WO2014208804A1 - 연료 압력조절기 - Google Patents

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WO2014208804A1
WO2014208804A1 PCT/KR2013/005826 KR2013005826W WO2014208804A1 WO 2014208804 A1 WO2014208804 A1 WO 2014208804A1 KR 2013005826 W KR2013005826 W KR 2013005826W WO 2014208804 A1 WO2014208804 A1 WO 2014208804A1
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fuel
valve
seat
elastic
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PCT/KR2013/005826
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장석윤
김준우
최승훈
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인지컨트롤스주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel pressure regulator, and more particularly, to a fuel pressure regulator installed in a fuel tank of a vehicle to adjust a system pressure of a vehicle fuel line and maintaining a pressure of a fuel supply line at an appropriate level.
  • a pressure regulator for a fuel system of a vehicle is installed in a fuel supply line of a vehicle to maintain a constant pressure in the fuel supply line, and is installed in a fuel tank or a fuel return pipe.
  • the conventional fuel pressure regulator as described above is an example of a pressure regulator for a fuel system of a vehicle filed by the present applicant with the application number 10-2008-0079335.
  • the pressure regulator opens and closes the fuel flow path by attaching and detaching the valve body 105 and the valve seat 109 on which the valve body 105 is seated.
  • the valve body 105 is pressed to the valve seat 109 by the spring seat 111 covered on the top, the spring seat 111 is pressed to the valve body 105 by the elastic repulsive force of the elastic body 107. do.
  • the spring seat 111 is a kind of leaf spring, as shown in Figure 1, the bar is interposed between the body 121 and the cap 123 forming the case 103, the elastic body 107 and the valve body 105 ), The elastic body 107 is supported and the elastic repulsive force of the elastic body 107 is transmitted to the valve body 105 to pressurize the valve body 105.
  • the valve body 105 is raised due to an increase in pressure at the fuel inlet side. When it does so, it is elastically deformed by pressurizing upward by the valve body 105. Therefore, the valve body 105 bears not only the elastic repulsive force of the elastic body 107 but also the elastic repulsive force of the spring seat 111. As shown by a solid line in FIG. 8, the valve body 105 is discharged by opening the valve body 105. The pressure of the fuel applied to the valve body 105 increases relatively rapidly in order to increase the amount of fuel. Therefore, fluctuations occur in the valve body 105, and there is a problem in that the pressure of the entire fuel cannot be kept constant.
  • the seat surface of the valve seat 109 on which the valve body 105 is seated when the flow path is closed is formed in the tangential direction of the valve body 105, as shown by a hidden line in FIG. Since 109 is in surface contact, the fuel on the fuel inflow side suddenly escapes to the fuel outflow side as the valve body 105 rises when the flow path is opened. Accordingly, as shown by the solid line in FIG. 7, the fuel pressure applied to the valve body 109 during opening of the flow path decreases rapidly at the same time as the opening of the flow path, and thus, the overall fuel pressure cannot be kept constant. There was also.
  • the present invention is proposed to solve the problems of the conventional fuel pressure regulator as described above, occurs when opening the flow path of the fuel pressure regulator through the structure of the valve body and valve seat for opening and closing the flow path of the fuel pressure regulator.
  • the purpose is to suppress sudden fluctuations in fuel pressure and fluctuations on the valve body.
  • the present invention to achieve the object of the case forming the outer body;
  • a valve body mounted on a flow path connecting a fuel inlet for injecting fuel into the case and a fuel outlet for outflowing fuel to the outside of the case and opening and closing the flow path; Elastically pressurizing the valve body to close the flow path, wherein the pressure difference between the fuel inlet side and the fuel outlet side is deformed when the elastic force for pressing the valve body is overcome to open the flow path closed by the valve body.
  • Elastic bodies A valve seat installed between the case inner circumferential surface and the valve body to allow the valve body pressurized by the elastic body to be seated on the flow path inner circumferential surface; And a spring seat which presses the valve body against the valve seat by the elastic force of the elastic body while supporting the elastic body between the valve body and the elastic body, wherein the spring seat is elastic by the elastic body.
  • the deformed portion is supported by the case to provide a fuel pressure regulator which is elastically restored while being pressed by the valve body when the valve body opens the flow passage.
  • the spring seat may be formed on an edge portion of the retaining cap part so as to elastically support the retaining part; It is preferably made of; a stopper portion that is elastically repulsive to the pressing force of the.
  • the retaining cap portion has a seating hole formed coaxially so that the valve body is fitted while being in line contact with the valve body when the valve body is spherical.
  • the finger portion is supported on one side of the inner circumferential surface of the case, preferably consisting of a plurality of legs bent in an arc shape along the inner circumferential surface of the case.
  • the leg has an obtuse angle when the bending angle is in plan view, so that the contact area with the inner circumferential surface of the diffusion chamber is further reduced than when the legs are at right angles.
  • valve seat may have an inclination angle with respect to the inner circumferential surface of the valve seat of the seat surface in contact with the valve body greater than the inclination angle with respect to the inner circumferential surface of the reference line in contact with the valve body while passing through the inner circumferential edge of the seat surface.
  • the inclination angle of the seat surface with respect to the inner peripheral surface of the valve seat is preferably 15 to 45 °.
  • the contact space formed between the valve seat and the valve seat rising to open the flow path is formed in the form of a diffusion tube from the inner circumference edge of the seat surface to the outer circumference edge, it passes through the contact space.
  • the flow rate of the fuel is gradually reduced, so that abrupt fuel leakage from the contact space is suppressed. Therefore, not only can the fuel pressure be kept constant even after the valve body is opened, but also the fluctuation of the valve body due to the instantaneous pressure drop can be suppressed.
  • the pressure of the elastic body is shared by the spring seat supporting the elastic body, the pressure of the fuel required to lift and open the valve body decreases as much as the spring seat shares, so that the fuel pressure applied to the valve body when the valve body is opened. By suppressing this sudden rise, it is possible to stably maintain the fuel pressure, thereby suppressing fluctuations in the valve body due to the pressure surge.
  • FIG. 1 is a front sectional view showing a conventional fuel pressure regulator.
  • Figure 2 is a front sectional view of the fuel pressure regulator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of FIG. 2;
  • FIG. 4 is a perspective view of the spring sheet shown in FIG.
  • FIG. 5 is a schematic plan view of FIG. 4.
  • FIG. 6 is an enlarged view of a portion B of FIG. 2; FIG.
  • FIG. 7 is a graph showing the change in pressure applied to the valve body as a function of time when the flow path is opened.
  • the fuel pressure regulator of the present invention includes a case 3, a valve body 5, an elastic body 7, a valve seat 9, and a spring seat 11, as shown by reference numeral 1 in FIG. 2. It is done by
  • the case 3 is a part constituting the outer body of the fuel pressure regulator 1, as shown in Figs. 2 and 3, the body 21 of the fuel inlet side in which fuel is introduced from the fuel pipe And a cap 23 on the fuel outlet side through which the fuel introduced into the outside flows out, and is coupled from the fuel inlet 30 to the fuel outlet 40 by the combination of the body 21 and the cap 23.
  • the flow path P which follows is formed.
  • the body 21 and the cap 23 are integrally coupled by flanges 25 and 26 of the upper and lower portions facing each other.
  • the upper and lower flanges 25 and 26 are interposed between the sealing rings 27 to increase the adhesion between the upper and lower flanges 25 and 26 and prevent fuel leakage.
  • the upper flange 25 of the body 21 is curled to surround the lower flange 26, the coupling of the upper and lower flanges 25 and 26 can be further strengthened.
  • the fuel inlet 30 is formed at the fuel pipe side, that is, the upstream end of the body 21, and the fuel filter 29, the valve seat 9, and the valve body 5 are sequentially formed from the fuel inlet 30.
  • the diameters are sequentially enlarged so as to couple them, and in particular, a diffusion chamber 31 is formed above the valve body 5.
  • O-rings 33 and 34 are wound around the outer circumferential surface of the fuel filter 29 side of the body 21 and the inner circumferential surface of the bottom of the valve seat 9 to prevent fuel from leaking along the inner and outer circumferential surfaces of the body 21. It is.
  • the cap 23 has a hemispherical seating protrusion 35 for projecting the elastic body 7, that is, a pressing spring, to the ceiling surface, and protrudes downward, and a plurality of fuel outlets are formed around the seating protrusion 35. 40 penetrates radially.
  • the valve body 5 is a means for directly opening and closing the fuel pressure regulator 1, as shown in FIGS. 2 and 3, the fuel inlet 30 formed at the bottom of the case 3, and the case 3. It is mounted on the flow path P which connects the fuel outlet 40 formed in the upper end, and opens and closes this flow path P.
  • the valve body 5 is preferably spherical, as shown in Figs. 2 and 3, but may be manufactured in any form as long as it can be in close contact with the valve seat (9).
  • the elastic body 7 is a repelling means for pressurizing the valve body 5 as described above against the hydraulic pressure on the fuel inlet 30 side, and as shown in FIG. 2, the valve body 5 and the case 3. It is disposed between the upper end, that is, the ceiling of the cap 23. Therefore, the elastic body 7 is fixed at the upper end of the case 3 through the seating protrusion 35, etc., and the lower end presses the valve body 5 through the spring seat 11. Thereby, the valve body 5 is elastically attached to the valve seat 9, and opens and closes the flow path P. As shown in FIG.
  • the elastic body 7 elastically pressurizes the valve body 5 against the valve seat 9 and flows through the flow path. Close (P).
  • the elastic body 7 is compressed to open the flow path P closed by the valve body 5.
  • the elastic body 7 which elastically presses the valve body 5 is preferably made of a compression spring, as shown in FIGS. 2 and 3, but the valve body 5 is elastic with respect to the valve seat 9. As long as it can pressurize it can be manufactured in any form.
  • the valve seat 9 is a means for opening and closing the flow path P together with the valve body 5 by allowing the valve body 5 to be seated as described above, as shown in FIGS. 2 and 3, and the case 3. That is, it is installed between the inner circumferential surface of the body 21 and the valve body 5 to be in close contact with the inner circumferential surface of the body 21.
  • the O-ring 34 is wound around the lower portion of the valve seat 9 to seal the inner circumferential surface of the body 21.
  • the body 21 is formed with a locking jaw 37 in the lower portion of the valve seat 9 due to the lower shaft diameter portion into which the fuel filter 29 is inserted, the valve seat 9 through the O-ring 34 It is seated on the locking step 37 formed on the flow path (P).
  • valve seat 9 is attached to the valve body 5 while opening and closing the flow path P, and the seat surface 41 is formed at the upper edge portion of the inner circumferential surface in contact with the valve body 5.
  • the seat surface 41 is in the form of a chamfered upper edge portion of the inner circumferential surface, and the conventional seat surface 141 is in the tangential direction of the valve body 5 in contact with the valve seat 9, as shown by a hidden line in FIG. 6. Is formed.
  • the seat surface 41 is further opened to the fuel outlet side than the seat surface 141 according to the conventional tangential direction.
  • the seat surface 41 of the valve seat 9 in contact with the valve body 5 is inclined by the set angle ⁇ with the inner circumferential surface 43 of the valve seat 9 forming the flow path P.
  • the inclination angle ⁇ is a reference line R that contacts the valve body 5 while passing through the inner circumferential edge 45 of the seat surface 41, that is, the angle A that the conventional seat surface 141 makes with the inner circumferential surface 43. Since it has a larger value than), the separation from the valve body 5 is enlarged from the bottom to the top.
  • the inclination angle ⁇ of the seat surface 41 with respect to the inner circumferential surface 43 of the valve seat 9 is preferably in the range of 15 to 45 degrees, which is less than 15 degrees
  • the sealing force between the valve body 5 and the valve seat 9 is weakened, and the valve seat This is because the inner circumferential edge 45 of (9) may be damaged by the valve body 5.
  • the seat surface 41 is in linear contact with the valve body 5 at the inner peripheral edge 45 located at the lower end of the seat surface 41 as shown in FIG.
  • the spring seat 11 is an auxiliary means for mechanically mediating the valve body 5 and the elastic body 7, and as shown in FIGS. 2 and 3, between the valve body 5 and the elastic body 7.
  • the valve body 5 is pressurized while being mounted and supporting the lower end of the elastic body 7. That is, the spring seat 11 is pressurized downward by the elastic repulsive force of the elastic body 7, and this elastic repulsive force is transmitted to the valve body 5 as it is to press the valve body 5 against the valve seat 9. .
  • the spring seat 11 applied to the present invention has a type of spring washer in the form of a spring washer as shown in FIGS. 2 to 5 in pressurizing the valve body 5 to the bottom of the diffusion chamber 31 of the case 3. It is seated on and supported. Accordingly, since the spring seat 11 is already compressed by the elastic body 7 at the time of installation, the valve seat 5 remains compressed in the closed state of the flow path P where the valve body 5 is pressurized by the elastic body 7, When the sieve 5 is lifted up by the fuel pressure to open the flow path P, the sieve 5 is elastically restored while being pressed by the valve body 5.
  • the spring seat 11 is again shown in Figures 2 to 5, consisting of a retaining cap 51 and a finger portion 53, the retaining cap 51 is an elastic body 7 and the valve body (5) ) Is a means for supporting and fixing at the same time, protruding upward so as to cover the valve element 5 on the opposite side of the valve seat 9.
  • the retaining cap portion 51 has a seating hole 55 is formed coaxially in the center so that the valve body 5 is fitted while being in line contact when the valve body 5 is shown. Therefore, the holding cap 51 supports the elastic body 7 because the lower end portion of the elastic body 7 is supported by the edge 57 and the valve body 5 is fixed to the central seating hole 55. Thus, the valve body 5 is pressed toward the valve seat 9.
  • the finger portion 53 is a means for elastically holding the spring sheet 11, such as a kind of spring washer or tongue washer, as shown in Figures 2 to 5, the edge 57 of the holding cap portion 51 Bar portion is composed of a plurality of legs (59) arranged at regular angular intervals, extending downward to elastically support the elastic body (7). Therefore, the finger portion 53 is supported on the bottom of the diffusion chamber 31, as shown in Figure 2 and elastically repulsed against the pressing force of the elastic body (7).
  • each of the legs 59 may be supported by the bottom of the diffusion chamber 31 formed in a cylindrical shape on the inner circumferential surface of the case 3 as shown in FIG. 2.
  • the leg 59 has an obtuse angle of greater than 90 ° when viewed in plan view, as clearly shown in FIG. 5. Accordingly, the leg 59 has a smaller contact area with the inner circumferential surface of the diffusion chamber 31 than when the bending angle is at right angles, thereby more flexibly responding to the force applied laterally.
  • Fuel entering the fuel pressure regulator 1 through the fuel inlet 30 in the initial low pressure state is primarily filtered through the fuel filter 29. Then, the fuel presses the lower end surface of the valve body 5 along the flow path P. FIG. Therefore, the valve body 5 is pressurized by the elastic body 7 and does not open the flow path P, which is caused by the elastic force of the elastic body 7 through which the valve body 5 is transmitted through the spring seat 11. This is because it is pressurized toward the valve seat 9. At this time, since the spring seat 11 is also compressed by the elastic body 7 together with the valve body 5, the elastic repulsive force of the elastic body 7 is shared.
  • valve body 5 again becomes a valve seat ( It is seated in 9) to block the flow path (P).
  • the valve seat 9 of this invention is a seat surface 41 as shown in FIG. Since the reference line R, which is in contact with the valve body 5, that is, the inclination of the valve body 5, is inclined larger than the tangential line of the valve body 5 while passing through the inner circumferential edge 45 of the seat surface 41, the valve body 5 has an edge 35. Line contact with). As a result, a contact space S is gradually formed between the valve body 5 and the seat surface 41 of the valve seat 9 so as to be gradually spaced apart from the inner circumferential edge 45.
  • the flow rate gradually decreases from the edge 45 to the outer circumferential edge 47. Therefore, the fuel flowing through the flow path, i.e., the contact space S, opened due to the rise of the valve body 5 is suppressed from the abrupt flow out of the contact space S in accordance with the above-described decrease in flow rate, and thus a dotted line in FIG.
  • the pressure of the fuel flowing out is kept constant and hardly lowered despite the passage of time after the valve body 5 is opened.
  • the elastic repulsive force of the elastic body 7 is shared with the valve body 5 by being supported on the inner circumferential surface, the strength of the fuel pressure required to open the valve body 5 to drain the fuel is increased by the spring seat 11. Reduced by the sharing force. Therefore, as shown by the dotted line in Fig. 8, the increase in fuel pressure required to increase the amount of fuel flowing out is significantly lowered. That is, the fuel pressure increase width required to open the valve body 5 further, that is, the fuel pressure gradient becomes small. Therefore, it is possible to suppress the sudden change in the fuel pressure applied to the valve body 5 when the valve body 5 is opened, and to suppress the fluctuation of the valve body 5 due to the sudden change in the fuel pressure.
  • the pressure of the fuel can be kept constant even after the valve body is opened, and a sudden increase in fuel pressure applied to the valve body at the time of valve opening is suppressed. Not only can the pressure be stably maintained, but the fluctuation of the valve body due to the pressure surge can be suppressed, thereby improving the performance and life of the fuel pressure regulator.

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Abstract

본 발명은 연료 압력조절기에 관한 것으로, 케이스(3); 연료 유입구(30)와 연료 유출구(40)를 연결하는 유로(P)를 개폐하는 밸브체(5); 상기 밸브체(5)에 의해 폐쇄된 상기 유로(P)를 개방하는 탄성체(7); 상기 탄성체(7)에 의해 가압되는 상기 밸브체(5)가 상기 유로(P) 내주면 상에 안착되도록 하는 밸브시트(9); 및 상기 밸브체(5)와 상기 탄성체(7) 사이에서 상기 탄성체(7)를 지지하면서 상기 탄성체(7)의 탄발력에 의해 상기 밸브체(5)를 상기 밸브시트(9)에 대해 가압하는 스프링시트(11);를 포함하여 이루어지되, 상기 스프링시트(11)는 상기 탄성체(7)에 의해 탄성 변형되도록 상기 케이스(3)에 지지되어, 상기 밸브체(5)가 상기 유로(P)를 개방할 때 상기 밸브체(5)에 의해 가압되면서 탄성 복원되는 것을 특징으로 하며, 따라서, 밸브체가 개방될 때 밸브체에 걸리는 연료압이 급격히 상승하는 것을 억제함으로써 연료압을 안정적으로 유지할 수 있게 된다.

Description

연료 압력조절기
본 발명은 연료 압력조절기에 관한 것으로, 차량 연료라인의 시스템 압력을 조절하기 위해 차량의 연료탱크 내에 설치되어 연료공급라인의 압력을 적정 수준으로 유지하는 연료 압력조절기에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 연료시스템용 압력조절기는 차량의 연료공급라인에 설치되어 연료공급라인의 압력을 일정하게 유지하는 부품으로서, 연료탱크나 연료리턴관에 설치된다. 위와 같은 종래의 연료 압력조절기는 그 한 예로서 본 출원인에 의해 출원번호 10-2008-0079335로 출원된 차량의 연료시스템용 압력조절기를 들 수 있다.
이 압력조절기는 도 1에 도면부호 101로 도시된 바와 같이, 밸브체(105)와 이 밸브체(105)가 안착되는 밸브시트(109)의 착탈에 의해 연료 유로를 개폐함으로써, 연료의 유동을 단속하여 연료의 압력을 조절한다. 이를 위해, 밸브체(105)는 상단에 씌워진 스프링시트(111)에 의해 밸브시트(109)로 가압되며, 스프링시트(111)는 탄성체(107)의 탄성 반발력에 의해 밸브체(105)로 가압된다.
이때, 스프링시트(111)는 일종의 판스프링으로서, 도 1에 도시된 것처럼, 케이스(103)를 이루는 몸체(121)와 캡(123) 사이에 개재되는 바, 탄성체(107)와 밸브체(105) 사이에 개재되어, 탄성체(107)를 지지하고, 탄성체(107)의 탄성 반발력을 밸브체(105)로 전달하여 밸브체(105) 가압한다.
그런데, 위와 같은 종래의 스프링시트(111)는 외주 부분이 위에서 언급한 바와 같이, 몸체(121)와 캡(123) 사이에 물려 있기 때문에, 연료 유입측의 압력 증가로 밸브체(105)가 상승할 때, 밸브체(105)에 의해 위로 가압됨으로써 탄성 변형된다. 따라서, 밸브체(105)는 탄성체(107)의 탄성 반발력은 물론 스프링시트(111)의 탄성 반발력까지 부담하게 되는 바, 도 8에 실선으로 도시된 것처럼, 밸브체(105)를 개방하여 유출되는 연료의 양을 증대시키기 위해 밸브체(105)에 가해지는 연료의 압력이 상대적으로 급격하게 증가한다. 따라서, 밸브체(105)에 요동이 발생되고, 전체적인 연료의 압력을 일정하게 유지할 수 없게 되는 문제점이 있었다.
또한, 유로 폐쇄 시 밸브체(105)가 안착되는 밸브시트(109)의 시트면이 도 6에 은선으로 도시된 것처럼, 밸브체(105)의 접선방향으로 형성되어 밸브체(105)와 밸브시트(109)가 면접촉하게 되므로, 유로 개방 시 밸브체(105) 상승에 따라 연료 유입 측의 연료가 급격하게 연료 유출 측으로 빠져나간다. 이에 따라, 도 7에 실선으로 도시된 것처럼, 유로 개방 시 밸브체(109)에 걸리는 연료 압력이 유로 개방과 동시에 그리고 시간 경과에 따라 급격하게 감소하므로, 전체적인 연료압력을 일정하게 유지할 수 없게 되는 문제점도 있었다.
본 발명은 위와 같은 종래의 연료 압력조절기가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 연료 압력조절기의 유로를 개폐하는 밸브체와 밸브시트의 구조 변경을 통해 연료 압력조절기의 유로를 개방할 때 발생하는 연료압의 급격한 변동이나 밸브체에 걸리는 요동을 억제할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 외부 몸체를 이루는 케이스; 상기 케이스 내부로 연료를 유입시키는 연료 유입구와 상기 케이스 외부로 연료를 유출시키는 연료 유출구를 연결하는 유로 상에 장착되어, 상기 유로를 개폐하는 밸브체; 상기 밸브체를 탄성 가압하여 상기 유로를 폐쇄하되, 상기 연료 유입구 측과 상기 연료 유출구 측의 압력차가 상기 밸브체를 가압하는 탄발력을 이길 때 변형되어 상기 밸브체에 의해 폐쇄된 상기 유로를 개방하는 탄성체; 상기 케이스 내주면과 상기 밸브체 사이에 설치되어, 상기 탄성체에 의해 가압되는 상기 밸브체가 상기 유로 내주면 상에 안착되도록 하는 밸브시트; 및 상기 밸브체와 상기 탄성체 사이에서 상기 탄성체를 지지하면서 상기 탄성체의 탄발력에 의해 상기 밸브체를 상기 밸브시트에 대해 가압하는 스프링시트;를 포함하여 이루어지되, 상기 스프링시트는 상기 탄성체에 의해 탄성 변형되는 부분이 상기 케이스에 지지되어, 상기 밸브체가 상기 유로를 개방할 때 상기 밸브체에 의해 가압되면서 탄성 복원되는 연료 압력조절기를 제공한다.
또한, 상기 스프링시트는, 상기 밸브체의 상기 밸브시트 반대쪽에 씌워져 상기 밸브체를 상기 밸브시트 쪽으로 가압하는 유지캡부;와 상기 탄성체를 탄력적으로 지지하도록 상기 유지캡부의 테두리 부분에 형성되어, 상기 탄성체의 가압력에 대해 탄성 반발하도록 되어 있는 탄지부;로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유지캡부는 상기 밸브체가 구일 때, 상기 밸브체가 선접촉하면서 끼워져 걸리도록 동축 상으로 형성된 안착공를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 탄지부는 상기 케이스의 내주면 일측에 걸려 지지되되, 상기 케이스 내주면을 따라 원호형태로 절곡된 복수의 다리로 이루어진 것이 바람직하다.
또한, 상기 다리는 절곡각도가 평면 상으로 보아 둔각을 이루어, 직각일 때보다 상기 확산챔버 내주면과의 접촉면적이 더 감소되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 밸브시트는 상기 밸브체와 접촉하는 시트면의 상기 밸브시트의 내주면에 대한 경사각도가 시트면의 내주 에지를 지나면서 상기 밸브체와 접하는 기준선의 상기 내주면에 대한 경사각도보다 더 큰 것이 바람직하다.
또한, 상기 시트면의 상기 밸브시트의 내주면에 대한 경사각도는 15 내지 45°인 것이 바람직하다.
본 발명의 연료 압력조절기에 따르면, 유로를 개방하기 위해 상승하는 밸브체가 밸브시트와의 사이에 형성하는 접촉공간이 시트면의 내주에지로부터 외주에지를 향해 확산관 형태로 형성되므로, 접촉공간을 통과하는 연료의 유속이 점차 감소되어 접촉공간으로부터의 급격한 연료유출이 억제된다. 따라서, 밸브체 개방 후에도 연료의 압력을 일정하게 유지할 수 있게 될 뿐 아니라, 순간적인 압력저하에 따른 밸브체의 요동을 억제할 수 있게 된다.
또한, 탄성체를 지지하는 스프링시트에 의해 탄성체의 가압력을 분담하기 때문에 밸브체를 들어올려 개방하는 데 필요한 연료의 압력이 스프링시트가 분담하는 만큼 감소되므로, 밸브체가 개방될 때 밸브체에 걸리는 연료압이 급격히 상승하는 것을 억제함으로써 연료압을 안정적으로 유지할 수 있게 되며, 이에 따라 압력 급등으로 인한 밸브체의 요동을 억제할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 연료 압력조절기를 도시한 정단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 압력조절기의 정단면도.
도 3은 도 2의 분해 사시도.
도 4는 도 2에 도시된 스프링시트의 사시도.
도 5는 도 4의 개략 평면도.
도 6은 도 2의 B부분 확대도.
도 7은 유로 개방 시 밸브체에 걸리는 압력의 변화를 시간의 함수로 나타낸 그래프.
도 8은 유로 개방 시 밸브체에 걸리는 압력의 변화를 연료 유량의 함수로 나타낸 그래프.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 압력조절기를 첨부 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명의 연료 압력조절기는 도 2에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 크게 케이스(3), 밸브체(5), 탄성체(7), 밸브시트(9), 및 스프링시트(11)를 포함하여 이루어진다.
여기에서, 먼저 상기 케이스(3)는 연료 압력조절기(1)의 외부 몸체를 이루는 부분으로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 연료파이프로부터 연료가 유입되는 연료 유입측의 몸체(21)와, 내부로 유입된 연료가 외부로 유출되는 연료 유출측의 캡(23)으로 이루어지며, 이 몸체(21)와 캡(23)의 결합에 의해 연료 유입구(30)에서 연료 유출구(40)로 이어지는 유로(P)를 형성한다. 또한, 몸체(21)와 캡(23)은 서로 마주보는 상단과 하단 부분의 플랜지(25,26)에 의해 일체로 결합된다. 이때, 상하단 플랜지(25,26)는 사이에 밀봉링(27)을 개재하고 있어 상하단 플랜지(25,26) 사이의 밀착력을 높이고, 연료 누설을 방지하도록 되어 있다. 또한, 몸체(21)의 상단 플랜지(25)가 컬링(curling)되어 하단 플랜지(26)를 감싸도록 되어 있으므로, 상하단 플랜지(25,26)의 결합을 더욱 강화할 수 있게 된다.
또한, 몸체(21)는 연료파이프 측 즉, 상류 측단에 연료 유입구(30)가 형성되며, 이 연료 유입구(30)에서부터 차례로 연료필터(29), 밸브시트(9), 밸브체(5)가 배치되는 바, 이들을 결합하도록 직경이 순차적으로 확대되며, 특히 밸브체(5)가 장착되는 위쪽에는 확산챔버(31)가 형성된다. 아울러, 몸체(21)의 연료필터(29) 측 외주면과, 밸브시트(9) 하단의 내주면에는 오링(33,34)이 각각 감겨져 몸체(21)의 내외주면을 따라 연료가 누설되는 것을 방지하도록 되어 있다. 또한, 캡(23)은 천장면에 탄성체(7) 즉, 가압스프링을 끼워 고정하기 위한 반구형의 안착돌기(35)가 아래로 돌출되고, 이 안착돌기(35)를 중심으로 복수의 연료 유출구(40)가 방사상으로 관통된다.
상기 밸브체(5)는 연료 압력조절기(1)를 직접적으로 개폐하는 수단으로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 케이스(3) 하단에 형성된 연료 유입구(30)와, 케이스(3) 상단에 형성된 연료 유출구(40)를 연결하는 유로(P) 상에 장착되어, 이 유로(P)를 개폐한다. 이를 위해 밸브체(5)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 구형으로 되는 것이 바람직하나, 밸브시트(9)에 밀착될 수 있는 것이면 어떤 형태로도 제작될 수 있다.
상기 탄성체(7)는 위와 같은 밸브체(5)를 연료 유입구(30) 측의 유압에 대항하여 가압하는 반발수단으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 이 밸브체(5)와 케이스(3) 상단 즉, 캡(23)의 천장 사이에 배치된다. 따라서, 탄성체(7)는 상단이 안착돌기(35) 등을 통해 케이스(3) 상단에 고정되고, 하단은 스프링시트(11)를 통해 밸브체(5)를 가압한다. 이에 따라 밸브체(5)는 밸브시트(9)에 탄력적으로 착탈되어 유로(P)를 개폐한다. 즉, 연료 유입구(30) 측과 연료 유출구(40) 측의 압력차가 탄성체(7)의 탄발력보다 작을 때 탄성체(7)는 밸브체(5)를 밸브시트(9)에 대해 탄성 가압하여 유로(P)를 폐쇄한다. 그러나, 위 압력차가 탄성체(7)의 탄발력을 이길 때 탄성체(7)는 압축되어 밸브체(5)에 의해 폐쇄된 유로(P)를 개방하게 된다. 이와 같이, 밸브체(5)를 탄력적으로 가압하는 탄성체(7)는 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼, 압축스프링으로 이루어지는 것이 바람직하나, 밸브체(5)를 밸브시트(9)에 대해 탄성 가압할 수 있는 것이면 어떤 형태로 제작될 수 있다.
상기 밸브시트(9)는 위와 같이 밸브체(5)가 안착되도록 하여 밸브체(5)와 함께 유로(P)를 개폐하는 수단으로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 케이스(3) 즉, 몸체(21)의 내주면과 밸브체(5) 사이에 설치되어 몸체(21) 내주면에 밀착된다. 또한, 밸브시트(9)는 하단 부분에 오링(34)이 감겨 몸체(21) 내주면과의 사이를 밀봉시킨다. 이때, 몸체(21)는 연료필터(29)가 삽입된 하단 축경부로 인해 밸브시트(9) 하단 부분에 걸림턱(37)을 형성하는 바, 밸브시트(9)는 오링(34)을 통해 유로(P) 상에 형성된 걸림턱(37) 위에 안착된다.
이와 같이, 밸브시트(9)는 밸브체(5)에 착탈되면서 유로(P)를 개폐함에 있어, 밸브체(5)와 접촉하는 내주면의 상단 에지부분에 시트면(41)이 형성된다. 이 시트면(41)은 내주면 상단 에지부분을 모따기한 형태로서, 종래의 시트면(141)은 도 6에 은선으로 도시된 것처럼, 밸브시트(9)에 접촉하는 밸브체(5)의 접선방향으로 형성된다. 그러나, 본 발명에 적용된 밸브시트(9)는 시트면(41)이 종래의 접선방향에 따른 시트면(141)보다 연료 유출 측으로 더 벌어져 있다. 즉, 밸브체(5)와 접촉하는 밸브시트(9)의 시트면(41)은 유로(P)를 형성하는 밸브시트(9)의 내주면(43)과 설정각도(θ)만큼 경사지는데, 이 경사각도(θ)는 시트면(41)의 내주 에지(45)를 지나면서 밸브체(5)와 접하는 기준선(R) 즉, 종래의 시트면(141)이 내주면(43)과 이루는 각도(A)보다 더 큰 값을 가지므로, 밑에서 위로 갈수록 밸브체(5)와의 이격이 확대된다. 이때, 밸브시트(9)의 내주면(43)에 대한 시트면(41)의 경사각도(θ)는 15 내지 45°의 범위 내에 있는 것이 바람직한데, 이는 경사각도(θ)가 15°에 못 미치면, 밸브체(5)가 밸브시트(9)의 유로(P) 안으로 밀려들어갈 수 있고 반대로, 45°를 초과하면, 밸브체(5)와 밸브시트(9)의 밀봉력이 약화되고, 밸브시트(9)의 내주 에지(45)가 밸브체(5)에 의해 손상될 수 있기 때문이다. 또한, 이에 따라 시트면(41)은 도 6에 도시된 것처럼, 시트면(41)의 하단에 위치하는 내주 에지(45)에서 밸브체(5)와 선접촉하게 된다.
상기 스프링시트(11)는 밸브체(5)와 탄성체(7)를 기구적으로 매개하는 보조수단으로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 밸브체(5)와 탄성체(7) 사이에 장착되어, 탄성체(7)의 하단을 지지하면서, 밸브체(5)를 위에서 가압하도록 되어 있다. 즉, 스프링시트(11)는 탄성체(7)의 탄성 반발력에 의해 하향 가압되며, 이 탄성 반발력을 그대로 밸브체(5)에 전달하여 밸브체(5)를 밸브시트(9)에 대해 가압하게 된다.
이와 같이, 본 발명에 적용된 스프링시트(11)는 밸브체(5)를 가압함에 있어, 도 2 내지 도 5에 도시된 것처럼, 일종의 스프링와셔 형태로 되어 케이스(3)의 확산챔버(31) 바닥에 안착되어 지지된다. 따라서, 스프링시트(11)는 설치 시 이미 탄성체(7)에 의해 압축된 상태이므로, 밸브체(5)가 탄성체(7)에 의해 가압되는 유로(P) 밀폐상태에서는 압축된 채로 유지되지만, 밸브체(5)가 연료압에 의해 들려올라가 유로(P)를 개방할 때는 밸브체(5)에 의해 가압되면서 반대로 탄성 복원된다.
이를 위해, 스프링시트(11)는 다시 도 2 내지 도 5에 도시된 것처럼, 유지캡부(51)와 탄지부(53)로 이루어지는 바, 유지캡부(51)는 탄성체(7)와 밸브체(5)를 동시에지지, 고정하는 수단으로서, 밸브시트(9) 반대쪽에서 밸브체(5) 위에 씌워지도록 위로 돌출된다. 특히, 유지캡부(51)는 밸브체(5)가 도시된 것처럼 구일 때 선접촉하면서 끼워져 걸리도록 중앙에 안착공(55)이 동축 상으로 형성된다. 따라서, 유지캡부(51)는 탄성체(7)의 하단 부분을 끼워 테두리(57) 부분에 지지하는 한편, 중앙 안착공(55)에 밸브체(5)를 끼워 고정하므로, 탄성체(7)를 지지하여 밸브체(5)를 밸브시트(9) 쪽으로 가압하게 된다.
또한, 탄지부(53)는 일종의 스프링와셔나 혀붙이와셔와 같이 스프링시트(11)를 탄력적으로 유지시켜 주는 수단으로서, 도 2 내지 도 5에 도시된 것처럼, 유지캡부(51)의 테두리(57) 부분에 일정 각도 간격으로 배열되는 복수의 다리(59)로 이루어지는 바, 탄성체(7)를 탄력적으로 지지하도록 하향 연장된다. 따라서, 탄지부(53)는 도 2에 도시된 바와 같이, 확산챔버(31)의 바닥에 지지되어 탄성체(7)의 가압력에 대해 탄성 반발하게 된다.
또한, 탄지부(53)는 도 2에 도시된 것처럼, 위와 같이 케이스(3) 내주면에 원통형으로 형성되는 확산챔버(31)의 바닥에 걸려 지지될 수 있도록 각각의 다리(59)가 케이스(3) 내주면을 따라 즉, 확산챔버(31)의 내벽면을 따라 원호형태로 절곡된다. 이때, 특히 다리(59)는 도 5에 명확히 도시된 것처럼, 절곡된 각도가 평면 상으로 보아 90°보다 큰 둔각을 이룬다. 따라서, 다리(59)는 절곡각도가 직각일 때보다 확산챔버(31) 내주면과의 접촉면적이 더 감소되어 횡으로 가해지는 힘에 대해 더욱 탄력적으로 대응할 수 있게 된다.
이제, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료 압력조절기(1)의 작용을 설명하면 다음과 같다.
최초 저압 상태로 연료 유입구(30)를 통해 연료 압력조절기(1) 안으로 들어온 연료는 일차적으로 연료필터(29)를 거치면서 필터링된다. 그리고 나서, 연료는 유로(P)를 따라 밸브체(5)의 하단면을 가압한다. 따라서, 밸브체(5)는 탄성체(7)에 의해 가압되어, 유로(P)를 개방하지 않는데, 이는 밸브체(5)가 스프링시트(11)를 통해 전달되는 탄성체(7)의 탄성력에 의해 밸브시트(9) 쪽으로 가압되기 때문이다. 이때, 스프링시트(11)도 밸브체(5)와 함께 탄성체(7)에 의해 압축되므로, 탄성체(7)의 탄성 반발력을 분담하게 된다.
그러나, 연료 유입구(30) 측에서 밸브체(5)에 작용하는 연료의 압력이 높아지면, 밸브체(5)는 거꾸로 스프링시트(11)를 통해 탄성체(7)를 가압하게 되며, 이와 같이 밸브체(5)에 의해 스프링시트(11)에 가해지는 힘과 스프링시트(11) 자체의 탄성 복원력의 합이 어느 순간 탄성체(7)의 탄성 반발력보다 커지면, 탄성체(7)는 압축되고, 밸브체(5)에 의해 막혀 있던 유로(P)는 비로소 개방된다. 이에 따라, 연료 유입구(30) 측의 연료가 연료 유출구(40) 측으로 유동하여 엔진 쪽으로 공급된다. 이와 동시에, 연료 유입구(30) 측의 압력은 점차 떨어지며, 이 압력과 스프링시트(11)의 탄성 복원력의 합이 탄성체(7)의 탄성 반발력보다 작아지는 순간 밸브체(5)는 다시 밸브시트(9)에 안착되어 유로(P)를 차단하게 된다.
그런데, 이와 같이, 밸브체(5)와 밸브시트(9)가 착탈하면서 유로(P)를 개폐함에 있어, 본 발명의 밸브시트(9)는 도 6에 도시된 바와 같이, 시트면(41)이 시트면(41)의 내주 에지(45)를 지나면서 밸브체(5)와 접하는 기준선(R) 즉, 밸브체(5)의 접선보다 더 크게 경사져 있으므로, 밸브체(5)는 에지(35)와 선접촉한다. 이에 따라 밸브체(5)와 밸브시트(9) 시트면(41) 사이에는 내주 에지(45)로부터 점차 간격이 벌어지는 접촉공간(S)이 형성된다. 따라서, 연료 유입구(30) 측의 압력이 높아져 밸브체(5)가 밸브시트(9) 즉, 내주 에지(45)와 떨어지는 순간 접촉공간(S)으로 유입되는 연료는 유체의 연속방정식에 따라 내주 에지(45)에서부터 외주 에지(47)까지 유속이 점차 감소한다. 그러므로, 밸브체(5)의 상승으로 개방된 유로 즉, 접촉공간(S)을 통해 유동하는 연료는 위와 같은 유속 감소에 따라 접촉공간(S)으로부터의 급격한 유출이 억제되고, 따라서 도 7에 점선으로 도시된 것처럼, 유출되는 연료의 압력은 밸브체(5) 개방 후 시간경과에도 불구하고 거의 저하되지 않고 일정하게 유지된다. 또한, 밸브체(5) 개방 후 순간적인 압력저하에 따른 밸브체(5)의 요동을 억제할 수 있게 된다.
뿐만 아니라, 위와 같이 유로(P)를 개폐하는 밸브체(5)가 도 2에 도시된 것처럼, 스프링시트(11)를 통해 탄성체(7)의 가압력을 수용하는 바, 스프링시트(11)가 케이스(3) 내주면에 지지되어 탄성체(7)의 탄성반발력을 밸브체(5)와 함께 분담하므로, 밸브체(5)를 개방하여 연료를 유출시키는 데 필요한 연료압의 세기가 스프링시트(11)가 분담하는 힘만큼 감소된다. 따라서, 도 8에 점선으로 도시된 것처럼, 유출되는 연료의 양을 증대시키기 위해 필요한 연료압의 증가폭이 현저히 낮아진다. 즉, 밸브체(5)를 더 개방하는 데 필요한 연료압 상승폭 즉, 연료압 구배가 작아진다. 따라서, 밸브체(5) 개방 시 밸브체(5)에 걸리는 연료압의 급격한 변화를 억제할 수 있게 되며, 아울러 연료압의 급변에 따른 밸브체(5)의 요동을 억제할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명에 의하면, 밸브 개방 시 급격한 연료유출이 억제되므로, 밸브체 개방 후에도 연료의 압력을 일정하게 유지할 수 있게 되고, 또한 밸브 개방 시 밸브체에 걸리는 연료압의 급격한 상승이 억제되므로, 연료압을 안정적으로 유지할 수 있게 될 뿐 아니라, 압력 급등으로 인한 밸브체의 요동을 억제할 수 있게 되고, 따라서 연료 압력조절기의 성능 및 수명을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (7)

  1. 외부 몸체를 이루는 케이스(3);
    상기 케이스(3) 내부로 연료를 유입시키는 연료 유입구(30)와 상기 케이스(3) 외부로 연료를 유출시키는 연료 유출구(40)를 연결하는 유로(P) 상에 장착되어, 상기 유로(P)를 개폐하는 밸브체(5);
    상기 밸브체(5)를 탄성 가압하여 상기 유로(P)를 폐쇄하되, 상기 연료 유입구(30) 측과 상기 연료 유출구(40) 측의 압력차가 상기 밸브체(5)를 가압하는 탄발력을 이길 때 변형되어 상기 밸브체(5)에 의해 폐쇄된 상기 유로(P)를 개방하는 탄성체(7);
    상기 케이스(3) 내주면과 상기 밸브체(5) 사이에 설치되어, 상기 탄성체(7)에 의해 가압되는 상기 밸브체(5)가 상기 유로(P) 내주면 상에 안착되도록 하는 밸브시트(9); 및
    상기 밸브체(5)와 상기 탄성체(7) 사이에서 상기 탄성체(7)를 지지하면서 상기 탄성체(7)의 탄발력에 의해 상기 밸브체(5)를 상기 밸브시트(9)에 대해 가압하는 스프링시트(11);를 포함하여 이루어지되,
    상기 스프링시트(11)는 상기 탄성체(7)에 의해 탄성 변형되는 부분이 상기 케이스(3)에 지지되어, 상기 밸브체(5)가 상기 유로(P)를 개방할 때 상기 밸브체(5)에 의해 가압되면서 탄성 복원되는 것을 특징으로 하는 연료 압력조절기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스프링시트(11)는,
    상기 밸브체(5)의 상기 밸브시트(9) 반대쪽에 씌워져 상기 밸브체(5)를 상기 밸브시트(9) 쪽으로 가압하는 유지캡부(51);와
    상기 탄성체(7)를 탄력적으로 지지하도록 상기 유지캡부(51)의 테두리(57) 부분에 형성되어, 상기 탄성체(7)의 가압력에 대해 탄성 반발하도록 되어 있는 탄지부(53);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료 압력조절기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 유지캡부(51)는 상기 밸브체(5)가 구일 때, 상기 밸브체(5)가 선접촉하면서 끼워져 걸리도록 동축 상으로 형성된 안착공(55)을 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 압력조절기.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 탄지부(53)는 상기 케이스(3)의 내주면 일측에 걸려 지지되되, 상기 케이스(3) 내주면을 따라 원호형태로 절곡된 복수의 다리(59)로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료 압력조절기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 다리(59)는 절곡각도가 평면 상으로 보아 둔각을 이루어, 직각일 때보다 상기 확산챔버(31) 내주면과의 접촉면적이 더 감소되는 것을 특징으로 하는 연료 압력조절기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 밸브시트(9)는 상기 밸브체(5)와 접촉하는 시트면(41)의 상기 밸브시트(9)의 내주면(43)에 대한 경사각도가 시트면(41)의 내주 에지를 지나면서 상기 밸브체(5)와 접하는 기준선(R)의 상기 내주면(43)에 대한 경사각도보다 더 큰 것을 특징으로 하는 연료 압력조절기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 시트면(41)의 상기 밸브시트(9)의 내주면(43)에 대한 경사각도는 15 내지 45인 것을 특징으로 하는 연료 압력조절기.
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