KR20230002557A - 플라스틱 재질로 제조된 트윈-제트 피스톤 냉각 노즐 - Google Patents

Abstract

유체를 배출하기 위한 구멍들(17a, 17b)이 제공된 배출 단부를 형성하는 자유 단부(15.2)가 제공된 도관 구조(15)에 연결되는 중공의 공급 본체(11)를 포함하는, 특히 엔진 피스톤 냉각 유체용 유체 노즐이 개시되며, 상기 공급 본체 및 도관 구조는 플라스틱 재료로 만들어진 단일 부품을 형성한다.

Description

플라스틱 재질로 제조된 트윈-제트 피스톤 냉각 노즐

본 발명은 특히 엔진용 냉각 장치의 유체 노즐 분야에 관한 것으로, 개선된 노즐 및 이러한 노즐의 제조 방법을 제공한다.

내연 기관의 피스톤 냉각 노즐은 오일과 같은 냉각 유체가 피스톤의 적어도 하나의 적절한 구역에 분무되도록 한다.

피스톤 냉각 노즐은 일반적으로 크랭크 케이스에 부착되고 냉각 유체 전달 포트와 연통하는 인서트(insert)에 의해 형성된다. 냉각 노즐의 위치는 피스톤 상단의 정확한 구역이나 피스톤 갤러리 입구로 향하는 냉각 유체의 제트를 제공하도록 정확하게 결정된다.

본 출원인에 의해 구현된 피스톤 냉각 노즐은 도 1a, 1b, 1c에 예시되어 있다(두 개의 별개의 평행한 절단 평면으로부터 본 부품의 도면을 도시함).

이것은 중공의 금속 공급 본체(1) 및 일반적으로 강철로 만들어진 금속 튜브(2)로 구성되며, 상기 금속 튜브는 상기 중공 본체(1)에 끼워지고 상기 중공 본체(1)에 만들어진 유체 통로(4)와 연통한다. 상기 튜브(2)는 금속 단부 캡(3)에 의해 끝단이 만들어질 수 있다. 상기 단부 캡(3)에는 오일이 빠져나갈 수 있도록 구멍(6)이 구비된다.

상기 공급 본체(1), 튜브(2) 및 단부 캡(3)은 일반적으로 강철로 만들어져 기계 가공을 어렵게 만들고 중량 문제를 일으킬 수 있다.

전형적으로, 튜브(2)는 납땜에 의해 중공 본체(1)에 조립된다. 단부 캡(3)도 또한 수축되어 납땜에 의해 금속 튜브(2)에 조립된다.

노즐의 크기 및 작동의 균일성을 보장하기 위한 조립의 반복성은 문제를 야기한다. 또한, 납땜에 의한 조립은 비용이 많이 들 수 있다.

문제는 전술한 단점 중 적어도 하나에 대해 개선된 새로운 노즐 구조를 만드는 것에 대해 발생한다.

본 발명의 일 실시예는 유체 노즐 부품(piece) 또는 요소(element), 특히 냉각 유체 노즐을 제공하는 것으로서, 상기 부품 또는 요소는 소위 "부착" 면 및 상기 부착 면에 대향하는 소위 "베어링" 면뿐만 아니라, 상기 부착 면과 상기 베어링 면 사이에 축방향 통로가 제공되는 공급 본체를 포함하며, 상기 축방향 통로(12)는 상기 공급 본체에 제공된 횡방향 개구와 연통하고, 상기 부품 또는 요소는 상기 횡방향 개구와 연통하는 도관 구조를 더 포함하고, 상기 도관 구조는 제 1 단부에 의해 상기 공급 본체에 연결되고, 상기 도관 구조는 상기 공급 본체에 대해 측방향으로 연장되고 상기 유체를 배출하기 위한 하나 또는 다수의 배출 포트들이 장착된 배출 단부를 형성하는 자유 단부를 포함하고, 상기 공급 본체 및 상기 도관 구조는 플라스틱 재료 또는 폴리머에 기초한 단일 블록으로 형성된다.

이러한 부품은 기계적으로 용접된 노즐에 비해 무게와 비용이 감소한다. 이것은 노즐을 만들기 위해 조립해야 하는 부품의 수를 감소시킨다.

플라스틱 재료의 단일 블록의 공급 본체와 도관 구조를 만들면, 특히, 정확한 방향을 제어될 필요가 있는 튜브 상에 조립되고 납땜된 단부 캡에 의해 배출이 보장되는 노즐과 비교하여, 부품의 정확한 치수뿐만 아니라 그 부품에서의 유체 배출 포트의 정확한 위치설정을 획득하는 것을 가능하게 한다.

전형적으로, 유체 노즐은 엔진, 특히 내연 기관용 냉각 노즐이다.

유리하게는, 상기 노즐은 상기 공급 본체를 유체 공급 장치에 부착하도록 구성된 적어도 하나의 부착 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 노즐에는 밸브 및/또는 플랩과 같은 상기 도관 구조에서 유체 접근을 조절하기 위한 조절 요소가 제공될 수 있다.

특히 유리하게는, 상기 부착 부재 및 상기 조절 요소는 상기 축방향 통로에 수용된 플랩 나사(flap screw)에 의해 달성된다.

하나의 특정 실시예에 따르면, 플랩 나사와 상기 공급 본체 사이에, 상기 축방향 통로에 수용된 금속 인서트가 제공되고, 상기 금속 인서트는 상기 공급 본체의 내벽에 대해 지탱되는 외부 면을 포함하고, 상기 금속 인서트는 상기 횡방향 개구와 연통하는 측면 관통 구멍이 제공된다.

하나의 유리한 실시예에 따르면, 상기 금속 인서트에는 공급 본체의 내벽의 위치 설정 요소에 배치되도록 구성된 위치 설정(포지셔닝) 구조, 특히 플랫(flat)이 장착될 수 있다. 상기 위치 설정 요소는 삽입물의 위치 설정 구조와 유사하거나 삽입물의 위치 설정 구조와 상보적일 수 있다.

하나의 가능한 구현에 따르면, 상기 노즐은 금속 재료 및/또는 상기 플라스틱 재료보다 더 높은 강성으로 이루어진 부착 플레이트와 꼭 맞춰질 수 있고, 상기 부착 플레이트는 상기 공급 본체의 상기 부착 면에 배열된다.

상기 부착 부재, 예를 들어, 중공 나사 또는 숄더가 제공된 플랩 나사가 사용될 수 있다. 유리하게는, 이 숄더는 부착 플레이트에 맞닿도록 구성된다.

상기 노즐의 하나의 가능한 실시예에 따르면, 후자에는 또한, 상기 플랩 나사 또는 중공 나사의 헤드와 상기 공급 본체의 상기 베어링 면 사이에 개재된 밀봉재(seal)가 제공될 수 있다.

상기 도관 구조에는 하나의 단부가 상기 횡방향 개구와 연통하고 다른 단부가 상이한 배향을 갖는 여러 유체 배출 포트들과 연통하는 유체 채널이 제공될 수 있다.

플라스틱 재료의 도관 구조를 만들면 다양한 형상의 포트들이 쉽게 달성될 수 있도록 하며, 이것은 유체 제트의 성능의 증가, 특히 더 양호한 유용한 유속과 더 나은 스프레이 정밀도를 가져올 수 있다.

유리하게는, 상기 하나 또는 다수의 유체 배출 포트들은 다각형 형상의 횡단면 또는 폐쇄형 윤곽을 형성하는 연속적인 굴곡진 부분들의 형상의 단면을 갖는다.

또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 앞서 정의된 유체 노즐을 포함하는 내연 기관의 피스톤 냉각 장치에 관한 것이다.

또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 내연 기관에 관한 것으로서,

- 엔진 블록 및 상기 엔진 블록에 슬라이딩 가능하게 장착된 피스톤, 및

- 위에서 정의한 냉각 장치를 포함한다.

또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 플라스틱 및/또는 중합체 물질의 블록을 성형하는 단계, 특히 사출 성형(injection moulding)하는 단계를 포함하는, 상기 정의된 유체 노즐 요소의 제조 방법에 관한 것이다.

이러한 방법은 공급 본체와 도관을 형성하는 부품의 양호한 치수 반복성으로써 노즐이 신속하게 제조될 수 있게 하고, 기계적으로 용접된 노즐에 비해 조립 작업들의 수를 제한할 수 있으며, 금속 부품 보다 더 복잡한 형상의 유체 배출구가 생산되는 것을 가능케 한다.

특정 일 실시예에 따르면, 성형(moulding)은 상기 플라스틱 블록을 상기 부착 면 상의 금속 플레이트 상에 오버몰딩하는 방식으로 수행될 수 있다.

상기 방법의 유리한 측면에 따르면, 성형 단계에서 사용되는 몰드에는 도관 구조 내의 배출 포트들 및 채널의 각각의 상보적인 형상의 생크(shank) 및 하나 또는 다수의 샤프트들이 각각 제공된다.

또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 상기 정의된 유체 노즐의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명은 다음의 설명 및 첨부된 도면을 사용하여 더 잘 이해될 것이다
도 1a, 1b 및 1c는 납땜에 의해 금속편을 조립함으로써 형성된 종래의 금속 노즐의 사시도 및 단면도를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 노즐의 공급 본체 및 배출 도관을 형성하는 플라스틱 재료로 만들어진 부품의 사시도 및 저면도를 도시한다.
도 3은 플라스틱 부품과 플랩 나사의 조립 단면도이다.
도 4a 및 4b는 금속 인서트가 플라스틱 재료로 만들어진 부품에 장착되는 노즐의 특정한 예시적인 실시예의 사시도 및 저면도를 도시한다.
도 4c는 금속 인서트의 사시도를 도시한다.
도 5는 부착 부재의 헤드와 플라스틱 재료로 만들어진 부품의 면 사이에 밀봉이 제공되는 노즐의 특정한 예시적인 실시예의 사시도이다.
도 6a 및 6b는 플라스틱 부품이 강성 부착 플레이트 상에 오버몰딩되는 노즐의 예시적인 실시예의 단면도 및 부착 플레이트 단독의 사시도를 각각 도시한다.
도 7a, 7b, 7c, 7d 및 7e는 노즐의 공급 본체 및 배출 도관을 형성하는 플라스틱 부품에 제공된 유체 배출 포트들의 상이한 형상을 도시한다.
도 8은 노즐 플라스틱 부품을 성형하기 위한 장치의 도면을 도시한다
도면에 표현된 다양한 부품들은 해당 도면들을 보다 가독성 있게 만들기 위해 반드시 균일한 축척으로 표시되는 것은 아니다.
게다가, 이하의 설명에서, "전방", "상부", "후방", "하부", "측면"과 같이 구조의 배향에 따라 달라지는 용어들은 도면에 예시된 바와 같이 해당 구조의 방향이 지향되는 것을 고려하여 적용된다.

도 2a 및 2b(각각 3차원 도면 및 저면도를 나타냄)에서, 본 발명의 실시예에 따른 유체 노즐의 부품(piece)(10)의 예시적인 실시예가 도시된다.

상기 노즐은 특히 오일과 같은 냉각 유체용 노즐일 수 있고 이 유체를 연소 엔진의 하나 또는 다수의 피스톤 구역에 분무하도록 의도될 수 있다.

상기 부품(10)은, 평행육면체 형상의 본 예에서는, 유체 공급 장치(도시되지 않음)에 연결되는, "공급 본체(supply body)"로 지칭되는 부품(11)을 포함한다. 따라서, 이러한 유체 공급 장치에 대해, 예를 들어, 냉각 유체를 전달하도록 의도된 크랭크케이스(crankcase)에 대해, 소위 "부착" 면(11b)이 추가될 수 있다.

상기 공급 본체(11)는 중공이고, 부착 면(11b)으로부터 상기 부착 면(11a)에 대향하는 소위 "베어링" 면(11a)으로 연장되는 내부 축방향 통로(12)를 포함한다. 공급 본체(10)의 적어도 하나의 내벽(121)에 의해 경계가 정해진 축방향 통로(12)는 이 내벽(121)에 형성된 횡방향 개구(13)와 연통한다. 유체는 공급 본체(11)의 부착 면(11b) 상의 상기 부품(10) 내로 들어가고, 축방향 통로(12)를 통과하고, 이어서 횡방향 개구(13)를 통과하도록 만들어진다.

상기 부품(10)에는 "도관 구조"로 지칭되는 또 하나의 길쭉하거나 직사각형의 부품(15)이 제공되는데, 이것은 제1 단부(15.1)에 의해 공급 본체에 연결되고 공급 본체의 측면으로부터 유체 배출 단부를 형성하는 자유 단부(15.2)까지 연장된다. 유체는 도관 구조의 자유 단부(15.2)에 제공된 적어도 하나의 유체 배출 포트를 통해 배출된다.

상기 부품(10)은 일체형(one-piece), 즉 도관 구조와 공급 본체가 하나의 부품으로 형성된 특징부를 갖는다. 일체형 디자인은, 배출 단부 캡이 추가될 수 있는, 일반적으로 공급 본체와 유체 튜브와 같은 여러 구성 요소들의 조립체인 노즐에 비해 치수 및 기능적 반복성 측면에서 이점을 제공한다.

상기 부품(10)은 전형적으로 적어도 하나의 플라스틱 재료 또는 적어도 하나의 이상의 폴리머 재료로 만들어지며, 이는 그것을 경제적으로 만들고, 중량을 줄이며, 예를 들어, 몰딩에 의한 일-단계 생산을 용이하게 한다. 유리 섬유 또는 보강재로 채워진 폴리머도 사용될 수 있다.

바람직하게는, 상기 플라스틱 재료는 -40°C와 140°C 사이의 열 사이클을 견디도록 선택된다. 상기 플라스틱 재료는, 예를 들어, PA66 또는 PA6-6T와 같은 폴리아미드, 폴리프탈아미드(polyphthalamide: PPA), 폴리페닐렌 설파이드(Polyphenylene Sulphide: PPS)일 수 있다.

또 다른 기준은 사용된 유체와의 호환성이다. 예를 들어, 이 유체가 냉각 오일인 경우, 이 오일에 대해 내화학성이 있는 플라스틱 재료가 선택된다.

예를 들어, 다른 플라스틱 재료로 만들어진 다른 구역보다 더 부드러운 플라스틱 재료로 만들어진 구역을 갖는 다중-재료 플라스틱 부품(10)이 또한 제공될 수 있다.

일체형 플라스틱 부품(10)으로써, 공급 본체, 유체 튜브 및 가능하게는 배출 단부 캡을 조립함으로써 종래 기술에 따라 노즐이 제조되는 경우에서와 같은, 하나 또는 다수의 납땜 작업을 또한 회피한다.

유리하게는, 상기 부품(10)의 더 양호한 내구성을 획득하기 위해 가요성 플라스틱 재료가 사용될 수 있다. 이 경우, 그 재료는 충전되지 않은 유리 섬유 중합체일 수 있다.

도시된 예에서, 도관 구조(15)는 횡방향 개구(13)와 연통하고 여러 유체 배출 포트들(17a, 17b) 내로 개방되는 채널(16)을 포함한다. 공급 본체(11) 및 횡방향 개구(13)를 통과한 후, 유체는 채널을 통과하도록 만들어지고, 그 다음에 포트들(17a, 17b)을 통해 부품(10)으로부터 배출된다.

도 2a에 도시된 가능한 일 실시예에 따르면, 도관 구조에는 90°와 다른 각도(α), 예컨대, 통로(12)의 메인 축(X1X2)에 대해 90°보다 큰 각도를 만드는 방향(Y1Y2)으로 연장되는 직선형 채널(16)이 제공될 수 있다. 이 특정 예에서, 상기 축(X1X2)은 부착 면(11b)에 대해 수직이다.

상기 포트들(17a, 17b)은 유리하게는, 서로에 대해 그리고 채널(16)에 대해 상이한 배향을 갖는다. 이것은 유체가 별도의 목표로 배출되는 것을 허용한다. 예를 들어, 냉각수 노즐의 경우, 이것은 피스톤 메커니즘의 다른 구역의 냉각을 가능케 한다. 피스톤 냉각 노즐은, 예를 들어, 피스톤 갤러리를 통해 피스톤을 냉각하고 피스톤/커넥팅 로드 축을 윤활하는 두 가지 기능을 수행하도록 설계될 수 있다.

더욱이, 상기 부품(10)을 만들기 위한 플라스틱 재료의 사용은 배출 포트(17a, 17b) 및/또는 채널(16)의 상이한 구성 및 형상을 쉽게 제공할 가능성을 제공한다.

부착 부재(도 2a 내지 도 2b에는 표현되지 않음)는 축방향 통로(12) 내로 삽입되도록 의도된다. 예를 들어, 중공 나사 또는 플랩(flap) 나사로 형성된 이러한 부착 부재는 일반적으로, 유체 흐름을 축방향 통로(12)로부터 횡방향 개구(13)로 향하도록 하면서 공급 본체(11)를 유체 공급 장치(도시되지 않음)에 부착하도록 구성된다. 특히, 상기 부착 부재는 유체 공급 장치(도시되지 않음) 또는 상기 유체 공급 장치에 대해 배치된 브라켓 그 자체에 대해 상기 부품(10)의 부착 면(11b)을 유지하도록 제공될 수 있다.

도 3에 예시된 특정 실시예에서, 상기 부착 부재는 상기 부품(10)의 베어링 면(11b)에 대해, 여기서는, 그에 접촉하도록, 배열된 헤드(21)를 포함하는 중공의 나사(20)이다. 상기 나사(20)는 헤드(21)의 연장으로서 중공의 나사가 형성된 섕크(threaded shank)(22)를 포함하고, 이것은 축방향 통로(12)에 수용된다. 중공 섕크(22)는 부착 면(11b)으로부터 돌출하는 부품(22.1)을 포함한다. 이 부품(22.1)은, 예를 들어, 엔진 블록의 파이프 또는 오일 섬프(윤활유 통: oil sump)와 같은 유체 공급 장치의 구멍(bore)과 맞물리도록 의도될 수 있다. 이 부품(22.1)은 선택 사항이다.

유체 통로를 허용하기 위해, 섕크(22)에서 연장되는 적어도 하나의 축방향 공동(24a)은 일단에서 유체 공급 장치 상으로 개방된다. 축방향 공동(24a)의 연장으로서, 나사(20)의 섕크(22)는 상기 부품(10)의 횡방향 개구(13)와 연통될 가능성이 있는 방사상 공동(24b)을 포함한다.

도 3에 도시된 특정 예시적인 실시예에서, 플랩 나사(20)가 유리하게 사용되며, 이것은 또한 상기 부품(10)의 도관 구조(15)로의 유체의 접근을 조절하는 기능을 제공한다. 대안적으로, 상기 부품(10)의 도관 구조(15)에 대한 유체 접근을 차단하고 또한 유체 압력에 따라 상기 부품(10)의 도관 구조(15)에 대한 유체 접근을 허용하도록 구성된 압력 감지형 차단 플랩(pressure-sensitive shut-off flap)(25)이 나사(20)의 중공 부품에 제공된다.

도 3에 도시된 특정한 예에서, 상기 플랩(25)은, 예를 들어, 축방향 공동(22a)의 섹션을 폐쇄할 수 있는 볼 형태의 적어도 하나의 폐쇄 요소(25.1)로 형성될 수 있다. 상기 폐쇄 요소(25.1)는 커버(25.3)에 대해 지탱하는 스프링(25.2)에 대해 배열되고, 또한 특히 유체 압력이 소정의 압력 임계값 미만인 한, 축방향 공동(22a)의 또 다른 섹션을 폐쇄하고, 상기 부품(10)의 횡방향 개구(13)에 대한 유체 통로를 차단하도록 제공된다. 다른 유형의 플랩 나사, 예를 들어, 폐쇄 요소로서 피스톤을 포함하는 플랩 나사도 사용될 수 있다.

다음으로, 노즐의 작동은 다음과 같을 수 있다. 특정 유체 압력 하에서, 예를 들어, 엔진 오일 압력이 소정의 임계값을 초과할 때 볼(25.1)의 변위는 밸브를 개방 위치로 이동하도록 한다. 유체는, 그 자체가 부품(10)의 횡방향 개구(13)와 연통하는 반경방향 공동(24b)을 통해, 상기 부품(10)의 메인 채널(16)로 빠져나가고, 마지막으로는 도관 구조(15)의 자유 단부(15.2)에 존재하는 출구 포트(17a, 17b)를 통해 빠져나간다.

도 3은 도관 구조(15)에서 유체 유동을 방지하는 플랩의 폐쇄 위치를 도시하지만, 이 플랩이 개방 위치에 있을 때 채택되는 유체 경로는 화살표 F1으로 개략적으로 표시된다.

도 3에 도시된 예에 대한 대안으로서, 통합된 폐쇄 요소 또는 플랩을 필연적으로 제공하지 않고도, 유체가 그것을 통과하도록 의도된 중공의 나사 유형의 부착 부재를 노즐에 제공하는 것이 가능하다. 이 경우에, 도관 구조(15)에서 유체 입구의 제어는 또 다른 구조, 예를 들어, 상기 나사 및 상기 부품(10)의 외부의 솔레노이드 밸브를 통해 상기 부품(10) 외부로 오프셋될 수 있다. 대안적으로, 일부 적용의 경우, 유체 공급 장치로부터 도관 구조(15)로의 유체 유동을 방지할 수 있는, 폐쇄 수단이 없는 노즐이 제공될 수 있다.

적어도 부분적으로 금속으로 만들어진 부착 부재에 의해 플라스틱 재료로 만들어진 상기 부품(10)의 부착을 개선하기 위해, 예를 들어, 강철로 만들어진 금속 인서트(30)가 내부 벽(12.1)에 대해 통로(12)에 제공될 수 있으며, 이 내벽(121)과 부착 부재 사이에 배치된다. 상기 인서트(30)는 또한 나사 헤드가 중앙에 위치하고 노즐이 올바르게 위치하도록 보장해준다.

부착 부재가 없는 부품(10)의 3차원도 및 저면도를 각각 나타내는 도 4a 내지 도 4b에서, 상기 금속 인서트(30)는 상기 축방향 통로(12)에 수용되어 있는 것을 볼 수 있다. 이 예에서, 인서트는 원통형 튜브의 외관을 갖는다. 채널(16)로의 유체 통로를 가능케 하기 위해, 상기 축방향 통로에 수용된 금속 인서트(30)는 그 벽을 통과하고 횡방향 개구(13)와 연통하는 측면 구멍(32)을 포함한다. 채널(16)로 이어지는 횡방향 개구(13)를 갖는 인서트 측면 구멍의 적절한 동작을 보장하기 위해, 포지셔닝(positioning) 구조가 인서트(30)에 제공될 수 있다. 상기 포지셔닝 구조는 공급 본체(11)의 내벽(121)의 포지셔닝 요소에 배열될 수 있다. 예시된 예에서, 포지셔닝 구조는 공급 본체(11)의 내벽(121)의 대응하는 플랫(flat)(121a) 또는 대응하는 평면 구역(121a)에 대해 배치되는 플랫(31)이다. 상기 플랫은 횡방향 개구(13)에 대해 상기 구멍(32)의 방향을 보장하는 간단한 수단이며, 따라서 상기 구멍(32)과 횡방향 개구(13)가 완전히 연통하여 제어된 직경의 구역에서 유체 통로를 보장하도록 한다. 대안적으로, 축 X1X2에 평행한 축을 따른 홈 또는 육각형 단면과 같은, 회전이 방지될 수 있도록 하는 다른 수단이 제공될 수 있다.

도 4c에서 분리되어 보여질 수 있는 인서트(30)는 일반적으로 플라스틱 본체(11)의 통로(12)에 강제 끼워진다. 상기 부품(10)의 향상된 부착을 가능하게 하는 실시예의 추가적인 예가 도 5 및 도 6a 내지 도 6b에 도시되어 있다.

상기 부품(10)이 부착되는 유체 공급 장치에 상기 부착 부재에 의해 가해지는 접촉 압력을 제한하기 위해, 상기 공급 본체(11)의 상기 부착 면(10b)에 대해 배치된 단단한 투조 부착(openwork attachment) 플레이트(50)가 제공될 수 있다. 이 부착 플레이트(50)는 상기 부품(10)의 구성 재료보다 더 높은 강성을 갖는 재료로 만들어진다. 일반적으로, 상기 부착 플레이트(50)는 금속, 예를 들어 강철로 만들어진다.

이 경우, 플레이트(50)의 구멍(51)을 통과하도록 만들어진 부착 부재, 특히 나사 또는 플랩 나사(20)에는 상기 부착 플레이트(50)에 맞닿도록 구성된 숄더(223)가 제공될 수 있다. 그런 다음 조임력(tightening force)이 유체 공급 장치 또는 엔진 블록이 아닌 플레이트(50)에 인가된다.

강성 플레이트(50)는 또한 노즐의 상호 교환성을 보장하고 노즐이 유체 공급 장치의 금속 브래킷에 부착될 수 있도록 플라스틱 부품(10)에 추가될 수 있다.

예를 들어, 이러한 플레이트(50)는 금속 노즐이 일반적으로 설치되는 알루미늄 합금과 같은 연성 재료로 만들어진 엔진 블록에 플라스틱 부품(10)이 끼워지도록 허용할 수 있다. 나사를 조일 때 이러한 재료로 만들어진 엔진 블록에 너무 많은 접촉 압력이 가해지면, 나사와 접촉하는 엔진 블록 부분에서 피해야 할 소성 변형이 발생할 수 있다. 나사(20)의 숄더(223)와 엔진 블록(도시되지 않음) 사이에 추가된 플레이트(50)는 더 큰 표면적에 걸쳐 상기 조임력을 분배할 수 있게 함으로써, 접촉 압력을 감소시키고, 최종적으로 엔진에서 노즐을 조립할 때, 엔진 블록의 변형을 회피할 수 있도록 한다.

부착 부재의 통과를 위한 개구에 추가하여, 플레이트(50)에는 공급 본체(11)와의 조립을 보다 강건하게 만들기 위해 핀과 같은 적어도 하나의 구멍 또는 적어도 하나의 돌출 요소가 제공될 수 있으며, 여기서 후자에는 대응하는 핀 또는 대응하는 구멍이 제공된다.

플레이트(50)에는 또한 노즐이 유체 공급 장치 또는 엔진 블록에 대해 정확하게 배향될 수 있도록 하는 핀과 같은 적어도 하나의 구멍 또는 적어도 하나의 돌출 요소가 제공될 수 있다.

게다가, 도 5 및 도 6a에 도시된 바와 같이, 조립을 개선하기 위해, 나사(20)의 헤드(21)와 본체(11)의 베어링 면(11a) 사이에, 예를 들어, 평평한 투조(operwork) 디스크 형태의 밀봉재(seal)(60)가 제공될 수 있다. 상기 밀봉재(60)는, 예를 들어, 플루오로카본 엘라스토머(fluorocarbon elastomer)일 수 있다.

노즐이 높은 열 응력을 받을 때, 상기 밀봉재(60)는 또한, 플라스틱으로 만들어진 본체(11)와 일반적으로 금속으로 만들어진 나사(20) 사이의 팽창의 차이를 보상할 수 있다. 이것은 또한 유체 채널의 기능을 수행하는 부착 요소의 정확한 위치설정을 보장한다. 밀봉재(60)는 밀봉을 보장하기 위해 사용될 수도 있다. 특히, 나사(20) 헤드 아래에 추가된 밀봉재(60)는 전체 온도 범위의 노즐 사용에 걸쳐 밀봉을 보장하는 것을 가능하게 한다.

도 5 및 도 6a에 도시된 특정 실시예에서, 상기 조립체에는 부착 플레이트(50)가 제공되지만 인서트는 없으며, 이것은 노즐의 비용을 감소시킬 수 있다. 도 6b는 분리된 플레이트(50)의 도면을 도시한다.

대안으로서, 특히 특정 수준의 견고성을 보장하기 위해, 전술한 부착 플레이트(50) 및 금속 인서트(30) 모두를 갖는 조립체가 제조될 수 있다.

또 다른 대안에 따르면, 조립체는 도 6a에 도시된 바와 같이 부착 플레이트(50) 없이 숄더(223)를 포함하는 나사로 만들어질 수 있다.

위에서 설명된 그리고 노즐 밖으로 유체를 배출하기 위한 적어도 하나의 배출 포트(17a)가 구비된 도관 구조를 만들기 위해 플라스틱 재료를 사용함으로써 다른 포트 형상들(도 7a 내지 7e)을 구현하는 것을 더 쉽게 할 수 있다.

도 7a에 도시된 원형 단면(175)을 갖는 포트와는 별도로, 다각형 횡단면을 갖는 포트 또는 여러 개의 만곡 면들을 갖는 포트가 제공될 수 있다. 이 단면은 노즐 출구에서 원하는 제트 품질과 제트 속도에 영향을 미친다. 이것은 또한, 예를 들어, 냉각될 피스톤과 같은, 목표 구역에 분무되도록 의도되는, 유용한 유속으로도 알려진, 소정의 시간 동안의 유체의 양에 따라 조정될 수 있다.

도 7b에 도시된 예에서, 포트(17a)의 횡단면(171)은 폐쇄형 윤곽을 만드는, 예를 들어, 원형과 같은 일련의 굴곡진 부분들에 의해 형성된다. 도 7c에서, 포트(17a)는 다각형, 특히 육각형 단면(172)을 갖는 반면, 삼각형(173) 또는 직사각형(174), 특히 정사각형 단면이 도 7d 및 도 7e에 각각 도시된 배출 포트들(17a) 상에 제공된다. 유체 제트를 가속하기 위한 구역을 생성하기 위한 이러한 형상이 제공될 수 있다.

이제 본 발명에 따른 유체 노즐을 제작하기 위한 예시적인 방법이 설명될 것이다.

제1 단계에서, 도 2a 내지 도 2b에 도시된 부품(10)은, 예를 들어, 플라스틱 또는 폴리머 재료의 몰딩에 의해 형성된다. 상기한 공급 본체와 도관 구조는 단일한 부품으로 한 번의 작업으로 만들어진다. 특히, 사출 성형(injection moulding) 방법이 구현될 수 있다.

예를 들어, PA66, PA6-6T, PPA, 또는 PPS와 같은, 적어도 하나의 열성형성 폴리머 기반 재료가 사용될 수 있다. 이러한 재료는 먼저 열을 가하여 연화한 다음, 몰드에 주입하고 냉각된다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같은 몰드(180)가 사용될 수 있다.

상기 부품(10)의 유체 배출 포트들(17a, 17b), 횡방향 개구(13) 및 채널(16)이 단일 작업으로 형성될 수 있도록 하기 위해, 몰드에는 특히, 유체 배출 포트들(17a, 17b)의 형상에 상보적인 형상의 샤프트들(181a, 181b) 및 구조화될 재료 내로 통과하는 채널(16)의 형상에 상보적인 형상의 섕크(182)가 제공될 수 있다. 상기 통로(12)는 일반적으로 이러한 동일한 작업 동안 만들어진다.

유리하게는, 노즐 부품을 만들기 위해 여러 가지의 폴리머 또는 플라스틱 재료들의 몰딩이 수행될 수 있다.

상기 노즐(10)에 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 부착 플레이트(50)가 제공될 경우, 상기 부품(10)은 몰딩 작업 동안 이 플레이트(50) 상에 오버몰딩(overmoulded)될 수 있다. 따라서, 플라스틱 부품(10)과 상이한 재료, 예를 들어, 강철로 제조된 부착 플레이트 사이에 견고한 조립이 달성될 수 있다.

일단 상기 부품(10)이 형성되면, 도 4a 내지 도 4b에 도시된 바와 같은 인서트(60)가 제공되는 경우, 이 인서트는 공급 본체의 통로(12)에 강제 끼워맞춤(force-fitted) 된다.

그 다음, 유체 공급 장치에 대한 노즐의 조립은 통로(12) 내부로 부착 부재, 전형적으로는, 중공 나사 또는 플랩 나사를 삽입함으로써 달성된다.

앞서 지적한 바와 같이, 플라스틱 재료로 만들어진 상기 부품(10) 및 위에서 설명된 다양한 조립체들은 특히, 오일과 같은 냉각 유체를 엔진의 피스톤 메커니즘의 하나 또는 다수의 목표 구역(들)으로 분사하기 위한, 엔진 냉각 장치를 형성하는 것으로 의도된다.

이러한 부품 및 이러한 조립체들은 또한 다른 유형의 장치들에서, 예를 들어, 자동차의 유압 또는 공압 장치, 특히 내연 기관의 유압 회로에서, 또는 예를 들면, 전기 자동차용 전기 모터의 냉각 노즐을 위해 또는 체인에 윤활유를 분사하기 위한 용도에서 응용분야를 찾을 수 있다.

Claims (16)

1. 공급 본체(11)를 갖는 유체 노즐 요소로서, 상기 공급 본체(11)는 "부착" 면(11b) 및 상기 부착 면에 대향하는 "베어링" 면(11a)뿐만 아니라, 상기 부착 면과 상기 베어링 면 사이에 축방향 통로(12)를 포함하고, 상기 축방향 통로(12)는 상기 공급 본체에 제공된 횡방향 개구(13)와 연통하고, 상기 노즐은 상기 횡방향 개구(13)와 연통하는 도관 구조(conduit structure, 15)를 더 포함하고, 상기 도관 구조는 제 1 단부에 의해 상기 공급 본체에 연결되고, 상기 도관 구조는 상기 공급 본체에 대해 측방향으로 연장되고 상기 유체를 배출하기 위해 하나 또는 다수의 배출 포트들(17a, 17b)이 장착된 배출 단부를 형성하는 자유 단부(15.2)를 포함하고,
   상기 공급 본체 및 상기 도관 구조는 플라스틱 또는 폴리머 재료의 블록으로 형성되는, 유체 노즐 요소.
2. 제1항에 있어서,
   상기 축방향 통로(12)에 수용된 금속 인서트(30)를 더 포함하고, 상기 금속 인서트는 상기 공급 본체의 내벽(121)에 대해 지탱하는 외부 표면을 포함하고, 상기 금속 인서트는 상기 횡방향 개구(13)를 통과하고 연통하는 측면 구멍(32)이 제공되는, 유체 노즐 요소.
3. 제2항에 있어서,
   상기 금속 인서트(30)는 위치 설정 구조(31), 특히, 상기 본체의 위치설정 요소에 위치하도록 구성된, 플랫, 특히, 내측 벽의 평평한 구역(121a)과 끼워맞춰지는 것인 유체 노즐 요소.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   금속 재료 및/또는 상기 플라스틱 재료보다 더 큰 강성으로 이루어진 부착 플레이트(50)를 더 포함하고, 상기 부착 플레이트(50)는 상기 공급 본체(11)의 상기 부착 면(11b)에 조립되는 것인 유체 노즐 요소.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 도관 구조(15)는 일 단부가 상기 횡방향 개구(13)와 연통하고 다른 단부가 다수의 유체 배출 포트들(17a, 17b)과 연통하는 유체 채널(16)을 포함하고, 상기 포트들(17a, 17b)은 상이한 방향을 갖는 것인 는 유체 노즐 요소.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 하나 또는 다수의 유체 배출 포트들(17a, 17b)은 다각형 횡단면 또는 폐쇄된 윤곽을 제공하는 연속적인 굴곡진 부분들의 형태인 단면을 갖는 것인 유체 노즐 요소.
7. 유체 노즐 조립체에 있어서,
   - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 유체 노즐 요소, 및
   - 상기 노즐의 상기 공급 본체(11)를 유체 공급 장치에 부착하기 위한 적어도 하나의 부착 부재(20)를 포함하는, 유체 노즐 조립체.
8. 유체 노즐에 있어서,
   - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 유체 노즐 요소, 및
   - 상기 도관 구조(15)로의 유체 접근을 조절하기 위한 조절 요소(25)를 포함하는, 유체 노즐.
9. 유체 노즐에 있어서,
   - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 유체 노즐 요소, 및
   - 상기 축방향 통로(12)에 수용된 플랩 나사(20)를 포함하는, 유체 노즐.
10. 제9항에 있어서,
    상기 플랩 나사(20)에는 금속 재료 및/또는 상기 플라스틱 재료보다 더 큰 강성으로 만들어지는 부착 플레이트(50)에 맞닿도록 구성된 숄더(223)가 제공되고, 상기 부착 플레이트(50)는 상기 공급 본체(11)의 상기 부착 면(11b)에 조립되는 것인 유체 노즐.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 플랩 나사(20)의 헤드(21)와 상기 공급 본체(11)의 상기 베어링 면(11a) 사이에 개재된 밀봉재(60)를 더 포함하는 유체 노즐.
12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 유체 노즐을 포함하는 내연 기관의 피스톤 냉각 장치.
13. 내연기관에 있어서,
    - 엔진 블록 및 상기 엔진 블록에 슬라이딩 가능하게 장착된 피스톤, 및
    - 제12항에 따른 냉각 장치를 포함하는 내연기관.
14. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 유체 노즐 요소의 제조 방법에 있어서,
    플라스틱 재료 블록을 성형, 특히 사출 성형(injection molding)하는 단계를 포함하는 유체 노즐 요소의 제조 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 "부착" 면과 접촉하는 금속 플레이트(50) 상에 상기 플라스틱 블록을 오버몰딩하도록 몰딩이 수행되는 것인 방법.
16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 도관 구조는 몰드(180), 생크(182), 및 하나 또는 다수의 샤프트들(181a, 181b)을 포함하는 몰딩 장치를 사용하여, 성형 중 부수적으로 만들어지는 채널(16) 및 배출 포트들(17a, 17b)을 포함하는 것인 방법.

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