KR20080084850A - 고압연료펌프 및 고압연료펌프용 시일 시스템 - Google Patents

고압연료펌프 및 고압연료펌프용 시일 시스템 Download PDF

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타미오 이나무라
코키치 하마모토
히로시 이노우에
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엔오케이 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 「고속」, 「고압」 및 「내연료유」의 조건하에서 사용 가능한 시일 시스템을 구비한 고압연료펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 펌프내에서 왕복으로 이동하는 축과 상기 축을 삽입통과한 하우징간의 환형공간에 밀봉대상인 연료와 윤활유를 분리·밀봉하는 시일 시스템(21)을 설치한 고압연료펌프로서, 시일 시스템(21)은, 연료를 시일하는 연료측 시일(31)과, 윤활유를 시일하는 윤활유측 시일(41)의 조합으로 구성된다. 연료측 시일(31)은, 수지제 시일링(32)과 상기 시일링(32)을 백업하는 고무형상 탄성체제 O링(33)으로 이루어진다. 윤활유측 시일(41)은, 금속링(43)에 피착된 고무형상 탄성체제 시일 립(44)을 윤활유측을 향해 배치하는 싱글 립 타입의 오일 시일(42) 단일체로 이루어진다. 연료측 시일(31) 및 윤활유측 시일(41)은, 그 간격이 축의 왕복이동거리보다 크게 설정되어 있다.

Description

고압연료펌프 및 고압연료펌프용 시일 시스템{HIGH-PRESSURE FUEL PUMP AND SEAL SYSTEM FOR HIGH-PRESSURE FUEL PUMP}
본 발명은, 고압연료펌프와, 이것을 이용하는 시일 시스템에 관한 것이다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 종래의 고압연료펌프에 있어서는, 그 플런저(축; 51)의 외주측에 고무타입의 오일 시일(52)이 슬라이딩 이동 가능하게 배치되고, 상기 오일 시일(52)에 의해 가솔린(연료; G)과 엔진오일(윤활유; O)의 2액을 분리 ·밀봉하고 있다. 또한, 상기 고압연료펌프에 있어서는, 플런저(51)와 그 축받이인 실린더(하우징; 53)의 사이로부터 약간 누출되는 가솔린(G)을 연료탱크로 되돌리기 위해, 리턴배관(54)이 실린더(53)에 설치되어 있다(특허문헌 1 참조).
상기 고압연료펌프에 있어서는 현재, 그 구조의 간소화를 위해, 리턴배관(54)에 의한 가솔린 회수회로를 생략하는 것이 면밀히 연구되고 있는데, 이와 같이 가솔린 회수회로를 생략하면, 플런저(51) 및 실린더(53) 사이로부터 누출되는 가솔린(G)이 그대로 체류하기 때문에, 토출압(약 10MPa)과 동일한 압력이 될 가능성이 있고, 이러한 고압의 상황하에서는 오일 시일(52)이 조기에 파손될 우려가 있다. 또한 이를 방지하기 위해, 연료펌프로부터 고압연료펌프의 흡입구로 이어지는 배관을 리턴구(return port)로 분배함으로써, 오일 시일(52)에 가해지는 압력을 연 료펌프의 최하 압력(약 0.5MPa)으로 할 수 있는데, 이 압력에서도 또한 오일 시일(52)에 미치는 영향은 작지 않다. 또한, 플런저(51)는 엔진의 가동에 따라 매우 고속으로 왕복 이동하는 것이다.
그러나, 이러한 「고속」, 「고압」 및 「내연료유(fuel resistance)」라는 과혹한 조건하에서 사용가능한 오일 시일의 단일체 제품은 아직 개발되어 있지 않기 때문에, 이러한 과혹한 조건에 대응할 수 있는 새로운 시일 시스템의 개발이 요구되고 있다.
[특허문헌 1] 일본특허공개공보 H8(1996)-68370호 (도 2)
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 상기한 바와 같은 「고속」, 「고압」 및 「내연료유」의 조건하에서 사용 가능한 시일 시스템을 구비한 고압연료펌프와 이것에 이용되는 시일 시스템을 제공하는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 청구범위 1에 따른 고압연료펌프는, 펌프내에서 왕복으로 이동하는 축과 상기 축을 삽입통과한 하우징간의 환형(環狀) 공간에, 밀봉대상인 연료와 윤활유를 분리·밀봉하는 시일 시스템을 설치한 고압연료펌프로서, 상기 시일 시스템은, 연료를 시일하는 연료측 시일(seal)과, 윤활유를 시일하는 윤활유측 시일의 조합으로 구성되며, 상기 연료측 시일은, 수지제 시일링(seal ring)과 상기 수지제 시일링을 백업하는 고무형상 탄성체제 O링(rubbery-elastomer-made O ring)으로 이루어지고, 상기 윤활유측 시일은, 금속링에 피착된 고무형상 탄성체제 시일 립(seal lip)을 윤활유 측을 향해 배치하는 싱글 립 타입의 오일 시일 단일체로 이루어지며, 상기 연료측 시일 및 윤활유측 시일은, 그 간격이 상기 축의 왕복이동거리보다 크게 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 청구범위 2에 따른 고압연료펌프는, 상기한 청구범위 1에 기재된 고압연료펌프에 있어서, 고무형상 탄성체제 O링은, 윤활유 측으로부터 연료측에 걸쳐 점차 직경이 축소하는 테이퍼형상으로 형성한 하우징의 내면에 밀접하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 청구범위 3에 따른 고압연료펌프는, 상기한 청구범위 1에 기재된 고압연료펌프에 있어서, 연료측 시일보다 연료측에, 와셔가 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 청구범위 4에 따른 시일 시스템은, 고압연료펌프 내에서 왕복으로 이동하는 축과 상기 축을 삽입통과한 하우징간의 환형 공간에 장착되어, 밀봉대상인 연료와 윤활유를 분리·밀봉하는 시일 시스템으로서, 연료를 시일하는 연료측 시일과, 윤활유를 시일하는 윤활유측 시일의 조합으로 구성되며, 상기 연료측 시일은, 수지제 시일링과 상기 수지제 시일링을 백업하는 고무형상 탄성체제 O링으로 이루어지고, 상기 윤활유측 시일은, 금속링에 피착된 고무형상 탄성체제 시일 립을 윤활유 측을 향해 배치하는 싱글 립 타입의 오일 시일 단일체로 이루어지며, 상기 연료측 시일과 윤활유측 시일은, 그 간격이 상기 축의 왕복이동거리보다 크게 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 청구범위 5에 따른 시일 시스템은, 상기한 청구범위 4에 기재된 시일 시스템에 있어서, 고무형상 탄성체제 O링은, 윤활유측으로부터 연료측에 걸쳐 점차 직경이 축소하는 테이퍼형상으로 형성한 하우징의 내면에 밀접하는 것을 특징으로 한다.
더욱이 또한, 본 발명의 청구범위 6에 따른 시일 시스템은, 상기한 청구범위 4에 기재된 시일 시스템에 있어서, 연료측 시일보다 연료측에, 와셔가 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 종래기술에 따른 고무타입의 오일 시일에 비해 수지제 시일링에는, 일반적으로, 「고속」 및 「고압」의 조건에 대응하는 내마모성, 및 「내연료유」의 조건에 대응하는 내유성(耐油性)이 구비되어 있으므로, 본 발명에서는 상기 수지제 시일링을 연료측 시일로서 이용함으로써 연료를 시일한다. 또한, 상기 수지제 시일링의 축 추수성(追隨性)을 확보하기 위해, 백업링으로서 고무형상 탄성체제 O링을 병용한다. 또한, 윤활유측 시일로서는 오일 시일을 이용함으로써 윤활유를 시일한다. 오일 시일로서는 특히, 축이 고속으로 왕복 이동하는 것을 고려할 때, 시일 립과 축의 접촉상태가 가장 안정되는 금속링이 있는 타입의 오일 시일을 이용하는 것이 바람직하다. 더욱이 오일 시일은, 윤활유를 시일하는 방향으로 시일 립을 배치한다. 이와 같이 윤활유를 시일하는 방향으로 시일 립을 배치하면, 수지제 시일링이 형성하는 유막(연료유막)으로부터 약간 떨어지는 것(dripped)이 오일 시일에 의해 긁어내지기 때문에, 이로써 연료측 시일 및 윤활유측 시일간에 축압현상(pressure accumulating phenomenon)이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 이와 같이 시일 립으로부터 누출되는 연료는 극미량이기 때문에, 펌프기기에 문제를 일으키는 경우도 없다.
또한, 연료측 시일의 누출량을 최소한으로 억제하기 위해서는, 연료측 시일 및 윤활유측 시일간의 축방향 간격을 축의 왕복이동거리보다 크게 설정하는 것이 유효하고, 각 부품의 치수 공차 등을 고려할 때, 양 시일간의 간격을 축의 왕복이동거리보다 0.5mm 이상 크게 설정하는 것이 바람직하다. 그리고, 이와 같이 양 시일간의 간격을 축의 왕복이동거리보다 크게 설정하면, 축의 작동시에 윤활유측 시일은, 연료측 시일이 형성하는 유막(oil film)(상기 떨어지는 만큼을 제외)에 도달하지 않게 되기 때문에, 이에 따라 윤활유측 시일이 유막(연료)을 윤활유 측으로 긁어내는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한, 수지제 시일링과 고무형상 탄성체제 O링의 조합으로 이루어진 연료측 시일은, 축방향으로 대칭인 형상인 것이 일반적이므로, 이와 같이 축방향으로 대칭인 형상이면, 축의 작동방향에 따라 형성되는 유막 두께가 축의 왕복이동시에서 모두 같게 되어, 시일 방향성을 가진 립타입 시일에 비해 시일성이 떨어지는 것이 우려된다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 우려에 대처하기 위해, O링을 유지하는 하우징의 내면을 윤활유측으로부터 연료측에 걸쳐 점차 직경이 축소하는 테이퍼형상으로 하고, 이에 따라 축에 대한 시일링의 면압분포(surface pressure distribution)의 피크를 연료측으로 이동시키도록 하였다. 이와 같이 시일링의 면압분포의 피크를 연료측으로 이동시키면, 축이 연료측으로부터 윤활유측으로 작동할 때에 형성되는 유막 두께를 얇게 할 수 있게 된다. 종래, 수지제 시일 립의 형상을 립타입으로 하는 예는 많이 볼 수 있는데, 가공에 비용이 들고, O링을 통한 축과의 접촉이 되기 때문에, 접촉상태는 불안정해질 수밖에 없다.
더욱이 또한, 수지제 시일링 및 고무형상 탄성체제 O링이 하우징으로부터 빠져 나오지 않도록 규제할 필요가 있을 경우에는, 이들 연료측 시일보다 연료측에 와셔를 조립하면 된다. 또한, 상기 와셔의 배치로 보아, 와셔 내경(內徑) 및 플런저 외경(外徑)과의 사이의 틈새부분에 의한 연료압 맥동흡수의 효과(pulse absorbing effect)를 기대할 수도 있게 된다.
(발명의 효과)
본 발명은, 다음과 같은 효과를 나타낸다.
즉, 본 발명의 청구범위 1에 따른 고압연료펌프에 있어서는, 내마모성 및 내유성이 우수한 수지제 시일링에 의해 연료를 시일하는 동시에, 시일 립과 축의 접촉상태가 가장 안정되는 금속링이 있는 타입의 오일 시일에 의해 윤활유를 시일한다. 따라서, 이와 같이 적재적소의 시일 구성을 실현함으로써, 「고속」, 「고압」 및 「내연료유」라는 과혹한 조건하에서 사용되는 데 적합한 시일 시스템을 구비하는 고압연료펌프를 제공할 수 있다.
또한, 오일 시일로서, 시일 립을 윤활유 측을 향해 배치하는 싱글 립 타입의 오일 시일을 이용하는 것으로 하였기 때문에, 수지제 시일링으로부터 누출되는 미량의 연료를 시일 립을 통과시켜 윤활유측으로 방출할 수 있도록 되어 있다. 따라서, 연료측 시일 및 윤활유측 시일간에 축압이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 시일에 과대한 부하가 걸리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이 경우, 오일 시일로부터 누출되는 연료는 극미량이기 때문에, 윤활유에 혼입하여도 기기에 문제를 일으키는 경우는 없다.
또한, 연료측 시일과 윤활유측 시일의 간격을 축의 왕복이동거리보다 크게 설정하도록 하였기 때문에, 축의 작동시에 윤활유측 시일이, 연료측 시일이 형성하는 유막(상기 떨어지는 만큼을 제외)에 도달하는 것을 방지할 수 있도록 되어 있다. 따라서, 윤활유측 시일이 유막(연료)을 윤활유측으로 긁어내는 것을 방지할 수 있어, 떨어져 흘러 온 최저한의 연료만으로 누출을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 청구범위 2에 따른 고압연료펌프에 있어서는, 고무형상 탄성체제 O링을, 윤활유측으로부터 연료측에 걸쳐 점차 직경이 축소하는 테이퍼형상으로 형성한 하우징의 내면에 밀접시키도록 하였기 때문에, 축에 대한 수지제 시일링의 면압분포의 피크를 축방향 대칭형상인 경우보다도 연료측으로 이동시키는 것이 가능하게 되어 있다. 따라서, 축이 연료측으로부터 윤활유측으로 작동할 때에 형성되는 유막 두께를 얇게 할 수 있으며, 이로써 이러한 점으로부터도 연료누출량을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 청구범위 3에 따른 고압연료펌프에 있어서는, 연료측 시일보다 연료측에, 와셔를 배치하도록 하였기 때문에, 와셔 내경 및 플런저 외경과의 사이의 틈새부분에 의한 연료압 맥동흡수의 효과를 기대할 수 있다.
또한, 본 발명의 청구범위 4에 따른 시일 시스템에 있어서는, 내마모성 및 내유성이 우수한 수지제 시일링에 의해 연료를 시일하는 동시에, 시일 립과 축의 접촉상태가 가장 안정되는 금속링이 있는 타입의 오일 시일에 의해 윤활유를 시일한다. 따라서, 이와 같이 적재적소의 시일 구성을 실현함으로써, 「고속」, 「고압」 및 「내연료유」라는 과혹한 조건하에서 사용되는데 적합한 고압연료펌프용 시일 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 오일 시일로서, 시일 립을 윤활유 측을 향해 배치하는 단일 립 타입의 오일 시일을 이용하는 것으로 하였기 때문에, 수지제 시일링으로부터 누출되는 미량의 연료를 시일 립을 통과시켜 윤활유측으로 방출시킬 수 있도록 되어 있다. 따라서, 연료측 시일 및 윤활유측 시일간에 축압이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 시일에 과대한 부하가 걸리는 것을 방지할 수 있다. 또, 이 경우, 오일 시일로부터 누출되는 연료는 극미량이기 때문에, 윤활유에 혼입되어도 기기에 문제를 일으키는 경우는 없다.
또한, 연료측 시일과 윤활유측 시일의 간격을 축의 왕복이동거리보다 크게 설정하도록 하였기 때문에, 축의 작동시에 윤활유측 시일이, 연료측 시일이 형성하는 유막(상기 떨어지는 만큼을 제외)에 도달하는 것을 방지할 수 있도록 되어 있다. 따라서, 윤활유측 시일이 유막(연료)을 윤활유측으로 긁어내는 것을 방지할 수 있어, 떨어져 흘러 온 최저한의 연료만으로 누출을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 청구범위 5에 따른 시일 시스템에 있어서는, 고무형상 탄성체제 O링을, 윤활유측으로부터 연료측에 걸쳐 점차 직경이 축소하는 테이퍼형상으로 형성한 하우징의 내면에 밀접시키도록 하였기 때문에, 축에 대한 수지제 시일링의 면압분포의 피크를 축방향 대칭형상인 경우보다 연료측으로 이동시킬 수 있도록 되어 있다. 따라서, 축이 연료측으로부터 윤활유측으로 작동할 때에 형성되는 유막 두께를 얇게 할 수 있으므로, 이점으로부터도 연료누출량을 저감시킬 수 있다.
더욱이 또한, 본 발명의 청구범위 6에 따른 시일 시스템에 있어서는, 연료측 시일보다 연료측에, 와셔를 배치하도록 하였기 때문에, 연료압 맥동흡수의 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고압연료펌프의 단면도이다.
도 2는 상기 펌프에 구비되는 시일 시스템(플런저 복귀(復)이동시)의 단면도이다.
도 3은 상기 시일 시스템(플런저 전진(往)이동시)의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 시일 시스템의 단면도이다.
도 5는 상기 시일 시스템에서의 시일링 면압분포의 피크발생상태를 나타낸 설명도이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 고압연료펌프의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 고압연료펌프의 단면도이다.
도 8은 와셔의 단품도이다.
도 9는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 시일 시스템의 주요부 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 시일 시스템의 주요부 단면도이다.
도 11은 종래예에 따른 고압연료펌프의 주요부 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 고압연료공급펌프 2 : 실린더
3 : 체크밸브부 4 : 플런저
5 : 전자밸브 6 : 리턴 스프링
7 : 시일 하우징 8, 9, 35 : 시일 장착부
8a : 내주면 21 : 시일 시스템
31 : 연료측 시일 32 : 시일링
33 : O링 34 : 시일 홀더
36 : 와셔 37 : 홈
41 : 윤활유측 시일 42 : 오일 시일
43 : 금속링 43a : 통형상부
44 : 시일 립 45 : 가터 스프링(garter spring)
G : 가솔린(연료) O : 엔진 오일(윤활유)
이하, 본 발명의 실시예를 도면에 따라 설명한다.
(제 1 실시예)
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 고압연료공급펌프(1)의 단면을 나타낸 것이다.
상기 실시예에 관한 고압연료공급펌프(1)는, 연료인 가솔린을 도시하지 않은 흡입구로부터 흡입하는 실린더(2), 흡입한 가솔린을 가압하여 압송하는 플런저(축; 4), 가압한 가솔린의 토출량을 제어하는 전자밸브(5), 및 플런저(4)를 복귀 이동시키는 리턴 스프링(6) 등을 구비하며, 특히 다음과 같이 구성된 밀봉장치인 시일 시스템(21)을 구비하는 점에 특징을 갖는다. 상기 시일 시스템(21)은, 상기 실린 더(2)의 하부에 부착설치된 스프링 리테이너 겸용 시일 하우징(하우징 ; 7)과, 상기 시일 하우징(7)의 축구멍 내주(內周)에 왕복으로 이동할 수 있도록 삽입 통과된 플런저(4)와의 사이의 환형공간에 조립되어, 상기 연료인 가솔린(G)과 윤활유인 엔진 오일(O)을 분리·밀봉하는 것으로, 다음과 같이 구성되어 있다.
즉, 도 2에 확대하여 나타낸 바와 같이, 시일 하우징(7)의 내주에 있어서 가솔린(G)측에 홈형상의 시일 장착부(8)가 설치되고, 상기 시일 장착부(8)에 연료측 시일(31)이 장착되어 있으며, 또한 시일 하우징(7)의 내주에 있어서 엔진 오일(O)측에 동일하게 홈형상의 시일 장착부(9)가 설치되고, 상기 시일 장착부(9)에 윤활유측 시일(41)이 장착되어 있다.
연료측 시일(31)은, 수지제 시일링(32)과, 상기 시일링(32)을 백업하는 고무형상 탄성체제 O링(33)과의 조합으로 이루어지며, 시일링(32)은 플런저(4)의 둘레면에 슬라이딩 이동 가능하게 밀접되고, 그 외주측에 O링(33)이 끼움결합되어 있다.
시일링(32)은, 소정의 수지로 단면이 직사각형상으로 성형되어 있는데, 그 재질로서는 내연료유성이 우수하며, 고속·고압화에서의 사용을 고려할 때, 슬라이딩 이동재이고, 내마모성이 우수한 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)를 이용하는 것이 특히 바람직하다.
또한, O링(33)은 소정의 고무형상 탄성체로 단면이‘O’자 형상으로 성형되어 있는데, 그 재질로서는, 내연료유성, 내알코올성이 우수한 고무재료인 불소계 고무를 이용하는 것이 특히 바람직하다.
한편, 윤활유측 시일(41)은, 금속링(43)에 고무형상 탄성체제 시일 립(44)을 가류(加硫)접착한 싱글 립 타입의 오일 시일(42)의 단일체로 이루어지며, 금속링(43)에 의해 시일 하우징(7)의 내주측에 끼움결합되는 동시에, 시일 립(44)에 의해 플런저(4)의 둘레면에 슬라이딩 이동 가능하게 밀접되어 있다. 시일 립(44)은, 엔진오일(O)을 유효하게 시일하도록 엔진오일(O)측을 향해 배치되어 있고, 또한 상기 시일 립(44)에는 체결여유(interference) 조정용 가터 스프링(45)이 끼움결합되어 있다. 상기 오일 시일(42)은 시일 립(44)과 플런저(4)와의 접촉상태가 가장 안정된 것으로서, 금속링(43)이 있는 타입의 오일 시일이 선정되어 있다.
또한, 상기 연료측 시일(31)과 윤활유측 시일(41)과의 간격(시일링(32) 슬라이딩 이동면의 엔진오일(O)측 단부로부터 시일 립(44)의 립단(lip end)까지의 간격; A)은, 플런저(4)의 왕복이동거리(B)보다 실제 치수(exact size)에서 0.5mm 이상 크게 설정되어 있다(A > B). 플런저(4)의 왕복이동거리(B)는, 플런저(4)의 왕복이동에 따른 이동거리를 말하며, 이 거리에 따라 플런저(4)의 둘레면상에 유막이 형성되게 된다.
이러한 구성의 고압연료펌프(1), 그 시일 시스템(21)이 상기한 바와 같이 펌프내에서 왕복으로 이동하는 플런저(4)와 시일 하우징(7)간의 환형공간에 장착되어, 가솔린(G)과 엔진오일(O)을 분리·밀봉하는 것이며, 상기 구성에 의해 다음과 같은 작용효과를 나타내는 점에 특징을 갖는다.
즉 먼저, 상기한 바와 같이 내마모성 및 내연료유성이 우수한 PTFE로 이루어진 시일링(32)이 가솔린(G)을 시일하는 동시에, 시일 립(44)과 플런저(4)와의 접촉 상태가 가장 안정된 금속링(43)이 있는 타입의 오일 시일(42)이 엔진오일(O)을 시일한다. PTFE로 이루어진 시일링(32)은, 그 재질상의 특성으로부터 고속·고압의 조건하에서 사용되어도 슬라이딩 이동에 의해 잘 마모되지 않으며, 가솔린(G)에 의해 잘 부식되지 않는다. 또한, 오일 시일(42)은, 플런저(4)에 안정적으로 접촉하기 때문에, 역시 잘 마모되지 않는다. 따라서, 이와 같이 적재적소의 시일 구성이 실현되어 있기 때문에, 상기 「고속」,「고압」 및 「내연료유」라는 과혹한 조건하에서 사용되는 데 적합하다.
또한, 오일 시일(42)로서, 시일 립(44)을 엔진오일(O)측을 향해 배치하는 단일 립 타입의 오일 시일이 이용되고 있기 때문에, 시일링(32)으로부터 누출되는 미량의 가솔린(G)을 시일 립(44)을 통과시켜 엔진오일(O)측으로 방출할 수 있도록 되어 있다. 따라서, 연료측 시일(31) 및 윤활유측 시일(41)간에 축압현상이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 오일 시일(42)에 과대한 부하가 작용하여 이상 마모 등의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 오일 시일(42)로부터 누출되는 가솔린(G)은 극미량이기 때문에, 엔진오일(O)에 혼입하여도 문제를 일으키는 경우는 없다.
또한, 연료측 시일(31)과 윤활유측 시일(41)의 간격(A)이 플런저(4)의 왕복이동거리(B)보다 크게 설정되어 있기 때문에, 플런저(4)의 전진이동시(도 2의 화살표), 윤활유측 시일(41)은, 연료측 시일(31)이 형성하는 유막(도 2에서는 상기 유막을 플런저(4) 상에 붙인 다수의 점으로 나타내고 있음)에 도달하지 않도록 구성되어 있다. 따라서, 윤활유측 시일(41)이 상기 유막(가솔린(G))을 엔진오일(O)측 으로 긁어내는 경우가 없기 때문에, 떨어져 흘러 온 최저한의 연료만으로 누출을 억제할 수 있다.
또한, 이와 같이 시일이 유막에 도달하지 않은 상태는, 도 3에 나타낸 바와 같이 축방향 반대방향으로, 플런저(4)의 복귀이동시(도 3의 화살표)에도 발생하기 때문에, 윤활유측 시일(41)이 형성하는 유막(도 3에서는 상기 유막을 플런저(4) 상에 붙인 다수의 점으로 나타내고 있음)이 연료측 시일(31)의 슬라이딩 이동부에 침입(浸入)되는 것을 방지할 수도 있다.
또한, 상기 제 1 실시예에 따른 고압연료공급펌프(1)는, 그 구성을 다음과 같이 부가·변경해도 된다.
(제 2 실시예)
상기 제 1 실시예에서는, 연료측 시일(31)의 O링(33)을 유지하는 시일 장착부(8)의 내주면(8a)이 원통면형상으로 형성되어 있는데, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 시일 장착부(8)의 내주면(8a)을 엔진 오일(O)측으로부터 가솔린(G)측에 걸쳐 점차 직경이 축소하는 테이퍼면형상(원뿔면형상)으로 형성하면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 플런저(4)에 대한 시일링(32)의 면압분포의 피크를 가솔린(G)측으로 이동시킬 수 있게 된다. 도 5에서는 시일 장착부(8)의 내주면(8a)이 원통 형상인 경우를 실선으로 나타내고, 테이퍼형상인 경우를 점선으로 나타낸다. 또한, 전자의 원통 형상인 경우의 피크 위치를 P1로 나타내는 동시에 후자의 테이퍼형상인 경우의 피크 위치를 P2로 나타내고 있으며, 이와 같이 피크 위치가 P1에서 P2로 가솔린(G)측 으로 이동한다. 그리고, 이와 같이 시일링(32)의 면압분포의 피크가 가솔린(G)측으로 이동하면, 플런저(4)가 가솔린(G)측으로부터 엔진오일(O)측으로 작동할 때에 형성되는 유막 두께(가솔린 유막의 두께)를 얇게 할 수 있기 때문에, 이에 따라서도 가솔린 누출량을 저감시킬 수 있다.
(제 3 실시예)
또한, 상기 제 1 실시예에서는, 시일 하우징(7)의 내주측에 O링(33)이 직접 끼움결합되어 있는데, 도 6에 나타낸 바와 같이, 시일 하우징(7)의 내주측에 환형의 시일 홀더(34)를 끼움 결합하고, 상기 시일 홀더(34)의 내주면에 형성한 홈형상의 시일 장착부(35)에 시일링(32) 및 O링(33)의 조합으로 이루어진 연료측 시일(31)을 장착한다. 또한, 상기 시일링(32) 및 O링(33)의 조합으로 이루어진 연료측 시일(31)이 시일 장착부(35)로부터 탈락되는 경우가 없도록, 상기 도면에 나타낸 바와 같이, 연료측 시일(31)의 가솔린(G)측에 와셔(36)를 장착한다. 또한, 상기 와셔(36)에 대해서는, 와셔 내경 및 플런저 외경과의 사이의 틈새부분에 의해, 연료압에 발생하는 맥동을 흡수하는 연료압 맥동흡수의 효과를 발휘할 수 있다.
(제 4 실시예)
도 7 및 도 8의 예에서는, 와셔(36)의 일면에 직경방향 홈(37a) 및 환형 홈(37b)이 형성되어 연료통로를 형성하고 있다. 또한, 와셔(36)의 타면에도 동일한 직경방향 홈 및 환형 홈을 형성해도 상관없다. 또한, 도 7에 나타낸 바와 같이, 시일 시스템(21)은 그 전체를 실린더(2)에 직접 부착설치 해도 된다.
(제 5 실시예)
또한, 윤활유측 시일(41)의 오일 시일(42)의 구조에 관해서는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 금속링(43)에 가솔린(G)측으로 연장되는 통형상부(43a)를 형성해도 되고, 이 경우에는, 상기 통형상부(43a)의 내주측에, 시일 홀더(34), 연료측 시일(31) 및 와셔(36) 등의 구성부품을 부착설치할 수 있다.
(제 6 실시예)
또한, 도 10에 나타낸 바와 같이, 상기 통형상부(43a)를 이용하여, 오일 시일(42)을 시일 하우징(7)의 외주 측에 끼움 결합하는 것도 고려할 수 있다.

Claims (6)

  1. 펌프내에서 왕복으로 이동하는 축과 상기 축을 삽입통과한 하우징간의 환형 공간에, 밀봉대상인 연료와 윤활유를 분리·밀봉하는 시일 시스템을 설치한 고압연료펌프로서,
    상기 시일 시스템은, 연료를 시일하는 연료측 시일과, 윤활유를 시일하는 윤활유측 시일의 조합으로 구성되며,
    상기 연료측 시일은, 수지제 시일링과 상기 수지제 시일링을 백업하는 고무형상 탄성체제 O링으로 이루어지고,
    상기 윤활유측 시일은, 금속링에 피착된 고무형상 탄성체제 시일 립을 윤활유측을 향해 배치하는 싱글 립 타입의 오일 시일 단일체로 이루어지며,
    상기 연료측 시일 및 윤활유측 시일은, 그 간격이 상기 축의 왕복이동거리보다 크게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 고압연료펌프.
  2. 제 1항에 있어서,
    고무형상 탄성체제 O링은, 윤활유측으로부터 연료측에 걸쳐 점차 직경이 축소하는 테이퍼형상으로 형성한 하우징의 내면에 밀접하는 것을 특징으로 하는 고압연료펌프.
  3. 제 1항에 있어서,
    연료측 시일보다 연료측에, 와셔가 배치되는 것을 특징으로 하는 고압연료펌프.
  4. 고압연료펌프 내에서 왕복으로 이동하는 축과 상기 축을 삽입통과한 하우징간의 환형 공간에 장착되어, 밀봉대상인 연료와 윤활유를 분리·밀봉하는 시일 시스템으로서,
    연료를 시일하는 연료측 시일과, 윤활유를 시일하는 윤활유측 시일의 조합으로 구성되며,
    상기 연료측 시일은, 수지제 시일링과 상기 수지제 시일링을 백업하는 고무형상 탄성체제 O링으로 이루어지고,
    상기 윤활유측 시일은, 금속링에 피착된 고무형상 탄성체제 시일 립을 윤활유측을 향해 배치하는 싱글 립 타입의 오일 시일 단일체로 이루어지며,
    상기 연료측 시일과 윤활유측 시일은, 그 간격이 상기 축의 왕복이동거리보다 크게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 고압연료펌프용 시일 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    고무형상 탄성체제 O링은, 윤활유측으로부터 연료측에 걸쳐 점차 직경이 축소하는 테이퍼형상으로 형성한 하우징의 내면에 밀접하는 것을 특징으로 하는 고압연료펌프용 시일 시스템.
  6. 제 4항에 있어서,
    연료측 시일보다 연료측에, 와셔가 배치되는 것을 특징으로 하는 고압연료펌프용 시일 시스템.
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