KR101371897B1

KR101371897B1 - 윤활성능이 개선된 고압연료펌프

Info

Publication number: KR101371897B1
Application number: KR1020120098123A
Authority: KR
Inventors: 박용순
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2012-09-05
Filing date: 2012-09-05
Publication date: 2014-03-07
Also published as: DE102012112330A1; US9200626B2; US20140064993A1; CN103671084A

Abstract

본 발명은 고압연료펌프의 내부에 연료가 유동할 수 있는 윤활통로를 형성하여 고압연료펌프 내부의 부품들이 윤활되도록 하는 윤활성능이 개선된 고압연료펌프에 관한 것이다.
본 발명에 따른 윤활성능이 개선된 고압연료펌프는, 하우징(110)의 내부의 고압실에서 승강하면서 상기 하우징(110)의 내부에 형성된 고압실로 공급된 연료를 고압을 가압하여 배출시키는 플런저(130)와, 상기 플런저(130)의 하단을 지지하는 태핏바디(31)와, 회전하면서 상기 플런저(130)를 승강시키는 캠(121)과, 상기 태핏바디(31)의 하부에 압입된 롤러슈(41)에 회전가능하게 설치되고 상기 캠(121)에 접촉된 상태로 회전하는 롤러(42)를 포함하는 고압연료펌프에 있어서, 상기 고압실로 공급된 연료가 적어도 하나 이상의 윤활통로로 상기 롤러슈(41)를 지나, 상기 롤러슈(41)와 상기 롤러(42)의 접촉부위 또는 상기 롤러(42)와 상기 캠(121)의 접촉부위로 공급되는 것을 특징으로 한다.

Description

윤활성능이 개선된 고압연료펌프{High pressure fuel pump improving lubrication}

본 발명은 디젤엔진의 커먼레일 시스템에 적용되는 고압연료펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고압연료펌프의 내부에 연료가 유동할 수 있는 윤활통로를 형성하여 고압연료펌프 내부의 부품들이 윤활되도록 하는 윤활성능이 개선된 고압연료펌프에 관한 것이다.

디젤엔진에 장착되는 커먼레일 시스템에는 연료탱크로부터 저압연료펌프에 의해 1차 가압된 연료가 유입되고, 이를 2000bar 이상의 고압으로 2차 가압하여 커먼레일로 배출하는 고압연료펌프가 구비된다.

이러한 고압연료펌프의 개략적인 구조를 도 1을 통하여 살펴보면, 유입구(111)과 배출구(112)가 형성된 하우징(110)과, 상기 하우징(110)의 내부에 회전가능하게 구비되고 캠(121)이 형성된 캠축(120)과, 상기 캠축(120)의 회전에 의해 승강되어 연료를 가압하는 플런저(130)와, 상기 플런저(130)의 하단을 지지하는 태핏바디(131)와, 상기 태핏바디(131)와 캠(121)사이에 구비되는 롤러(142)를 포함한다.

상기 캠축(120)이 회전하면, 상기 캠축(120)에 둘레방향을 따라서 적어도 하나 이상으로 형성된 캠(121)에 따라 플런저(130)가 승강하면서, 상기 유입구(111)를 통하여 상기 하우징(110)의 내부에 형성된 고압실로 유입된 연료를 고압으로 가압하여 배출구(112)로 배출시킨다.

이때, 상기 롤러(142)는 상기 태핏바디(131)에 압입된 롤러슈(141)에 장착되어, 상기 캠축(120)의 회전시 캠(121)과 접촉된 상태를 유지하고 상기 캠(121)과 상기 롤러슈(141)사이의 마찰을 감소시킨다.

그러나, 상기 롤러(142)는 스프링(132)에 의해서 지지되는 태핏바디(131)에 의해 항상 상기 캠(121)에 접촉되어 있고, 아울러 상기 롤러슈(141)에 일정한 간극을 유지한 상태로 삽입되어 있는 상태이다.

상기와 같은 종래기술에 따른 고압연료펌프(100)의 구조에 따르면, 도 2 및 도 3에 'A'로 표시된 상기 롤러(142)와 롤러슈(141)가 접하는 상기 롤러(142)와 롤러슈(141) 사이의 간극을 비롯하여, 'B'로 표시된 상기 롤러(142)와 캠(121)의 접촉부로 윤활역할을 하는 연료가 충분히 공급되지 않아 윤활작용이 원활하게 일어나지 않게 된다. 즉, 상기 'A'로 표시된 상기 롤러(142)와 롤러슈(141)는 면접촉되고, 'B'로 표시된 상기 롤러(142)와 캠(121)은 선접촉된 상태에서, 작동에 따라 상기 롤러(142)와 롤러슈(142)사이의 접촉면과 상기 롤러(142)와 캠(121)사이의 접촉부에서 상기 롤러(142), 롤러슈(141) 또는 캠(121)이 마모되거나 소착(燒着)되는 문제점이 있다.

따라서, 상기 접촉면과 접촉부로 마찰을 저감하기 위해 윤활역할을 하는 연료가 충분히 공급되어야 하는데, 만약 윤활이 정상적이지 않다면, 상기 캠축(120)의 캠(121), 롤러(142) 및 롤러슈(141)는 마모되고, 최악의 경우 고압연료펌프(100)가 소착되는 등 치명적인 고장의 원인이 된다.

특히, 상기 롤러슈(141)의 내부에 설치된 롤러(142)는 최소의 간극으로 유지되기 때문에 윤활이 원활하지 않는 경우 바로, 상기 롤러(142)와 롤러슈(141) 사이에 마모가 발생할 수 밖에 없다.

한편, 하기의 선행기술문헌은 '연료펌프'에 관한 것으로서, 캠축의 캠에 의해 승강하는 플런저에 의해서 연료를 가압하는 구조에 대하여 개시되어 있다.

KR

10-1999-0044507

A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 고압연료펌프에서 회전하는 캠축의 캠에 접촉하도록 설치된 롤러의 주변으로 윤활제 역할을 하는 연료가 충분히 공급될 수 있도록 태핏바디와 롤러슈에 연료가 공급되는 윤활통로가 복수로 형성되도록 한 윤활성능이 개선된 고압연료펌프를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 윤활성능이 개선된 고압연료펌프는, 하우징의 내부의 고압실에서 승강하면서 상기 하우징의 내부에 형성된 고압실로 공급된 연료를 고압을 가압하여 배출시키는 플런저와, 상기 플런저의 하단을 지지하는 태핏바디와, 회전하면서 상기 플런저를 승강시키는 캠과, 상기 태핏바디의 하부에 압입된 롤러슈에 회전가능하게 설치되고 상기 캠에 접촉된 상태로 회전하는 롤러를 포함하는 고압연료펌프에 있어서, 상기 고압실로 공급된 연료가 적어도 하나 이상의 윤활통로로 상기 롤러슈를 지나, 상기 롤러와 상기 캠의 접촉부, 상기 롤러슈와 상기 롤러의 접촉면 또는 상기 접촉부와 상기 접촉면으로 공급되는 것을 특징으로 한다.

상기 윤활통로는, 상기 태핏바디의 내측면에 형성된 상기 태핏바디의 중심을 향하도록 형성된 태핏바디 내부플랜지의 일부 구간을 제거한 연통공과, 상기 연통공의 하방에 위치하고 상기 태핏바디 내부플랜지의 하부에 끼워지는 상기 롤러슈의 외측면과 상기 태핏바디의 내측면 사이에 형성된 간극으로 형성되어, 상기 롤러와 상기 캠의 접촉부로 연료를 공급하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 연통공은 복수 개로 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 연통공은 180도 간격으로 형성되되, 상기 롤러의 길이방향에 대하여 수직한 방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 태핏바디의 내측면과 상기 태핏바디 내부플랜지가 접하는 부위에는 오목하게 오일공급홈이 형성될 수 있다.

상기 윤활통로는, 상기 롤러슈의 상하방향으로 관통하여 형성되어 상기 롤러슈의 상방의 연료를 상기 롤러슈의 하방으로 공급되도록 하는 롤러슈 관통공으로 형성되어, 상기 롤러와 상기 롤러슈의 접촉면으로 연료를 공급하는 것을 특징으로 한다.

상기 롤러슈 관통공은, 상기 롤러슈의 상부면으로부터 상기 롤러슈와 상기 롤러슈의 내부에 압입된 롤러의 접촉면까지 형성되는 것이 바람직하다.

상기 롤러슈 관통공은 적어도 하나 이상으로 형성될 수 있다.

아울러, 상기 롤러슈 관통공은 상기 롤러의 길이방향으로 배열되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 윤활성능이 개선된 고압연료펌프에 따르면, 복수의 윤활통로를 통하여 태핏바디의 상부로부터 태핏바디의 하부로 연료가 유동할 수 있도록 하여, 회전하는 구성요소인 롤러의 주변으로 연료가 충분히 공급되도록 하여, 충분히 공급된 연료에 의해서 롤러의 작동시 윤활성능이 개선되도록 한다. 즉, 롤러와 캠의 접촉부와 롤러와 롤러슈의 접촉면으로 충분한 연료를 공급함으로서, 상기 롤러와 캠, 상기 롤러와 롤러슈 사이의 윤활성능이 개선된다.

상기 롤러의 윤활성능이 개선됨으로써, 고압연료펌프의 작동시 구동부위, 즉 롤러, 롤러슈 및 캠축의 캠이 접촉하는 부위로 윤활작용을 하는 연료를 충분히 공급함으로써, 윤활작용의 미비로 인한 고압연료펌프의 기능장애를 미연에 방지할 수 있다.

아울러, 연료가 공급되는 통로를 이원화하여, 롤러와 캠이 접하는 부분과 롤러와 롤러슈가 접하는 부위로 직접 연료를 공급되도록 함으로써, 원활한 윤활성능을 발휘할 수 있도록 한다.

도 1은 종래기술에 따른 고압연료펌프의 구조를 도시한 절개사시도.
도 2 및 도 3은 종래기술에 따른 고압연료펌프에서 구동부위를 도시한 절개사시도 및 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 윤활성능이 개선된 고압연료펌프에 적용된 태핏바디,롤러슈 및 롤러 조립체의 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 윤활성능이 개선된 고압연료펌프에서 윤활통로를 설명하기 위하여, 도 4에서 5-5선을 따라 도시한 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 윤활성능이 개선된 고압연료펌프에서 또 다른 윤활통로를 설명하기 위하여, 도 4에서 6-6선을 따라 도시한 단면도.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 윤활성능이 개선된 고압연료펌프에 대하여 자세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 윤활성능이 개선된 고압연료펌프는, 앞서 설명한 바와 같은 구조를 갖는 고압펌프에서, 상기 고압실로 공급된 연료가 적어도 하나 이상의 윤활통로로 상기 롤러슈(41)를 지나 롤러(42)와 캠(121)의 접촉부와 롤러슈(41)와 롤러(42)의 접촉면으로 공급되도록 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 윤활통로는 고압연료펌프(100)의 하우징(110)의 내부에 형성된 고압실로 공급된 연료가 상기 롤러(42)와 상기 캠(121)의 접촉부로 공급되는 연통공(51) 또는 상기 롤러슈(41)와 상기 롤러(42)의 접촉면으로 공급되도록 하는 롤러슈 관통공(52)을 말한다.

상기 윤활통로는, 도 5에 도시된 바와 같이, 윤활제 역할을 하는 연료가 상기 롤러슈(41)의 양측면을 통과하여 상기 롤러(42)와 상기 캠(121)의 접촉부로 공급되도록 하는 통로가 될 수 있다.

상기 태핏바디(31)의 내주면에는 스프링(132)의 하단을 지지하는 스프링시트(131a)가 설치될 수 있도록 태핏바디 내부플랜지(31a)가 형성된다. 상기 태핏바디 내부플랜지(31a)는 상기 태핏바디(31)의 내부면에 상기 태핏바디(31)의 중심으로 향하여 돌출되는 띠[帶]의 형태로 형성되는데, 상기 태핏바디 내부플랜지(31a)의 일부를 제거하여, 상기 태핏바디 내부플랜지(31a)의 상하방향으로 연료가 용이하게 이동할 수 있는 연통공(51)이 형성된다.

상기 연통공(51)은 복수 개로 형성된다. 특히, 상기 연통공(51)은 2개로 형성되고, 그 배치간격은 180도가 되며, 상기 롤러(42)의 길이방향에 대하여 수직한 방향으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 태핏바디(31)의 내주면과 상기 롤러슈(41)의 외주면에 간극이 형성되도록 한다. 상기 태핏바디(31)의 내부면과 상기 롤러슈(41)의 외부면에 간극이 형성되어 있어서, 통하여 태핏바디(31)의 상부면으로 공급된 연료는 상기 연통공(51)을 통하여 상기 태핏바디(31)의 하부로 공급될 수 있고, 이렇게 공급된 연료는 상기 롤러(42)와 캠(121)의 접촉부로 윤활역할을 하는 연료가 공급되도록 한다.

여기서, 상기 연통공(51)으로 연료가 원활하게 공급될 수 있도록 하기 위해서, 상기 태핏바디(31)의 내주면과 상기 태핏바디 내부플랜지(31a)가 만나는 부분, 특히 상부면측에서 만나는 부분에는 오일공급홈(31b)이 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, 도 5에서와 같이, 상기 태핏바디 내부플랜지(31a)의 일부 구간이 제거된 연통공(51)과, 상기 롤러슈(41)이 외주면과 상기 태핏바디(31)의 내주면 사이에 형성된 간극에 의해서 상기 태핏바디(31)의 상부로 공급된 연료가 상기 롤러(42)와 캠(121)의 접촉부로 공급됨으로써, 상기 롤러(42)와 캠(121) 사이로 연료가 공급되어 접촉시 마찰이 저감되도록 한다.

한편, 상기 윤활통로는 상기 롤러슈(41)를 상하방향, 즉 플런저(130)의 작동방향으로 형성되는 롤러슈 관통공(52)가 될 수도 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 롤러슈(41)의 내부에 상하방향으로 관통하여 연료가 이동할 수 있는 롤러슈 관통공(52)을 형성하도록 한다. 상기 롤러슈(41)는 태핏바디(31)의 내부에 압입되어 있고, 이러한 롤러슈(41)의 내부에 롤러(42)가 베어링(43)을 통하여 회전가능하게 설치되고, 상기 롤러(42)의 하부는 캠(121)과 접촉되도록 노출되는데, 상기 롤러슈(41)에 형성된 롤러슈 관통공(52)을 통하여 고압실로 공급된 연료가 롤러슈(41)의 상부에서 상기 롤러슈(41)와 상기 롤러(42)의 접촉면으로 공급되도록 함으로써, 상기 롤러슈(41)와 상기 롤러(42) 사이에서 연료가 윤활작용을 하도록 할 수 있다.

상기 롤러슈 관통공(52)은 상기 롤러슈(41)에 적어도 하나 이상의 복수 개로 형성되는 것 바람직하다.

이때, 상기 복수 개의 롤러슈 관통공(52)은 상기 롤러슈(41)에 설치되는 롤러(42)의 길이방향으로 배치되도록 한다. 상기 롤러(42)는 원통형으로 형성되어 상기 롤러슈(41)에 장착되는 바, 상기 롤러(42)의 길이방향으로 연료가 공급될 수 있도록 복수 개의 롤러슈 관통공(52)은 롤러(42)의 길이방향으로 배치되게 형성된다.

상기와 같이, 상기 롤러슈(41)를 우회하거나 롤러슈(41)를 관통하거나 또는 2가지 경로를 모두 통하여 윤활역할을 하는 연료가 공급되도록 한다.

상기 연료펌프의 작동에 따라 윤활통로의 하나인 연통공(51)을 통과하여 태핏바디(31)와 롤러슈(41) 사이의 간극을 통과하여 롤러(42)와 캠(121)의 접촉부로 연료가 직접 공급되고, 또 다른 윤활통로인 상기 롤러슈 관통공(52)을 통하여 롤러(42)와 롤러슈(41) 사이의 간극으로도 연료가 공급되므로, 마찰부위에서 윤활성능이 향상되어 마찰부위의 마모로 인한 문제점을 해결할 수 있다.

종래기술의 고압연료펌프(100)에서는 상기 태핏바디의 상하방향으로 용이하게 연료가 이동할 수 있는 통로가 없이, 각 구성요소 간의 간극에 의해서만 연료가 공급되므로, 롤러-캠, 롤러-롤러슈와 같은 접촉부위에서 윤활이 원활하지 않아 마모가 발생하고, 경우에 따라서는 소착되는 현상이 발생하였다.

그러나, 상기와 같이, 복수의 윤활통로를 통하여 상기 마찰하는 부분으로 연료를 충분히 공급하여, 윤활제 역할을 하는 연료가 충만되도록 함으로써 윤활성능이 향상된다.

31 : 태핏바디 31a : 태핏바디 내부플랜지
31b : 오일공급홈 41 : 롤러슈
42 : 롤러 43 : 베어링
51 : 연통공 52 : 롤러슈 관통공
100 : 고압연료펌프 110 : 하우징
111 : 유입구 112 : 배출구
120 : 캠축 121 : 캠
130 : 플런저 131 : 태핏바디
132 : 스프링 141 : 롤러슈
142 : 롤러

Claims

하우징의 내부의 고압실에서 승강하면서 상기 하우징의 내부에 형성된 고압실로 공급된 연료를 고압을 가압하여 배출시키는 플런저와, 상기 플런저의 하단을 지지하는 태핏바디와, 회전하면서 상기 플런저를 승강시키는 캠과, 상기 태핏바디의 하부에 압입된 롤러슈에 회전가능하게 설치되고 상기 캠에 접촉된 상태로 회전하는 롤러를 포함하는 고압연료펌프에 있어서,
상기 고압실로 공급된 연료가 적어도 하나 이상의 윤활통로로 상기 롤러슈를 지나,상기 롤러와 상기 캠의 접촉부, 상기 롤러슈와 상기 롤러의 접촉면 또는 상기 접촉부와 상기 접촉면으로 공급되고,
상기 윤활통로는, 상기 태핏바디의 내측면에 상기 태핏바디의 중심을 향하도록 형성된 태핏바디 내부플랜지의 일부 구간을 제거한 연통공과, 상기 연통공의 하방에 위치하고 상기 태핏바디 내부플랜지의 하부에 끼워지는 상기 롤러슈의 외측면과 상기 태핏바디의 내측면 사이에 형성된 간극으로 형성되어, 상기 롤러와 상기 캠의 접촉부로 연료를 공급하는 것을 특징으로 하는 윤활성능이 개선된 고압연료펌프.
삭제
제1항에 있어서,
상기 연통공은 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 윤활성능이 개선된 고압연료펌프.
제1항에 있어서,
상기 연통공은 180도 간격으로 형성되되, 상기 롤러의 길이방향에 대하여 수직한 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 윤활성능이 개선된 고압연료펌프.
제1항에 있어서,
상기 태핏바디의 내측면과 상기 태핏바디 내부플랜지가 접하는 부위에는 오목하게 오일공급홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 윤활성능이 개선된 고압연료펌프.
제1항에 있어서,
상기 윤활통로는,
상기 롤러슈의 상하방향으로 관통하여 형성되어 상기 롤러슈의 상방의 연료를 상기 롤러슈의 하방으로 공급되도록 하는 롤러슈 관통공으로 형성되어,
상기 롤러와 상기 롤러슈의 접촉면으로 연료를 공급하는 것을 특징으로 하는 윤활성능이 개선된 고압연료펌프.
제6항에 있어서,
상기 롤러슈 관통공은,
상기 롤러슈의 상부면으로부터 상기 롤러슈와 상기 롤러슈의 내부에 압입된 롤러의 접촉면까지 형성되는 것을 특징으로 하는 윤활성능이 개선된 고압연료펌프.
제6항에 있어서,
상기 롤러슈 관통공은 적어도 하나 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 윤활성능이 개선된 고압연료펌프.
제8항에 있어서,
상기 롤러슈 관통공은 상기 롤러의 길이방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 윤활성능이 개선된 고압연료펌프.