KR20100019509A

KR20100019509A - 내연 기관에 연료를 공급하기 위한 고압 펌프

Info

Publication number: KR20100019509A
Application number: KR1020097025922A
Authority: KR
Inventors: 비토 스피넬리; 안토니오 그리말디; 넬로 메도로
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2007-06-14
Filing date: 2008-06-11
Publication date: 2010-02-18
Also published as: EP2167817B1; WO2008152051A1; US8523534B2; EP2167817A1; CN101680434A; ITMI20071202A1; US20100183449A1; JP2010529360A; CN101680434B; JP5006964B2

Abstract

내연 기관에 연료를 공급하기 위한 고압 펌프(1)는, 펌프 본체(2), 종축(A1)을 따라 연장되며 펌프 본체(2)에 의해 종축(A1)에 대하여 회전 가능하게 지지되고 편심부(24) 및 각주형 재킹 단부(27)를 포함하는 샤프트(8), 각주형 재킹 단부(27)와 맞물리는 기어(10)를 포함하는 제1 펌핑 스테이션(6), 및 종축(A1)에 대하여 횡방향으로 펌프 본체(2) 내부에서 활주가능하며 구동 샤프트(8)의 편심부(24)에 의해 구동되는 적어도 하나의 피스톤(12)을 갖는 제2 펌핑 스테이션(7)을 포함하며, 각주형 재킹 단부(27)는 구동 샤프트(8)의 잔여부가 제조되는 재료보다 경질인 재료로 제조된다.

내연 기관, 고압 펌프, 커먼레일, 연료, 각주형 재킹 단부

Description

내연 기관에 연료를 공급하기 위한 고압 펌프{THE PRESENT INVENTION RELATES TO A HIGH-PRESSURE PUMP FOR SUPPLYING FUEL TO AN INTERNAL-COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 내연기관에 연료를 공급하기 위한 고압 펌프에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 내연기관의 커먼레일 회로(common-rail circuit) 내에 연료를 공급하기 위한 고압 펌프에 관한 것이다.

이런 유형의 피스톤 펌프는 대개 펌프 본체, 종축을 따라 연장되며 펌프 본체에 의해 종축에 대하여 회전 가능하게 지지되고 편심부 및 각주형 재킹 단부를 포함하는 샤프트, 각주형 재킹 단부와 맞물리는 기어를 포함하는 제1 펌핑 스테이션, 및 종축에 대하여 횡방향으로 펌프 본체 내부에서 활주가능하며 편심부에 의해 구동되는 적어도 하나의 피스톤을 포함하는 제2 펌핑 스테이션을 포함한다.

제1 펌핑 스테이션은 상대적으로 작은 제1 압력차를 생성하는 기어 펌프를 필수적으로 포함하는 반면, 제2 펌핑 스테이션은 현재 제작되고 있으며 내연 기관의 성능 특성을 추가로 향상시키기 위해 증가시키도록 정해진 고압 펌프에서의 1600 바(160 MPa)보다도 또한 큰 큰 압력차를 생성하는 세 개의 피스톤을 대개 포함한다.

고압 펌프는 대체로 소결 재료로 제조된 기어와 사용 중에 맞물리는 샤프트의 각주형 재킹 단부(prismatic jacking end)와 같은 특정 구성 요소의 마모 문제를 내포하고 있다. 현재 고압 펌프의 구동 샤프트는 표면 경화 열처리된 16MnCrS5 강철로 제조된다. 그러나, 각주형 재킹 단부는 샤프트의 잔여부보다 큰 마모를 겪게 되며 고압 펌프의 비교적 짧은 작업 수명의 주요 원인이 된다.

본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점을 갖지 않고 특히 저비용인 내연 기관용 고압 펌프를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 펌프 본체, 종축을 따라 연장되며 펌프 본체에 의해 종축에 대하여 회전 가능하게 지지되고 편심부 및 각주형 재킹 단부를 포함하는 샤프트, 각주형 재킹 단부와 맞물리는 기어를 포함하는 제1 펌핑 스테이션, 및 종축에 대하여 횡방향으로 펌프 본체 내부에서 활주가능하며 편심부에 의해 구동되는 적어도 하나의 피스톤을 포함하는 제2 펌핑 스테이션을 포함하는 내연 기관용 고압 펌프가 제공되며, 각주형 재킹 단부는 제1 재료로 제조되며, 샤프트의 잔여부는 제2 재료로 제조되고, 제1 재료는 제2 재료보다 경질인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따라, 샤프트의 마모는 다양한 부품에 걸쳐 대체로 균일하게 퍼지도록 제한된다. 결과적으로, 고압 펌프의 작업 수명이 전체적으로 증가된다.

본 발명의 추가적인 특징 및 장점들은 첨부된 도면을 참조하여 제공된 후속하는 본 발명의 예시적인 실시예의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.

도 1은 본 발명에 따라 제공된 고압 펌프의 사시도로서, 명확하게 하기 위해 일부 부품들이 절개되고 일부 부품들이 제거된 사시도이다.

도 2는 도 1의 고압 펌프를 상세하게 도시한 확대 사시도로서, 명확하게 하기 위해 일부 부품들이 제거된 보다 큰 축척의 확대 사시도이다.

도 1에서, 1은 전체적으로 첨부 도면에 도시되지 않은 내연 기관의 커먼레일에 연료를 공급하기 위해 2200바 (220 MPa)보다 큰 압력으로 연료를 압축할 수 있는 고압 펌프를 나타낸다.

펌프(1)는, 서로 조립된 세개의 금속성 본체(3, 4, 5)에 의해 한정된 펌프 본체(2), 저압 펌핑 스테이션(6)과 고압 펌핑 스테이션(7), 및 종축(A1)을 따라 연장되고 저압 펌핑 스테이션(6)과 고압 펌핑 스테이션(7)을 동시에 구동시킬 수 있는 샤프트(8)를 포함한다.

저압 펌핑 스테이션(6)은 펌프 본체(2) 내에 배열되며 기어 펌프(9)를 포함하고, 펌프 본체(2)의 시트(11) 내에 배열된, 기어 펌프(9)의 기어(10)는 도 1에 도시되어 있다.

고압 펌핑 스테이션(7)은 세개의 피스톤(12)을 포함하며, 각각의 피스톤(12)은 종축(A1)에 대하여 대체로 반경 방향으로 축(A2)를 따라 연장되고 펌프 본체(2) 내에 형성된 실린더(13) 내부에서 활주될 수 있다.

각각의 피스톤(12)은 샤프트(8)의 축(A2)을 따라 구동되며, 이는 허브(14)와 컵(15)의 중재적 배열(intervening arrangement)을 통해 저항 스프링(16)의 작용에 대항하여 연료의 압축을 생성한다.

급수 도관(17), 배수 도관(18), 급수 밸브(19) 및 배수 밸브(20)는 펌프 본체(2) 내부에 형성된다.

샤프트(8)는 펌프 본체(2)에 의해 종축(A1)에 대하여 회전 가능하게 지지되며, 재킹 패드 단부(21), 원추부(22), 실린더부(23), 편심부(24), 실린더부(25), 실린더부(25)보다 작은 반경을 갖는 실린더부(26), 사용 중에 기어(10)에 삽입되는 각주형 재킹 단부(27)를 차례로 포함한다.

도 2를 참조하면, 샤프트(8)는 각주형 재킹 단부(27)를 샤프트(8)의 잔여부와 서로 접속함으로써 형성된다. 각주형 재킹 단부(27)는 소결 카바이드로 제조되고, 특히 소결 텅스텐 카바이드로 제조되는 반면, 샤프트의 잔여부는 강철로 제조되고, 특히 16MnCrS 강철로 제조된다.

각주형 재킹 단부(27)와 샤프트(8)의 잔여부 사이의 접속부는 납땜 용접법(braze-welding method)에 의해 형성된다. 그런 다음, 샤프트(8)는 표면 경화를 얻도록 열처리된다.

샤프트(8)의 잔여부는, 특히 실린더부(26)는 각주형 재킹 단부(27)를 부분적으로 수용할 수 있는 포켓(28)을 갖는다.

각주형 재킹 단부(27)는 각주형 본체(29)와 단부 러그(30)를 포함하며, 단부 러그(30)는 원형 실린더 형태를 갖고 사용 중에 실린더부(26)와 동축이다.

포켓(28)은 단부 러그(30)를 수용하기 위한 시트(31) 및 각주형 본체(29)를 수용하기 위한 시트(32)를 갖는다.

특히, 시트(31)는 단부 러그(30)에 정합하는 표면(33)에 의해 경계를 형성하는 반면, 제2 시트(32)는 바닥벽(34) 및 서로 평행하게 대면하면서 각주형 본체(29)에 정합하는 두 개의 측방향 벽(35)에 의해 경계를 형성한다.

샤프트(8)의 생산은 다음과 같이 수행되는 데, 즉 각주형 재킹 단부(27)는 텅스텐 카바이드 분말을 소결하는 단계에 의해 형성되는 반면, 샤프트(8)의 잔여부는 선반 작업 및 밀링에 의해 생산된다. 각주형 재킹 단부(27)은 포켓(28) 내에 삽입된다. 제1 시트와 맞물려져 있는 단부 러그(30)는 종축(A1)을 따라 샤프트의 잔여부에 대하여 각주형 재킹 단부(27)의 중심 설정을 수행하는 반면, 측방향 벽(35)들 사이로의 각주형 본체(29)의 삽입은 샤프트(8)의 잔여부에 대한 종축(A1)에 대한 각주형 재킹 단부(27)의 회전을 방지한다.

샤프트(8)는 그 형태를 형성한 이후에 각주형 재킹 단부(27)와 샤프트(8)의 잔여부 사이에 비가역 접속부를 생성하도록 납땜 용접되며 그 후에 표면 경화 열처리된다.

이렇게 생성된 샤프트(8)는 샤프트의 잔여부보다 큰 경도를 가지면서 바람직하게는 소결 카바이드로 제조된 기어(10)와 접촉 상태인 각주형 재킹 단부(27)의 부품들의 마모를 실질적으로 제한할 수 있는 각주형 재킹 단부(27)를 갖는다.

Claims

펌프 본체(2),

종축(A1)을 따라 연장되며 펌프 본체(2)에 의해 종축(A1)에 대하여 회전 가능하게 지지되고 편심부(24) 및 각주형 재킹 단부(27)를 포함하는 샤프트(8),

각주형 재킹 단부(27)와 맞물리는 기어(10)를 포함하는 제1 펌핑 스테이션(6), 및

종축(A1)에 대하여 횡방향으로 펌프 본체(2) 내부에서 활주가능하며 편심부(24)에 의해 구동되는 적어도 하나의 피스톤(12)을 포함하는 제2 펌핑 스테이션(7)을 포함하는, 내연 기관에 연료를 공급하기 위한 고압 펌프(1)에 있어서,

각주형 재킹 단부(27)는 제1 재료로 제조되며, 샤프트(8)의 잔여부는 제2 재료로 제조되고, 제1 재료는 제2 재료보다 경질인 것을 특징으로 하는 고압 펌프.
제1항에 있어서, 각주형 재킹 단부(27)는 샤프트(8)의 잔여부에 납땜 용접되는 것을 특징으로 하는 고압 펌프.
제1항 또는 제2항에 있어서, 샤프트(8)의 잔여부는 각주형 재킹 단부(27)를 부분적으로 수용할 수 있는 포켓(28)을 구비한 맞물림부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 펌프.
제3항에 있어서, 각주형 재킹 단부(27)는 각주형 본체(29) 및 단부 러그(30)를 포함하고, 포켓(28)은 단부 러그(30)를 수용하기 위한 제1 시트(31) 및 각주형 본체(29)를 수용하기 위한 제2 시트(32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 펌프.
제4항에 있어서, 단부 러그(30)는 원형 실린더 형태를 갖고, 제1 시트(31)는 단부 러그(30)에 정합하는 형태를 갖는 표면(33)에 의해 경계를 형성하는 것을 특징으로 하는 고압 펌프.
제4항 또는 제5항에 있어서, 제2 시트(32)는 바닥벽(34) 및 서로 평행하게 대면하면서 각주형 본체(29)에 정합하는 두 개의 측방향 벽(35)에 의해 경계를 형성하는 것을 특징으로 하는 고압 펌프.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 각주형 재킹 단부(27)은 소결 카바이드로 제조된 것을 특징으로 하는 고압 펌프.
제8항에 있어서, 각주형 재킹 단부(27)은 소결 텅스텐 카바이드로 제조된 것을 특징으로 하는 고압 펌프.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 샤프트(8)의 잔여부는 16MnCrS 강철로 제조된 것을 특징으로 하는 고압 펌프.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 고압 펌프의 샤프트를 제조하는 방법에 있어서,

각주형 재킹 단부(27)를 샤프트(8)의 잔여부에 맞물리는 단계와,

각주형 재킹 단부(27)를 샤프트(8)의 잔여부 상에 납땜 용접하는 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 펌프의 샤프트 제조 방법.
제10항에 있어서, 샤프트(8)는 경화 열처리된 후에 납땜 용접 작업되는 것을 특징으로 하는 고압 펌프의 샤프트 제조 방법.