KR20000016935A - 용적형펌프 - Google Patents

Abstract

예를 들어, 연료를 연료 분사 시스템에 토출하는 본 발명에 따른 고압 용적형 펌프(high pressure positive displacement pump)는 하나 이상의 펌핑 어셈블리(pumping assembly; 2, 3, 4)를 포함한다. 각 펌핑 어셈블리는 펌핑 플런저(plunger; 13)가 슬라이드 가능하도록(slidably) 장착된 펌핑 실린더(12)를 형성하는 실린더 블록(11)을 포함한다. 각 펌핑 플런저는 보어(bore; 22) 내에 슬라이드 가능하도록 장착된 태핏 셸(tappet shell; 21)을 포함하는 태핏 어셈블리(20)에 결합된다. 가동 상태에서, 상기 태핏 어셈블리는 상기 펌핑 플런저를 펌핑 방향으로 구동시키기 위해 캠(cam; 6)과 맞닿는다. 작동 유체실(working fluid chamber; 30)은 상기 캠(6)과 반대되는 쪽의 각 태핏 어셈블리(20)에 정해진다. 가동 상태에서, 가압된 작동 유체는 상기 태핏과 펌핑 플런저를 복귀 방향으로 구동시키기 위해 상기 작동 유체실(30)로 토출된다. 상기 장치는 상기 펌핑 플런저용 복귀 스프링을 제공해야 되는 필요성을 없애준다.

Description

용적형 펌프 {POSITIVE DISPLACEMENT PUMPS}

본 발명은 용적형 펌프(positive displacement pump)에 관한 것이며, 바람직한 실시예에서, 고압 연료(high pressure fuel)를 내연기관의 연료분사 시스템에 공급하는데 적합한 펌프를 제공한다. 그러나 본 발명은 상기 특정한 유형의 펌프에 한정되지 않으며, 광범위한 용적형 펌프에 일반적으로 적용 가능한 것으로 이해되어야 한다.

용적형 펌프에서, 펌핑 플런저(plunger)는 적절한 밸브 작용(valving) 및 펌핑된 유체의 토출(delivery)을 목적으로 펌프실(pumping chamber)의 용적 및 효과를 변화시키기 위해 실린더 내에서 왕복 운동(reciprocate) 한다. 유체를 펌프실부터 밀어내기 위해서 상기 플런저의 토출 행정(delivery stroke) 동안 플런저에 힘이 가해진다. 각 토출 행정은 상기 펌프실의 용적을 증가시키기 위해 상기 플런저가 반대 방향으로 이동하는 복귀 행정(return stroke)에 후속된다.

대용량의 펌프에서는, 상기 펌핑 플런저를 구동하기 위해 종래의 크랭크샤프트(crankshaft) 또는 캠 장치(cam arrangement)를 사용하며, 펌핑 플런저가 크랭크샤프트 또는 캠에 결합되므로 상기 펌핑 플런저는 전진 펌핑 행정(forward pumping stroke) 및 복귀 충전 행정(return fill stroke)의 양자 행정 동안에 구동된다. 그러나 소용량의 펌프에서는, 상기 펌핑 플런저와 구동 크랭크 또는 캠 사이에 기계적 링크(mechanical link)를 제공하는 것이 불가능하며, 이러한 상황에서는 복귀 (충전) 행정 동안에 상기 펌핑 플런저의 구동 목적을 위해 스프링을 사용하는 것이 일반적이다. 그러나, 때로는 스프링을 사용하는 것이 바람직하지 못한 상황이 있다.

본 발명의 목적은 용적형 펌프의 상기 펌핑 플런저를 복귀 방향으로 구동하는 새로운 수단을 제공하는 것이다.

도 1은 도 2의 대략 Ⅰ-Ⅰ선 상에서의 고압 연료 펌프의 횡단면도.

도 2는 도 1의 대략 Ⅱ-Ⅱ선을 따라서 취한 도 1의 펌프의 종단면도.

도 3은 도 2의 대략 Ⅲ-Ⅲ선을 따라서 취한 횡단면도.

도 4는 본 발명의 제2 실시예를 도시하는 도 5의 Ⅳ-Ⅳ선 상에서의 횡단면을 도시하는 개략도.

도 5는 도 4의 대략 Ⅴ-Ⅴ선을 따라서 취한 도 4의 펌프의 종단면을 도시하는 개략도.

도 6은 도 4 및 도 5의 펌프에 대한 단계별 배열을 도시하는 도면.

본 발명의 하나의 특징에 따라, 실린더, 실린더 내에 슬라이드 가능하도록(slidably) 장착되어 펌프실을 형성하는 펌핑 플런저, 그리고 펌핑되는 유체의 토출이 유효하도록 상기 펌프실의 용적을 줄이기 위해 상기 펌핑 플런저를 전진 방향으로 구동하기 위한 구동 수단을 포함하는 용적형 펌프는, 피스톤이 상기 펌핑 플런저와 쌍을 이루고, 펌프실의 용적이 증가함에 따라 용적이 증가하는 작동실(working chamber)을 정하도록 상기 피스톤이 상기 펌프에 정해진 보어(bore) 내에 슬라이드 가능하도록 장착되며, 펌프실의 용적이 증가하는 복귀 방향으로 피스톤 상에 힘을 가하기 위해 작동실에 가압된 작동 유체를 공급하기 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 한다.

가압된 작동 유체는 상기 피스톤의 복귀 행정 동안에만 작동실로 공급될 수 있다. 그러나 바람직한 장치에서는, 가압된 작동 유체는 항상 작동실 내에 존재하며, 상기 구동 수단은 펌핑 플런저를 상기 펌핑 플런저의 전진 행정 동안에 작동 유체에 의해 발생하는 힘에 대항하여 이동시키도록 작용한다.

바람직하게는 상기 작동 유체는 유압용 유체(hydraulic fluid)이며, 구체적으로 본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 작동 유체는 윤활유(lubricating oil)이다. 상기 펌프가 내연기관과 관련하여 사용되어야 할 경우에, 예를 들어 연료를 내연기관에 토출할 경우에, 상기 윤활유는 내연기관의 윤활 시스템으로부터 유리하게 얻을 수 있다.

특히 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 피스톤은 피스톤으로서의 기능을 수행하는 것은 물론 펌핑 플런저의 전진 행정 동안에 구동 캠으로부터 상기 펌핑 플런저로 힘을 전달하는 태핏 어셈블리(tappet assembly)에 의해 형성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서와 같이 상기 피스톤이 태핏 어셈블리이면, 작동실 내에 존재하는 가압된 윤활유는 요구되는 복귀력을 제공함과 동시에 상기 태핏 어셈블리에 윤활 작용을 할 것이다. 이러한 상황에서는 다소의 오일이 상기 작동실을 빠져나와 태핏 어셈블리를 지나서 펌프의 캠실(cam chamber)로 들어가 상기 캠 및, 선택적으로, 상기 펌프의 구동 축 베어링에 윤활 작용을 하도록 허용하는 것이 바람직하다.

복수의 펌핑 플런저가 제공되는 본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 상기 각각의 펌핑 플런저와 관계되는 상기 작동실은 상기 각각의 펌핑 플런저가 왕복 운동함에 따라 작동실 사이로 작동유가 흐르도록 허용하기 위해 상호 연결되는(interconnected) 것이 바람직하다. 작동유의 압력을 유지하고, 상기 펌프의 구동 축이 회전하는 동안 상기 작동실의 전체 용적의 변화에 따른 잉여(surplus) 작동유를 수용하기 위해 어큐뮬레이터(accumulator)가 제공될 수 있다.

본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 각 펌핑 플런저는 상기 태핏 어셈블리에 고정되어 일부분을 형성하는 헤드를 갖는 것으로 형성된다. 상기 헤드는 상기 태핏 어셈블리의 내부 공간을 폐쇄하는데 알맞게 사용될 수 있으며, 이렇게 함으로써 상기 태핏 어셈블리가 피스톤의 역할을 하도록 허용한다. 바람직하게는, 상기 태핏은 내부에 상기 헤드가 수용되는 태핏 셸을 포함하며 상기 플런저 헤드와 태핏 셸(shell) 사이에 슬리퍼(slipper)가 삽입(interpose)된다. 바람직하게는, 상기 슬리퍼는 상기 태핏 셸의 상보적인 평면(complementary flat face) 및, 부분-구형면(part-spherical face) 또는 부분 원뿔면(part-conical face)―여기서 부분-구형면 또는 부분-원뿔면은 펌핑 플런저 헤드의 상보적인 부분-구면(part-spherical face)과 맞닿음―과 맞닿는 평면을 포함한다. 이러한 장치는 상기 펌프 실린더와 태핏 보어가 정렬되지 않더라도 보정된다.

본 발명은 특히 내연기관의 연료 분사 시스템에 고압의 연료를 토출하는데 적합한 연료 펌프에 적용 가능하지만, 상기 응용에 한정되지 않는다는 것을 인식하여야 한다. 또한, 본 발명은 일반적으로 광범위한 플런저의 형상에 적용 가능하며 상기 플런저가 축(평행) 방향으로, 또는 부채꼴(fan) 배열이나 원뿔형 배열로 설치되는 구조에 성공적으로 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 예를 들어 외측 캠(external cam)이나 내측(internal cam) 캠 또는 회전 경사판(swash plate) 구동과 같이 광범위한 구동 메커니즘에 적용 가능하다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 바람직한 작동유가 윤활유, 특히 엔진 오일이면 다른 장치도 가능하다는 것을 또한 인지하여야 한다.

본 발명은 다음에 단지 예시적으로 제공되는 바람직한 실시예의 기술과 첨부되는 도면을 참조하여 보다 잘 이해될 것이다.

도 1 내지 도 3에 도시되는 고압 연료 펌프(high pressure fuel pump)는 내연기관의 연료 분사 시스템용으로 적합하며, 구체적으로는 고압의 연료를 어큐뮬레이터로 또는 공동 연료관식 연료 분사 시스템(common rail fuel injection system)의 공동 연료관(common rail)에의 토출용으로 적합하다.

예시되는 펌프(1)는 공동의 방사상 구역(common radial zone)에 배치되어 구동 축(5)의 둘레로 120°만큼 이격되는 세 개의 펌핑 어셈블리(pumping assembly; 2, 3, 4)를 포함한다. 상기 축(5)은 토출구(7)로부터 고압의 연료를 토출하기 위해 펌핑 어셈블리를 구동하는 단일 캠(single cam; 6)을 지지한다.

상기 구동 축(5)은 펌프 보디(8) 내에서 전방 베어링(front bearing; 8) 및 후방 베어링(rear bearing; 9)에 의해 지지된다. 가동 상태에서, 펌프 보디(8)는 내연기관에 고정되며 축(5)을 회전시키기 위해 엔진으로부터 적당한 회전 구동력이 사용된다.

펌핑 어셈블리(2, 3, 4)는 실질적으로 상호 동일하며, 간략하게 하기 위해, 펌핑 어셈블리(3)만이 상세하게 기술될 것이다.

상기 펌핑 어셈블리(3)는 펌핑 실린더(12)를 형성하는 실린더 블록(11)을 포함한다. 펌핑 플런저(13)는 실린더(12) 내에 슬라이드 가능하도록 장착되며 가동 상태에서에, 상기 플런저, 실린더 및 실린더 헤드(14)에 의해 정해지는 펌프실의 용적을 순환적인(cyclic) 방식으로 변화시키기 위해 실린더(12)를 따라 왕복 운동한다. 실린더 헤드(14)는 실린더 블록(11)에 고정된다. 토출 밸브(15)는 실린더 헤드(14) 내에 장착되며 보통은 실린더 헤드에 있는 보어(16) 내에 설치되는 스프링에 의해 실린더 블록 쪽으로 치우쳐 있어(biased) 상기 토출 밸브가 실린더(12)의 단부를 폐쇄하도록 한다. 토출 밸브(15)는 실린더 블록(11) 및 펌프 보디(8) 내의 통로(18)를 거쳐 다른 펌핑 어셈블리의 토출 밸브를 둘러싸는 대응하는 갤러리(gallery)에 연결되는 갤러리(17)에 둘러싸여 있다. 상기 통로(18)는 분기 통로(branch passage)에 의해 토출구(delivery outlet; 7)에 연결된다.

가동 상태에서, 각 펌핑 플런저(13)는 관련되는 실린더 헤드(14) 쪽으로 구동되므로 펌프실 내의 연료는 가압되며, 실린더(12) 내의 연료 압력이 갤러리(17) 및 통로(18) 내의 압력보다 커지는 순간 토출 밸브(15)가 개방되어 연료를 펌프실(12)로부터 통로(18)로, 그리고 최종적으로 분기 통로(19)를 거쳐 토출구(7)로 흐르도록 허용한다. 토출 밸브(15)는 상기 펌핑 플런저가 상사점(top dead centre)에 도달하면 관련되는 스프링의 작용에 의해 자동으로 폐쇄된다. 폐쇄 작용은 상기 플런저가 상사점에 도달한 후 내측으로 이동하기 시작함으로써 발생하는 압력 차이에 의한다.

각 플런저(13)는 관련되는 태핏 어셈블리(20)에 결합된다. 각 태핏 어셈블리(20)는 보디(8) 내에 제공되는 보어(22) 내에 슬라이드 가능하도록 장착되는 태핏 셸(21)을 포함한다. 롤러(23)는 태핏 셸(21)에 고정된 축(24) 상에 회전 가능하도록 장착된다. 축(5)으로부터 떨어진 태핏 셸의 단부에는 쇼울더(25)를 제공하기 위해 각 태핏 셸(21)에 카운터보어(counterbore)가 형성된다. 슬리퍼(26)는 축 방향 표면이 쇼울더(25)에 맞닿도록 각 태핏 셸의 카운터보어 부분에 장착된다. 상기 슬리퍼는 태핏 셸 내의 카운터보어보다 다소 작아서 상기 태핏 셸에 대한 슬리퍼의 횡방향 이동이 가능하다. 각 슬리퍼(26)는 관련되는 플런저(13)의 헤드(29) 상에 제공되는 상보적인 구형 표면(28)과 맞닿는 구형의 시트(seat; 27)를 정한다. 부분-구형 표면의 대안으로, 부분-원뿔형 표면이 사용될 수 있다. 각 플런저(13)는 관절 연결(articulation)을 위해 필요한 자유도(freedom)를 확보하며 적당한 밀봉을 이루는 임의의 적절한 방법에 의해 관련되는 태핏 셸에 고정된다. 예를 들어 하나 이상의 와셔(washer)를 갖거나 갖지않는 탄성의 써클립(resilient circlip)이 사용될 수 있다. 가동 상태에서, 펌핑 플런저(13)가 관련되는 태핏 셸로부터 실질적으로 이격 될 수는 없다.

상기에 기술된 슬리퍼 장치의 효과는, 축 방향 부하가 태핏 셸로부터 펌핑 플런저(13)로 전달될 수 있지만 플런저(13)에 대한 약간의 태핏 셸의 횡방향 이동도 가능하다는 것에 주목해야 한다. 따라서, 편심(eccentricity)의 정도 및 보어(22)에 대한 실린더(12)의 오정렬(misalignment)은 상기 태핏 셸에 대한 슬리퍼의 이동에 의해 보정될 수 있다.

가동 상태에서, 플런저가 하사점(bottom dead centre) 위치에 있으면 축(5)의 회전은 태핏 셸 및 관련되는 플런저(13)를 축 방향 외측의 상사점 위치로 향하여 번갈아 구동하도록 롤러(23)에 작용한다. 이러한 운동은 상기에 기술한 바와 같이 연료를 토출구(7)로 토출하게 할 것이다.

각 플런저 펌프를 상사점 위치로부터 하사점 위치로 복귀시키기 위해 보어(22)의 일부분과, 태핏 어셈블리의 축 방향 외측면의 일부분 및 실린더 블록(11)의 일부분으로 정해지는 작동실(30)에 가압된 유체를 공급하기 위한 수단이 제공된다. 상기 가압된 유체는 예시된 펌프에 의해 장치된 엔진의 윤활 시스템으로부터 빠져나와 알맞게 가압된 윤활유의 형태로 될 수 있다. 상기 윤활유는 흡입구 피팅(inlet fitting; 31)을 거치며 천공부(drilling; 32) 및 슬롯(slot; 33)을 거쳐 전달되어 작동실(30)로 공급될 수 있다.

작동실(30) 내의 가압된 윤활유는 펌핑 플런저(13) 상에 내측 축 방향의 힘이 가해지도록 상기 태핏 어셈블리의 영역(펌핑 플런저(13)의 영역보다 작게) 상에 작용할 것이라는 것을 이해해야 할 것이다. 임의의 특정 롤러(23)도 캠(6)에 의해 구동되지 않을 때에는 관련되는 플런저가 상사점으로부터 하사점 위치로 이동되므로 관련되는 작동실(30) 내의 오일 압력은 롤러(23)가 캠(6)에 접촉되어 있도록 한다.

상기 예시된 펌프에서는 흡입 밸브(inlet valve)가 실린더 헤드(14) 상에 제공되지 않거나 인접하지 않는다는 것을 인식하여야 한다. 오히려, 실린더 블록(11)과 실린더 헤드(14) 사이에 정해진 연료 갤러리(35)로부터 보어(12)내의 한 점으로 하나 이상의 통로(34)가 펌핑 플런저(13)의 축 방향 외측 단부의 하사점 위치의 축 방향 바로 외측으로 연장된다. 이송 펌프에 의해 주변 압력보다 약간 높게 가압된 연료는 갤러리(35) 내에서 유지된다. 상기 펌핑 플런저가 상사점으로부터 하사점을 향하여 이동함에 따라 토출 밸브(15)는 폐쇄될 것이며 이로 인해 실린더(12) 내에는 진공이 발생할 것이다. 펌핑 플런저(13)의 축 방향 외측 단부가 통로(34)와 실린더(12)가 연결되는 접속구(port; 12)를 지나는 순간, 실린더(12) 내의 진공 및 갤러리(35) 내에 존재하는 주변보다 높은 압력의 복합 효과에 의해 연료는 갤러리(35)로부터 통로(34)를 지나 실린더(12) 내부로 유입된다.

엔진이 공회전 속도에서의 통상적인 엔진의 오일 압력―상기 압력이 태핏 어셈블리의 영역 위에 작용할 때―은 플런저(13)가 상사점으로부터 하사점으로 요구되는 만큼의 구동을 하기에 충분한 힘을 제공한다.

상기 펌핑 어셈블리가 작동함에 따라 상기 관련되는 작동실(30)의 용적은 순환적으로 변화할 것이라는 것을 인식하여야 할 것이다. 특정의 펌핑 플런저가 하사점으로부터 상사점을 향하여 구동됨에 따라 관련되는 작동실(30)의 용적은 감소될 것이나, 적어도 다른 하나의 펌핑 어셈블리의 작동실(30)의 용적은 동시에 증가할 것이다. 따라서, 펌프가 작동함에 따라 오일은 구멍(32)을 통해서 하나의 작동실(30)으로부터 다른 작동실(30)로 유동하려고 할 것이다. 상기 펌프가 작동함에 따라 작동실(30)의 전체 용적에는 약간의 편차가 있을 수 있으므로 흡입구(31)로 또는 흡입구(31)로부터의 정미 유동(net flow)은 약간 적게 일어날 수 있다.

바람직하게는, 약간의 윤활유는 작동실(30)로부터 빠져나와 캠실(37) 내부로 들어가는 것이 허용되어 상기 태핏 어셈블리의 보어(22)에 윤활 작용을 하도록 하며, 상기 롤러(23) 및 캠(6)에 윤활 작용을 하도록 한다. 상기의 빠져나온 오일은 추가적으로 베어링(9, 10)에 윤활 작용을 할 것이며, 바람직하게는 전방 베어링을 지나서 상기 연료 펌프가 부착된 엔진의 크랭크케이스(crankcase) 내부로 다시 유입되도록 허용된다. 상기 태핏 어셈블리를 지나서 캠실(37)로 가는 도중 소량의 윤활유의 정미 손실(net loss)은 바람직하게 실제로 윤활유가 펌프를 통해 유동하는 것을 허용함으로써 펌프가 작동하는 동안 윤활유가 작동실(30) 내부로 새어 들어가(shunted into)거나 작동실(30)로부터 새어 나옴(shunted out)으로써 윤활유가 과열될 가능성을 감소시킨다.

상기 기술된 본 발명의 실시예는 상기 펌핑 플런저가 상사점 위치로부터 하사점 위치로 복귀하기 위한 간단하고 신뢰적인 수단을 제공할 뿐 아니라 상기 펌핑 어셈블리의 여러 내부 구성 요소에 대하여 양호한 윤활 작용을 제공한다는 것에 유의하여야 할 것이다. 상기 윤활 작용을 위한 이상적인 매체(medium)인 가압된 윤활유에 의해 윤활 작용은 효과적이다.

본 발명이 특정한 실시예를 참조하여 기술되었지만, 본 발명은 일반적으로 광범위한 용적형 펌프에 적용 가능하며 따라서 기술된 특정한 실시예에 한정되는 것으로 간주되어서는 안 된다는 것을 이해하여야 한다. 보다 구체적으로, 본 발명은 상사점으로부터 하사점으로 구동되기 위해 펌핑 플런저가 필요한 어떠한 용적형 펌프에도 일반적으로 적용 가능하다. 상기 펌핑 플런저를 상사점으로부터 하사점으로 구동시키기 위한 윤활유의 사용은 상당한 다수의 장점을 제공하지만, 본 발명이 상기 유체에 한정되지 않는다는 것을 이해하여야 한다.

상기 펌핑 플런저를 구동시키기 위해 요구되는 가압된 유체는 임의의 적당한 장치로부터 얻어질 수 있다. 원하는 경우, 상기 펌프가 작동하는 동안 가압된 유체 시스템의 전체 용적의 변화를 수용하기 위해 압축 어큐뮬레이터(pressure accumulator)가 사용될 수 있다. 본 발명은 단지 하나의 펌핑 플런저를 갖는 펌프에 적용될 수 있으며, 이 경우 작동유의 전체 행정 용적(total displaced volume)을 수용하기에 충분한 용량을 갖는 압축 어큐뮬레이터가 요구될 것이다. 상기 압축 어큐뮬레이터는 실제로 원하는 경우, 스프링의 수단에 의해 작동될 수 있으며, 이 때에는 작동 매체로서 유압 작동용 유체를 사용하여 상기 펌핑 플런저를 구동한다. 상기 장치는 펌핑 플런저를 충전 방향으로 직접 구동하는 스프링을 갖는 것과 유사한 듯 하지만, 상기 목적을 위해 설계에 스프링을 직접 사용하는 것과 같은 제한 사항을 부여하지 않는다.

적절한 환경에서, 흡입구(31) 내에 또는 근처에 역지 밸브(non-return valve)를 사용함으로써 상기 어큐뮬레이터의 피스톤이 왕복 운동하는 일부분 동안 어큐뮬레이터가 오일 공급 압력보다 높은 작동 압력을 설정하도록 하며, 이러한 높은 압력은 태핏 가속도가 증가됨으로써 펌프를 보다 고속으로 작동하도록 하거나 비원형(non-circular) 캠을 채용함으로써 가속도가 증가되도록 한다. 상기 캠은 하나 이상의 로브(lobe)를 가질 수 있으며 구동 토크(torque)를 감소시키기 위한 느린 펌핑 동작과 재빠른 복귀 행정을 구성하도록 장치될 수 있다.

도 4 내지 도 6에 본 발명의 또 다른 실시예를 개략적으로 도시한다. 본 실시예에서는 실질적으로 상호 동일한 세 개의 펌핑 어셈블리(102, 103, 104)가 캠 축(camshaft; 105)을 따라 축 방향으로 이격되어 제공된다. 상기 캠 축(105)은 서로 120°의 위상으로 설치된 세 개의 캠(106)을 갖는다. 각 캠은 각각의 펌핑 어셈블리(102, 103, 104)와 관계된다. 상기 캠 축(105)은 펌프 보디(108) 내에서 전방 베어링(109) 및 후방 베어링(110)에 의해 지지된다. 가동 상태에서, 펌프 보디(108)는 내연기관에 고정될 수 있으며, 캠 축(105)을 회전시키기 위해 엔진으로부터 적당한 회전 구동력이 사용된다.

각 펌핑 어셈블리(102, 103, 104)는 실질적으로 상호 동일하며, 도 1 내지 도 3에 도시되는 본 발명의 실시예에 따른 펌핑 어셈블리(2, 3, 4)와 동일하다. 간략하게 하기 위해 펌핑 어셈블리(102)만이 상세하게 기술될 것이다.

펌핑 어셈블리(102)는 펌프실(112)을 형성하는 실린더 블록(111)을 포함한다. 펌핑 플런저(113)는 실린더(112) 내에 슬라이드 가능하도록 장착되며, 가동 상태에서, 상기 펌핑 플런저와 실린더 블록(111)에 의해 정해지는 펌프실의 용적을 변화시키기 위해 실린더를 따라 왕복 운동된다. 펌프실로부터 펌핑된 유체를 배출시키는 것을 허용하기 위해 토출 밸브(115)가 제공된다. 실린더 블록(111) 내에 제공되는 적절한 통로는 각 펌핑 어셈블리(102, 103, 104)의 토출 밸브(115)를 상호 접속하며, 펌핑된 유체를 위한 배출 통로를 제공한다.

각 펌핑 플런저는 관련되는 태핏 어셈블리(120)에 결합된다. 상기 태핏 어셈블리, 및 태핏 어셈블리와 펌핑 플런저 사이의 결합 수단은 도 1과 관련하여 상기에 기술된 바와 같이 편리하게 될 수 있다. 그러나, 본 발명은 상기 장치에 한정되지 않으며, 상기 펌핑 플런저를 태핏 어셈블리에 결합하기 위해 임의의 적당한 장치가 만들어질 수도 있다. 롤러(123)는 태핏 어셈블리(120)에 의해 지지되며 캠(106)의 표면과 맞닿는다.

작동실(130)은 태핏 어셈블리(120)와 실린더 블록(111) 사이에 정해진다. 작동실(130)의 용적은 펌프실의 용적이 증가함에 따라 증가하며, 펌프실의 용적이 감소함에 따라 감소한다는 것에 유의하여야 할 것이다.

가압된 작동 유체를 작동실(130)에 공급하기 위한 적절한 수단이 제공된다. 편리하게도, 상기 작동 유체는 가압된 윤활유가 될 수 있으며 작동 유체를 토출하기 위한 수단은 엔진에 부착된 본 발명에 따른 고압 펌프와 관련되는 윤활유 펌프가 될 수 있다. 그러나 작동실(130)을 가압하기 위해 임의의 적절한 수단에 의해 공급되는 임의의 적절한 작동 유체가 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 상기 작동 유체는 태핏 어셈블리(120) 상에서, 내부에서 태핏 어셈블리(130)가 작동하는 보어(122)의 직경과 내부에서 펌핑 플런저(113)가 작동하는 실린더(112)의 면적의 차이와 실질적으로 동일한 작동 면적 상에 작용한다. 상기 면적은 플런저의 작동 면적과 비교할 때 크며, 상기 플런저를 제2 위치(상사점)로부터 제1 위치(하사점)로 이동시키도록 펌핑 플런저(113) 상에 충분히 큰 힘을 가하기 위해 보통의 압력에서 작동 유체로서의 윤활유의 적용이 가능하다. 상기 펌핑 플런저의 전진(펌핑) 행정 동안 상기 펌핑 플런저는 관련되는 캠(106)에 의해 제1 위치(하사점)로부터 제2 위치(상사점)로 구동된다. 바람직하게는, 상기 펌핑 플런저의 전진 행정 동안 가압된 작동 유체는 여전히 작동실(130) 내에 존재한다. 상기 캠으로부터 얻을 수 있는 힘은 작동실(130) 내의 가압된 작동 유체에 의해 형성되는 힘을 제압하기에 충분하며, 추가적으로 상기 펌프의 펌프실로부터 고압의 유체를 구동하기 위해 필요한 힘을 제공한다.

작동실(130)은 유동 저항이 낮게 유체를 교환하는 것을 허용하기 위해 트로프(trough)로써 편리하게 조합될 수 있다. 상기 작동실의 단부에, 도 1 내지 도 3의 방법과 유사한 방법으로 구멍 및/또는 슬롯에 의해 양쪽 작동실의 사이에는 적절한 연결이 이루어진다.

도 1 내지 도 3의 실시예에서와 같이, 작동실 내에 작동 유체의 압력을 유지하기 위해 그리고 가동 상태에서 작동실의 용적이 변화함에 따라 작동실로부터 유체를 수용하기 위해 어큐뮬레이터가 제공될 수 있다.

본 발명에 따라 용적형 펌프의 펌핑 플런저가 상사점 위치로부터 하사점 위치로 복귀하기 위해 간단하고 신뢰적인 수단이 제공될 수 있을 뿐 아니라 상기 펌핑 어셈블리의 여러 내부 구성 요소에 대하여 양호한 윤활 작용이 제공될 수 있다.

Claims (11)

1. 실린더(12)와, 펌프실을 형성하기 위해 실린더 내부에 슬라이드 가능하도록 장착되는 펌핑 플런저(13)―여기서 펌핑 플런저(13)는 실린더에 대해 펌프실의 최대 용적에 해당하는 제1 위치와 실린더에 대해 상기 펌프실의 최소 용적에 해당하는 제2 위치를 가짐―, 및 펌핑되는 유체를 효과적으로 토출하도록 상기 펌프실의 용적을 감소시키기 위해 제1 위치로부터 전진 방향으로 제2 위치를 향하여 상기 펌핑 플런저를 구동하기 위한 구동 수단(6, 23, 20)을 포함하고,

   피스톤(20)은 상기 펌핑 플런저(13)와 결합되며,

   상기 피스톤은 상기 펌프 내에 정해지는 보어(22) 내에 슬라이드 가능하도록 장착되어 상기 펌핑 플런저가 상기 제2 위치로부터 제1 위치로 향하는 복귀 방향으로 이동함에 따라 용적이 증가되는 작동실(30)을 정하도록 하며,

   상기 펌핑 플런저가 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치로의 복귀 방향으로 이동하도록 상기 피스톤(20) 상에 힘을 가하기 위해 상기 작동실(30)에 가압된 작동 유체를 공급하기 위한 수단이 제공되는

   용적형 펌프.
2. 제1항에 있어서, 가압된 작동 유체를 공급하기 위한 상기 수단은 상기 펌프가 작동하고 있을 때 항상 작동실을 제공하기에 적합하도록 되어 있으며, 상기 구동 수단은 상기 펌핑 플런저의 전진 행정 동안에 작동 유체에 의해 발생되는 힘에 대항하여 상기 펌핑 플런저(13)를 효과적으로 이동시키는 용적형 펌프.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 가압된 작동 유체를 공급하기 위한 상기 수단이 가압된 윤활유를 공급하기 위한 수단을 포함하는 용적형 펌프.
4. 제3항에 있어서, 가압된 윤활유를 공급하기 위한 상기 수단이 내연기관의 윤활유 펌프를 포함하는 용적형 펌프.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤(20)이 피스톤으로서의 기능을 수행할 뿐만 아니라, 상기 펌핑 플런저의 전진 행정 동안에 구동 캠(6)으로부터 상기 펌핑 플런저(13)로 힘을 전달하도록 작동하는 태핏 어셈블리(tappet assembly)에 의해 형성되는 용적형 펌프.
6. 제5항에 있어서, 윤활유가 상기 작동실(30)로부터 빠져나와 상기 펌프의 내부 구성 요소로 가는 것을 허용하도록 상기 태핏 어셈블리(20)를 지나는 누출 통로(leakage path)가 정해지는 용적형 펌프.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 각 펌핑 플런저(13)는 상기 태핏 어셈블리(20)에 고정되어 태핏 어셈블리(20)의 일부분을 형성하는 헤드(29)로 형성되며, 상기 헤드(29)는 상기 태핏 어셈블리의 내부 공간을 폐쇄함으로써 상기 태핏 어셈블리가 피스톤으로서 작용하도록 허용하는 용적형 펌프.
8. 제7항에 있어서, 상기 태핏이 내부에 상기 헤드(29)를 수용하는 태핏 셸(21)을 포함하며, 상기 플런저의 헤드와 상기 태핏 셸 사이에 슬리퍼(slipper; 26)가 삽입(interpose)되는 용적형 펌프.
9. 제8항에 있어서, 상기 슬리퍼(26)는 상기 태핏 셸의 상보적인 평면(complementary flat face) 및, 부분-구형면(part-spherical face; 27) 또는 부분-원뿔면(part-conical face)―여기서 부분-구형면 또는 부분-원뿔면은 펌핑 플런저 헤드(29)의 상보적인 부분-구면(part-spherical face; 28)과 맞닿음―과 맞닿는 평면을 포함하는 용적형 펌프.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 펌핑 플런저(13)가 제공되며, 각각의 펌핑 플런저와 관련되는 작동실(30)은 상기 각각의 펌핑 플런저가 왕복 운동함에 따라 상기 작동실(30) 사이에 작동 유체가 유동되도록 상호 연결되는(interconnected) 용적형 펌프.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 작동 유체의 압력을 유지하고 상기 펌프의 구동 축이 회전하는 동안 상기 작동실(30)의 전체 용적의 변화에 따른 잉여(surplus) 작동 유체를 수용하도록 어큐뮬레이터(accumulator)가 제공되는 용적형 펌프.