KR101091402B1 - 자동차용 고압연료펌프장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 고압연료펌프장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 GDI 엔진용 고압연료펌프를 실린더헤드의 어댑터에 설치할 때 조립이 간단하도록 하여 조립시간이 단축되도록 한 자동차용 고압연료펌프장치에 관한 것이다.

상술한 본 발명은,

구동캠의 회전과 연동하여 왕복 운동되는 피스톤을 갖는 자동차용 고압연료펌프장치에 있어서, 상기 피스톤이 관통되도록 관통공이 형성된 하우징과, 상기 관통공의 하부에 위치되어 상기 구동캠에 접촉되면서 상기 관통공을 통해 삽입된 상기 피스톤에 외력을 전달하는 롤러를 갖는 태핏수단; 상기 롤러와 접촉되게 상기 관통공에 삽입된 상기 피스톤에 설치되는 것으로, 상기 태핏수단이 상기 피스톤으로부터 분리되는 것을 방지하는 스톱퍼; 내부에 상기 태핏수단 및 상기 피스톤이 수용되는 수용부가 형성된 어댑터; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 고압연료펌프장치를 제공한다.

Description

자동차용 고압연료펌프장치{Automobile High-Pressure Fuel Pump}

본 발명은 자동차용 고압연료펌프장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 GDI 엔진용 고압연료펌프를 실린더헤드의 어댑터에 설치할 때 조립이 간단하도록 하여 조립시간이 단축되도록 한 자동차용 고압연료펌프장치에 관한 것이다.

현재 개발되어 양산되고 있는 전자제어 시스템(electronic management system; 이하 'EMS'라 함)은 보통 MPI(multi point injection)용으로 연료 분사계 구동 제어가 상대적으로 간단하고, 여러 제어 사양의 제어 수준도 단순하다.

그러나, 최근에는 연소실내에 연료를 직접 분사하는 GDI 엔진이 개발되고 있는바, GDI 엔진은 부분 부하시에는 압축 행정 말기에 연료를 분사하여 점화 플러그 주위의 공연비를 농후하게 하는 성층연소로 초희박 공연비(25∼40:1)에서도 쉽게 점화가 가능하도록 되어 있으며, 고부하시에는 흡입 행정 초기에 연료를 분사하여 이론 공연비(14.7:1) 연료에 의한 흡입공기 냉각으로 충진 효율을 향상시킬 수 있다.

또한 GDI 엔진은 실린더 안으로 연료를 직접 분사하므로 흡기포트 벽에 연료가 흡착되는 월 웨팅(wall wetting)현상도 줄일 수 있다.

GDI 엔진은 MPI 엔진에 비해 연료 분사계가 복잡(예를 들어, 고압연료펌프 제어, 인젝터 드라이버 제어가 추가되고 연료 분사 압력 피드백 제어가 필요함)하고 추가되는 제어 사양이 복잡하다.

또한, MPI 엔진은 워밍업 후 한가지 모드(이론 공연비 영역)만 가지나, GDI 엔진은 이론 공연비, 희박 운전영역, 초희박 운전영역의 3가지 영역이 존재한다.

이상적으로 GDI엔진은 초희박 운전 영역만이 존재하겠지만, 실제 차속이 일정 이하이고 수온이 일정 이하일 때는 운전의 안정성을 위해 이론 공연비 운전을 유지해야 하고, 이론 공연비 영역과 초희박 운전영역의 중간에 희박 운전 영역을 만들어 양 영역을 자주 왕복하는 것에 대한 충격을 최소해야 한다.

특히 GDI엔진은 연료탱크에서 공급되는 약 4bar 정도의 저압의 연료를 약 150 ~ 200bar 정도의 고압 연료로 증대시키기 위해 고압연료펌프가 필요한바, 상기 고압연료펌프는 실린더헤드에 형성된 어댑터에 장착되어 캠샤프트의 회전에 의한 캠구동에 의해 펌핑 작업을 수행한다.

도1은 종래 GDI엔진용 고압연료펌프를 나타낸 분해 측면도이고, 도2는 종래 GDI엔진용 고압연료펌프가 장착되도록 실린더헤드에 마련된 어댑터를 나타낸 평면도이며, 도3은 종래 GDI엔진용 고압연료펌프가 구동캠과 접촉되어 있는 상태를 나타낸 결합 단면도이다.

도1에 도시된 바와 같이 종래 고압연료펌프(10)는 어댑터(20)에 설치되는데, 상기 어댑터(20)는 실린더헤드(미도시)에 일체로 형성되거나 실린더헤드에 탈착 가 능하게 별물로 이루어지기도 한다.

상기 어댑터(20)에는 롤러(30)가 삽입되는데, 상기 롤러(30)에는 외주면 일측에 키(31)가 돌출 형성되고, 상기 어댑터(20)의 내주면 상에는 도2에 나타낸 바와 같이 키홈(21)이 형성되어 있어서, 상기 롤러(30)가 상기 어댑터(20)에 삽입될 때 상기 키(31)와 키홈(21)이 일치되는 방향으로만 삽입이 가능하다.

이렇게 상기 어댑터(20)에 상기 롤러(30)가 삽입되고 나면 펌프바디(11)가 상기 어댑터(20)에 설치되는데, 이때 상기 펌프바디(11)에는 소정길이의 피스톤(12)이 돌출 형성되어 있는바, 상기 피스톤(12)의 끝단에 브래킷(13)이 결합된다.

이와 같이 브래킷(13)이 결합된 피스톤(12)은 상기 롤러(30)의 상부에 위치되도록 상기 어댑터(20) 내부로 삽입되어 도3과 같은 상태로 결합된다.

즉, 상기 어댑터(20)에 고압연료펌프(10)를 설치하기 위해서는 몇 단계의 조립공정을 거쳐야 하는데, 먼저 상기 어댑터(20)에 롤러(30)를 방향에 맞게 조립한 후, 상기 피스톤(12)과 브래킷(13)을 결합시키고 브래킷(13)이 결합된 피스톤(12)을 상기 어댑터(20)로 진입시켜 도3과 같은 상태가 되도록 조립한다.

따라서, 도3과 같은 상태가 되면 캠샤프트(미도시)에 설치된 구동캠(1)이 회전함에 따라 상기 롤러(30)가 펌프바디(11) 쪽으로 움직이는 직선운동을 하면서 상기 피스톤이 왕복운동을 하게 되어 고압연료펌프(10)에서 펌핑작업이 수행된다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 고압연료펌프(10)는 어댑터(20)에 고압연 료펌프를 설치하기 위한 작업단계가 너무 많아 조립시간이 많이 걸리므로 양산성이 저하되는 문제가 있다.

즉, 종래에는 조립라인에서 어댑터(20)에 롤러(30)를 삽입하여 직접 조립하는데, 이때 롤러(30)가 어댑터(20)에 잘 삽입되지 않을 뿐만 아니라 삽입시 키와 키홈을 서로 맞추는 방향성을 고려해야 하므로 작업시간이 더욱 많이 소요되고, 특히 피스톤에 브래킷까지 결합시켜야 하므로 양산성이 저하되는 문제를 야기한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 고압연료펌프를 어댑터에 설치하기 위한 조립단계가 간소화되도록 태핏을 펌프바디의 피스톤에 선체결하여 조립라인에서는 태핏을 어댑터에 간단하게 삽입시키기만 하면 조립이 완료되도록 함에 있다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 본 발명은,

구동캠의 회전과 연동하여 왕복 운동되는 피스톤을 갖는 자동차용 고압연료펌프장치에 있어서,

상기 피스톤이 관통되도록 관통공이 형성된 하우징과, 상기 관통공의 하부에 위치되어 상기 구동캠에 접촉되면서 상기 관통공을 통해 삽입된 상기 피스톤에 외력을 전달하는 롤러를 갖는 태핏수단;

상기 롤러와 접촉되게 상기 관통공에 삽입된 상기 피스톤에 설치되는 것으로, 상기 태핏수단이 상기 피스톤으로부터 분리되는 것을 방지하는 스톱퍼;

내부에 상기 태핏수단 및 상기 피스톤이 수용되는 수용부가 형성된 어댑터; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 고압연료펌프장치를 제공한다.

또한, 상기 하우징 상부에 있는 피스톤 상에는 탄성부재가 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스톱퍼는 상기 피스톤에 설치되는 스냅링인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 펌프바디에 태핏수단이 선체결되어 조립라인으로 공급되는바, 조립라인에서는 실린더헤드에 있는 어댑터에 태핏수단을 삽입설치하기만 하면 되므로, 종전에 비해 조립시간이 크게 단축되어 양산성이 개선되는 특유의 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

도4는 본 발명에 따른 자동차용 고압연료펌프장치의 펌프바디와 태핏수단이 분리된 상태를 나타낸 분리 단면도이고, 도5는 도4의 상태에서 피스톤에 태핏수단을 끼운 후 고정시킨 상태를 나타낸 결합 단면도이며, 도6은 도5의 고압연료펌프를 어댑터에 조립하여 구동캠에 의해 구동될 수 있는 상태를 나타낸 최종 조립 단면도이다.

도4 내지 도6에 도시된 바와 같이, 본 발명은 구동캠(1)의 회동과 연동하여 왕복 운동되는 피스톤(111)을 갖는 자동차용 고압연료펌프장치(100)에 관한 것으로, 크게 태핏수단(120)과 스톱퍼(130)와 어댑터(140)를 포함하여 이루어진다.

상기 피스톤(111)은 펌프바디(110)의 일측에 소정길이만큼 돌출되게 설치되는데, 상기 피스톤(111)이 그 길이방향으로 왕복 운동을 하게 됨에 따라 상기 펌프바디(110)는 연료를 고압으로 펌핑하여 압송하게 된다.

상기 피스톤(111)의 왕복 운동에 따른 상기 펌프바디(110)의 펌핑 작용 및 그 구조는 공지기술에 해당하고, 본 발명의 요지와 크게 관련이 없으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

한편, 상기 태핏수단(120)은 도4에 나타낸 바와 같이 하우징(121)과 롤러(122)가 하나의 몸체로 이루어져 있다.

상기 하우징(121)에는 그 상부면 일측에 상기 피스톤(111)이 관통되도록 관통공(121a)이 형성되며, 상기 롤러(122)는 상기 관통공(121a)의 하부에 위치되어 실질적으로 구동캠(1)에 접촉되면서 상기 구동캠(1)에 의하여 상기 관통공(121a)을 통해 삽입된 상기 피스톤(111)에 외력을 전달하게 되는 구성이다.

도4에는 상기 하우징(121)과 상기 롤러(122)가 상호 분리되어 있는 것으로 보이지만, 이것은 단면 상태를 나타내다 보니 분리된 것으로 보이는 것일 뿐 상기 하우징(121)과 롤러(122)는 서로 연결되어 있고 특히 상기 롤러(122)는 상기 하우 징(121)에 회전 가능하게 설치되는 것이 바람직하다.

상기 피스톤(111)은 상기 하우징(121)의 관통공(121a)으로 삽입되어 상기 롤러(122)에 접촉될 때까지 진입되며, 상기 피스톤(111)의 끝단부가 상기 롤러(122)에 접촉되고 나면 도5에 나타낸 바와 같이 스톱퍼(130)에 의해 상기 피스톤(111)과 상기 태핏수단(120)이 서로 분리되는 것이 방지된다.

여기서, 상기 스톱퍼(130)는 상기 롤러(122)와 접촉되게 상기 관통공(121a)에 삽입된 상기 피스톤(111)에 설치되는 것으로, 상기 피스톤(111)이 상기 관통공(121a)에 끼워진 상태에서 태핏수단(120)이 피스톤(111)으로부터 분리되는 것을 방지하게 된다.

이때, 상기 스톱퍼(130)는 상기 피스톤(111)의 원주상에 설치되는 스냅링으로 이루어지는 것으로 바람직한 바, 상기 스톱퍼(130)가 설치될 피스톤(111)의 일측부위에는 링홈이 형성되는 것이 좋다. 상기 링홈은 도면에 별도로 도시하지 않는다.

따라서, 상기 피스톤(111)이 상기 태핏수단(120)에 끼워진 상태로 상기 스톱퍼(130)가 설치되면 도5와 같은 상태가 되는데, 이 상태로 조립라인에 공급되면 조립라인에서는 어댑터(140)에 도5와 같은 상태의 태핏수단(120)이 구비된 펌프바디(110)를 끼우기만 하면 되므로 조립공정이 매우 간편해진다.

즉, 도6에 나타낸 바와 같이 실린더헤드(미도시)에는 어댑터(140)와 구동 캠(1)이 설치되어 있는데, 상기 어댑터(140)에 도5와 같이 피스톤(111)이 삽입된 태핏수단(120)이 설치되면 상기 롤러(122)가 상기 구동캠(1)에 접촉된다.

이 상태에서 상기 구동캠(1)이 회전하면 상기 롤러(122)가 구동캠(1)에 의하여 승강하면서 상기 피스톤(111)에 외력을 가해 상기 피스톤(111)이 왕복 운동되도록 하여 고압의 연료가 압송되도록 한다.

이때, 상기 하우징(121)의 상부에 있는 피스톤(111) 상에는 탄성부재(150)가 설치되는 것이 바람직한데, 상기 탄성부재(150)는 상기 롤러(122)가 하강될 때 원위치로 복원되도록 하는 복원력을 제공한다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 설명된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 구성요소의 치환과 변형이 가능한바, 이 또한 본 발명의 권리에 속하게 된다.

도1은 종래 GDI엔진용 고압연료펌프를 나타낸 분해 측면도,

도2는 종래 GDI엔진용 고압연료펌프가 장착되도록 실린더헤드에 마련된 어댑터를 나타낸 평면도,

도3은 종래 GDI엔진용 고압연료펌프가 구동캠과 접촉되어 있는 상태를 나타낸 결합 단면도,

도4는 본 발명에 따른 자동차용 고압연료펌프장치의 펌프바디와 태핏수단이 분리된 상태를 나타낸 분리 단면도,

도5는 도4의 상태에서 피스톤에 태핏수단을 끼운 후 고정시킨 상태를 나타낸 결합 단면도,

도6은 도5의 고압연료펌프를 어댑터에 조립하여 구동캠에 의해 구동될 수 있는 상태를 나타낸 최종 조립 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110 : 펌프바디 111 : 피스톤

120 : 태핏수단 121 : 하우징

122 : 롤러 130 : 스톱퍼

140 : 어댑터 150 : 탄성부재

Claims (3)

1. 삭제
2. 구동캠(1)의 회전과 연동하여 왕복 운동하며, 스톱퍼(130)가 설치되는 부위에 홈이 형성된 피스톤(111)을 갖는 자동차용 고압연료펌프장치에 있어서,

   상기 피스톤(111)이 관통되도록 관통공(121a)이 형성된 하우징(121)과, 상기 관통공(121a)의 하부에 위치되어 상기 구동캠(1)에 접촉되면서 상기 관통공(121a)을 통해 삽입된 상기 피스톤(111)에 외력을 전달하는 롤러(122)를 갖는 태핏수단(120);

   상기 롤러(122)와 접촉되게 상기 관통공(121a)에 삽입된 상기 피스톤(111)에 설치되는 것으로, 상기 태핏수단(120)이 상기 피스톤(111)으로부터 분리되는 것을 방지하도록 상기 홈에 설치되는 스톱퍼(130);

   내부에 상기 태핏수단(120) 및 상기 피스톤(111)이 수용되는 수용부가 형성된 어댑터(140);

   상기 하우징(121) 상부에 있는 피스톤(111) 상에 설치된 탄성부재(150);

   를 포함하며,

   상기 롤러(122)는 회전 가능한 구조로 상기 하우징(121)에 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차용 고압연료펌프장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 스톱퍼(130)는 상기 피스톤(111)에 설치되는 스냅링인 것을 특징으로 하는 자동차용 고압연료펌프장치.

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