서, 도 5는 연료분사 밸브의 밀봉 구조(30)(도 1 내지 도 3)의 조립이 정상적으로 실행된 경우의 밀봉 부재(22) 및 서포트 링(31) 부분의 주요부 확대 단면도로서, 도 5(1)에 나타내는 바와 같이, 인젝터 하우징(2)의 내벽 단부(2B)에 서포트 링(31)을 설치하고, 또한 밀봉 부재(22)를 그 상측에 설치한 상태에서, 밸브 본체(6)를 중앙 상방으로부터 삽입한다.

도 5(2)에 나타내는 바와 같이, 밸브 본체(6)의 삽입 설치에 의해서, 밸브 본체(6)와 밀봉 부재(22) 및 서포트 링(31)과의 사이의 마찰 작용에 의해서, 서포트 링(31)은 그 플랜지부(33)의 원주측 부분이 내벽 단부(2B)로부터 부상하도록 소성 변형된다.

도 5(3)에 나타내는 바와 같이, 통상의 연료분사 밸브(1)의 운전 상태에서는 압력 도입실(21)에 고압 연료가 충만하여, 그 압력에 의해서 밀봉 부재(22) 및 서포트 링(31)은 밸브 본체(6)의 외주면(6B)측, 또한 인젝터 하우징(2)의 내벽 단부(2B) 및 압력 도입실측 내벽면(2C) 측으로 밀어 붙여져서, 그 밀봉 기능을 달성하는 설치 상태로 유지된다.

이러한 설치 상태에서는 서포트 링(31)의 립부(32)가 밸브 본체(6)의 외주면(6B)에 맞닿고, 플랜지부(33)가 인젝터 하우징(2)의 내벽 단부(2B)에 맞닿는 동시에 인젝터 하우징(2)의 압력 도입실측 내벽면(2C)과 플랜지부(33)의 단부와의 사이에는 약간 공극부(空隙部)(37)가 형성되어 있어서, 연료분사 밸브(1)의 통상 운전에는 아무런 지장이 없다.

한편, 도 6은 연료분사 밸브의 밀봉 구조(30)(도 1 내지 도 3)의 조립이 정상적으로 실행되지 않은 경우(이상시)의 밀봉 부재(22) 및 서포트 링(31) 부분의 주요부 확대 단면도로서, 서포트 링(31)이 도 5(2)와 같이 소성 변형된 후, 도6(1)에 나타내는 바와 같이, 압력 도입실(21) 내의 고압에 의해서 밀봉 부재(22) 및 서포트 링(31)이 변형될 때에 서포트 링(31)의 직경이 증가하도록 최종 변형되는 경우가 있다.

이러한 직경이 연장된 상태에서(즉, 도 5(3)과 같이, 인젝터 하우징(2)의 압력 도입실측 내벽면(2C)과 플랜지부(33)의 단부와의 사이에 약간 공극부(37)가 형성되지 않은 상태에서) 연료분사 밸브(1)가 운전되면, 도 6(2)에 나타내는 바와 같이, 서포트 링(31)이 밸브 본체(6)의 외주면(6B)과 인젝터 하우징(2)의 압력 도입실측 내벽면(2C)과의 사이에 꼭 맞게 끼워져서, 립부(32) 및 플랜지부(33)의 2개소에서 서포트 링(31) 자체가 밀봉 기능을 갖게 된다.

따라서, 압력 도입실(21)로부터 밀봉 부재(22)를 넘어서 저압측 방향으로 약간 새어 나오는 연료가 밀봉 부재(22)와 서포트 링(31)과의 사이에 고여서, 이 사이에 연료 고임부(38)를 형성하는 경우가 있다.

또한, 밀봉 부재(22)를 넘어서 새어 나오는 연료가 펌프 작용에 의해 연료 고임부(38)를 증대시키는 결과, 도 6(2)에 나타내는 바와 같이, 밀봉 부재(22)가 서포트 링(31)으로부터 떨어져서 상승하고, 최악의 경우에는 도입측 오리피스(20)(도 1)를 폐쇄하여서 배압 제어부(7), 즉, 연료분사 밸브(1)로서의 운전을 정지시키는 문제가 있다.

물론, 서포트 링(31) 자체에 과도한 압력(응력)이 가해져서, 금속 피로에 의해서 파손될 가능성도 있고, 그 파손된 조각이 접동부에 끼이게 되는 등 이차적인 문제도 우려된다.

또한, 도 5(3)과 같이, 인젝터 하우징(2)의 압력 도입실측 내벽면(2C)과 서포트 링(31)의 플랜지부(33)의 단부와의 사이에 약간의 공극부(37)가 형성되는 정상시의 상태에서는 서포트 링(31) 자체가 상기의 이상시와 같이 밀봉 기능을 갖지 않고, 이 공극부(37)로부터 연료가 서포트 링(31)을 넘어서 조금씩 저압측(간극 (28))으로 새어 나올 수 있기 때문에 도 6(2)의 상기 연료 고임부(38)가 형성되는 일은 없고, 연료분사 밸브(1)의 통상 운전에 지장은 없다.

그런데, 본 발명(제2의 발명)은 이러한 문제를 해소하기 위해서, 연료 고임부(38)를 형성하지 않도록, 즉, 압력 도입실(21)로부터 밀봉 부재(22)를 통해서 약간 새어 나올 가능성이 있는 연료가 저압측(간극(28))으로 흘러나올 수 있도록 하여서 연료 압력을 저압측으로 방출할 수 있는 서포트 링을 설치하는 것이다.

즉, 도 7은 본 발명(제2의 발명)의 제3실시형태에 의한 연료분사 밸브의 밀봉 구조(40)의 정상시의 주요부 확대 단면도, 도 8은 동일한 밀봉 구조의, 이상 시의 주요부 확대 단면도로서, 연료분사 밸브의 밀봉 구조(40)에 있어서의 서포트 링(41)에는 새어 나온 연료가 저압 측으로 조금씩 통과할 수 있는 형상으로 되어 있다.

도 9는 서포트 링(41)의 저면측(저압측)으로부터 본 사시도, 도 10은 이 서포트 링의 저면도, 도 11은 평면도, 도 12는 종단면도, 도 13은 도 12의 ⅩⅢ부의 확대 단면도로서, 서포트 링(41)은 서포트 링(31)(도 2)과 마찬가지의, 립부 (32), 플랜지부(33) 및 곡면부(34)를 구비하는 동시에 플랜지부(33)로부터 곡면부 (34)에 걸쳐서 몇 개소에(도시의 예에서는 90도 간격으로 4개소) 직경 방향 홈 (42)을 형성하고, 또한 이 직경 방향 홈(42)의 외측 가장자리 단부에 위치해서 아치(arch)형의 두께 방향 노칭부(43)를 형성하고 있다.

특히, 도 13에 확대해서 나타내는 바와 같이, 직경 방향 홈(42)은 플랜지부 (33)의 저면으로부터 곡면부(34)의 저면에 걸쳐서 형성되고, 립부(32)의 상단부에는 밸브 본체(6)의 외주면(6B)에 맞닿는 평면상의 맞닿는 부분(44)을 남기도록 하고 있다.

직경 방향 홈(42)은 서포트 링(41)을 압력 도입실(21) 내에 설치했을 때 저압측의 간극(28)에 직면하여, 연료가 간극(28) 방향으로 흐를 수 있는 정도의 최소한의 깊이 H1, 예를 들면 0.5mm 이하로 한다.

두께 방향 노칭부(43)는 밀봉 부재(22)를 넘어서 저압측으로 새어 나온 연료가, 이 두께 방향 노칭부(43)를 통해서 직경 방향 홈(42)으로 흐르도록 하는 것으로서, 그 직경 방향에 있어서의 노칭 길이 H2도, 필요한 최소한의 것으로 한다.

평면상의 맞닿는 부분(44)은 서포트 링(41)과 밸브 본체(6)와의 접촉부에서는 연료가 새어 나오지 않도록, 서포트 링(41) 자체에 밀봉 기능을 갖도록 하는 것으로서, 필요한 축 방향 길이를 확보한다.

이러한 구성의 연료분사 밸브의 밀봉 구조(40)에 있어서, 도 7에 나타내는 바와 같이, 고압측의 압력 도입실(21)과 저압측의 간극(28)과는 밀봉 부재(22) 및 서포트 링(41)에 의해서 서로 밀봉되어 있지만, 압력 도입실(21)의 연료가 밀봉 부재(22)를 넘어서 서포트 링(41) 측으로 약간 새어 나오는 것을 완벽하게 방지하는 것은 불가능하다.

그러나, 압력 도입실(21)로부터 새는 연료는 공극부(37), 두께 방향 노칭부 (43) 및 직경 방향 홈(42)으로부터 간극(28) 측으로 유출되는 것이 가능하고, 밀봉 부재(22)와 서포트 링(41)과의 사이에 상기 연료 고임부(38)(도 6(2))를 형성하지 않는다.

예를 들면, 도 8에 나타내는 바와 같이, 서포트 링(41)이 도 6(2)와 마찬가지로 직경 방향으로 연장되도록 변형된 이상한 조립 상태라도, 밀봉 부재(22)를 넘어서 서포트 링(41) 측으로 새어 나오는 연료는 두께 방향 노칭부(43) 및 직경 방향 홈(42)에서 간극(28) 측으로 유출되는 것이 가능하고, 밀봉 부재(22)와 서포트 링(41)과의 사이에 상기 연료 고임부(38)를 형성하지 않는다.

이렇게 하여, 밀봉 부재(22) 및 서포트 링(41)에 의해서, 기본적으로는 압력 도입실(21)로부터 연료를 저압측의 간극(28)에 새지 않도록 밀봉은 하지만, 이 밀봉 기능을 완벽하게 하는 것이 불가능하기 때문에 본 발명에서는 서포트 링(41)에 두께 방향 노칭부(43) 및 직경 방향 홈(42)을 형성함으로써, 아주 조금씩 적극적으로 저압측으로 흐를 수 있는 서포트 링(41)의 드레인(drain) 기능을 갖는 구성으로 했으므로, 밀봉 부재(22)의 밀봉 기능 및 서포트 링(41)의 지지 기능을 안정적으로 수명 길게 발휘하게 할 수 있다.

또한, 서포트 링(41)에 형성하는 홈이나 노치는 도시한 예에 한정되지 않고, 임의의 형태도 가능하다.

예를 들면, 도 14는 제1변형예에 의한 서포트 링(41)을 나타내는 주요부 확대 단면도로서, 직경 방향 홈(42)에 연통하는 두께 방향 관통 구멍(46)이 형성되어있다. 이 두께 방향 관통 구멍(46)의 직경 치수도 필요한 최소한으로 되어 있다.

도 15는 제2변형예에 의한 서포트 링(47)을 나타내는 주요부 확대 단면도로서, 립부(32)를 내주측 및 외주측에 각각 형성하는 동시에 직경 방향 홈(42)에 연통하는 두께 방향 관통 구멍(46)을 형성하고 있다.

이들 서포트 링(46, 47)에 있어서는 인젝터 하우징(2)의 압력 도입실측 내벽면(2C)과 밀봉 부재(22)의 외주측 단부와의 사이에서 내주측으로 새어 나온 연료를 두께 방향 관통 구멍(46)으로부터 직경 방향 홈(42) 측으로 흘려 보낼 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 밀봉 부재의 저압측에 서포트 링을 설치하는 것, 또한 이 서포트 링에 예를 들면 직경 방향 홈이나 두께 방향 노칭부 등을 형성해서 연료를 저압측에 흘려 보낼 수 있도록 하였기 때문에 밀봉 부재의 밀봉 기능을 보증하고, 그 내구성 및 수명을 향상시킬 수 있다.

Claims

인젝터 하우징과, 밸브 피스톤을 접동(摺動) 가능하게 삽입한 밸브 본체와의 사이의 고압의 압력 도입실에 밀봉 부재를 설치하여, 이 압력 도입실과 저압측과의 사이를 밀봉하는 연료분사 밸브의 밀봉 구조로서,

상기 밀봉 부재의 저압측에 서포트 링을 설치하는 것을 특징으로 하는 연료분사 밸브의 밀봉 구조.
인젝터 하우징과, 밸브 피스톤을 접동 가능하게 삽입한 밸브 본체와의 사이의 고압의 압력 도입실에 밀봉 부재를 설치하여, 이 압력 도입실과 저압측과의 사이를 밀봉하는 연료분사 밸브의 밀봉 구조로서,

상기 밀봉 부재의 저압측에 서포트 링을 설치하는 동시에

상기 압력 도입실로부터 상기 밀봉 부재를 통해서 약간 누출될 가능성이 있는 연료가 이 서포트 링을 통해서 상기 저압측에 흘러나올 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 연료분사 밸브의 밀봉 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 서포트 링은

상기 압력 도입실에서의 상기 밸브 본체의 외주면을 따라서 형성되는 립 (lip)부와,

상기 압력 도입실에 있어서 이 립부에 직각으로 직경 방향으로 연장되어서상기 인젝터 하우징의 내벽 단부를 따라서 형성되는 플랜지부를 구비한 것을 특징으로 하는 연료분사 밸브의 밀봉 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 서포트 링은

상기 저압측의 그 저부에 직경 방향 홈을 형성하는 동시에 이 직경 방향 홈에 연통 가능한 두께 방향 노칭(notching)부를 형성한 것을 특징으로 하는 연료분사 밸브의 밀봉 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 서포트 링은

상기 저압측의 그 저부에 직경 방향 홈을 형성하는 동시에 이 직경 방향 홈에 연통 가능한 두께 방향 관통 구멍을 형성한 것을 특징으로 하는 연료분사 밸브의 밀봉 구조.