KR101270332B1

KR101270332B1 - 연료펌프용 동력전달장치

Info

Publication number: KR101270332B1
Application number: KR1020070131425A
Authority: KR
Inventors: 한승희
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2013-05-31
Also published as: KR20090063899A

Abstract

본 발명은 연료펌프용 동력전달장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진으로부터 동력을 전달받지만 엔진 회전수와 무관하게 항상 일정한 회전수로 회전되도록 하여 송출압력이 항상 일정하게 유지될 수 있도록 한 자동차 연료펌프용 동력전달장치에 관한 것이다.

상술한 본 발명은, 엔진회전축과 연결된 고속피니언;

상기 고속피니언에 스플라인 결합되는 것으로, 회전속도 증가에 따라 상기 고속피니언으로부터 돌출되면서 회전되는 관성회전부;

상기 관성회전부의 저속 회전시 그 관성회전부로부터 동력을 받아 회전되는 저속피니언;

상기 저속피니언과 기어결합되어 회전되며 연료펌프 회전축과 연결된 저속종동기어;

상기 저속종동기어와 별개로 회전되며, 상기 고속피니언으로부터 동력을 전달받는 중공의 고속종동기어;

상기 고속종동기어에 내장되어 상기 저속종동기어와 동축 일체로 회전되며, 회전속도 증가에 따라 상기 고속종동기어에 밀착되는 원심클러치;를 포함하여 구성되는 연료펌프용 동력전달장치를 제공한다.

Description

연료펌프용 동력전달장치{Power Transmission Apparatus for Fuel Pump}

일반적으로, 자동차용 연료펌프는 연료탱크에 저장된 연료를 인젝터에서 소정압력으로 분사할 수 있도록 압송하는 장치로, 특히 디젤엔진의 경우는 엔진 회전축과 기어결합되어 엔진으로부터 동력을 전달받는다.

따라서, 연료펌프의 회전수는 엔진 회전수에 영향을 받게 되는바, 엔진이 저속으로 회전되는 경우에는 연료펌프의 회전수도 낮아져 연료의 압송압력은 낮아지게 되며, 엔진이 고속으로 회전되는 경우에는 연료펌프의 회전수도 높아져 압송압력이 상승된다.

도1은 종래 연료펌프의 연료압력을 나타낸 도면이다.

여기서 보면, 종래의 연료펌프는 엔진회전수에 비례하여 연료압력이 상승되 는데, 이것은 연료펌프가 엔진 회전축에 단순히 기어결합되어 엔진으로부터 동력을 전달받기 때문이다.

따라서, 상술한 바와 같은 종래의 연료펌프는 엔진의 회전수에 따라 폄프의 회전수가 영향을 받아 연료 송출압력이 가변적으로 변하기 때문에 인젝터에서 일정한 연료압력이 유지되어야 함에도 불구하고 연료압력을 일정하게 유지할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 엔진 회전수가 낮은 구간에서는 연료압력이 지나치게 낮고, 엔진 회전수가 높은 구간에서는 연료압력이 불필요하게 높아지는바, 특히 엔진의 고속회전에서는 펌프에 걸리는 부하가 커져서 엔진의 출력이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 엔진으로부터 동력을 전달받되 엔진 회전수와 무관하게 거의 일정한 속도로 연료펌프가 회전되도록 함으로써 연료 송출압력이 항상 일정하게 유지되도록 함에 있다.

특히, 엔진 고속회전시에는 연료펌프에 전달되는 출력이 최소화되도록 하여 엔진의 출력저하를 방지하는데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 본 발명은, 엔진회전축과 연결된 고속피니언;

상기 관성회전부는 상기 고속피니언으로부터 멀어지는 쪽으로 관성질량이 증가되는 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 저속피니언은 상기 관성회전부를 수용하며, 상기 관성회전부의 저속회전시 상기 저속피니언과 내접되는 것을 특징으로 한다.

상기 원심클러치는, 상기 저속종동기어와 회전축을 매개로 연결된 회전부와; 상기 회전부에 탄성 설치되어 회전시 원심력에 의해 원주방향으로 돌출되어 상기 고속종동기어의 내측면에 밀착되는 원심부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 엔진으로부터 동력을 전달받는 연료펌프가 거의 일정한 회전속도로 회전되기 때문에 연료의 송출압력이 거의 일정해져 안정적인 연료 공급이 가능한 특유의 효과가 있다.

또한, 엔진 고속회전시에는 연료펌프의 회전속도가 낮아지게 됨으로 엔진에서 손실되는 힘이 줄어들어 엔진 출력의 저하를 방지하는 특유의 효과가 있다.

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

도2는 본 발명에 따른 연료펌프용 동력전달장치의 구성을 보인 구성도이고, 도3은 엔진의 저속 회전시에 본 발명의 연료펌프용 동력전달장치의 상태 변화를 보인 작동 상태도이고, 도4는 엔진의 고속 회전시에 본 발명의 연료펌프용 동력전달장치의 상태 변화를 보인 작동상태도이며, 도5는 본 발명의 고속피니언과 관성회전부의 결합관계를 보이기 위한 사시도이고, 도6a 및 도6b는 회전속도에 따른 본 발명의 원심클러치의 작용 상태를 보인 도면이며, 도7은 본 발명에 따른 연료펌프의 연료압력을 나타낸 도면이다.

먼저, 도2를 참조하여 본 발명을 설명하면, 본 발명은 크게 고속피니언(110) 과, 관성회전부(120)와, 저속피니언(130)과, 저속종동기어(140)와, 고속종동기어(150)와, 원심클러치(160)를 포함하여 이루어진다.

상기 고속피니언(110)은, 엔진회전축(10)과 연결되어 일체로 회전되는 구성으로 외주면으로 기어가 형성된다.

상기 관성회전부(120)는 상기 고속피니언(110)에 스플라인 결합되어 있어서 상기 고속피니언(110)으로부터 회전력은 전달받되 축방향으로 이동 가능하게 설치된다.

이때, 상기 관성회전부(120)는 회전속도가 증가함에 따라 상기 고속피니언(110)으로부터 돌출되면서 회전되도록, 상기 고속피니언(110)으로부터 멀어지는 쪽으로 관성질량이 증가되는 형태, 즉 상기 고속피니언(110)으로부터 멀어질수록 단면적이 늘어나는 구조로 이루어진다.

이와 같이 형성된 관성회전부(120)는 내측보다 외측의 관성질량이 커서 회전속도가 증가됨에 따라 외측으로 돌출되려고 하는 성질을 보유하게 된다.

상기 엔진회전축(10)이 저속일 때는 상기 관성회전부(120)는 돌출되지 않고 현재 위치에서 회전되지만, 상기 엔진회전축(10)이 고속일 때는 상기 관성회전부(120)의 관성질량 차이에 의하여 상기 관성회전부(120)는 고속피니언(110)으로부터 멀어지는 쪽으로 돌출되면서 회전된다.

한편, 도3에 나타낸 바와 같이 상기 저속피니언(130)은 상기 관성회전부(120)가 저속으로 회전될 때 그 관성회전부(120)로부터 동력을 전달받아 회전되 는 것으로서, 상기 저속피니언(130)은 상기 관성회전부(120)를 수용하며, 상기 관성회전부(120)가 저속으로 회전될 때 그 관성회전부(120)와 저속피니언(130)이 상호 내접된다.

물론, 이렇게 내접된 상태에서 상기 관성회전부(120)의 회전속도가 증가하게 되면 도4에 나타낸 바와 같이 상기 관성회전부(120)가 저속피니언(130) 밖으로 돌출되어 접촉이 해제됨으로써 상기 저속피니언(130)은 상기 관성회전부(120)로부터 동력을 전달받을 수 없게 되어 회전이 정지된다.

또한, 도시된 바와 같이 상기 저속피니언(130)과 기어결합되는 상기 저속종동기어(140)는 상기 저속피니언(130)으로부터 회전력을 전달받아 회전되는데, 상기 저속종동기어(140)는 연료펌프의 펌프회전축(20)과 일체로 연결된다.

따라서, 상기 저속피니언(130)이 회전되면 상기 펌프회전축(20)이 회전되는 것이다.

한편, 상기 고속종동기어(150)는 상기 저속종동기어(140)와 직접적으로 연결되지 않고 별개로 회전되는 구성으로, 상기 고속종동기어(150)는 상기 고속피니언(110)과 기어 결합되어 상기 고속피니언(110)으로부터 동력을 전달받는다.

즉, 상기 고속종동기어(150)는 상기 저속종동기어(140)가 회전되어도 그 저속종동기어(140)로부터는 직접 동력을 전달받지 않고 상기 고속피니언(110)으로부터 회전력을 전달받는다.

상기 고속종동기어(150)는 도시된 바와 같이 내부에 소정의 수용공간이 형성 되도록 중공으로 이루어져 있으며, 그 수용공간에 원심클러치(160)가 내장된다.

상기 원심클러치(160)는 상기 저속종동기어(140)와 동축 일체로 회전되는데, 도6a 및 도6b상기 원심클러치(160)는 크게 회전부(161)와 원심부(162)로 이루어진다.

상기 회전부(161)는 상기 저속종동기어(140)와 회전축(163)을 매개로 연결되어, 상기 저속종동기어(140)와 일체로 회전된다.

또한, 상기 원심부(162)는 상기 회전부(161)에 탄성부재(164)를 매개로 탄성 설치되어 상기 회전부(161)가 회전될 때 원심력에 의해 상기 회전부(161)의 원주방향으로 돌출된다.

상기 원심부(162)가 상기 회전부(161)에서 돌출되면 상기 회전부(161) 외측에 있는 상기 고속종동기어(150)의 내측면과 밀착되어 상기 고속종동기어(150)와 일체로 회전된다.

여기서, 상기 원심부(162)는 소정의 회전속도 이상에서만 상기 고속종동기어(150)와 밀착되는바, 상기 엔진회전축(10)의 회전속도가 저속에서 고속으로 변화되는 어느 일시점에서 상기 관성회전부(120)는 저속피니언(130)에서 밀착 해제되면서 떨어지고 상기 원심클러치(160)는 상기 원심부(162)가 상기 고속종동기어(150)와 밀착되면서 상기 고속피니언(110)으로부터 동력을 전달받아 펌프회전축(20)으로 회전시키게 된다.

따라서, 도3에 나타낸 바와 같이 엔진이 저속으로 회전되는 구간에서는 상기 고속종동기어(150)로 동력 전달이 이루어지지 않고, 상기 저속피니언(130)과 저속종동기어(140)를 통해 동력이 전달되는바, 이때 상기 저속피니언(130)의 기어 잇수나 직경이 상기 저속종동기어(140)의 기어 잇수나 직경보다 커서 증속이 이루어지게 되므로 상기 펌프회전축(20)은 상기 저속피니언(130)과 저속종동기어(140)의 기어비에 의해서 상기 엔진회전축(10)보다 큰 회전속도를 갖게 된다.

반면, 도4에 나타낸 바와 같이 엔진이 고속으로 회전되는 구간에서는 상기 저속종동기어(140)로 동력 전달이 이루어지지 않고, 상기 고속피니언(110)과 고속종동기어(150)를 통해 동력이 전달되는바, 이때 상기 고속피니언(110)의 잇수나 직경보다 상기 고속종동기어(150)의 잇수나 직경이 더 커서 감속이 이루어지게 되므로, 상기 펌프회전축(20)은 상기 고속피니언(110)과 고속종동기어(150)의 기어비에 의해서 상기 엔진회전축(10)보다 작은 회전속도를 갖게 된다.

여기서, 상기 저속피니언(130)의 잇수나 직경을 상기 고속종동기어(150)의 잇수나 직경과 동일하게 하고, 상기 고속피니언(110)의 잇수나 직경을 상기 저속종동기어(140)의 잇수나 직경과 동일하게 하면, 상기 펌프회전축(20)에서 거의 일정한 회전속도를 얻을 수 있게 된다.

예를 들어, 감속비와 증속비를 모두 2로 설정해 놓으면, 엔진회전수가 1000rpm의 저속으로 회전하고 있을 때 상기 펌프회전축(20)은 2000rpm으로 회전하게 되며, 엔진회전수가 4000rpm의 고속으로 회전하고 있을 때 상기 펌프회전축(20)은 역시 2000rpm으로 회전하게 된다.

즉, 엔진회전축(10)이 1000rpm 일때나 4000rpm일 때 모두 상기 펌프회전축(20)은 2000rpm으로 일정한 회전속도를 유지할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명에 의하면 도7에 보인 바와 같이 연료펌프의 압력이 거의 일정하게 유지되는 것을 알 수 있다.

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 연료펌프의 연료압력을 나타낸 도면,

도2는 본 발명에 따른 연료펌프용 동력전달장치의 구성을 보인 구성도,

도3은 엔진의 저속 회전시에 본 발명의 연료펌프용 동력전달장치의 상태 변화를 보인 작동 상태도,

도4는 엔진의 고속 회전시에 본 발명의 연료펌프용 동력전달장치의 상태 변화를 보인 작동상태도,

도5는 본 발명의 고속피니언과 관성회전부의 결합관계를 보이기 위한 사시도,

도6a 및 도6b는 회전속도에 따른 본 발명의 원심클러치의 작용 상태를 보인 도면,

도7은 본 발명에 따른 연료펌프의 연료압력을 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 엔진회전축 20 : 펌프회전축

110 : 고속피니언 120 : 관성회전부

130 : 저속피니언 140 : 저속종동기어

150 : 고속종동기어 160 : 원심클러치

161 : 회전부 162 : 원심부

Claims

엔진회전축(10)과 연결된 고속피니언(110);

상기 고속피니언(110)에 스플라인 결합되는 것으로, 회전속도 증가에 따라 상기 고속피니언(110)으로부터 돌출되면서 회전되는 관성회전부(120);

상기 관성회전부(120)의 저속 회전시 그 관성회전부(120)로부터 동력을 받아 회전되는 저속피니언(130);

상기 저속피니언(130)과 기어결합되어 회전되며 연료펌프 회전축(163)과 연결된 저속종동기어(140);

상기 저속종동기어(140)와 별개로 회전되며, 상기 고속피니언(110)으로부터 동력을 전달받는 중공의 고속종동기어(150);

상기 고속종동기어(150)에 내장되어 상기 저속종동기어(140)와 동축 일체로 회전되며, 회전속도 증가에 따라 상기 고속종동기어(150)에 밀착되는 원심클러치(160);를 포함하여 구성되는 연료펌프용 동력전달장치.
제1항에 있어서, 상기 관성회전부(120)는 상기 고속피니언(110)으로부터 멀어지는 쪽으로 관성질량이 증가되는 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료펌프용 동력전달장치.
제1항에 있어서, 상기 저속피니언(130)은 상기 관성회전부(120)를 수용하며, 상기 관성회전부(120)의 저속회전시 상기 저속피니언(130)과 내접되는 것을 특징으로 하는 연료펌프용 동력전달장치.
제1항에 있어서, 상기 원심클러치(160)는,

상기 저속종동기어(140)와 회전축(163)을 매개로 연결된 회전부(161)와; 상기 회전부(161)에 탄성 설치되어 회전시 원심력에 의해 원주방향으로 돌출되어 상기 고속종동기어(150)의 내측면에 밀착되는 원심부(162)로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료펌프용 동력전달장치.