KR20140073525A - 유압 커플링 - Google Patents

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KR20140073525A
KR20140073525A KR1020147009492A KR20147009492A KR20140073525A KR 20140073525 A KR20140073525 A KR 20140073525A KR 1020147009492 A KR1020147009492 A KR 1020147009492A KR 20147009492 A KR20147009492 A KR 20147009492A KR 20140073525 A KR20140073525 A KR 20140073525A
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KR
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membrane
port
hydraulic coupling
coupling
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KR1020147009492A
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디트말 슈미더
토마스 제바스챤
안드레아스 야코비
Original Assignee
로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 특히 연료 분사 밸브용 유압 커플링에 관한 것이며, 상기 유압 커플링은 포트 바닥(311) 및 포트 셸(312)을 가진 하우징 포트(31), 상기 하우징 포트(31) 내에서 축 방향으로 변위 가능하게 안내되는 피스톤(33), 상기 피스톤(33)과 상기 포트 바닥(311) 사이에 제공된 유체로 채워진 커플링 갭(35), 상기 피스톤(33)으로부터 떨어진 상기 하우징 포트(31)의 외부 면에 배치된 막(36), 상기 막(36)에 의해 한정되며 상기 커플링 갭(35)과 유동 연결된 보상 챔버(37), 및 축 방향으로 향한 스프링력으로 상기 막(36)에 작용하는 스프링 부재(40)를 포함한다. 요구되는 미리 정해진 결합력에서 유압 커플링의 낮은 전체 강성을 달성하기 위해, 스프링 부재(40)는 상기 하우징 포트(31)에 고정된 스프링 클립(45)으로서 형성되고, 상기 스프링 클립은 상기 포트 바닥(311)의 영역에서 축 방향 예비 응력으로 상기 막(36)에 접촉한다.

Description

유압 커플링{HYDRAULIC COUPLING}
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 특히, 연료 분사 밸브용 유압 커플링에 관한 것이다.
공지된 연료 분사 밸브(DE 10 2004 002 134 A1)는 밸브 니들과 압전 액추에이터 사이에 축 방향으로 고정된 유압 커플링을 포함하고, 상기 유압 커플링은 포트 바닥과 포트 셸을 가진 하우징 포트, 및 상기 하우징 포트에서 축 방향으로 변위 가능한 피스톤을 포함한다. 피스톤과 포트 바닥 사이에 유체로 채워진 커플링 갭이 있다. 피스톤으로부터 떨어진 포트 바닥의 외부 면 상에 강으로 이루어진 제 1 막이 배치되고, 상기 막은 포트 바닥과 함께 유체로 채워진 보상 챔버를 한정한다. 제 1 막은 포트 바닥을 커버하고, 가장자리 측에서 포트 셸에 용접에 의해 고정된다. 보상 챔버는 포트 바닥 내에 배치된 스로틀 부재를 통해 커플링 갭과 유동 연결된다. 강으로 이루어진 제 2 막은 포트 바닥으로부터 떨어진 하우징 포트의 단부 면에서 포트 셸과 피스톤 사이에 있는 링형 갭을 커버한다. 링형 막의 외부 막 가장자리는 포트 셸에, 그리고 링형 막의 내부 막 가장자리는 피스톤에 용접에 의해 고정된다. 보상 챔버 내에 과압을 형성하기 위해, 밸브 하우징 내에 지지된 나선 압축 스프링의 축 방향으로 향한 스프링력이 제 1 막에 작용하고, 나선 압축 스프링과 제 1 막 사이에 압력 분배 판이 삽입되며, 상기 압력 분배 판의 중앙 상승부가 제 1 막의 중앙 영역에 접촉한다.
본 발명의 과제는 저렴하게 제조되며 간단히 조립되는 유압 커플링을 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제 1 항의 특징들을 포함하는 유압 커플링에 의해 달성된다.
청구항 제 1 항의 특징들을 포함하는 본 발명에 따른 유압 커플링은 커플링의 밸브 조립 상태에서 요구되는 커플링력의 유지시 추가의 축 방향 스프링력에 의해 막의 벽 두께가 작게 유지됨으로써 막의 낮은 강성이 얻어질 수 있다는 장점을 갖는다. 스프링 클립으로서 스프링 부재의 형성에 의해, 스프링 부재가 낮은 스프링 강성만을 갖기 때문에, 벽 두께 감소에 의해 얻어지는 커플링의 강성 감소가 없어지지 않는다. 커플링의 전체 강성이 바람직하게 낮게 유지되므로, 상이한 열 팽창 계수를 가진 2개의 부품 사이에 축 방향으로 고정되는 커플링은 상기 부품들의 온도에 따른 상이한 길이 변화를 보상해야 하는 그 과제를 훨씬 더 큰 허용 오차로 달성한다. 또한, 나선 압축 스프링으로서 형성된 스프링 부재에 비해 중요한 조립 장점이 달성되는데, 그 이유는 커플링이 완전한 유닛을 형성하고, 스프링 부재의 별도의 개별 조립 없이 예를 들면 연료 분사 밸브에 조립될 수 있기 때문이다. 또한, 막에 작용하는 스프링력은 커플링의 조립 전에 세팅될 수 있다.
다른 청구항들에 제시된 조치에 의해 청구항 제 1 항에 제시된 유압 커플링의 바람직한 개선이 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 스프링 클립은 포트 셸을 커버하는 스프링 레그, 및 상기 스프링 레그를 서로 연결하는 스프링 브릿지를 포함한다. 상기 스프링 브릿지의 중앙 영역은 막에 놓인다. 스프링 클립의 고정은 스프링 레그에 의해 이루어지고, 스프링 브릿지로부터 떨어진 상기 스프링 레그의 레그 단부는 포트 셸과 재료 결합 방식으로 결합된다. 스프링 브릿지는 오목하게 휘어지므로, 간단한 방식으로 중앙 지지 영역이 구현된다. 스프링 클립의 이러한 구조적 디자인에 의해, 스프링 레그가 하우징 포트 상에 축 방향으로 다소 멀리 끼워짐으로써 막에 작용하는 소정 축 방향력이 포트 셸에 스프링 레그의 재료 결합 방식 고정 전에 매우 정확히 세팅될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라 스프링 클립은 스프링 브릿지에 대해 직경으로 놓인 2개의 스프링 레그를 포함하고, 스프링 레그와 스프링 브릿지는 스프링 스트립으로 스탬핑 또는 벤딩에 의해 일체형으로 제조되므로, 스프링 클립은 저렴하게 제조되는 부품이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라 스프링 스트립은 스프링 브릿지의 영역에서 구불구불 휘어져 연장하고, 구불구불 휘어짐은 바람직하게 스프링 브릿지가 직선의 중앙 레그 및 상기 중앙 레그의 각각의 단부에 연장되는 휘어진 2개의 외부 레그를 포함하는 S-형태를 갖도록 형성되고, 중앙 레그의 종축과 2개의 스프링 레그의 종축은 스프링 브릿지에 대해 수직으로 연장되는 하나의 평면에 놓인다. 스프링 브릿지의 이러한 구조적 디자인에 의해, 스프링 클립에 의해 막에 작용하는 축 방향 스프링력이 적은 허용 오차로 매우 정확히 조절될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 스프링 스트립은 예를 들면 막에 사용되는 바와 같은 고강도 스프링 강으로 제조된다.
본 발명이 도면에 도시된 실시예를 참고로 하기에 상세히 설명된다.
도 1은 유압 커플링을 구비한 연료 분사 밸브의 종단면도.
도 2는 도 1의 부분의 확대도.
도 3은 도 2의 방향 Ⅲ에서 유압 커플링의 스프링 클립의 평면도.
도 4는 도 3의 선 Ⅳ-Ⅳ를 따른 단면도.
유동 매체, 특히 유체를 측정하기 위한 일반적인 밸브용 실시예로서 도 1에 종단면도로 도시된 연료 분사 밸브는 중공 실린더형 밸브 하우징(11)을 포함하고, 상기 밸브 하우징의 하나의 단부는 분사 개구 또는 밸브 개구(13)를 포함하는 노즐 또는 밸브 바디(12)에 의해 폐쇄된다. 밸브 개구(13)는 외부를 향해 개방된 밸브 부재(14)에 의해 제어, 즉 폐쇄 또는 개방된다. 밸브 부재(14)는 폐쇄 헤드를 가진 밸브 니들로서 형성된다. 밸브 부재(14)는 액추에이터(16)에 의해 밸브 부재(14) 및 밸브 바디(12)에 지지되는 리턴 스프링(15)의 복원력에 대항해서 작동된다. 액추에이터(16)에 인가되는 전압으로 인해, 밸브 부재(14)는 그 폐쇄 헤드에 의해 밸브 개구(13)를 개방한다. 액추에이터(16)는 전기로 제어 가능한 피에조 모듈(19; 피에조 스택이라고도 함)을 포함하고, 상기 피에조 모듈은 스프링으로서 형성된 중공 바디(21)에 의해 밀폐 플레이트(18)와 밀폐 바디(20) 사이에 고정된다. 액추에이터(16)는 카르단 베어링(17)을 통해 밸브 부재(14)에 작용하고, 상기 카르단 베어링(17)은 밸브 부재(14)의 밸브 니들의, 폐쇄 헤드로부터 떨어진 단부와 액추에이터(16)의 밀폐 플레이트(18) 사이에 형성된다.
접속부(22)는 밸브 바디(12)로부터 떨어진 밸브 하우징(11)의 단부 내로 고정 삽입된다. 접속부(22)는 유체 접속부(23) 및 전기 접속 플러그(24)를 포함한다. 접속 플러그(24)로부터 액추에이터 측 접촉 부재(25) 및 하우징 측 접촉 부재(26)에 의해 액추에이터(16)의 피에조 모듈(20)과의 전기 접속이 형성된다. 2개의 접촉 부재(25, 26)의 전기 안내 부분들은 서로 접촉하고 접촉점에서 서로 용접된다. 대안으로서, 2개의 접촉 부재(25, 26)의 서로 접촉하는 부분들은 서로 일체형으로 형성될 수 있다. 밸브 바디(12) 및 접속부(22)는 관(27)을 통해 서로 고정 연결되고, 리턴 스프링(15), 액추에이터(16) 및 유압 커플링(30)은 관(27) 내에 수용된다. 액추에이터(16)는 유압 커플링(30)을 통해 밸브 하우징(11)에 지지되고, 더 정확히 말하면 밸브 하우징(11)에 고정 연결된 접속부(22)에 지지된다.
도 2에 종단면도로 확대 도시된 유압 커플링(30)은 포트 바닥(311) 및 포트 셸(312)을 가진 하우징 포트(31), 그리고 상기 하우징 포트(31)에서 축 방향으로 변위 가능하게 안내되는 피스톤(33)을 포함한다. 하우징 포트(31)는 접속부(22)에 형성된, 블라인드 홀 형태의 리세스(29) 내에 수용되고, 접속부(22)에 카르단식으로 지지된다. 카르단식 지지는 도 2에서 32로 표시된다. 피스톤(33)은 액추에이터(16)와 고정 연결되고, 이를 위해 피스톤(33)으로부터 돌출한 중공 볼트 헤드(341)를 가진 중앙 센터링 볼트(34)가 피스톤(33) 내에 고정 삽입, 예컨대 압입되고, 액추에이터(16)의 밀폐 바디(20)는 축 방향으로 돌출한 페그(201)를 포함하며, 상기 페그(201)의 직경이 감소된 단부 섹션이 중공 볼트 헤드(341) 내로 압입된다. 피스톤(33)과 하우징 포트(31)의 포트 바닥(311) 사이에 유체, 예를 들면 오일로 채워진 커플링 갭(35)이 존재하고, 피스톤(33)으로부터 떨어진 하우징 포트(31)의 외부 면 상에 강으로 이루어진 얇은 제 1 막(36)이 배치되고, 상기 막(36)은 하우징 포트(31)의 외부 면 상에서 커플링 갭(35)과 유동 연결된 보상 챔버(37)를 한정한다. 이를 위해, 막(36)은 포트 바닥(311) 위에 걸쳐지고, 막 가장자리가 포트 셸(312)에 고정되며, 예를 들면 포트 셸(312)과 재료 결합 방식으로 결합된다. 재료 결합은 도 2에서 용접 시임(39)으로 상징화되어 있다. 보상 챔버(37) 내에 규정된 압력 형성을 위해 최적으로 설계된 제 1 막(36)은 중앙의 볼록한 상승부(361) 및 이것을 동심으로 둘러싸는 오목한 링형 오목부(362)를 포함한다. 막(36)을 향한 포트 바닥(311)의 바닥면은 막의 형상에 맞춰진다. 스프링 부재(40)는 축 방향으로 향한 스프링력을 막(36)에 가하므로, 유체로 채워진 보상 챔버(37) 내에 추가의 압력이 형성된다.
포트 바닥(311)으로부터 떨어진 하우징 포트(31)의 단부 면에 배치된 얇은 제 2 막(41)은 피스톤(33)과 하우징 포트(31)의 포트 셸(312) 사이에 존재하는 링형 갭(42)을 유체 밀봉 방식으로 밀봉한다. 강으로 이루어진 제 2 막(41)은 이를 위해 링형으로 형성되고, 그 외부 막 가장자리는 포트 셸(312)과, 그리고 그 내부 막 가장자리는 피스톤(33)과 각각 재료 결합 방식으로 결합된다. 대안으로서, 내부 막 가장자리가 피스톤(33) 내로 압입된 센터링 볼트(34)와 재료 결합될 수 있다. 재료 결합 방식 결합은 도 2에서 용접 시임(43 및 44)으로 도시되어 있다. 커플링 갭(35)과 보상 챔버(37) 사이의 유동 연결은 포트 셸(312) 내의 적어도 하나의 방사방향 홀(38)에 의해 형성된다. 도 2의 실시예에는 직경으로 배치된 2개의 방사방향 홀(38)이 있으며, 상기 홀들은 각각 하우징 포트(31)의 외부 면 상에서 제 1 막(36)에 의해 밀봉된 보상 챔버(37)와 통하며, 피스톤(33)과 하우징 포트(31)의 포트 셸(312) 사이에 제 2 막(41)에 의해 밀봉된 링형 갭(42)과 통한다. 링형 갭(42)은 커플링 갭(35)과 보상 챔버(37) 사이로 흐르는 유체용 스로틀로서 작용한다.
스프링 부재(40)는 스프링 클립(45)으로서 형성되고, 상기 스프링 클립은 하우징 포트(31) 상에 고정되고 축 방향 예비 응력으로 막(36)에 접촉한다. 스프링 클립(45)은 다수의, 여기서는 총 2개의 직경으로 배치된 스프링 레그(46, 47), 및 상기 스프링 레그(46, 47)를 서로 연결하는 스프링 브릿지(48)를 포함한다. 스프링 레그들(46, 47)은 포트 셸(312)에 접촉한 막 영역을 커버하고, 스프링 브릿지(48)로부터 떨어진 그 레그 단부들은 포트 셸(312)에 재료 결합 방식으로 고정된다. 재료 결합은 도 2에 용접 시임(49)으로 도시된다. 스프링 브릿지(48)는 포트 바닥(311)을 커버하는 막 영역 위에 걸쳐지고 제 1 막(36)에 압착된다. 스프링 브릿지(48)는 이를 위해 오목하게 휘어진다. 즉, 브릿지 가장자리로부터 2개의 스프링 레그들(46, 47) 사이의 사이 공간 내로 돌출하는 함몰부를 갖고, 스프링 브릿지(48)의 오목한 함몰부는 막(36)의 볼록한 상승부(361)와 형상이 맞춰진 중앙 영역(484)을 포함한다. 스프링 브릿지(48) 및 스프링 레그(46, 47)는 스탬핑 벤딩 부품으로서 스프링 스트립으로 일체형으로 제조된다. 밴드 재료로서 고강도 스프링 강이 사용된다. 스프링 브릿지(48)의 영역에서 스프링 스트립은 구불구불 휘어져 연장한다(도 3). 구불구불 휘어짐은, 스프링 브릿지(48)가 직선의 중앙 레그(481) 및 상기 중앙 레그(481)의 각각 하나의 단부에 일체형으로 접속된 휘어진 2개의 외부 레그(482 및 483)를 포함하는 S-형태를 갖도록 형성되며, 중앙 레그(481)의 축과 2개의 스프링 레그(46, 47)의 축이 스프링 브릿지(48)의 평면에 대해 수직으로 연장하는 하나의 평면에 놓인다. 제 1 막(36)의 볼록한 상승부(361) 상에 놓인, 스프링 브릿지(48)의 오목한 함몰부의 형상이 맞춰진 중앙 영역(484)은 중앙 레그(481)에 형성되고, 외부 레그(482 및 483)로부터 스프링 레그(46 및 47)가 수직으로 휘어진다. 스프링 레그들(46, 48)은 스프링 브릿지(48)가 소정 예비 응력으로 제 1 막(36)에 가압될 정도로 하우징 포트(31) 상으로 축 방향으로 끼워진다.
31 하우징 포트
33 피스톤
35 커플링 갭
36 막
37 보상 챔버
38 방사방향 홀
40 스프링 부재
42 링형 갭
45 스프링 클립
46, 47 스프링 레그
48 스프링 브릿지
311 포트 바닥
312 포트 셸
361 상승부
362 링형 오목부
481, 482, 483 레그
484 중앙 영역

Claims (12)

  1. 특히 연료 분사 밸브용 유압 커플링으로서, 상기 유압 커플링은 포트 바닥(311) 및 포트 셸(312)을 가진 하우징 포트(31), 상기 하우징 포트(31) 내에서 축 방향으로 변위 가능하게 안내되는 피스톤(33), 상기 피스톤(33)과 상기 포트 바닥(311) 사이에 제공된 유체로 채워진 커플링 갭(35), 상기 피스톤(33)으로부터 떨어진 상기 하우징 포트(31)의 외부 면에 배치된 막(36), 상기 막(36)에 의해 한정되며 상기 커플링 갭(35)과 유동 연결된 보상 챔버(37), 및 축 방향으로 향한 스프링력으로 상기 막(36)에 작용하는 스프링 부재(40)를 포함하는, 유압 커플링에 있어서,
    상기 스프링 부재(40)는 상기 하우징 포트(31)에 고정된 스프링 클립(45)으로서 형성되고, 상기 스프링 클립은 상기 포트 바닥(311)의 영역에서 축 방향 예비 응력으로 상기 막(36)에 접촉하는 것을 특징으로 하는 유압 커플링.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스프링 클립(45)은 상기 포트 셸(312)을 커버하는 스프링 레그(46, 47), 및 상기 스프링 레그(46, 47)를 서로 연결하는 스프링 브릿지(48)를 포함하고, 상기 스프링 브릿지(48)의 중앙 영역은 상기 막(36)에 접촉하는 것을 특징으로 하는 유압 커플링.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 스프링 브릿지(48)는 오목하게 함몰되는 것을 특징으로 하는 유압 커플링.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 스프링 클립(45)은 상기 스프링 레그(46, 47)에 의해 상기 포트 셸(312)에 고정되는 것을 특징으로 하는 유압 커플링.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 스프링 브릿지(48)로부터 떨어진 상기 스프링 레그(46, 47)의 레그 단부가 상기 하우징 포트(31)의 상기 포트 셸(312)과 재료 결합 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 유압 커플링.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스프링 클립(45)은 직경으로 배치된 2개의 스프링 레그(46, 47)를 포함하고, 상기 스프링 레그(46, 47) 및 상기 스프링 브릿지(48)는 바람직하게는 스탬핑 벤딩 부품인 스프링 스트립으로 일체형으로 제조되는 것을 특징으로 하는 유압 커플링.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 스프링 스트립은 상기 스프링 브릿지(48)의 영역에서 구불구불 휘어져 연장하는 것을 특징으로 하는 유압 커플링.
  8. 제 7 항에 있어서, 구불구불 휘어짐은, 상기 스프링 브릿지(48)가 직선의 중앙 레그(481) 및 상기 중앙 레그(481)의 양 단부에 접속된 휘어진 2개의 외부 레그(482 및 483)를 포함하는 S-형태를 갖도록 형성되고, 상기 스프링 브릿지(48)의 상기 중앙 레그(481)의 종축과 2개의 스프링 레그(46, 47)의 종축이 상기 스프링 브릿지(48)에 대해 수직으로 연장되는 하나의 평면에 놓이는 것을 특징으로 하는 유압 커플링.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스프링 스트립은 고강도 스프링 강으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유압 커플링.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 막(36)은 상기 포트 바닥(311) 위에 걸쳐지고, 상기 막(36)의 막 가장자리는 상기 포트 셸(312)과 재료 결합 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 유압 커플링.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 막(36)은 중앙의 볼록한 상승부(361), 및 상기 상승부(361)를 둘러싸는 오목한 링형 오목부(362)를 포함하고, 상기 막(36)을 향한 상기 포트 바닥(311)의 바닥면은 막 형상에 맞춰지며, 상기 스프링 클립(45)의 오목하게 함몰된 스프링 브릿지(48)는 상기 막(36)의 볼록한 상승부(361)와 형상이 맞춰진 중앙 영역(484)으로 상기 막(36) 상에 놓이는 것을 특징으로 하는 유압 커플링.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징 포트(31)의 상기 포트 셸(312) 내의 상기 보상 챔버(37) 및 상기 커플링 갭(35)의 유동 연결을 위해, 적어도 하나의 방사방향 홀(38)이 배치되고, 상기 방사방향 홀(38)은 한편으로는 상기 보상 챔버(37)를 향해 그리고 다른 한편으로는 상기 피스톤(33)과 상기 하우징 포트(31)의 상기 포트 셸(312) 사이에 있는 링형 갭(42)을 향해 개방되고, 상기 링형 갭(42)은 상기 포트 바닥(311)으로부터 떨어진 상기 하우징 포트(31)의 단부 면 상에서 링형 막(41)에 의해 커버되고, 상기 막(41)의 외부 막 가장자리는 상기 포트 셸(311)에, 그리고 상기 막(41)의 내부 막 가장자리는 상기 피스톤(33)에 각각 유체 밀봉 방식으로 고정되는 것을 특징으로 하는 유압 커플링.
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