KR0169099B1 - 전자기 밸브 - Google Patents

Abstract

자기 코일이 배치되며 코어로서 작용하는 연결 고정부를 갖는 전자기 작동 밸브는 강자성 재료의 소형의 밸브 하우징으로 제조된다. 이 밸브 하우징은 축소된 외부 밸브 크기로 쉽게 제조된다. 상기 밸브에는 연결 고정부 뿐만 아니라 자기 코일을 둘러싸고 자기 코일을 둘러싸는 영역에서 자장선을 유도하는 강자성 소자를 포함하는 가소성 외장체가 설치된다. 이 강자성 요소는 전도성 소자 및 선택적으로 강자성 특징을 가지는 필러에 의해 구체화되며, 이것은 주변 방향으로 자기 코일을 부분적으로 둘러싼다. 밸브의 실시예는 전자기적으로 작동가능한 부품의 모든 형태에 적합하다.

Description

전자기 밸브

제1도는 본 발명을 실시하는 제1밸브의 단면도.

제2도는 제1도 밸브의 도체 소자의 사시도.

제3도는 본 발명을 실시하는 제2밸브의 단면도.

제4도는 본 발명을 실시하는 제3밸브의 단면도.

제5도는 제4도의 선 Ⅴ-Ⅴ를 따라 절취한 단면도.

제6도는 본 발명을 실시하는 제4밸브의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 니플 3 : 자성 코일

6 : 중간 개재 부재 7,20 : 칼라

8 : 자성 밸브 시트체 12 : 관형 접극자

14 : 밸브 폐쇄체 15 : 원통체

17 : 분사구 18 : 복귀 스프링

19 : 포트형 스프링판 22 : 부시

23 : 나사 24 : 외장체

28 : 도체 소자

본 발명은 전자기 밸브에 대한 것으로서, 특히 내연기관의 연료 분사 장치용 연료 분사 밸브에 대한 것이다.

미합중국 특허 제4,610,080호에 공지된 전자기 동작 밸브에서는, 밸브의 자성 코일이 자장선(magnetic field lines)을 유도하기 위해 강자성 재료로 된 금속 밸브 하우징에 의해 둘러싸여져 있다. 이것은 금속 밸브 하우징의 제조 단가를 높일뿐만 아니라 밸브로서는 바람직스럽지 않은 고중량과 큰 직경을 형성하게 하므로, 밸브 하우징의 벽 두께가 정전기로 인하여 자장선의 유도에 필요한 두께 이상으로 제조되어야 한다. 또한, 금속 밸브 하우징내에는 바람직스럽지 못한 와상 전류도 형성된다. 부가적으로, 공지된 밸브의 밸브 시트체와 밸브 하우징사이에 배열되는 가소성 재료로 된 중간 개재 부분은, 구성 재료의 열 팽창 혹은 융기로 인하여, 접극자와 코어간의 밸브 니들 잼(jam) 또는 밸브 니들 스트로크가 바람직하지 않은 방법으로 변화되는 그러한 방법으로 위치 변경될 수도 있다.

본 발명은, 밸브의 주축선을 따라 연장하는 강자성 금속 코어 소자와, 코어 소자를 둘러싸고 배열된 자성 코일과, 밸브 시트를 한정하는 금속 밸브 시트체와, 밸브 시트와 함께 동작가능한 밸브 부재와, 시트에 대해 밸브 부재를 위치 이동시키기 위해 코일과 코어 소자에 의해 발생되는 전자기력으로 동작가능한 접극자와, 코어 소자의 일부와 코일을 둘러싸고 있는 가소성 재료의 케이싱과, 자장선을 유도하도록 코일을 둘러싼 케이싱 부분에 배열되는 강자성 도체 수단을 포함하는 전자기 밸브를 제공한다.

본 발명에 따르는 밸브는 외부 형체가 밸브 장착 위치에 따라 심플한 형식으로 매치되도록 개량된 것이다. 또한, 상기 밸브는 동작의 신뢰도에 필요한 요구조건을 충분히 해결하면서, 심플하고 경제적이고 보다 작은 직경으로 제조 가능한 것이다. 본 발명의 주요한 특징으로는, 밸브 원주상에 발생하는 와류 전류가 없어지게 한 것이다.

본원은 도체 수단이 코일의 전체 길이 이상으로 축방향에서 연장되며 원주 방향으로 적어도 코일의 일부를 둘러싸는 케이싱내에 배열되도록 적어도 한개의 도체 소자를 포함시키 개량 특징이 있는데, 이러한 수단은 경제적이고 보다 작은 직경의 밸브를 만들수 있게 한 것이다.

또한, 만일 도체 소자가 방사 방향에서 내부로 연장하는 단부를 구비하거나 또는 포트 형태인 경우에도 잇점이 있다.

플럭스(flux)전도를 향상하기 위하여는, 강자성 재료의 필러(filler) 물질이 한개 이상의 도체 소자에 더해져 케이싱 내에 포함될 수가 있다.

양호하게는, 접극자의 유도를 도와주는 한개 이상의 금속 관형의 중간 개재 부재가 접극자에 대향하는 코어 소자의 단부와 밸브 시트체 사이에 배열된다.

또한, 관형의 중간 개재 부재는 비자성 재료로 만들어지고, 보어가 접극자의 유도를 위한 유도 통로를 한정하는 특징이 된다. 편의상, 강자성 접속부재내로 접극자가 플레이와 함께 부분적으로 돌출하는 강자성 접속부재는, 중간 개재 부재와 밸브 시트체 사이에 견고하게 배열된다. 상기 수단에 의해서, 매우 가늘고 단단한 접속이 코어 소자와 밸브 시트체 사이에 만들어진다.

또한, 전자장에 의해 이동되는 질량을 최소화 하기 위하여, 가능한 얇은 벽이 될 밸브 폐쇄체로 접극자를 접속시키는 튜브뿐만 아니라, 접극자를 구성하여 개량하였다.

양호하게, 중간 개재 부재는 밸브축과 동축으로 연장하고, 제1접속부보다 큰 직경의 제2접속부와. 외부로 향해 방사방향으로 연장하는 계단부에 의해 제2접속부에 접속되는 제1접속부를 구비하며, 축과는 대략 수직으로 비자성의 박판 금속으로 제조된다. 따라서, 중간 개재 부재는 속이 깊게 패인 부분으로 용이하게 생산되어진다. 부가적 개량으로서, 계단부에 대향하는 단부면을 지탱하여, 중간 개재 부재의 제1접속부는 코어부재의 단부와 견고하게 접속시키고, 제2접속부는 관형의 접속부재와 견고하게 접속시킨다. 양호하게, 이러한 접속부재는 강자성 재료로 제조되고, 미끄럼 보어를 구비하는데, 미끄럼 보어내로는 접극자가 돌출되어 미끄럼 보어에 의해 접극자가 유도되어 진다. 밸브 시트체는 접속부재에 접속되는 볼을 포함하고 있다.

편리하게, 감소된 직경과 환형의 접촉 칼라는 접극자에 대향하는 코어부재의 단부에 형성된다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조로 하여 실시예로 보다 상세히 설명하기로 한다.

제1도는, 내연 기관 점화에 사용되는 혼합 압축된 연료 분사 시스템내의 연료를 위한 분사 밸브 형태인, 전자기적으로 동작가능한 밸브를 도시한다. 상기 밸브는, 하단부(2)상에 자성 코일(3)이 배열되어 있는 강자성 재료의 관형 금속 접속 니플(1)을 포함한다. 상기 접속 니플(1)은 동시에 코어 소자로서 사용된다. 중간 개재 부재(6)는 니플의 단부(2)에 인접하고, 밸브 종축(4)과 중심이 같게 납땜이나 용접등에 의해 접속 니플(1)과 단단히 접속된다. 상기 중간 개재 부재(6)는 비자성 금속으로 만들어지고, 칼라(7)에 의해 단부(2)가 둘러싸여져 있다.

니플(1)로부터 이격되어 있고, 니플의 단부(2)와 대향하는 고정된 밸브 시트를 가진 금속 밸브 시트체(8)가 상기 중간 개재 부재(6)와 접속된다. 또한 중간 개재 부재(6)와 밸브 시트체(8)간의 접속은 견고하게, 용접이나 납땜 또는 나사결합과 같은 것으로 효과적으로 할 수 있다. 서로 맞닿아 있는 니플(1), 중간 개재 부재(6), 밸브 시트체(8)의 배치는 견고한 금속 유니트로 나타난다. 중간 개재 부재(6)는 관형으로 설치되고, 관형 접극자(12)가 연장하는 동축의 안내 보어를 가지며, 접극자는 위치 이동중에 안내 보어에 의해 안내된다. 밸브 시트(9)와 대향하는 단부에는 접극자(12)의 내부 보어(13)내에 배열된 밸브 폐쇄체(14)가 있고, 밸브 폐쇄체(14)는 접극자(12)와 접속되어 있으며, 원통체(15)와 반구 형태 또는 다른 형태의 단부를 갖는다. 원통체(15)의 원주에 제공되는 플랫(16; flats)은 바깥방향으로 인도되며, 니플(1)을 통해 들어온 연료가 접극자(12)의 내부 보어(13)를 통하여 밸브 시트(9)로 흘러서 밸브 시트체(8)에 형성된 한개 이상의 분사구(17) 아래로 흘러 통과된다.

밸브 폐쇄체(14)로부터 이격되어 있는 복귀 스프링(18)은, 보어(13)내에 돌출되어 있는데, 예를 든다면 보어(13)내의 포트 형태의 스프링 판(19)에 대해 스프링의 한쪽 단부가 지탱한다. 스프링 판(19)은 접극자의 상단부면(25)에 대향하는 칼라(20)에 의해 지탱되고, 코일(3)에 전류가 흐르는 상태에서는 코어 소자 단부(2)와 접극자 단부면(25) 사이에 잔여 공기틈이 형성된다. 스프링(18)의 다른 단부는 니플(1)의 유동 보어(21)내로 돌출되고, 관형 조절 부시(22)에 대향하여 지탱되어 있다. 스프링 장력의 조절을 위해, 부시(22)는, 예를 들면 보어(21)내로 나사 고정되는 나사(23)에 대향 지탱되어 있다.

니플(1)과 코일(3)의 최소한 일부는 가소성 재료의 케이싱 또는 외장체(24)로 축길이 방향으로 둘러싸여져 있으며 또한, 적어도 중간 개재 부재(6)의 일부가 둘러싸여 있다. 외장체(24)는 가소성 재료로 둘레를 사출 성형하거나, 적소에 캐스팅을 하여 얻을 수 있다. 동시에 전기 접속 플러그(26)에 의해서 코일로 전기가 공급되며 따라서 여자가 발생하는, 전기 접속 플러그(26)가 외장체(24)에 성형된다.

상기 코일(3)은 한개 이상의 도체 소자(28)로 둘러싸여 있는데, 도체 소자는 강자성의 재료로 만들어지며 코일의 전체 길이 이상으로 축방향에서 연장하고 원주 방향에서 코일을 적어도 부분적으로 둘러싸고 있다. 한개 이상의 도체 소자(28)에 부가하여, 도체 소자는 자기적으로 도전성인 필러 물질(27)을 포함하는 수단일 수 있고, 또한 코일(3) 부근의 외장체에서 강자성 소자로서의 역할도 한다. 자장선을 안내하는 상기 필러 물질(27)은 제1도에 점으로 나타나 있다. 예를 들어 연자성이 있는 세립의 세분된 금속 조각이 그러한 필러 물질로서 사용될 수 있다. 필러 물질(27)의 배향을 개선하기 위하여 경화 상태 동안에 또는 외장체의 캐스팅이나 사출 성형중에 코일(3)을 여자시키는 것이 편리하다.

제2도에 상세하게 도시된 바와 같이, 도체 소자(28)는 코일의 외형과 일치되는 절곡된 중간 영역(29)이 있는 브라켓의 형태로 구성되고, 코일을 원주 방향에서 단지 부분적으로 둘러싸며, 반경방향에서 내측을 향해 연장하는 단부(31)를 갖는다. 니플(1)을 부분적으로 둘러싸는 상단부(31)는 집게발 형태로 구성될 수 있고, 하단부는 축방향으로 연장하는 보올(bowl) 단부(32)로 양도되며, 부재(6)에 대항 지탱하고, 부재를 부분적으로 둘러싸고 있다. 두개의 도체 소자(28)를 가진 밸브는 제1도에서 설명된다.

제3도에 도시된 제2실시예에서, 제1도 및 제2도에 따른 제1실시예와 비교하여 동일 동작 및 동일 유지부분은 동일 참조 번호로 표기한다. 제1도의 실시예와 대조하여, 도체 소자(28)는 제3도에서 포트 형태로 구성되고, 중간 개재 부재(6)를 둘러싸는 베이스(33)로 방사 내부방향으로 연장한다. 자장선을 전도시키기 위한 강자성 재료로 된 리드(lid) 형태로 된 도체판(34)이, 도체 소자(28)의 개방 단부와 니플(1) 사이에서 방사방향으로 연장가능하다.

제4도의 제3실시예에서, 상기 실시예들과 동일하게 비교되는 동일 동작 및 동일 유지 부분은 동일 참조 번호로 다시 표기된다. 따라서, 다른 실시예들의 경우와 마찬가지로, 코일(3)은 가소성 재료의 외장체(24)로 싸여 있고, 도체 소자(28)가 코일(3)상에 축방향과 방사방향으로 결합되고 그리고 단부에서는 코일(3)을 둘러싸고 있는 자장선을 각각 안내하는 보올 단부(32)와 단부 부분(31)을 가지도록, 한개 이상의 도체 소자(28)가 끼워져 있다. 상기 전술된 실시예들과 비교하여, 접극자(12)는 짧은 관형 형태로 구성되고 접속 튜브(36)와 접속되는데, 접속 튜브는 볼 형상의 밸브 폐쇄체(14)와 원거리 단부에서 접속된다. 접속 튜브(36)의 벽내에 있는 흐름 구멍(37)은, 벽을 관통하며 그리고 접극자(12) 내부에서 유출하는 연료를 밸브 시트(9)로 통과시킨다. 비자성이고 니플(1)과 접속되는 중간 개재 부재(6)는, 접극자(12)를 안내하는 매우 짧은 안내 보어(11)를 가지며 방사방향으로 내부를 향해 연장하는 유도 칼라(38)를 구비한다. 강자성의 관형 접속부(39)는 중간 개재 부재(6)와 견고하게 접속되고, 부재(39)안으로 접극자(12)가 작동과 함께 부분적으로 돌출하며, 따라서 자장선은 도체 소자(28)와 단부(31) 그리고 접속부(39)에 대항하여 놓여 있는 하부 보올 단부(32)에 의해서 접극자 쪽으로 폐쇄된다. 밸브 시트체(8)는 밸브 종축(4)과 동축인 접속부(39)의 유지 보어(41)내로 삽입되고, 접속부(39)의 형철(42)이나 둘러싸는 비드(bead)에 의해 유지된다. 밸브 폐쇄체(14)의 필요 스트로크는, 접속부(39)의 보어 계단부(43)와 밸브 시트체(8) 사이의 유지 보어(41)축으로 삽입되는 중간 링(44)으로 조절가능하다. 제4도의 실시예에서, 2개의 도체 소자(28)가 제5도의 도시에서 볼 수 있듯이 상호 대향적으로 배열 가능하게 제공된다. 또한 유사 배열이 제1도의 실시예에서도 적절하다. 공간 문제로서는, 90°로 회전되는 평면으로 연장하는 전기 접속 플러그(26)를 배열하는데 적합한 배열로 도체 소자(28)를 통하여 평면과 수직 배치한다. 또한 제4도에 따르는 실시예에서의 도체 소자(28)에 부가하여, 외장체(24)는 코일(3) 구역에 있는 강자성 필러 물질을 함유할 수도 있다. 니플(1), 중간 개재 부재(6), 접속부(39), 밸브 시트체(8)는 상호 접속되는 금속부인 견고한 유니트로 형성된다.

제6도의 제4실시예에서, 전술된 실시예들과 비교하여 동일 동작 및 동일 유지 부분은 동일 참조 번호로 표기한다. 제4도에 따르는 실시예와 관련하여 자세히 설명한 바와 같이, 브라켓 형태의 도체 소자(28)는 외장체(4)내에 묻혀지고, 코일(3) 주위의 자장선을 유도하도록 사용된다. 제4도의 실시예와는 달리 제6도의 밸브에서, 중간 개재 부재(6)는 깊게 굽어진 비자성 박판 금속으로 제조되고 그리고 밸브 종축(4)과 동축으로 연장하고, 코어 소자 단부(2)를 완전히 둘러싸는 제1접속부(47)를 구비하며 납땜이나 용접과 같은 수단으로 서로 견고히 접속된다. 제1접속부(47)로부터 외부 방사방향으로 연장하는 칼라 또는 계단부(48)는 중간 개재 부재(6)의 제2접속부(49)로 안내된다. 중간 개재 부재(6)는 밸브 종축(4)과 동축인 방향으로 연장되고, 축방향에서 접속부(39)를 넘어서 부분적으로 돌출되며, 납땜이나 용접과 같은 수단으로 견고히 접속된다. 제2접속부(49)의 직경은, 조립된 상태에서의 관형 접속부(39)가 단부면(50)으로 칼라(48)에 대항하여 지탱되므로 인하여, 제1접속부(47)의 직경보다 크다. 밸브의 외부 직경을 최소화하기 위하여, 제1접속부(47)는 니플(1)보다 작은 직경을 가진 코어 소자 단부(2)의 유지 계단부(51)를 둘러싸고, 그리고 제2접속부(49)는 접속부(39)의 인접 구역보다 더 작은 직경의 유지 계단부(52)를 둘러싸고 있다.

접속부(39)는 강자성 재료로 제조되고, 단부면(50)으로부터 원거리에 있으며, 밸브 시트체(8)가 안으로 견고하게 삽입되는 유지 보어(41)를 구비한다. 유지 보어(41)는 미끄럼 보어(54)에 의해 단부면(50)의 근접부로 인접되는 전송 보어(53)(transition bore) 위로 통과하고, 미끄럼 보어내로 접극자(12)가 돌출되며, 미끄럼 보어에 의해 접극자(12)가 안내된다. 따라서, 유지 보어(41)와 미끄럼 보어(54)는 접속부(39)용 블랭크가 단일 세팅될 때 양쪽 모두가 형성될 수 있으므로 보어들이 상호 정확하게 정렬된다. 접극자(12)는, 이러한 실시예에서, 접속부(39)의 전송 보어(53)도 통하지 않고 중간 개재 부재(6)도 통하지 않고 안내되어진다. 미그럼 보어(54)의 축길이는 접극자(12)의 축길이와 비교하여 더 짧은, 접극자 길이의 약 1/15 정도의 길이이다. 약 0.2mm 길이의 폭인 협소한 환형 접합 칼라(55)는 니플(1)의 단부(2)에 형성된다.

도면 제1, 2, 4, 5, 6도에 따라, 코일(3)의 원주를 완전히 둘러싸지 않는 도체 소자(28)의 구성은 밸브의 원주에서 와상 전류의 발생을 피할 수 있는 효과가 있다.

도체 소자를 가진 전술된 가소성 재료의 외장체는 심플하고 경제적으로 제조할 수 있는 콤팩트한 슬림 밸브 구조체가 된다.

Claims (19)

1. 밸브의 주축선을 따라 연장되는 강자성 금속제 코어 소자와, 상기 코어 소자 주위에 설치된 자성 코일과, 밸브 시트를 한정하는 금속 밸브 시트체와, 밸브 시트와 함께 동작가능한 밸브 부재와, 시트에 대해 밸브 부재를 위치 이동시키기 위해 코어 소자와 코일에 의해 발생되는 전자기력으로 동작가능한 접극자와, 코어 소자의 일부와 코일을 둘러싸는 가소성 재료의 케이싱과, 자장선(magnetic field lines)을 유도하도록 코일 주위의 케이싱의 일부분에 배열된 하나 이상의 강자성 도체 수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전자기 밸브.
2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 도체 수단은, 원주 방향으로 코일의 일부를 둘러싸고 상기 축방향으로 코일의 전체 길이 이상으로 연장되도록 케이싱내에 배열된 한개 이상의 도체 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 밸브.
3. 제2항에 있어서, 상기 도체 수단은 케이싱에 함유된 강자성의 필러 물질을 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 밸브.
4. 제2항에 있어서, 상기 한개 이상의 도체 소자는 상기 축에 대해 방사 방향이며, 밸브의 내부 방향으로 연장되는 단부를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 전자기 밸브.
5. 제4항에 있어서, 상기 한개 이상의 도체 소자는 포트 형태인 것을 특징으로 하는 전자기 밸브.
6. 제1항에 있어서, 상기 밸브는 접극자와 대향하는 코어 소자의 단부에 접속되고, 밸브 시트체 쪽으로 연장하는 금속의 관형 중간 개재 부재가 포함되는 것을 특징으로 하는 전자기 밸브.
7. 제6항에 있어서, 상기 관형 중간 개재 부재는 비자성 재료로 제조되고, 그 보어는 접극자용 안내 통로를 한정하는 것을 특징으로 하는 전자기 밸브.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 중간 개재 부재는 밸브 시트체에 접속되는 것을 특징으로 하는 전자기 밸브.
9. 제1항에 있어서, 상기 접극자는 관형이고, 밸브 시트체에 접속되는 것을 특징으로 하는 전자기 밸브.
10. 제7항에 있어서, 중간 개재 부재와 밸브 시트체 사이에 견고하게 배열되며 작동과 함께 접극자가 내부로 부분 돌출하는 강자성의 관형 접속부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 밸브.
11. 제7항 또는 제10항에 있어서, 밸브 부재는 튜브에 의해 접극자에 접속되는 볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 밸브.
12. 제6항에 있어서, 중간 개재 부재는 비자성 박판 금속으로 제조되는 것을 특징으로 하는 전자기 밸브.
13. 제12항에 있어서, 중간 개재 부재는 상기 축과 동축으로 연장되는 제1접속부와, 제1접속부보다 더 큰 직경의 제2접속부와, 제2접속부에 제1접속부를 접속시키고 상기 축과 대체로 수직 연장되는 계단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기 밸브.
14. 제13항에 있어서, 상기 제1접속부는 코어 소자에 견고하게 접속되고, 상기 제2접속부는 계단부에 대향되는 단부면에서 지탱되는 관형 접속부재에 견고하게 접속되는 것을 특징으로 하는 전자기 밸브.
15. 제14항에 있어서, 상기 관형 접속 부재는 강자성의 재료로 제조되고 밸브 시트체에 접속되며, 상기 접극자는 관형 접속 부재의 보어에서 미끄럼 운동으로 안내되는 것을 특징으로 하는 전자기 밸브.
16. 제15항에 있어서, 상기 밸브 부재는 튜브에 의해 접극자에 접속되는 볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 밸브.
17. 제16항에 있어서, 상기 코어 소자는 접극자에 대향하는 소자의 단부에 감소된 직경의 접합 칼라가 설치되는 것을 특징으로 하는 전자기 밸브.
18. 제1항에 있어서, 상기 전자기 밸브는 연료 분사 밸브인 것을 특징으로 하는 전자기 밸브.
19. 내연기관용 연료 분사 장치는 제1항에서 청구된 전자기 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 장치.

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