KR20180129922A - 연료 분사 시스템의 고압 펌프 내의 밸브, 특히 흡입 밸브 - Google Patents

연료 분사 시스템의 고압 펌프 내의 밸브, 특히 흡입 밸브 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 축 방향으로 밸브 요소(14)와 기계식으로 접촉하고 밸브 요소(14)로부터 떨어져서 마주하는 측에서 제1 압축 스프링(4)에 접하는 자기 전기자(10)(magnet armature)를 가지며, 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능한 밸브 요소(14)를 구비하는, 특히 연료 분사 시스템의 고압 펌프 내의 밸브, 특히 흡입 밸브(2)에 관한 것이며, 이 경우 자기 전기자(10)는 전자기식 제어에 의해서 축 방향으로 이동 가능하고, 출발 위치에서 스톱 플레이트(20)를 통해 밸브 바디(40)에 지지된다. 본 발명에 따라, 이 경우에는 스톱 플레이트(20)가 고정 요소(8)를 통해서 밸브 바디(40)와 접한 상태로 유지된다. 더 나아가, 본 발명은, 이와 같은 흡입 밸브를 갖는 고압 펌프와도 관련이 있다.

Description

연료 분사 시스템의 고압 펌프 내의 밸브, 특히 흡입 밸브
본 발명은, 청구항 1의 전제부의 특징들을 갖는, 연료 분사 시스템의 고압 펌프 내의 밸브, 특히 흡입 밸브에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 흡입 밸브가 사용되는 연료 분사 시스템의 펌프, 특히 고압 펌프와도 관련이 있다.
연료 분사 시스템의 고압 펌프의 밸브, 특히 전자기식으로 제어 가능한 흡입 밸브는 DE 10 2013 225 162 A1호에 공지되어 있다. 이 흡입 밸브는, 축 방향으로 밸브 요소와 기계식으로 접촉하고 밸브 요소로부터 떨어져서 마주하는 측에서 제1 압축 스프링에 접하는 자기 전기자(magnet armature)를 가지며, 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능한 밸브 요소를 구비하고, 이 경우 자기 전기자는 전자기식 제어에 의해서 축 방향으로 이동 가능하고, 출발 위치에서 스톱 플레이트를 통해 밸브 바디에 지지된다.
자기 전기자는, 또한 자기 코일을 포함하는 전자기식 액추에이터의 부분이다. 자기 코일에 전류가 공급될 때에 자기장이 형성되고, 이로 인해 자기 전기자는, 작동 공기 갭을 폐쇄하기 위하여, 자기 코일에 대해 상대적으로 스프링력에 대항해서 이동하게 된다.
흡입 밸브를 갖고, 전술된 모든 요소가 연료에 의해 둘러싸여 있는, DE 10 2013 225 162 A1호에 공지된 연료 분사 시스템의 고압 펌프는 특정의 단점들을 갖는다.
전기자의 고가속(high dynamic) 스위칭 동작으로 인해, 밸브 바디 내에서 축 방향으로 자유롭게 이동 가능한 스톱 플레이트의 경우에는, 밸브 바디와 스톱 플레이트의 접촉 지점에서 마모가 증가할 수 있다. 이와 같은 마모 증가는, 특히 스톱 플레이트가 자기 전기자에 고착되는 경우에 스톱 플레이트가 밸브 바디로부터 멀어지는 방향으로 이동함으로써 시작된다. 역으로 이동하는 경우에는, 밸브 바디와 스톱 플레이트의 충돌이 발생할 수 있으며, 이 경우에는 강한 충격력(impulsive force)이 밸브 바디에 가해지고, 그리고 이 경우에는 특히 자기 전기자의 추가 질량이 스톱 플레이트에 작용한다. 이와 같은 효과는, 스톱 플레이트가 경화된 재료로 이루어지고, 이로 인해 밸브 바디의 상대적으로 연한 재료를 심하게 손상시킬 수 있음으로써 강화된다. 이로 인해서는, 접촉 영역에서 밸브 바디의 재료 침식 및 기능 손상 또는 심지어 흡입 밸브 및 이로써 고압 펌프의 수명 단축이 야기될 수 있다.
또한, 밸브 바디에서 발생하는 마모 및 재료 손실에 의해 작동 공기 갭도 확대된다. 이와 같은 상황은, 흡입 밸브의 기능 제한 또는 흡입 밸브의 완전한 기능 손실을 야기할 수 있다.
더 나아가, 스톱 플레이트가 자기 전기자에 고착되는 것은, 불특정한 시간 간격에 걸쳐 자기 전기자의 축 방향 보상 보어의 부분적인 차폐를 야기할 수 있다. 이로 인해, 자기 전기자를 통과하는 주변 유체의 관류 동작은 다만 제한적으로만 가능하게 되고, 이로 인해서는 밸브 스위칭 시간이 원치 않게 변동된다. 더 나아가, 이동하는 자기 전기자에 스톱 플레이트가 고착되는 이와 같은 효과는, 자기 전기자가 밸브 바디의 방향으로 축 방향으로 이동하는 경우에, 주변 유체의 유동 방향으로 인해, 자기 전기자에 스톱 플레이트가 강하게 고착될 수 있는 방식으로 강화된다. 고착 및 이로써 자기 전기자의 축 방향 보상 보어의 부분적인 차폐는, 또한 흡입 밸브로부터의 열 방출 및/또는 오물 방출과 같은 관류 유체의 긍정적인 효과를 악화시킨다.
청구항 1의 특징들을 갖는 흡입 밸브의 본 발명에 따른 실시예는, 충격력에 의해서 정지하는 스톱 플레이트에 의한 밸브 바디의 손상이 방지된다는 장점을 갖는데, 그 이유는 스톱 플레이트가 축 방향으로 밸브 바디와 접한 상태로 유지되기 때문이다. 이로부터, 한 편으로는 흡입 밸브 및 이로써 전체 고압 펌프의 증가된 수명이 나타나고, 다른 한 편으로는 흡입 밸브의 더욱 적은 고장 가능성이 나타난다. 이와 같은 장점들은, 충돌하는 스톱 플레이트에 의한 밸브 바디의 손상이 방지되기 때문에, 연마 입자의 생성이 줄어듦으로써 시작된다.
더 나아가, 청구항 1에 따른 흡입 밸브의 실시예는, 재료 침식 및 밸브 바디의 손상이 피해지고 그리고/또는 줄어든다는 장점을 갖는다. 이로 인해, 흡입 밸브의 수명에 걸쳐 작동 공기 갭의 확대가 피해질 수 있고, 이로써 흡입 밸브의 기능 제한 또는 완전한 기능 손실이 방지될 수 있다.
또한, 청구항 1에 따른 흡입 밸브의 실시예는, 스톱 플레이트가 자기 전기자에 고착되는 상황이 피해진다는 장점을 갖는다. 이와 같은 특징에 의해서는, 자기 전기자의 축 방향 보상 보어의 부분적인 차폐를 야기하는 상황이 방지될 수 있다. 이와 같은 사실은, 자기 전기자의 축 방향으로의 운동 방향에 따라, 자기 전기자를 통과하는 주변 유체의 관류 동작이 두 가지 축 방향으로 제한됨으로써 야기되는, 밸브 스위칭 시간의 원치 않는 변동이 방지된다는 장점을 갖는다. 이로써, 청구항 1에 따른 흡입 밸브의 실시예에 의해서는, 흡입 밸브로부터의 최적의 오물 방출 및 관류하는 유체에 의한 최적의 냉각이 보장된다.
종속 청구항들의 또 다른 특징들에 따라, 밸브 또는 펌프의 본 발명에 따른 실시예는 종래 기술에 비해 다음과 같은 추가의 장점들을 갖는다.
바람직하게는, 밸브 요소와 고정 요소의 강제 결합식 연결 및/또는 형상 결합식 연결에 의해서, 스톱 플레이트가 축 방향으로 밸브 바디에서 흡입 밸브의 수명 및 이로써 고압 펌프의 수명에 걸쳐 신뢰할만하게 고정되도록 보장된다.
이와 같은 밸브 요소와 고정 요소의 신뢰할만한 연결에 의해서는, 스톱 플레이트와 밸브 바디가 접한 상태로 유지되는 것이 가능해지고, 이로써 흡입 밸브의 신뢰성 및 수명의 증가에 도달하게 된다.
또 다른 한 가지 장점은, 고정 요소가 스톱 플레이트와 형상 결합식으로 그리고/또는 강제 결합식으로 연결되어 있다는 데 있다. 이로 인해, 스톱 플레이트는 밸브 바디에 단단히 고정될 수 있고, 스톱 플레이트가 밸브 바디로부터 축 방향으로 멀어지도록 이동하는 동작이 방지될 수 있다. 이와 같은 상황은 재차, 밸브 바디의 손상이 줄어들고, 이로써 흡입 밸브의 고장 가능성이 줄어든다는 장점을 갖는다.
또한, 2개 부분들의 제조 기술적인 가공 작업이 상대적으로 적은 복잡성으로 실행될 수 있도록, 스톱 플레이트와 고정 요소 간에 형상 결합식 연결이 만들어진다는 것도 바람직한데, 그 이유는 스톱 플레이트의 내부 직경과 고정 요소의 외부 직경 간의 반경 방향의 공차 차이가 고정 요소의 반경 방향으로의 탄성에 의해서 보상될 수 있기 때문이다. 더 나아가, 부품들, 즉 스톱 플레이트와 고정 요소의 접촉 영역에서 발생하는 사면으로 인해 그리고 고정 요소의 탄성으로 인해, 이들 2개 부품들은 또한, 어떤 경우든지 상기 부품들, 즉 스톱 플레이트와 밸브 바디의 안착 상태가 보장되도록, 축 방향으로 정렬될 수도 있다. 이로써는, 이들 부품을 제조할 때에 외부 직경 공차와 내부 직경 공차 간에 소정의 편차가 존재하더라도, 밸브 바디와 스톱 플레이트의 접한 상태가 신뢰할만하게 유지되도록 보장될 수 있다. 이로 인해, 제조시에 비용 절감이 가능해진다.
본 발명에 따른 흡입 밸브의 실시예의 또 다른 한 가지 장점은, 래칭(latching) 원리의 사용에 의해, 밸브 바디에서 그리고/또는 스톱 플레이트에서 고정 요소의 형상 결합식의 고정이 성취될 수 있다는 데 있다. 청구항 5에 기술된 래칭 원리에서는, 접착제 또는 용접물과 같은 추가 재료를 사용할 필요가 없으며, 오히려 형상 결합식 연결이 상기 부품들 서로에 대한 구조적인 형상에 의해서 달성될 수 있다. 이로 인해서는, 조립 시간이 단축될 수 있고, 절약된 결합 재료 및 단축된 조립 시간으로 인해 비용이 절약될 수 있다.
또한, 요소들, 즉 스톱 플레이트 및 밸브 요소의 구조적인 실시예는 다만 적은 제조 기술적 복잡성만을 필요로 하는데, 그 이유는 주변 리세스가 동일한 형상으로 구현되어 있고, 단 하나의 제조 단계에 의해서 개별 부품 내에 형성될 수 있기 때문이다. 이와 같은 상황은 제조시에 비용 절감 및 시간 절약을 유도한다.
고정 요소를 탄성 요소로서 실시하는 본 발명에 따른 실시예는 또 다른 한 가지 장점을 갖는데, 그 이유는 이로써 스톱 플레이트에서, 밸브 바디에서 그리고 고정 요소에서도 축 방향과 관련된 치수들의 공차 변동, 특히 이들 요소의 공차 체인의 공차 변동이 보상될 수 있기 때문이다. 이와 같은 상황은 오류 민감성을 감소시키지만, 또한 요소들의 제조 비용도 감소시키는데, 그 이유는 개별 부품의 확대된 공차 범위가 제조 평면을 토대로 할 수 있기 때문이다.
더 나아가서는, 고정 요소가 일체형의 해결책으로서 구현되어 있다는 장점도 나타난다. 이와 같은 장점에 의해서는, 조립시에 그리고 장착된 상태에서 발생 가능한 부품의 오류 민감성이 줄어드는데, 그 이유는 일체형의 해결책에서는 복수의 부품으로 이루어진 결합체의 민감성이 적용될 수 없기 때문이다. 이와 같은 상황은 흡입 밸브의 고장 가능성을 감소시킨다.
본 발명은, 또한 밸브 바디에 있는 제1 환상 리세스에 의해서 그리고 스톱 플레이트에 있는 제2 환상 리세스에 의해서 조립이 간소화된다는 장점도 제공해주는데, 그 이유는 이들 리세스가 각각 고정 요소의 제1 환상 융기부 및/또는 제2 환상 융기부와 형상 결합식 연결부를 형성할 수 있기 때문이다. 이로써, 고정 요소는 다만 밸브 바디 및 스톱 플레이트 내로 삽입되어 래칭 원리에 따라 안정적인 결합체를 형성하기만 하면 된다. 이와 같은 상황은 조립 복잡성을 감소시키고, 조립시에 발생하는 비용도 줄여준다.
고정 부시가 탄성 요소로서 구현된 본 발명에 따른 실시예에 의해서 조립이 간소화되는데, 그 이유는 래칭 효과의 개선에 도달할 수 있기 때문이다.
직선 형태로, 경사진 형태로, 또는 둥근 형태로 구현될 수 있는 융기부의 최적화된 삽입 영역 및 배출 영역에 의해서, 고정 부시는 거의 독자적으로 스톱 플레이트 및 밸브 요소의 리세스 내로 슬라이딩 되고, 이로써 형상 결합식 연결부를 형성할 수 있다. 이로써, 조립력이 줄어들 수 있고, 조립시 시간 절약 및 비용 절감이 나타나게 된다.
이하에서는, 청구항 11에 기재된 본 발명에 따른 흡입 밸브를 제조하기 위한 방법의 추가의 장점들이 기술된다.
먼저 고정 요소가 스톱 플레이트 및 밸브 바디에 대해 적절한 위치로 이동되고, 이어서 제2 단계에서 형상 결합식 연결부가 생성되도록 변형됨으로써, 고정 요소는 덜 좁게 유지될 공차로써 제조될 수 있다. 고정 요소를 스톱 플레이트 및 밸브 바디와 형상 결합식으로 연결하기 위하여, 최종 성형은 변형 방법에 의해서 이루어질 수 있다. 이렇게 함으로써, 제조 비용의 절감이 나타난다. 더 나아가, 고정 요소의 삽입 및 후속하는 변형에 의해서 구현되는 간소화된 조립은 단 2개의 단계만으로 가능하다. 여기에서 조립 시간 및 조립 비용의 감소에 의한 장점들이 나타난다.
본 발명의 일 실시예가 도면에 도시되어 있고, 이하의 상세한 설명부에서 더욱 상세하게 설명된다
도 1은 펌프를 종단면도로 도시한다.
도 2는 도 1에 Ⅱ로 지시된 펌프의 섹션을, 흡입 밸브를 갖는 확대도로 도시한다.
도 3은 도 2에 Ⅲ로 지시된 흡입 밸브의 섹션을, 제1 실시예에 따른 확대도로 도시하며, 이 경우 스톱 플레이트는 언더컷 및/또는 사면을 구비하고, 고정 요소는 제1 환상 융기부를 형성한다.
도 4는 도 3에 Ⅳ로 지시된 흡입 밸브의 섹션을, 제1 실시예에 따른 확대도로 도시하며, 이 경우 스톱 플레이트는 언더컷 및/또는 사면을 구비한다.
도 5는 도 2에 Ⅲ로 지시된 흡입 밸브의 섹션을 제2 실시예에 따라 도시하며, 이 경우 고정 요소는 외부 직경에 제1 환상 융기부 및 제2 환상 융기부를 구비한다.
도 6은 도 4에 Ⅴ로 지시된 흡입 밸브의 섹션을, 제2 실시예에 따른 확대도로 도시하며, 이 경우 고정 요소는 외부 직경에 제1 환상 융기부 및 제2 환상 융기부를 구비한다.
도 7은 도 4에 Ⅴ로 지시된 흡입 밸브의 섹션을, 제3 실시예에 따른 확대도로 도시하며, 이 경우 고정 요소는 외부 직경에 제1 환상 융기부 및 제2 환상 융기부를 구비한다.
도 8은 도 5, 도 6 및 도 7에 Ⅵ로 지시된 특히 고정 부시의 섹션을 확대도로 도시하며, 이 경우 고정 부시는 제1 및/또는 제2 환상 융기부의 영역에서 상기 융기부의 삽입 영역 및 배출 영역에서 곧바른 프로파일을 갖는다.
도 9는 도 6 및 도 7에 Ⅵ로 지시된 특히 고정 부시의 섹션을 확대도로 도시하며, 이 경우 고정 부시는 제1 및/또는 제2 환상 융기부의 영역에서 상기 융기부의 삽입 영역 및 배출 영역에서 경사진 프로파일을 갖는다.
도 10은 도 6 및 도 7에 Ⅵ로 지시된 특히 고정 부시의 섹션을 확대도로 도시하며, 이 경우 고정 부시는 제1 및/또는 제2 환상 융기부의 영역에서 상기 융기부의 삽입 영역 및 배출 영역에서 원형의 프로파일을 갖는다.
도 1은, 개략적으로 도시된 고압 펌프(1)의 단면도를 보여주며, 이 고압 펌프는 연료 고압 펌프로서 형성되어 있고, 바람직하게는 커먼 레일 분사 시스템(common rail injection system)에 설치되어 있다. 고압 펌프(1)에 의해서는, 하나 이상의 탱크, 필터 및 저압 펌프를 구비하는 연료 저압 시스템으로부터 제공되는 연료가 고압 저장기 내로 이송되고, 고압 저장기로부터 그곳에 저장된 연료가 분사용 연료 인젝터에 의해서 내연 기관의 관련 연소실 내로 인출된다. 연료를 펌프 작업 챔버(35)로 보내는 동작은 전자기식으로 제어 가능한 흡입 밸브(2)를 통해서 이루어지며, 이 경우 전자기식으로 제어 가능한 흡입 밸브는 이하에서 더 설명되고, 고압 펌프(1)에 설치되어 있다.
고압 펌프(1)는 캠 샤프트 챔버(5)를 갖는 펌프 하우징(3)을 구비한다. 캠 샤프트 챔버(5) 내부로는, 예를 들어 2중 캠으로서 형성된 캠(9)을 갖는 캠 샤프트(7)가 돌출한다. 캠 샤프트(7)는, 캠(9)의 양 측면에 배열되고, 레이디얼 베어링으로서 형성되고, 그리고 펌프 하우징(3) 내에 배열된 하우징 베어링(11) 및 플랜지 베어링(13) 형상인 2개 베어링들 내에 지지되어 있으며, 상기 플랜지 베어링은 펌프 하우징(3)과 연결되고 캠 샤프트 챔버(5)를 주변에 대해 밀폐시키는 플랜지(15) 내에 지지되어 있다. 플랜지(15)는 연속하는 개구를 구비하고, 이 개구를 관통해서 캠 샤프트(7)의 구동 측 단부 섹션(17)이 돌출한다. 구동 측 단부 섹션(17)은, 예를 들어 구동 기어가 그 위에 안착되어 고정된 원뿔(cone)을 구비한다. 구동 기어는 예를 들어 벨트 풀리 또는 톱니 바퀴로서 형성되어 있다. 구동 기어는 내연 기관에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 예를 들어 벨트 구동부 또는 톱니 바퀴 변속기를 통해서 구동된다.
펌프 하우징(3) 내로 또한 태핏 가이드(19)(tappet guide)가 유입되어 있으며, 상기 태핏 가이드 내로는 캐스터(21)(caster)를 구비하는 롤러 플런저(23)(roller plunger)가 삽입되어 있다. 캐스터(21)는, 캠 샤프트(7)의 회전 동작 중에 상기 캠 샤프트의 캠(9) 상에서 롤링하며, 이로써 롤러 플런저(23)는 태핏 가이드(19) 내에서 병진 방식으로 위·아래로 이동한다. 이 경우에는 롤러 플런저(23)가 펌프 피스톤(18)과 상호 작용하며, 상기 펌프 피스톤은 펌프 실린더 헤드(27) 내에 형성된 실린더 보어(29) 내에서 마찬가지로 병진 방식으로 위·아래로 이동 가능하게 배열되어 있다.
태핏 가이드(19) 및 실린더 보어(29)에 의해서 형성된 플런저 스프링 챔버(31) 내에는 플런저 스프링(33)이 배열되어 있으며, 상기 플런저 스프링은 한 편으로는 펌프 실린더 헤드(27)에서 지지되고, 다른 한 편으로는 롤러 플런저(23)에서 지지되며, 캠(9) 상에서 캠 샤프트(7)의 방향으로 캐스터(21)의 영구적인 안착을 보장해준다. 펌프 실린더 헤드(27) 내에는 펌프 작업 챔버(35)의 펌프 피스톤(18)의 연장부가 형성되어 있으며, 상기 펌프 작업 챔버 내로는 전자기식으로 제어 가능한 흡입 밸브(2)를 통해서 연료가 주입된다. 연료의 주입은 펌프 피스톤(18)의 하향 이동 시에 이루어지는 한편, 펌프 피스톤(18)의 상향 이동 시에는 펌프 작업 챔버(35) 내에 있는 연료가, 배출 밸브(16)가 삽입되어 있는 고압 배출구(39)를 통과해서, 계속적으로 안내하는 고압 라인을 통해 고압 저장기 내로 이송된다. 고압 펌프(1)는 전체적으로 연료 윤활되어 있으며, 이 경우 연료는 저압 시스템에 의해서 캠 샤프트 챔버(5) 내로 이송되고, 상기 캠 샤프트 챔버는 흡입 밸브(2)와 유동 연결되어 있다. 이와 같은 전자기식으로 제어 가능한 흡입 밸브(2) 및 그의 기능은 이하에서 기술된다.
고압 펌프(1)의 흡입 작동 중에는, 전자기식으로 제어 가능한 흡입 밸브(2)가 개방되고, 연료 공급부(26)와 펌프 작업 챔버(35)의 연결이 이루어짐으로써, 결과적으로 펌프 작업 챔버(35)에는 흡입 밸브(2)를 통해서 연료가 공급된다. 고압 펌프(1)의 이송 작동 중에는, 펌프 작업 챔버(35)에 공급된 연료가 압축되고, 고압 배출구(39) 내에 배열된 고압 밸브(16)를 통해서 고압 저장기(도시되지 않음)에 공급된다. 펌프 피스톤(18)이 위로 이동하는 고압 펌프(1)의 압축 동작 중에, 연료 이송이 이루어져야만 하는 경우에는, 흡입 밸브(2)가 폐쇄되고, 펌프 작업 챔버(35)를 연료 공급부(26)에 대하여 밀봉시킨다.
도 2에 도시되어 있고, 고압 펌프(1)에 설치되어 있으며, 전자기식으로 제어 가능한 흡입 밸브(2)는 피스톤 형상의 밸브 요소(14)를 구비한다. 피스톤 형상의 밸브 요소(14)는 샤프트(25), 특히 원통형으로 형성된 샤프트(25), 및 확대된 헤드(34)를 구비한다. 또한, 펌프 실린더 헤드(27)는 폐쇄된 밸브 요소(14)에 대한 접촉 영역에 밸브 시트(36)(valve seat)를 구비한다. 피스톤 형상의 밸브 요소(14)는 샤프트(25)를 통해 펌프 실린더 헤드(27) 내에 있는 보어(38) 내에서 가이드 되고, 직경 상으로 샤프트(25)에 비하여 확대된 헤드(34)를 구비한다. 상기 밸브 요소(14)의 확대된 헤드(34)에는 밀봉 면(37)이 형성되어 있으며, 이 밀봉 면은 밸브 요소(14)의 폐쇄 위치에서 펌프 실린더 헤드(27) 내의 밸브 시트(36)에 접한다. 이로 인해, 펌프 작업 챔버(35)가 연료 공급부(26)로부터 분리되어 연료가 역류할 수 없게 된다. 도 2에서는, 전자기식 액추에이터의 요소들이 도시된다. 이 액추에이터는 원통형의 외부 윤곽 및 중앙 보어(32)를 갖는 자기 전기자(10)를 구비한다. 제1 압축 스프링(4)이 또한 자기 전기자(10)의 상기 중앙 보어(32) 내로 삽입되고, 상기 중앙 보어는 밸브 요소(14) 쪽으로 자기 전기자(10)에 축 방향 힘을 가한다. 자기 전기자(10)가 또한 왕복 운동 가능하게 밸브 바디(40) 내에서 축 방향으로 가이드 되며, 이 경우 스톱 플레이트(20)는 축 방향으로 밸브 바디(40)와 자기 전기자(10) 사이에 있다. 자기 코일(6)이 자기 전기자(10)를 반경 방향으로 둘러싸며, 상기 자기 코일은 전류가 공급될 때에 자기장을 형성하여 자기 전기자(10)에 자력을 가할 수 있다.
밸브 요소(14)는 전기자 볼트(42)를 통해서 자기 전기자(10)와 접촉하며, 이 경우에는 2개의 요소들이 축 방향으로 서로 연결되어 있지 않고, 오히려 다만 자력 및 스프링력에 의해서만 서로 접한 상태로 유지된다. 피스톤 형상의 밸브 요소(14)는 또한 제2 압축 스프링(12)의 스프링력에 의해서 폐쇄 방향으로 작동된다. 축 방향으로는, 제1 압축 스프링(4)이 전기자 볼트(42) 및 자기 전기자(10)에 작용한다. 제1 압축 스프링(4)은, 전류가 공급되지 않은 상태에서는, 전기자 볼트(42)가 밸브 요소(14)에 작용하도록 그리고 이 밸브 요소를 개방된 위치에 유지시키도록 보장해준다. 이와 같은 상황을 제2 압축 스프링(12)이 저지하지만, 제1 압축 스프링(4)이 더 높은 스프링력을 갖기 때문에, 밸브 요소(14)는 개방된 상태에 유지된다. 자기 코일(6)에 의해 자기 전기자(10)에 전류가 공급됨으로써, 자기 전기자(10)는, 작동 공기 갭(28)을 폐쇄하기 위하여, 제1 압축 스프링(4)의 힘에 대항해서 밸브 요소(14)로부터 멀어지는 방향으로 이동한다. 이와 같은 멀어지는 동작에 의해서 전기자 볼트(42)가 밸브 요소(14)에 대한 강제 결합식의 접촉을 상실하게 되고, 이로 인해 밸브 요소(14)는 제2 압축 스프링(12)의 힘에 의해서 폐쇄된 상태의 방향으로 이동하게 된다. 밸브 요소(14)가 완전히 폐쇄된 상태에서는, 상기 밸브 요소가 밀봉 면(37)에 의해 밸브 시트(36)에 접하고, 연료 공급부(26)에 대하여 펌프 작업 챔버(35)를 밀봉시킨다.
도 3 내지 도 7을 참조하여, 스톱 플레이트(20) 및 밸브 바디(40)와 고정 요소(8)가 조합된 다양한 실시예들이 이하에서 설명된다.
도 3에 도시된 섹션(Ⅲ)은, 제1 실시예에 따른 흡입 밸브(2)의 일 단면을 보여준다. 이 단면은, 밸브 바디(40) 및 스톱 플레이트(20)와 형상 결합식으로 연결되어 있고, 본 제1 실시예에서 다만 반경 방향으로 외부로 돌출하는 제1 환상 융기부(46)만을 형성하는 고정 요소(8)를 보여준다. 더 나아가, 밸브 요소(14), 그리고 특히 자기 전기자(10)의 중앙 보어(32) 내로 가압될 수 있고 제1 압축 스프링(4)의 스프링력에 의해서 작동되는 전기자 볼트(42)가 도시되어 있다. 또한, 고정 요소(8)는 제1 환상 융기부(46)에 의해 밸브 바디(40)와 축 방향으로 접한다.
도 4에는, 고정 요소(8)가 다만 제1 환상 융기부(46)만을 구비하는 제1 실시예가 도시되어 있다. 밸브 바디(40)가 특히 견부로서 구현된 제1 환상 리세스(22)를 구비하고, 상기 리세스에 고정 요소(8)의 제1 환상 융기부(46)가 축 방향으로 접하며, 이로 인해 밸브 바디(40)는 고정 요소(8)와 형상 결합식 연결을 형성하게 된다. 이 경우, 고정 요소(8)는 특히 고정 부시(8)로서 구현될 수 있다. 이때, 고정 부시(8)는 자기 전기자(10) 쪽을 향하는 측에 반경 방향으로 외부로 진행하는 경사진 프로파일(44)을 가지며, 이 프로파일은 언더컷(47)이 제공된 스톱 플레이트(20)의 영역을 후방 파지하고, 이로써 스톱 플레이트(20)와 형상 결합식 연결을 형성하게 된다. 이 경우에는, 특히 스톱 플레이트(20)와 고정 부시(8) 사이에 접촉 영역(43)이 형성되어 있다.
더 나아가, 도 4에는 중심선(45)이 도시되어 있다. 이 중심선(45)을 중심으로 고정 부시(8)가 특히 회전 대칭으로 구현되어 있으며, 이 경우에는 제1 환상 융기부(46)의 영역과; 경사진 프로파일을 갖는 영역;이 반경 방향으로 외부로 돌출한다. 더 나아가, 고정 요소는 자신의 외부 직경 영역에서, 밸브 바디(40)의 내부 직경 및 스톱 플레이트(20)의 내부 직경과 적어도 부분적으로 접촉한다.
도 5는, 제2 실시예에 따른 흡입 밸브(2)의 일 단면이 도시되는, 도 2의 섹션(Ⅲ)을 보여준다. 이 단면은, 밸브 바디(40) 및 스톱 플레이트(20)와 형상 결합식으로 연결되어 있고 본 제2 실시예에서 제1 환상 융기부(46) 및 제2 환상 융기부(48)를 형성하는 고정 요소(8)를 보여준다. 이 경우, 고정 요소(8)는 특히 고정 부시(8)로서 구현될 수 있다. 더 나아가, 밸브 요소(14) 및 전기자 볼트(42)가 도시되어 있으며, 이 경우 전기자 볼트(42)는 특히 자기 전기자(10)의 중앙 보어(32) 내로 가압될 수 있고, 제1 압축 스프링(4)의 스프링력에 의해서 작동된 다. 고정 요소(8)는, 자기 전기자(10)로부터 떨어져서 마주하는 측에서 제1 환상 융기부(46)에 의해 밸브 바디(40)와 접한다. 더 나아가, 고정 부시(8)는 자기 전기자(10) 쪽을 향하는 측에서 스톱 플레이트(20)와 형상 결합식 연결을 형성하는데, 그 이유는 이곳에서는 고정 부시(8)의 제2 환상 융기부(48)가 스톱 플레이트(20)의 제2 환상 리세스(24) 내부로 돌출하기 때문이다.
도 6에는, 고정 요소(8)가 제1 환상 융기부(46) 및 제2 환상 융기부(48)를 구비하는 제2 실시예가 도시되어 있다. 이 경우, 고정 요소(8)는 특히 고정 부시(8)로서 구현될 수 있다. 밸브 바디(40)는 특히 견부로서 구현된 제1 환상 리세스(22)를 구비하고, 상기 리세스에 고정 부시(8)의 제1 환상 융기부(46)가 축 방향으로 접하며, 이로 인해 밸브 바디(40)는 고정 요소(8)와 형상 결합식 연결을 형성하게 된다. 더 나아가, 고정 요소(8)는 자기 전기자(10) 쪽을 향하는 측에 제2 환상 융기부(48)를 구비하고, 이 융기부는 스톱 플레이트(20)의 제2 환상 리세스(24) 내부로 돌출한다. 이렇게 함으로써, 스톱 플레이트(20)에 의해서 그리고 고정 요소(8)에 의해서 형상 결합식 연결이 형성될 수 있다. 더 나아가, 도 6에는 중심선(45)이 도시되어 있다. 이 중심선(45)을 중심으로 고정 부시(8)가 특히 회전 대칭으로 구현되어 있으며, 이 경우에는 제1 환상 융기부(46)의 영역 및 제2 환상 융기부(48)의 영역이 반경 방향으로 외부로 돌출한다. 더 나아가, 고정 요소는 자신의 외부 직경 영역에서, 밸브 바디(40)의 내부 직경 및 스톱 플레이트(20)의 내부 직경과 적어도 부분적으로 접촉한다.
도 7은, 고정 요소(8)가 제1 환상 융기부(46) 및 제2 환상 융기부(48)를 구비하는 제3 실시예를 보여준다. 이 경우, 고정 요소(8)는 특히 고정 부시(8)로서 구현될 수 있다. 제2 실시예와 달리, 밸브 바디(40)가 또한 제1 환상 리세스(22)를 구비하지만, 이 리세스는 견부로서 구현되어 있지 않고, 오히려 축 방향으로 부품 내부로, 즉 밸브 바디(40) 내부로 변위되어 있으며, 밸브 바디(40)는 스톱 플레이트(20)로부터 떨어져서 마주하는 측에 추가의 칼라(30)(collar)를 형성한다. 고정 부시(8)가 제1 환상 융기부(46)에 의해 반경 방향으로 밸브 바디(40)의 상기 제1 환상 리세스(22) 내부로 돌출하고, 이로써 형상 결합식 연결을 형성한다. 더 나아가, 고정 요소(8)는 자기 전기자(10) 쪽을 향하는 측에 제2 환상 융기부(48)를 구비하고, 이 융기부는 스톱 플레이트의 제2 환상 리세스(24) 내부로 돌출한다. 이렇게 함으로써, 스톱 플레이트(20)에 의해서 그리고 고정 부시(8)에 의해서 형상 결합식 연결이 형성될 수 있다.
더 나아가, 도 7에는 중심선(45)이 도시되어 있다. 이 중심선(45)을 중심으로 고정 부시(8)가 특히 회전 대칭으로 구현되어 있으며, 이 경우에는 제1 환상 융기부(46)의 영역 및 제2 환상 융기부(48)의 영역이 반경 방향으로 외부로 돌출한다. 더 나아가, 고정 요소는 자신의 외부 직경 영역에서, 밸브 바디(40)의 내부 직경 및 스톱 플레이트(20)의 내부 직경과 적어도 부분적으로 접촉한다.
도 8 내지 도 10에는, 고정 부시(8)를 밸브 바디(40)의 제1 환상 리세스(22) 또는 스톱 플레이트(20)의 제2 환상 리세스(24) 내부로 돌출시키는, 제1 환상 융기부(46) 또는 제2 환상 융기부(48)의 프로파일이 개별 삽입 영역 및 배출 영역에서 어떠한 형태를 갖는지를 보여주는, 다양한 실시예들이 도시되어 있다.
도 8에서는, 융기부(46, 48)의 프로파일(41)이 삽입 영역 및 배출 영역에서 직선 형태를 갖는, 제1 환상 융기부(46) 및/또는 제2 환상 융기부(48)의 제1 실시예가 도시된다.
도 9에서는, 융기부(46, 48)의 프로파일(41)이 삽입 영역 및 배출 영역에서 경사진 형태를 갖는, 제1 환상 융기부(46) 및/또는 제2 환상 융기부(48)의 제2 실시예가 도시된다.
도 10에서는, 융기부(46, 48)의 프로파일(41)이 삽입 영역 및 배출 영역에서 둥근 형태를 갖는, 제1 환상 융기부(46) 및/또는 제2 환상 융기부(48)의 제3 실시예가 도시된다.
전술된 실시예들과, 고정 요소(8) 및/또는 고정 부시(8), 스톱 플레이트(20) 및 밸브 바디(40)의 실시예들은 임의의 방식으로 서로 조합될 수 있다.

Claims (12)

  1. 축 방향으로 밸브 요소(14)와 기계식으로 접촉하고 밸브 요소(14)로부터 떨어져서 마주하는 측에서 제1 압축 스프링(4)에 접하는 자기 전기자(10)를 가지며, 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능한 밸브 요소(14)를 구비하는, 특히 연료 분사 시스템의 고압 펌프 내의 밸브, 특히 흡입 밸브(2)이며, 자기 전기자(10)는 전자기식 제어에 의해서 축 방향으로 이동 가능하고, 출발 위치에서 스톱 플레이트(20)를 통해 밸브 바디(40)에 지지되는, 밸브에 있어서,
    스톱 플레이트(20)는 고정 요소(8)를 통해서 밸브 바디(40)와 축 방향으로 접한 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는, 밸브.
  2. 제1항에 있어서, 고정 요소(8)는 밸브 바디(40)와 강제 결합식으로 그리고/또는 형상 결합식으로 연결되어 있으며, 상기 형상 결합은 특히 고정 요소(8)가 밸브 바디(40)에 축 방향으로 접함으로써 지지되는 방식으로 성취되는 것을 특징으로 하는, 밸브.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 고정 요소(8)는 스톱 플레이트(20)와 강제 결합식으로 그리고/또는 형상 결합식으로 연결되어 있으며, 상기 형상 결합은, 특히 고정 요소(8)가 스톱 플레이트(20)에 축 방향으로 접함으로써 지지되는 방식으로 성취되는 것을 특징으로 하는, 밸브.
  4. 제3항에 있어서, 스톱 플레이트(20)는 고정 요소(8)와 접촉하는 자신의 내부 직경 영역에 언더컷 및/또는 사면(47)을 구비하며, 특히 고정 요소(8)는 스톱 플레이트의 언더컷(47)의 영역에 중첩하므로, 스톱 플레이트(20)와 고정 요소(8) 사이에 접촉 영역(43)이 형성되는 것을 특징으로 하는, 밸브.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 밸브 바디(40)에서의 그리고/또는 스톱 플레이트(20)에서의 고정 요소(8)의 형상 결합식 연결이 고정 요소(8)의 래칭에 의해서 성취되는 것을 특징으로 하는, 밸브.
  6. 제5항에 있어서, 고정 요소(8)가 밸브 바디(40)에 있는 제1 환상 리세스(22) 내로 그리고/또는 스톱 플레이트(20)에 있는 제2 환상 리세스(24) 내로 삽입되는 동작에 의해서 래칭이 성취되는 것을 특징으로 하는, 밸브.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 밸브 바디(40)에서의 그리고/또는 스톱 플레이트(20)에서의 고정 요소(8)의 래칭은 고정 요소(8)의 탄성에 의해서 성취되는 것을 특징으로 하는, 밸브.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 고정 요소는, 특히 회전 대칭으로 구현되어 있고 밸브 바디(40)의 내부 직경 및 스톱 플레이트(20)의 내부 직경과 환상으로 접촉하는 고정 부시(8)로서 구현되어 있는 것을 특징으로 하는, 밸브.
  9. 제8항에 있어서, 고정 부시(8)는 외부 직경에, 래칭에 의해서 밸브 바디(40)의 내부 직경에 있는 제1 환상 리세스(22) 내부로 돌출하는 제1 환상 융기부(46)와; 그리고/또는 스톱 플레이트(20)의 내부 직경에 있는 제2 환상 리세스(24) 내부로 돌출하는 제2 환상 융기부(48);를 구비하는 것을 특징으로 하는, 밸브.
  10. 제9항에 있어서, 고정 부시(8)의 외부 직경에 구비된 제1 환상 융기부(46) 및/또는 제2 환상 융기부(48)는 자신의 삽입 영역 및 배출 영역에서 직선 형태, 경사진 형태, 또는 둥근 형태의 프로파일(41)을 갖는 것을 특징으로 하는, 밸브.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 밸브를 제조하기 위한 방법에 있어서,
    고정 요소(8)는 조립 시에, 스톱 플레이트(20)와 형상 결합식 연결을 형성하도록 변형되며, 고정 요소(8)는 밸브 바디(40)에 축 방향으로 접함으로써 지지되고, 이로써 정지 플레이트(20)와 밸브 바디(40)는 고정 요소(8)에 의해 접한 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는, 밸브 제조 방법.
  12. 흡입 밸브(2)를 갖는 연료 분사 시스템의 펌프, 특히 고압 펌프(1)에 있어서,
    흡입 밸브(2)는 제1항 내지 제11항 중 적어도 어느 한 항에 따라 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 펌프.
KR1020187032391A 2016-04-13 2017-03-01 연료 분사 시스템의 고압 펌프 내의 밸브, 특히 흡입 밸브 KR102269251B1 (ko)

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