KR102239680B1 - 내연 피스톤 기관을 위한 고압 연료 펌프 어셈블리 - Google Patents

내연 피스톤 기관을 위한 고압 연료 펌프 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고압 연료 펌프 어셈블리 (100) 에 관한 것으로, 상기 펌프 어셈블리 (100) 는 상기 펌프 어셈블리 (100) 의 드라이브 샤프트 (110) 에 의해 구동되는 다수의 피스톤 펌프 유닛들 (10), 드라이브 샤프트 윤활 시스템 (114) 및 펌프 유닛 윤활 시스템 (116), 및 가압된 윤활제를 위한 적어도 하나의 입구 (115) 를 포함하고, 상기 펌프 어셈블리 (100) 에는 상기 펌프 유닛 윤활 시스템 (116) 으로부터 윤활제를 수용하도록 구성된 제 1 컬렉터 도관 (120), 상기 피스톤 펌프 유닛들로부터 누출 연료를 수용하도록 구성된 제 2 컬렉터 도관 (122), 및 상기 피스톤 펌프 유닛들로부터 연료 미스트를 수용하도록 구성된 제 3 컬렉터 도관이 제공된다.

Description

내연 피스톤 기관을 위한 고압 연료 펌프 어셈블리
본 발명은 청구항 1 의 전제부에 따른 내연 피스톤 기관을 위한 고압 연료 펌프 어셈블리에 관한 것이다.
내연 피스톤 기관은 하나 이상의 연료 펌프가 제공될 필요가 있다. 특히 이른바 커먼 레일 시스템에서 기관의 연료 챔버로의 연료 분사는 심지어 250 MPa 초과의 높은 압력으로 연료를 펌핑하는 능력을 필요로 한다. 펌프가 기관의 윤활 매체에 의해 전형적으로 윤활되므로, 펌프 내 연료 및 윤활 매체 모두의 존재는 특히 펌프 내 연료 및 윤활제의 혼합을 방지하거나 최소화하는 것과 관련하여 특별한 주의를 요구할 수도 있다.
문헌 EP 0976926 B1 은 대형 디젤 기관과 같은 내연 기관에 연료를 공급하기 위한 일체형 펌프 및 태핏 (tappet) 유닛을 개시하고, 상기 유닛은 축선방향 이동이 캠 샤프트 등에 제공된 캠 표면의 이동에 의해 좌우되는 태핏 부재를 둘러싸는 보디부, 및 태핏 부재에 작동가능하게 연결되고 또한 보디부 내에 배치된 연료 챔버로부터 고압 하에서 연료를 펌프하도록 배열되는 피스톤 부재를 포함한다. 보디부는 상기 태핏 부재 및 상기 연료 챔버 모두를 수용하는 단일 부재이고, 태핏 부재 및 피스톤 부재는 보디부에 고정된 플랜지 부재에 밀봉되는 태핏 아암에 의해 서로 연결되어, 연료 챔버로부터 연료가 태핏 부재와 접촉하는 것이 방지된다.
문헌 DE 102015002304 A1 는 고압 연료 펌프를 개시한다. 문헌은 윤활 매체로의 연료의 가능한 누출에 대해 언급하지 않지만, 펌프의 윤활 시스템을 도시한다. 펌프는 내부 공간을 가지는 펌프 하우징, 상기 펌프 하우징의 내부 공간에서 안내되는 가이드 표면을 갖는 펌프 플런저, 펄런저의 가이드 표면에 대향하여 내부 공간으로 개방되는 윤활제 라인, 윤활제가 스프링 챔버로부터 배출될 수 있는 통기 파이프를 포함하고, 상기 내부 공간 및 상기 펌프 플런저는 고압 연료 펌프의 스프링 챔버를 한정한다.
문헌 DE 102008042067 A1 은 편심 캠을 구비하는 드라이브 샤프트, 및 실린더 내에 수용된 피스톤을 갖는 펌프를 개시한다. 문헌은 연료 및 윤활 시스템을 서로 분리하는데 사용되는 원형 멤브레인 시일을 개시한다.
문헌 DE 102006059333 A1 은 실린더 벽으로부터 펌프 피스톤과 펌프 실린더 사이에서 수집되는 누출 연료를 제거하기 위해 펌프 피스톤 내에 통합되는 적어도 하나의 와이퍼 요소를 포함하는 연료 펌프를 개시한다. 와이퍼 요소는, 펌프 실린더의 벽에서 축적되는 누출 연료를 제거하고 이것을 적어도 하나의 누출 그루브로 안내하는 스크레이퍼 링 (scraper ring) 이다.
US 7308849 는 작업 챔버를 규정하고, 또한 복원 스프링의 힘에 반하여 왕복 운동으로 드라이브 샤프트에 의해 간접적으로 구동된다. 펌프 피스톤은 태핏과 같은 슬리브를 통해 적어도 간접적으로 드라이브 샤프트에 브레이스되고, 또한 복원 스프링은 적어도 펌프 피스톤에 맞물린다. 태핏 내 지지 요소는 드라이브 샤프트를 향해 펌프 피스톤을 브레이스하고, 또한 적어도 간접적으로 드라이브 샤프트에서 브레이스된다. 복원 스프링은, 스프링 플레이트를 통해, 펌프 피스톤 및 태핏에 맞물린다. 스프링 플레이트는, 탄성 변형의 결과로서, 펌프 피스톤 상의 그리고 태핏 상의 접촉면의 위치에서 편차가 보상되도록 펌프 피스톤의 모션 방향으로 탄성 변형가능하다.
WO 2011160908 A1 은 드라이브 샤프트에 의해 스트로크 이동으로 적어도 간접적으로 구동되는 펌프 피스톤을 가지는 적어도 하나의 펌프 요소를 포함하는 펌프를 개시한다. 플런저 보디를 가지는 플런저는 드라이브 샤프트와 펌프 피스톤 사이에 배열되고, 또한 펌프 피스톤의 스트로크 이동 방향으로 수용 디바이스 내에서 이동가능하게 안내되고, 또한 지지 요소에 의해 드라이브 샤프트에서 지지된다. 윤활제는 공급 라인을 통해 수용 디바이스로 공급되고, 또한 윤활제는 수용 디바이스로부터 플런저 보디로의 배출 라인을 통해 지지 요소로 안내된다. 환형 갭 필터는 플런저 보디와 수용 디바이스 사이에 제공되고, 또한 수용 디바이스에 윤활제를 공급하기 위한 공급 라인과 윤활제를 플런저 보디로 배출하기 위한 배출 라인 사이에 배열된다.
본 발명의 목적은 고압 연료 펌프 어셈블리를 제공하는 것이고, 그 성능은 종래 기술의 해결책들과 비교하여 상당히 개선된다.
본 발명의 목적들은 독립 청구항에서 그리고 본 발명의 상이한 실시형태들의 세부 사항들을 설명하는 다른 청구항들에서 개시된 바와 같이 실질적으로 충족될 수 있다.
본 발명의 일 싱시형태에 따른 내연 피스톤 기관을 위한 고압 연료 펌프 어셈블리는 상기 펌프 어셈블리의 드라이브 샤프트에 의해 구동되는 다수의 피스톤 펌프 유닛들, 드라이브 샤프트 윤활 시스템 및 펌프 유닛 윤활 시스템, 및 가압된 윤활제를 위한 적어도 하나의 입구를 포함한다. 상기 펌프 어셈블리에는 상기 펌프 유닛 윤활 시스템으로부터 윤활제를 수용하도록 구성된 제 1 컬렉터 도관, 상기 피스톤 펌프 유닛들로부터 누출 연료를 수용하도록 구성된 제 2 컬렉터 도관, 및 상기 피스톤 펌프 유닛들로부터 연료 미스트를 수용하도록 구성된 제 3 컬렉터 도관이 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 따라, 상기 제 1 컬렉터 도관, 상기 제 2 컬렉터 도관 및 제 3 컬렉터 도관은 상기 펌프 유닛들에 해제가능하게 부착되는 유체 컬렉터 블록 내에 배열된다.
본 발명의 일 실시형태에 따라, 상기 제 1 컬렉터 도관은 상기 드라이브 샤프트 윤활 시스템으로부터 그리고 상기 펌프 유닛 윤활 시스템으로부터 윤활제를 수용하도록 구성된다.
본 발명의 일 실시형태에 따라, 상기 제 1 컬렉터 도관, 상기 제 2 컬렉터 도관 및 상기 제 3 컬렉터 도관은 펌프 유닛들에 대하여 가장 낮은 위치에서 수평으로 배열되어, 펌프 유닛으로부터 상기 도관들까지 배열되는 실질적으로 연속적인 슬로핑 유동 경로가 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라, 상기 제 1 컬렉터 도관은 상기 드라이브 샤프트 윤활 시스템의 출구 아래에서 수직으로 배열되고, 상기 제 2 컬렉터 도관은 상기 피스톤 펌프 유닛들의 출구 아래에서 수직으로 배열되고, 또한 상기 제 3 컬렉터 도관은 상기 피스톤 펌프 유닛의 출구 아래에서 수직으로 배열된다.
본 발명의 일 실시형태에 따라, 상기 어셈블리는 인-라인으로 다수의 피스톤 펌프 유닛들을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따라, 상기 어셈블리는 v-배열로 피스톤들의 2 개의 뱅크들 내에 다수의 피스톤 펌프 유닛들을 포함하고, 상기 유체 컬렉터 블록은 상기 2 개의 뱅크들 사이에 배열된다.
본 발명의 일 실시형태에 따라, 상기 유체 컬렉터 블록에는 다수의 유체 인터페이스들이 제공되고, 상기 피스톤 펌프 유닛들에는 대응하는 유체 인터페이스가 제공되고, 유체 인터페이스들은 서로 정합하여, 상기 유체 인터페이스들이 커플링될 때, 상기 유체 컬렉터 블록과 상기 피스톤 펌프 유닛 사이에 밀봉된 유체 연통이 형성된다.
본 발명의 일 실시형태에 따라, 상기 피스톤 펌프 유닛들의 유체 인터페이스들은 뱅크들 사이의 방향으로 개방하도록 배향되고, 상기 유체 컬렉터 블록에는 다수의 유체 인터페이스들이 2 열로 제공되어, 유체 인터페이스들이 상기 피스톤 펌프들의 뱅크의 각각의 유체 인터페이스들에 동시에 연결된다.
본 발명의 일 실시형태에 따라, 상기 유체 컬렉터 블록은 상기 드라이브 샤프트 아래에 배열된다.
본 발명은 커먼 레일 연료 시스템 내에서 고압 펌프 유닛으로서 사용하는데 적합하고, 즉 이는 고압 커먼 레일 펌프 어셈블리라고 불릴 수도 있다.
본 특허 출원에 제시된 본 발명의 예시적인 실시형태들은 첨부된 청구범위의 적용가능성을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 동사 "포함한다" 는 본 특허 출원에서 또한 제시하지 않은 특징들의 존재를 배제하지 않는 개방형 제한으로서 사용된다. 종속 청구항들에 제시된 특징들은 달리 명시하지 않는 한 상호 자유롭게 조합가능하다. 본 발명의 특징으로 고려되는 새로운 특징들은 특히 첨부된 청구범위에 제시되어 있다.
이하에서, 본 발명은 첨부된 예시적이고 개략적인 도면들을 참고하여 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명의 실시형태에 따른 연료 펌프 유닛을 도시한다.
도 2 는 본 발명의 실시형태에 따른 연료 펌프 어셈블리를 도시한다.
도 1 은 내연 피스톤 기관에 연료를 공급하도록 구성된 연료 펌프 (10) 를 개략적으로 도시한다. 더 구체적으로, 펌프는 200 MPa 초과의 압력에서 연료를 운반하도록 구성된 고압 펌프이다. 펌프는 도 2 에 도시된 바와 같이 고압 연료 펌프 어셈블리와 관련하여 사용되도록 의도되고, 따라서 이는 펌프 어셈블리의 위치에 대한 위치로 제시된다. 펌프 (10) 에는 공급 레일 (12) 및 고압 레일 (14) 이 제공되고, 상기 공급 레일 (12) 및 고압 레일 (14) 모두는 상기 펌프 (10) 의 보디 (18) 에 배열된 제 1 펌프 챔버 (16) 와 연결된다. 펌프 챔버 (16) 를 포함하는 보디 (18) 는 펌프 (10) 의 배럴로 또한 언급될 수도 있다. 공급 레일 (12) 은 기관에서의 사용을 위해 연료의 소스에 연결된다. 고압 레일 (14) 은 기관의 연소 챔버들로 주입하기 위한 가압 연료를 포함한다. 공급 레일 (12) 은 흡기 도관 (20) 을 통해 펌프 챔버 (16) 에 연결된다. 고압 레일은 출구 도관 (22) 을 통해 펌프 챔버 (16) 에 연결된다. 흡기 도관 (20) 에는 연료가 공급 레일 (12) 로부터 펌프 챔버 (16) 로만 유동하게 하도록 구성된 일방향 밸브 (24) 가 제공된다. 각각, 출구 도관 (22) 에는 연료가 펌프 챔버 (16) 로부터 고압 레일 (14) 로만 유동하게 하도록 구성된 일방향 밸브 (26) 가 제공된다. 도 1 에 도시된 실시형태에서, 공급 레일 (12) 및 고압 레일 (14) 은 보디 (18) 내로 통합되지만, 레일들이 보디 (18) 외부에 있을 수도 있다는 것이 상정가능하다.
또한 펌프 (10) 에는 보디 (18) 내로 배열된 원통형 공간 (30) 내로 배열되는 피스톤 부재 (28) 가 제공된다. 원통형 공간 (30) 은 중앙 축선 (32) 을 가지고, 원통형 공간 (30) 은 중앙 축선 (32) 에 대하여 실질적으로 회전 대칭이다. 그러므로, 피스톤 부재 (28) 는 또한 중앙 축선 (32) 에 대해 회전 대칭이다. 보디의 외부 형태는 필요에 따라 설계될 수도 있다. 피스톤 부재 (28) 는 왕복가능한 방식으로 공간 내로 배열된다. 피스톤 부재 (28) 는, 그의 단부에서 제 1 펌핑 챔버 (16) 를 형성하는 원통형 공간 (30) 과 접하는 제 1 단부 (28') 를 갖는다. 피스톤은 제 1 단부 (28') 에 대향하는 제 2 단부 (28'') 를 또한 갖는다. 피스톤 부재 (28) 는 피스톤 부재 (28) 를 위해 제공된 공간 (30) 내에서 왕복운동하고 연료를 펌프하도록 구성된다. 이러한 방식으로 일방향 밸브들 (24, 26) 과 함께 피스톤 부재가 왕복운동하는 것은 연료 펌프의 펌핑 효과를 제공한다.
원통형 공간 (30) 은 제 1 직경 (D1) 을 가지는 제 1 공간 섹션 (30') 을 포함한다. 피스톤 부재 (28) 는 적어도 부분적으로 제 1 공간 섹션 (30') 내에 있다. 제 1 공간 섹션 (30') 에서, 공간 섹션의 벽과 피스톤 부재 (28) 의 벽은 서로 대향하게 배열되어 벽들 사이에 제 1 밀봉 갭 (34) 을 제공하고, 이는 또한 보디 (18) 내에서 피스톤 부재 (28) 를 안내한다. 추가적으로, 제 1 공간 섹션의 벽은 이것이 공간 (30) 내에서 왕복운동하는 동안 보디 (18) 내에서 피스톤 부재를 안내한다. 피스톤 부재 (28) 는 제 1 공간 섹션 (30') 내에 배열되는 제 1 부분 (28') 을 포함하고, 또한 원하는 안내 및 밀봉이 제공되도록 제 1 직경과 실질적으로 동일한 직경을 갖는다.
보디 (18) 의 일 단부에서, 원통형 공간 (30) 은 제 1 직경 (D1) 보다 더 큰 제 2 직경 (D2) 을 가지는 제 2 공간 섹션 (30'') 을 포함한다. 제 2 공간 섹션 (30'') 은 제 1 공간 섹션 (30') 과 동일한 중앙 축선 상에 있다. 피스톤 부재 (28) 는 원하는 안내 및 밀봉이 제공되도록 제 2 공간 섹션 (30'') 내에 배열되는 제 2 부분 (28'') 을 포함한다. 제 2 공간 섹션 (30'') 에서, 제 2 공간 섹션의 벽과 피스톤 부재 (28) 의 벽은 서로 대향하게 배열되어 각각 벽들 사이에서 제 2 밀봉 갭 (35) 을 제공한다. 추가적으로, 제 2 공간 섹션의 벽은 피스톤 부재가 공간 내에서 왕복운동하는 동안 보디 (18) 내에서 제 2 부분에서 피스톤 부재를 안내한다. 피스톤 부재 (28) 는 유리하게는 여러 부분들의 어셈블리이다.
여기에는 펌프 (10) 의 보디 (18) 에 배열된 제 2 펌프 챔버 (16') 가 있다. 보다 상세하게는 제 2 펌프 챔버 (16') 는 제 2 펌프 챔버 (16') 가 펌프 챔버로서 제 2 공간 섹션 (30'') 의 빈 공간을 사용하기 위해 구성되도록 제 2 공간 섹션 (30'') 과 연결되어 배열된다. 피스톤 부재 (28) 는 제 1 펌프 챔버 (16) 및 제 2 펌프 챔버 (16') 모두와 접하도록 배열된다.
피스톤 부재 (28) 및 제 1 펌프 챔버 및 제 2 펌프 챔버 (16, 16') 는, 피스톤 부재가 일 방향으로 이동하는 동안, 제 1 펌프 챔버 및 제 2 펌프 챔버의 체적이 동일한 방식으로, 즉 증가하거나 감소하는 방식으로 변경되도록 도 1 에 도시된 펌프 내에 구성된다.
전술한 바와 같이, 제 1 공간 섹션 (30') 에서, 공간 섹션의 벽과 피스톤 부재 (28) 의 벽은 서로 대향하게 배열되어 벽들 사이에 제 1 밀봉 갭 (34) 을 제공한다. 제 1 밀봉 갭 (34) 은 제 1 펌프 챔버 (16) 및 제 2 펌프 챔버 (16') 를 분리하고, 이는 환형 형태이다. 제 1 펌프 챔버 (16) 가 200 MPa 초과의 압력으로 연료를 전달하도록 구성되는 고압 펌프로서 작동하므로, 제 1 펌프 챔버 내 연료는 제 1 밀봉 갭 (34) 로 유동하는 경향이 있고, 더욱이 밀봉 갭 (34) 을 통해 유동하는 경향이 있다. 펌프 챔버들 (16, 16') 사이의 제 1 밀봉 갭 (34) 에는 제 1 펌프 챔버 (16) 로부터 제 1 밀봉 갭 (34) 으로 유동한 연료 재료를 수집하기 위한 수단이 제공된다. 이러한 수단은 제 1 공간 섹션의 벽 내 그루브 내에 배열된 연료 스크레이퍼 링 (68) 또는 이와 유사한 것을 포함할 수도 있다. 추가적으로, 이러한 수단은 연료 재료를 추가 처리로 안내하는 도관이 제공된 제 1 펌프 챔버 (16) 에 근접한 환형 공간 (67) 을 포함할 수도 있다. 제 2 펌프 챔버 (16') 가 제 2 공간 섹션 (30'') 내에 있으므로, 이들은 이하에서 일반적으로 언급될 수도 있다.
펌프 (10) 에는 제 2 펌프 챔버 (16') 로부터 멀어지게 연료 재료를 이송하기 위한 수단이 제공된다. 그러므로, 먼저 펌프 (10) 에는 통기 유동 경로 (36) 가 제공된다. 통기 유동 경로 (36) 는 펌프의 보디 (18) 를 통해 연장되고 또한 제 2 공간 섹션 (30'') 내로 형성되는 제 2 펌프 챔버 (16) 를 보디 (18) 의 외부와 연결한다. 통기 유동 경로 (36) 는 피스톤 부재의 왕복 운동에 의해 구동된 제 2 공간 섹션 (30'') 으로의 가스 유입을 허용하도록 구성된다. 펌프 (10) 에는 추가로 제 2 펌프 챔버 (16') 또는 제 2 공간 섹션 (30'') 내로 유입된 연료 재료를 밀봉 갭 (34) 을 통해 제 2 공간 섹션 (30''), 즉 제 2 펌프 챔버 (16') 로부터 멀어지게 이송하도록 구성된 제 2 펌프 챔버 (16') 를 보디 (18) 의 외부에 연결하는 배출 유동 경로 (38) 가 제공된다.
도 1 에 도시된 실시형태에서, 통기 유동 경로 (36) 에는 제 2 공간 섹션 (30'') 을 향하는 방향으로 통기 유동 경로 (36) 에서 가스 유동을 허용하는 일방향 밸브 (40) 가 제공되고, 또한 제 2 펌프 챔버 (16') 로부터 유체의 역류를 방지한다. 통기 유동 경로 (36) 는 펌프 (10) 의 주위로 개방하는 입구를 갖는다. 각각, 배출 유동 경로 (38) 에는 배출 유동 경로 (38) 를 통해 제 2 공간 섹션 (30'') 으로부터 멀어지는 유동을 허용하도록 구성된 일방향 밸브 (42) 가 제공된다. 압축 스트로크 동안 제 2 펌프 챔버 (16') 의 체적이 감소되고, 그로 인해 이것은 가압된다. 제 2 펌프 챔버 (16') 내의 가스 및 액체는 배출 일방향 밸브 (42) 를 통해 제 2 펌프 챔버 (16') 로부터 밖으로 강제된다. 펌프의 흡입 스트로크 동안, 제 2 펌프 챔버 (16') 가 팽창하여 통기 일방향 밸브 (40) 를 통해 흡입을 유발한다.
도 1 에서, 피스톤 부재 (28) 는 제 1 펌프 챔버 (16) 가 그의 최대 체적을 가지는 제 1 극한 위치에 있다. 피스톤 부재 (28) 는 기관의 작동에 의해 직접적으로 제공될 수도 있는, 화살표 (44) 에 의해 나타낸, 외부 힘에 의해 이동가능하다.
피스톤 부재 (28) 에는 피스톤 부재 (28) 의 제 2 단부 (28'') 에 연결되고 또한 폐쇄 단부, 즉 저부 (58) 를 가지는 동축 슬리브 부재 (46) 가 제공된다. 슬리브 부재 (46) 의 저부 (58) 는 피스톤 부재 (28) 로 반경방향으로 연장한다. 슬리브 부재 (46) 는 피스톤 부재 (28) 의 제 2 단부 (28'') 에 통합되거나 이와 별개의 부분이 될 수도 있다. 그러므로 슬리브 부재 (46) 의 저부 (58) 는 피스톤 부재 (28) 와 공통이고, 이는 펌프 (10) 내에서 피스톤 부재 (28) 를 왕복운동시키기 위해 필요한 힘을 수용하는 역할을 한다. 슬리브 부재는 환형 공간이 슬리브 부재 (46) 와 피스톤 부재 (28) 사이에 제공되도록 배열되고, 이는 지금부터 제 2 펌프 공간 (16') 을 적어도 부분적으로 형성한다. 슬리브 부재 (46) 는 피스톤 부재 (28) 의 제 1 단부 (28') 를 향해 개방한다. 슬리브 부재 (46) 는 제 2 공간 섹션 (30'') 의 반경방향 내벽과 슬리브 부재 (46) 의 반경방향 내벽이 서로 대향하여 제 2 밀봉 갭 (35) 을 제공하도록 제 2 공간 섹션 (30'') 이다. 제 2 공간 섹션 (30'') 의 벽은 피스톤 부재 (28) 및 슬리브 부재가 중앙 축선 (32) 을 따라 이동할 때 보디 (18) 내에서 피스톤 부재 (28) 의 슬리브 부재 (46) 를 안내한다.
펌프 (10) 의 보디 (18) 에는 피스톤 부재 (28) 의 제 2 단부를 향하는 원통형 연장부 (48) 가 제공되고, 상기 연장부는 제 1 공간 섹션 (30') 과 동축이다. 원통형 연장부 (48) 는 중앙 축선 (32) 의 방향으로의 축선방향 길이 및 제 2 직경 (D2) 보다 더 작은 외부 직경을 갖는다. 원통형 연장부 (48) 는 제 2 공간 섹션 (30'') 내로 축선방향으로 연장된다. 이제, 내연 기관에 설치될 때, 외력 (44) 이 기관의 파워 시스템에 의해 유리하게 야기된다. 그러므로, 피스톤 부재 (28) 는, 전형적으로 간접적으로, 기관의 크랭크샤프트와 기계적 힘 전달 연결 상태에 있다. 실제로, 이는 기계적 힘 전달이 기관 윤활제에 의해 윤활된다는 것을 의미한다. 펌프 (10) 에는 제 2 펌프 챔버 (16') 로부터 멀어지게 연료 재료를 이송하기 위한 수단이 제공되고, 밀봉 갭 (34) 을 통해 빠져 나오는 임의의 연료 재료는 기관의 윤활 매체로 들어가지 않을 것이다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 펌프 (10) 는 피스톤 부재 (28) 의 제 1 단부 (28') 가 피스톤 부재 (28) 의 제 2 단부 (28'') 아래에서 수평이 되도록 설치되기 위해 구성되고, 중앙 축선 (32) 은 경사진 위치에 있다. 도 1 에는, 연료 스크레이퍼 링 (68) 이 제 2 공간 섹션 (30'') 으로의 연료의 유동을 최소화하기 위해 배열된 환형 공간 내에 배열되는 것이 도시된다. 또한 연료 배출 채널 (66) 이 보디 (18) 외측으로 연장되는 제 1 펌프 챔버 (16) 에 근접한 다른 환형 공간 (67) 이 있다. 배출 채널은 연료 회수 지점의 역할을 한다. 연료의 주요 부분이 연료 배출 채널 (66) 로 향하게 되므로, 이러한 배열체는 제 1 밀봉 갭 (34) 으로부터 제 2 펌프 공간 (16'') 으로의 연료 유동의 양을 감소시킨다.
펌프 (10) 에서, 제 2 공간 섹션 (30'') 에는 부싱 (70) 이 제공되고, 상기 부싱 (70) 은 제 1 단부가 제 2 공간 섹션 (30'') 에서 보디 (18) 의 내부 표면에 부착되고, 또한 환형 공간이 부싱 (70) 과 제 2 공간 섹션 (30'') 의 내부 표면 사이에 제공되도록 제 2 공간 섹션 (30'') 의 외부 표면보다 더 작은 직경을 가지는 섹션을 갖는다. 부싱은 제 1 단부가 피스톤 부재 (28) 의 제 1 단부 (28') 의 측면 상에서 보디 (18) 에 부착된다. 피스톤 부재 (28) 는 원하는 안내 및 밀봉이 제공되도록 제 2 공간 섹션 (30'') 내에 배열되는 슬리브 부재 (46) 를 포함한다. 제 2 공간 섹션 (30'') 에서, 제 2 공간 섹션의 내부 벽과 슬리브 부재 (46) 의 벽은 서로 대향하게 배열되어 각각 벽들 사이에서 제 2 밀봉 갭 (35) 을 제공한다. 슬리브 부재 (46) 는 제 2 공간 섹션 (30'') 의 벽과 부싱 (70) 에 의해 형성된 상기 환형 갭 (60) 내로 연장하도록 배열된다. 이러한 방식으로, 부싱 (70) 은 슬리브 부재 (46) 및 피스톤 부재 (28) 와 함께 제 2 펌프 챔버 (16') 와 접한다. 부싱 (70) 과 제 2 공간 섹션 (30'') 사이의 환형 갭 내로 연장하기 위한 슬리브 부재 (46) 의 끼워맞춤은 환형 갭의 반경방향 내벽, 즉 부싱 (70) 의 반경방향 외벽 및 슬리브 부재 (46) 의 반경방향 내벽이 서로에 대향하여 제 3 밀봉 갭 (37) 을 제공하도록 되어 있다.
여기에는 보디의 내벽과 부싱 (70) 사이에서 반경방향으로 환형 갭 내로 배열된 제 3 공간 섹션 (60), 및 제 3 공간 섹션과 접하는 슬리브 부재 (49) 가 있다. 제 3 공간 섹션 (60) 은 펌프 (10) 의 윤활의 목적을 위해 사용된다. 제 3 공간 섹션은 또한 환형 공간이다. 펌프 (10) 에는 윤활 매체 공급 채널 (62) 및 윤활 매체 배출 채널 (64) 이 제공된다. 윤활 매체 공급 채널 (62) 은 제 2 밀봉 갭 (35) 에 윤활 매체, 일반적으로 오일을 공급하기 위한 위치에 배열된다. 윤활 매체 배출 채널 (64) 은 제 3 공간 섹션 (60) 으로 개방하도록 배치된다. 제 3 공간 섹션 (60) 의 최소 체적, 및 윤활 매체 공급 채널 (62) 및 윤활 매체 배출 채널 (64) 의 위치 및 체적은 제 3 공간 섹션 (60) 내에서 윤활 매체의 폰드의 형성을 허용하도록 구성되지만, 윤활 매체로 제 3 공간 섹션의 전체 충전을 방지한다. 특히, 윤활 매체 공급 채널 (62) 및 윤활 매체 배출 챔버 (64) 는, 제 3 공간 섹션 (60) 으로부터 나오는 윤활 매체의 유속이 적어도 결국에는 제 3 공간 섹션 (60) 으로의 윤활 매체의 유속보다 크도록 치수화된다. 윤활 매체 공급 채널 (62) 은 기관의 윤활 시스템에 연결되고, 따라서 이는 가압 윤활 매체를 수용하도록 구성된다.
전술한 밀봉 갭들의 밀봉 효과는 부분들의 표면 및/또는 치수 허용오차 및/또는 별개의 밀봉 요소들, 예컨대 o-링 또는 립 시일의 품질에 근거할 수도 있다.
도 2 에는 적어도 2 개의 피스톤 펌프 유닛들 (10) 이 조립되는 고압 펌프 어셈블리 (100) 가 도시된다. 도 2 에 도시된 펌프 유닛 (10) 은 도 1 에 따른 고압 펌프이다. 펌프 유닛들 (10) 은 여기서 아래로 향한 v-구성이다. 2 개 이상의 펌프 유닛들이 있는 경우에, 이들은 2 개의 인-라인 뱅크들로 구성된다.
펌프 어셈블리에는 이에 커플링된 피스톤 펌프 유닛들 (10) 을 작동시키는 구동 샤프트 (110) 가 제공된다. 구동 샤프트 (110) 는 구동 유닛 (110) 이 펌프 유닛 (10) 의 피스톤 부재 (28) 에 커플링되는 편심부들 (112) 을 갖는 크랭크 샤프트이다. 펌프 어셈블리의 구동 샤프트 (110) 는 기관에 의해 구동될 수도 있거나, 펌프 어셈블리 (100) 를 작동시키기 위해 예를 들어 전기 모터 (미도시) 가 제공될 수도 있다. 어셈블리 (100) 는 샤프트 (110) 가 베어링과 끼워맞춤되는 하우징 (102) 을 포함한다.
고압 펌프 어셈블리 (100) 는 샤프트의 베어링에 윤활제를 전달하기에 적합한 구동 샤프트 윤활 시스템 (114) 을 포함한다. 펌프 어셈블리는 또한 펌프 유닛 윤활 시스템 (116), 및 가압 윤활제를 위한 적어도 하나의 입구 (115) 를 포함하고, 이를 통해 윤활 시스템들이 고압 연료 펌프가 설치된 기관의 윤활 시스템에 연결될 수도 있다. 구동 샤프트 윤활 시스템 (114) 은 사용 시에 가압 윤활제를 전달하기 위해 기관의 윤활 시스템에 연결된다.
본 발명에 따른 펌프 어셈블리 (100) 는 펌프 어셈블리로부터 배출된 유체, 즉 이른바 누출된 연료 재료 및 윤활 매체의 수집이 중력에 의해 수행되도록 구성된다. 용어 누출 연료에 의해, 이는 제 1 밀봉 갭 (34) 을 따라 연료 회수 지점으로 통과한 연료로 지칭된다. 펌프 유닛들의 각각 하나에서, 윤활제는 제 1 밀봉 갭 (34) 및 제 2 밀봉 갭 (35) 에 윤활 효과를 제공하기 위해 사용된다. 펌프에서 윤활제는 중력 배수에 의해 윤활제 회수 유동으로서 수집 및 운반된다. 대응하게, 제 1 밀봉 갭 (34) 을 통해 유동되는 연료 재료는 중력 배수에 의해 수집 및 운반된다. 따라서, 펌프 유닛들 (10) 은 중력에 의해 윤활제 및 연료 재료를 배수하도록 구성된다. 펌프 어셈블리에는 구동 샤프트 윤활 시스템 (114) 및 펌프 유닛 윤활 시스템 (116) 으로부터 윤활제를 수용하도록 구성된 제 1 컬렉터 도관 (120) 이 제공된다. 또한, 펌프 어셈블리 (100) 에는 피스톤 펌프 유닛들로부터 누출 연료를 수용하도록 구성된 제 2 컬렉터 도관 (122), 및 피스톤 펌프 유닛 (10) 의 제 2 펌프 챔버 (16') 로부터 연료 미스트를 수용하도록 구성된 제 3 컬렉터 도관 (124) 이 제공된다. 제 1, 제 2 및 제 3 컬렉터 도관들 (120, 122, 124) 은 서로 분리되고, 이러한 방식으로 유체는 바람직하지 않은 방식으로 서로 혼합되지 않는다. 제 1, 제 2 및 제 3 컬렉터 도관들 (120, 122, 124) 은 펌프 유닛들로부터 상기 도관들로 실질적으로 연속적인 슬로핑 유동 통로가 있도록 펌프 유닛들에 대하여 수평으로 더 낮은 위치에 배열된다. 제 1 컬렉터 도관은 구동 샤프트 윤활 시스템의 출구 아래에 수직으로 배열되고, 제 2 컬렉터 도관은 피스톤 펌프 유닛들의 출구 아래에 수직으로 배열되고, 또한 제 3 컬렉터 도관은 피스톤 펌프 유닛의 출구 아래에 수직으로 배열된다.
제 1 컬렉터 도관, 제 2 컬렉터 도관 및 제 3 컬렉터 도관에는 배수된 유체를 수용하고 이들을 추가 처리로 전달하기 위한 유체 컬렉터 블록 (118) 이 배열된다. 추가 처리는 유리하게는 기관에서 유체를 재사용하는 것을 의미한다. 컬렉터 블록은 컬렉터 도관들이 실질적으로 컬렉터 블록의 일 단부로부터 다른 단부로 배열되는 모놀리식 구조이다.
도 2 의 실시형태에서, 유체 컬렉터 블록 (118), 유체 컬렉터 블록 내의 제 1 컬렉터 도관 (120), 제 2 컬렉터 도관 (122) 및 제 3 컬렉터 도관 (124) 은, 배수부, 즉 컬렉터 도관들의 출구들이 어셈블리 (100) 내 모든 펌프 유닛들 (10) 에 대해 집합적인 컬렉터 블록의 일 단부에 배열될 수도 있도록, 펌프 어셈블리의 일 단부로부터 다른 단부로 펌프 어셈블리 (100) 의 구동 샤프트 (110) 에 평행하게 연장되기 위해 배열된다.
고압 연료 펌프 어셈블리는 v-구성에서 피스톤들의 2 개의 뱅크들 내에 다수의 피스톤 펌프 유닛들 (10) 을 포함하고, 유체 컬렉터 블록은 2 개의 뱅크들 사이에 배열된다. 펌프 어셈블리가 인-라인으로 배열된 피스톤 펌프 유닛들의 단 하나의 뱅크를 포함할 수도 있다는 것은 명백하다.
유체 컬렉터 블록 (118) 에는 다수의 유체 인터페이스들 (126) 이 제공되고, 피스톤 펌프 유닛들 (10) 에는 대응하는 유체 인터페이스 (126') 가 제공되고, 유체 인터페이스들은 유체 컬렉터 블록 (118) 과 피스톤 펌프 유닛 (10) 사이에 밀봉된 유체 연통이 형성되도록 서로 정합된다. 인터페이스들은 유체가 서로 연결될 때 누출되거나 서로 혼합되지 않을 수도 있도록 o-링과 같은 적합한 밀봉들이 제공된다. 유체 인터페이스들은 펌프 유닛 (10) 과 유체 컬렉터 블록 (118) 사이에 하나 이상의 유체 도관들을 연결한다. 유체 인터페이스들의 각각 하나와 관련하여, 유체 컬렉터 블록 (118) 에는 제 1 컬렉터 도관 (120) 으로부터 유체 인터페이스 (126) 로 그리고 그 반대로 연장되는 제 1 통로 (121) 가 제공되고, 상기 인터페이스를 통해 제 1 통로가 연료 펌프 유닛 (10) 의 윤활 매체 배출 채널 (64) 과 유체 연통한다. 각각, 유체 컬렉터 블록 (118) 에는 제 2 컬렉터 도관 (122) 으로부터 유체 인터페이스 (126) 로 연장되는 제 2 통로 (123) 가 제공되고, 제 2 통로는 연료 펌프 유닛 (10) 의 연료 배출 채널 (66) 과 유체 연통한다. 또한, 유체 컬렉터 블록 (118) 에는 제 3 컬렉터 도관 (124) 으로부터 유체 인터페이스 (126) 로 연장되는 제 3 통로 (125) 가 제공되고, 제 3 통로는 밀봉 갭 (34) 을 통해 제 2 펌프 챔버 (16') 로 유입되는 연료 재료를 이송하도록 구성된 연료 펌프 유닛 (10) 의 배출 유동 경로 (38) 와 유체 연통한다. 제 2 펌프 챔버 (16') 에 유입된 연료 재료는 전형적으로 연료 미스트이다.
피스톤 펌프 유닛들 (10) 의 유체 인터페이스들 (126') 은 펌프 유닛들 (10) 의 뱅크들 사이의 방향으로 개방되도록 배향되고, 유체 컬렉터 블록에는 유체 인터페이스들이 피스톤들의 뱅크의 각각의 유체 인터페이스들에 동시에 연결되도록 다수의 유체 인터페이스들 (126) 이 2 열로 제공된다.
도 2 에서, 유체 컬렉터 블록 (118) 은 구동 샤프트 (110) 아래에 그리고 펌프 유닛들 (10) 의 뱅크들 사이에 배열된다.
도 2 에 또한 도시된 바와 같이, 유체 컬렉터 블록 (118) 에는 컬렉터 블록 (118) 과 펌프 어셈블리의 하우징 (102) 사이에 유체 커플링 (128) 이 제공된다. 어셈블리 (100) 의 하우징에는 대응하는 유체 커플링 (128') 이 제공되고, 유체 커플링들 (128, 128') 은 서로 정합되어 유체 컬렉터 블록 (118) 과 펌프 어셈블리 하우징 (102) 사이에 밀봉된 유체 연통이 형성된다. 컬렉터 블록 (118) 내에 제 1 컬렉터 도관 (120) 으로부터 유체 커플링 (128) 으로 연장되는 제 4 통로 (129) 가 있고, 제 4 통로 (129) 는 연료 펌프 어셈블리 (100) 의 하우징의 윤활 매체 배출 채널과 유체 연통된다.
본 발명은 본원에서 현재 가장 바람직한 실시형태들로 고려되는 것과 연계하여 실시예의 방식으로 설명되었지만, 본 발명은 개시된 실시형태들에 제한되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에서 규정된 바와 같이, 본원의 특징들의 다양한 조합들 또는 변경들, 그리고 본 발명의 범위 내에 포함된 여러 개의 다른 적용들을 포함하는 것으로 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 상기 어떠한 실시형태와 연계하여 언급된 상세한 설명은 이러한 조합이 기술적으로 가능한 다른 실시형태와 연계하여 사용될 수도 있다.

Claims (10)

  1. 내연 피스톤 기관을 위한 고압 연료 펌프 어셈블리 (100) 로서,
    상기 펌프 어셈블리 (100) 의 드라이브 샤프트 (110) 에 의해 구동되는 다수의 피스톤 펌프 유닛들 (10), 드라이브 샤프트 윤활 시스템 (114) 및 펌프 유닛 윤활 시스템 (116), 및 가압된 윤활제를 위한 적어도 하나의 입구 (115) 를 포함하고,
    상기 펌프 어셈블리 (100) 에는 상기 펌프 유닛 윤활 시스템 (116) 으로부터 윤활제를 수용하도록 구성된 제 1 컬렉터 도관 (120), 상기 피스톤 펌프 유닛들로부터 누출 연료를 수용하도록 구성된 제 2 컬렉터 도관 (122), 및 상기 피스톤 펌프 유닛들로부터 연료 미스트를 수용하도록 구성된 제 3 컬렉터 도관이 제공되는, 고압 연료 펌프 어셈블리 (100).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 컬렉터 도관 (120), 상기 제 2 컬렉터 도관 (122) 및 제 3 컬렉터 도관 (124) 은 상기 펌프 유닛들 (10) 에 해제가능하게 부착되는 유체 컬렉터 블록 (118) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는, 고압 연료 펌프 어셈블리 (100).
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 컬렉터 도관 (120) 은 상기 드라이브 샤프트 (110) 윤활 시스템으로부터 그리고 상기 펌프 유닛 윤활 시스템 (116) 으로부터 윤활제를 수용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 고압 연료 펌프 어셈블리 (100).
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 컬렉터 도관 (120), 상기 제 2 컬렉터 도관 (122) 및 상기 제 3 컬렉터 도관 (124) 은 펌프 유닛들 (10) 에 대하여 가장 낮은 위치에서 수평으로 배열되어, 펌프 유닛 (10) 으로부터 상기 도관들 (120, 122, 124) 까지 배열되는 실질적으로 연속적인 슬로핑 유동 경로가 있는 것을 특징으로 하는, 고압 연료 펌프 어셈블리 (100).
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 컬렉터 도관 (120) 은 상기 드라이브 샤프트 윤활 시스템 (114) 의 출구 아래에서 수직으로 배열되고, 상기 제 2 컬렉터 도관 (122) 은 상기 피스톤 펌프 유닛들 (10) 의 출구 아래에서 수직으로 배열되고, 또한 상기 제 3 컬렉터 도관 (124) 은 상기 피스톤 펌프 유닛 (10) 의 출구 아래에서 수직으로 배열되는 것을 특징으로 하는, 고압 연료 펌프 어셈블리 (100).
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 어셈블리 (100) 는 인-라인으로 다수의 피스톤 펌프 유닛들 (10) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고압 연료 펌프 어셈블리 (100).
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 어셈블리 (100) 는 v-배열로 피스톤들의 2 개의 뱅크들 내에 다수의 피스톤 펌프 유닛들 (10) 을 포함하고, 상기 유체 컬렉터 블록은 상기 2 개의 뱅크들 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는, 고압 연료 펌프 어셈블리 (100).
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 유체 컬렉터 블록에는 다수의 유체 인터페이스들 (126) 이 제공되고, 상기 피스톤 펌프 유닛들 (10) 에는 대응하는 유체 인터페이스 (126') 가 제공되고, 유체 인터페이스들은 서로 정합하여, 상기 유체 인터페이스들이 커플링될 때, 상기 유체 컬렉터 블록 (118) 과 상기 피스톤 펌프 유닛 (10) 사이에 밀봉된 유체 연통이 형성되는 것을 특징으로 하는, 고압 연료 펌프 어셈블리 (100).
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 피스톤 펌프 유닛들 (10) 의 유체 인터페이스들 (126') 은 상기 펌프 유닛들 (10) 의 뱅크들 사이의 방향으로 개방하도록 배향되고, 유체 컬렉터 블록 (118) 에는 다수의 유체 인터페이스들 (126) 이 2 열로 제공되어, 유체 인터페이스들이 상기 피스톤 펌프들 (10) 의 뱅크의 각각의 유체 인터페이스들에 동시에 연결되는 것을 특징으로 하는, 고압 연료 펌프 어셈블리 (100).
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 유체 컬렉터 블록은 상기 드라이브 샤프트 (110) 아래에 배열되는 것을 특징으로 하는, 고압 연료 펌프 어셈블리 (100).
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