KR20060015732A - 유체 제어용 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체를 제어하기 위해 사용되는 밸브에 관한 것이다. 상기 밸브는, 액튜에이터 레그(8) 및 액튜에이터 헤드를 구비하는 압전 액튜에이터 장치(5)를 포함하며, 액튜에이터 헤드는 밸브 시트와 협동하는 밸브 폐쇄 요소와 연결되는 커플러 모듈에 작용한다. 상기 액튜에이터 레그(8)는 밸브 하우징(2)의 구형 시트(22)에 구형 면(21)에 지지되며, 그 주연부에서 오링 밀봉부(20)를 지지한다. 액튜에이터 레그(8)의 구형 면(21)은 액튜에이터 헤드(9)로부터 멀리 떨어진 오링 밀봉부(20)의 면에 배열된다.

압전 액튜에이터 장치, 액튜에이터 레그, 액튜에이터 헤드, 밸브 하우징

Description

유체 제어용 밸브 {VALVE FOR CONTROLLING LIQUIDS}

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 상세히 정의된 유형에 따른 유체 제어용 밸브에 관한 것이다.

상기 유형의 밸브는 독일특허번호 DE 101 40 529 A1호에 공지되 있으며, 예를 들어 연료 분사 밸브, 특히 차량의 디젤 분사 장치의 커먼 레일 인젝터에 적용 가능하다.

독일특허번호 DE 101 40 529 A1호로부터 공지된 밸브는 액튜에이터 레그 및 액튜에이터 헤드를 구비하는 압전 액튜에이터 유닛을 포함한다. 액튜에이터 레그는 밸브 하우징에 형성된 구형 시트에 환형 모서리에 의해 지지된다. 액튜에이터 헤드는 액튜에이터 헤드와 결합하는 커플러 모듈에 작용하고, 유압 커플러에 대해 소위 작동 피스톤으로 역할하는 소위 조정 피스톤을 포함한다. 작동 피스톤은, 밸브 시트와 함께 작용하며 이에 의해 유체 흐름을 제어할 수 있는 밸브 폐쇄요소와 협동한다.

원형 모서리를 통한 밸브 하우징의 구형 면에 대한 액튜에이터 레그의 지지를 통해, 액튜에이터 헤드의 공차 제한적인 경사 위치와 조립 제한적인 변위는 보상될 수 있다. 환형 그루브에 있는 오링은 액튜에이터 레그의 영역에서 밀봉되도 록 지지된다.

오링은 액튜에이터 헤드에서 보았을 때 원형 모서리 후방에 배치되어 있다.

압전 액튜에이터 유닛과 커플러 모듈로 형성된 조립체는 연료 분사 장치의 밸브 제어 유닛을 형성하고, 연료 분사 밸브의 인젝터 모듈 내에 배치된 분사기 니들을 제어하는 역할을 하는데, 분사기 니들은 엔진의 연소실로 안내되는 분사 개구와 함께 작용한다.

공지된 밸브의 조립시에, 커플러 모듈을 둘러싸는 스프링 부싱을 통해 액튜에이터 레그는 약 700N의 힘으로 예압된다. 액튜에이터 헤드의 공차 제한적인 경사 위치 및 조립 제한적인 변위의 보상시, 구형 지지부를 나타내는 원형 모서리 내에는 마찰 모멘트가 발생된다. 압전 액튜에이터 유닛에서 이 마찰 모멘트는 손상을 야기할 수 있는 벤딩 스트레스를 발생한다.

오링 밀봉부의 영역에서 누설을 방지하기 위해, 밸브 하우징에서 작은 층 방향 공차를 구비한 액튜에이터 레그의 경계 영역의 오링용 환형 링이 배열되어 있다. 이 작은 공차는 액튜에이터 레그의 가능한 회전을 매우 작게 하여, 경우에 따라 발생하는 액튜에이터 헤드의 공차 제한적인 회전 및 조립 제한적인 변위가 충분하게 보상될 수 없다는 단점을 갖는다.

또한, 공지된 밸브에서 다른 문제는 오링이 환형 링에서 조립을 위해 매우 확장되어야 한다는 것이며, 이는 한편으로는 높은 조립 비용을 야기하고 다른 한편으로는 오링의 회전을 증가시킬 수 있는데, 이때 회전은 전술한 것처럼 누설을 야기할 수 있다.

청구항 제1항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 유체 제어용 밸브는, 액튜에이터 레그 구형 면이 액튜에이터 헤드에서 보았을 때 오링 밀봉부의 뒤에 배치되고, 서두에 기술된 공지된 밸브와 비교하면 구형 평면의 대응되는 배열을 통해 구형 지지부 또는 구형 모서리 영역에서 더 작은 마찰 반경이 얻어질 수 있으며, 이는 지지 영역에서 더 작은 저항 모멘트를 생성한다는 장점을 가진다. 이는 액튜에이터 헤드의 공차 제한적인 회전 및 조립 제한적인 변위시 압전 액튜에이터 유닛에 인가되는 더욱 작은 벤딩 모멘트를 발생한다. 압전 액튜에이터 유닛에서 마찰 반경 및 발생되는 벤딩 스트레스는 공지된 밸브와 비교하여 50 퍼센트까지 감소될 수 있다.

본 발명에 따른 유체 제어용 밸브는 연료 분사 밸브, 특히 차량의 연소 장치의 커먼 레일 인젝터의 밸브 제어 유닛을 형성한다.

본 발명에 따른 밸브의 바람직한 실시예에 있어서, 오링 밀봉부는 액튜에이터 레그의 감소된 직경 영역으로 변위된다. 바람직하게 감소된 직경을 구비한 액튜에이터 레그의 영역의 직경보다 더 작은 내부 직경을 가지는 오링 밀봉부는, 장착하기에 쉽고 확실하여 조립하는 동안 누설의 단점인 오링의 회전 위험을 줄인다.

본 발명에 따른 다른 장점 및 장점을 지닌 실시예는 도면 및 대응되는 청구항에 기술된다.

본 발명에 따른 밸브의 실시예는 도면에 개략적으로 간단하게 도시되어 있으며, 후술하는 상세한 설명에서 더욱 상세히 설명된다.

도1은 본 발명에 따른 밸브의 횡단면도를 부분적으로 도시한다.

도2는 점선으로 경계된 영역 Ⅱ에 대한 도1의 확대 단면도를 도시한다.

도1 및 도2에서, 연료 분사 밸브의 밸브 제어 유닛(1)이 도시되어 있으며, 이는 여기에 상세히 도시되지 않은 차량의 디젤 엔진의 연소실 내로 바람직하게는 디젤 연료의 분사를 위한 커먼 레일 인젝터로서 역할한다.

연료 분사 밸브는 밸브 제어 유닛(1)에 부가적으로, 상세히 도시되지 않은 노즐 모듈을 포함하며, 노즐 모듈 내에는 엔진의 연소실로 안내되는 소위 분사 개구와 함께 작동하는 축 방향으로 이동가능한 분사 니들이 배치된다. 밸브 제어 유닛(1)은 노즐 니들을 작동시키는 역할을 한다.

밸브 제어 유닛(1)는 밸브 하우징(2)을 포함하며, 상기 밸브 하우징 내에는 노즐 모듈로 인도되도록 축 방향으로 정렬된 연료 공급채널(3) 및 압전 액튜에이터 유닛(5)과 유압 커플러 모듈(6)을 위한 수용부(4)가 구비되어 있다.

압전 액튜에이터 유닛(5)은 액튜에이터 레그(8)와 액튜에이터 헤드(9) 사이에 배열되는 전기 액튜에이터(7)를 포함한다. 압전 액튜에이터 유닛(5)은 연료로부터 보호하기 위해 덮개로 싸여 있으며, 액튜에이터 레그(8)와 단단히 결합된 도관 형태의 부싱(10)에 의해 그리고 액튜에이터 헤드(9)를 둘러싸고 부싱(10)과 결합되고 압전 액튜에이터(7)의 축방향 지지부를 수용하도록 구성된 벨로우즈 멤브레인(11)에 의해 덮개로 싸여 있다.

압전 액튜에이터(7)의 길이 변경을 커플러 모듈(6)에 전달하도록 하는 액튜 에이터 헤드(9)는, 커플러 모듈(6)의 조정 피스톤(14)과 단단히 연결되며 대응되는 리세스(12)를 구비하는 디스크(13)와 결합하고, 커플러 모듈은 유압 챔버로 구성된 도시되지 않은 유압 커플러를 통해 도시되지 않은 작동 피스톤과 다시 결합된다. 작동 피스톤은 밸브 시트와 협동하는 밸브 폐쇄요소와 결합하며, 작동시 분사기 모듈의 밸브 제어실에서 압력 변화가 일어나고, 이를 통해 분사 개구가 열리거나 닫히도록 분사기 니들은 축 방향의 변위를 변화시킨다.

또한, 커플러 모듈(6)은 스프링 부싱(15)을 포함하며, 이에 의해 압전 액튜에이터 장치(5)의 예압은 약 700N의 힘이 된다.

도2에서 상세히 도시된 액튜에이터 레그(8)는 계단식으로 이루어져 있으며, 직접 연결된 제1 영역(16)을 포함하는데, 그 직경은 압전 액튜에이터(7)의 직경에 대략 대응되며 제1 영역(16)은 중간 직경을 가지는 제2 영역(17)으로 전환되고 이 제2 직경에는 다시 감소 직경과 접하는 제3 영역(18)이 연결된다. 밸브 하우징(2)의 벽에 지지되는 오링 밀봉부(20)는 액튜에이터 레그(8)의 감소된 직경 영역에서 압착되거나 변위된다. 액튜에이터 레그(8)의 감소된 직경의 제3 영역(18)은 오링(20)의 내부 직경보다 대략 더 큰 직경(D1)을 가지므로, 오링의 내부 직경은 액튜에이터 레그(8)의 감소된 직경의 제3 영역(18)에 확실히 안착된다.

압전 액튜에이터(7)로부터 먼 방향에서 구형 지지부로서 구성되고 구부러진 면이나 구형 면(21)이 구형 액튜에이터 레그(8)의 감소된 직경의 제3 영역(18)과 연결되며, 구형 면은 밸브 하우징(2)에 구성된 구형 시트(22)에 지지된다. 구형 면(21)은 마찰 반경을 통해 표시된 반경(DR)으로 정의되고, 여기서 액튜에이터 레 그(8)의 선회는 피봇점 X를 통해 실행될 수 있다.

액튜에이터 레그(8)의 중간 직경의 제2 영역(17)과 밸브 하우징(2)의 벽 사이에 간극(S)이 형성되는데, 이는 도1에 Y로 예시적으로 표시되는 양방향 화살표로 도시된 반경 방향으로, 경우에 따라 발생하는, 액튜에이터 헤드(9)의 공차 제한적인 회전 및/또는 조립 제한적인 변위가 보상될 수 있도록 선택된다. 여기서, 작은 거리(A)가 피봇점 X와 수용실(4)의 감소된 직경의 원통형 영역(23)과 수용부(4)의 테이퍼 영역(24) 사이의 통로 사이에 형성된다.

Claims (3)

1. 액튜에이터 레그(8) 및 액튜에이터 헤드(9)를 구비하는 압전 액튜에이터 유닛(5)을 포함하며,

   상기 액튜에이터 헤드는 밸브 시트와 협동하는 밸브 폐쇄 요소와 연결되는 커플러 모듈(6)에 작용하며,

   상기 액튜에이터 레그(8)는 밸브 하우징(2)의 구형 시트(22)에 구형 면(21)에 지지되며, 그 주연부에서 오링 밀봉부(20)를 지지하는 유체 제어용 밸브에 있어서,

   액튜에이터 레그(8)의 구형 면(21)은 액튜에이터 헤드(9)로부터 멀리 떨어진 오링 밀봉부(20)의 면에 배열되는 것을 특징으로 하는 밸브.
2. 제1항에 있어서, 오링 밀봉부(20)는 액튜에이터 레그(8)의 감소된 직경의 영역 상으로 변위되는 것을 특징으로 하는 밸브.
3. 제2항에 있어서, 오링 밀봉부(20)는 액튜에이터 레그(8)의 감소된 직경(D1)의 영역(18)의 직경보다 더 작은 내부 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 밸브.

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