KR100534186B1 - 내연기관용연료분사펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관용 연료분사펌프에 관한 것으로, 여기에 통합된 이송 펌프에서는 외측 링(5)과 내측 링(10)이 치형부(12)를 통해 연료분사펌프의 구동축(15)과 결합되어 있다. 상기 치형부의 개별 톱니들은 치면(27)과 이뿌리면(28)이, 구동축의 축선을 따라 톱니들을 관통하는 구동축의 반경방향 평면에 놓여 있는 중심점을 중심으로 원호를 따라 뻗어 있다. 그 결과 마모의 위험 없이 구동축과 내측 링(10)의 평면 사이에서 각 오프셋을 증가시킬 수 있다.

Description

내연기관용 연료분사펌프{Fuel injection pump for internal combustion engines}

본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부에 따른 연료분사펌프에 관한 것이다.

이같은 연료분사펌프는 DE-A1-30 12 983호에 공지되어 있다. 여기서는 구동축의 둘레에 있는 치형부의 높이가 내측 링(internal ring)의 축방향 높이에 비해 훨씬 낮다. DE-A-28 49 012호를 통해서도 공지된 이같은 이송 펌프(feed pump)에는 내측 링과 외측 링이 있는데, 서로 인접한 바깥면이 서로 편심으로 놓여 있어서, 바퀴 사이에 연속적으로 커지다가 다시 작아지는 중간 챔버가 생긴다. 이 중간 챔버는 날개에 의해 나뉘는데, 이 날개는 내측 링의 반경방향 홈 안에 지지되고 원심력이나 복원력이 작용하면 반경방향으로 바깥쪽을 향해 이동해서 외측 링의 내벽과 접촉되고, 이때 중간 챔버가 개별 셀 챔버로 나뉘게 된다. 연료는 상기 셀 챔버들을 통해 흡입된 다음, 상기 바퀴들의 외벽과 내벽 사이의 반경방향 폭이 점차 작아질때 압축되어 방출측에 공급된다. 이때 펌프의 내부 휠은 DE-A-30 12 983호에 따른 치형부 또는 DE-A-28 49 012호에 따른 스플라인/홈 결합에 의해 구동축과 연결된다. 스플라인/홈 결합은 둘레의 일부에 있는 치형부로도 이해될 수 있다. 마지막으로 언급된 실시예의 경우, 내측 링과 구동축 사이를 연결하는데 필요한 공간이 매우 큰 반면, 처음에 언급한 실시예에서는 둘레에 치형부를 두기 때문에 동일한 힘이 전달될 때 필요한 공간이 훨씬 작아진다. 상이한 유격 공차로 인해, 즉 이송 펌프 부분에서는 내밀성 요구로 인해 상기 유격 공차가 작은, 반면에 구동축 부분 및 구동축와 내측 링을 연결한 부분에서는 상기 유격 공차가 더 커질 수 있기 때문에 종래 해결책에서는 이송 펌프의 내측 링이 안내되는 평면과, 구동축의 축이 수직으로 관통하는 구동축의 반경방향 평면 사이의 각도 편차로 인해 치형부 부분에 높은 에지 압력(edge pressure)이 나타난다. 그 결과 마모가 심해지고, 필요 구동출력이 증가되는 단점이 있다.

한 실시예가 도면에 도시되어 있으며, 하기의 설명 부분을 통해 보다 자세히 설명된다.

도 1은 분배기 구조의 연료분사펌프의 이송 펌프 부분의 단면도.

도 2는 도 1에서 선 II-II를 따라 분배기 펌프(distributor pump)를 절단한 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 구동축 위의 치형부의 구동 톱니(driving tooth)를 확대해서 도시하는 도면.

분배기 펌프 구조의 연료분사펌프에서는 연료분사펌프의 케이스에 이송 펌프가 통합되어 있다. 이송 펌프는 서두에 언급한 DE-A1-30 12 983호에 의해 공지된 바와 같은, 소위 왕복 피스톤 분배기 펌프(reciprocating piston distributor pump)로 제작될 수 있다. 왕복 피스톤 분배기 펌프에는 캠 디스크에 의해 구동되고왕복 운동과 동시에 회전을 하는 펌프 피스톤이 있는데, 이 피스톤이 분배기의 역할을 한다. 분배기 분사펌프를 레이디얼 피스톤 펌프(radial piston pump)의 형태로 제작할 수도 있다. 레이디얼 피스톤 펌프에는 캠 링이 있고, 캠 링의 안쪽을 향한 캠 표면에서 반경방향으로 놓인 펌프 피스톤이 이동을 하는데, 이 펌프 피스톤은 분배기에 연료를 공급하고, 상기 분배기는 구동축이 회전할 때 분사밸브로 뻗은 여러 연료펌프 출구를 차례대로 제어한다. 이송 펌프에 의해 연료가 흡입되고, 연료분사펌프 내부로 이송되고, 여기서 연료가 높은 분사압력을 형성하기 위해 고압 펌프에 의해 빼내진다. 도 1의 단면은 이송 펌프 부분에서 이같은 분배기 분사펌프의 단면을 나타낸 것이다. 여기서는 연료분사펌프의 케이스(1)에, 원통형의 내벽(3)을 가진 원통형 챔버가 있어서, 이 안으로 연료이송펌프의 외측 링(5)이 삽입되어 있고, 외측 링(5)의 외벽이 내벽(3)과 접촉된다. 외측 링은 나사(6)로 케이스(1)에 고정되어 있다. 외측 링의 안쪽에 반경방향으로 내부면(8)을 갖는데, 이 내부면(8)에는 이 실시예의 경우 원통형의 형태를 벗어난 면이 있어서, 내측 링(10)의 원통형 재킷면(9)과 함께 횡단면이 초생달꼴인 중간 챔버(11)를 형성한다. 내측 링에는 치형부(12)를 가진 안쪽 재킷면(14)이 있는데, 여기서 구동축(15)의 둘레에 있는 치형부와 회전방향으로 포지티브하게 결합된다. 반경방향의 홈(17)은 내측 링의 바깥쪽 재킷면(9)에서 시작해서 규칙적인 각간격(angular distance)로 분포되고, 양변위 엘리먼트로서 횡단면이 직사각형인 디스크형 날개(18)안으로 안내된다. 날개들(18)은 홈(17)의 내부에 지지된 압축 스프링(19)에 의해 정면(20)이 외측 링의 내부면(8)에 접촉하여 지지된다. 경우에 따라서는 이송 펌프의 초기 압력에 의해 유압적으로 지지되기도 한다. 날개들은 초생달꼴의 챔버(11)를 여러 개의 부분 용적(partial volume)으로 나누어서, 내측 링이 외측 링에 대해 상대 회전될 때 날개들(18)이 이 용적을 이동시키면 초생달꼴 챔버의 배치 때문에 용적이 작아지면서 이송 압력이 증가된다. 초생달꼴 챔버의 한쪽 끝에는 방출로(22)가 연결되어 있어서, 이 안으로 압축된 연료가 이송된다. 맞은 편으로 초생달꼴 챔버(11)의 다른 쪽 끝에는 콩팥모양의 입구(24)가 있어서, 이 입구(24)를 통해 내측 링이 회전할 때 연료가 흡입된다. 보충적으로 도 2는 외측 링(5)과 내측 링(10)이 원통형 내벽(3)에 들어 있는 모습과 이 두 개의 링을 리세스에 포함되는 캡(25)을 보여준다. 캡(25)은 외측 링(5)과 함께 케이스에 나사로 고정되어 있다. 도 2에서는 구동축(15)과 내측 링(10) 간의 결합을 볼 수 있다. 구동축의 바깥 둘레에는 직선 스퍼 기어(spur gear)를 가진 기어 림(gear rim; 25)이 있는데, 여기서 기어 림의 축방향 높이는 내측 링(10)과 외측 링(5)의 축방향 높이보다 훨씬 낮다. 이 기어 림은 도 1의 치형부(12)의 구동축 쪽 부분이다. 여기서 캡(25)에 의해, 내측 링(10)이 이송 펌프를 둘러싸는 케이스 부분으로서의 캡(25)과 케이스(1)사이에 매우 밀접하게 안내되어 있음을 알 수 있다. 이 부분들은 초생달꼴 챔버(11)도 축방향으로 밀폐한다. 홈에 안내된 날개(18)는 이 두 케이스 부분 사이에 꼭 맞게 배치됨으로써, 초생달꼴 챔버(11)의 부분 챔버들이 이동을 위해 필요한 유격을 고려해서 서로에 대해 최대한 밀접해서 밀폐된다.

도 3은 치형부 톱니의 본 발명에 따른 실시예를 보여준다. 반경방향 평면내에서 구동축의 축선을 따라 절단한 종단면도로 치형부(25)의 톱니들의 가장 높은 치면(27)이 반경 R의 원호를 따라 연장되어 있다. 원호의 중심점은 이 반경방향 평면에 놓인다. 각 톱니들(29)의 이뿌리면(28)도 상응하게 연장되어 있다. 이같은 실시예 때문에 원칙적으로 구동축(15)의 축선이, 단면 I-I에서 구체화된, 캡 또는 리세스의 축방향 경계면에 의해 규정된 반경방향 평면에 대해 정확히 수직인 위치를 벗어날 수 있게 된다. 축선의 세로방향으로 아치형을 이루는 톱니(29)의 윤곽 때문에 각 오프셋 시에 해당 치형부가 내측 링(10)에 면접촉되면서도 마모를 촉진시키는 에지 압력이 발생하지 않는다. 에지 압력이 발생하지 않으면 동일한 배치일 때 더 높은 토크를 전달하면서도 구성부품이 빠르게 마모되거나 파괴되지 않는다. 상기 컨셉에 따라 좁게 유지되었던 기어 림(25)이 넓어지고, 치면이 커지기 때문에 보다 높은 토크를 이송 펌프에 전달할 수 있게 된다. 그 결과 양수량을 증가시킬 수 있게 된다. 또한 조립 및 제작시 제조 정확도(finishing accuracy)와 조립 정확도(assembly accuracy)의 요구수준이 완화되기 때문에 연료분사펌프의 제작비용이절감된다.

본 발명에 따른, 청구범위 제 1 항의 특징을 가진 연료분사펌프를 통해 에지 압력이 거의 방지되고, 치형부의 개별 톱니들을 지지하는 큰 면이 생기게 된다. 마모 및, 내측 링과 구동축의 치형부 사이 및/또는 내측 링과 인접한 펌프 케이스 부분들 사이에 끼는 경향이 줄어든다. 내측 링이 더 이상 구동측으로부터의 경사(tilting) 운동에 노출되지 않기 때문에, 내측 링이 매우 밀접하게 안내되어도 파손의 위험이 있는 경사력(tilting force)이 거의 발생하지 않는다. 마찰이 적어지면 마모도 적어지고, 양수량이 동일할 때 더 높은 토크를 전달할 수 있게 된다. 톱니의 구조로 인해 톱니의 폭이 클 때도 경사 모멘트가 더 이상 이송 펌프의 내측 링에 전달되지 않기 때문에 기존의 해결책에 비해 치형부의 폭을 크게 할 수 있다.

Claims (3)

1. 연료분사펌프의 하나 이상의 펌프 피스톤을 작동 캠을 거쳐 구동하고 연료분사펌프의 케이스 내부에 배치된 연료이송펌프를 구동하는 구동축(15)을 포함하고, 상기 연료이송펌프가 내측 링(10)과 외측 링(5)으로 이루어지고, 상기 내측 링은 안쪽 재킷면(14)이 구동축(15)상에 안내되고 여기서 치형부(12)를 거쳐 구동축(15)과 결합되고, 상기 외측 링과 내측 링(10) 사이에 이들 링 중 하나와 결합된 양변위 엘리먼트(18)가 배치되며, 상기 양변위 엘리먼트(18)를 통해 연료가 유입면(24)에서 방출면(22)으로 이송되고, 이때, 내측 링(10), 양변위 엘리먼트(18), 외측 링(5) 그리고 상기 부분을 밀접하게 안내하는 2개의 케이스 부분(3,25)사이에, 이송할 양의 연료가 포함되는 연료분사펌프에 있어서,

   상기 치형부가 스퍼기어(spur gear)로서, 구동축(15)의 둘레와 내측 링(10)의 안쪽 재킷면(14)에 톱니(29)를 가지며,

   상기 톱니 가운데 구동축(15) 또는 내측 링(10) 중 하나에 있는, 바람직하게는 내측 링(10)의 재킷면(14)에 있는 톱니(29)가 스퍼 치형부(12)를 형성하고,

   상기 구동축(15)의 축선의 세로방향으로 연장되어 있는, 이 축선의 반경방향평면에 놓인 톱니(29)가 톱니(29)의 치면(27)을 규정하며 상기 반경방향 평면에 놓인 중심점을 갖는 엔벨로프 써클(envelope circle)로서, 각 반경방향 평면에서 아 치형으로 연장되는 것을 특징으로 하는 연료분사펌프.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 톱니(29)의 치면(27)과 이뿌리면(28)이 각각 아치형으로 연장되는 것을 특징으로 하는 연료분사펌프.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 양변위 엘리먼트는 내측 링(10)의 반경방향 홈(17)에 지지된 날개(18)이고,

   상기 날개(18)가 외측 링(5)의 내부면(8)과, 케이스 부분(3, 25)의 인접한 면에 닿으며,

   상기 내측 링(10)의 바깥쪽 재킷면(9)이 외측링(5)의 내부면(8)과 함께 초승달모양의 챔버(11)를 규정하는 것을 특징으로 하는 연료분사펌프.