KR101014668B1 - 엔진의 연료공급펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펌프하우징의 내측을 통과하는 연료가 캠축과 캠축삽입공 사이의 틈으로 누출되는 것이 방지되도록 한 엔진의 연료공급펌프에 관한 것으로서, 일측면에 캠축삽입공이 형성된 펌프하우징과, 상기 펌프하우징의 내부에 설치되고 상기 캠축삽입공에 삽입되어 펌프하우징의 외측으로 노출되는 캠축이 결합된 편심캠과, 상기 편심캠에 의해 상기 펌프하우징의 내측에서 왕복 이동되는 캠하우징을 포함하는 엔진의 연료공급펌프에 있어서, 상기 캠축삽입공의 내측에 삽입되고, 중앙부에 상기 캠축이 통과되는 관통공이 형성되며, 외측면에 상기 캠축과 수직 방향으로 관통된 다수의 실링재 삽입공이 형성되고, 상기 실링재삽입홈의 내측에 실링재가 충진된 오일리스베어링이 구비된 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 펌프하우징 내부의 고압 상태의 연료가 누출되는 것을 차단하여 펌프하우징 내부의 압력 유지가 더욱 용이하게 이루어질 뿐만 아니라, 연료 누출에 따른 손실을 방지하고, 화재 발생 위험을 방지하는 효과를 가지게 된다.

DME, 디젤엔진, 연료공급펌프, 오일리스베어링

Description

엔진의 연료공급펌프{A fuel supply pump for a diesel engine}

본 발명은 엔진에 연료를 공급하는 연료공급펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 펌프하우징의 내측을 통과하는 연료가 캠축과 캠축삽입공 사이의 틈으로 누출되는 것이 방지되도록 한 엔진의 연료공급펌프에 관한 것이다.

일반적으로 디젤엔진은 연료분사방식과 연소과정의 특성 때문에 비교적 비정제된 연료 즉 경유를 사용할 수 있다. 이렇게 디젤엔진은 저급 연료도 사용이 가능하므로 연료비가 적게 드는 장점이 있는 반면, 대기오염물질과 냄새의 방출, 작동 소음이나 진동 등이 크다는 단점이 있다.

이와 같은 특징에 따라 디젤 엔진에 의한 대기오염을 감소시키기 위한 수단으로서 경유 대신에 DME를 연료로 이용하는 디젤엔진이 주목받고 있다.

경유의 대체연료로 디젤엔진에 널리 사용되는 디메틸에테르(Dimethyl Ether, 이하 'DME'라 한다)는 천연가스나 석탄으로부터는 물론, 폐플라스틱이나 바이오매스 등의 다양한 에너지원으로부터 생산할 수 있으며, 친환경적인 특징을 가지고 있다.

이와 같은 특성을 갖는 DME 연료는 종래의 연료인 경유와 달리 액화 가스 연 료로서, DME 연료는 경유와 비교해서 비점온도가 낮고 상온에서 기화되며 점도가 상대적으로 낮은 반면에, 경유는 대기압 및 상온에서 액체로 존재한다.

종래의 연료공급펌프는 연료탱크로부터 이송펌프를 통해 공급되는 DME연료와 같은 대체연료를 압축하고, 이 압축된 대체연료를 관로를 통해 커먼레일로 공급하며, 상기 커먼레일에 공급된 DME 연료는 관로를 통해 다시 엔진의 각 연소실에 구비된 다수의 인젝터로 공급된다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 종래의 연료공급펌프는 펌프하우징(10)의 내부에 설치되는 편심캠(20)과, 상기 편심캠(20)을 둘러싸면서 상기 편심캠(20)에 의해 좌우로 왕복이동되는 캠하우징(22)과, 상기 캠하우징(22)의 양측면에 각각 맞닿은 상태로 스프링(31)에 의해 지지되는 한 쌍의 플런저(30)와, 상기 플런저(30)가 슬라이딩 가능하게 삽입되고 상기 펌프하우징(10)의 양 측에 각각 관통되게 장착되는 배럴(40)을 포함한다.

이와 같이 구성됨에 따라 상기 편심캠(20)이 캠축(21)에 의해 회전되면서 캠하우징(22)을 좌우로 이동시키면, 상기 캠하우징(22)은 이의 양측면에 각각 맞닿은 플런저(30)를 외측으로 번갈아 밀게 된다.

상기 캠하우징(22)에 의해 상기 플런저(30)가 외측으로 밀리면서 유입관을 통해 배럴(40)의 내부에 유입된 DME 연료가 배출관을 통해 배출되고, 이때, 상기 플런저(30)를 지지하는 스프링(31)이 압축되며, 상기 캠하우징(22)에 의해 플런저(30)에 가해지는 힘이 해제되면 상기 플런저(30)는 스프링(31)에 의해 처음의 위치로 복귀됨으로써, 플런저(30)가 배럴(40)에서 왕복 이동되면서 DME 연료를 고압으로 공급하게 되는 것이다.

또한, 상술한 것과 같은 종래의 연료공급펌프는 외부에서 전달되는 동력을 캠축(21)과 연결하기 위하여 캠축(21)이 펌프하우징(10)의 외측으로 노출 배치되는데, 이때, 상술한 펌프하우징(10)의 일측면에는 캠축(21)이 삽입되어 회전되도록 관통 형성된 캠축삽입공(11)이 형성되고, 상기 캠축삽입공(11)의 내측으로는 펌프하우징(10) 내부를 흐르는 고압의 대체연료가 새는 것을 방지하기 위하여 오링(O-ring)(100)을 삽입하고 있다.

하지만, 상기와 같은 종래의 연료공급펌프는 연료의 누출을 방지하기 위한 수단으로 오링을 이용함에 따라 캠축과 선접촉되는 오링이 쉽게 마모되는 문제점이 발생하였고, 오링이 마모된 경우에는 누유가 발생되어 연료의 손실이 이루어질 뿐만 아니라, 연료공급펌프 내부의 압력을 일정하게 유지시키기가 매우 힘든 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 펌프하우징의 내측을 통과하는 연료가 캠축과 캠축삽입공 사이의 틈으로 누출되는 것이 방지되도록 함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 펌프하우징 내부의 연료의 압력에 의해 오일리스베어링이 캠축삽입공에 밀착 고정되도록 함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 윤활유가 오일리스베어링과 캠축 사이에 충진되도록 함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 오일리스베어링과 캠축 사이 공간의 밀폐가 더욱 안정적으로 이루어지도록 함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 오일리스베어링의 이탈이 방지되도록 함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 고정링이 캠축삽입공의 내측면 및 캠축의 외측면에 탄력적으로 밀착되도록 함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 캠축삽입공에서 고정링의 이탈이 방지되도록 함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 일측면에 캠축삽입공이 형성된 펌프하우징과, 상기 펌프하우징의 내부에 설치되고 상기 캠축삽입공에 삽입되어 펌프하우징의 외측으로 노출되는 캠축이 결합된 편심캠과, 상기 편심캠에 의해 상기 펌프하우징의 내측에서 왕복 이동되는 캠하우징을 포함하는 엔진의 연료공급펌프에 있어서, 상기 캠축삽입공의 내측에 삽입되고, 중앙부에 상기 캠축이 통과되는 관통공이 형성되며, 외측면에 상기 캠축과 수직 방향으로 관통된 다수의 실링재 삽입공이 형성되고, 상기 실링재삽입홈의 내측에 실링재가 충진된 오일리스베어링이 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오일리스베어링;은 상기 펌프하우징의 내측벽에 걸림 고정되는 플랜지가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 캠축삽입공에 관통 형성되고, 상기 오일리스베어링 측으로 윤활유를 주입하는 윤활유주입공이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오일리스베어링의 외경이 상기 캠축삽입공의 내경보다 작게 형성되고, 상기 오일리스베어링과 상기 캠축삽입공의 사이 공간에 립씰이 삽입된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 캠축삽입공의 외측 끝단에 삽입되고, 상기 오일리스베어링을 지지하는 고정링이 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정링은, 상기 오일리스베어링의 반대측으로 양 측이 각각 상기 캠축삽입공의 내측면 및 캠축의 외측면에 탄성 지지되도록 이격된 탄력지지편이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 캠축삽입공의 외측 끝단에 상기 캠축삽입공의 내측방으로 돌출 형성되어 상기 탄력지지편을 지지하는 지지턱이 형성된 것을 특징으로 한다.

이에, 본 발명은 캠축삽입공의 내측에 오일리스베어링을 삽입하여 펌프하우징의 내측을 통과하는 연료가 캠축과 캠축삽입공 사이의 틈으로 누출되는 것이 방지되도록 함으로서, 펌프하우징 내부의 고압 상태의 연료가 누출되는 것을 차단하여 펌프하우징 내부의 압력 유지가 더욱 용이하게 이루어질 뿐만 아니라, 연료 누출에 따른 손실을 방지하고, 화재 발생 위험을 방지하는 효과를 가지게 된다.

또한, 본 발명은 오일리스베어링의 일측에 플랜지를 형성하여 펌프하우징 내부의 연료의 압력에 의해 오일리스베어링이 캠축삽입공에 밀착 고정되도록 함으로서, 별도의 고정수단을 구비하지 않고서도 연료의 압력에 의해 오일리스베어링을 일정 위치에 고정할 수 있게 되어 연료공급펌프의 작동이 더욱 안정적으로 이루어지면서도 원활한 누유 방지 기능을 수행할 수 있는 효과를 가지게 된다.

또한, 본 발명은 윤활유주입공을 형성하여 윤활유가 오일리스베어링과 캠축 사이에 충진되도록 함으로서, 윤활유에 의해 캠축의 회전시에 발생되는 마찰을 더욱 저감시킬 뿐만 아니라, 기밀 성능이 극대화되는 효과를 가지게 된다.

또한, 본 발명은 립씰을 구비하여 오일리스베어링과 캠축 사이 공간의 밀폐가 더욱 안정적으로 이루어지도록 함으로서, 캠축의 회전시에 발생되는 진동 등에 의한 캠축삽입공과 오일리스베어링 사이의 틈을 더욱 효과적으로 방지하여 연료의 누출을 더욱 효과적으로 차단할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 고정링을 구비하여 오일리스베어링의 이탈이 방지되도록 함으로서, 오일리스베어링에 의한 누유 방지 기능이 극대화됨과 동시에 고정링에 의한 2차적인 기밀이 이루어지고, 윤활유의 누출을 방지하는 효과를 가지게 된다.

또한, 본 발명은 고정링에 탄력지지편을 형성하여 캠축삽입공의 내측면 및 캠축의 외측면에 탄력적으로 밀착되도록 함으로서, 고정링이 견고하게 고정되면서도 윤활유의 누출을 차단하는 효과를 가지게 된다.

또한, 본 발명은 지지턱을 형성하여 캠축삽입공에서 고정링의 이탈이 방지되도록 함으로서, 캠축의 회전 과정에서 고정링의 이탈을 원천적으로 차단하여 연료공급펌프가 더욱 안정적으로 작동되는 효과를 가지게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 연료공급펌프의 일 예를 보인 A-A선 단면도이고, 도 4는 도 3의 B부분의 확대도이며, 도 5는 본 발명의 오일리스베어링의 사시도로서, 도시된 것과 같이 본 발명은 디젤 엔진에 적용되는 DME 연료를 고압으로 가압하는 연료공급펌프에 관한 것으로서, 특히 펌프하우징(10)에 형성된 캠축삽입공(11)과 편심캠(20)을 회전시키는 캠축(21)의 사이에 오일리스베어링(50)을 삽입하여 펌프하우징(10) 내부의 고압의 연료가 캠축(21)과 캠축삽입공(11) 사이의 틈을 통해 누출되는 것이 방지되도록 한 것이다.

상기 펌프하우징(10)은 DME 연료를 고압으로 가압하는 공간을 형성하는 것으로서, 내측으로는 후술되는 편심캠(20) 및 캠하우징(22)이 삽입되는 공간부가 형성되고, 일측면에 캠축삽입공(11)이 펌프하우징(10)의 외측방으로 돌출되면서 관통 형성된다.

상기 편심캠(20)은 상기 펌프하우징(10)의 내측에 회전 가능하게 삽입되고, 일측면에 상기 캠축삽입공(11)에 회전 가능하게 삽입되어 펌프하우징(10)의 외측으로 노출 배치되는 캠축(21)이 일체로 결합되어 캠축(21)에 의해 회전되면서 후술되는 캠하우징(22)을 좌,우로 이동시키는 역할을 한다.

상기 캠하우징(22)은 상기 편심캠(20)에 의해 좌,우로 왕복 이동되면서 그 양 측면에 각각 맞닿은 플런저(30)를 외측으로 번갈아 밀어주는 역할을 한다.

상기 플런저(30)는 캠하우징(22)에 의해 외측으로 밀리면서 유입관을 통해 배럴(40)의 내부에 유입된 DME 연료와 같은 저점도의 대체연료를 상기 배럴(40)의 외부로 밀어내어 고압으로 배출시키는 역할을 한다.

상기 플런저(30)를 지지하는 스프링(31)은 캠하우징(22)에 의해 가압되다가 상기 캠하우징(22)에 의해 상기 플런저(30)에 가해지는 힘이 해제되면 상기 플런저(30)를 처음의 위치로 복귀시키는 역할을 한다.

상기 배럴(40)은 플런저(30)를 지지하여 내측으로 유입된 저점도의 대체연료가 상기 플런저(30)에 의해 고압으로 배출될 수 있도록 하는 것이다.

상기 오일리스베어링(50)은 강성을 갖는 금속재 등으로 형성되되 상술한 캠축삽입공(11)의 내경과 대응되는 외경의 원통형으로 형성되도록 하고, 중앙부에는 상술한 캠축(21)의 외경과 대응되는 직경으로 관통된 관통공(51)이 형성되며, 외측면에는 상기 캠축(21)과 수직 방향으로 관통된 다수의 실링재삽입공(52)이 형성되도록 하고, 상기 실링재삽입공(52)의 내측에 탄성변형력을 갖는 실링재(53)가 충진되도록 한다.

이에 따라, 고정된 펌프하우징(10)의 내측에서 회전 작동되는 캠축(21)이 관통공(51)에 삽입되어 원활하게 회전 작동됨과 동시에 실링재(53)가 동시에 넓은 면적의 캠축(21)에 밀착되면서 펌프하우징(10)의 내부를 통과하는 연료의 누출을 차단할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 오일리스베어링(50)의 일측으로는 상기 펌프하우징(10)의 내측벽에 걸림 고정되도록 상기 캠축삽입공(11)의 내경보다 큰 직경을 갖는 플랜지를 형성함으로써, 펌프하우징(10) 내부의 연료의 압력이 플랜지를 가압하면서 별도의 고정수단을 구비하지 않고서도 오일리스베어링(50)이 캠축삽입공(11)에 상시 일정한 위치에 견고히 고정되도록 하는 것이 바람직하다.

더불어, 상기 캠축삽입공(11)은 상술한 펌프하우징(10)의 외측으로 돌출된 관 형상으로 형성되도록 하되, 상기 캠축삽입공(11)의 외측면으로 관통 형성되는 윤활유주입공(111)을 형성하고, 상기 윤활유주입공(111)을 통해 상기 캠축(21)과 캠축삽입공(11)의 사이 공간으로 통상의 윤활유가 주입되도록 함으로써, 캠축(21)의 작동 과정에서 발생되는 마찰이 최소화되어 캠축(21) 및 오일리스베어링(50)의 마모를 방지할 뿐만 아니라, 작동 소음이 최소화되고, 윤활유에 의해 생성되는 유막에 의한 누유 방지가 이루어지도록 하는 것도 무방하다.

또한, 상기 오일리스베어링(50)은, 외경이 상기 캠축삽입공(11)의 내경보다 작게 형성되도록 하고, 상기 오일리스베어링(50)과 캠축삽입공(11)의 사이 공간으로는 테프론 재질 등으로 형성된 공지의 립씰(12)(Lip seal)을 삽입함으로써, 진동 및 소음을 흡수함과 동시에 누유 효과가 더욱 향상되도록 하는 것도 무방하다.

더불어, 상술한 캠축삽입공(11)의 외측 끝단으로는 상기 오일리스베어링(50)의 외측 끝단을 지지하여 오일리스베어링(50)이 캠축삽입공(11)의 외측으로 빠져나오는 것을 방지하면서 윤활유의 누설이 방지되도록 하는 고정링(13)을 삽입하여 고정함으로써, 오일리스베어링(50)의 안정적인 기밀 효과가 이루어짐과 동시에 캠축(21)의 원활한 회전이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 고정링(13)은 중앙부가 관통되어 상술한 캠축(21)이 통과되고, 상기 캠축삽입공(11)의 내측에 삽입 고정되는 링 형상으로 형성되도록 하되, 오일리스베어링(50)과 접촉되는 면의 반대 측으로는 일측이 상기 캠축삽입공(11)의 내측면에 탄성 지지되고, 타측이 상기 캠축(21)의 외측면에 탄성지지되도록 이격 돌출된 한 쌍의 탄력지지편(131)을 형성함으로써, 고정링(13)이 캠축삽입공(11)의 내측에 견고하게 지지됨과 동시에 캠축(21)의 작동 과정에서 발생되는 진동을 흡수하고, 캠축(21) 및 캠축삽입공(11)에 안정적으로 밀착 고정되도록 한다.

또한, 상술한 캠축삽입공(11)의 외측 끝단에는 상기 캠축삽입공(11)의 내측방으로 돌출 형성되면서 상기 탄력지지편(131)의 후방 끝단을 지지하는 지지턱(112)이 형성되도록 함으로써, 고정링(13)의 이탈을 방지하여 안정적인 작동이 이루어지도록 하고, 연료공급펌프를 조립할 때에는 고정링(13)을 캠축삽입공(11)의 외측에서 캠축삽입공(11)의 내측으로 밀어넣으면 상술한 탄력지지편(131)이 오무려지면서 지지턱(112)을 통과한 후 다시 탄성에 의해 벌려지면서 탄력지지편(131)이 지지턱(112)에 걸림 고정됨으로써, 조립이 더욱 간편하게 이루어지게 되는 것이다.

도 1은 연료공급펌프의 일 예를 보인 개략 종단면도.

도 2는 종래 연료공급펌프의 일 예를 보인 A-A선 단면도.

도 3은 본 발명의 연료공급펌프의 일 예를 보인 A-A선 단면도.

도 4는 도 3의 B부분의 확대도.

도 5는 본 발명의 오일리스베어링의 사시도.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 펌프하우징

11 : 캠축삽입공 111 : 윤활유주입공

112 : 지지턱 12 : 립씰

13 : 고정링 131 : 탄력지지편

20 : 편심캠

21 : 캠축 22 : 캠하우징

30 : 플런저

31 : 스프링

40 : 배럴

50 : 오일리스베어링

51 : 관통공 52 : 실링재삽입공

53 : 실링재 54 : 플랜지

Claims (7)

1. 일측면에 캠축삽입공(11)이 형성된 펌프하우징(10)과, 상기 펌프하우징(10)의 내부에 설치되고 상기 캠축삽입공(11)에 삽입되어 펌프하우징(10)의 외측으로 노출되는 캠축(21)이 결합된 편심캠(20)과, 상기 편심캠(20)에 의해 상기 펌프하우징(10)의 내측에서 왕복 이동되는 캠하우징(22)을 포함하는 엔진의 연료공급펌프에 있어서,

   상기 캠축삽입공(11)의 내측에 삽입되고, 중앙부에 상기 캠축(21)이 통과되는 관통공(51)이 형성되며, 외측면에 상기 캠축(21)과 수직 방향으로 관통된 다수의 실링재삽입공(52)이 형성되고, 상기 실링재삽입공(52)의 내측에 실링재(53)가 충진된 오일리스베어링(50)이 구비된 것을 특징으로 하는 엔진의 연료공급펌프.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 오일리스베어링(50);은

   상기 펌프하우징(10)의 내측벽에 걸림 고정되는 플랜지가 형성된 것을 특징으로 하는 엔진의 연료공급펌프.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 캠축삽입공(11)에 관통 형성되고, 상기 오일리스베어링(50) 측으로 윤활유를 주입하는 윤활유주입공(111)이 형성된 것을 특징으로 하는 엔진의 연료공급 펌프.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 오일리스베어링(50)의 외경이 상기 캠축삽입공(11)의 내경보다 작게 형성되고, 상기 오일리스베어링(50)과 상기 캠축삽입공(11)의 사이 공간에 립씰(12)이 삽입된 것을 특징으로 하는 엔진의 연료공급펌프.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 캠축삽입공(11)의 외측 끝단에 삽입되고, 상기 오일리스베어링(50)을 지지하는 고정링(13)이 구비된 것을 특징으로 하는 엔진의 연료공급펌프.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 고정링(13)은,

   상기 오일리스베어링(50)의 반대측으로 양 측이 각각 상기 캠축삽입공(11)의 내측면 및 캠축(21)의 외측면에 탄성 지지되도록 이격된 탄력지지편(131)이 형성된 것을 특징으로 하는 엔진의 연료공급펌프.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 캠축삽입공(11)의 외측 끝단에 상기 캠축삽입공(11)의 내측방으로 돌출 형성되어 상기 탄력지지편(131)을 지지하는 지지턱(112)이 형성된 것을 특징으로 하는 엔진의 연료공급펌프.

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