KR20180085765A - 밀봉 요소, 그리고 밀봉 요소를 포함하는 연료 인젝터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료 인젝터(10; 10a) 내 고압 연결부(25)를 위한 밀봉 요소(26; 26a)에 관한 것으로, 상기 밀봉 요소(26; 26a)는 슬리브 형태로 형성되고, 그 외주연에는 반경방향 외측으로 돌출하는 제1 밀봉 영역(31, 32)을 가지며, 상기 제1 밀봉 영역은 부품(11, 12)에 접하도록 형성된다. 본 발명에 따라 밀봉 요소(26; 26a)의 종축(27)을 기준으로 축방향으로 서로 이격된 적어도 2개의 제1 밀봉 영역(31, 32)이 제공된다.

Description

밀봉 요소, 그리고 밀봉 요소를 포함하는 연료 인젝터

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른, 연료 인젝터 내 고압 연결부를 위한 밀봉 요소에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 본 발명에 따른 밀봉 요소를 사용하는 연료 인젝터에 관한 것이다.

청구항 1의 전제부에 따른 밀봉 요소는 동 출원인의 공보 DE 10 2012 222 167 A1호로부터 공지된 것이다. 공지된 밀봉 요소에 의해, 연료 인젝터 내 연결 슬리브로 연결되는 고압 라인이 밀폐될 수 있다. 이 경우, 고압 라인과 연결 슬리브는 유니언 너트에 의해 서로 축방향으로 조여지며, 이 때 밀봉 요소는 축방향으로 서로 이격된 양 부품(고압 라인과 연결 슬리브)의 보어들 내에 배치된다. 고압 라인이 연결 슬리브와 축방향으로 조여질 때, 밀봉 요소는 반경방향 외측으로 변형되고 그의 외부면 또는 외주연에 의해 두 부품의 두 관통 보어의 입구 영역들에 밀폐부를 형성하면서 접한다. 여기서 중요한 점은, 밀봉 요소가 이 밀봉 요소의 종축을 기준으로 축방향으로 중간 영역에 반경방향 외측으로 돌출하는 밀봉 영역을 가지며, 이 밀봉 영역은, 밀봉 요소가 아직 축방향으로 하중을 받지 않는 상태에서 고압 라인과 연결 슬리브 상의 보어들의 직경보다 더 큰 외경을 갖는다는 점이다. 밀봉 요소가 축방향으로 조여진 상태에서는 고압 라인과 연결 슬리브의 보어들이 마찬가지로 반경방향으로 돌출한다. 그로 인해, 공지된 밀봉 요소의 사용은, 서로 연결된 부품들이 최종 상태에서 축방향으로 서로 이격되어 배치되는 용례들로 제한된다. 그 결과, 공지된 밀봉 요소와, 축방향으로 서로 연결된 양측 부품으로 구성된 장치가 비교적 긴 축방향 길이를 갖게 된다.

그 밖에도, 동 출원인의 DE 10 2014 201 854 A1호로부터, 마찬가지로 축방향으로 서로 이격된 2개의 부품 사이에 파형(waveform) 횡단면을 갖는 밀봉 요소가 설치되거나 배치되는 구성이 공지되어 있다. 따라서 이 밀봉 요소에서도 구성 요소들과 밀봉 요소로 구성된 장치의 관점에서 더 많은 공간이 필요하다.

전술한 종래 기술에 근거하여, 본 발명의 과제는 청구항 1의 전제부에 따른 연료 인젝터 내 고압 연결을 위한 밀봉 요소를, 조립 상태에서 상기 밀봉 요소에 의해 부품들이 축방향으로 서로 매우 콤팩트하게 배치될 수 있도록 개선하는 것이다. 그와 더불어 매우 우수한 밀봉 효과를 달성해야 한다.

상기 과제는 본 발명에 따라 청구항 1의 특징들을 가진, 연료 인젝터 내 고압 연결부를 위한 밀봉 요소를 통해 해결된다.

본 발명은, 밀봉 요소의 종축을 기준으로 축방향으로 서로 이격된 2개 이상의 제1 밀봉 영역을 형성함으로써, 상기 2개 이상의 제1 밀봉 영역이 고압 연결을 형성하는 두 부품 각각의 보어 내벽과 상호작용하도록, 상기 보어들에 할당될 수 있다는 사상에 기초한다. 그럼으로써 본 발명에 따른 밀봉 요소를 사용할 경우, 서로에 대해 밀폐될 부품들이 상기 부품들의 서로 대면하는 단부면들이 직접 접촉하도록 배치될 수 있다. 이 경우에도, 밀봉 요소가 고압 연결부 내부에 매우 콤팩트하게 배치된다는 장점이 있다.

본 발명에 따른 밀봉 요소의 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에 기술된다.

한편으로는, 논점이 되는, 연료 인젝터 내부의 상대적으로 높은 압력(이 경우에는 2000바아 이상에 달할 수 있는 시스템 압력)에서 충분히 높은 기계적 압력 저항을 제공하고, 다른 한편으로는 전술한 고압 연결부를 비교적 적은 비용으로 다시 분리한 다음 이어서 다시 형성할 수 있는 가능성도 제공하기 위해, 상기 밀봉 요소는 탄성 변형이 가능하며 금속, 특히 강재로 형성된다.

제조 기술적으로 바람직한 밀봉 요소의 구성에서, 상기 밀봉 요소는 파형의 축방향 횡단면을 갖는다. 그 결과, 밀봉 요소는 비절삭 성형 과정에서 저비용으로 높은 정확도로 제조될 수 있다.

본 발명은 전술한 본 발명에 따른 밀봉 요소를 구비한 연료 인젝터도 포함하며, 이 경우 밀봉 요소는 연료 인젝터의 2개의 부품으로 형성된 리세스의 영역에 배치되고, 상기 리세스는 예컨대, 반경방향으로 에워싸며 동일한 반경을 갖는, 부품의 2개의 보어 또는 내벽들에 의해 형성되며, 상기 두 부품은 밀봉 요소의 종축에 대해 수직으로 연장되는 분리 평면의 형성 하에 서로 축방향으로 접한다. 본 발명에 따라 연료 인젝터는, 고압이 가해지는 상태에서 밀봉 요소의 2개의 제1 밀봉 영역이 부품의 2개의 보어 또는 내벽들에 밀착되는 것을 특징으로 한다.

밀봉 요소의 외주연에서 또는 반경방향뿐만 아니라 축방향으로도 2개의 부품에 대한 밀봉을 가능케 하기 위해, 밀봉 요소는 조립되지 않은 상태에서 그의 종축을 기준으로 상기 부품들이 조립된 상태에서 리세스의 높이보다 더 긴 길이를 갖는다. 그로 인해, 두 부품의 조립 시 또는 축방향 조임 시 밀봉 요소의 축방향 단축을 통해, 밀봉 요소의 양측 단부면들이 리세스의 영역에서 밀착된다. 그럼으로써 두 부품과 밀봉 요소 사이에 총 4개 이상의 밀봉 영역 또는 밀봉면이 형성된다. 이는 매우 신뢰성 있고 향상된 밀봉 효과를 구현한다.

본 발명의 또 다른 한 바람직한 구성에서는, 밀봉 요소의 방향으로 밀봉 요소의 양측 축방향 단부면에 밀봉 요소의 종축의 축방향으로 볼 때 반경방향 외측으로 경사져서 돌출되는, 제1 밀봉 영역을 형성하는 섹션들이 연결된다. 밀봉 요소가 이러한 형태로 구성됨에 따라 두 부품의 축방향 조임 시, 2개의 제1 밀봉 영역이 상기 두 부품의 내벽에 접하도록, 유압 없이도 밀봉 요소가 기계적으로 조립력에 의해 반경방향으로 확장된다. 그 결과, 작동 시 초과 유압이 비교적 작더라도 고압 연결부의 신뢰성 있는 밀폐가 보장된다.

본 발명에 따라 바람직한 방식으로, 서로 연결된 두 부품이 상기 두 부품의 분리 평면의 영역에서 적어도 국소적으로 서로 접촉되어 배치됨으로써 추가적인 밀봉이 달성된다. 그럼으로써 두 부품의 조립 시 상기 두 부품이 축방향 조임 경로가 제한될 뿐만 아니라, 상기 두 부품 사이의 접촉을 통해 추가 밀봉 효과가 달성된다.

기본적으로 연료 인젝터 내부에 전술한 밀봉 요소가 바람직한 방식으로 배치될 수 있는 복수의 위치가 고려될 수 있다 해도, 유압이 시스템 압력에 상응하는, 다시 말해 유압이 매우 높은 영역들이 특히 적합하다. 이 경우, 특히 밀봉 요소가 고정 바디와 노즐 바디 사이에 배치되는 용례, 또는 밀봉 요소가 밸브 부재와 고정 바디 사이에 배치되는 용례가 고려된다.

본 발명의 또 다른 장점들, 특징들, 및 세부 사항들은 하기의 바람직한 실시예들의 설명 및 도면에 제시되어 있다.

도 1은 노즐 바디와 고정 바디 사이의 연결 영역에 있는 연료 인젝터의 부분 영역의 종단면도이다.
도 2는 도 1의 세부 부분의 확대도이다.
도 3은 밸브 부재와 고정 바디 사이의 연결 영역에 있는 연료 인젝터의 부분 영역의 종단면도이다.
도 4는 도 3의 세부 부분의 확대도이다.

동일한 요소들 또는 같은 기능을 가진 요소들에는 도면에서 동일한 도면부호가 부여되어 있다.

도 1에는 자기착화식 내연기관의 도시되지 않은 연소실 내로 연료를 분사하는 데 이용되는 연료 인젝터(10)가 부분적으로 도시되어 있다. 특히 상기 연료 인젝터(10)는 이른바 커먼 레일 인젝터로서 형성되어 있다.

연료 인젝터(10)는 노즐 바디(11)를 가지며, 이 노즐 바디에는 노즐 바디(11)의 도시되지 않은 분사 개구들의 반대 방향으로 고정 바디(12)가 연결된다. 노즐 바디(11)는 노즐 클램핑 너트(15)를 이용하여 고정 바디(12)와 축방향으로 조여진다. 특히, 노즐 바디(11)와 고정 바디(12)는 조립된 상태에서 대향 배치된 단부면들(16, 17)의 영역 내에 적어도 국소적으로 서로 접촉되어 배치된다. 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서, 단부면들(16, 17)의 상응하는 가공을 통해, 노즐 바디(11)가 고정 바디(12)에 축방향으로 조립된 상태에서 상기 두 단부면(16, 17)이 적어도 반경방향 내측 접촉 영역(18)에서 서로 접한다.

연료 인젝터(10)의 리세스(19) 내부에 분사 부재로서 작용하는 노즐 니들(20)이 종축(21)을 따라 행정 운동을 할 수 있게 배치된다. 노즐 니들(20)에 의해 내연기관의 연소실 내로 연료를 분사하기 위한 전술한 분사 개구들이 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 이를 위해, 도시되지 않은 공급 라인을 통해 적어도 간접적으로 시스템 압력 하에 연료가 공급되는 리세스(19) 내에 예컨대 2000바아 이상에 달할 수 있는 시스템 압력이 형성된다.

두 단부면(16, 17)의 영역에서 노즐 바디(11)와 고정 바디(12) 사이의 누출을 방지하기 위해, 연료 인젝터(10)는, 도 1 및 도 2에서 볼 수 있는 슬리브형 밀봉 요소(26)가 배치되어 있는 고압 연결부(25)를 갖는다. 밀봉 요소(26)는 바람직하게 강으로 형성되며, 파형의 축방향 횡단면을 갖는다. 특히, 밀봉 요소(26)는 도시된 실시예에서 노즐 니들(20)의 종축(21)과 일치하는 자신의 종축(27)을 기준으로 축방향으로 서로 이격된 2개의 제1 밀봉 요소(31, 32)를 포함한다. 2개의 제1 밀봉 요소(31, 32) 사이에는 함몰부(33)가 형성되고, 이 함몰부의 영역 내에는 노즐 바디(11) 또는 고정 바디(12) 또는 이들의 분리 평면의 양 단부면(16, 17)도 연장된다.

리세스(19)는 노즐 바디(11) 및 고정 바디(12) 내에, 각각의 단부면(16, 17)에서 시작하는 상기 리세스(19)의 각각의 보어 섹션(34, 35)에 의해 형성된다. 리세스(19)의 직경(D)은 적어도 밀봉 요소(26)의 영역에서는 동일한 크기를 갖는다.

또한, 밀봉 요소(26)는 조립되지 않은 상태에서 2개의 제1 밀봉 영역(31, 32)의 영역에서 리세스(19)의 직경(D)보다 약간 더 작은 외경(d)을 갖는다. 그 결과, 밀봉 요소(26)는 축방향으로 리세스(19)의 보어 섹션들(34, 35) 내로 용이하게 삽입될 수 있다. 또한, 밀봉 요소(26)가 조립되지 않은 상태에서 상기 밀봉 요소는, 노즐 바디(11)와 고정 바디(12)가 조립된 상테에서의 리세스(19)의 높이(H)보다 약간 더 긴 길이를 갖는 것이 유리하다. 그럼으로써 노즐 클램핑 너트(15)에 의한 축방향 클램핑 시, 도 2에 상응하게 밀봉 요소(26)의 두 축방향 단부 영역(36, 37)이 각각의 보어 섹션(34, 35)의 바닥부(38, 39)에 밀착되어 제2 밀봉 영역(41, 42)이 형성되는 방식으로, 리세스(19) 내에서 밀봉 요소(26)의 축방향 수축 또는 축방향 압축이 나타난다. 나아가, 도 2에서 알 수 있듯이, 밀봉 요소(26)의 파형으로 인해, 두 축방향 단부 영역(36, 37)에서부터 단부면들(16, 17)의 방향으로, 밀봉 요소(26)의 종축(27)을 기준으로 반경방향 외측으로 돌출하거나 경사지게 배치되는 밀봉 요소(26)의 섹션들(43, 44)이 시작된다. 이들 섹션(43, 44)은 제1 밀봉 영역(31, 32)에서 종결된다. 노즐 바디(11)와 고정 바디(12)가 축방향으로 조여질 때, 섹션들(43, 44)의 기하학적 형상에 의해 제1 밀봉 영역(31, 32)이 반경방향 외측으로 리세스(19)에 대해 가압된다.

리세스(19) 내부에 시스템 압력이 형성되어 있는 연료 인젝터(10)의 작동 중에, 2개의 제1 밀봉 영역(31, 32)이 대응하는 보어 섹션(34, 35)에 대해 가압되도록, 밀봉 요소(26)가 리세스(19) 내 유압에 의해 추가로 반경방향으로 확장된다. 그럼으로써 적어도 상기 두 영역(31, 32)에서는 두 단부면(16, 17)의 방향으로의 연료 누출이 방지된다. 또한, 상기 2개의 제2 영역(41, 42)에 의해서도, 노즐 바디(11)와 고정 바디(12) 사이의 접촉 영역(18)에 의해 제공되는 것과 마찬가지로, 추가의 밀봉이 제공된다.

도 3 및 도 4의 연료 인젝터(10)에서는 밀봉 요소(26a)가 고정 바디(12)와 밸브 부재(45) 사이의 고압 연결부(25)의 영역에 배치되어 있다. 고정 바디(12)와 밸브 부재(45) 사이에는 밸브 부재(45)의 외벽 섹션(46)과 고정 바디(12) 내 리세스(47)의 대응 형상에 의해 리세스(19a)가 형성되고, 그 내부에 밀봉 요소(26a)가 배치된다. 특히 도 4에서 알 수 있듯이, 조립된 상태에서 밀봉 요소(26a)는 반경방향 내측의 제1 밀봉 영역(48)으로써 밸브 부재(45)의 외벽 섹션(46)과 접촉되어 배치되고, 그곳에 유압 밀봉부를 형성한다. 상기 반경방향 내측의 제1 밀봉 영역(48)은 밀봉 요소(26a)의 종축(27)을 기준으로 양측의 반경방향 외측 밀봉 영역(31, 32) 사이에 배치된다. 또한, 고정 바디(12)는 단부면(49)의 영역에서 밸부 부재(45)의 단부면(50)과 접촉되어 배치된다.

도 3 및 도 4에 도시된 실시예에서도, 밀봉 요소(26a)의 양측 축방향 단부 영역(36, 37)이 제2 밀봉면(41, 42)을 형성하며, 이들 밀봉면은 밸브 부재(45) 및 고정 바디(12)에 밀착된다.

지금까지 기술한 연료 인젝터(10, 10a)는 본원 발명의 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 유형으로 변형되거나 개조될 수 있다. 또한, 밀봉 요소(26, 26a)는 그의 종축(27)을 기준으로, 밀봉 요소(26)의 경우 2개의 제1 밀봉 영역(31, 32)을 구비하고, 연료 인젝터(10a)의 경우 3개의 제1 밀봉 영역(31, 32, 48)을 구비할 뿐만 아니라, 밀봉 요소(26, 26a)의 외벽 또는 내벽에 제공되는 추가 밀봉 영역도 제공될 수 있는 점도 고려될 수 있다.

Claims (11)

1. 연료 인젝터(10; 10a) 내 고압 연결부(25)를 위한 밀봉 요소(26; 26a)로서, 상기 밀봉 요소(26; 26a)는 슬리브 형태로 형성되고, 그 외주연에는 반경방향 외측으로 돌출하는 제1 밀봉 영역(31, 32)을 가지며, 상기 제1 밀봉 영역은 부품(11, 12)에 접하도록 형성된, 밀봉 요소에 있어서,
   밀봉 요소(26; 26a)의 종축(27)을 기준으로 축방향으로 서로 이격된 적어도 2개의 제1 밀봉 영역(31, 32)이 제공되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 요소.
2. 제1항에 있어서, 반경방향 내측으로 돌출하는 세 번째 제1 밀봉 영역(48)이 제공되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 요소.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 밀봉 요소(26; 26a)는 탄성 변형이 가능하며, 금속, 특히 강재로 형성되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 요소.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 밀봉 요소(26; 26a)는 파형의 축방향 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는, 밀봉 요소.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 밀봉 요소(26; 26a)의 대향하는 단부면들에 제2 밀봉 영역(41, 42)이 형성되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 요소.
6. 제5항에 있어서, 2개의 제2 밀봉 영역(41, 42)에는, 밀봉 요소(26; 26a)의 종축(27)의 방향으로 상기 제2 밀봉 영역(41, 42)의 맞은편에 놓인 측에 외측으로 경사지게 돌출하는 섹션(43, 44)이 연결되며, 상기 섹션은 제1 밀봉 영역(31, 32)으로 전이되는 것을 특징으로 하는, 연료 인젝터.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 밀봉 요소(26; 26a)를 구비한 연료 인젝터(10; 10a)로서, 상기 밀봉 요소(26; 26)는 연료 인젝터(10; 10a)의 2개의 부품(11, 12, 45)으로 형성된 리세스(19; 19a)의 영역에 배치되며, 상기 두 부품(11, 12, 45)은 밀봉 요소(26; 26a)의 종축(27)에 대해 수직으로 서로 축방향으로 연결되는, 연료 인젝터에 있어서,
   적어도 고압이 가해지는 상태에서 밀봉 요소(26; 26a)의 2개의 제1 밀봉 영역(31, 32)이 리세스(19; 19a)에 밀착되는 것을 특징으로 하는, 연료 인젝터.
8. 제7항에 있어서, 밀봉 요소(26; 26a)는 조립되지 않은 상태에서 그 종축(27)을 기준으로, 두 부품(11, 12, 45)이 조립된 상태에서의 리세스(19; 19a)의 높이보다 더 긴 길이를 갖는 것을 특징으로 하는, 연료 인젝터.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 두 부품(11, 12, 45)은 적어도 국소적으로 서로 접촉되어 배치되는 것을 특징으로 하는, 연료 인젝터.
10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 밀봉 요소(26)는 고정 바디(12)와 노즐 바디(11) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 연료 인젝터.
11. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 밀봉 요소(26a)는 밸브 부재(45)와 고정 바디(12) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 연료 인젝터.

Images