KR20080012799A - 고압으로 연료를 분사하기 위한 이송펌프 - Google Patents

Abstract

연료로 채워진 실린더형 챔버(20) 내에서 변형되는 변형가능한 벨로스(14)에 작동액을 공급하며 고압 하에서 상기 연료의 펌핑 효과를 높이는 피스톤(10); 구동 샤프트(1)에 의해 지지되는 돌출부(6)를 구비하는 캠(5)을 포함하는 고압으로 연료를 분사하기 위한 이송펌프에 있어서,

상기 이송펌프의 오일 영역은, 상기 캠(5)을 지지하는 상기 구동 샤프트(1) 영역; 상기 캠(5) 및 그것의 상기 돌출부(6); 롤러에 의해 상기 캠(5)이 상기 피스톤(10)을 지지하도록, 베어링 부재(12)에 의해 지지되는 상기 롤러(7)와 그것의 샤프트(8) 및 그것의 롤러 베어링(9); 및 상기 피스톤(10)의 상부 영역;을 포함하고,

모든 기계적 구동 영역 및 각의 변화가 상기 오일 영역의 오일에 담가지는 것을 특징으로 하는 고압으로 연료를 분사하기 위한 이송펌프.

펌프, 이송 펌프, 모터, 작용액, 고압 연료, 피스톤

Description

고압으로 연료를 분사하기 위한 이송펌프{TRANSFER PUMP FOR THE INJECTION OF FUEL AT HIGH PRESSURE}

본 발명은 연료로 채워진 실린더형 챔버 내에서 벨로스(bellows)와 같이 변형가능한 요소로 작동액을 전달하는 피스톤을 포함하고 상기 벨로스의 변형은 연료로 채워진 실리더형 챔버에서 일어나 상기 연료의 고압 분사의 펌핑 효과를 높이는 타입의 높은 압력 하에서 연료를 분사(injection)하기 위한 펌프의 개선에 관한 것이다.

이러한 타입의 펌프는 출원인의 이름으로 된 등록특허 제2.826.068호, 제2.828.240호 및 공개특허 제06/02594호에 개시되어 있다.

본 발명은 이러한 타입의 펌프를 모터에 설치했을 때 발생하는 두 가지 문제의 해결책을 제시하는데 그 목적이 있다.

어떤 모터는 직접 분사 고압 분사 펌프를 캠 샤프트의 단부에 또는 변속 풀리에 연결하고, 실린더 헤드에 직접적이지 않게 연결하여야 하기 때문에 첫 번째 문제가 발생한다. 단일 피스톤 펌프를 사용하는 경우에는 각 변경이 요구되며, 이는 펌프 사이즈, 적합한 하우징의 요구조건, 윤활 수단, 소음, 구성요소의 마모 등 과 같은 다양한 결점을 초래한다.

이러한 설치를 위해서, 예를 들면, 올덤 조인트(oldham joint) 타입과 펌프의 구동 수단 사이에 운전상의 활동이 제공되어야 하기 때문에 두 번째 문제가 발생한다. 펌프가 단일 피스톤일 때, 펌프의 저항 우력(resistive couple)으로부터 부정적인 피크조차 가능한 큰 진동이 발생되어, 진동에 의해 우력을 전달하는 접촉면을 느슨하게 하고, 이러한 느슨함은 우력이 모터 샤프트에 복원되도록 한다. 이러한 우력 복원은 캠 샤프트 또는 타이밍 체인의 커플링 요동, 용인할 수 없는 소음과 같은 모터의 작동에 대한 불안 요소를 구성한다.

본 발명은 이러한 타입의 펌프를 모터에 설치했을 때 발생하는 상기한 두 가지 문제의 해결책을 제시하는데 그 목적이 있다.

첫 번째 문제의 해결책은, 오일 영역이 펌핑 영역 뿐만 아니라 모든 구동 영역과 각의 변경을 포함하도록 펌프를 설계하는 것이다.

두 번째 문제점의 해결책은 구동 샤프트와 캠 사이에 자유 회전(free wheel)을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 이송 펌프는 상기한 목적을 달성하기 위해서, 연료로 채워진 실린더형 챔버(20) 내에서 변형되는 변형가능한 벨로스(14)에 작동액을 공급하며 고압 하에서 상기 연료의 펌핑 효과를 높이는 피스톤(10); 구동 샤프트(1)에 의해 지지되는 돌출부(6)를 구비하는 캠(5)을 포함하는 고압으로 연료를 분사하기 위한 이송펌프에 있어서, 상기 이송펌프의 오일 영역은, 상기 캠(5)을 지지하는 상기 구동 샤프트(1) 영역; 상기 캠(5) 및 그것의 상기 돌출부(6); 롤러에 의해 상기 캠(5)이 상기 피스톤(10)을 지지하도록, 베어링 부재(12)에 의해 지지되는 상기 롤러(7)와 그것의 샤프트(8) 및 그것의 롤러 베어링(9); 및 상기 피스톤(10)의 상부 영역;을 포함하고, 모든 기계적 구동 영역 및 각의 변화가 상기 오일 영역의 오일에 담가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 오일 영역과 상기 구동 샤프트(1) 간 의 밀봉은 단일 조인트인 고리(30)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예로서, 상기 캠(5)이 작동하는 상기 하우징(3)의 챔버(21)는, 부피 보상기(26)에 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예로서, 상기 롤러(7), 상기 베어링 부재(12) 및 상기 피스톤(10)의 상부 영역이 작동하는 보어(22)는, 제2 부피 보상기(27)에 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예로서, 상기 피스톤(10)은, 압력하에 놓이는 오일의 부피가 작게 되도록, 개구부(24)에 의해 상기 보어(22)와 연결되는 내부 보어(10a) 및 역류 방지 밸브(28)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예로서, 상기 벨로스(14)가 연속적으로 변형하는 동안 상기 벨로스(14)의 유도가 이루어지도록 상기 벨로스(14)의 바닥에 고정된 부재(15)에 의해 지지되는 핑거(18)에 슬라이드되는 보어(19)를 구비하는 디스크(17)가 상기 슬리브(13)의 바닥에 제공되어 상기 피스톤(10)이, 상기 슬리브(13)에 슬라이드되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예로서, 상기 샤프트(1)의 샤프트 구동 메카니즘은 자유 회전 메카니즘인 것을 특징으로 한다.

이것은, 운동하는 이송 단일 펌프 피스톤의 동적인 밀봉을 강제하는 것은 성가시고 이를 유지하는 제어가 어렵다는 점, 모든 구동 요소들이 완벽하게 윤활된다는 점에서 장점을 갖는다. 게다가, 닫힌 싸이클의 오일 부피 증가는 오일 온도에 대한 저항을 증가시키고 가열에 대한 위험을 감소시킨다.

첨부되는 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 펌프는, 올덤 조인트(2)에 의해 구동 부재(예를 들면, 캠 샤프트, 도시되지 않음)에 연결되는 구동 샤프트(1)를 포함한다.

상기 샤프트는 하우징(3)에 의해 지지된다.

상기 샤프트는 예제에 도시된 4개의 돌출부(6)를 포함하는 캠(5)을 지지한다.

피스톤(10)과 캠(5) 사이에 니들 베어링(9)에 의한 샤프트(8)로 지지되는 롤러(7)를 두고, 피스톤(10)은 캠(5)에 대해 스프링(11) 수단으로 지지된다.

바람직하게는, 베어링 부재(12)가 피스톤(10)과 롤러(7) 사이에 삽입된다. 상기 베어링 부재(12)는 바람직하게는 복수개의 개구부(23)를 구비하는 파티션(12c)으로 분리되는 두 개의 반대편을 바라보는 컵(12a, 12b)으로 구성된다.

베어링 부재(12)의 외벽은 베어링 부재(12)에 대해 오일의 통과를 촉진하는 오목부(recesses)를 구비한다.

스프링(11)에 의해 죄어지는 피스톤(10)은 슬리브(13)에 슬라이드 된다.

상기 슬리브(13)의 단부(13a)는 리턴 스프링(16)에 의해 죄어지는 원형 부재(15)에 그 하단부가 제공되는 벨로스(14)로 들어간다.

슬리브(13)의 단부의 내부에는 디스크(17)가 배치된다. 디스크(17)의 중심에는 상기 원형 부재(15)의 중심에 의해 지지되는 핑거(18)에 슬라이드되는 보어(19) 가 구비된다. 이는 벨로스(14)가 연속적으로 연장되는 동안, 벨로스(14)가 정확하게 유도되도록 한다. 이러한 벨로스(14)의 가이드는 벨로스(14)가 연장되는 챔버(20)의 직경을 줄이고 최적으로 조절될 수 있도록 한다; 이러한 챔버(20)는 연료로 채워진다.

도 1은, 하우징(3)에 제공되는 원형 챔버(21) 내부에서 회전하는 캠(5)을 도시한다.

상기 챔버(21); 내부로 롤러(7)가 슬라이드되는 보어(22), 베어링 부재(22) 및 피스톤(10)의 상부 영역; 상기 피스톤(10)의 내부 보어(10a); 슬리브(13)의 내부 보어 및 벨로스(14)의 내부는 작동액으로 채워진다. 상기 액은 부재(12)로 통과하고 또한 그 내에서 개구부(23)를 통해 파티션(12a)을 가로지른다; 그 후 그것은 개구부(24)를 통해 피스톤(10)의 내부 보어(10a)로 들어가고 그것의 개구부(25)에 의해 디스크(17)를 통과한다.

이것은 오일로 채워진 다양한 구성요소들 사이의 상호연결이 잘 이루어지도록 한다.

연속적으로 펌핑되는 오일의 부피가 상대적으로 매우 커지게 되고, 이는 오일의 수명을 연장하고 가열에 대한 위험을 줄인다.

캠(5)의 돌출부(6)의 운동에 의해 야기되는 파동의 효과를 피하기 위해서, 캠(5)이 작동하는 챔버(21)와 연동하는 부피 보상기(26)가 사용되는 것이 바람직하다(도 1).

같은 이유로, 보어(22)와 연동하는 부피 보상기(27)가 구비될 수 있다(도 2).

또한, 역류 방지(non-return) 밸브(28)가 피스톤(10)의 내부 보어(10a)에 배치된다.

이에 따라, 역류 방지 밸브(28)의 하류에 위치하는 상기 보어(10a)의 영역(29)만이 압력하에 놓이게 되기 때문에 작은 부피의 오일만이 압력하에 놓이게 되고 나머지 부피의 오일은 압력을 받지 않게 되는 결과가 된다. 복원 스프링(11)의 작용하에 피스톤(10)이 상향 운동하는 동안, 다른 모든 오일들이 압력을 받지 않는 동안 압력을 받은 오일들 간의 연결(communication)이 재편성된다.

오일의 가열을 방지하는데 기여하기 위함이다.

자유 회전 매카니즘(free wheel mechanism)에 의해 샤프트(1)가 구동되기 때문에, 캠(5)에 전달되는 충격은 구동 샤프트(1)에 전달되지 않는다.

펌프의 오일 영역의 밀봉은 샤프트(1)와 하우징(3) 사이에 배치되는 단일 조인트인 고리(30)에 의해 이루어진다.

기계적인 구동 영역의 모든 구성요소, 즉, 캠(5), 롤러(7) 및 그 롤러 베어링(9), 보어(22)로 슬라이드 되는 베어링 부재(12)가 오일에 담가지고 완전히 윤활된다.

도 3은 캠(5)의 구동 매카니즘을 보여주는 도 2의 상부 영역이 변형된 실시예를 도시한다.

본 도면에서, 동일한 구성요소는 동일한 참조부호로 표시한다.

본 실시예에서, 캠(5)은 모터 샤프트(1)의 일부분이고, 자유 회전 매카니 즘(3)을 포함하는 올덤 조인트(2)에 의해 전달된다.

캠(5)을 형성하는 영역은 실린더 축(31)과 컵의 내벽 사이에서 실린더 축(31)에 체결되는 가이드 요소인 실린더형 컵(32)을 포함한다.

샤프트(1)를 지지하는 롤러 베어링(4)은 하우징(3)의 외부에 위치한다. 밀봉 조인트인 고리(30)는 롤러 베어링(4)과 캠(5) 사이에서 하우징에 위치한다.

본 실시예에서 롤러 베어링(4)은 작동 오일에 의해 윤활되는 것이 아니고 모터 오일에 의해 윤활된다.

제한 없는 예제를 통해 발명에 대한 이해를 돕기 위해 다음의 도면이 도시된다.

도 1은 본 발명에 따른, 이송 펌프의 일 실시예의 단면도이다.

도 2는 도 1의 A-A 선을 절단한 단면도이다.

도 3은 도 2의 변형을 도시하는 부분도이다.

Claims (7)

1. 연료로 채워진 실린더형 챔버(20) 내에서 변형되는 변형가능한 벨로스(14)에 작동액을 공급하며 고압 하에서 상기 연료의 펌핑 효과를 높이는 피스톤(10); 구동 샤프트(1)에 의해 지지되는 돌출부(6)를 구비하는 캠(5)을 포함하는 고압으로 연료를 분사하기 위한 이송펌프에 있어서,

   상기 이송펌프의 오일 영역은, 상기 캠(5)을 지지하는 상기 구동 샤프트(1) 영역; 상기 캠(5) 및 그것의 상기 돌출부(6); 롤러에 의해 상기 캠(5)이 상기 피스톤(10)을 지지하도록, 베어링 부재(12)에 의해 지지되는 상기 롤러(7)와 그것의 샤프트(8) 및 그것의 롤러 베어링(9); 및 상기 피스톤(10)의 상부 영역;을 포함하고,

   모든 기계적 구동 영역 및 각의 변화가 상기 오일 영역의 오일에 담가지는 것을 특징으로 하는 고압으로 연료를 분사하기 위한 이송펌프.
2. 제1항에 있어서,

   상기 오일 영역과 상기 구동 샤프트(1) 간의 밀봉은 단일 조인트인 고리(30)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 고압으로 연료를 분사하기 위한 이송펌프.
3. 제1항에 있어서,

   상기 캠(5)이 작동하는 상기 하우징(3)의 챔버(21)는, 부피 보상기(26)에 연결되는 것을 특징으로 하는 고압으로 연료를 분사하기 위한 이송펌프.
4. 제3항에 있어서,

   상기 롤러(7), 상기 베어링 부재(12) 및 상기 피스톤(10)의 상부 영역이 작동하는 보어(22)는, 제2 부피 보상기(27)에 연결되는 것을 특징으로 하는 고압으로 연료를 분사하기 위한 이송펌프.
5. 제4항에 있어서,

   상기 피스톤(10)은, 압력하에 놓이는 오일의 부피가 작게 되도록, 개구부(24)에 의해 상기 보어(22)와 연결되는 내부 보어(10a) 및 역류 방지 밸브(28)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압으로 연료를 분사하기 위한 이송펌프.
6. 제5항에 있어서,

   상기 벨로스(14)가 연속적으로 변형하는 동안 상기 벨로스(14)의 유도가 이루어지도록 상기 벨로스(14)의 바닥에 고정된 부재(15)에 의해 지지되는 핑거(18)에 슬라이드되는 보어(19)를 구비하는 디스크(17)가 상기 슬리브(13)의 바닥에 제공되어 상기 피스톤(10)이, 상기 슬리브(13)에 슬라이드되는 것을 특징으로 하는 고압으로 연료를 분사하기 위한 이송펌프.
7. 제1항에 있어서,

   상기 샤프트(1)의 샤프트 구동 메카니즘은 자유 회전 메카니즘인 것을 특징 으로 하는 고압으로 연료를 분사하기 위한 이송펌프.

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