KR20010015123A

KR20010015123A - 내연기관에 연료를 공급하기 위한 착탈식 개폐밸브를 갖는고압펌프

Info

Publication number: KR20010015123A
Application number: KR1020000037210A
Authority: KR
Inventors: 시스토루이지 데마따에이스; 베아트리스안젤로
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: IT1308781B1; EP1065371A3; EP1065371A2; DE60022588D1; JP2001027165A; DE60022588T2; ES2247983T3; CN1133004C; ITTO990573A1; US6406278B1; CN1279345A; RU2248460C2; EP1065371B1

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(34)는 본체(8) 내의 구멍(32) 내부로 유체가 누설되지 않도록 삽입할 수 있는 독자적으로 작동하는 어셈블리로 형성된다. 구멍(32)은 유입 도관(33)을 구동실(23)에 그리고 압축실(22)의 공급 도관(30)에 연결시킨다. 밸브(34) 어셈블리는 연료 공급 도관(30)에 위치한 개구부(56)를 갖는 슬리브(36)를 포함하며, 개구부(56)는 슬리브(36) 내부에서 슬라이딩하는 셔터(38)에 의해 폐쇄된다. 슬리브는 개구부(56)의 양쪽에 위치한 두 개의 시일(61, 62)을 위하여 두 개의 시트(58, 59)를 갖는다. 공급 도관(30)은 직선형이며 구멍(32)을 통과하는 드릴링 공구를 사용하여 형성될 수 있다.

Description

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

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

일반적으로 알려져 있는 다양한 종류의 고압 연료 펌프는 저압펌프에 의해 보통의 탱크로부터 연료를 공급받는다. 고압펌프는 보통 개폐밸브를 포함하는데, 개폐밸브는 저압펌프에 의해 공급되는 연료에 의해 자동으로 개방된다.

종래의 고압펌프 본체는 적어도 하나의 연료 압축실 및 펌프 구동 부재를 수용하는 구동실을 포함하며, 개폐밸브는 펌프 본체에 형성되어 밸브가 폐쇄되어 있을 때에도 구동실로 연료를 유동시켜 구동 부재를 윤활 및 냉각시키도록 설계된 셔터를 포함한다.

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

펌프 본체는 또 반경 방향 구멍으로부터 실린더로 연료를 공급하기 위한 연료 공급 도관을 포함하며, 공급 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 연료가 차단되는 경우에 또는 비상 공정이 가동되는 경우에 연료가 구동실로부터 인출되는 것을 막기 위하여, 인입 연료의 압력이 소정값 이하로 떨어질 때 압축 스프링에 의해 셔터가 자동으로 폐쇄된다.

압축 스프링은 보통 셔터의 가이드 홀의 반대 단부에 예를 들면 용접에 의해 고정된 천공 플레이트 위에 얹혀있다.

고압펌프가 유입구에서의 연료 유량이 작을 때 - 예를 들면, 엔진이 켜지고 저압펌프가 내연기관에 의해 직접 가동될 때도 - 확실히 윤활되도록, 개폐밸브 구멍은 보조 도관에 의해 구동실에 직접 연결된다.

이러한 유형의 종래 펌프에서, 펌프 본체에 반경 방향 구멍을 가공하고 플레이트를 고정하고 스프링을 조립하는 것은 어렵고 상당한 시간이 필요하고 숙련된 요원을 필요로 하는 고비용 작업이 된다. 더욱이, 케이스를 향한 구멍의 단부에 있는 천공 플레이트는 캠의 외경 및 소정 조건 하에서의 펌프의 용량을 소정 범위로 한정시킨다.

마지막으로 공급 도관과 보조 도관은 각각 펌프 본체 내부에서 서로 교차 배치되며 구멍 외측으로부터 드릴링 공구를 사용하여 형성되는 두 개의 구멍에 의해 한정되며, 교차 구멍 양자는 구멍 내부에 보통 반구형 플러그를 강제 끼움으로써 단부가 폐쇄되어야 한다.

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 연료를 공급하기 위한 개폐밸브가 있는 고압펌프의 부분 단면을 포함한 측면도,

도2는 도1의 일부에 대한 세부 확대 부분단면도, 및

도3은 도2의 개폐밸브에 대한 확대단면도이다.

본 발명에 따라서 내연기관에 연료를 공급하기 위한 착탈식 개폐밸브를 갖는 고압펌프가 제공된다. 펌프는 적어도 하나의 연료 압축실과 상기펌프의 구동 부재를 수용하는 구동실을 포함하는 본체를 포함하고, 상기 개폐밸브는 펌프의 유입 도관에 연결된다. 상기 밸브는 본체의 구멍 내부에서 유체가 누설되지 않도록 삽입될 수 있는 독자적으로 작동하는 어셈블리로 형성되며, 상기 구멍은 상기 유입 도관을 상기 구동실에 연결시키는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도1에서 참조번호 5는 내연기관, 예를 들면 차량에 연료를 공급하기 위한 고압펌프 전체를 가리킨다. 펌프(5)에는 엔진이 작동 개시될 때 작동하는 전기모터에 의해 작동되는 저압펌프(미도시)에 의해 보통 탱크로부터 연료가 공급된다.

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 회전하는 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) 상에서 작동한다. 각각의 슈(19)는 대응 스프링(21)에 의해 캠을 향하여 푸쉬된다

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 회전되는 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 폐쇄된다. 샤프트(16)는 유체가 누설되지 않도록 플랜지(24)에 회전 가능하게 결합된다. 챔버(23)는 탱크로 배수시키는 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 플랜지(24)의 환상 그루브(27)와 연통하고 따라서 압축실(22)과 연통하는 공급 도관(30)을 포함한다. 타측 단부에서 도관(30)은 본체(8) 내에 형성되어 구동실(23)과 연통하는 원통형의 반경 방향 구멍(32)의 원통벽(31)으로 이어진다. 구멍(32)은 유입 도관(33)에 의해 저압펌프에 연결되고, 전체가 참조번호 34로 표시된 개폐밸브를 갖는다.

본 발명에 따라 개폐밸브(34)는 구멍(32) 내부로 유체가 누설되지 않도록 삽입되고 펌프(5)와 별도로 제작될 수 있는 독자적으로 작동하는 어셈블리일 수 있다. 밸브(34) 어셈블리(도3)는 중공 원통 셔터(38)가 슬라이딩되는 내주면(37)이 있는 슬리브(36)를 포함한다.

보다 구체적으로, 셔터(38)는 피스톤 또는 컵 형태이며, 원통 측벽(39)을 포함하며, 슬리브(36)의 내면(37)을 따라 정말하게 슬라이딩되어야 하므로 셔터(38) 벽(39)의 내면(37)과 외면이 모두 고정밀도로 가공되어야 한다.

셔터(38)는 또 밸브(34)가 셔터(38)에 의해 폐쇄되어도 일정량의 연료가 통과하도록 허용하는 보정 구멍(41)을 갖는 평평한 벽(40)을 포함하고, 나선형 압축 스프링(42)은 셔터(38) 내부에 삽입되어 지지 엘리먼트 위에 얹혀진다.

보다 구체적으로, 지지 엘리먼트는 슬리브(36)의 제1 축부(44)의 단부에 예를 들면 강제 끼워 맞춤이나 또는 용접에 의해 고정되는 원형 플레이트(43)에 의해 한정된다. 원형 플레이트(43)는 운동 접촉부, 즉 샤프트(16) 캠(14), 링(17) 및 피스톤(6)의 슈(19)를 윤활시키기 위해 연료를 유입 도관(33)에서 구동실(23)(도1)로 유동하게 하는 구멍(46)을 갖는다.

슬리브(36)는 또 연료 유입 도관(33)의 일 단부(48)가 연결되는 제2 축부(47)(도2 및 도3)를 포함한다. 제2 축부(47)의 외경은 제1 축부(44)의 외경보다 크므로, 반경 방향 구멍(32)이 슬리브(36)의 제1 축부(44)를 수용하기 위한 축부(39) 및 슬리브(36)의 제2 축부(47)를 수용하기 위한 대직경 축부(51)를 포함한다.

펌프(5)의 본체(8)에 구멍(32)과 구동실(23) 사이에 위치한 보조 도관(52)이 있어서 도관(33)으로 연료가 불충분하게 유입되는 경우에도 운동부에 대한 충분한 윤활을 확실히 한다. 도관(30, 52)은 모두 구멍(32)의 벽에서, 구멍(32)의 대직경부(51)에 위치한 그리고 바람직하게 구멍(32)의 외측 단부로부터 동일 거리에 위치한 두 개의 개구부(53, 54)(도1)로 끝난다.

슬리브(36)의 제2 축부(47)(도2 및 도3)는 두 개의 반경 방향 개구부(56, 57)를 갖는데, 개구부(56, 57)는 사용시에는 구멍(32) 내의 개구부(53, 54)에 위치하며, 정지시에는 셔터(38)의 측벽(39)에 의해 폐쇄된다. 슬리브(36)의 제1 축부(44)와 제2 축부(47) 각각은 개별 탄성 시일(61, 62)을 수용하는 개별 환상 시트(58, 59)를 가지며, 시트(59)는 개구부(56, 57)가 두 개의 시일(61, 62) 사이에 위치하도록 제2 축부(47)에 위치한다. 제2 축부(47)는 스크루(64)에 의해 펌프(5)의 본체(8)에 탈착가능하게 연결되는 돌출부(appendix) 또는 플랜지(63)를 갖는다.

본 발명의 일 측면에 따라, 구멍(32)의 대직경부(51)의 직경 및 그에 따른 슬리브(36)의 제2 축부(47)의 외경은 공급 도관(30)이 구멍(32)의 대직경부(51)를 통과하는 드릴링 공구에 의하여 형성될 수 있도록 선택되며, 그로써 도관(30)이 구멍(32)의 축에 대하여 기울어지게 하며, 플러그는 필요치 않다.

보조 도관(52)은 구멍(32)의 축에 대하여 기울어진 경사부(66)에 의해 구멍(32)에 연결되도록 위치될 수 있고, 경사부(66)는 구멍(32)의 대직경부(51)를 통과하는 드릴링 공구를 사용하여 형성될 수 있다. 보다 구체적으로 보조 도관(52)은 구멍(32)의 축에 대하여 약간 기울어 경사부(66)를 짧게 할 수 있으며, 어느 경우든 펌프(5) 본체의 외측 단부를 폐쇄하기 위하여 단지 하나의 볼 플러그(67)만을 필요로 한다.

종래의 펌프와 비교하여, 본 발명에 따른 고압펌프의 장점은 전술한 설명으로 분명할 것이다. 특히, 밸브(34)의 독자적인 작동 어셈블리가 밸브(34)의 생산을 더 쉽고 값싸게 하며, 캠(14)의 링(17)과 스프링(42)의 지지 플레이트(43) 사이의 간섭을 방지하여, 캠(14)의 직경을 간단히 늘림으로써 펌프 용량을 증가시킬 수 있다.

구멍(32)의 외측 대직경부(51)의 대직경은 공급 도관(30) 및/또는 보조 도관(32)의 경사부(66)가 구멍(32)을 통과하는 드릴링 공구를 사용하여 형성될 수 있게 하므로, 도관(30, 52)의 가공을 더욱 간단하게 한다. 마지막으로 셔터(38)의 이동을 안내하지 않으므로 구멍(32)의 면부(31)가 고정밀도로 가공될 필요가 없으므로 가공 비용을 더욱 줄여준다.

첨부한 특허 청구범위를 벗어나지 않으면서 본 발명에서 개시된 고압펌프에 대한 변경을 가할 수 있다. 예를 들면 펌프(5)의 피스톤(6)은 전술한 바와 다르게 배치될 수 있고, 펌프는 차량 엔진이 아닌 다른 기관에 적용될 수 있고, 보조 도관(52)이 없을 수도 있다.

Claims

내연기관에 연료를 공급하기 위한 착탈식 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 개폐밸브(34)는 상기 펌프의 유입 도관(33)에 연결되며,

상기 밸브(34)가 상기 본체(8) 내의 구멍(32) 내부로 유체가 누설되지 않도록 삽입되는 독자적으로 작동하는 어셈블리로 형성되며, 상기 구멍(32)은 상기 유입 도관(33)을 상기 구동실(23)에 연결시키는 것을 특징으로 하는 고압펌프.
제1항에 있어서,

상기 밸브(34) 어셈블리가 개구부(56)를 갖는 상기 슬리브(36)를 포함하며, 상기 개구부(56)가 상기 슬리브(36)에서 슬라이딩하는 셔터(38)에 의해 폐쇄되며,

상기 개구부(56)는 연료 공급 도관(30)에 위치하며, 상기 공급 도관(30)은 상기 본체(8)에서 상기 구멍(32)과 상기 압축실(22) 사이에 마련되는 것을 특징으로 하는 고압펌프.
제2항에 있어서,

상기 셔터(38)는 컵 형태이며 압축 스프링(42)에 의해 폐쇄 위치에 유지되며, 상기 슬리브(36)와 함께 일체로 본체가 움직일 수 있는 지지 엘리먼트(43)가 상기 스프링(42)을 지지하도록 조정되는 것을 특징으로 하는 고압펌프.
제3항에 있어서,

상기 셔터(38)는 보정 구멍(41)을 갖는 평평한 벽(40)을 포함하며,

상기 지지 엘리먼트가 상기 슬리브(36) 내부에 고정된 천공 플레이트(43)에 의해 한정되는 것을 특징으로 하는 고압펌프.
제4항에 있어서,

상기 슬리브(36)가 상기 플레이트(43)를 지지하는 제1 축부(44)와 상기 개구부(56)를 갖는 제2 축부(47)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압펌프.
제5항에 있어서,

상기 제2 축부(47)는 적어도 하나의 스크루(64)에 의해 상기 본체(8)에 연결되는 돌출부(63)를 갖는 것을 특징으로 하는 고압펌프.
제5항 또는 제6항에 있어서,

상기 제1 축부(44)는 상기 제2 축부(47)보다 더 작은 외경을 가지며, 상기 구멍(32)은 상기 슬리브(36)의 제1, 2 축부(44, 47)의 직경에 대응하는 직경을 갖는 두 개의 축부(49, 51)를 갖는 것을 특징으로 하는 고압펌프.
제7항에 있어서,

상기 구멍(32)에서 상기 슬리브(36)의 유체 밀봉은 상기 개구부(56)의 양쪽에 위치한 두 개의 환상 시트(58, 59) 내부에 수용된 두 개의 시일(61, 62)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 고압펌프.
제8항에 있어서,

상기 두 개의 시트(58, 59)는 상기 슬리브(36)의 상기 제1, 2 축부(44, 47) 각각에 위치하는 것을 특징으로 하는 고압펌프.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 공급 도관(30)은 직선형이며 상기 구멍(32)의 축에 대하여 기울어지며, 상기 공급 도관(30)은 상기 구멍(32)의 상기 대직경부(51)를 통과하는 드릴링 공구를 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 고압펌프.
제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 본체(8)는 상기 구멍(32)을 상기 구동실(23)에 직접 연결시키기 위한 보조 도관을 가지며, 상기 슬리브(36)는 상기 구멍(32) 내부에서 상기 보조 도관(52)에 위치한 개구부(57)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고압펌프.
제8항 및 제12항에 있어서,

상기 환상 시트(58, 59)는 상기 개구부(57)의 양쪽에 위치되는 것을 특징으로 하는 고압펌프.
제11항 또는 제12항에 있어서,

상기 보조 도관(52)은 상기 구멍(32)의 축에 대하여 기울어진 경사부(66)를 포함하며, 상기 보조 도관(52)의 상기 경사부(66)가 상기 구멍(32)의 상기 대직경부(51)를 통과하는 드릴링 공구를 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 고압펌프.
실질적으로 첨부 도면을 참조하여 설명된 바와 같은, 내연 기관에 연료를 공급하기 위한 착탈식 개폐밸브를 가진 고압펌프.