KR20150006044A - 분사 밸브를 위한 밸브 조립체 및 분사 밸브 - Google Patents

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KR20150006044A
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일레아나 로메오
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콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
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Abstract

분사 밸브(10)를 위한 밸브 조립체(12)가 개시되어 있다. 밸브 조립체(12)는 중앙 종축(L)을 가지며 유체 입구부(42)와 유체 출구부(40)를 구비한 캐비티(18)를 포함하는 밸브 본체(14), 캐비티(18)에서 축방향으로 이동 가능하며 폐쇄 위치에서 유체 출구부(40)를 통한 유체의 유동을 방지하고 다른 위치에서 유체 출구부(40)를 통한 유체의 유동을 허용하는 밸브 니들(20), 밸브 니들(20)을 작동시키도록 구성되며 캐비티(18)에서 축방향으로 이동 가능한 전기자(22)를 포함하는 전자기 액추에이터 유닛(36) 및 캐비티(18)에 배치되고 밸브 니들(20)과 고정 결합되며 유체 출구부(40)를 향한 축방향으로 밸브 니들(20)에 대한 전기자(22)의 축방향 운동을 제한하기 위해 밸브 니들(20)의 반경방향으로 연장되는 디스크 요소(48)를 포함한다. 밸브 조립체는 전기자(22)와 디스크 요소(48) 사이에 유체 충전 간극(52)을 설정하기 위해 전기자(22)를 디스크 요소(48)로부터 멀어지는 방향으로 편향시키도록 작동 가능한 전기자 스프링(46)을 더 포함한다. 전기자(22)는 간극(52)의 축방향 크기를 줄이도록 전기자 스프링(46)의 편향에 대항하여 디스크 요소(48)를 향해 밸브 니들(20)에 대해 축방향으로 변위 가능하다. 또한, 밸브 조립체(12)를 구비한 분사 밸브(10)가 개시되어 있다.

Description

분사 밸브를 위한 밸브 조립체 및 분사 밸브{VALVE ASSEMBLY FOR AN INJECTION VALVE AND INJECTION VALVE}
본 발명은 분사 밸브를 위한 밸브 조립체 및 분사 밸브에 관한 것이다.
이 특허 출원은 유럽 특허 출원 제 12167049.1 호의 우선권을 주장하고, 그 개시 내용은 본 명세서에 문헌으로 원용된다.
분사 밸브는 특히 내연 기관에 광범위하게 사용되고 있으며, 유체를 내연 기관의 흡기 매니폴드 내로 또는 직접 내연 기관의 실린더의 연소실 내로 주입하기 위해 내연 기관에 배치될 수 있다.
분사 밸브는 다양한 연소 기관에 대한 다양한 요구를 충족시키기 위해 다양한 형태로 제조된다. 따라서 예를 들면, 그 길이, 그 직경, 및 또한 유체가 주입되는 방식을 담당하는 분사 밸브의 다양한 요소들은 넓은 범위에서 달라질 수 있다. 그 외에도, 분사 밸브는 분사 밸브의 니들을 작동시키기 위해 액추에이터를 수용할 수 있으며, 액추에이터는 예를 들면 전자기 액추에이터(electromagnetic actuator) 또는 압전 액추에이터(piezo electric actuator)일 수 있다.
불필요한 배출의 발생을 고려하여 연소 과정을 향상시키기 위해서, 각 분사 밸브는 매우 높은 압력 하에서 유체를 주입하는데 적합할 수 있다. 압력은 가솔린 엔진의 경우 예를 들면 최대 200 바(bar)의 범위 그리고 디젤 엔진의 경우 2000 바 이상의 범위일 수 있다.
본 발명의 목적은 신뢰성 있고 정확한 기능을 용이하게 하는 밸브 조립체를 만드는 것이다.
이 목적은 청구항 제1항의 특징을 갖는 밸브 조립체에 의해 달성된다. 유리한 실시형태와 개선안이 종속항에 제시되어 있다.
제 1 양태에 따르면, 분사 밸브를 위한 밸브 조립체가 구체화된다. 밸브 조립체는 중앙 종축을 갖는 밸브 본체를 포함한다. 밸브 본체는 유체 입구부와 유체 출구부를 구비한 캐비티(cavity)를 포함한다. 밸브 조립체는 캐비티에서 축방향으로 이동 가능한 밸브 니들을 포함한다. 밸브 니들은 폐쇄 위치에서 유체 출구부를 통한 유체의 유동을 방지하고, 다른 위치에서 유체 출구부를 통한 유체의 유동을 허용한다. 밸브 조립체는 밸브 니들을 작동시키도록 구성된 전자기 액추에이터 유닛을 포함한다. 전자기 액추에이터 유닛은 밸브 본체에 대해 그리고 밸브 니들에 대해 캐비티에서 축방향으로 이동 가능한 전기자(armature)를 포함한다. 디스크 요소는 캐비티에 배치되고, 밸브 니들과 고정 결합된다. 디스크 요소는 밸브 니들에 대한 전기자의 축방향 이동을 제한하기 위해 밸브 니들의 반경방향으로 연장된다.
디스크 요소는 특히, 예를 들면 유체 출구부 쪽을 향하는 전기자의 표면 부분과 유체 출구부로부터 멀어지는 쪽을 향하는 디스크 요소의 표면 부분을 통한 전기자와 디스크 요소의 기계적 상호작용에 의해 유체 출구부를 향한 방향으로 밸브 니들에 대한 전기자의 축방향 변위를 제한하도록 작동 가능하다. 이러한 표면 부분들은 이하에서 각각 "전기자의 하부면"과 "디스크 요소의 상부면"으로 표시된다.
일 실시예에서, 밸브 조립체는 리테이너(retainer)를 포함한다. 리테이너는 유체 출구부로부터 멀어지는 방향으로 밸브 니들에 대한 전기자의 축방향 변위를 제한하도록 작동 가능하다. 특히, 리테이너는 밸브 니들과 고정 결합되거나 밸브 니들과 일체일 수 있다. 리테이너와 디스크 요소는 바람직하게는 전기자의 대향면에 배치된다.
전기자는 밸브 니들을 폐쇄 위치로부터 멀어지게 변위시키기 위해서 리테이너를 통해 밸브 니들과 기계적으로 상호작용하도록 작동할 수 있다. 예를 들면, 밸브 니들을 폐쇄 위치 밖으로 이동시키기 위해서, 전기자 및 리테이너는 유체 출구부 쪽을 향하는 리테이너의 표면과 유체 출구부로부터 멀어지는 쪽을 향하는 전기자의 표면 사이에서 형상 맞춤 연결(form-fit connection)을 설정하도록 구성될 수 있다. 일 개선안에서, 리테이너는 밸브 니들을 밸브 본체 내부에서 축방향으로 안내하기 위해 밸브 본체와 상호작용할 수 있다.
일 실시형태에서, 밸브 조립체는 전기자와 디스크 요소 사이에 유체 충전 간극을 설정하기 위해 전기자를 디스크 요소로부터 멀어지는 방향으로 편향시키도록 작동 가능한 전기자 스프링을 포함한다. 전기자 스프링은 또한 바람직하게는, 리테이너와 접촉하게 전기자를 강제하기 위해 전기자를 유체 출구부로부터 멀어지는 방향으로 편향시키도록 작동할 수도 있다. 간극은 특히, 전기자의 하부면과 디스크 요소의 상부면 사이에 설정된다.
밸브 조립체는 특히, 밸브 니들을 유체 출구부 쪽으로 편향시키기 위해 밸브 니들 및/또는 리테이너와 상호작용하는 주스프링을 포함한다. 주스프링과 전기자 스프링 사이의 힘균형은 액추에이터 유닛이 비구동될 때 밸브 니들이 폐쇄 위치에 유지되도록 선택된다.
전기자는 간극의 축방향 크기를 줄이기 위해 그리고 특히 유체를 간극 밖으로 반경방향으로 압착하기 위해 전기자 스프링의 편향에 대항하여 디스크 요소를 향해 밸브 니들에 대해 축방향으로 변위 가능하다. 일 실시형태에서, 간극의 최대 축방향 크기-즉, 특히 전기자가 리테이너와 맞닿는 때 간극의 축방향 간극-는 100 ㎛ 이하이다. 간극의 축방향 크기는 특히 전기자의 하부면과 디스크 요소의 상부면 사이의 거리이다.
이것은 그 폐쇄 위치로 밸브 니들이 이동하는 동안 전기자의 최대 축방향 변위가 디스크 요소에 의해 제한될 수 있다는 장점을 갖는다. 전기자의 운동에너지는 전기자와 디스크 요소 사이의 간극 밖으로 압착되는 유체에 의해 효율적으로 소산될 수 있다. 따라서 전기자의 원동력(dynamic)은 감쇠될 수 있다. 그 결과, 밸브 니들이 그 폐쇄 위치에서 이동 중일 때, 전기자의 바운싱(bouncing)과 밸브 니들의 바운싱이 회피될 수 있다. 그 결과, 유체 출구부를 통한 불필요한 유체의 유동이 방지될 수 있다.
일 실시형태에서, 전기자는 유체 출구부를 향하는 -특히 전기자의 하부면으로 표현되는- 평면의 표면을 갖는다. 디스크 요소는 전기자의 표면을 향하는 -특히 디스크 요소의 상부면으로 표현되는- 평면의 표면을 갖는다. 일 실시형태에서, 전기자의 하부면과 디스크 요소의 상부면은 동일 평면이고, 각각은 특히 종축과 평행한 표면 법선(surface normal)을 갖는다. 일 실시형태에서, 전기자와 디스크 요소는 전기자의 하부면과 디스크 요소의 상부면 사이에서 형상 맞춤 연결을 설정하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 전기자의 하부면과 디스크 요소의 상부면은 구멍이 뚫려 있지 않다(unperforated).
이것은 그 폐쇄 위치로 밸브 니들이 이동하는 동안, 전기자의 원동력이 전기자의 표면과 디스크 요소의 표면 사이에 위치하는 유체의 압축 및/또는 압착에 의해 제한되거나 감쇠될 수 있다는 장점을 갖는다. 이러한 방식으로, 전기자의 운동에너지의 특히 효율적인 소산이 달성될 수 있다. 따라서 전기자의 바운싱과 밸브 니들의 바운싱이 회피될 수 있다. 또한 그 폐쇄 위치 밖으로 밸브 니들이 이동하는 동안, 전기자의 원동력은 전기자의 평면의 표면과 디스크 요소의 평면의 표면 사이의 점착에 의해 야기되는 부착 효과에 의해 제한되거나 감쇠될 수 있다.
또 다른 유리한 실시형태에서, 디스크 요소는 딥 드로잉 부품(deep drawn component)이다. 이것은 디스크 요소가 매우 경제적인 방식으로 제조될 수 있는 장점을 갖는다.
제2 양태에 따르면, 제1 양태에 따른 밸브 조립체를 갖는 분사 밸브가 구체화된다.
분사 밸브와 밸브 조립체의 유리한 실시형태와 개선안들은 도면과 연관하여 후술되는 예시적인 실시형태로부터 명확해질 것이다.
본 발명에 따르면 신뢰성 있고 정확한 기능을 용이하게 하는 밸브 조립체가 제조될 수 있다.
도면에서:
도 1은, 밸브 조립체를 갖는 분사 밸브를 종단면도로 도시하고,
도 2는, 밸브 조립체의 제 1 실시예를 종단면도로 도시하며,
도 3은, 밸브 조립체의 다른 실시예를 종단면도로 도시하고,
도 4는, 밸브 조립체의 확대도를 도시하며, 그리고
도 5는, 밸브 조립체의 추가 확대도를 도시한다.
여러 가지 도면에 나타나는 동일한 디자인과 기능의 요소들은 동일한 참조 부호에 의해 식별된다.
내연 기관에 연료를 주입하는데 특히 적합한 분사 밸브(10)는 특히 밸브 조립체(12)를 포함한다. 밸브 조립체(12)는 중앙 종축(L)을 갖는 밸브 본체(14)를 포함한다. 하우징(16)은 밸브 본체(14) 주위에 부분적으로 배치된다. 밸브 본체(14)는 캐비티(cavity)(18)를 포함한다. 캐비티(18)는 유체 출구부(40)를 갖는다. 유체 출구부(40)는 밸브 본체(14)에 제공되는 유체 입구부(42)와 연통한다. 유체 입구부(42)와 유체 출구부(40)는 특히, 밸브 본체(14)의 서로 마주하는 축방향 단부에 배치된다.
캐비티(18)는 밸브 니들(20)을 수용한다. 밸브 니들(20)은 중공형이며, 밸브 니들(20)의 축방향 길이의 일부에 또는 밸브 니들(20)의 축방향 길이의 전체에 중앙 종축(L) 방향으로 연장하는 리세스(recess)(21)를 갖는다.
밸브 조립체(12)는 전기자(armature)(22)를 포함한다. 전기자(22)는 캐비티(18)에서 축방향으로 이동 가능하다. 전기자(22)는 밸브 니들(20)로부터 분리되며, 밸브 니들(20)과 밸브 본체(14)에 대해 축방향으로 이동 가능하다. 전기자(22)는 유체 출구부(40) 쪽을 향하는 하부면(24)을 갖는다.
또한, 밸브 조립체(12)는 리테이너(retainer)(26)를 포함한다. 리테이너(26)는 밸브 니들(20)의 주위에 칼라(collar)로 형성되고, 밸브 니들(20)에 고정 결합된다. 대안으로, 리테이너(26)는 밸브 니들과 일체일 수 있는데, 예를 들면 밸브 니들(20)은 샤프트 부분과 유체 입구부(42) 쪽을 향하는 샤프트의 단부에, 리테이너(26)를 나타내는, 칼라 부분을 가질 수 있다. 리테이너(26)는 전기자(22)로부터 분리된다. 리테이너(26)는 밸브 본체(14) 내부에서 축방향으로 밸브 니들(20)을 안내하도록 밸브 본체(14)의 내면과 상호작용한다. 예를 들면, 리테이너(26)는 밸브 니들(20)을 축방향으로 안내하기 위해 밸브 본체(14)의 내면과 접촉, 특히 미끄럼 접촉할 수 있다.
주스프링(28)은 밸브 본체(14)의 캐비티(18)에 배치된다. 리테이너(26)는 주스프링(28)을 위한 첫 번째 시트(seat)를 형성한다. 필터 요소(30)는 밸브 본체(14)에 배치되며, 주스프링(28)을 위한 다른 시트를 형성한다. 분사 밸브(10)의 제조 과정 중에, 원하는 방식으로 주스프링(28)을 예압하기 위하여 필터 요소(30)는 밸브 본체(14)에서 축방향으로 이동될 수 있다. 이것에 의해 주스프링(28)은 분사 밸브(10)의 분사 노즐(34) 쪽으로 밸브 니들(20) 상에 힘을 가한다.
밸브 니들(20)의 폐쇄 위치에서, 밸브 니들은 적어도 하나의 분사 노즐(34)을 갖는 시트판(32) 상에 밀봉되게 안착한다. 유체 출구부(40)가 시트판(32) 근방에 배치된다. 밸브 니들(20)의 폐쇄 위치에서는, 적어도 하나의 분사 노즐(34)을 통한 유체의 유동이 방지된다. 분사 노즐(34)은 예를 들면 분사 구멍일 수 있다. 그러나 그것은 또한 유체를 주입하기에 적합한 임의의 다른 유형일 수도 있다.
밸브 조립체(12)는 바람직하게는 전자기 액추에이터인 액추에이터 유닛(36)이 제공된다. 전자기 액추에이터 유닛(36)은 코일(38)을 포함하고, 코일(38)은 바람직하게는 하우징(16)의 내부에 배치된다. 또한, 전자기 액추에이터 유닛(36)은 전기자(22)를 포함한다. 하우징(16), 밸브 본체(14)와 전기자(22)의 일부는 전자기 회로를 형성하고 있다.
계단(44)이 밸브 본체(14)의 내부에 배치된다. 전기자 스프링(46)은 캐비티(18)에 배치된다. 계단(44)은 전기자 스프링(46)을 위한 시트를 형성한다. 다시 말해, 캐비티(18)는 전기자 스프링(46)을 위한 시트를 형성하는 계단(44)을 갖는다. 전기자 스프링(46)은 바람직하게는 코일 스프링이다.
도 2 및 도 3은 밸브 조립체(12)의 일부를 도시한다. 밸브 조립체(12)는 디스크 요소(48)를 갖는다. 바람직한 일 실시형태에서, 디스크 요소(48)는 선삭부(turned part)이다(도 2). 다른 바람직한 실시형태에서, 디스크 요소(48)는 딥 드로잉 부품(deep drawn component)이다(도 3). 디스크 요소(48)는 캐비티(18)에 배치된다. 디스크 요소(48)는 밸브 니들(20)에 고정 결합된다. 디스크 요소(48)는 밸브 니들(20)의 반경방향으로 연장된다. 리테이너(26)와 디스크 요소(48)는 전기자(22)가 리테이너(26)와 디스크 요소(48) 사이에서 밸브 니들(20)에 대해 축방향으로 예를 들면 적어도 50 ㎛까지 변위 가능한 방식으로 배치된다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 디스크 요소(48)는 전기자(22)의 하부면(24)을 향하는 상부면(50)을 갖는데, 즉 디스크 요소(48)의 상부면(50)은 유체 출구부(40)로부터 멀어지는 쪽을 향한다. 바람직하게는, 전기자(22)의 하부면(24)과 디스크 요소(48)의 상부면(50)은 평면의 표면이다. 전기자(22)의 하부면(24)과 디스크 요소(48)의 상부면(50)은 바람직하게는 서로 동일 평면상에 배향된다. 특히 바람직하게는, 전기자(22)의 하부면(24)과 디스크 요소(48)의 상부면(50)은 종축(L)을 따라 위에서 봤을 때 합동이다.
전기자 스프링(46)은 전기자(22)와 디스크 요소(48) 사이에 유체 충전 간극(52)을 설정하기 위해서 전기자(22)를 리테이너(26)와 접촉하여 유체 출구부로부터 멀어지는 그리고 디스크 요소(48)로부터 멀어지는 축방향으로 편향되도록 작동 가능하다.
이하에서, 분사 밸브(10)의 기능을 상세히 설명한다:
유체는 밸브 본체(14)의 캐비티(18)와 밸브 니들(20)의 리세스(21)를 통해 유체 입구부(42)로부터 유체 출구부(40) 쪽으로 안내된다.
밸브 니들(20)은 밸브 니들(20)의 폐쇄 위치에서 밸브 본체(14)의 유체 출구부(40)를 통한 유체의 유동을 방지한다. 밸브 니들(20)의 폐쇄 위치 밖에서는, 밸브 니들(20)이 유체 출구부(40)를 통한 유체의 유동을 가능하게 한다. 더 구체적으로, 밸브 니들의 선단부가 분사 노즐(34)을 밀봉 및 개봉하기 위해 시트판(32)과 기계적으로 상호작용한다. 선단부는 시트판(32)과 상호작용하기 위해 밀봉 요소를 포함한다. 밀봉 요소는 예를 들면 볼 형상일 수 있다(도 1 내지 3 참조).
전자기 액추에이터 유닛(36)이 비구동 상태이고, 분사 밸브(10)가 휴지상태에 있을 때, 주스프링(28)은 밸브 니들(20)을 유체 출구부(40) 쪽으로 편향시키고, 밸브 니들(20)이 폐쇄 위치에 있도록 밸브 니들(20)을 시트판(32)과 접촉하게 강제한다. 전기자(22)는 전기자 스프링(46)에 의해 유체 출구부(40)로부터 멀어지는 축방향으로 편향되고, 그 결과 리테이너(26)와 접촉하게 강제된다. 리테이너(26)는 유체 출구부(40)로부터 멀어지는 방향으로 밸브 니들(20)에 대한 전기자(22)의 축방향 이동을 제한한다. 주스프링(28)은 전기자 스프링(46)보다 더 큰 강성을 갖기 때문에, 전기자 스프링(46) 단독으로는 밸브 니들(20)을 폐쇄 위치 밖으로 이동시키도록 작동할 수 없다.
밸브 니들(20)이 폐쇄 위치에 있는지 여부는 코일(38)을 갖는 액추에이터 유닛(36)에 기인하는 밸브 니들(20) 상의 힘과 주스프링(28)에 기인하는 밸브 니들(20) 상의 힘 사이의 힘균형에 좌우된다. 이 경우, 코일(38)을 갖는 전자기 액추에이터 유닛(36)이 구동하게 되면, 코일(38)은 전기자(22) 상에 전자기력을 미칠 수 있다. 전기자(22)는 코일(38)에 의해 끌어당겨지고, 유체 출구부(40)로부터 멀어지는 축방향으로 이동한다. 리테이너(26)는 유체 출구부(40)로부터 멀어지는 방향으로 밸브 니들(20)에 대한 전기자(22)의 축방향 이동을 제한하기 때문에, 전기자(22)는 밸브 니들(20)이 주스프링(28)의 편향에 대항하여 폐쇄 위치 밖으로 축방향으로 이동하도록 그와 함께 밸브 니들(20)을 이동시킨다.
밸브 니들(20)의 폐쇄 위치 밖에서는, 간극이 액추에이터 유닛(36)으로부터 멀어지는 쪽을 향하는 분사 밸브(10)의 축방향 단부에서 밸브 본체(14)와 밸브 니들(20) 사이에 설정되어, 간극은 유체 경로를 형성하며, 유체는 분사 노즐(34)을 통과할 수 있다. 다시 말해, 폐쇄 위치 밖에서는, 밸브 조립체(12)로부터 유체를 분배하기 위해 분사 노즐(34)이 개봉되도록 밸브 니들(20)이 시트판(32)과 접촉하지 않는다. 유체는 유체 입구부(42)로부터 밸브 니들(20)의 리세스(21)로, 또한 밸브 니들(20)의 리세스(21)와 밸브 본체(14)의 캐비티(18) 사이의 통로를 통해 유체 출구부(40)로 흐를 수 있다.
이 경우, 액추에이터 유닛(36)이 비구동되면, 주스프링(28)은 밸브 니들(20)의 폐쇄 위치에 도달할 때까지 유체 출구부(40)를 향해 축방향으로 이동하도록 리테이너(26)와 밸브 니들(20)을 강제할 수 있다. 밸브 니들(20)의 폐쇄 동안, 전기자(22)는 밸브 니들(20)과 리테이너(26)에 대해 축방향으로 이동할 수 있으며, 유체 출구부(40)를 향해 더 이동하도록 리테이너(26)로부터 분리될 수 있다. 밸브 니들(20)에 대해 유체 출구부(40)를 향한 전기자(22)의 이동은 최종적으로 리테이너(26)와 다시 접촉하게 되도록 전기자(22)를 강제하는 전기자 스프링(46)에 의해 감속된다.
더 구체적으로, 밸브 니들(20)의 폐쇄 동안, 즉 폐쇄 위치를 향해 밸브 본체(14)에 대한 밸브 니들(20)의 축방향 이동 동안, 리테이너(26)는 그것과 함께 전기자(22)를 이동시킨다. 밸브 니들(20)이 시트판(32)에 도달하면, 밸브 니들(20)의 축방향 이동은 멈춘다. 전기자(22)는 -밸브 니들(20)에 대해 그리고 밸브 본체(14)에 대해 유체 출구부(40)를 향하는 방향으로- 그 이동이 계속되고, 이로써 전기자 스프링(46)을 압축하는데, 전기자 스프링(46)은 그 축방향 단부 중 하나가 캐비티(18)의 계단(44) 상에 지지되고, 다른 축방향 단부는 전기자(22)에 대해 지지된다.
전기자 스프링(46)의 압축에 의해, 이동하는 전기자(22)의 운동 에너지의 첫 번째 부분은 전기자 스프링(46)의 위치 에너지로 전환된다. 다음, 전기자 스프링(46)에 저장된 위치 에너지는 리테이너(26)를 향해 반대 방향으로, 즉 밸브 니들(20) 및 밸브 본체(14)에 대해 유체 출구부(40)로부터 멀어지는 방향으로 전기자(22)의 이동을 가능하게 한다.
디스크 요소(48)는 이동하는 전기자(22)의 운동 에너지의 두 번째 부분을 소산시키게 된다. 디스크 요소(48)는 -특히 전기자(22)의 하부면(24)과 디스크 요소(48)의 상부면(50) 사이에서- 전기자(22)로부터 디스크 요소(48)의 소정의 거리(D)가 얻어질 수 있도록 장착된다. 소정의 거리는 특히, 전기자(22)가 리테이너(26)와 접촉할 때 얻어진다(도 4 참조). 바람직하게는, 거리(D)는 약 70-100 ㎛의 범위에 있다. 다시 말해, 소정의 거리(D)는 특히, 전기자(22)와 디스크 요소(48) 사이에서 유체 충전 간극의 최대 축방향 크기이다.
그것 때문에, 전기자(22)는 리테이너(26)와 디스크 요소(48) 사이에서 이동할 수 있다. 폐쇄 위치 동안, 밸브 니들(20)이 시트판(32)과 접촉하게 된 후에, 전기자(22)는 디스크 요소(48)의 상부면(50) 방향으로 그 이동을 계속하여 이로써 디스크 요소(48)와 전기자(22) 사이에 위치하는 유체층(52)을 압축한다. 유체 충전 간극(52)의 축방향 크기는 이러한 방식으로 감소한다. 이로써 전기자(22)의 운동에너지는 유체층(52)으로 전달됨으로써 소산된다. 유체층(52)은 디스크 요소(48)와 전기자(22) 사이의 간극으로부터 유체의 유동 방향(F)으로 적어도 부분적으로 빠져나간다(도 4). 특히, 유체는 간극 밖으로 반경방향으로 압착된다. 유체층(52)의 변위 때문에, 전기자 스프링(46)이 전기자(22)를 리테이너(26)와 접촉하여 그 초기 폐쇄 위치로 가압할 때 분사 밸브(10)의 재개방이 회피될 수 있도록 전기자(22)가 리테이너(26)에 특히 부드럽게 부딪힐 수 있는 방식으로 전기자(22)의 운동에너지가 감소될 수 있다.
제시된 밸브 조립체(12)의 주된 장점은 디스크 요소(48) 때문에 분사 밸브(10)의 바운싱과 후-분사(post-injection) 동작이 회피될 수 있다. 전기자(22)는 폐쇄 동작의 초기 단계에서 그 초기 폐쇄 위치로 이동할 수 있다. 따라서 분사 밸브(10)의 다중 분사가 두 개의 연속적인 분사 과정 사이에서 작은 지연으로 수행될 수 있다.
또한, 밸브 니들(20)의 오버슈트(overshoot)가 밸브 니들(20)의 개방 동작 중에 저감될 수 있다. 더 구체적으로, 전기자(22)가 그 개방 과도기(transient)의 끝에서 유체 입구부(42) 쪽으로의 이동을 멈추면, 밸브 니들(20)은 리테이너(26)로부터 분리되고, 주스프링(28)의 편향에 대항하여 밸브 본체(14)와 전기자(22)에 대해 유체 입구부(42) 쪽으로 더 이동한다. 전기자(22)에 대한 밸브 니들(20)의 이러한 상대적인 이동은 전술된 것과 유사한 방식으로 디스크 요소(48)의 상부면(50)과 전기자(22)의 하부면(24) 사이의 간극의 축방향 크기를 감소시킨다. 따라서 밸브 니들(20)의 운동에너지의 일부는 반경방향의 간극 밖으로 압착된 유체에 의해 소산된다. 그 결과 밸브 니들(20)은 밸브 니들(20)의 오버슈트가 저감되도록 주스프링(28) 단독에 의한 것보다 더 빠르게 감속된다.

Claims (10)

  1. 분사 밸브(10)를 위한 밸브 조립체(12)로서,
    - 중앙 종축(L)을 가지며, 유체 입구부(42)와 유체 출구부(40)를 구비한 캐비티(18)를 포함하는 밸브 본체(14),
    - 캐비티(18)에서 축방향으로 이동 가능하며, 폐쇄 위치에서 유체 출구부(40)를 통한 유체의 유동을 방지하고, 다른 위치에서 유체 출구부(40)를 통한 유체의 유동을 허용하는 밸브 니들(20),
    - 밸브 니들(20)을 작동시키도록 구성되며, 캐비티(18)에서 축방향으로 이동 가능한 전기자(22)를 포함하는 전자기 액추에이터 유닛(36), 및
    - 캐비티(18)에 배치되고, 밸브 니들(20)과 고정 결합되며, 유체 출구부(40)를 향한 축방향으로 밸브 니들(20)에 대한 전기자(22)의 축방향 변위를 제한하기 위해 밸브 니들(20)의 반경방향으로 연장되는 디스크 요소(48)
    를 포함하고,
    밸브 조립체는 전기자(22)와 디스크 요소(48) 사이에 유체 충전 간극(52)을 설정하기 위해 전기자(22)를 디스크 요소(48)로부터 멀어지는 방향으로 편향시키도록 작동 가능한 전기자 스프링(46)을 더 포함하며,
    전기자(22)는 간극(52)의 축방향 크기를 줄이기 위해 전기자 스프링(46)의 편향에 대항하여 디스크 요소(48)를 향해 밸브 니들(20)에 대해 축방향으로 변위 가능한 것을 특징으로 하는 밸브 조립체(12).
  2. 제1항에 있어서,
    전기자(22)는 유체 출구부(40)를 향하는 평면의 하부면(24)을 갖고, 디스크 요소(48)는 유체 충전 간극(52)을 설정하기 위해 전기자(22)의 하부면(24)을 향하는 평면의 상부면(50)을 가지며, 전기자(22)의 하부면(24)과 디스크 요소(48)의 상부면(50)은 서로 동일 평면에 배향되는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체(12).
  3. 제2항에 있어서,
    전기자(22)의 하부면(24)과 디스크 요소(48)의 상부면(50)은 구멍이 뚫려 있지 않은 것을 특징으로 하는 밸브 조립체(12).
  4. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    유체 출구부(40)로부터 멀어지는 방향으로 밸브 니들(20)에 대한 전기자(22)의 축방향 변위를 제한하도록 작동 가능한 리테이너(26)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체(12).
  5. 제4항에 있어서,
    리테이너(26)는 밸브 니들(20)과 고정 결합되거나, 밸브 니들(20)과 일체인 것을 특징으로 하는 밸브 조립체(12).
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    전기자 스프링(46)은 리테이너(26)와 접촉하게 전기자(22)를 강제하도록 작동 가능한 것을 특징으로 하는 밸브 조립체(12).
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    리테이너(26)와 디스크 요소(48)는 전기자(22)의 대향면에 배치되는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체(12).
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    유체 충전 간극(52)의 최대 축방향 크기(D)는 100 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 밸브 조립체(12).
  9. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    디스크 요소(48)는 딥 드로잉 부품(deep drawn component)인 것을 특징으로 하는 밸브 조립체(12).
  10. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 따른 밸브 조립체(12)를 구비한 분사 밸브(10).
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