KR20140140131A

KR20140140131A - 고압 연료 펌프의 송출량을 제어하기 위한 전자기 작동식 용량 제어 밸브

Info

Publication number: KR20140140131A
Application number: KR1020147032072A
Authority: KR
Inventors: 빈프리트 엑카르트; 발렌틴 스체르무츠키; 에르신 두간; 위르겐 코렉; 마티아스 메스
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2009-12-29
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2014-12-08
Also published as: ES2704993T3; WO2011079989A1; EP2519732B1; KR101736081B1; KR20120096934A; CN102686868A; KR101506475B1; EP2519732A1; CN102686868B; DE102009055356A1

Abstract

본 발명은 특히 고압 연료 펌프의 송출량을 제어하기 위한 전자기 작동식 용량 제어 밸브에 관한 것이다. 용량 제어 밸브는 연료(30)로 채워질 수 있는 이동 챔버(28), 상기 이동 챔버에 배치된, 전자기 작동 장치의 이동부(22) 및 스토퍼(26)를 포함한다. 스토퍼(26)에 이동부가 접촉할 때 이동부(22)와 스토퍼(26) 사이에 콘택면이 제공된다. 콘택면은 이동부(22)의 표면 및 스토퍼(26)의 표면에 의해 규정된다. 콘택면은 이동부(22) 또는 스토퍼(26)의 전체면보다 작다.

Description

고압 연료 펌프의 송출량을 제어하기 위한 전자기 작동식 용량 제어 밸브{ELECTROMAGNETICALLY ACTUATED VOLUME CONTROL VALVE FOR CONTROLLING THE DELIVERY VOLUME OF A HIGH-PRESSURE FUEL PUMP}

본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부에 따른 전자기 작동식 용량 제어 밸브에 관한 것이다.

전자기 작동식 밸브 부재를 포함하는 용량 제어 밸브는 시중에 공개되어 있다. 상기 밸브에 의해 내연기관의 연료 분사 시스템 내에서 고압 연료 펌프에 제공되는 연료량은 영향을 받을 수 있다.

아마추어의 이동시 나타나는 댐핑을 조절할 수 있도록 전자석의 아마추어에 예컨대 길이방향 보어를 배치하는 것이 공지되어 있다. 아마추어 내의 상기 축방향 보어를 통해 유체, 즉 연료가 아마추어의 축방향 측면으로부터 다른 측면으로 송출된다. 아마추어 내의 축방향 보어의 대안으로서, 아마추어의 원주벽에 축방향 홈을 설치하는 것이 공지되어 있고, 상기 홈은 아마추어의 두 개의 측면들 사이의 유체 교환을 가능하게 한다.

본 발명의 과제는, 전체 수명에 걸쳐서 및 짧은 작동 시간에 걸쳐서도 정확한 송출량이 보장될 수 있는, 고압 펌프의 송출량을 제어하기 위한 전자기 작동식 용량 제어 밸브를 제공하는 것이다.

상기 과제는 청구범위 제 1 항에 따른 전자기 작동식 용량 제어 밸브에 의해 해결된다.

본 발명에 의해 청구범위 제 1 항에 따른 전자기 작동식 용량 제어 밸브가 제공된다. 바람직한 개선예들은 종속 청구항에 제시된다. 또한 본 발명의 주요 특징들은 하기 상세한 설명 및 도면에 제시되고, 개별적인 및 다양하게 조합된 상기 특징들은 본 발명에 중요할 수 있고, 이와 관련해서 더 상세히 언급되지 않는다.

본 발명에 따른 용량 제어 밸브는 하우징 섹션에서 2개의 방향으로 이동할 수 있는 아마추어를 포함하고, 이동 방향은 스토퍼에 의해 제한된다. 하우징 섹션은 유체로 채워질 수 있다. 아마추어가 스토퍼에 접촉하면, 2개의 콘택 부재들인 아마추어와 스토퍼의 상부면에 의해 규정된 콘택면이 형성되고, 상기 콘택면은 아마추어 또는 스토퍼의 전체면보다 작다.

본 발명의 장점은 인입 이동시, 즉 아마추어가 스토퍼 상으로 이동시 콘택면의 영역에는 접촉 전에 유체와 함께 압력 패드가 형성되고, 상기 압력 패드는 스토퍼에 아마추어가 충돌하기 전에 이동 속도를 감소시키는 것이다. 이러한 효과를 스퀴즈 효과라고 한다.

본 발명의 다른 장점은, 인출 이동시, 즉 스토퍼에 아마추어가 접촉한 상태로부터 아마추어가 스토퍼로부터 멀리 이동시 나타난다. 콘택면의 영역에 체적이 형성되고, 상기 체적은 유체로 다시 채워진다. 아마추어 또는 스토퍼의 전체면에 비해 콘택면의 감소는, 스토퍼에 대한 아마추어의 소위 유압식 접착의 감소 및 그에 따라 스위칭 시간의 감소를 가능하게 한다.

인입 이동시 충돌 지연 및 인출 이동시 유압식 접착의 감소에 의해 용량 제어 밸브의 NVH-특성(NVH = Noise, Vibration, Harshness), 즉 소음, 진동 및 잡음과 관련한 특징이 긍정적으로 영향을 받을 수 있다.

충돌 지연은 인입 이동시 압력 맥동을 감소시킨다. 바운싱 펄스, 즉 인입 이동시 여러 번의 충돌은 관련 부품들의 탄성에 의해 최소화한다. 공동화 현상의 감소는 시간에 따라 댐핑되는 압력 변화에 의해 그리고 국부적으로 갑작스럽게 나타나는 압력차 경향이 감소함으로써 달성된다.

특히 콘택면의 크기 및 형태와 관련해서 아마추어와 스토퍼의 각각의 표면의 디자인에 의해 충돌 댐핑과 감소된 유압식 접착 사이의 절충이 이루어진다.

또한, 전술한 장점들에 의해 용접 시임, 슬리브 등과 같은 관련 부품들의 적은 강도 임계적 부하 및 약한 부식 및 수명 연장이 달성된다.

이로써 전체 수명에 걸쳐서 정확한 송출량은 물론 짧은 작동 시간에 걸친 정확한 송출량도 보장될 수 있는 것이 가능해진다.

용량 제어 밸브의 바람직한 실시예에서, 아마추어 내의 축방향 채널에 연결된 환기 체적은, 인출 이동시 콘택면의 영역에 형성되는 체적의 신속한 재충전이 달성되게 한다. 환기 체적은 인입 이동시에도 바람직한데, 그 이유는 콘택면의 영역에 있는 유체를 신속하게 배출할 수 있기 때문이다.

용량 제어 밸브의 다른 바람직한 실시예에서, 아마추어가 스토퍼에 접촉시 2개의 콘택부들 사이에 포함되고 축방향 채널에 대한 연결부를 포함하지 않는 무용 체적이 제공된다. 인입 이동시 무용 체적은 스토퍼에 아마추어가 접촉하기 직전에 무용 체적 내의 유체가 차단되어 아마추어와 스토퍼 사이에서 압력 패드로서 작용하게 한다. 따라서 작은 콘택면에 의해 압력 패드로서 작용하는 무용 체적에 의한 강한 단부 위치 댐핑이 달성된다.

용량 제어 밸브의 바람직한 실시예에서 콘택면의 내부에 방사방향으로 제 1 환기 체적이 배치되고, 콘택면의 외부에 방사방향으로 제 2 환기 체적이 배치된다. 즉, 인입 이동시 유체는 2개의 측면으로, 즉 방사방향 내측과 방사방향 외측으로 배출될 수 있다. 인출 이동시에도 상기 장점이 나타난다. 콘택면의 영역에 형성되는 체적은 2개의 측면으로부터 다시 채워질 수 있고, 유압식 접착 효과는 더욱 감소된다.

용량 제어 밸브의 바람직한 개선예에서, 2개의 환기 체적은 연결부를 통해 연결되고 환기 체적들 중 하나만이 축방향 채널의 유입부에 연결되도록, 제 1 및 제 2 환기 체적을 포함하는 실시예가 구현된다. 이로 인해 2개의 환기 체적의 환기가 보장될 수 있고, 2개의 환기 체적에서 유입부를 갖는 다른 축방향 채널은 필요하지 않다.

용량 제어 밸브의 다른 바람직한 실시예에서 아마추어 또는 스토퍼의 표면은 비자성으로 구현된다. 이로 인해 자기 분리가 달성되고, 아마추어가 스토퍼에 접촉시 2개의 접촉부들의 분리는 많은 힘을 들여서만 가능하다. 또한 비자성 재료는 아마추어 또는 스토퍼의 재료보다 높은 강도를 가질 수 있으므로, 이는 용량 제어 밸브의 내마모성 및 수명을 증가시킨다.

용량 제어 밸브의 바람직한 실시예에서 콘택면에 해당하는 표면의 상태는 프로파일링을 특징으로 한다. 프로파일링에 의해 스퀴즈 효과 및 유압식 접착, 즉 아마추어와 스토퍼의 접촉 영역에서 인입 이동 및 인출 이동시 거동이 정확히 조절될 수 있다.

하기에서 본 발명의 바람직한 실시예들은 도면을 참고로 설명된다.

도 1은 내연기관의 연료 분사 시스템의 개략도.
도 2a는 인입 이동시 용량 제어 밸브의 (코일이 없는) 전자석의 개략적인 단면도.
도 2b는 인출 이동시 도 2a의 (코일이 없는) 전자석의 단면도.
도 3a는 원형 콘택면을 가진 아마추어를 포함하는 도 2a에 따른 단면도.
도 3b는 도 3a에 따른 아마추어를 향한 방향 IIIa에 따른 축방향 평면도.
도 4a는 원형 콘택면을 가진 스토퍼를 포함하는 도 2a에 따른 단면도.
도 4b는 도 4a에 따른 스토퍼를 향한 방향 IIIb에 따른 축방향 평면도.
도 5a는 원형 콘택면을 가진 아마추어를 포함하는 도 2a에 따른 단면도.
도 5b는 도 5a에 따른 아마추어를 향한 방향 IIIa에 따른 축방향 평면도.
도 6a는 원형 콘택면을 가진 아마추어를 포함하는 도 2a에 따른 단면도.
도 6b는 도 6a에 따른 아마추어를 향한 방향 IIIa에 따른 축방향 평면도.
도 7a는 원형 콘택면과 홈을 가진 아마추어를 포함하는 도 2a에 따른 단면도.
도 7b는 도 7a에 따른 아마추어를 향한 방향 IIIa에 따른 축방향 평면도.
도 8은 스토퍼 바디의 단면도.
도 9는 스토퍼 아마추어의 단면도.
도 10a는 스토퍼 아마추어의 단면도.
도 10b는 도 10a의 방향 IIIb에 따른 스토퍼 바디의 축방향 평면도.

모든 도면에서 동일한 기능을 하는 부재 및 크기는 동일한 도면부호를 갖는다.

도 1은 내연기관의 연료 분사 시스템(1)을 매우 간단하게 도시한다. 연료 탱크(9)는 흡입 라인(4), 예비 송출 펌프(5) 및 저압 라인(7)을 통해 (상세히 도시되지 않은) 고압 펌프(3)에 연결된다. 고압 펌프(3)에 고압 라인(11)을 통해 고압 어큐뮬레이터(13;"커먼 레일")가 접속된다. 하기에서 전자석(15)이라고도 하는 전자기 작동 장치(15)를 가진 용량 제어 밸브(14)는 예비 송출 펌프(5)와 고압 펌프(3) 사이의 저압 라인(7)의 경로에 유압식으로 배치된다. 그 밖의 부재들, 예컨대 고압 펌프(3)의 밸브들은 도 1에 도시되지 않는다. 용량 제어 밸브(14)는 고압 펌프(3)를 포함하는 유닛으로서 형성될 수 있다. 예를 들어 용량 제어 밸브(14)에 의해 고압 펌프(3)의 유입 밸브는 강제로 개방될 수 있다.

연료 분사 시스템(1)의 작동시 예비 송출 펌프(5)는 연료 탱크(9)로부터 저압 라인(7)으로 연료를 송출한다. 용량 제어 밸브(14)는 고압 펌프(3)에 공급되는 연료량을 결정한다.

도 2a는 용량 제어 밸브(14) 또는 전자석(15)의 부분을 개략적으로 도시한다. 도 2a에 도시된 부재들은 실질적으로 하우징 섹션(20)의 중앙 종축선을 중심으로 회전 대칭 형상을 갖는다.

실질적으로 중공 원통형 하우징 섹션(20) 및 상기 하우징 섹션에서 일반적으로 가동부라고도 할 수 있는, 종축선의 방향으로 이동 가능한 아마추어(22)와 상기 아마추어(22)에 고정 연결된 밸브 부재(24)가 도시된다. 하우징 섹션(20)은 도면 우측 부분에서 스토퍼(26)에 의해 제한된다. 하우징 섹션(20)에 형성되고 일반적으로 이동 챔버라고도 할 수 있는 아마추어 챔버(28)에서 아마추어(22)의 2개의 측면으로 도면에 나타나지 않은 유체(30)가 제공된다. 하우징 섹션(20)의 내부 원주벽(32)과 아마추어(22)의 외부 원주벽(34) 사이에 환형 링 갭(36)이 배치되며, 상기 링 갭은 과도한 크기로 도시된다.

아마추어(22)는 여기서 4개의 축방향 채널들(38)을 포함하고, 도 2a의 단면도에는 상기 채널들 중 2개만 도시된다. 채널들(38)은 도시된 바와 같이 아마추어(22) 내의 보어(bore)로서 또는 아마추어(22)의 원주벽(34) 상의 홈으로서 구현될 수 있다.

화살표 42 방향의 단부 위치에서 아마추어(22)의 단부면은 콘택면 영역에 있는 스토퍼(26) 상에 직접 배치된다. 콘택면은 도 2a에 따른 장치에서 아마추어(22)의 단부측 표면에 의해 규정되고, 채널(38)의 유입부에 의해서만 중단된다.

콘택면은 일반적으로 아마추어(22)와 스토퍼(26)의 중첩하는 표면으로 구성된다. 개별 표면들은 도 2a에 도시된 대략 평행 평면과 달리 다른 표면 형태, 예를 들어 오목, 볼록 또는 파형 표면 형태를 가질 수도 있으므로, 상기 표면들은 접촉시 서로 피팅됨으로써 콘택면을 형성한다.

도 2a에 도시된 전자석(15)의 작동 위치에서 아마추어(22)는 밸브 부재(24)와 함께 도면에서 우측으로 이동되고, 이는 인입 이동에 해당한다. 이는 화살표 24로 도시된다. 인입 이동은, 이동부, 여기에서는 아마추어(22)가 비이동부, 여기서는 스토퍼(26) 위로 이동되는 것을 특징으로 한다. 아마추어(22)가 스토퍼(26) 상에 접촉된 후에 아마추어(22)는 스토퍼(26)로부터 분리 또는 멀어진다. 이는 인출 이동이다. 밸브의 개방 또는 폐쇄가 인입 이동 또는 인출 운동을 의미하지 않는다.

단부측, 즉 스토퍼(26)를 향한 측면에 있는 아마추어(22)의 전체면은 방향 IIIa에서 본 평면도 면에 해당한다. 상기 평면도 면은 축방향 채널(38)의 유입부 및 링 갭(36)을 고려하지 않는다. 스토퍼(26)의 경우에는 방향 IIIb에서 본 다른 평면도 면 및 그에 따라 다른 전체면이 존재한다. 따라서 전체면은 반대 접촉부의 방향, 여기에서는 아마추어(22) 또는 스토퍼(26)에서 본 평면도 면에 의해 규정된다.

인입 이동시 아마추어 챔버(28)의 부분 섹션(44)의 체적은 일정하게 축소된다. 이로써 부분 섹션(44) 내의 유체(30)가 배출된다. 이 경우 유체(30)는 화살표 46을 따라 상기 부분 섹션(44)으로부터 밖으로 유동한다.

유체(30)의 점성으로 인해 그리고 스토퍼(26)의 화살표 방향으로 아마추어(22)가 이동함으로써 소위 스퀴즈 효과가 이루어진다. 스퀴즈 효과는 유체(30)의 배출 저지를 의미한다. 이는 도 2a에서 이중 화살표 48로 도시된다. 스퀴즈 효과에 의해 아마추어(22)의 충돌 댐핑이 가능해진다. 즉, 아마추어(22)는 높은 속도로 스토퍼(26) 위로 이동될 수 있고, 스토퍼(26) 위로 아마추어(22)의 충돌은 스퀴즈 효과 및 그로 인한 압력 패드에 의해 댐핑된다.

스퀴즈 효과는 아마추어(22)와 스토퍼(26) 사이의 콘택면에 의존한다. 압력 패드는 도 2a에 도시된 용량 제어 밸브(14)에서 도시된 이중 화살표 48을 따라 아마추어(22)와 스토퍼(26)의 중첩하는 표면들 사이로 연장된다. 도시된 바와 같이, 도 2a에서 아마추어(22)와 스토퍼(26)의 표면들은, 링 갭(36) 및 축방향 채널(38)의 유입부를 제외하고 완전히 중첩된다.

도 2b의 작동 상태는 도 2a의 인입 이동과 반대방향의 화살표 43에 따른 인출 이동에 해당한다. 도 2a 및 도 2b의 작동 상태들 사이에서 아마추어(22)는 스토퍼(26)에 충돌한다. 도 2b의 작동 상태에 따라 충돌 후에 다시 아마추어(22)와 스토퍼(26) 사이의 콘택면 영역에 체적이 형성된다. 상기 체적은 화살표 47을 따라 축방향 채널(38)을 통해 유체(30)로 채워진다. 유체(30)의 점성 및 아마추어(22) 및 스토퍼(26)의 프로파일에 따라 소위 유압식 접착이 이루어질 수 있고, 상기 접착은 인출 이동을 어렵게 한다.

하기 도면들에서는 대부분 인입 이동만 도시된다.

도 3a의 단면도는 도 2a의 기본도에 이어서, 전자석(15)을 가진 용량 제어 밸브(14)의 부분을 간단하게 도시한다. 이 경우 아마추어(22)는 원형 표면(60)을 가진 원통형 돌출부(62)를 포함한다. 원형 표면(60)은 콘택면을 규정한다. 표면(60)은 아마추어(22)의 전체면보다 작다.

콘택면을 형성하는 아마추어(22) 또는 스토퍼(26)의 표면들 중 하나의 재료는 비자성으로 구현된다. 이는 예컨대 내마모성 표면을 형성하는 크롬 도금에 의해 이루어질 수 있다.

표면(60)은 도 3a와 달리 다른 형태를 가질 수도 있고, 이 경우 대향 배치된 스토퍼(26)는 표면(60)의 형태를 수용하는 상응하는 형태를 갖는다. 예를 들어 표면은 오목한 형태를 가질 수 있고, 스토퍼는 상응하는 영역에 볼록한 형태를 가질 수 있다.

또한 표면(60)은, 접촉시 아마추어(22)와 스토퍼(26) 사이에 갭이 제공되도록 형성될 수 있다. 예를 들어 콘택면의 영역에서 표면(60)과 스토퍼(26) 사이에 방사방향 외측으로 커지는 간격이 제공되면, 방사방향 외측으로 갭이 생긴다. 상기 갭은 유체가 콘택면 외부에 방사방향으로 배치된 체적으로부터 콘택면의 영역 내로 유동할 수 있고 유압식 접착이 저지되거나 또는 감소되는 것을 가능하게 한다. 갭에도 불구하고 인입 이동시 스퀴즈 효과가 이용될 수 있다.

표면(60)은 프로파일링을 특징으로 한다. 상기 표면은 상이하게 구현될 수 있다. 예를 들어 동심원 형태의 프로파일링은, 인입 및 인출 이동시 유체(30)가 방사방향으로 유동하는 것을 어렵게 한다. 즉 매끄러운 표면과 달리 인입 이동시 압력 패드 및 인출 이동시 유압식 접착이 더 강하게 나타난다.

이와 달리 방사선 형태로 표면의 중심점에서부터 시작되는 프로파일링은, 인입 및 인출 이동시 유체(30)가 방사방향으로 흐르는 것을 용이하게 한다. 즉, 매끄러운 표면과 달리 인입 이동시 압력 패드와 인출 이동시 유압 접착이 더 약하게 나타난다.

도 3b에는 도 3a에 따른 방향 IIIa에 따라 아마추어(22)의 축방향 평면도가 도시된다. 도안상의 이유로 아마추어(22)의 상부 절반만 도시된다. 도시되지 않은 하부 절만은 이에 대해 거울 대칭으로 배치된다. 도 3b에는 축방향 채널(38) 및 원형 표면(60)을 갖는 원통형 돌출부(62)가 도시된다. 또한, 압력 패드를 나타내는 이중 화살표 48의 절반이 도시된다. 원주벽(34)은 아마추어(22)를 제한한다.

도 3a의 작동 상태는 다음과 같다: 도 2a의 작동 상태, 즉 인입 이동에 따라 밸브 부재(24)를 포함하는 아마추어(22)는 화살표 42를 따라 도면에서 우측으로 이동된다. 아마추어 챔버(28)의 부분 섹션(44)의 체적은 일정하게 축소되고, 유체는 화살표 46을 따라 부분 섹션(44) 밖으로 흘러나간다.

원형 표면(60)과 스토퍼(26)의 표면의 중첩부 사이에 스퀴즈 효과가 나타난다. 스퀴즈 효과에 의해 화살표 48을 따라 압력 패드가 형성되고, 이로 인해 아마추어(22)의 충돌 댐핑이 보장된다. 표면(60)이 아마추어(22)의 전체면보다 작음으로 인해 압력 패드는 아마추어(22)의 전체면 영역이 아니라 더 작은 콘택면의 영역에만 형성된다.

아마추어(22)의 도시되지 않은 인출 이동시 원형 표면(60)에 의해 규정되는 콘택면의 영역에 체적이 형성된다. 상기 체적은 방사방향 외부로 환기 체적(65)에 의해 채워지고, 이 경우 환기 체적(65)은 다시 축방향 채널(38)에 의해 채워진다. 표면(60)이 아마추어(22)의 전체면보다 작음으로써, 도 2a 및 도 2b에 비해 유압식 접착이 감소된다.

따라서 도 2a에 비해 축소된 도 3a의 콘택면은 스퀴즈 효과에 의해 아마추어(22)의 인입 이동시 충돌 속도를 감소시킬 수 있고, 콘택면의 환기에 의해 아마추어(22)의 인출 이동시 유압식 접착이 감소될 수 있다.

도 4a의 단면도는 도 2a의 기본도에 이어서, 용량 제어 밸브(14)의 부분을 간단하게 도시한다. 스토퍼(26)는 원형 표면(60)을 갖는 원통형 돌출부(62)를 포함한다. 원형 표면(60)은 스토퍼(26)의 전체면보다 작다. 따라서 도 3a 및 도 3b에서와 같이 콘택면은 도 2a에 비해 감소된다.

도 4b에는 원통형 돌출부(62) 및 원형 표면(60)을 갖는, 도 4a의 방향 IIIb에 따른 스토퍼(26)의 축방향 평면도가 도시된다. 또한, 압력 패드를 나타내는 이중 화살표 48의 절반이 도시된다. 하우징 섹션(20)의 내부 원주벽(32)은 스토퍼(26)의 도시된 평면도를 제한한다.

도 4a의 작동 상태는 실질적으로 도 3a의 작동 상태에 상응한다. 도시되지 않은 인출 이동은 실질적으로 도 3a 및 도 3b에 관한 설명에 상응한다.

원통형 돌출부(62) 및 원형 콘택면(60)은 도 3a 및 도 3b에서 아마추어(22)에, 도 4a 및 도 4b에서는 그와 달리 스토퍼(26)에 형성된다. 콘택면과 압력 패드는 해당 도 3a 내지 도 4b의 이중 화살표 48에 따라, 즉 아마추어(22)와 스토퍼(26)의 반대 프로파일링에 의해 달성될 수 있다. 따라서 하기 실시예들은, 콘택면 및 압력 패드와 관련해서 대략 동일한 기능이 대향 배치된 접촉부의 반대 형태 또는 프로파일링에 의해서도 달성될 수 있다. 프로파일링시 추가로 축방향 채널(38)을 통한 소정의 환기도 고려될 수 있다.

도 2a의 기본도에 이어서 도 5a의 단면도는 전자석(15)을 가진 용량 제어 밸브(14)의 부분을 간단하게 도시한다. 이 경우 아마추어(22)는 원형 표면(61)을 가진 중공 원통형 돌출부(64)를 포함하고, 축방향 채널들(38)은 중공 원통형 돌출부(64)의 외부에 방사방향으로 배치된다. 원형 링 형태의 표면(61)은 아마추어(22)의 전체면보다 작다.

도 5a의 콘택면은 도 3a의 콘택면에 비해 작고, 도 3a의 원통형 돌출부(62)와 도 5a의 중공 원통형 돌출부(64)는 동일한 외경을 갖는다.

또한 중공 원통형 돌출부(64)에 의해 제한된 무용 체적(66)이 제공된다.

도 5b에는 원통형 돌출부(64), 원형 링 형태의 표면(61) 및 무용 체적(66)을 포함하는 도 5a에 따른 방향 IIIa에 따라 아마추어(22)의 축방향 평면도가 도시된다. 아마추어(22)는 원주벽(34)에 의해 제한되고, 축방향 채널(38)을 포함한다. 화살표 48은 압력 패드를 나타낸다.

도 5a의 작동 상태는 실질적으로 도 2a의 작동 상태에 상응한다. 아마추어(22)가 스토퍼(26)에 접촉하기 직전에 무용 체적(66) 내의 유체(30)는 방사방향 외부에 배치된 환기 체적(65)에 의해 차단된다. 이로 인해 무용 체적 내의 유체(30)가 추가로 압력 패드로서 작용하고, 따라서 도 3a 및 도 3b에 따른 원형 표면(60)에서와 유사한 작용이 나타난다. 즉, 이 경우에 압력 패드로서 작용하는 면은 콘택면보다 크다.

도시되지 않은 인출 이동은 실질적으로 도 3b에 관한 설명에 상응하고, 콘택면의 영역과 포함된 무용 체적(66)의 충전은 도 3b와 유사하게 방사방향 외부로 환기 체적(65)에 의해 이루어진다.

도 6a의 단면도는 도 2a의 기본도에 이어서, 전자석(15)을 가진 용량 제어 밸브(14)의 부분을 간단하게 도시한다. 이 경우 아마추어(22)는 원형 링 형태의 표면(61)을 가진 중공 원통형 돌출부(64)를 포함하고, 축방향 채널들(38)은 중공 원통형 돌출부(64)의 내부에 방사방향으로 배치된다. 원형 링 형태의 표면(61)은 아마추어(22)의 전체면보다 작다.

도 6b에는 중공 원통형 돌출부(64)와 원형 링 형태의 표면(61)을 가진 도 6a에 따른 방향 IIIa을 따라 아마추어(22)의 축방향 평면도가 도시된다. 아마추어(22)는 원주벽(34)에 의해 제한되고, 또한 중공 원통형 돌출부(64)의 내부에 방사방향으로 축방향 채널(38)을 포함한다. 화살표 48은 압력 패드를 나타낸다.

도 6a의 작동 상태는 다음과 같다: 화살표 42의 방향으로 아마추어(22)가 이동함으로써 스토퍼(26)에 아마추어(22)가 접촉하기 직전에 이중 화살표 48을 따른 압력 패드가 형성된다. 중공 원통형 돌출부(64)의 내부에 방사방향으로 배치된 축방향 채널(38)의 유입부의 경우 원형 링 형태의 표면(61) 내부에 환기 체적(65)이 제공된다. 아마추어(22)는 도 5a 및 도 5b에서와 같은 무용 체적(66)을 갖지 않고, 유체(30)는 중공 원통형 돌출부(64)의 내부에서 방사방향으로 축방향 채널(38)을 통해 배출될 수 있다. 원형 링 형태의 표면(61)은 링 갭(36)에 의해 차단되기 때문에, 유체(30)는 아마추어(22)가 스토퍼(26)에 접촉할 때 실질적으로 한 방향으로만, 즉 방사방향 내측으로 배출될 수 있다.

도시되지 않은 인출 이동을 위해 아마추어(22)의 실시예는, 인출 이동시 원형 링 형태의 표면(61)의 영역에 형성되는 체적이 중공 원통형 돌출부(64)의 내부에 방사방향으로, 즉 환기 체적(65)에 배치된 유체(30)에 의해 충전되는 것을 나타낸다. 환기 체적(65)은 채널(38)을 통해 충전된다.

도 7a의 단면도는 도 5a의 단면도와 유사하게 도시되지만, 아마추어(22)의 중공 원통형 돌출부(64)에 추가 홈(68)을 갖는다. 원형 링 형태의 표면(61)은 방사방향 홈(68)에 의해 중단된다. 아마추어(22)는 이 경우에 2개의 축방향 채널(38)만을 포함한다. 원형 링 형태의 표면(61)은 아마추어(22)의 전체면보다 작다.

도 7b에는 중공 원통형 돌출부(64), 중단된 원형 링 형태의 표면(61) 및 방사방향 홈(68)을 포함하는 도 7a에 따른 방향 IIIa을 따라 아마추어(22)의 축방향 평면도가 도시된다. 아마추어(22)는 원주벽(34)에 의해 제한되고, 중공 원통형 돌출부(64)의 외부에 방사방향으로 축방향 채널(38)을 갖는다. 이중 화살표 48은 압력 패드를 나타낸다.

도 7a의 작동 상태는 실질적으로 도 5a에 관한 설명을 따른다. 도 5a 및 도 5b와는 달리 압력 패드로서 작용하는 면은 도 5a 및 도 5b의 무용 체적(66)이 중공 원통형 돌출부(64) 내부의 중앙 제 1 환기 체적(67)의 형태로 대체됨으로써 감소된다. 이로써 중공 원통형 돌출부(64) 내의 유체(30)는 중공 원통형 돌출부(64)의 외부에 방사방향으로 배치된 제 2 환기 체적(65)을 통해 채널(38)로 배출될 수 있다.이로써 압력 패드로서 작용하는 면은 콘택면과 동일하다.

도 7b의 화살표 76에 의해, 아마추어(22)의 인입 이동시 어떻게 유체(30)가 제 1 환기 체적(67)에서 나와서 제 2 환기 체적(65) 내로 이동되어 직접 축방향 채널(38)을 통해 배출되는지가 표시된다.

아마추어(22)의 도시되지 않은 인출 이동시 원형 링 형태의 콘택면(61) 영역에 생긴 체적은 방사방향으로 두 가지 방향으로부터 채워진다: 즉, 한편으로는 방사방향 외부로 제 2 환기 체적(65)을 통해 축방향 채널(38)을 지나 뒤따르는 유체(30), 다른 한편으로는 방사방향 내부로 제 1 환기 체적(67)을 통해 또는 축방향 채널(38) 및 홈(68)을 지나 뒤따르는 유체(30)에 의해 채워진다.

도 8은 용량 제어 밸브(14)의 섹션을 간단하게 도시한다. 하우징 섹션(20)이 도시되고, 상기 하우징 섹션에서 아마추어(22)는 도 2a에서와 같이 밸브 부재(24)에 연결된다. 또한 하우징 섹션(20)에 고정 연결된 스토퍼(27)를 가진 스토퍼 바디(73)가 도시된다. 화살표 48을 따른, 아마추어(22)와 스토퍼(27) 사이의 콘택면은 아마추어(22)의 전체면보다 작다.

아마추어(22)를 포함하는 밸브 부재(24)의 인출 이동은, 아마추어(22)가 화살표 43의 방향으로 스토퍼(27) 위로 이동되는 것을 특징으로 한다. 아마추어(22)와 스토퍼 바디(73) 사이에 아마추어(22)의 충돌 또는 접촉 전에 이중 화살표 48에 따른 압력 패드가 형성된다. 유체(30)는 이러한 경우에 환기 체적(65) 및 채널(38)을 통해 화살표 46을 따라 배출될 수 있다.

아마추어(22)의 도시되지 않은 인입 이동시, 즉 아마추어(22)가 스토퍼(27)로부터 멀어지게 이동시 아마추어(22)와 스토퍼(27) 사이의 콘택면들 사이의 체적은 다시 유체(30)로 채워져야 한다. 이를 위해 유체(30)는 환기 체적(65) 및 채널(38)로부터 흘러나온다.

도 9는 스토퍼들(26, 27)을 가진 2개의 고정 스토퍼 바디(73)를 포함하는 용량 제어 밸브(14)의 부분을 도시하고, 상기 스토퍼들은 밸브 부재(24)에 고정 연결된 스토퍼 아마추어(72)에 의해 밸브 부재(24)의 이동을 제한하는데 이용된다. 스토퍼 아마추어(72)는 하우징 섹션(20)에서 종축선을 따라 이동될 수 있다. 밸브 부재(24)는 도시되지 않은 방식으로 아마추어(22)에 연결되고, 이 경우 아마추어(22)는 도 9에 따라 우측면에 배치된다. 화살표 48에 따른 스토퍼 아마추어(72)와 스토퍼(26) 사이의 원형 링 형태의 콘택면은 스토퍼 바디(73) 내의 환기 체적(65)으로 인해 스토퍼 아마추어(72)의 전체면보다 작다.

도 9의 작동 상태는 예컨대, 스토퍼(26)에 대한 스토퍼 아마추어(72)의 접촉 직전 순간, 즉 인입 이동을 도시한다. 이 경우 압력 패드는 이중 화살표 48에 따라 스토퍼 아마추어(72)와 스토퍼(26) 또는 스토퍼 바디(73)의 중첩하는 표면들 사이에 형성되고, 유체(30)는 환기 체적(65)을 지나 아마추어 챔버(28) 내로 화살표 46을 따라 배출된다. 유사하게, 화살표 42와 반대로 밸브 부재(24)의 이동시 압력 패드는 스토퍼(27)에 형성된다.

화살표 42와는 반대로 스토퍼(26)로부터 스토퍼 아마추어(72)의 도시되지 않은 인출 이동의 결과, 콘택면 영역에 형성되는, 스토퍼 아마추어(72)와 스토퍼(26) 사이의 체적은 환기 체적(65)으로부터 나온 유체(30)로 채워진다.

도 10a는 용량 제어 밸브(14), 또는 전자석(15)의 섹션을 개략적으로 도시한다. 하우징 섹션(20)이 도시되고, 상기 하우징 섹션에서 종축선을 따라 이동할 수 있는, 원주벽(74)을 가진 스토퍼 아마추어(72)가 도시된다. 이동 가능한 스토퍼 아마추어(72)는 밸브 부재(24)에 고정 연결된다. 밸브 부재(24)는 고정된 스토퍼 바디(73)에서 방사방향으로 안내된다. 스토퍼 바디(73)의 내부 원주벽(78)은 밸브 부재(24)의 외부 원주벽(80)에 의해 밸브 부재(24)의 안내를 위한 가이드 갭(79)을 제한한다. 가이드 갭은 과도한 크기로 도시된다.

스토퍼 바디(73)는, 방향 IIIa으로, 즉 스토퍼 아마추어(72)의 방향으로 원추형 직경 스탭(82)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 원추형 직경 스탭(82)은 원주벽(78)에서부터 방향 IIIa으로 내부 직경의 확장부에 상응하고, 스토퍼(26)까지 연장된다. 또한 스토퍼 바디(73)는 스토퍼 아마추어(72)를 향한 측면에 홈(68)을 갖는다.

홈(68)은 직경 스탭(82)에서부터 방사방향으로 스토퍼 아마추어(72)의 원주벽(74)의 직경을 지나 아마추어 챔버(28)의 원주벽(32)까지 연장된다. 홈(68)은 직경 스탭(82) 내의 환기 체적(65)을 아마추어 챔버(28)에 연결한다. 홈(68)에 의해 중단된 원형 링 형태의 콘택면이 직경 스탭(82) 및 홈(68)에 의해 주어진다. 콘택면은 아마추어(22)의 전체면보다 작다.

도 10b에는 도 10a에 따른 방향 IIIb에 따라 스토퍼 바디(73)의 축방향 평면도 및 밸브 부재(24)의 횡단면이 도시된다. 밸브 부재(24)의 방사방향 지지부는 원주벽(78, 80)에 의해 제한된 가이드 갭(79)으로 도시된다. 원주벽(78)에서부터 직경 스탭(82)을 지나 방사방향으로 스토퍼 바디(73)가 스토퍼(26)로 이어진다. 화살표 48은 압력 패드를 나타내고, 홈(68)에 의해 중단된 원형 링 형태의 콘택면을 스토퍼 아마추어(72)의 도시된 원주벽(74)에 의해 나타낸다.

도 10a 및 도 10b의 작동 상태는 다음과 같다: 스토퍼 아마추어(72)는 인입 이동의 형태로, 밸브 부재(24)에 의해 스토퍼(26) 및 스토퍼 바디(73) 위로 이동된다. 스토퍼 아마추어(72)가 스토퍼(26) 위에 접촉하기 직전에 유체(30)에 의해 홈(68)에 의해 중단된 원형 압력 패드가 콘택면 및 이중 화살표 48을 따라 형성된다. 중단된 원형 링 형태의 콘택면은 직경 스탭(82)만큼 감소되고, 스토퍼(26) 및 스토퍼 아마추어(72)의 중첩되는 표면에 해당한다. 스토퍼 아마추어(72)가 스토퍼(26)에 접촉할 때 직경 스탭(82) 영역에 있는 유체(30)는 홈(68)을 통해 화살표 76을 따라 환기 체적(65)을 지나 아마추어 챔버(28) 내로 배출될 수 있다. 이로 인해 유체는 직경 스탭(82) 내에서 및 홈(68) 내에서 압력 패드로서 작용하지 않는다. 가이드 갭(79)을 통해 실질적으로 유체(30)가 배출될 수 없다.

도시되지 않은 인출 이동시 중단된 원형 링 형태의 콘택면의 영역에 형성되는 체적은 방사방향 내부 및 외부로 환기 체적(65)에 의해 유체(30)로 채워진다. 유체(30)는 아마추어 챔버(28)를 통해 방사방향 외부로 흐른다. 또한 유체(30)는 내측에 놓인 직경 스탭(82) 및 홈(68)을 통해 흐른다.

14 용량 제어 밸브
15 작동 장치
22 이동부
26, 27 스토퍼
38 채널
65 환기 체적
66 무용 체적
72 이동부

Claims

특히 고압 펌프(3)의 송출량을 제어하기 위한 전자기 작동식 용량 제어 밸브(14)로서, 유체(30)로 채워질 수 있는 이동 챔버(28), 상기 이동 챔버에 배치된 전자기 작동 장치(15)의 이동부(22, 72), 및 스토퍼(26, 27)를 포함하는 전자기 작동식 용량 제어 밸브에 있어서,
상기 이동부(22, 72)가 상기 스토퍼(26, 27)에 접촉시 상기 이동부(22, 72)와 상기 스토퍼(26, 27) 사이에 콘택면이 제공되고, 상기 콘택면은 상기 이동부(22, 72)의 표면 및 상기 스토퍼(26, 27)의 표면에 의해 정해지고, 상기 콘택면은 상기 이동부(22, 72) 또는 상기 스토퍼(26, 27)의 전체 면보다 작은 것을 특징으로 하는 전자기 작동식 용량 제어 밸브.