KR20040029426A - 압전 액추에이터 모듈용 관형 중공 바디 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압전 액추에이터 모듈용 중공 바디에 관한 것이고, 상기 중공 바디(1)는 다각형으로서 형성된다. 다각형은 다수의 다각면(2)으로 형성되고, 상기 다각면은 각각 에지(3)에 의해 서로 분리된다. 또한 본 발명에 따라 압전 액추에이터 모듈용 관형 중공 바디의 간단하고 저렴한 제조 방법이 기술된다.

Description

압전 액추에이터 모듈용 관형 중공 바디 및 그의 제조 방법{Tubular hollow body for a piezo actuator module and method for production thereof}

압전 액추에이터 모듈은 예컨대 내연 기관의 분사 밸브의 제어를 위한 차량 기술에서 사용된다. 이 경우 압전 액추에이터 모듈은 전압이 인가되는 즉시 통상적으로 탄성 중공 바디에 의해 둘러싸이고, 상기 탄성 중공 바디는 압전 액추에이터의 운동을 저지한다. 상기 방식의 중공 바디는 예컨대 WO 00/08353 에 공지되어 있다. 이러한 공지된 중공 바디는 실린더형으로 형성되고 뼈 모양의 리세스를 가짐으로써 압전 액추에이터에 대항력이 작용할 수 있게 된다. 이 경우 중공 바디는 롤링된, 다공성 직각 박판으로 제조되고, 상기 박판은 둘레 방향으로 실린더 쪽으로 구부러지고(롤링되고). 이어서 중공 바디의 종방향으로 용접된다.

그러나 상기 방식의 중공 바디의 제조는 매우 어렵고 복잡한데, 그 이유는 특히 형태 정확성이 보장되어야만 하기 때문이다. 이로 인해 비싼 제조가 발생된다. 또한 직선 종방향 용접 시임으로 인해 특히 중공 바디가 압축 응력을 받을 경우 휘어질 위험이 있다. 따라서 큰 노치 효과 또는 균열 형성을 방지하기 위해,리세스 구조의 프로파일이 최적화 되도록 시도된다.

또한 선행 기술에는 리세스가 없는 실린더형 중공 바디가 공지되고, 상기 중공 바디는 상대적으로 간단하고 저렴하게 제조될 수 있지만, 압력 변동시 큰 문제점을 가지는데, 그 이유는 중공 바디가 압력 변동시 휘어지기 쉽기 때문이다.

본 발명은 압전 액추에이터 모듈용 관형 중공 바디 및 상기 관형 중공 바디의 제조 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중공 바디의 개략적인 투시 단면도이고,

도 2는 본 발명에 따른 중공 바디의 개략적인 측면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 중공 바디의 평면도이고,

도 4는 도시된 실시예에 따른 중공 바디의 제조를 위한 와인딩의 개략도이고,

도 5는 본 발명에 따른 와인딩용 연결 소자의 다른 실시예이고,

도 6은 본 발명에 따른 와인딩용 연결 소자의 추가의 다른 실시예이고,

도 7은 본 발명에 따른 와인딩의 연결 소자의 다른 실시예이다.

청구항 제 1항의 특징을 가진 본 발명에 따른 관형 중공 바디는, 상기 중공 바디가 선행 기술에 비해 상당히 개선된 안정성을 지닌다는 장점을 가진다. 이로 인해 압전 액추에이터 모듈의 영역에 나타나는 부하가 더 이상 본 발명에 따른 중공 바디의 중요한 변형을 야기하지 않을 수 있다. 이것은 본 발명에 따라, 중공 바디가 다각형으로 형성됨으로써 달성되고, 상기 중공 바디는 다수의 다각면을 가진다. 이로 인해 본 발명에 따른 중공 바디의 매우 큰 형태 안정성이 제공될 수 있음으로써, 상기 중공 바디는 발생하는 압력 변동에 의해 변형될 수 없다. 또한 본 발명에 따른 중공 바디는 간단하고 저렴하게 제조될 수 있다. 이 경우 개별 다각면이 동일한 크기로 형성되는 것이 매우 바람직하다.

본 발명에 따른 관형 중공 바디를 매우 간단하게 제조할 수 있기 위해, 중공 바디는 바람직하게 와인딩(예컨대 플레이트)으로 제조된다.

본 발명에 따른 중공 바디의 형태 안정성을 더욱 개선하기 위해, 중공 바디는 바람직하게 와인딩으로 제조되고, 상기 와인딩은 둘레 방향으로 서로 오프셋되어 배치된 연결 섹션을 가진다. 이로 인해 와인딩이 와인딩된 상태에서 그의 양측에서는 종방향으로 계단형으로 보인다. 와인딩의 이러한 형성에 의해 특히 선행기술에 존재하는, 안정성 문제를 야기할 수 있는 직선 종방향 용접 시임이 생략될 수 있다. 그러나 본 발명에 따른 중공 바디가 직각 와인딩 또는 사다리꼴 와인딩으로도 제조될 수 있는 것이 주의된다.

상기 와인딩의 이음매 에지의 연결을 개선시키기 위해 그리고 간단한 조립 또는 제조 가능성을 가능하게 하기 위해, 와인딩에 바람직하게 일체형 연결 소자가 형성된다. 이제 와인딩은 바람직하게 중공 바디에 용접된다. 그러나 상기 와인딩은 연결 소자에 의해서도 클립핑됨으로써, 와인딩의 이음매 에지는 중공 바디에 대해 분리 가능하도록 연결된다. 이 경우 연결 소자는 예컨대 타원형, 볼형, 도브테일형 또는 직각형으로 형성될 수 있거나 또는 임의의 다른, 연결에 적합한 형태를 가진다. 이 경우 연결 소자의 반대 방향에 있는 이음매 에지는 항상 연결 소자에 상응하게 형성된 리세스를 포함하고, 상기 리세스 내에서는 연결 소자가 관형 중공 바디에 대해 연결될 수 있다.

바람직하게 중공 바디는 리세스를 포함하고, 상기 리세스는 각각 평면에서 중공 바디 종축에 대해 수직으로 둘레 방향으로 배치된다. 소정의 탄성 효과를 달성하기 위해, 리세스는 바람직하게 종방향으로 오프셋되도록 배치된다.

이 경우 중공 바디의 다각면의 개수는 중공 바디의 와인딩의 평면 당 리세스개수의 2 배인 것이 매우 바람직하다.

바람직하게 중공 바디 내의 리세스는 길게 형성되어 둘레에 배치된다. 이 경우 리세스의 양 단부는 종방향으로 확장됨으로써, 평면 사이에는 좁은 중간 영역이 형성된다. 따라서 리세스는 실질적으로 뼈모양으로 보인다.

리세스가 실질적으로 뼈모양으로 형성되면, 전압 레벨이 낮고 동시에 탄성 효과가 양호할 경우 매우 높은 형태 안정성이 달성되고, 다각형의 에지가 리세스 사이에 연장되거나 또는 다각형의 에지가 리세스의 좁은 중간 영역을 통해 연장하는 경우에도 그러하다. 또한 평면 당 리세스가 서로 오프셋되어 배치되는 것도 가능하다. 따라서 제 1 영역에서 다각형의 에지가 리세스 사이에서 연장하거나 또는 그 다음 평면에서 리세스의 좁은 중간 영역을 통해 연장하는 것이 매우 바람직하다.

이 경우 본 발명에 따른 압전 액추에이터 모듈용 관형 중공 바디의 제조 방법은, 와인딩이 둘레 방향으로 서로 오프셋되어 배치된 다수의 연결 섹션을 가지는 방식으로 와인딩의 제조 단계를 포함한다. 이 경우 와인딩은 예컨대 펀칭 또는 레이저 처리에 의해 제조될 수 있다. 본 발명에 따른 방법의 추가 단계에 따라 와인딩은 관으로 형성되고, 이 때 와인딩은 원형으로 구부러지고 연결 섹션은 와인딩의 측면 단부 이음매에 클립핑되거나 또는 용접된다. 이로 인해 압전 액추에이터 모듈용 중공 바디가 제조되고, 상기 중공 바디에서 직선 종방향으로 연장하는 용접 시임은 존재하지 않고, 중공 바디의 연결 시임이 계단형으로 즉, 둘레 방향으로 연장하여 다수의 평면으로 오프셋된다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에 따라, 추가로 에지가 중공 바디의 종방향으로 형성됨으로써, 중공 바디는 다각형을 형성한다. 이로 인해 본 발명에 따른 중공 바디의 매우 높은 형태 안정성이 달성됨으로써, 중공 바디는 압전 액추에이터 모듈의 높은 부하에 대해서도 안정적이다.

다각형을 매우 간단하게 제조할 수 있기 위해, 와인딩은 실질적으로 뼈모양 리세스를 가지는 방식으로 형성되고, 상기 리세스는 중공 바디의 종축에 대해 수직으로 배치되고, 2 개의 인접할 수 있는 평면의 리세스는 각각 서로 오프셋되어 배치된다. 와인딩을 상기 방식으로 설계할 경우 다각형의 에지는 둘레 방향으로 서로 오프셋되어 배치된 연결 섹션에 형성되고, 에지는 평면의 리세스 사이에서 또는 리세스의 좁은 중간 영역을 통해서 연장한다. 이 경우 에지는 와인딩이 관형 중공 바디에 대해 구부러질 경우 자동으로 발생된다. 따라서 다각형으로서 형성된 중공 바디의 매우 간단하고 저렴한 제조 가능성이 달성된다.

본 발명의 실시예는 도면에 도시되고 이후의 설명부에서 더 자세히 설명된다.

본 발명의 실시예에 따른 압전 액추에이터 모듈용 관형 중공 바디(1)가 도 1 내지 7과 관련하여 하기에 기술된다.

특히 도 1 내지 3 에 도시된 바와 같이, 관형 중공 바디(1)는 다수의 다각면(2)을 가진 다각형으로서 형성되는 방식으로 형성된다. 개별 다각면(2) 사이에 각각 하나의 에지(3)가 형성된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 실시예에 따른 중공 바디(1)는 12 개의 다각면(2)을 포함한다. 이 경우 다각면(2)은 각각 각 (α= 30°)을 커버하고, 다각형의 둘레에서 동일한 크기의 표면을 정의한다.

상기 다각형은 다수의 리세스(4)를 포함한다. 각 리세스는 실질적으로 뼈모양으로 형성되고 제 1 확대 단부(5) 및 제 2 확대 단부(6)를 포함하고, 상기 확대 단부들은 중간 영역(7)에 의해 서로 연결된다. 특히 도 2 및 4에 도시된 바와 같이, 리세스(4)는 각각 평면(E1, E2 등)에 배치된다. 이 경우 리세스는 각각 인접한 평면의 리세스에 대해 오프셋되게 배치되는 방식으로 위치 설정된다 . 이 경우 평면(E) 당 리세스의 오프셋은, 중간 영역(7)이 종방향으로 각각 인접한 평면의 2 개의 리세스(4) 사이에 배치되는 방식으로 이루어진다(도 4 비교). 일목요연하게 나타내기 위해 도면에 모든 평면(E)이 도시되지는 않는다.

도 4에는 중공 바디(1)의 와인딩이 도시된다. 상기 와인딩은 직각 또는 사다리꼴로 형성될 수 있는 것을 알 수 있다. 중공 바디(1)는 강판, 바람직하게 두께(s)를 가진(도 3 참조) 스프링 강으로 제조된다. 이 경우 개별 리세스(4)는 박판으로부터 펀칭되거나 또는 레이저에 의해 레이저 처리될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 중공 바디(1)의 한 측면에서의 와인딩시 다수의 연결 소자(8)가 형성된다. 상기 측면에 마주 놓인 측면에는 연결 소자(8)용 리세스(9)가 형성된다. 이 경우 리세스(9)의 형태는 연결 소자(8)의 네가티브 형태에 상응한다. 이 경우 연결 소자(8) 또는 리세스(9)는 둘레 방향으로 각각 서로 오프셋되도록 배치됨으로써, 다수의 연결 섹션(11 및 12)을 포함하는 2 개의 계단형 측면이 와인딩에서 발생된다. 이러한 와인딩의 실시예에 의해, 이후에 조립된 중공 바디(1)에서 연결 시임이 종방향으로 중공 바디의 종축(X-X)에 대해 평행하게 연장하지 않고, 계단형으로 중공 바디(1)의 전체 길이에 걸쳐 연장하게 된다. 이로 인해 중공 바디의 더 높은 형태 안정성이 달성될 수 있는데, 그 이유는 연결 시임이 더 이상 직선으로 형성되지 않기 때문이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 이 경우 연결 소자(8)는 각각 60°만큼 오프셋되어 서로 배치된다. 도 4에는 수직의 점선에 의해 다각형의 이후 에지(3)가 도시된다. 또한 도 4로부터, 상이한 평면(E1 및 E2)의 각 리세스(4)가 각각 30°만큼 서로 오프셋되도록 배치되는 것을 알 수 있다. 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 다각형의 개별 에지(3)는 마찬가지로 각각 각도 α= 30°만큼 서로 오프셋되어 배치된다. 이 경우 다각형의 에지(3)는 직경(D)을 가진 서클에 놓인다(도 3 참조).

도 4에 도시된 와인딩으로 이루어진 본 발명에 따른 중공 바디(1)의 조립은. 연결 소자(8)가 리세스(9) 내에 배치될 때까지 와인딩이 원형으로 휘는 방식으로 이루어진다. 이 경우 연결 소자(8)는 리세스(9)내에 클립핑될 수 있거나 또는 2 개의 이음매 에지(연결 섹션(11 및 12))가 서로 용접된다. 이로 인해 중공 바디(1)의 둘레에서 계단형으로 연장하는 연결 시임(10)이 발생된다(도 2 비교).도 2에 도시된 바와 같이, 이 경우 연결 시임(10)은 관통하여 연장하는 것이 아니라, 2 개의 연결 소자(8) 사이의 리세스(4)의 배치로 인해 각각 리세스(4')에 의해 중단된다. 인접한 평면(E1 과 E2)의 리세스(4)의 배치에 의해 각각 30°만큼 오프셋되고, 이 경우 와인딩이 관형 중공 바디(1)쪽으로 휠 경우 에지(3)가 자동으로 발생된다. 이것은 특히 제조에 관련된 장점을 제공한다. 직각형 또는 사다리꼴 와인딩시 롤링 이후에 마찬가지로 연결 소자가 리세스 내에 클립핑될 수 있거나 또는 단부가 직선 종방향 시임과 용접될 수 있다.

이 경우 상이한 평면의 리세스(4)는 각각, 인접한 평면(E2) 내의 평면(E1)에서 2 개의 리세스(4) 사이의 영역이 중공 바디의 종방향으로 리세스(4)의 중간 영역(7)에 이어지도록 서로 오프셋된다(도 2 및 4 비교).

관형 중공 바디(1)가 다각형으로서 형성됨으로써, 중공 바디는 더 이상 압력 변동에 대해 선행 기술에 공지된 압전 액추에이터 모듈의 실린더형 중공 바디만큼 민감하지 않게 된다. 또한 연결 시임(10)이 와인딩으로 제조된 중공 바디(1)에서 오프셋되어 배치되면, 중공 바디의 형태 안정성이 개선된다. 따라서 본 발명에 따른 중공 바디는 비교적 간단한 형태를 제공하는 조치에 의해 압전 액추에이터의 압력 변동에 대해 놀랄 만큼 안정적이고, 따라서 매우 긴 수명을 가질 수 있다.

따라서 본 발명에 따라 압전 액추에이터 모듈용 중공 바디가 제공되고, 중공 바디(1)는 다각형으로서 형성된다. 다각형은 다수의 다각면(2)으로 형성되고, 상기 다각면은 각각 에지(3)에 의해 서로 분리된다. 또한 본 발명에 따라 간단하고 저렴한 압전 액추에이터 모듈용 관형 중공 바디의 제조 방법이 기술된다.

본 발명에 따른 실시예의 상기 기술은 도해적 목적을 위해서만 사용되지 본 발명을 제한하려고 하는 것은 아니다. 본 발명의 범위 내에서, 본 발명의 범주 및 그의 등가물을 벗어나지 않는 상이한 변경예 및 변형예가 가능하다.

Claims (13)

1. 압전 액추에이터 모듈용 관형 중공 바디에 있어서,

   상기 중공 바디(1)는 다수의 다각면(2)을 가진 다각형으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 중공 바디.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 중공 바디(1)가 평면 와인딩으로 제조되는 것을 특징으로 하는 중공 바디.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 와인딩이 둘레 방향으로 서로 오프셋되거나 또는 오프셋되지 않게 배치된 연결 섹션(11, 12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 바디.
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 와인딩에 일체형 연결 소자(8)가 형성되는 것을 특징으로 하는 중공 바디.
5. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 중공 바디(1)는 용접 또는 클립핑에 의해 와인딩으로 제조되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 중공 바디.
6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,

   상기 연결 소자(8)는 타원형, 볼형, 도브테일형 또는 직각형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 중공 바디.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 중공 바디는 리세스(4)를 포함하고, 상기 리세스는 각각 평면(E1, E2)에서 중공 바디 종축(X-X)에 대해 수직으로 배치되는 것을 특징으로 하는 중공 바디.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 다각면(2)의 개수는 중공 바디(1)의 와인딩의 평면(E1, E2) 당 리세스(4) 개수의 2 배인 것을 특징으로 하는 중공 바디.
9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,

   상기 리세스(4)는 길게 형성되고, 2 개의 단부(5, 6)에서 종방향으로 확장됨으로써, 단부(5, 6) 사이에 좁은 중간 영역(7)이 형성되는 것을 특징으로 하는 중공 바디.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 평면(E1, E2) 당 다각형의 에지(3)는 리세스(4) 사이에 또는 리세스(4)의 좁은 중간 영역(7)을 통해 연장되는 것을 특징으로 하는 중공 바디.
11. 제 7항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 리세스는 서로 오프셋되어 배치되는 것을 특징으로 하는 중공 바디.
12. - 와인딩이 다수의, 특히 둘레 방향으로 서로 오프셋되어 배치된, 연결 섹션(11, 12)을 가지도록, 평면 출발 재료로 이루어진 와인딩을 펀칭하거나 또는 레이저 처리하는 단계, 및

    - 상기 와인딩을 원형으로 휘어서 연결 섹션(11, 12)을 단부 이음매에서 서로 연결함으로써 관형 중공 바디 쪽으로 와인딩을 형성하는 단계를 포함하는

    압전 액추에이터 모듈용 관형 중공 바디(1)의 제조 방법.
13. 제 12항에 있어서,

    에지(3)가 관형 중공 바디(1)의 종방향으로 형성됨으로써, 관형 중공 바디(1)가 다각형으로서 형성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.