KR20050107597A - 압력 조절기 - Google Patents

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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 유체 압력을 조절하기 위한, 내연기관의 특히 연료 공급 장치용 압력 조절기로서, 상기 조절기는 밸브를 포함하고, 상기 밸브는 밸브 폐쇄 부재(18)를 포함하고, 상기 밸브 폐쇄 부재는 각이 지도록 형성된 밸브-판 스프링(16)의 작용에 의해 밸브 시트에 대해 폐쇄 위치로 가압되고, 상기 밸브-판 스프링(16)의 하나의 암(22)은 상기 밸브 폐쇄 부재(18)에 지지되고, 다른 암(24)은 조절기 하우징(2)의 지지 부재(30)에 지지되고, 상기 밸브- 판 스프링(16)의 굽힘 영역은 조절기 하우징(2)에 지지되는 핀(26)에 고정되고, 상기 조절기 하우징(2) 내에서 상기 핀(26)의 지지부는 평행한 간격으로 판 스프링을 감싸고 핀에 대해 수직으로 연장되는, 상기 조절기 하우징의 측벽에 보어를 갖는다. 상기 측벽(36)의 적어도 일부는 브레킷(40)에 의해 중첩되고, 상기 브레킷은 상기 조절기 하우징(2)의 지지 부재(30)와 연결되며, 상기 측벽(36)에 있는 지지 보어(34)에 대해서 동축인, 핀(26)용 지지 보어(38)를 구비한다.

Description

압력 조절기{Pressure regulator}
본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부에 따른 유체 압력을 조절하기 위한, 내연기관의 특히 연료 공급 장치용 압력 조절기에 관한 것으로, 상기 압력 조절기는 밸브를 포함하고, 상기 밸브는 밸브 폐쇄 부재를 포함하고, 상기 밸브 폐쇄 부재는 각으로 형성된 밸브-판 스프링의 작용에 의해 밸브 시트에 대해 폐쇄 위치로 가압되고, 판 스프링의 하나의 암은 밸브 폐쇄 부재에 지지되고, 다른 암은 조절기 하우징의 지지 부재에 지지되고, 판 스프링의 굽힘 영역은 조절기 하우징에 지지되는 핀에 고정되고, 조절기 하우징 내에서 상기 핀의 지지는 상기 조절기 하우징의 측벽에 있는 보어에 의해 이루어지고, 상기 측벽은 평행한 간격으로 판 스프링을 감싸고 핀에 대해 수직으로 연장된다.
그러한 압력 조절기는 DE 101 07 223 A1호에 공지되어 있다. 밸브-판 스프링은 핀에 의해 상기 밸브-판 스프링에서 회전 모멘트 평형이 이루어지도록 힌지식으로 지지된다. 조절기 하우징의 지지 부재에 지지된 밸브-판 스프링에 예비 응력이 가해지고, 예비 응력은 폐쇄력으로서 밸브 폐쇄 부재에 작용한다. 이 경우, 핀은 밸브-판 스프링에 작용하는 힘을 조절기 하우징으로 전달하는 지지점으로 작용한다. 압력 조절기의 압력 유입부에 밸브 볼에 작용하는 폐쇄력 보다 더 큰 압력을 생성하기에 충분히 큰 연료 압력이 존재하면, 밸브 폐쇄 부재는 밸브 시트로부터 들어 올려지고, 일정한 유동 횡단면이 개방되므로, 유체, 특히 연료는 압력 조절기의 압력 유출부로 유동할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 압력 조절기의 바람직한 실시예의 횡단면도.
도 2는 도 1의 압력 조절기의 평면도.
측벽과 지지 부재의 브레킷을 중첩함으로써 조절기 하우징은 그 벽 강도를 높일 필요 없이 보강된다. 특히 밸브-판 스프링을 통해 굽힘 모멘트에 의해 부하를 받는, 조절기 하우징의 지지 부재는 브레킷 및 핀을 통해 측벽에 연결되고 이로써 부하 방향으로 보강된다. 측벽은 지지 부재의 브레킷과 함께 보강 삼각형을 형성한다. 원래 밸브-판 스프링을 지지하거나 또는 판 스프링의 힘 방향을 전환하기 위해 제공된 핀은 다른 기능에 따라, 지지 부재의 브레킷과 측벽이 특히 더 높은 제조 비용을 야기하는 예컨대 용접 또는 리벳 결합에 의해 서로 추가적으로 연결될 필요 없이, 지지 부재의 브레킷과 측벽 사이에서 힘을 전달하는 포지티브 결합부를 형성한다.
따라서 전체적으로 밸브 폐쇄 부재에 대해 핀의 매우 확실하고 정확한 지지가 이루어지고, 이것은 바람직하게 압력 조절기의 신뢰도와 작동 안전성을 높인다. 본 발명에 따른 조치 대신 예컨대 밸브 부재 또는 측벽 영역에 보강을 위한 비이드가 설치되면, 밸브 폐쇄 부재에 대해서 핀의 정확한 위치 설정을 어렵게 만들 수 있는 재료 변형이 일어날 수 있다.
종속 청구범위에 제시된 조치에 의해 청구범위 제 1 항에 제시된 본 발명의 바람직한 실시와 개선이 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라 지지 부재의 브레킷은 측벽과 접촉하고 상기 측벽을 외부 또는 내부로부터 중첩한다. 또한, 밸브-판 스프링의 지지 부재는 예컨대 조절기 하우징의 횡벽 또는 후방벽으로 형성되고 브레킷은 상기 횡벽과 일체로 형성되고 상기 횡벽으로부터 수직으로 베벨된다. 또한, 조절기 하우징의 측벽은 바람직하게 베이스부로부터 베벨된, 자유로이 돌출한 두 개의 다른 브레킷으로 형성된다. 조절기 하우징이 바람직하게 제조될 일체형 펀칭 휨 부품으로 구현될 수 있고, 상기 부품에는 평면 성형부의 펀칭 후 보어가 형성되고 나서 4개의 브레킷만이 수직으로 베벨되면 된다.
실시예의 개선에 따라 조절기 하우징의 측벽을 형성하는 브레킷 및/또는 횡벽의 브레킷은 밸브-판 스프링용 안내 채널을 형성한다. 상기 조치에 의해 밸브-판 스프링의 강성의 안내부가 가능하고, 이것은 압력 조절기의 신뢰성과 작동 안전성에 긍정적으로 작용한다.
또한, 밸브-판 스프링의 확실한 지지의 의미에서 추가적으로 조절기 하우징의 횡벽이 단부측에서 밸브-판 스프링으로 굽혀지고 밸브-판 스프링의 홈 형태의 사면 내에 맞물린다.
특히 바람직하게 밸브 폐쇄 부재는 밸브 시트와 밸브-판 스프링의 하나의 암 사이에 배치된 밸브 볼로 형성되고, 상기 밸브 볼과 상기 밸브-판 스프링의 하나의 암 사이에 댐핑 링이 배치된다. 상기 댐핑 링은 원형 횡단면을 갖는, 플라스틱 링으로 구현될 수 있고 작동 시 발생하는 밸브 볼의 진동을 댐핑시키고, 이것은 압력 조절기의 작동 안전성 및 소음 거동에 긍정적으로 작용한다. 특히 댐핑 링은 절삭 가공 또는 사출 성형에 의해 제조된 플라스틱 성형체로 구성될 수 있다. 두 경우 댐핑 링은 밸브-판 스프링 또는 밸브 볼을 변형시길 필요 없이 간단한 원형 부품이고 밸브-판 스프링 및 밸브 볼 사이에만 삽입되기 때문에 댐핑 링의 제조 및 조립은 매우 간단하다.
본 발명의 실시예는 도면에 도시되며 하기에서 상세히 설명된다.
도 1에 전체적으로 1로 표시되고 폐쇄 위치로 도시된 압력 조절기는 바람직한 실시예에 따라 축척을 이유로 도시되지 않은 차량의 탱크 조립 유닛 또는 필터 유닛에 조립되고, 자체 점화식 내연기관의 연료 장치 내의 연료 압력을 조절하는데 이용된다.
압력 조절기(1)는 L형 횡단면을 갖는 개방 조절기 하우징(2)을 포함하고, 상기 하우징에 명료함을 위해 도시되지 않은 후드가 배치되고, 상기 후드에 화살표에 의해서만 도시된 압력 유출부(4)가 형성되고, 상기 유출부는 조절기 하우징(2)의 내부 챔버(6)를 연료 탱크와 연결한다. 조절기 하우징(2) 내로 양측으로 압력 유입부(8)를 형성하는 연결 부품(10)이 돌출하고, 상기 연결 부품은 도시되지 않은 연료 장치의 압력관에 접속된다. 조절기 하우징(2)은 바람직하게 일체형의 펀칭 휨 부품이고, 상기 부품 내에 연결 부품(10)이 삽입된다. 대안으로 조절기 하우징(2)은 사출 성형부품으로도 제조될 수 있다.
연결 부품(10)의 단부측에 밸브 볼(18)의 센터링을 위해 원추면을 포함하는 밸브 시트(12)가 배치된다. 밸브 시트(12)는 연결 부품(10)에 직접 형성되는 대신 조절기 하우징(2)에 형성될 수 있고, 이러한 경우 조절기 하우징(2) 및 밸브 시트(12)는 예컨대 절삭 가공된 일체형 사출 성형부품으로 구현된다. 원추면의 원추각은 예컨대 60도이다. 밸브-판 스프링(16)의 작용으로 인해 밸브 볼(18)은 밸브 시트(12)에 대해 가압된다. 밸브-판 스프링(16), 밸브 볼(18) 및 밸브 시트(12)는 압력 조절기(1)의 과류 밸브(20)를 형성한다. 밸브 볼(18)은 강, 세라믹 또는 플라스틱으로 이루어지고, 그 직경은 바람직하게 3 내지 12 mm 이다.
밸브-판 스프링(16)은 바람직하게 실제로 서로 직각으로 연장되는 두 개의 암(22, 24)으로 구성되는 각진 형태를 갖고, 조절기 하우징(2)에 지지된 핀(26) 형태의 힌지 축선을 중심으로 피봇 운동할 수 있으며, 상기 축선은 밸브-판 스프링(16)의 종방향 길이에 대해 횡으로, 또한 밸브 시트(12)의 중심 축선(28)을 포함하는 평면에 대해 수직으로 배치된다. 핀(26)은 밸브-판 스프링(16)을 커버하고 대략 밸브-판 스프링(16)의 굽힘 영역에서, 즉 밸브-판 스프링(16)의 두 개의 암(22, 24)의 가상 충돌 라인 영역에서 연장된다. 굽혀진 밸브-판 스프링의 전체 길이는 예컨대 10 내지 40 mm 이고, 그 폭은 약 5 내지 20 mm 이다. 핀(26)으로부터 밸브 시트(12)의 중심 축선(28) 까지의 간격은 바람직하게 8 내지 35 mm 이다.
바람직하게 밸브 시트(12)의 중심 축선(28)에 대해 수직으로 연장된 밸브-판 스프링(16)의 밸브 시트측 암(22)과, 정점이 밸브-판 스프링(16)과 접촉하는 밸브 볼(18) 사이에 댐핑 링(27)이 배치된다. 정확하게 말하면 밸브 볼(18)의, 밸브-판 스프링(16)을 향한 절반부의 볼 부분이 댐핑 링(27)의 링 개구 내로 돌출하고 이로써 댐핑 링을 밸브-판 스프링(16)에 지지한다. 댐핑 링(27)은 바람직하게 원형 횡단면을 갖고 플라스틱으로 이루어진다. 특히 댐핑 링(27)은 절삭 가공에 의해 또는 사출 성형에 의해 제조된 플라스틱 성형체로 형성될 수 있고, 밸브 볼(18)을 향한 상기 성형체의 내부 에지에는 예컨대 챔퍼가 제공되고 또는 밸브 볼(18)에 대해 상보적으로 형성된, 볼의 띠 형태의 시트면을 갖는다. 댐핑 링(27)은 플라스틱 대신 다른 재료, 예컨대 강 또는 엘라스토머로 제조될 수 있다. 작동 시 댐핑 링(27), 밸브-판 스프링(16) 및 밸브 볼(18) 사이에 한편으로는 밸브 볼(18)의 진동 운동을 댐핑하기에 충분한 크기이고, 다른 한편으로 과류 밸브(20)가 폐쇄되는 경우 밸브 볼(18)이 밸브 시트(12) 내에서 센터링 되는 것이 저지될 정도로 크지 않은 마찰력이 형성되는 것이 중요하다 .
밸브-판 스프링(16)의 암(24)이 조절기 하우징(2)의 베이스 플레이트(29)로부터 수직으로 상부로 돌출한, 횡벽(30) 형태의 지지 부재에 지지하고 다른 암(22)은 밸브 볼(18)에 지지하고, 밸브-판 스프링(16)은 그 굽힘 영역에서 핀(26)에 지지함으로써 밸브-판 스프링(16) 내에서 예비 응력이 야기되고, 상기 예비 응력은 밸브 시트측 암(22)에서 밸브 볼(18)을 밸브 시트(12)에 대해 가압하는 힘을 생성한다. 따라서 밸브-판 스프링(16)을 횡벽(30)과 밸브 볼(18)의 지지력과 반대로 고정하는 핀(26)의 위치도 중요하다. 또한, 밸브-판 스프링(16)의 예비 응력으로 인해 밸브 볼(18)에 대한 반응으로 헤드측으로 작용하는 폐쇄력의 크기는 두 개의 암(22, 24)의 선택된 레버리지(leverage)에 의해 얻어진다. 밸브-판 스프링(16)에서 회전 모멘트 평형이 이루어진다.
밸브-판 스프링(16)의 암(24)이 안정적으로 지지되고 지지력이 밸브-판 스프링(16)의 암(24)에 수직으로 도입되도록, 횡벽(30)은 예컨대 단부측에서 밸브-판 스프링(16) 쪽으로 굽혀지고 마찬가지로 홈 형태로, 횡으로 연장된, 밸브-판 스프링(16)의 암(24)의 단부측 사면(32)에 맞물린다. 조절기 하우징(2)은 일체형 부품이기 때문에 횡벽(30)도 베이스 플레이트(29)와 일체형이다.
조절기 하우징(2) 내에서 핀(26)의 지지는 한편으로는 도 2에 의해 가장 명확하게 도시된, 평행한 간격으로 밸브-판 스프링을 감싸고 핀(26)에 대해 수직으로 연장된, 조절기 하우징(2)의 측벽(36)에 있는 보어(34)에 의해 이루어지고, 다른 한편으로는 상기 측벽(36)이 바람직하게 외부에서 접촉하여 중첩하고 조절기 하우징(2)의 횡벽(30)과 연결된 브레킷(40)에 있는, 상기 보어(34)에 대해 동축인 보어(38)에 의해 이루어진다. 상기 브레킷(40)은 횡벽(30)과 그에 따라 조절기 하우징(2)에 바람직하게 일체로 형성되고 횡벽(30)으로부터 수직으로 베벨된다. 외부으로부터 횡벽(30)의 브레킷(40)에 의한 측벽(36)의 중첩 대신 브레킷(40)은 측벽(36)을 내부에서부터 중첩하도록 접촉할 수 있다. 즉, 브레킷(40)은 측벽(36)의 내부에 배치되고 상기 측벽에 의해 외부로부터 둘러싸여 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 조절기 하우징(2)의 측벽은 바람직하게 마찬가지로 베이스 플레이트(29)로부터 자유로이 돌출하고 베벨된 두 개의 다른 브레킷(36)으로 형성된다. 상기 브레킷(36)의, 횡벽(30)을 향한 부분과 베이스 플레이트(29) 사이에 각각 수평 틈새(42)가 제공되고, 따라서 상기 브레킷(36)은 밸브-판 스프링(16)용 안내 채널(44)을 형성하도록 구부려질 수 있다(도 2). 정확히 말하면 브레킷(36)은 작은 유격을 가지고, 밸브-판 스프링(16)의 적어도 굽힘 영역을 둘러싼다. 브레킷(36, 40)의 중첩은 바람직하게 브레킷(36)의 굽힘부 영역에서 이루어진다. 또한, 측벽으로 작용하는 브레킷(36)에는 핀(26)용 보어(34)가 제공된다. 상기 언급된 대안예의 경우, 횡벽(30)의 브레킷(40)이 내부에, 그리고 측벽의 브레킷(36)이 외부에 배치되면 밸브-판 스프링(16)은 안내 채널(44) 사이에 형성된 횡벽(30)에 브레킷(40)을 통해 직접 안내된다. 또한, 가이드 채널(44)이 브레킷(40) 및 브레킷(36)으로 형성되는, 즉 두 개의 브레킷(30, 40)의 각 측면에서 안내 채널(44)의 종방향 길이에 대해서 부분적으로 안내 기능을 맡는 것을 고려할 수 있다.
따라서 밸브-판 스프링(16)의 응력으로 인해 횡벽(30)에 작용하는 횡력은 브레킷(40)에 의해 그리고 핀(26)에 의해 측벽으로 작용하는 브레킷(36)에 전달되고, 거기에서 베이스 플레이트(29)로 도입된다. 특히 밸브-판 스프링(16)이 자유로이 돌출한 횡벽(30)에 지지함으로써 발생하는 횡력은 인장력으로서 측벽으로 작용하는 브레킷(36)에 전달된다. 이 경우 핀(26)은 상기 브레킷(36, 40)이 서로 결합될 필요 없이, 전달 부재로서 횡벽(30)의 브레킷(40)과 측벽으로서 작용하는 브레킷(36) 사이에 포지티브한 결합을 제공한다.
이러한 배경으로, 앞서 압력 조절기(1)의 작동 방식은 다음과 같다: 밸브 볼(18)에 작용하는 폐쇄력에 보다 더 큰 압력을 생성하기에 충분한 큰 연료 압력이 압력 유입부(8)에 존재하면, 밸브 볼(18)은 밸브 시트(12)로부터 들어올려 지고, 일정한 유동 횡단면을 개방하므로, 연료는 조절기 하우징(2)의 내부 챔버(6)로, 그리고 거기에서 압력 유출부(4)로 흐를 수 있다. 밸브-판 스프링(16)의 탄성 특성으로 인해 연료 체적이 커짐에 따라 유동 횡단면도 커진다. 그와 달리, 압력 유입부(8)와 유출부 사이의 압력차는 경미하게만 그리고 대략 선형으로 상승한다.
그러나 본 발명은 상기와 같은 압력 조절기에 제한되지 않는다. 오히려 본 발명에 따른 압력 조절기는 유출 압력의 크기가 유입 압력의 크기와 다르고 조절될 수 있는 압력 조절기이다.

Claims (10)

  1. 유체 압력을 조절하기 위한, 내연기관의 특히 연료 공급 장치용 압력 조절기로서, 상기 압력 조절기는 밸브를 포함하고, 상기 밸브는 밸브 폐쇄 부재(18)를 포함하고, 상기 밸브 폐쇄 부재는 각이 지도록 형성된 밸브-판 스프링(16)의 작용에 의해 밸브 시트(12)에 대해 폐쇄 위치로 가압되고, 상기 밸브 판 스프링의 하나의 암(22)은 상기 밸브 폐쇄 부재(18)에 지지되고, 다른 암(24)은 조절기 하우징(2)의 지지 부재(30)에 지지되고, 상기 밸브- 판 스프링(16)의 굽힘 영역은 상기 조절기 하우징(2)에 지지되는 핀(26)에 고정되고, 상기 조절기 하우징(2) 내에서 상기 핀(26)의 지지는 평행한 간격으로 밸브 판 스프링(16)을 감싸고 핀(26)에 대해 수직으로 연장되는, 상기 조절기 하우징(2)의 측벽(36)에 있는 보어(34)에 의해 이루어지는 압력 조절기에 있어서,
    상기 측벽(36)의 적어도 일부는 브레킷(40)에 의해 중첩되고, 상기 브레킷은 상기 조절기 하우징(2)의 상기 지지 부재(30)와 연결되며, 상기 측벽(36)에 있는 상기 보어(34)에 대해서 동축인, 상기 핀(26)용 지지 보어(38)를 구비하는 것을 특징으로 하는 압력 조절기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 지지 부재(30)의 상기 브레킷(40)은 상기 측벽(36)과 접촉하고 상기 측벽을 외부 또는 내부로부터 중첩하는 것을 특징으로 하는 압력 조절기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 지지 부재는 상기 조절기 하우징(2)의 횡벽(30) 또는 후방벽으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 조절기.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 브레킷(40)은 상기 횡벽(30)과 일체로 형성되고 상기 횡벽으로부터 수직으로 베벨되는 것을 특징으로 하는 압력 조절기.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 조절기 하우징(2)의 측벽은 베이스 플레이트(29)로부터 베벨된, 자유로이 돌출한 두 개의 다른 브레킷(36)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 조절기.
  6. 제 4 항 및 제 5 항에 있어서, 상기 조절기 하우징(2)은 일체형 펀칭 휨 부품으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 조절기.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 조절기 하우징(2)의 측벽을 형성하는 상기 브레킷(36) 및/또는 상기 횡벽(30)의 상기 브레킷(40)은 상기 밸브-판 스프링(16)용 안내 채널(44)을 형성하는 것을 특징으로 하는 압력 조절기.
  8. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 횡벽은 단부에서 상기 밸브-판 스프링(16) 쪽으로 굽혀지고 상기 밸브-판 스프링(16)의 홈 형태의 사면(32) 내에 맞물리는 것을 특징으로 하는 압력 조절기.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 폐쇄 부재는 상기 밸브 시트(12)와 상기 밸브-판 스프링(16)의 하나의 암(22) 사이에 배치된 밸브 볼(18)로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 조절기.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 밸브 볼(18)과 상기 밸브-판 스프링(16)의 상기 하나의 암(22) 사이에 댐핑 링(27)이 배치되는 것을 특징으로 하는 압력 조절기.
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