KR20110010716A

KR20110010716A - 스프링 보유 슬리브

Info

Publication number: KR20110010716A
Application number: KR1020107024872A
Authority: KR
Inventors: 앙엘로 잔타마리아; 요헨 알레커
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2008-05-06
Filing date: 2009-03-06
Publication date: 2011-02-07
Also published as: CN102016289B; JP5232295B2; US8757198B2; EP2283227B1; CN102016289A; US20110089359A1; WO2009135710A1; JP2011519738A; DE102008001572A1; EP2283227A1

Abstract

본 발명은 압입 직경 및 압입 길이를 갖는 실린더 압입 끼워 맞춤면(31)을 구비한 스프링 보유 슬리브에 관한 것이다. 안정적인 압입 끼워 맞춤부를 저렴하게 제조할 수 있도록, 실린더 압입 끼워 맞춤면(31)의 하나 이상의 단부에는 압입 직경 대 압입 길이의 비가 35%를 초과하는 긴 압입 끼워 맞춤부를 위한 최적화된 삽입 모따기부(33)가 제공된다.

Description

스프링 보유 슬리브{SPRING RETAINING SLEEVE}

본 발명은 압입 직경 및 압입 길이를 갖는 실린더 압입 끼워 맞춤면을 구비한 스프링 보유 슬리브에 관한 것이다.

상기 스프링 보유 슬리브는 고압 연료 밸브를 위한 수용 보어를 구비한 고압 연료 펌프의 고압 연료 밸브의 일부이다. 수용 보어 내에는 고압 연료 밸브의 밸브 차단 몸체가 밸브 스프링의 초기 응력에 대해 양쪽 방향으로 이동 가능하게 수용된다. 밸브 스프링은 수용 보어 내에 압입되는 스프링 보유 슬리브와 밸브 차단 몸체 사이에 삽입된다.

본 발명의 목적은 안정적인 압입 끼워 맞춤부의 저렴한 제조를 가능하게 하는, 청구 범위 제1항의 전제부에 따른 스프링 보유 슬리브를 제공하는 것이다.

상기 목적은 압입 직경 및 압입 길이를 갖는 실린더 압입 끼워 맞춤면을 구비한 스프링 보유 슬리브에서, 실린더 압입 끼워 맞춤면의 하나 이상의 단부에 압입 직경 대 압입 길이의 비가 35%를 초과하는 긴 압입 끼워 맞춤부를 위한 최적화된 삽입 모따기부(chamfer)가 제공됨으로써 달성된다. 실린더 압입 끼워 맞춤면은 실질적으로 직선의 원형 실린더 재킷 형태를 포함하며, 이러한 원형 실린더 재킷은 과잉 크기에 의해 스프링 보유 슬리브를 위한, 마찬가지로 원형 실린더 재킷 형태의 수용 챔버 내로 압입된다. 최적화된 삽입 모따기부를 통해, 큰 유동력(flow force)을 수용할 수 있는 비교적 길고 탄성적인 압입 끼워 맞춤부가 간단한 방법 및 방식으로 제공된다. 본 발명의 범주에서 특히 압입 끼워 맞춤부가 길 때 삽입 직경과 압입 직경 사이의 불가피한 동축성 오차가 특히 부정적으로 작용하는 것으로 밝혀졌다. 일정하지 않은 실린더 압입 끼워 맞춤면에 의해 압입 과정 중 떨림 효과가 발생할 수 있고, 결국 잠식부가 발생할 수 있다. 최적화된 삽입 모따기부를 통해, 동축성 오차의 복잡한 최소화가 생략될 수 있다.

스프링 보유 슬리브의 바람직한 일 실시예는 삽입 모따기부가 18 내지 22°의 범위에 있는 각도를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 범주에서, 주어진 각도 범위는 압입 끼워 맞춤부가 비교적 길 때, 예를 들어 5°의 삽입 모따기부 각도와 비교하여 압입 과정 중 원하지 않는 떨림 효과 및 잠식 효과를 확실히 감소시킬 수 있는 것으로 밝혀졌다.

스프링 보유 슬리브의 바람직한 추가 실시예는 삽입 모따기부가 20°(±2°)의 각도를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 삽입 모따기부 각도는 본 발명의 범주에서 특히 바람직한 것으로 나타난다.

상술한 목적은 압입 직경 및 압입 길이를 갖는 실린더 압입 끼워 맞춤면을 구비한 스프링 보유 슬리브, 특히 상술한 스프링 보유 슬리브에서 실린더 압입 끼워 맞춤면이 하나 이상의 윤활 홈을 포함함으로써도 달성된다. 이러한 실린더 압입 끼워 맞춤면은 실질적으로 과잉 크기에 의해 스프링 보유 슬리브를 위한, 마찬가지로 원형 실린더 재킷 형태의 수용 챔버 내로 압입되는 직선의 원형 실린더 재킷 형태를 갖는다. 이러한 윤활 홈을 통하여 스프링 보유 슬리브의 압입 시에 윤활제를 균일하게 공급하는 것이 보장될 수 있다. 이러한 윤활 홈은, 압입 과정 중에 윤활제를 배출하여 이를 통해 마찰이 거의 일정하도록 하는 윤활제 저장기를 제공한다.

스프링 보유 슬리브의 바람직한 추가 실시예는 윤활 홈이 원주 방향으로 연장되는 것을 특징으로 한다. 이러한 윤활 홈은 바람직하게 주연부를 둘러싸는 환형 홈이다.

스프링 보유 슬리브의 바람직한 추가 실시예는 윤활 홈이 원호 형태의 단면을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 형태는 본 발명의 범주에서 특히 바람직한 것으로 입증되었다.

스프링 보유 슬리브의 바람직한 추가 실시예는 윤활 홈이 실린더 압입 끼워 맞춤면의 중심에 배치되는 것을 특징으로 한다. 복수의 윤활 홈들이 중심에 또는 대칭으로 서로 옵셋되어 배치될 수도 있다.

본 발명의 추가의 장점, 특징, 및 세부 사항들은 도면을 참조하여 여러 가지 실시예들이 상세하게 설명되는 하기의 명세서에 설명되어 있다.

도 1은 고압 연료 펌프의 실린더 헤드를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 일부분(Ⅱ)을 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은 5°의 삽입 모따기부를 갖는 스프링 보유 슬리브를 도시한 도면이다.
도 4는 동축성 오차의 영향을 받는 상태의 도 3의 스프링 보유 슬리브를 도시한 도면이다.
도 5는 도 3 및 도 4의 일부분을 확대하여 도시한 2개의 도면이다.
도 6은 약 20°의 삽입 모따기부 각도를 갖는 상태로 도 5를 유사하게 도시한 도면이다.
도 7은 상이한 압입면 분배의 효과를 도시한 도면이다.
도 8은 윤활 홈을 구비한, 추가 실시예에 따른 스프링 보유 슬리브를 도시한 도면이다.
도 9는 도 8의 라인 Ⅸ-Ⅸ을 따라 도시한 단면도이다.

도 1에는 고압 연료 펌프(1)의 실린더 헤드(2)가 단면도로 도시되어 있다. 실린더 헤드(2)는 고압 피스톤(5)이 양쪽 방향으로 이동 가능하게 수용되는 실린더 보어(4)를 포함한다. 고압 피스톤(5)의 한쪽 단부는 실린더 풋(6)을 포함하며, 이러한 실린더 풋은 예를 들어 (도시되지 않은) 구동축의 구동캠을 통해 구동된다.

실린더 보어(4) 내에서 고압 피스톤(5)의 다른 쪽 단부는 흡입 밸브(9)를 통해 연료가 채워지는 고압 챔버(8)의 경계를 형성한다. 연료는 고압 피스톤(5)을 통해 고압 챔버(8) 내에서 고압이 가해지고, 고압 밸브(10)를 통해 예를 들어 내연 기관의 연료 분사 장치로 안내된다. 고압 밸브(10)는 실린더 헤드(2)의 수용 보어(14) 내에 배치된다. 수용 보어(14)는 고압 채널(12)을 통해 고압 챔버(8)와 연결되어 있다.

도 2에는 도 1의 일부분(Ⅱ)이 고압 밸브(10)와 함께 확대되어 도시되어 있다. 이러한 확대도에는 밸브 차단 몸체(16)가 수용 보어(14) 내에서 양쪽 방향으로 이동 가능하게 안내되는 것이 도시된다. 밸브 차단 몸체(16)는 고압이 가해지는 연료를 고압 챔버(8)로부터 고압 밸브(10)를 통해 배출하기 위해 밸브 시트를 의도한 대로 개방하거나 밸브 시트를 차단된 채로 유지시키기 위해 사용된다. 이러한 목적을 위해, 이러한 차단 몸체(16)는 종축(18)을 따라 밸브 스프링(20)의 초기 응력에 대해 양쪽 방향으로 이동 가능하다.

밸브 스프링(20)은 스프링 보유 슬리브(22)의 내부에 또는 이에 접하도록 안내되거나 지지된다. 스프링 보유 슬리브(22)는 중심 관통 구멍(25)을 구비한 본체(24)를 포함하고 실린더 헤드(2)의 수용 보어(14) 내로 압입된다.

도 3 및 도 4에는 실질적으로 직선의 원형 실린더 재킷 형태를 포함하며 실린더 압입 끼워 맞춤면(31)을 갖는 스프링 보유 슬리브(22)가 도시되어 있다. 실린더 압입 끼워 맞춤면(31)의 단부에는 각각 하나의 삽입 모따기부(32, 33)가 제공된다. 치수선(34)을 통해서 압입 직경이 표시된다.

추가의 치수선(35)을 통해서 실린더 압입 끼워 맞춤면(31)의 압입 길이가 표시된다.

삽입 모따기부(33)의 삽입 모따기부 각도는 도면 부호 "36"으로 표시되어 있다. 삽입 모따기부 각도(36)는 도 3 및 도 4에서 5°(±1°)의 크기를 갖는다. 추가의 치수선(37)을 통해서 삽입 직경이 표시된다. 도 3에 도시된 실시예에서 동축성 오차는 0에 가깝다. 도 4에서 0.025인 동축성 오차의 영향은 선(38)에 의해 명료하게 나타난다.

도 5에는 삽입 모따기부 각도(36)가 5°(±1°)일 때 동축성 오차의 영향이 도시되어 있다. 도 6에는 이와 비교하여, 삽입 모따기부 각도(36)가 20°(±2°)일 때 동축성 오차의 영향이 도시되어 있다.

도 7에는 수용 보어(14) 내로 압입될 때의 스프링 보유 슬리브(22)가 도시되어 있다. 압입 방향은 화살표(39)로 도시되어 있다. 추가의 화살표(40 및 41)를 통해서는 0.025의 동축성 오차(43)가 존재함에 따라 발생하는 힘들이 표시된다. 상이한 크기의 힘들(40 및 41)은 동축성 오차(43)를 통해 상이한 압입면 분배가 야기됨으로써 발생한다. 압입력이 상이하게 분배됨으로써, 압입 과정 중 틸팅 및 회전 토크가 발생할 수 있다.

본 발명에 따라 18 내지 22°, 특히 약 20°로 삽입 모따기부 각도(36)를 선택함으로써, 스프링 보유 장치로도 불리는 압입된 스프링 보유 슬리브가 전체 수명 동안 자신의 위치를 유지하고 미끄러지지 않는 것이 간단한 방법 및 방식으로 보장될 수 있다. 이를 통해, 고압 밸브의 작동 시에 필요한 관류 속도가 보장될 수 있다.

스프링 보유 장치 또는 스프링 보유 슬리브의 기하 구조를 통해, 밸브 스프링의 초기 응력과 이에 따른 고압 밸브의 개방 압력이 설정된다. 스프링 보유 슬리브가 전체 수명 동안 자신의 위치를 변경하지 않도록, 충분한 안전성을 갖는 압입 끼워 맞춤부는, 발생 이후 관류 속도가 증가함에 따라 상승하는 유동력을 수용할 수 있어야 하며, 이러한 유동력은 밸브 개방 과정 및 밸브 차단 과정 중 2,000N을 초과할 수 있다.

압입 끼워 맞춤부의 수용될 힘은 예를 들어 압입 끼워 맞춤부의 길이와, 압입 직경, 및 이로부터 얻어지는 압입 파트너의 압입 과잉 크기를 통해 상승될 수 있다. 압입 끼워 맞춤부가 너무 길 때, 압입 과정 중에 전체 압입 길이에 윤활제, 특히 오일을 균일하게 공급하는 것은 어려울 수도 있다.

본 발명의 범주에서, 압입 직경 대 압입 길이의 비에 대한 한계값으로서 35%의 백분율이 산출되었다. 즉, 압입 길이가 9㎜일 때, 한계 직경은 약 5.85㎜이다. 60%의 경우 한계 직경은 약 3.6㎜이다. 한계 직경의 초과 시에는 마찰 계수가 상이하게 분배되어 국부적으로 상승할 위험이 있다. 이에 의해, 압입 과정 중에 떨림 효과가 발생할 수 있고, 결국 원하지 않는 잠식이 발생할 수 있다.

또한, 상술한 비교적 긴 압입 끼워 맞춤부에서는 동축성 오차의 원하지 않는 영향이 강화되어 발생한다. 불가피한 동축성 오차에 의해, 상술한 압입 과정 중 떨림 효과 및 잠식 효과와 더불어 압입을 위해 사용된 조립 장치의 원하지 않게 높은 기계적 부하도 발생한다. 또한 특정의 압입 과잉 크기를 벗어나면, 더 약한 압입 파트너는 소성 변형된다. 이에 반해, 완전 탄성의 압입 끼워 맞춤부는 예를 들어 온도가 상이할 때 발생 가능한 팽창 효과가 부분적으로 보상될 수 있는 장점이 있다.

도 8 및 도 9에는 본체(54)를 구비한 스프링 보유 슬리브(52)가 여러 가지 시점으로 도시되어 있다. 본체(54)는 중심 관통 구멍(55)을 포함한다. 또한, 본체(54)는 각각 하나씩의 삽입 모따기부(62, 63)를 단부에 포함하는 실린더 압입 끼워 맞춤면(61)을 포함한다. 치수선(64)을 통해서 압입 직경이 표시된다. 추가의 치수선(65)을 통해서 압입 끼워 맞춤면(31)의 압입 길이가 표시된다.

도 8 및 도 9에 도시된 실시예에서, 실린더 압입 끼워 맞춤면(31)의 중심에는 주연부를 둘러싸는 환형 홈으로서 형성된 윤활 홈(70)이 제공된다. 상기 환형 홈은 원호의 형태를 지닌 환형 홈 단면을 갖는다. 스프링 보유 슬리브(52)의 압입 시에 윤활 홈(70)은 압입 과정 중에 윤활제를 배출하는 윤활제 저장기, 특히 오일 저장기를 나타낸다. 이에 의해, 압입 시에 마찰이 거의 일정하도록 보장될 수 있다.

Claims

압입 직경(34; 64) 및 압입 길이(35; 65)를 갖는 실린더 압입 끼워 맞춤면(31; 61)을 구비한 스프링 보유 슬리브에 있어서,
실린더 압입 끼워 맞춤면(31; 61)의 하나 이상의 단부에는 압입 직경(34; 64) 대 압입 길이(35; 65)의 비가 35%를 초과하는 긴 압입 끼워 맞춤부를 위한 최적화된 삽입 모따기부(32, 33; 62, 63)가 제공되는 것을 특징으로 하는 스프링 보유 슬리브.
제1항에 있어서, 상기 삽입 모따기부(32, 33; 62, 63)는 18 내지 22°의 범위에 있는 각도(36)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스프링 보유 슬리브.
제2항에 있어서, 상기 삽입 모따기부(32, 33; 62, 63)는 20°(±2°)의 각도(36)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스프링 보유 슬리브.
제1항의 전제부, 특히 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실린더 압입 끼워 맞춤면(61)은 하나 이상의 윤활 홈(70)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스프링 보유 슬리브.
제4항에 있어서, 상기 윤활 홈(70)은 원주 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 스프링 보유 슬리브.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 윤활 홈(70)은 원호 형태의 단면을 포함하는 것을 특징으로 하는 스프링 보유 슬리브.
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 윤활 홈(70)은 실린더 압입 끼워 맞춤면(61)의 중심에 배치되는 것을 특징으로 하는 스프링 보유 슬리브.