KR20210121070A - 부식 방지 기능이 향상된 인젝터 - Google Patents

부식 방지 기능이 향상된 인젝터 Download PDF

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KR20210121070A KR1020217024687A KR20217024687A KR20210121070A KR 20210121070 A KR20210121070 A KR 20210121070A KR 1020217024687 A KR1020217024687 A KR 1020217024687A KR 20217024687 A KR20217024687 A KR 20217024687A KR 20210121070 A KR20210121070 A KR 20210121070A
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마르틴 벡
안드레아스 글라저
베르너 하러
넬리 크라우제
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Abstract

본 발명은 하우징(32), 상기 하우징(32)에 배치되며 원주 방향 샤프트 시일(4)을 수용하도록 설계된 수용 영역(6)으로서, 인젝터(3)의 외부를 제 1 외부 영역(33)과 제 2 외부 영역(34)으로 분할하는 상기 수용 영역(6), 및 샤프트 시일의 브리징을 위해 관통 경로에 유체를 제공하기 위해, 상기 제 1 외부 영역(33)을 상기 제 2 외부 영역(34)에 연결하는 브리징 연결부(5)를 포함하는 유체 분사용 인젝터에 관한 것이다.

Description

부식 방지 기능이 향상된 인젝터
본 발명은 부식 방지 기능이 향상된, 유체 분사용 인젝터, 특히 연료 인젝터에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그러한 인젝터를 구비한 내연 기관에 관한 것이다.
연료가 내연 기관의 연소실에 직접 분사되는 내연 기관에서, 연료 인젝터를 수용하는 인젝터 샤프트는 일반적으로 실린더 헤드에 제공된다. 액체, 먼지 등이 외부에서 인젝터 샤프트로 들어가는 것을 방지하기 위해, 인젝터 샤프트를 주변에 대해 밀봉하는 소위 샤프트 시일이 제공된다. 그러나 예를 들어 고압 청소기로 엔진을 청소할 때 액체가 샤프트 시일을 통해 인젝터 샤프트로 들어갈 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 내연 기관이 작동 중일 때에도 고온이 주어지면 상기 액체는 샤프트 시일을 통해 주변으로 돌아갈 수 없지만 인젝터 부품에 부식을 일으키고 극단적 인 경우 전기 단락을 유발한다. 따라서, 샤프트 시일을 개선하는 것이 바람직하다.
청구항 제 1 항의 특징들을 갖는 본 발명에 따른 유체 분사용 인젝터는 인젝터가 설치된 상태에서 인젝터에 있는 액체에 의해 발생할 수 있는 부식 및 전기적 문제를 피할 수 있다는 장점을 갖는다. 인젝터는 설치된 상태에서 인젝터 샤프트 내에 배치되고, 인젝터 샤프트는 샤프트 시일에 의해 주변에 대해 밀봉된다. 인젝터가 작동 중일 때, 이제 물과 같은 액체는 인젝터 샤프트의 영역에 모일 수 있으며, 본 발명에 따른 솔루션에 의해 주변으로 방출될 수 있다. 이는 본 발명에 따라 인젝터가 하우징 및 상기 하우징 주위에 배치된 수용 영역을 포함함으로써 달성된다. 수용 영역은 샤프트 시일을 수용하도록 설계된다. 수용 영역은 인젝터의 외부를 축 방향으로 제 1 외부 영역과 제 2 외부 영역으로 분할하며, 본 발명에 따라 제 1 외부 영역과 제 2 외부 영역 사이에 브리징 연결부가 존재한다. 브리징 연결부는 샤프트 커버를 브리징하는 유체용 관통 경로를 제공한다. 그 결과, 인젝터 샤프트에 모인 유체가 주변으로 방출될 수 있다.
종속 청구항들은 본 발명의 바람직한 개선들을 제시한다.
브리징 연결은 바람직하게는 하우징에 형성된 홈을 포함하고, 상기 홈은 하우징의 제 1 외부 영역을 제 2 외부 영역에 연결한다. 샤프트 시일을 가진 인젝터가 설치된 상태에서, 홈은 샤프트 시일 내부에 반경 방향으로 형성되어 유체 교환을 가능하게 한다. 홈은 특히 바람직하게는 직선으로 제공된다. 홈은 인젝터의 중심 축에 평행하게 정렬될 수 있거나 인젝터의 중심 축에 대해 비스듬하게 정렬될 수 있다. 또한, 샤프트 커버용 수용 영역을 브리징하기 위해 하우징의 원주를 따라 다수의 홈이 존재할 수 있다.
수용 영역은 바람직하게는 외부로 돌출한 제 1 칼라 및 외부로 돌출한 제 2 칼라를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 칼라는 원주형으로 설계되고 그들 사이에 샤프트 시일을 수용하도록 설계된다. 브리징 연결부는 바람직하게는 유체용 관통 경로를 제공하기 위해 제 1 및 제 2 칼라에서 각각 중단부를 갖는다.
본 발명의 대안적인 실시예에 따르면, 샤프트 커버용 수용 영역의 부분에서 하우징에 있는 브리징 연결부는 하우징의 제 1 외부 영역과 제 2 외부 영역을 연결하는 유체용 관통 경로를 정의하기 위해, 설치된 샤프트 시일이 완전히 안착되는 것을 방지하도록 설계된 적어도 하나의 돌출 영역을 갖는다. 상기 돌출 영역에 의해, 샤프트 시일이 설치된 상태에서 하우징의 외부면에 직접 안착되지 않으므로, 제 1 외부 영역으로부터 제 2 외부 영역으로의 유체용 적어도 하나의 관통 경로가 생긴다. 다수의 돌출 영역이 바람직하게는 하우징의 원주를 따라 제공되며 이에 따라 유체용 다수의 관통 경로가 생긴다.
본 발명의 다른 대안적인 실시예에 따르면, 브리징 연결은 하우징 내에 적어도 하나의 관통 개구를 포함하며, 이 관통 개구는 하우징의 제 1 외부 영역을 제 2 외부 영역에 연결한다. 관통 개구는 하우징을 통해 연장되며, 샤프트 시일용 수용 영역이 브리징되는 방식으로 배치된다. 관통 개구는 하우징 내에 완전히 제공될 수 있고 샤프트 시일을 설치된 상태에서 완전히 브리징하거나, 관통 개구가 샤프트 시일의 수용 영역의 일부만을 브리징하고 샤프트 시일의 나머지 부분은 홈 및/또는 돌출 영역에 의해 브리징되는 실시예도 가능하다.
유체가 외부면으로부터 인젝터 샤프트로 침투하는 것을 최대한 방지하기 위해, 브리징 연결은 바람직하게는 랜비린스(labyrinth)로서 설계된다. 이 경우, 브리징 연결은 선형 홈 등으로서 제공되지 않고, 하우징의 제 1 및 제 2 외부 영역 사이에 선형 연결을 제공하지 않기 위해 관통 경로가 한 번 또는 여러 번 우회된다.
인젝터는 바람직하게는 특히 탄성 재료로 이루어진 샤프트 시일을 포함하고, 샤프트 시일은 하우징의 수용 영역에 배치된다. 샤프트 시일은 예를 들어 O-링 또는 원주 방향으로 폐쇄된 다른 링일 수 있다.
하우징은 바람직하게는 인젝터의 베이스 바디에 사출되는 사출 성형 하우징이다. 결과적으로, 브리징 연결이 오버 몰딩될 하우징에 쉽게 통합되므로, 브리징 연결부를 제조하기 위한 추가 처리 단계가 필요없다. 따라서, 부식 방지 기능이 향상된 인젝터가 매우 간단하고 저렴하게 제조될 수 있다.
인젝터는 또한 바람직하게는 본 발명에 따른 인젝터 및 실린더 헤드를 포함하는 실린더 헤드 장치의 일부이다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 인젝터, 특히 연료 인젝터를 구비한 내연 기관에 관한 것이다. 연료 인젝터는 바람직하게는 내연 기관의 실린더 헤드에 배치되고 내연 기관의 연소실로 연료를 직접 분사한다.
본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
도 1은 실린더 헤드의 인젝터 샤프트에 설치된 상태의 인젝터의 개략도이다.
도 2는 브리징 연결부를 갖는 도 1의 인젝터 하우징의 개략적인 확대도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 브리징 연결부를 갖는 인젝터의 개략적인 단면도이다.
도 4는 도 3의 인젝터의 개략적인 부분 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 인젝터의 개략적인 부분 사시도이다.
도 6은 샤프트 시일이 설치된 상태에서 도 5의 인젝터의 개략적인 부분 사시도이다.
본 발명의 제 1 바람직한 실시예에 따른 인젝터(3)가 도 1 및 도 2를 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
도 1은 인젝터 샤프트(21)에 설치된 인젝터(3)의 설치 상태를 도시한다. 인젝터 샤프트(21)는 내연 기관의 실린더 헤드(2)에 제공된다. 도 1에 명확히 나타나는 바와 같이, 인젝터(3)는 내연 기관의 연소실(20)에 직접 연료를 분사한다.
인젝터(3)의 하우징(32)에는 샤프트 시일(4)이 제공되며, 상기 샤프트 시일(4)은 주변(23)에 대해 인젝터 샤프트(21)를 밀봉한다. 도 1에 나타나는 바와 같이, 인젝터 샤프트(21)에서 인젝터(3)와 실린더 헤드(2) 사이에 사이 공간(22)이 있다.
연료 연결부(30) 및 전기 연결부(31)도 인젝터(3)에 도시되어 있다.
예를 들어 고압 청소기로 엔진을 청소하는 동안 인젝터 샤프트(21) 내의 사이 공간(22) 내에 모인 액체를 주변(23)으로 빼내기 위한 가능성을 제공하기 위해, 본 발명에 따라 도 2에 상세하게 나타나는 브리징 연결부(5)가 제공된다. 브리징 연결부(5)는 하우징의 제 1 외부 영역(33)으로부터 하우징의 제 2 외부 영역(34)으로의 유체 관통 경로를 제공한다. 하우징을 제 1 및 제 2 외부 영역(33, 34)으로 분할하는 것은 하우징 상의 수용 영역(6)에 의해 정의되고, 수용 영역(6)은 샤프트 시일(4)을 수용하도록 설계된다.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 수용 영역(6)은 외부로 돌출한 제 1 칼라(7) 및 외부로 돌출한 제 2 칼라(8)를 포함하고, 이들 모두는 하우징의 외부면에 원주 방향으로 제공된다. 제 1 및 제 2 칼라(7, 8)는 서로 평행하고 각각 인젝터(3)의 축 방향(X-X)에 수직인 평면에 놓인다. 제 1 및 제 2 칼라(7, 8) 사이에 수용 베이스(9)가 제공되고, 상기 수용 베이스에서, 도 2에 도시되지 않은 샤프트 시일이 밀봉된다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 칼라(7, 8)에 각각 하나의 중단부(7a, 8a)가 제공되며, 상기 중단부를 통해 브리징 연결부의 홈(50)이 이어진다. 결과적으로, 하우징은 중단부(7a, 8a) 및 수용 베이스(9)의 영역에서 더 깊어지므로, 제 1 외부 영역(33)으로부터 제 2 외부 영역(34)으로의 관통 경로가 있으며, 이 관통 경로를 통해 액체 또는 인젝터 샤프트에서 증발된 액체가 주변(23)으로 빠져나갈 수 있다.
이 실시예에서, 홈(50)은 인젝터의 중심 축 X-X에 대해 선형으로 평행하게 배치된다. 그러나 홈(50)이 인젝터의 중심 축에 대해 비스듬하게 배치되는 것도 가능하다. 또한, 하우징(32)의 원주를 따라 다수의 홈 및 이에 따라 다수의 중단부가 수용 영역(6)에 제공되는 것도 가능하다.
따라서, 샤프트 시일(4)을 브리징하는 연결부(5)를 제공함으로써, 인젝터 샤프트 내의 인젝터의 부식이 종래 기술에 비해 상당히 감소될 수 있다. 인젝터 샤프트에 존재하는 액체는 브리징 연결부(5)의 관통 경로를 통해 주변(23)으로 빠져나갈 수 있다. 본 발명에 따르면, 인젝터 샤프트(21)에 있는 액체에 의해 촉발될 수 있는 전기적 문제도 방지될 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 인젝터(3)를 도시한다. 동일하거나 기능적으로 동일한 부분들은 제 1 실시예에서와 동일한 도면 부호로 표시된다.
제 2 실시예에서, 브리징 연결부(5)는 인젝터(3)의 하우징(32)의 외부면에 제공되는 래비린스(53)를 포함한다. 도 3에는 설치된 샤프트 시일(4)이 개략적으로 도시되어 있으며, 상기 샤프트 시일(4)은 이 실시예에서 사각형 단면과 그에 일체로 형성된 밀봉 립(40)을 갖는 원주 방향으로 폐쇄된 링이다. 래비린스(53)는 제 1 원주 칼라(7)에서, 제 2 원주 칼라(8)에서 그리고 수용 베이스(9)에서 홈 또는 긴 오목부로서 설계된다. 결과적으로, 브리징 연결부를 위한 제 1 및 제 2 칼라(7)가 중단될 필요가 없다. 래비린스(53)를 갖는 이러한 구성은 특히 외부로부터 래비린스(53)를 통해 인젝터 샤프트(21)의 방향으로 액체의 침투가 어려워진다는 장점을 갖는다. 액체가 인젝터 샤프트(21)로부터 주변(23)으로 빠져나가기 위한 다수의 관통 경로를 제공하기 위해, 바람직하게는 하우징의 원주를 따라 다수의 이러한 래비린스(53)가 제공된다는 점에 유의해야 한다. 그밖의 점에서 이 실시예는 제 1 실시예에 상응하므로, 거기서의 설명이 참조될 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 인젝터(3)를 도시한다. 동일하거나 기능적으로 동일한 부분은 제 1 실시예에서와 동일한 도면 부호로 표시된다.
도 5 및 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 제 1 실시예의 인젝터(3)는 샤프트 시일(4)을 수용하기 위한 수용 영역(6)을 가지며, 이 수용 영역(6)은 제 1 원주 칼라(7) 및 제 2 원주 칼라(8)를 포함한다. 상기 제 1 및 제 2 칼라(7, 8) 사이에 수용 베이스(9)가 제공되므로, 샤프트 시일(4)이 안전하게 설치될 수 있다. 제 1 실시예와는 달리, 제 3 실시예에서는 브리징 연결부(5)로서 홈이 제공되지 않고, 제 1 돌출 영역(51)과 제 2 돌출 영역(52)이 수용 베이스(9)에 형성된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 돌출 영역(51, 52)은 수용 베이스(9)로부터 돌출된다. 또한, 제 1 및 제 2 돌출 영역(51, 52)은 제 1 칼라(7)를 제 2 칼라(8)에 연결한다. 이 구성에 의해, 샤프트 시일(4)이 수용 영역(6)에 설치되면, 샤프트 시일(4)이 수용 영역 베이스를 따른 전체 원주에서 수용 영역 베이스에 안착되지 않고, 오히려 제 1 및 제 2 돌출 영역(51, 52)의 부분에서 수용 베이스(9)로부터 약간 이격된다. 그 결과, 관통 경로가 특히 제 1 및 제 2 돌출 영역(51, 52)에 인접하게 제공되므로, 샤프트 시일(4)용 수용 영역(6)의 브리징이 주어진다. 따라서, 유체는 이렇게 형성된 관통 경로를 통해 인젝터 샤프트(21)로부터 주변(23)에 이를 수 있다. 샤프트 시일(4)이 수용 베이스(9)와 안착하지 않도록하기 위해 제 1 및 제 2 돌출 영역(51, 52)의 높이가 매우 클 필요는 없다. 따라서, 제 1 및 제 2 돌출 영역(51, 52)의 제공에도 불구하고, 수용 영역(6)에 의한 인젝터(3) 상에 샤프트 시일(4)의 확실한 유지가 보장된다.
3: 인젝터
4: 샤프트 시일
5: 브리징 연결부
6: 수용 영역
7: 제 1 칼라
32: 하우징
33: 제 1 외부 영역
34: 제 2 외부 영역
50: 홈

Claims (10)

  1. 유체 분사용 인젝터로서,
    - 하우징(32),
    - 상기 하우징(32)에 배치되며 원주 방향 샤프트 시일(4)을 수용하도록 설계된 수용 영역(6)으로서,
    - 상기 인젝터(3)의 외부를 제 1 외부 영역(33)과 제 2 외부 영역(34)으로 분할하는, 상기 수용 영역(6), 및
    - 상기 샤프트 시일(4)의 브리징을 위해 관통 경로에 유체를 제공하기 위해, 상기 제 1 외부 영역(33)을 상기 제 2 외부 영역(34)에 연결하는 브리징 연결부(5)를 포함하는, 인젝터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 브리징 연결부(5)는 상기 하우징(32)에 형성된 홈(50)이며, 상기 홈(50)은 상기 제 1 외부 영역(33)을 상기 제 2 외부 영역(34)에 연결하는, 인젝터.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 수용 영역(6)은 외부로 돌출한 제 1 칼라(7) 및 외부로 돌출한 제 2 칼라(8)를 갖고, 상기 제 1 칼라(7) 및 상기 제 2 칼라(8)는 그들 사이에 상기 샤프트 시일(4)을 수용하도록 설계되는, 인젝터.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 칼라(7) 및/또는 상기 제 2 칼라(8)는 상기 인젝터의 축 방향(X-X)으로 중단되는, 인젝터.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 브리징 연결부(5)는 상기 하우징(32)에서 상기 수용 영역(6)의 부분에 적어도 하나의 돌출 영역(51; 52)을 갖고, 상기 돌출 영역(51; 52)은 상기 제 1 및 제 2 외부 영역(33, 34) 사이에 관통 경로를 제공하기 위해, 설치된 샤프트 시일(4)이 상기 하우징(2)에 완전히 안착되는 것을 방지하도록 설계되는, 인젝터
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 브리징 연결부(5)는 상기 제 1 외부 영역을 상기 제 2 외부 영역에 연결하는 비선형 관통 경로를 정의하는 래비린스(53)를 포함하는, 인젝터.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 브리징 연결부(5)는 상기 하우징(32) 내에 관통 개구를 포함하고, 상기 관통 개구는 상기 하우징(32)을 통해 연장되며 상기 샤프트 시일(4)용 수용 영역(6)을 적어도 부분적으로, 특히 완전히 브리징하는, 인젝터.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수용 영역(6) 내에 배치된, 특히 엘라스토머로 이루어진 샤프트 시일(4)을 더 포함하는, 인젝터.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징(32)은 플라스틱으로 이루어진 사출 성형 하우징인, 인젝터.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 인젝터, 특히 연료 인젝터를 포함하는 내연 기관.
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