KR20100058959A - 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엔진의 윤활구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 연료펌프 어댑터의 내주면을 수직왕복운동하는 태핏(tappet)을 구비한 연료펌프와 상기 태핏을 구동하는 연료펌프를 윤활하기 위한 윤활장치에 있어서,
캠축이 배치된 실린더헤드; 및
상기 캠축의 내부에 오일이 유입될 수 있도록 중공형태로 형성되는 오일공급로;
상기 오일공급로와 연통하고 상기 캠축의 외부로 연통되어서 상기 연료펌프로 오일이 분사될 수 있도록 형성되는 오일분배로;
상기 오일분배로에서 분사되는 방향에 대응되도록 연료펌프 어댑터의 내주면에 형성되는 환홈;
을 포함하는 캠으로 구동하는 연료펌프 윤활장치를 제공한다.
연료펌프, 태핏롤러, 연료펌프구동캠, 오일공급로, 오일분배로

Description

캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치 {FUEL PUMP LUBRICATION APPARATUS DRIVEN BY CAM}
본 발명은 엔진의 윤활구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 태핏, 태핏롤러, 캠의 효과적인 윤활을 제공하는 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치에 관한 것이다.
가솔린 엔진에서 연비 및 성능을 개선하기 위하여 가솔린 직접 분사 (gasoline direct injection; GDI) 기술이 개발되고 있다. 공기/연료 혼합기(air/fuel mixture)의 흡입/압축/점화/폭발/배기 과정에 의해 동력을 발생하는 통상의 가솔린 엔진의 연소 과정에 비하여, GDI 엔진에서는 공기만을 흡입하여 압축한 후 연료를 분사하게 된다. 이러한 방식은 디젤 기관의 압축 착화 방식과 유사하다.
따라서, GDI엔진에서는 통상적인 가솔린 엔진의 압축비(compression ratio)의 한계를 넘는 높은 압축비를 구현할 수 있고, 따라서, 연비의 극대화를 도모할 수 있다. 이러한 GDI엔진에서 고압의 연료압력은 매우 중요한 요소가 되며, 이를 위하여 고성능의 연료 펌프가 필요하게 된다.
그런데, 통상적으로 이러한 연료 펌프는 캠(cam)에 의해 태핏(tappet)을 구동하는 기계적 구동방식을 사용하고 있으며, 높은 압력으로 연료를 압축해야 하므로 연료 펌프 내부에서 마찰이 크게 작용하게 된다.
따라서, GDI엔진에서 연료를 압축하기 위한 연료 펌프의 윤활장치에 관한 연구는 GDI엔진의 내구성 및 성능 개선에 매우 중요한 역할을 하게 된다.
이와 같은 마찰문제를 해소하기 위하여 알려진 GDI엔진의 연료펌프 윤활을 위한 구성의 예로서, 설정된 공간에 오일이 저장되어, 연료펌프용 캠축이 회전할 때 캠이 오일을 터치함으로써 윤활을 시키는 방식이 있다. 이러한 방식은 간단한 구성이 장점이나, 윤활 성능이 고루 작용되지 않으며, 경사로 등에서 제 기능을 보장하기 힘들다는 단점이 있다.
GDI엔진의 연료펌프 윤활을 위한 구성의 다른 예로서, 캠에 오일 홀을 형성하여 오일을 흐르게 함으로써 윤활을 이루는 방식이 있다. 그런데 이러한 방식으로는 오일 홀이 형성된 특정한 부위에만 윤활이 가능하며, 캠이 연료펌프의 태핏과 닿는 부위에는 홀을 형성할 수 없게 되는 단점이 있다.
이때, 상기 캠은 태핏의 저면에 장착된 롤러와 구름 접촉된 상태로 회전하여 태핏을 상하 작동시키도록 회전하게 되는데, 종래와 같은 엔진의 태핏 윤활 구조는 태핏과 캠 사이에 롤러가 캠의 작동에 의해 구름 접촉을 이루며 태핏의 상하 운동을 유도하게 되나, 상기 태핏과 연료펌프어댑터 사이 및 캠과 롤러 사이의 접촉부 에 윤활이 원만하게 이루어지지 않아 접촉부 마모 발생 가능성이 높으며, 이에 따라 내구성 및 회전성이 떨어지게 된다.
또한, 캠과 롤러태핏 사이에 개재되는 롤러 간의 마모로 인하여 파손이 발생하여서 장기간의 내구성 확보가 어려워지며, 원가 증대 및 결합부위를 통한 구동 소음이 발생될 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 태핏롤러와 연료펌프구동캠의 접촉부에 직접적으로 윤활유를 공급함으로써 접촉부에서 발생하는 마모 및 열화를 방지하는 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치를 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치는 연료펌프 어댑터의 내주면을 수직왕복운동하는 태핏(tappet)을 구비한 연료펌프와 상기 태핏을 구동하는 연료펌프를 윤활하기 위한 윤활장치에 있어서,
캠축이 배치된 실린더헤드; 및
상기 캠축의 내부에 오일이 유입될 수 있도록 중공형태로 형성되는 오일공급로;
상기 오일공급로와 연통하고 상기 캠축의 외부로 연통되어서 상기 연료펌프로 오일이 분사될 수 있도록 형성되는 오일분배로;
상기 오일분배로에서 분사되는 방향에 대응되도록 연료펌프 어댑터의 내주면에 형성되는 환홈;
을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 오일분배로는 상기 환홈을 향하여 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 오일분배로는 캠축의 축선을 중심으로 적어도 1개 이상 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 환홈은 상기 오일분배로에서 분사되는 오일이 부딪치게 되면 상기 연료펌프 구동용 캠과 상기 태핏롤러의 접촉부위로 향하여 반사될 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 오일분배로는 가솔린 직접 분사(Gasoline Direct Injection)엔진의 연료펌프로 공급되도록 장착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 환홈은 상기 연료펌프 어댑터의 내주면을 따라 형성되고, 그 단면이 반원형으로 홈파기 가공된 형상인 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 일 형태에 따른 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치에 의하면, 태핏을 구동하는 연료펌프구동캠과 태핏롤러 사이를 직접 윤활시킬 수 있으므로 접촉면에서 발생되는 마찰열과 마모 및 그에 따른 소음을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 윤활을 하는 유로를 설정하기 위한 별도의 장치가 불필요하므로 원가절감의 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치의 요부를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치의 단면도이다.
도 1 및 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치는 가솔린엔진에 사용되는 고압연료펌프에 적용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 캠으로 구동하는 연료펌프 윤활장치의 구체적인 구성에 대하여 설명하기 전에 도시하지 않은 개략적인 구성에 대하여 설명한다.
고압연료펌프는 실린더, 태핏, 플런저 및 가압실을 구비한다.
태핏은 엔진의 흡기캠샤프트에 조립되는 연료펌프 구동용 캠의 회전에 의해 구동하고 실린더 내부를 왕복이동한다.
상기 태핏은 상측에 일체로 형성되는 플런저를 구비하고 태핏롤러를 구비하는 태핏이 상기 연료펌프 구동용 캠에 구름접촉하며 운동하게 된다.
이때, 연료펌프 구동용 캠에는 캠축에 대해 균등각도로 분할되어 적어도 2개 이상의 캠로브(cam robe)가 형성될 수 있다.
따라서, 이러한 캠로브의 회전에 의해 플런저가 수직으로 가압되며 이 플런저가 상측에 장착되는 연료펌프의 가압실에 압력을 가하게 된다.
또한, 고압연료펌프의 가압실은 플런저 및 실린더에 의해 구획된다.
이러한 가압실은 저압연료배관을 구비하여 리프트펌프에 연통한다.
또한, 가압실은 고압연료배관을 구비하여 딜리버리파이프 내부로 연통한다.
이러한 딜리버리파이프에는 인젝터가 연결되어서 각 실린더의 연소실로 연료를 분사한다.
상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 일 실시예에 의한 캠으로 구동하는 연료펌프 윤활장치를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
실린더헤드(100)에 형성되는 오일공급라인(미도시)이 상기 캠축(200)의 오일공급로(210)와 연통되어 오일이 공급될 수 있도록 형성된다.
따라서, 오일펌프(미도시)로부터 토출된 오일이 상기 실린더헤드(100)의 오일공급라인을 통하여 후술할 연료펌프 어댑터(300)에 공급됨으로써 윤활 및 냉각작용을 하는 구성으로 이루어진다.
상기 오일공급로(210)와 연통되고 상기 캠축(200)의 연료펌프 구동용 캠(220)을 통하여 외부로 관통하는 오일분배로(240)가 형성된다.
여기서, 상기 오일분배로(240)는 상기 캠축(200)의 축선을 중심으로 복수개로 형성될 수도 있다.
단, 상기 오일분배로(240)는 경사지도록 형성되며 상기 오일분배로(240)로부터 분사되는 오일은 연료펌프 어댑터(300)의 내주면에 홈파기 가공으로 형성된 환홈(310)을 향하도록 한다.
즉, 상기 오일분배로(240)에서 빠져나가는 오일은 상기 연료펌프 어댑터(300)의 환홈(310)에 부딪치게 되며 그 환홈(310)에 의해 반사되어서 태핏롤 러(320)와 캠로브(230)의 접촉면을 향하여 반사될 수 있는 형상으로 형성한다.
이와 같이 오일분배로(240)에서 오일이 분사됨과 동시에 상기 태핏롤러(320)와 연료펌프 구동용 캠(220)의 접촉면을 향하여 직접적으로 윤활을 할 수 있게 된다.
따라서, 상기한 바와 같은 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치는 상기 연료펌프 구동용 캠(220)과 태핏롤러(320) 사이의 접촉부를 직접적으로 윤활함으로써 접촉부의 마모 발생 가능성을 낮추고, 이에 따라 내구성 및 회전성을 향상시키며, 또한, 마찰로 인한 소음을 최소화할 수 있게 된다.
또한, 윤활을 하는 유로를 설정하기 위한 별도의 장치 즉, 오일젯(oil jet) 등이 불필요하므로 원가절감의 효과가 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치의 요부를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 캠으로 구동하는 연료 펌프의 단면도.
* 도면에 사용된 주요부분 부호설명 *
100 : 실린더헤드 200 : 캠축
210 : 오일공급로 220 : 연료펌프 구동용 캠
230 : 캠로브 240 : 오일분배로
300 : 연료펌프 어댑터 310 : 환홈
320 : 태핏롤러

Claims (6)

  1. 연료펌프 어댑터의 내주면을 수직왕복운동하는 태핏(tappet)을 구비한 연료펌프와 상기 태핏을 구동하는 연료펌프를 윤활하기 위한 윤활장치에 있어서,
    캠축이 배치된 실린더헤드;
    상기 캠축의 내부에 오일이 유입될 수 있도록 중공형태로 형성되는 오일공급로;
    상기 오일공급로와 연통하고 상기 캠축의 외부로 연통되어서 상기 연료펌프로 오일이 분사될 수 있도록 형성되는 오일분배로; 및
    상기 오일분배로에서 분사되는 방향에 대응되도록 연료펌프 어댑터의 내주면에 형성되는 환홈;
    을 포함하는 캠으로 구동하는 연료펌프 윤활장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오일분배로는 상기 환홈을 향하여 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 캠으로 구동하는 연료펌프 윤활장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 오일분배로는 캠축의 축선을 중심으로 적어도 1개 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 캠으로 구동하는 연료펌프 윤활장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 환홈은 상기 오일분배로에서 분사되는 오일이 부딪치게 되면 상기 연료펌프 구동용 캠과 상기 태핏롤러의 접촉부위로 향하여 반사될 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 오일분배로는 가솔린 직접 분사(Gasoline Direct Injection)엔진의 연료펌프로 공급되도록 장착되는 것을 특징으로 하는 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 환홈은 상기 연료펌프 어댑터의 내주면을 따라 형성되고, 그 단면이 반원형으로 홈파기 가공된 형상인 것을 특징으로 하는 캠으로 구동하는 연료 펌프 윤활장치.
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