KR20050085656A - 두 개의 바디 사이에 놓인 밀봉면을 갖는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 두 개의 바디 사이에 놓인 밀봉면을 갖는 장치, 특히 두 개의 모듈 사이에 놓인 밀봉면을 갖는 내연기관용 고압 사출장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 움푹 들어간 인접 영역들 또는 언더컷의 깊이를 측정함으로써 관련 지지 영역들의 표면 압력이 기능적인 요구조건에 맞게 조정된다.

Description

두 개의 바디 사이에 놓인 밀봉면을 갖는 장치{DEVICE WITH A SEALING PLANE LYING BETWEEN TWO BODIES}

본 발명은 청구항 1항의 전제부에 따른, 두 개의 바디 사이에 놓인 밀봉면을 갖는 장치, 특히 두 개의 모듈 사이에 놓인 밀봉면을 갖는 내연기관용 고압 사출장치(high pressure injection device)에 관한 것이다.

내연기관용 고압 사출장치는 매우 높은 압력에 의해 작동되고 사용영역에 따라 대개 장치를 관통하여 길게 연장되는 고압 및 저압 유도 라인 근처에 매우 밀접하게 형성되며, 이러한 고압 및 저압 유도 라인은 축방향으로 연속 배열된 유니트들, 특히 모듈들 사이에 놓인 밀봉면 상으로 뻗으며, 이러한 밀봉면은 유니트들 또는 모듈들의 단부측 설치면으로 형성된다. 이러한 유니트들 또는 모듈들은 캡 너트(cap nut) 또는 이와 유사한 부재들에 의해서 고정될 수 있으며, 특히 비교적 큰 유니트일 경우에는 유니트를 관통하는 지지봉(tie rod)에 의해서도 고정될 수 있으므로, 유니트를 관통하는 채널들 내에서 나타나는 매우 상이한 압력들에 의해 제한된 밀봉면에 상호 밀봉을 위해 상이한 표면 압력(surface pressure)이 주어져야만 했다. 그러나 이와 같은 분포시에 이러한 상이한 표면 압력은 응력 도입 형태로 인해 실제로 구현될 수 없으므로, 최대값으로 요구되는 개별 표면 압력에 맞는 설계가 이루어진다. 그 결과 이에 상응하는 치수 초과(oversizing) 및 부분적으로 불필요한 높은 표면 압력이 나타난다.

실제로 공지되어 있으며 청구항 1항의 전제부에 언급된 것과 같은 장치들, 특히 고압 사출장치들에서 밀봉면에 대해 움푹 들어간 영역들의 적합한 표면적 설정 및 적합한 배열에 의해 표면 압력을 전체적으로 그리고 부분적으로 감소시키는 것도 마찬가지로 제한되므로, 압력 제어를 전제로 하는 전술한 조치들도 충족될 수 없다.

본 발명의 목적은 밀봉면의 접촉면에서 기능적인 요구조건들에 맞는 표면 압력이 달성될 수 있도록 하는 조치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면 상기 목적은 청구항 1항에 따른 구성에 의해 달성되는데, 청구항 1항에 따르면 개별 지지 영역의 표면 압력이 지지 영역에 인접하게 밀봉면에 대해 움푹 들어간 영역의 깊이에 의해 결정되기 때문에, 개별 지지 영역의 표면 압력에 영향을 미치는 추가의 파라미터가 구조적으로 이용되며, 이러한 파라미터는 표면에 관련하여 밀봉면을 결정하는 단부면의 표면적과는 실제로 무관하고 경우에 따라서는 상기 표면 상에서 부분적으로 축소되는 지지 영역에 의한 형성도 가능하다. 이는 밀봉 경계를 형성하는 지지 영역들, 예컨대 채널 횡단면을 결정하는 지지 영역들이 재료 탄성을 이용하여 움푹 들어간 영역의 상응하는 깊이에 의해 압력 채널의 제어되는 개별 압력에 맞게 조정될 때 그 표면 압력이 감소되기 때문이다. 일반적으로 본 발명에 따른 조치는 표면 압력을 결정하기 위한 가능성을 제공하는데, 이는 비교적 큰 표면 압력을 달성하기 위해서는 움푹 들어간 영역의 깊이가 작게 유지되고, 비교적 작은 표면 압력을 달성하기 위해서는 움푹 들어간 영역의 깊이가 크게 유지되는 방식으로 달성된다. 서로 인접한 채널들과 이 채널들을 긴밀하게 둘러싸는 지지 영역들 사이에 움푹 들어간 영역들과 관련하여 볼 때, 이 움푹 들어간 영역들의 섹션들 중에서 개별 지지 영역에 인접하게 놓인 섹션들의 상이한 깊이에 의해서, 다른 이유들로 인해 지지 영역들이 표면적 및 경우에 따라서는 표면 윤곽에 있어서 미리 주어진 평면 연장부를 가지는 것과는 상관없이, 작은 공간 상에서도 상이한 표면 압력들이 구현될 수 있다.

따라서 본 발명에 따르면, 바디 접촉면에서 기능적인 요구조건에 상응하는 표면 압력이 달성되도록 재료 내에서의 힘 흐름 방향이 정해질 수 있으며, 고려될 기능적인 요구조건에는 밀봉 기능 이외에 예컨대 조립시의 지지 기능 또는 그 밖의 응력들도 포함된다.

본 발명의 범주에서 지지 영역들은 고압 채널들 및/또는 저압 채널들을 둘러싸는 고리형 영역이면서 별도의 섬(island) 형태의 지지부들에 배열될 수 있거나, 아니면 예컨대 고정 볼트(clamp bolt)에 의해 유니트들 또는 모듈들을 죌 때 이 고정 볼트를 이 고정 볼트를 둘러싸도록 제공될 수 있다. 이 경우에, 본 발명에 따른 조치는 개별 지지 영역 내에 표면 압력의 기능에 맞는 매칭을 위한 돌출부를 제공하며, 본 발명의 범주에서는 지지 영역이 상호 고정되는 두 개의 바디 내에서 밀봉면에 대해 움푹 들어간 영역들에 의해 형성될 수 있거나 또는 - 다른 바디 측에서는 평면 설치면에 상응하는 - 하나의 바디 내에서만 형성될 수 있다.

다양한 이유들, 즉 공간적 이유 및 제조공정적인 이유로, 본 발명에 따른 지지 영역들의 구조 그리고 표면 압력과 관련하여 상이한 깊이를 갖는 움푹 들어간 영역들과 상기 지지 영역들이 함께 형성하는 구조가 표면 압력에 영향을 미치는 추가의 조치들과 조합되는 것이 바람직하다. 여기서, 이러한 조치에는 소정의 횡단면 변동, 특히 지지 영역 내에서 언더컷(undercut)되는 영역들이 제공되는 것도 포함된다. 이와 같이 지지 영역에 죔력을 도입하는데 영향을 미치는 조치들은 바람직하게는 상호 고정되는 바디의 둘레면 그리고 그 밖에 채널 내벽과 같은 접근가능한 표면으로부터 제공될 수 있으며, 예컨대 홈, 특히 개별 지지 영역을 언더컷하는 홈에 의해 형성될 수 있다. 이와 같은 하중 경감 홈은 특히 삽입 홈으로 형성될 수 있고, 특히 표면 압력에 영향을 미치기 위한 고유의 독창적인 조치로 이용될 수도 있다.

본 발명의 또다른 세부사항 및 특징들은 청구항에 제시된다. 또한, 실시예들을 참고로 본 발명을 더 자세히 설명하면 아래와 같다: 이 실시예들에서는 고정 볼트에 의해 서로 고정되는 두 개의 바디, 예컨대 내연기관의 인젝터(injector)의 모듈들이 매우 개략적으로만 도시되는데, 이 모듈들은 압력 공급 채널들, 예컨대 고압 채널 및 저압 채널에 의해 고정 방향으로 관통되며, 여기서

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 실시예들을 도시한 도면이고,

도 3은 종래기술에 속한 실시예를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 3은 두 개의 바디(2 및 3)를 갖는 장치(1)의 동일한 기본 구조를 전제로 하며, 이 두 개의 바디(2 및 3)는 특히 바디(2 및 3)를 통해 뻗는 압력 채널(7 및 8)이 관통하는 밀봉면(6)을 형성하면서, 단부면(4 및 5)에 의해 고정되도록 인접하게 놓인다. 이 실시예들에서, 두 개의 압력 채널(7, 8) 중에서 압력 채널(7)에는 고압이 공급되고 압력 채널(8)에는 저압이 공급된다. 이 실시예들에서, 고압측 공급은 2,000 바아 이상의 압력이 공급되는 것을 의미하고, 저압측 공급은 대략 800 바아 이하의 압력이 공급되는 것을 의미한다. 즉 압력 채널들(7 및 8)에 대하여 채널 높이와는 상관없이 명확하게 차이나는 압력이 공급되므로, 밀봉면(6)의 밀봉을 위해서 이에 상응하는 상이한 표면 압력도 요구된다.

바디(2 및 3)의 고정은 죔나사(clamping screw)(9 및 10)에 의해 이루어지며, 이러한 죔나사(9 및 10)의 헤드(head) 쪽은 바디(2)에 제공되고 몸체(shank) 쪽은 적절한 나사 결합에 의해서 바디(3) 쪽으로 고정된다.

이와 같은 기본 구조에 상응하는 실제 응용예에서, 바디(2 및 3)는 내연기관용 인젝터(injector) 형태의 고압 사출장치의 모듈 또는 유니트이므로, 목적에 맞게 특히 추가의 열 부하(thermal load)가 바람직하게 생성된다. 이와 같은 적용 영역에 공지된 장치(1)에서 단부면(4 및 5)에 의해 결정된 밀봉면(6) 영역이 도 3에 도시되며, 여기서는 바디(2)의 단부면(4)이 지지되는데 있어서 바디(3)의 단부면(5)에 비해 지지 영역(11 내지 14)으로 축소되며, 이러한 지지 영역(11 내지 14)은 죔나사(9 및 10)를 수용하는 보어 또는 압력 채널(7, 8)을 둘러싸면서 단부면(4)에 대해 움푹 들어간 영역들에 의해 제한되며, 특히 이 영역들에 의해 둘러싸인다. 이와 같은 영역들은 부분적으로 맞물려 연결되는 얕은 고리형 홈(15 내지 18)으로 형성된다.

단부면(4)에 대해 움푹 들어간 얕은 영역들(15 내지 18)에 의해서, 바디(2) 단부면(4)이 바디(3) 단부면(5)(실시예에서는 평평하게 나타남)에 대해 지지 영역(11 내지 14)에서 집중적으로 지지되기 때문에, 소정의 높은 압력으로 밀봉하기 위해 요구되는 표면 압력은 죔력(clamping force)에 의해 구현될 수 있으며, 이러한 죔력은 대체가능한 치수의 죔나사(9, 10)에 의해서도 제공될 수 있다. 그러나 기능적인 요구조건, 특히 밀봉면(6), 즉 바디(2 및 3) 사이의 접촉면으로 제공된 지지 영역들(11 내지 14)에서 나타나는 압력에 관련된 기능적인 요구조건에 매칭된 표면 압력은 거의 달성될 수 없다.

특히 이러한 사실과 관련하여 개선을 이루기 위해서 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명에 따른 실시예들이 이용되는데, 도 1에서 - 홈으로 형성된 - 움푹 들어간 영역들(15 내지 18)의 깊이는 높은 표면 압력이 요구되는 영역에서는 작게 나타나고 낮은 표면 압력이 요구되는 영역에서는 크게 나타나도록 변화된다. 이에 상응하여, 예컨대 지지 영역(11)은 매우 높은 압력을 제공받을 수 있는 압력 채널(7) 주변에서 낮은 깊이의 홈 영역(16)에 의해 둘러싸이고, 비교적 낮은 압력을 제공받는 압력 채널(8)은 단부면(4)으로부터 측정된 깊이가 비교적 크게 나타나는 영역(17)에 의해 둘러싸인다. 따라서 지지 영역(12)은 압력 채널(8)을 둘러싸는 고리 영역을 형성하게 되는데, 이 고리 영역은 지지 영역(11)을 결정하고 압력 채널(7)을 둘러싸는 고리 영역보다 높은 높이를 갖는다. 이에 상응하여, 압력 채널(8) 주변에 제공되는 탄성 변형 영역이 압력 채널(7) 주변에 제공되는 영역보다 넓기 때문에, 상이한 압력에 의해 제한되는 기능적인 요구조건에 맞는 표면 압력이 생성되고 이에 따라 죔력 또한 전체적으로 최소화될 수 있다. 이는 기본적으로 움푹 들어간 홈 영역(15 내지 18)에서 소정의 누설 압력이 형성될 수 있음을 고려한 것이다. 기능에 맞는 소정의 표면 압력 분포를 위해서는 바디(2 및 3)에 대하여 단단한, 즉 휨 저항성을 갖는 것이 전제가 되므로, 죔나사(9, 10)에 지지 영역(13, 14)이 할당되는 것이 바람직하며, 이러한 지지 영역(13, 14)에서는 움푹 들어간 인접 영역들(15, 18)의 깊이가 비교적 크게 나타남으로써 비교적 작은 표면 압력이 생성된다. 이는 둘레면에 있는 지지 영역(20, 21)에 대해서도 적용된다.

도 2는 지지 영역의 표면 압력에 영향을 미치기 위한 그리고 개별 기능적인 요구조건에 맞는 표면 압력을 제공하기 위한 또다른 가능성을 보여주며, 이와 관련된 본 발명에 따른 실시예는 지지 영역을 통해 전송되는 압력을 감소시키기 위해, 즉 이러한 지지 영역에서 나타나는 표면 압력을 감소시키기 위해 개별 지지 영역이 언더컷되는 것을 전제로 한다.

도 2는 죔나사(9, 10)에 할당되는 지지 영역(13, 14)의 언더컷(22 및 23)을 보여주며, 이러한 언더컷(22, 23)에 의해 형성된 지지 영역들은 도 1에 따른 실시예에 비해 더 큰 깊이를 갖는 기능 영역들(15, 18)에 상응한다.

도 1 및 도 2를 요약하면, 언더컷과 이에 상응하는 깊이를 갖는 움푹 들어간 영역의 결합에 의해서 개별 표면 압력에 대한 비교적 실질적인 매칭이 수행될 수 있음을 알 수 있으며, 이는 지지 영역을 형성하는 연결부 폭에 의해 추가로 영향받는 것을 고려한 것이다.

도 2에 따른 홈(22, 23)은 지지 영역(13 및 14)에 대해 축방향으로 언더컷되며 죔나사(9 또는 10)를 수용하는 보어의 각각의 보어 벽 내에서 예컨대 고리 모양의 홈(groove)에 의해 형성된다.

또한, 마주놓인 바디의 지지 영역에 할당되는 영역들이 휘어질 수 있게 형성됨으로써 개별 지지 영역의 표면 압력을 결정하는데 적합한 효과들이 달성될 수 있음을 도 2에서 알 수 있으며, 이는 도 2에서 둘레측의 지지 영역(20 및 21)에 제공된 각각의 언더컷(24 및 25)에 의해 달성되며, 이러한 언더컷(24 및 25)은 지지 바디(3)의 둘레측에서 단부면(4)과 떨어져서 배치된다.

따라서 본 발명에 의해서, 개별 지지 영역에서 재료 탄성을 이용하여 개별 기능적인 요구조건에 맞는 표면 압력을 제공할 수 있는 구조적으로 잘 제어될 수 있는 가능성들이 제시되며, 이는 표면 압력을 실제 요구조건들에 맞춤으로써 이에 상응하여 죔력이 최소화될 수 있게 하며, 그 결과 고압 사출장치와 같이 높은 부하를 받는 장치들, 특히 요구되는 공간 치수를 최소화하는 인젝터가 확실한 기능을 나타내도록 형성될 수 있다.

Claims (9)

1. 두 개의 바디 사이에 놓인 밀봉면을 갖는 장치, 특히 두 개의 모듈 사이에 놓인 밀봉면을 갖는 내연기관용 고압 사출장치로서,

   상기 밀봉면이 상호 고정되는 두 개의 바디의 단부면들 사이에 놓이고, 상기 밀봉면을 가로질러 서로 인접하게 이어지는 압력 채널들이 상기 두 개의 바디를 관통하고, 상기 바디들 중 적어도 하나의 바디는 상기 밀봉면을 향한 단부면에서 상기 밀봉면 상에서 연장되는 지지 영역 및 상기 밀봉면에 대해 움푹 들어간 영역들을 갖는,

   두 개의 바디 사이에 놓인 밀봉면을 갖는 장치에 있어서,

   각각의 지지 영역(11 내지 14; 20, 21)에서 나타나는 표면 압력이 상기 지지 영역(11 내지 14; 20, 21)에 인접하게 움푹 들어간 영역들(15 내지 18)의 깊이에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는,

   두 개의 바디 사이에 놓인 밀봉면을 갖는 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 지지 영역들에서 압력에 따라 주어지는 표면 압력에 있어서, 높은 표면 압력을 갖는 지지 영역(예컨대 11)에서 움푹 들어간 영역(16)의 깊이는 낮은 표면 압력을 갖는 지지 영역(예컨대 12)에서 움푹 들어간 영역의 깊이보다 낮은 것을 특징으로 하는,

   두 개의 바디 사이에 놓인 밀봉면을 갖는 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 움푹 들어간 영역들(15 내지 18)이 상기 지지 영역들(11 내지 14)을 둘러싸는 것을 특징으로 하는,

   두 개의 바디 사이에 놓인 밀봉면을 갖는 장치.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 지지 영역(11, 12)으로서 상기 압력 채널들(7, 8)의 단부측에 있는 고리형 벽 부분이 제공되는 것을 특징으로 하는,

   두 개의 바디 사이에 놓인 밀봉면을 갖는 장치.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 지지 영역(13, 14)으로서 고정 부재, 특히 죔나사(9, 10)를 위한 단부측의 고리형 보어(bore)를 둘러싸는 벽 부분이 제공되는 것을 특징으로 하는,

   두 개의 바디 사이에 놓인 밀봉면을 갖는 장치.
6. 특히 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항 또는 다수의 항에 있어서,

   압력 표면을 형성하는 지지 영역(13, 14)이 상기 두 개의 바디(2, 3) 중 적어도 하나의 바디에 형성된 언더컷(undercut), 특히 둘레측에 있는 언더컷에 의해서 표면 압력을 결정하는 탄성 휨 특성에 있어서 조절가능한 것을 특징으로 하는,

   두 개의 바디 사이에 놓인 밀봉면을 갖는 장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 지지 영역(13, 14) 및 상기 언더컷(22, 23)이 각각 동일한 바디(1) 내에 제공되는 것을 특징으로 하는,

   두 개의 바디 사이에 놓인 밀봉면을 갖는 장치.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 지지 영역(20 또는 21) 및 관련 언더컷(24 또는 25)이 상기 밀봉면(6)에 대해 서로 마주놓인 상이한 바디(2, 3) 내에 제공되는 것을 특징으로 하는,

   두 개의 바디 사이에 놓인 밀봉면을 갖는 장치.
9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 지지 영역(13, 14)이 표면 압력에 있어서 연결부 폭에 의해 조절가능한 것을 특징으로 하는,

   두 개의 바디 사이에 놓인 밀봉면을 갖는 장치.