KR20130044304A - 입구 커넥터 - Google Patents

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크리스티안 그라스포인트너
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

커먼 레일 분사 시스템의 하나 이상의 고압 라인을 연료 분사기의 입구 보어에 연결하기 위한 입구 커넥터에서, 상기 입구 보어(6)에 연결 가능한 압력 파이프(7)와 하나 이상의 고압 라인용 연결부를 포함하는 하우징(8)이 슬라이딩 시트를 형성하도록 서로 연결된다.

Description

입구 커넥터 {INLET CONNECTOR}
본 발명은 커먼 레일 분사 시스템의 하나 이상의 고압 라인을 연료 분사기의 입구 보어에 연결하기 위한 입구 커넥터에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 고압 저장기(커먼 레일), 내연기관의 연소실 내측으로 연료를 주입하기 위해 실린더 헤드 내에 고정되는 하나 이상의 분사기, 및 고압 저장기에 의해 공급되는 하나 이상의 고압 라인을 포함하는 커먼 레일 분사 시스템을 갖춘 내연 기관에 관한 것이다.
커먼 레일 기술을 갖춘 현대의 디젤 엔진들은 연료 분사기와 고압 연료 라인을 연결하기 위해 이들 두 구성 요소들 사이에 중간 부재로서 입구 커넥터를 포함한다. 입구 커넥터는 분사기에 대해 밀봉되어야 한다. 길이 방향으로 통로 보어에 의해 횡단되는 입구 커넥터는 대체적으로, 실린더 헤드의 길이방향 측으로부터 시작하여 분사기와의 연결을 초래하는 실린더 헤드를 통해 횡단 방향으로 연장하는 보어 내에 배치된다. 입구 커넥터와 분사기 본체 사이에 내압(pressure tight) 연결을 설정하기 위해서, 입구 커넥터는 압입 압력(press-in pressure)을 증가시키는 구성 요소를 통해서 분사기 본체에 대해 보통 가압되며, 그에 의해 분사기의 측면에 있는 입구 커넥터 상에 배치되는 원추체가 분사기 연결부에 제공되는 대응 원추형 오목부 내측으로 가압된다.
그렇게 함으로써, 고압 라인은 고압 라인 상에 제공된 연결 부품을 감싸며 실린더 헤드 내에 제공된 횡단 보어 내측에 나사 연결되어 입구 커넥터를 수용하는 보유 나사(retaining screw)의 도움으로, 분사기로부터 먼 방향으로 향하며 실린더 헤드로부터 돌출하는 입구 커넥터에 고정됨으로써, 분사기 본체 상에 제공된 시트에 대해 입구 커넥터를 축 방향으로 가압하며 공급 채널을 형성한다. 그러나, 그와 같은 구성은 분사기의 공급 라인에 입구 커넥터를 연결하는, 보유 나사의 토크에 의존하는 축방향 밀봉력의 변동에 의해 피로 강도를 변동시키는 허용가능한 압축의 강력한 변동을 초래하는 단점을 포함한다. 다른 단점은 고압 연결시 편향력이 입구 커넥터와 실린더 헤드의 상이한 열 팽창으로 인해 변동된다 라는 점이다.
EP 2 058 509 A1, EP 1 719 899 A1 및 EP 1 653 076 A1호에는 전술한 문제가 발생하고 있는 종래 기술의 입구 커넥터들이 개시되어 있다.
그러므로, 본 발명은 분사기의 입구 보어의 연결시 입구 커넥터의 편향력 또는 압입 압력(press-in pressure)이 입구 커넥터의 반대쪽 단부 상에서의 연결 상황, 즉 고압 라인의 연결 상황에 무관한 영향을 갖도록, 서두에 정의한 형태의 입구 커넥터를 추가로 발전시키고자 하는 목적을 가진다.
이러한 목적을 해결하기 위해서, 본 발명의 제 1 양태에 따라서 서두에 정의한 종류의 입구 커넥터는 입구 보어에 연결 가능한 압력 파이프 및 하나 이상의 고압 라인을 위한 연결부를 포함하는 하우징이 슬라이딩 시트를 형성하도록 서로에 연결되는 것을 특징으로 한다. 이러한 목적을 해결하기 위해서, 본 발명은 추가의 양태에 따라서 고압 저장기(커먼 레일), 연료를 내연 기관의 연소실 내측으로 분사하기 위해 실린더 헤드 내에 고정되는 하나 이상의 분사기, 및 상기 고압 저장기에 의해 공급되는 하나 이상의 고압 라인을 포함하는 커먼 레일 분사 시스템을 갖춘 내연 기관을 제공하는데, 상기 내연 기관은 하나 이상의 고압 라인이 본 발명에 따른 입구 커넥터를 통해서 상기 분사기의 입구 보어에 연결되며, 상기 입구 커넥터가 상기 실린더 헤드의 횡단 보어를 횡단하도록 더욱 개량된다.
입구 커넥터가 슬라이딩 시트의 도움으로 서로에 연결되는 두 개의 부품들, 즉 분사기의 입구 보어에 연결 가능한 압력 파이프 및 하나 이상의 고압 라인을 위한 연결부를 가지는 하우징을 포함한다는 점에서, 압력 파이프가 하우징으로부터 축 방향으로 분리되어 입구 커넥터의 양단부들 상에 제공되는 연결들, 즉 분사기의 입구 보어에 대한 압력 파이프의 연결 및 하우징에 대한 고압 라인의 연결이 실현되며 또한 서로로부터의 분리가 실현되는 동시에, 각각의 연결에 가해진 편향력 및 각각 가해진 압입 압력 또는 적용 압력이 서로 무관하게 실시되는 장점이 달성된다.
그에 따라, 특히, 적절한 조임 모멘트에 의해 압력 파이프에 대한 극히 안전한 마운팅을 제공하는 것이 가능하다. 이러한 맥락에서, 분사기의 입구 보어에 연결하기 위해 압력 파이프가 분사기 본체에 나사결합되는 바람직한 구성이 제공된다.
바람직한 구성에 대응되는 것으로서 특히, 하우징을 실린더 헤드에 체결하기 위한 보어들을 포함하는 플랜지를 하우징이 포함한다는 점에서 하우징은 압력 파이프로부터 분리될 수 있다. 게다가, 그와 같은 분리는 매우 양호한 진동 감쇄를 초래하는데, 이는 상기 슬라이딩 시트를 통해 압력 파이프에 하우징을 연결한 것으로 인해 잠재적 진동들이 압력 파이프에 덜 강력하게 전달되기 때문이다.
본 발명의 다른 장점으로서, 압력 파이프의 분리 위험, 또는 실린더 헤드 내에서 하우징의 변위 위험을 수반함이 없이 높은 편향력으로 고압 라인의 안전한 마운팅을 가능하게 한다는 점이라고 언급될 수 있다. 슬라이딩 시트로 인해, 차등 열 팽창의 결과로서 뒤따르는 길이 방향으로의 보상은 압력 파이프에 대한 편향력의 어떠한 손상 없이 실제로 가능할 것이다.
바람직한 방식에서 슬라이딩 시트는 실질적으로 밀봉가능하게 협력하는 두 개의 밀봉 표면을 포함한다. 이런 경우에, 밀봉은 특히, 상호 협력하는 밀봉 표면들 사이에 매우 작은 반경 방향 유격을 선택함으로써 실시되며, 이때 반경 방향 유격은 수 마이크로미터인 것이 바람직하다. 게다가, 압력 파이프와 하우징 사이의 밀봉은 슬라이딩 시트 상의 커다란 접촉 길이에 의해 촉진된다. 이러한 관점에서의 구성은 원통형 밀봉 표면들이 감소된 외경을 갖도록 설계되는 압력 파이프의 일부의 외측 섈(shell)에 의해 그리고 각각의 다른 부품 내에 형성되는 보어의 내측 표면에 의해 형성되도록 바람직하게 추가로 창안될 수 있다.
슬라이딩 시트에 의해 실현된 연결의 밀착도는 압력 파이프와 하우징 사이의 반경 방향 유격이 추가로 감소되며, 특히 연료 압력의 작용 하에서 거의 제거된다는 점에서 훨씬 더 증가될 수 있다. 따라서 환형 갭으로 인해 발생하는 누출은 최소화될 수 있다. 반경 방향 유격을 감소시키도록 시스템 압력을 사용하기 위해서, 감소된 외경을 갖도록 설계된 압력 파이프의 일부분의 벽 두께가 압력 파이프의 나머지 부분에서보다 더 작도록 구성되는 것이 바람직한 추가의 개량에 의해 제공된다. 작은 벽 두께로 인해, 작은 외경을 갖도록 형성된 압력 파이프의 부분은 압력 파이프의 밀봉 표면이 하우징의 밀봉 표면에 대해 가압되도록 반경 방향으로 팽창될 수 있다. 이러한 맥락에서, 상기 압력 파이프의 부분의 내경의 30% 내지 70%에 이르는 감소된 외경을 갖도록 설계된 압력 파이프의 부분의 벽 두께가 특별한 장점을 가질 것이다.
밀봉 시트에 대한 추가의 밀봉을 달성하기 위해서, 예를 들어 종래 기술로부터 공지된 PEEK 링 또는 유압 밀봉 팩키지와 같은 밀봉 요소들이 추가로 삽입될 수 있다.
잠재적 누출물들은 바람직하게, 누출 출구 보어를 통해서 배출될 수 있다. 이러한 관점에서 본 발명은 누출 출구 보어는 바람직하게, 입구 커넥터의 슬라이딩 시트의 영역에서 실린더 헤드의 횡단 보어로부터 멀리 안내되도록 추가로 개량될 수 있다.
입구 커넥터의 하우징과 실린더 헤드 사이의 밀봉을 확보하기 위해서, 실린더 헤드의 횡단 보어의 에지, 특히 입구 커넥터의 하우징의 플랜지와 중복되는 부분이 바람직하게, 개재된 밀봉 요소를 통해서 실린더 헤드에 맞닿도록 제공된다.
서두에 설명한 형태의 입구 커넥터는 대체로, 유량 제한기를 포함한다. 본 발명의 바람직한 추가의 개량 예에서, 유량 제한기는 입구 커넥터의 하우징 내에 배치된다. 유량 제한기의 설치를 용이하게 하기 위해서, 감소된 외경을 갖도록 설계된 압력 파이프의 부분을 수용하는 보어가 하우징 내측에 나사 결합된 인서트 내에 형성되는 바람직한 추가의 개량 예를 또한 제공한다. 따라서 하우징 내측에 나사 결합된 인서트는 하우징 내부에 형성된 공동을 형성하며 그 내부에 유량 제한기가 배치된다.
추가의 바람직한 구성들이 종속항들로부터 취해질 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예를 도시하는 도면이다.
이후에, 본 발명은 도면에 개략적으로 도시된 예시적인 실시예에 의해서 더욱 상세히 설명될 것이다. 여기서, 상세히 도시되지 않은 분사기의 분사기 본체는 도면 부호 1에 의해 지칭되어 있다. 실린더 헤드는 도면 부호 2에 의해 지칭되어 있으며 입구 커넥터(4)를 통과하여 횡단되는 횡단 보어(3)를 포함한다. 입구 커넥터(4)는 고압 연료를 분사기 노즐에 공급하기 위해서 고압 연결부(5)에 연결될 고압 라인(상세히 도시 않음)을 분사기 본체(1) 내에 형성된 입구 보어(6)에 연결한다. 입구 커넥터(4)는 압력 파이프(7)와 하우징(8)으로 구성된다. 고압 연료의 통행을 위해, 하우징(8)은 각각, 고압 연결부(5)로부터 멀리 비스듬히 유도되어 하우징(9) 내의 원통형 공간(10) 내측으로 개방되는 보어(9)들을 포함한다. 원통형 공간(10)은 하우징(8) 내측으로 나사 연결되는 인서트(11)에 의해 형성되며 하우징의 환형 단부면 상에서 유량 제한기(13)의 압축 스프링(12)이 지지된다. 축 방향으로 변위가능한 유량 제한기(13)의 작동기가 도면 부호 14로 지칭되어 있다.
인서트 부품(11)은 중앙 보어(15)를 포함하며 중앙 보어 내측으로 압축 파이프(7)의 부분(16)이 밀어넣어져 있으며, 압축 파이프의 부분은 감소된 외경을 갖는 것으로 설계되어 있다. 압축 파이프의 감소된 외경을 갖는 것으로 설계된 부분(16) 및 하우징(8)의 인서트(11)는 이중 화살표(17)의 방향으로 서로에 대해 자유롭게 이동가능한 상호 협력하는 원통형 밀봉 표면들을 포함한다. 따라서 밀봉 표면들은 하우징(8)과 압력 파이프(7) 사이에 연결부를 설정하는 슬라이딩 시트를 형성한다. 하우징(8)의 원통형 공간(10)은 압력 파이프 내에 형성된 중앙 보어(18)를 통해서 입구 라인(6)에 연결된다.
유량 제한기(13)의 작동기(14)는 블라인드 홀(19)을 포함하며 원통형 공간(10) 내에서 축방향으로 변위가능하게 안내된다. 작동기(14)는 작동기의 원통형 주변 표면과 작동기의 폐쇄 단부 벽 사이에 원추형 전이 표면(20)을 포함하며, 원추형 전이 표면과 함께, 원통형 공간(10)과 보어(18) 사이의 원추형 횡단면 전이부 상에 형성된 밸브 시트(21)와 협력하는 밸브 밀봉 표면을 형성한다. 블라인드 홀(19)은 하나 이상의 드로틀 보어(22)를 통해서 원통형 공간(10)에 연결된다. 상기 드로틀 보어(22)를 통해서, 연료는 블라인드 홀(19)로부터 공간(10)으로, 그리고 작동기(14)가 밸브 시트(21)를 들어올림과 동시에 상기 공간으로부터 인접 보어(18)로 유동한다. 압축 스프링(12)은 도시 않은 고압 라인들과 입구 보어(6) 사이의 미리 주어진 압력차 하에서 작동기(14)가 도시된 개방 위치에 유지되도록 구성된다. 그러나, 예를 들어 파손 라인으로 인해 그리고 그에 따른 파손 라인으로부터의 연료에 대한 비제어 유동으로 인해 상기 미리 주어진 압력차를 초과하자마자, 작동기(14)는 압력 스프링(12)의 힘에 대항하여 폐쇄 위치로 변위되며, 이 폐쇄 위치에서 원추형 밸브 표면(20)은 연료의 연속적인 유동을 정지시키도록 시트 표면(21)에 대해 가압된다.
입구 커넥터의 설치는 먼저, 압력 파이프(7)가 6각형 부분(23)에서 결합하는 공구의 도움으로 실린더 헤드(2)를 통해 안내되어 분사기 본체(1) 내측에 나사 결합되는 방식으로 수행된다. 따라서 적절한 조임 모멘트를 선택함으로써, 압력 파이프(7)는 고정 장착될 수 있다. 하우징(4)은 예비 장착되며, 그 예비 장착된 유닛은 유량 제한기(13)의 작동기(14), 압축 스프링(12) 및 인서트 부품(11)을 포함한다. 인서트 부품(11)은 나사에 의해 하우징(8) 내측에 나사 결합되며, 그와 동시에 적합한 고압 밀봉이 상호 협력하는 원추형 밀봉 표면(24)으로 인해 달성된다. 예비 장착된 유닛은 슬라이딩 시트를 통해서 압력 파이프(7)에 연결된다. 그 후에, 하우징(8)은 (상세히 도시되지 않은)플랜지와 나사들의 도움에 의해 실린더 헤드(2)에 체결되며, 여기서 편향력은 고압 라인을 고압 연결부(5)에 연결하는데 사용된 조임 모멘트가 충분히 안전하게 받아들여질 수 있을 정도로 높다. 하우징(8)은 측면으로의 위치 이탈을 방지하기 위해 긴 홀들을 통해 통과하는 핀들의 도움에 의해 추가로 위치된다.
하우징(8)은 밀봉 수단(25)에 의해 실린더 헤드(1)에 대해 밀봉된다. 발생하는 누출물들은 누출물 배출 보어(26)를 통해 배출된다. 입구 커넥터(4)는 실린더 헤드(2)의 횡단 보어(3) 내에 수용되는데, 분사기와 실린더 헤드 사이에 높은 허용 공차가 보상될 수 있도록 전체 길이에 걸쳐 반경 방향으로의 유격을 가진다.

Claims (15)

  1. 커먼 레일 분사 시스템의 하나 이상의 고압 라인을 연료 분사기의 입구 보어에 연결하기 위한 입구 커넥터에 있어서,
    상기 입구 보어(6)에 연결 가능한 압력 파이프(7)와 하나 이상의 고압 라인용 연결부를 포함하는 하우징(8)이 슬라이딩 시트를 형성하도록 서로 연결되는 것을 특징으로 하는,
    입구 커넥터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 시트는 실질적으로 밀봉되게 협력하는 두 개의 원통형 밀봉 표면들을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    입구 커넥터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 압력 파이프(7)와 하우징(8)은 상기 원통형 밀봉 표면들을 따라서 축 방향으로 서로에 대해 자유롭게 이동가능한 것을 특징으로 하는,
    입구 커넥터.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 원통형 밀봉 표면들은 감소된 외경을 갖도록 설계된, 압력 파이프(7)의 부분(16)의 외측 섈(shell) 또는 하우징(8)에 의해, 그리고 각각 다른 부품 내에 형성되는 보어의 내측 표면에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는,
    입구 커넥터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    감소된 외경을 갖도록 설계된, 압력 파이프(7)의 부분(16)의 벽 두께는 상기 압력 파이프(7)의 나머지 부분에서보다 더 작게 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는,
    입구 커넥터.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    감소된 외경을 갖도록 설계된, 압력 파이프(7)의 부분(16)의 벽 두께는 상기 부분의 내경의 30% 내지 70% 범위가 되는 것을 특징으로 하는,
    입구 커넥터.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    감소된 외경을 갖도록 설계된, 압력 파이프(7)의 부분(16)을 수용하는 상기 보어는 상기 하우징(8) 내측에 나사 결합되는 인서트 내에 형성되는 것을 특징으로 하는,
    입구 커넥터.
  8. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 파이프(7)는 감소된 외경을 갖도록 설계된 부분(16)에 의해 형성된 숄더 상에, 나사 결합 공구의 적용을 위한 비원형 횡단면, 특히 6각형 단면(23)을 가지는 것을 특징으로 하는,
    입구 커넥터.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징(8)은 유량 제한기(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    입구 커넥터.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징(8)은 하우징(8)을 상기 실린더 헤드(2)에 체결하기 위한 보어들을 갖는 플랜지를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    입구 커넥터.
  11. 고압 저장기(커먼 레일), 연료를 내연 기관의 연소실 내측으로 분사하기 위해 실린더 헤드 내에 고정되는 하나 이상의 분사기, 및 상기 고압 저장기에 의해 공급되는 하나 이상의 고압 라인을 포함하는 커먼 레일 분사 시스템을 갖춘 내연 기관에 있어서,
    하나 이상의 고압 라인이 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 입구 커넥터를 통해서 상기 분사기의 입구 보어(6)에 연결되며, 상기 입구 커넥터(4)는 상기 실린더 헤드(2)의 횡단 보어(3)를 횡단하는 것을 특징으로 하는,
    커먼 레일 분사 시스템을 갖춘 내연 기관.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 입구 커넥터(4)는 반경 방향 유격을 두고 상기 실린더 헤드(2)의 상기 보어(3) 내에 수용되는 것을 특징으로 하는,
    커먼 레일 분사 시스템을 갖춘 내연 기관.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 실린더 헤드(2)의 횡단 보어(3)의 에지와 중복되는 부분, 특히 상기 입구 커넥터(4)의 하우징(8)의 상기 플랜지가 개재된 밀봉 요소를 통해서 상기 실린더 헤드(2)에 인접하는 것을 특징으로 하는,
    커먼 레일 분사 시스템을 갖춘 내연 기관.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    누출 출구 보어가 바람직하게, 상기 입구 커넥터(4)의 슬라이딩 시트의 영역에서 상기 실린더 헤드(2)의 횡단 보어(3)로부터 멀리 안내되는 것을 특징으로 하는,
    커먼 레일 분사 시스템을 갖춘 내연 기관.
  15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 파이프(7)가 상기 분사기의 입구 보어(6)에의 연결을 위해 분사기 본체(1) 내측에 나사 연결되는 것을 특징으로 하는,
    커먼 레일 분사 시스템을 갖춘 내연 기관.
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