KR20010015122A

KR20010015122A - 내연기관에 연료를 공급하기 위한 개폐밸브를 갖는 고압펌프

Info

Publication number: KR20010015122A
Application number: KR1020000037209A
Authority: KR
Inventors: 웨르너 반쯔하프; 피터 그라버트; 니콜라 씨마글리아
Original assignee: 마리오 리코; 엘라시스 시스테마 리세르카 피아트 넬 메죠지오르노 소시에타 콘솔타일 퍼 아지오니
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2001-02-26
Also published as: CN1281945A; US6725844B2; ES2246776T3; EP1065370A3; DE60022587T2; RU2247257C2; US20030079726A1; EP1065370B1; JP4577952B2; CN1133003C; IT1308780B1; KR100679211B1; JP2001059465A; US6553971B1; EP1065370A2; DE60022587D1; ITTO990572A1

Abstract

본 발명에 따른 펌프(5)는 적어도 하나의 연료 압축실(22)과 펌프(5)의 구동 부재를 수용하는 구동실(23)을 포함하는 본체(8)를 갖는다. 개폐밸브(37)는 본체(8) 내의 구멍(34)에서 슬라이딩하여 연료 공급 도관(30)을 폐쇄하는 셔터(38)를 갖는다. 셔터(38)는 압축 스프링(42)에 의해 폐쇄 위치를 유지하며, 스프링(42)은 구멍(34) 내의 숄더(43)에 직접 또는 간접으로 놓여있다. 일 실시예에서, 스프링(42)은 리테이닝 링에 의해 지지되는 천공 디스크(44)를 통해 숄더(43)에 놓인다. 리테이닝 링은 구멍(34) 내의 환상 그루브(49) 내부에 탈착 가능하게 끼워진다. 다른 실시예에서, 스프링(42)은 숄더(43)에 직접 놓여있다.

Description

내연기관에 연료를 공급하기 위한 개폐밸브를 갖는 고압펌프{High-pressure pump with an on-off valve for feeding fuel to an internal combustion engine}

본 발명은 내연기관, 특히 차량용 엔진에 연료를 공급하기 위한 개폐밸브를 갖는 고압펌프에 관한 것이다.

다양한 종류의 고압 연료 펌프가 공지되어 있는데, 이들은 일반적으로 전동기에 의해 작동하는 저압펌프에 의해 보통의 탱크로부터 연료를 공급한다. 고압펌프는 보통 개폐밸브를 포함하는데, 개폐밸브는 저압펌프에 의해 공급되는 연료에 의해 자동으로 개방된다.

종래의 고압펌프 본체는 적어도 하나의 연료 압축실 및 펌프 구동 부재들을 수용하는 구동실을 포함하며, 개폐밸브는 밸브가 폐쇄되어 있을 때에도 구동실로 연료가 유동하도록 설계된 셔터를 포함하여, 구동 부재를 윤활 및 냉각시킨다.

특히 종래의 레이디얼 피스톤 펌프에서, 펌프 본체는 3개의 실린더를 수용하고, 실린더 안에서는 구동축에 의해 회전하는 샤프트에 장착된 공동 캠에 의해 작동하는 각각의 피스톤이 슬라이딩한다. 캠은 구동실 또는 펌프의 케이스 내부에 수용되며, 셔터는 중공 실린더의 형태이며, 펌프 본체의 반경 방향 구멍의 벽을 따라 슬라이딩한다.

펌프 본체는 또 반경 방향 구멍으로부터 실린더로 연료를 공급하기 위한 연료 도관을 포함하며, 연료 도관은 셔터의 측벽에 의해 폐쇄된다. 펌프 축, 캠 및 다양한 펌프 본체와 피스톤 마찰면을 윤활 및 냉각시키기 위해 셔터는 또 케이스로의 지속적인 연료 공급을 허용하는 보정된 축 방향 구멍을 포함한다.

개별 인젝터가 고장이 나는 경우에 연료가 엔진 실린더에 축적되는 것을 막기 위하여 또는 예를 들면 고장 때문에 저압펌프에 의해 공급 부족 또는 공급 차단의 경우에 연료가 구동실로부터 인출되는 것을 막기 위하여, 인입 연료의 압력이 소정값 이하로 떨어질 때 압축 스프링에 의해 셔터가 자동으로 폐쇄된다.

압축 스프링은 셔터 내에 수용되며, 천공 플레이트에 얹혀있다. 천공 플레이트는 스프링의 단부를 수용하는 표면을 가지며 보통은 셔터의 가이드 홀의 반대 단부에, 예를 들면 용접에 의해 고정된다.

이러한 유형의 종래 펌프에서는, 펌프 본체에 반경 방향 구멍을 가공하고 플레이트를 고정하고 스프링을 조립하는 것이 어렵고, 상당한 시간과 숙련된 요원을 필요로 하여 고비용 작업이 된다. 더욱이, 케이스를 마주하는 구멍의 단부에 있는 천공 플레이트는 캠의 외경 및 소정 조건 하에서의 펌프의 용량을 소정 범위로 한정시킨다.

따라서 본 발명의 목적은 개폐밸브가 있는 종래 펌프의 전술한 단점을 제거하고, 값싸게 제조하고 조립이 쉬운, 직접적이고도 신뢰도가 매우 높은 개폐밸브를 갖는 고압펌프를 제공하는 것이다.

본 발명의 바람직한 두 개의 실시예는 첨부 도면을 참조하여 예시적으로 기술되었지만 그것으로 한정되지는 않는다.

도1은 본 발명에 따라서 내연기관에 연료 공급을 위한 개폐밸브가 있는 고압펌프의 부분 단면을 포함한 측면도,

도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브 및 펌프 일부의 확대단면도,

도3은 도2의 일부 구성요소에 대한 확대평면도,

도4는 도2의 다른 구성요소에 대한 세부단면도, 및

도5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 밸브 및 펌프 일부의 확대단면도이다.

본 발명에 따라서 내연기관에 연료를 공급하기 위한 개폐밸브를 갖는 고압펌프가 제공된다. 펌프는 적어도 하나의 연료 압축실과 상기 펌프의 구동 부재를 수용하는 구동실을 포함하는 본체를 포함하고, 상기 밸브는 상기 본체의 구멍 내부에서 슬라이딩하여 연료 공급 도관을 폐쇄하는 셔터를 포함하고, 상기 공급 도관은 상기 본체에서 상기 구멍과 상기 압축실 사이에 형성되고, 상기 셔터는 폐쇄된 위치에서 압축 스프링에 의해 지지되며, 상기 스프링이 상기 구멍 내부의 숄더 상에 직접 또는 간접으로 얹혀있으며, 상기 숄더가 상기 본체와 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제1 실시예에서, 스프링은 구멍 내부에 탈착 가능하게 고정된 수단에 의해 숄더에 얹혀있고, 이 수단은 구멍 내부로 탈착가능하게 삽입된 천공 디스크 및 숄더에 인접한 환상 그루브 내부에서 디스크와 숄더 사이에 위치한 신축 C-형 금속 엘리먼트를 포함한다.

본 발명의 제2 실시예에서, 스프링은 숄더 위에 직접 얹혀있고, 구멍의 벽에는 벽의 정밀 가공을 허용하는 환상 그루브가 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 살명한다.

도1의 참조번호 5는 내연기관, 예를 들면 차량에 연료를 공급하기 위한 고압펌프 전체를 가리킨다. 펌프(6)에는 엔진이 작동 개시될 때 작동하는 전동기에 의해 작동되는 저압펌프(미도시)에 의해 보통 탱크로부터 연료가 공급된다.

도1을 참조하면, 고압펌프(5)는 3개의 레이디얼 피스톤(6)을 포함하는 형태이며, 피스톤(6)은 펌프(5)의 본체(8) 내에 반경 방향으로 배치된 3개의 실린더(7) 내에서 슬라이딩한다. 각 실린더(7)는 흡입 밸브(11)와 송출 밸브(12)를 지지하는 플레이트(9)에 의해 폐쇄되며, 각 실린더(7)와 각 플레이트(9)는 대응 로킹 헤드부(13)에 의해 본체(8)에 결합된다.

피스톤(6)은 내연기관 구동축에 의해 작동하는 샤프트(16)와 일체형인 단일 캠(14)에 의해 순차적으로 작동된다. 캠(14)은 각각의 피스톤(6)에 대하여 피스톤(6)에 고정된 슈(19)와 상호작용하는 면부(18)를 갖는 링(17)을 경유하여 피스톤(6)에 대해 작동한다. 각각의 슈(19)는 대응 스프링(21)에 의해 캠을 향하여 밀리게 된다

각 피스톤(6)의 단부와 개별 플레이트(9) 사이의 갭은 압축실(22)을 한정하여 3개의 압축실(22)이 본체(8) 내부에 확실히 수용되게 한다. 실린더(7)를 수용하고, 샤프트(16)와 캠(14)이 회전하는 본체(8) 내부의 공간이 펌프(5)의 구동실(23)을 형성한다. 구동실(23)은 종래의 알려진 방법으로 본체(8)에 고정된 플랜지(24)에 의해 폐쇄되며, 샤프트(16)는 유체가 누설되지 않도록 플랜지(24)에 회전 가능하게 결합되며, 챔버(23)는 탱크로 배수하는 드레인 도관(25)과 알려진 방법으로 연통한다.

본체(8)는 주철로 만들어지고, 헤드부(13)는 강철로 만들어진다. 본체(8)와 헤드부(13)는 플랜지(24) 상의 환상 그루브(27)에 의해 한정되는 도관과 연통하는 세 개의 흡입 도관(26)을 포함한다. 각각의 도관(26)은 또 대응 흡입 밸브(11)를 경유하여 대응 압축실(22)과 연통한다. 각 헤드부(13)는 또 압축 도관(28)을 가지며, 압축 도관(28)은 대응 송출 밸브(12)를 통해 압축실(22)을 펌프(5)의 송출 도관(29)에 연결시킨다.

본체(8)는 또 서로 교차 방향으로 배치된 두 개의 구멍(31)에 의해 형성되어 두 개의 플러그(32)에 의해 외측으로 폐쇄된 공급 도관(30)을 갖는다. 일측 단부에서 도관(30)은 플랜지(23)의 환상 그루브(27), 따라서 압축실(22)과 연통한다. 타측 단부에서 도관(30)은 본체(8) 내에 형성된 반경 방향의 원통형 구멍(34)의 원통형 벽(33)으로 이어진다. 구멍(34)은 구동실(23)과 연통하고 플랜지(24)를 향하여 부분적으로 돌출되어 있다. 저압 펌프에 연결된 유입 도관(36)은 구멍(34) 내부로 삽입된다.

구멍(34)은 전체적으로 37로 표시된, 중공의 원통형 셔터(38)를 포함하는 개폐밸브를 수용한다. 보다 구체적으로 셔터(38)는 피스톤 또는 컵 형태이며, 측벽(39)을 포함한다. 측벽(39)은 구멍(34)의 벽(33)을 따라서 정밀하게 슬라이딩하므로 구멍(34)의 벽(33)과 셔터(38)의 벽(39)이 정밀 가공되어야만 한다.

셔터(38)는 또 평평한 벽(40)을 포함하며, 벽(40)은 도관(30)이 셔터(38)에 의해 폐쇄될 때도 특정 양의 연료 통과를 허용하는 보정 구멍(41)을 갖는다. 나선형 압축 스프링(42)은 셔터(38) 내부로 삽입되어 구동실(23)과 대면하는 구멍(34)의 단부에 고정된 지지 엘리먼트 위에 얹혀있다. 지지 엘리먼트는 이탈리아 특허출원 제TO95A 000010호에서 개시된 바와 같이 구멍(34)에서 구동실(23)로의 연료 통과를 허용하기 위해 천공되어 있어야 한다.

본 발명에 따르면, 스프링(42)의 지지 엘리먼트는 본체(8)와 일체형으로 형성되고 구동실(23)에 인접한 구멍(34)의 단부에 위치한 구멍(34)의 숄더(43)에 의해 한정된다. 숄더(43)는 구멍(34)보다 직경이 작은 원형의 개구부(45)(도2)를 한정한다. 스프링(42)은 숄더(43)에 직접 또는 간접으로 얹혀있어, 개폐밸브(37)의 조립을 단순화시킨다.

도2의 실시예에서, 스프링(42)은 구멍(34) 내부에 탈착 가능하게 고정되며 구멍(34)에서 구동실(23)로의 연료 통과를 허용하는 중앙 개구부(46)를 갖는 디스크(44)를 포함하는 수단에 의해 숄더(43)에 얹혀있다. 바람직하게는, 구멍(34)과 개구부(45) 사이의 직경의 차는 1과 3㎜ 사이의 범위에 있고, 숄더(43)는 2와 4㎜ 사이의 범위에 있는 두께를 갖는다.

디스크(44) 내의 개구부(46)는 스프링(42)의 단부 중 하나를 안내하기 위한 돌출 에지(47)를 가진다. 개구부(46)와 돌출 에지(47)와 더불어 디스크(44)는 펀칭 및 냉간 성형이나 엠보싱 프레스에 의해 금속 시트로부터 값싸게 만들어질 수 있다.

구멍(34) 내부에 탈착 가능하게 고정된 수단은 또 구멍(34)(도2) 내부에서 디스크(44)와 숄더(43) 사이에 수용된 반경 방향의 신축 C-형 금속 엘리먼트(48), 예를 들면 표준 리테이닝 링(도3)을 포함한다. 보다 구체적으로, 구멍(34)의 벽(33)은 숄더(43)와 인접한 환상 그루브(49)를 포함하며, 그루브(49)에는 링(48)이 탈착 가능하게 끼워진다. 개구부(45)의 직경은 그루브(49)가 개구부(45)를 통해 가공될 수 있을 정도여야 한다.

링(48)은 그루브(49) 내부로 끼워지거나 또는 링(48)의 양 단부를 함께 누름으로써 그루브로부터 제거된다. 따라서 밸브(37)의 부품을 조립하기가 확실히 쉬우며, 사전에 조심해야 할 유일한 것은 스프링(42)과 대면하는 에지(47)가 있는 디스크(44)를 조립하는 것이다.

상기 조심마저도 없애기 위해 그리고/또는 밸브(37)의 자동 조립을 간단하게 하기 위해 도4의 변형예에 의하면 디스크(44)의 개구부(46)에는 디스크(44)에 대하여 대칭인 두 개의 에지를 형성하고 반대 방향으로 축 방향으로 돌출한 링(51)이 제공된다. 링(51)은 금속 가루를 압축 소결시켜서 디스크(44)와 일체형으로 형성되거나 디스크(44)와 용접될 수 있다.

도5의 실시예에서, 스프링(42)은 숄더(43) 바로 위에 얹혀있다. 바람직하게는 개구부(45)의 직경은 3 내지 5㎜의 범위에 있고, 숄더(43)는 5 내지 8㎜ 범위의 두께를 갖는다. 본체(8) 외부로부터 구멍(34)의 벽(33)의 정밀 가공을 위하여 환상 그루브(52)가 벽(33)에 가공되는데, 도2의 그루브(49)보다 더 얕아서 도5의 밸브(37)가 도2의 밸브보다 훨씬 싸게 제작될 수 있다.

종래의 펌프와 비교하여 본 발명에 따른 고압펌프의 장점은 전술한 설명으로 분명할 것이다. 특히, 디스크(44)와 링(48)의 분리 가능한 결합은 펌프의 생산비를 낮춘다. 숄더(43)는 구멍(34)의 내부에 스프링(42)의 지지 엘리먼트를 고정할 필요를 없애주고, 캠 링(17)과 스프링(42)의 지지 엘리먼트 사이에 간섭이 없어서, 캠(14)의 직경이 증가되어 펌프 용량을 증가시킬 수 있다.

첨부한 특허 청구범위를 벗어나지 않으면서 본 발명에서 개시된 고압펌프에 대한 변경을 가할 수 있다. 예를 들면 펌프(5)의 피스톤은 전술한 바와 다르게 배치될 수 있고, 펌프는 차량 엔진이 아닌 다른 기관에 적용될 수 있다.

Claims

내연기관에 연료를 공급하기 위한 개폐밸브를 갖는 고압펌프에 있어서,

상기 펌프는 적어도 하나의 연료 압축실(22)과 상기 펌프의 구동 부재(14, 16, 17, 19)를 수용하는 구동실(23)을 포함하는 본체(8)를 포함하며,

상기 밸브(37)는 상기 본체(8) 내의 구멍(34) 내부로 슬라이딩하여 연료 공급 도관(30)을 폐쇄하는 셔터(38)를 포함하며, 상기 공급 도관은 상기 본체(8)에서 상기 구멍(34)과 상기 압축실(22) 사이에 형성되며, 상기 셔터(38)는 압축 스프링(42)에 의해 폐쇄된 위치에서 지지되며,

상기 스프링(42)이 상기 구멍(34) 내부의 숄더(43)에 직접 또는 간접으로 얹혀있고, 상기 숄더(43)가 상기 본체(8)와 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고압펌프.
제1항에 있어서,

상기 스프링이 상기 구멍(34) 내부에 탈착 가능하게 고정된 수단(44, 48)에 의해 상기 숄더(43)에 얹혀있는 것을 특징으로 하는 고압펌프.
제2항에 있어서,

상기 수단(44, 48)은 연료가 상기 구동실(23)로 유동하도록 하는 개구부(46)를 갖는 디스크(44)를 포함하며,

상기 디스크(44)가 상기 구멍(34) 내부로 탈착 가능하게 삽입되는 것을 특징으로 하는 고압펌프.
제3항에 있어서,

상기 수단(44, 48)은 상기 디스크(44)와 상기 숄더(43) 사이에 위치한 C-형 금속 엘리먼트(48)를 더 포함하며, 상기 엘리먼트(48)가 반경 방향으로 신축성이 있으며, 상기 구멍(34)이 상기 숄더(43)에 인접한 그리고 상기 엘리먼트(48)가 탈착 가능하게 끼워지는 환상 그루브(49)를 갖는 것을 특징으로 하는 고압펌프.
제4항에 있어서,

상기 엘리먼트가 표준 리테이닝 링인 것을 특징으로 하는 고압펌프.
제5항에 있어서,

상기 숄더(43)는 상기 구멍(34)의 직경보다 더 작은 직경을 갖는 원형 개구부(45)에 의해 한정되며, 상기 그루브(49)가 상기 개구부(45)를 통해 가공될 수 있는 것을 특징으로 하는 고압펌프.
제5항에 있어서,

상기 두 개의 직경의 차이가 1과 3㎜ 사이의 범위에 있고, 상기 숄더(43)가 2와 4㎜ 사이 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 고압펌프.
제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 디스크(44)의 개구부(46)는 상기 스프링(42)을 안내하기 위한 돌출 에지(47)를 갖는 것을 특징으로 하는 고압펌프.
제8항에 있어서,

상기 에지(47)는 상기 디스크(44)의 냉간 변형에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 고압펌프.
제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 디스크(44) 내의 개구부(46)는 상기 디스크(44)에 대하여 대칭이며 반대 방향으로 축 방향으로 돌출한 두 개의 에지(51)를 구비하여 상기 구멍(34)에서 디스크의 포지셔닝이 간단히 이루어지는 것을 특징으로 하는 고압펌프.
제1항에 있어서,

상기 스프링(42)은 상기 숄더(43)에 직접 얹혀있고, 상기 숄더(43)는 3과 5㎜ 사이 범위의 직경을 갖는 개구부(45)에 의해 한정되는 것을 특징으로 하는 고압펌프.
제11항에 있어서,

상기 구멍(34)의 원통형 벽(33)은 상기 숄더(43)에 인접한 환상 그루브(52)를 구비하여 상기 벽(33)의 정밀 가공을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 고압펌프.
제11항 또는 제12항에 있어서,

상기 숄더(43)는 5와 8㎜ 사이 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 고압펌프.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 본체(8) 내부에 반경 방향으로 배치된 다수의 실린더(7) 및 상기 실린더(7)와 연결되어 반경 방향으로 슬라이딩하는 다수의 피스톤(6)을 포함하며, 상기 구동 부재(14, 16, 17, 19)는 샤프트(16)와 일체형으로 형성된 공동 캠(14)을 포함하며, 상기 캠(14)과 상기 샤프트(16)가 상기 구동실(23)에 수용되는 것을 특징으로 하는 고압펌프.
제14항에 있어서,

상기 캠(14)은 다수의 면부(18)를 갖는 링(17)을 통해 상기 피스톤(16)을 작동시키고, 상기 면부(18) 각각은 대응 피스톤(6)에 장착되어 있는 슈(19)와 맞물리고, 상기 링(17)과 상기 슈(19)는 상기 구동실(23)에 수용되는 것을 특징으로 하는 고압펌프.