KR20120040752A - 펌프용 플런저 시일 - Google Patents

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KR20120040752A
KR20120040752A KR1020127008026A KR20127008026A KR20120040752A KR 20120040752 A KR20120040752 A KR 20120040752A KR 1020127008026 A KR1020127008026 A KR 1020127008026A KR 20127008026 A KR20127008026 A KR 20127008026A KR 20120040752 A KR20120040752 A KR 20120040752A
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요스케 콘도
야스아키 타나베
카츠토시 이시오카
소스케 이토
신지 나가사와
준이치 나카야마
마사토시 오카다
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엔오케이 가부시키가이샤
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Abstract

가솔린 직접 분사식 엔진용 연료분사펌프에 사용되고, 연료시일부재(12)의 재질로 수지재를 이용하더라도, 콤팩트화, 시일성의 향상 및 조립 인시(man-hour, 工數)의 저감 등을 도모할 수 있으며, 또한 연료시일부재(12)에 형성된 홈(41)에 직경방향의 가세력을 부여하기 위한 U자 형상의 탄성부재(33)를 이용한 경우에는, 설정한 바와 같이 시일성능을 확보할 수 있는 펌프용 플런저 시일(1)을 제공하는 것을 목적으로 한다. 수지제의 연료시일부재(12)와, 오일시일부재(13)를 조립하여 하나의 시일 시스템으로 하였다. 또한, 홈(41)에 U자 형상의 탄성부재(33)를 장착하였을 때에는, 홈(41)의 내주면에 형성되어 있는 고정용 칼라(44)의 반(反)밀봉대상측 단면(44a)의 축방향 위치(L1)를, 연료시일부재(12)의 시일립(15)의 선단부(15b)의 축방향 위치(L2)로부터 밀봉대상의 반대측(B)에 위치시키는 것으로 하였다.

Description

펌프용 플런저 시일{PLUNGER SEAL FOR PUMP}
본 발명은, 고압연료펌프의 왕복운동용 시일로서 가솔린 직접 분사식 엔진용 연료분사펌프에 이용되며, 기타 유압(油壓)?공압(空壓)?수압(水壓)기기 전반에 이용되는 펌프용 플런저 시일에 관한 것이다.
가솔린 직접 분사식 엔진은, 최근 배출가스 규제나 연비개선 등을 목적으로 하여, 실린더내에 고압력의 연료를 직접 분사하여 연소시키는 것이며, 고압력의 연료를 직접 분사하기 위해 이용되는 연료분사펌프는 고압성이 요구되므로, 그 연료분사펌프에 이용되는 펌프용 플런저 시일에는 고압에 견디는 성능이 요구된다.
종래, 상기 연료분사펌프에 이용되는 펌프용 플런저 시일로는, 연료인 가솔린 등을 고압으로 한 것을 밀봉대상 측에서 시일하는 연료 시일립(seal lip)과, 밀봉대상의 반대측에 존재하는 냉각이나 윤활을 목적으로 한 오일을 시일하는 오일 시일립을 일체로 갖는 고무립(rubber lip) 타입의 시일부재가 알려져 있다(하기의 특허문헌 1 참조). 그러나, 시일립의 재질이 고무이므로, 고압화로 인한 내압성 부족 및 연료의 알코올 함유율 증가에 따른 내연료유성(耐燃料油性) 부족에 대하여, 시일기능을 충분히 만족하지 않는 문제점이 있었다.
따라서, 연료 시일립을 수지로 만들어, 고무제의 오일 시일립과는 별체로 설치함으로써, 고압연료의 압력이 높아져도 내압성을 유지하여, 알코올 함유 연료 등에 대해서도 팽윤이나 경도(硬度)?강도의 저하를 방지할 수 있는 것이 제안된 바 있다(하기의 특허문헌 2 참조). 그러나, 연료 시일립과 오일 시일립을 별체로 설치하기 때문에 설치공간이 커져 콤팩트화에 대응할 수 없으며, 또한 연료분사펌프의 고성능화에 대해서도 안정된 시일성능을 확보할 수 없다는 문제점이 있었다. 또한, 저비용에 대한 수요가 증가하고 있어, 이에 대응할 필요가 있으며, 아울러 시일의 조립 인시(man-hour)의 저감을 위해 시일 개수를 감소할 필요가 있었다.
또한, 고무제의 연료 시일립에 형성된 홈에, 직경방향의 가세력(付勢力)을 부여하는 단면이 대략 U자형인 금속 스프링을 내장한 경우에는, 상기 금속 스프링 점프방지용의 고정용 칼라(collar)를 홈의 개구부에 설치하는 것이 알려져 있다(하기의 특허문헌 3 참조). 그러나, 연료 시일립을 수지재로 한 경우에 고정용 칼라를 설치하면 형상이 복잡해지고, 통상적으로 이용되고 있는 사출성형기로 수지재의 시일립을 제조하기는 어렵기 때문에, 단면이 대략 U자형인 금속 스프링을 내장하는 수지제의 연료 시일립을 사출성형기로 제조할 때에는 고정용 칼라를 폐지하여 홈의 내면을 평면으로 하는 것이 제안된 바 있다(하기의 특허문헌 4 참조).
또한, 도 16에 나타낸 바와 같이, 종래의 고무재를 이용한 연료 시일립(101)에서는, 플런저(102)를 장착할 때에 시일립(101)의 양 측면(103, 104)이 플런저(102)와 접촉하여 이루는 각도(α, β)를 설정함으로써 시일립(101)의 형상을 특정하여, 플런저(102)를 장착할 때에 시일립(101)의 접촉면에 발생하는 면압 기울기(surface pressure gradient)(P)를 도 17과 같이 제어하고, 이에 따라 시일립(101)과 플런저(102) 간에 개재하는 시일매체의 두께(t)를 제어할 수 있도록 하여, 설정한 바와 같이 시일성능(누출량)을 확보하였다. 그러나, 연료 시일립(101)의 재질을 PTFE 등의 수지로 변경하면, 크리프(creep) 특성에 기초하여 사용에 따라 시일립(101)의 형상인 각도(α, β)가 변형?변화되기 때문에 시일립(101)의 접촉면에 발생하는 면압 기울기(P)가 변화되어, 설정한 바와 같이 시일성능(누출량)을 확보하기가 곤란하였다.
일본특허공개공보 평8(1996)-68370호 WO 02/099320A1 공보 일본특허공보 제2651407호 일본특허공보 제2955822호
본 발명은 이상과 같은 점을 감안하여, 가솔린 직접 분사식 엔진용 연료분사펌프에 이용되는 펌프용 플런저 시일에 있어서, 연료시일부재에 내압성, 내열성을 목적으로 하여 수지재를 이용하더라도, 콤팩트화, 내압성과 시일성의 향상, 저비용화 및 조립 인시(man-hour)의 저감을 도모할 수 있는 펌프용 플런저 시일을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 수지재를 이용한 연료시일부재에 형성된 홈에, 직경방향의 가세력을 부여하는 단면이 대략 U자형인 금속 스프링을 내장한 경우에는, 사용에 따라 시일립의 형상이 변형되거나 하더라도 설정한 바와 같이 시일성능(누출량)을 확보할 수 있는 펌프용 플런저 시일을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 제1 양상에 관한 펌프용 플런저 시일은, 고압연료 분사펌프 내에서 왕복운동하는 축과 하우징 간의 환형(環狀) 공간에 설치되어 밀봉대상측의 고압연료를 시일하는 동시에 밀봉대상의 반대측의 오일을 시일하는 펌프용 플런저 시일로서, 상기 축에 슬라이딩 이동가능하게 밀착접촉(密接)하는 수지제의 립타입 시일로 상기 고압연료를 직접 시일하는 연료시일부재와, 상기 연료시일부재로부터 밀봉대상의 반대측에 위치하며 상기 축에 슬라이딩 이동가능하게 밀착접촉하여 상기 오일을 시일하는 수지제의 오일시일부재가 일체로서 조립되어 시일 시스템을 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 제2 양상에 관한 펌프용 플런저 시일은, 고압연료 분사펌프 내에서 왕복운동하는 축과 하우징 간의 환형 공간에 설치되어 밀봉대상측의 고압연료를 시일하는 동시에 밀봉대상의 반대측의 오일을 시일하는 펌프용 플런저 시일로서, 상기 축에 슬라이딩 이동가능하게 밀착접촉하는 수지제의 립타입 시일로 직경방향의 가세력을 부여하는 탄성부재가 시일립의 선단부의 외주측에 장착되어 있는 상기 고압연료를 직접 시일하는 연료시일부재와, 상기 연료시일부재로부터 밀봉대상의 반대측에 위치하고 상기 축에 슬라이딩 이동가능하게 밀착접촉하여 상기 오일을 시일하는 수지제의 오일시일부재가 일체로서 조립되어 시일 시스템을 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 제3 양상에 관한 펌프용 플런저 시일은, 고압연료 분사펌프 내에서 왕복운동하는 축과 하우징 간의 환형 공간에 설치되어 밀봉대상측의 고압연료를 시일하는 동시에 밀봉대상의 반대측의 오일을 시일하는 펌프용 플런저 시일로서, 수지로 만들어지며 밀봉대상측으로 개구한 홈의 내외주 측에 축에 슬라이딩 이동가능하게 밀착접촉하는 립타입의 내주측의 시일립과 하우징과 밀착접촉하는 외주측의 고정밀봉부를 가지며, 상기 홈에 직경방향의 가세력을 부여하는 U자 형상의 탄성부재가 내장되어 있는 상기 고압연료를 직접 시일하는 연료시일부재와, 상기 연료시일부재로부터 밀봉대상의 반대측에 위치하고 상기 축에 슬라이딩 이동가능하게 밀착접촉하여 상기 오일을 시일하는 수지제의 오일시일부재가 일체로서 조립되어 시일 시스템을 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 제6 양상에 관한 펌프용 플런저 시일은, 고압연료 분사펌프 내에서 왕복운동하는 축과 하우징 간의 환형 공간에 설치되어 밀봉대상측의 고압연료를 시일하는 동시에 밀봉대상의 반대측의 오일을 시일하는 펌프용 플런저 시일로서, 상기 축에 슬라이딩 이동가능하게 밀착접촉하는 수지제의 립타입 시일로 직경방향의 가세력을 부여하는 탄성부재가 시일립의 선단부의 외주측에 장착되어 있는 상기 고압연료를 직접 시일하는 연료시일부재와, 상기 연료시일부재로부터 밀봉대상의 반대측에 위치하고 단면이 직사각형 형상으로 밀봉대상의 반대측으로 굴곡시키며 상기 축에 슬라이딩 이동가능하게 밀착접촉시켜 상기 오일을 시일하는 수지제의 오일시일부재가 일체로서 조립되어 시일 시스템을 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 제7 양상에 관한 펌프용 플런저 시일은, 고압연료 분사펌프 내에서 왕복운동하는 축과 하우징 간의 환형 공간에 설치되어 밀봉대상측의 고압연료를 시일하는 동시에 밀봉대상의 반대측의 오일을 시일하는 펌프용 플런저 시일로서, 수지로 만들어지며 밀봉대상측으로 개구한 홈의 내외주측에 축에 슬라이딩 이동가능하게 밀착접촉하는 립타입의 내주측의 시일립과 하우징과 밀착접촉하는 외주측의 고정밀봉부를 가지며, 상기 홈에 직경방향의 가세력을 부여하는 U자 형상의 탄성부재가 내장되어 있는 상기 고압연료를 직접 시일하는 연료시일부재와, 상기 연료시일부재로부터 밀봉대상의 반대측에 위치하고, 시일립(16)이 단면이 직사각형 형상으로 상기 축에 슬라이딩 이동가능하게 밀착접촉하여 상기 오일을 시일하는 고무제의 오일시일부재가 일체로서 조립되어 시일 시스템을 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
또, 제8 양상에 관한 펌프용 플런저 시일은, 고압연료 분사펌프 내에서 왕복운동하는 축과 하우징 간의 환형 공간에 설치되어 밀봉대상측의 고압연료를 시일하는 동시에 밀봉대상의 반대측의 오일을 시일하는 펌프용 플런저 시일로서, 수지로 만들어지며 단면이 직사각형 형상의 외주측의 시일고정부와 그것과 일체로 형성되며 축에 슬라이딩 이동가능하게 밀착접촉하는 선단부를 가지고 직경방향의 가세력을 부여하는 탄성부재가 선단부의 외주측에 장착되어 있는 내주측의 시일립을 가지며 상기 고압연료를 시일하는 연료시일부재와, 상기 연료시일부재로부터 밀봉대상의 반대측에 위치하며 상기 축에 슬라이딩 이동가능하게 밀착접촉하여 상기 오일을 시일하는 고무제의 오일시일부재가 조립되어 시일 시스템을 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 제9 양상에 관한 펌프용 플런저 시일은, 고압연료 분사펌프 내에서 왕복운동하는 축과 하우징 간의 환형 공간에 설치되어 밀봉대상측의 고압연료를 시일하는 동시에 밀봉대상의 반대측의 오일을 시일하는 펌프용 플런저 시일로서, 수지로 만들어지며 하우징에 끼움결합되어 있는 단면이 직사각형 형상의 외주(外周) 측의 시일고정부와 그 내주 단부(端部)로부터 밀봉대상측으로 연장하여 축에 슬라이딩 이동가능하게 밀착접촉하는 내주측의 시일립을 가지며 상기 고압연료를 시일하는 수지제의 연료시일부재와, 상기 연료시일부재로부터 밀봉대상의 반대측에 위치하며 상기 축에 슬라이딩 이동가능하게 밀착접촉하여 상기 오일을 시일하는 고무제의 오일시일부재가 조립되어 시일 시스템을 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
또, 제10 양상에 관한 펌프용 플런저 시일은, 고압연료 분사펌프 내에서 왕복운동하는 축과 하우징 간의 환형 공간에 설치되어 밀봉대상측의 고압연료를 시일하는 동시에 밀봉대상의 반대측의 오일을 시일하는 펌프용 플런저 시일로서, 외주측에 장착되어 있는 고무제의 시일고정부의 밀봉대상측 부위에 의해 직경방향의 가세력이 부여되어 있는 수지로 만들어지고 단면이 다각형 형상의 시일립이 상기 축에 슬라이딩 이동가능하게 밀착접촉하여 상기 고압연료를 시일하는 연료시일부재와, 상기 연료시일부재로부터 밀봉대상의 반대측에 위치하며 상기 축에 슬라이딩 이동가능하게 밀착접촉하여 상기 오일을 시일하는 고무제의 오일시일부재가 조립되어 시일 시스템을 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명은, 다음과 같은 효과를 나타낸다.
즉, 상기 구성을 구비한 본 발명의 제1 양상에 관한 펌프용 플런저 시일은, 연료시일부재가 립타입의 시일이므로 시일성이 뛰어나고, 또한 재질이 양 시일부재모두 수지이므로, 고압화된 연료 등을 직접 시일하여도 내압(耐壓)성을 충분히 유지할 수 있는 동시에, 연료의 알코올 함유율의 증가에 따른 연료유성 부족에 대해서도 팽윤(膨潤)이나 경도?강도 등의 저하가 없어, 내마모성을 향상시킬 수 있다. 게다가, 연료시일부재와 오일시일부재가 별개가 아니라 일체로 조립되어 1개의 시일 시스템을 구성하고 있기 때문에, 콤팩트화되어 저비용화가 도모되는 동시에, 조립 인시도 저감시킬 수 있다.
또한, 제2 양상에 관한 펌프용 플런저 시일에 있어서는, 이에 더하여, 연료 시일부재에 직경방향에 대한 가세력을 부여하기 위한 탄성부재가 장착되어 있으므로, 연료시일부재의 재질을 수지로 함에 따른 크리프 특성을 보충할 수 있어, 한층 더 시일성을 확보할 수 있다.
또한, 제3 양상에 관한 펌프용 플런저 시일에 있어서는, 이에 더하여, 외주측에 고정밀봉부를 가지고 있으므로 기밀성이 향상하고, 연료시일부재와 하우징으로 형성되는 공간의 압력을 한층 더 높이므로, 내주측의 시일립의 긴박력을 높여, 고압연료를 직접 시일하는 연료시일부재의 시일성을 향상할 수 있는 동시에, 오일시일부재가 수지제의 연료시일부재와 일체로서 조립되어 있으므로, 한층 더 콤팩트화와 저비용화 및 조립 인시의 저감을 도모할 수 있다.
또한, 제6 양상에 관한 펌프용 플런저 시일은, 청구항 2에 관한 효과에 더하여, 또한 오일시일부재에는 탄성부재가 이용되지 않고, 금속링도 1개이므로 조립시의 부품수가 감소하며, 콤팩트화?저비용화 및 조립 인시의 저감을 도모할 수 있다. 게다가, 오일시일부재의 형상이 복잡하지 않으며 가공이 용이하므로, 저비용화를 더욱 도모할 수 있다.
또한, 제7 양상에 관한 펌프용 플런저 시일에 있어서는, 연료시일부재가 립타입의 시일이므로 시일성이 우수하고, 재질이 수지이기 때문에, 연료등의 고압화에 대해서도 충분하게 내압성을 유지할 수 있으며, 연료의 알콜함유율의 증가에 따르는 연료유성 부족에 대해서도 팽윤이나 경도?강도 등의 저하가 없으며, 내마모성을 향상할 수 있다. 또, 연료시일부재에 직경방향에 대한 가세력을 부여하기 위한 탄성 부재가 장착되어 있으므로, 연료시일부재의 재질을 수지로 한 것에 따르는 크리프 특성을 보충할 수 있으며, 한층더 시일성을 확보할 수 있다. 게다가, 외주측에 고정밀봉부를 가지고 있으므로 기밀성이 향상되며, 연료시일부재와 하우징으로 형성되는 공간의 압력을 한층더 높이므로, 내주측의 시일립의 긴박력을 높여, 고압연료를 직접 시일하는 연료시일부재의 시일성을 향상할 수 있는 동시에 오일시일부재가 고무제이므로 오일에 대한 시일성도 향상할 수 있다. 또한, 연료시일부재와 오일시일부재가 별개가 아니라 일체로서 조립되어 1개의 시일 시스템을 구성하고 있으므로, 콤팩트화가 되어 저비용화가 도모되는 동시에, 조립 인시의 저감도 가능하다.
또한, 제8 양상에 관한 펌프용 플런저 시일에 있어서는, 연료시일부재의 시일립의 선단부가 축과 밀착접촉 가능하게 슬라이딩 이동하므로 시일성이 우수하고, 재질이 수지이기 때문에, 연료등의 고압화에 대해서도 충분히 내압성을 유지할 수 있으며, 연료의 알콜 함유율의 증가에 따르는 연료유성 부족에 대해서도 팽윤이나 경도?강도 등의 저하가 없으며, 내마모성을 향상할 수 있다. 또, 연료시일부재에 직경방향에 대한 가세력을 부여하기 위한 탄성 부재가 장착되어 있으므로, 연료시일부재의 재질을 수지로 한 것에 따르는 크리프 특성을 보충할 수 있으며, 한층 더 시일성을 확보할 수 있다. 게다가, 외주측에 시일고정부를 가지고 있으므로 기밀성이 향상되며, 연료를 시일하는 연료시일부재와 하우징으로 형성되는 공간의 압력을 높이므로, 내주측의 시일립의 긴박력을 높여, 시일성을 향상할 수 있는 동시에 오일시일부재가 고무제이므로 오일에 대한 시일성도 향상할 수 있다. 또한, 연료시일부재와 오일시일부재가 별개가 아니라 조립되어 1개의 시일 시스템을 구성하고 있으므로, 콤팩트화가 되어 저비용화가 도모되는 동시에, 조립 인시의 저감도 가능하다.
또, 제9 양상에 관한 펌프용 플런저 시일은, 청구항 8에 관한 효과에 더하여, 시일고정부가 단면이 직사각형 형상으로 복잡하지 않으며 가공이 용이하므로, 저비용화를 더욱 도모할 수 있는 동시에, 외주측 단부가 하우징에 내장되어 있으므로, 연료를 시일하는 연료시일부재와 하우징으로 형성되는 공간의 압력을 한층 더 높일 수 있다.
또한, 제10 양상에 관한 펌프용 플런저 시일에서는, 연료시일부재의 재질이 수지이므로, 연료등의 고압화에 대해서도 충분히 내압성을 유지할 수 있으며, 연료의 알콜 함유율의 증가에 따르는 연료유성 부족에 대해서도 팽윤이나 경도?강도 등의 저하가 없으며, 내마모성을 향상할 수 있는 동시에, 단면 형상이 다각형 형상이므로 복잡하지 않고 가공이 용이하다. 또, 연료시일부재는 시일고정부의 밀봉대상 부위에 의해 직경방향에 대한 가세력이 부여되어 있어 탄성 부재가 이용되고 있지 않는 동시에, 연료시일부재와 오일시일부재가 별개가 아니라 조립되어 1개의 시일 시스템을 구성하고 있으므로, 콤팩트화가 되어 저비용화가 도모되는 동시에, 조립 인시의 저감도 가능하다. 게다가, 오일시일부재가 고무제이므로 오일에 대한 시일성도 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 펌프용 플런저 시일의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 펌프용 플런저 시일의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 펌프용 플런저 시일의 단면도이다.
도 4는 도 3에서의 면압 기울기를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 4 실시형태에 관한 펌프용 플런저 시일의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 5 실시형태에 관한 펌프용 플런저 시일의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 6 실시형태에 관한 펌프용 플런저 시일의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 7 실시형태에 관한 펌프용 플런저 시일의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제 8 실시형태에 관한 펌프용 플런저 시일의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제 9 실시형태에 관한 펌프용 플런저 시일의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제 10 실시형태에 관한 펌프용 플런저 시일의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제 11 실시형태에 관한 펌프용 플런저 시일의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제 12 실시형태에 관한 펌프용 플런저 시일의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제 13 실시형태에 관한 펌프용 플런저 시일의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제 14 실시형태에 관한 펌프용 플런저 시일의 단면도이다.
도 16은 종래예에 관한 탄성 시일립의 단면도이다.
도 17은 도 16에서의 면압 기울기를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 적절한 실시형태를 예시하여 설명한다. 단, 본 발명의 범위는 특별히 한정적인 기재가 없는 한, 본 실시형태에 기재되어 있는 내용으로 한정하는 취지의 것은 아니다.
(제 1 실시형태)
도 1은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 펌프용 플런저 시일(1)을 고압연료분사펌프내에서 왕복운동하는 축인 플런저(2)와 하우징(3)으로 형성된 환형 공간에 장착한 상태를 나타낸 단면도이다.
펌프용 플런저 시일(1)은, 가솔린 직접 분사식 엔진용 연료분사펌프에 이용되며, 밀봉대상측에 존재하는 가솔린 등의 연료를 고압으로 한 것을 시일하는 기능과, 밀봉대상의 반대측에 존재하는 냉각이나 윤활을 목적으로 한 오일을 시일하는 기능을 갖는다.
도 1에서, 펌프용 플런저 시일(1)은, 시일부재(11)와, 시일부재(11)를 유지하는 3개의 금속링(21, 22, 23)과, 시일부재(11)의 시일립부(14)에 형성되어 있는 2개의 시일립(15, 16)에 축방향의 가세력을 부여하는 2개의 코일 스프링(31, 32)으로 구성되어 있다.
3개의 금속링(21, 22, 23)은, 하우징(3)의 내주측에 끼움결합되어 있는 제 1 금속링(21)과, 제 1 금속링(21)의 내주측에 끼움결합되어 있는 원통부(22a)와 원통부(22a)의 밀봉대상의 반대측(B)의 단부로부터 플런저(2)를 향해 연장되는 플랜지부(22b)를 갖는 대략 L자형이 거꾸로 된 제 2 금속링(22)과, 제 2 금속링(22)의 플랜지부(22b)로부터 밀봉대상의 반대측(B)에 위치하여 하우징(3)과 끼움결합되어 있는 제 3 금속링(23)으로 구성되어 있다.
시일부재(11)는, 연료시일부재(12)와 오일시일부재(13)가 일체로 성형된 것이다. 시일부재(11)는, 플런저(2)에 슬라이딩 접촉하여 고압으로 된 가솔린 등의 연료를 주로 시일하는 연료측의 시일립(15)과, 플런저(2)에 슬라이딩 접촉하여 시일립(15)보다 밀봉대상의 반대측(B)에 위치하여 냉각이나 윤활을 목적으로 한 오일을 주로 시일하는 오일측의 시일립(16)을 갖는 시일립부(14)와, 시일립부(14)의 외주측에 위치하는 시일고정부(17)로 구성되어 있다. 연료측의 시일립(15) 및 오일측의 시일립(16)의 형상은 모두 중앙 선단부가 직경방향으로 돌출된 단면이 대략 역삼각형이며, 시일립(15, 16)의 선단부의 외주측에는 코일 스프링(31, 32)을 장착하기 위한 오목부가 형성되어 있다. 시일 고정부(17)는, 시일립부(14)로부터 외주방향으로 연장되는 플랜지부(17a)와 플랜지부(17a)의 측면으로부터 밀봉대상의 반대측(B)으로 연장되는 원통부(17b)를 가지고 있으며, 제 1 금속링(21), 제 2 금속링(22) 및 제 3 금속링에 의해 유지되어 있다. 시일부재(11)의 재질로서는, 내압성(耐壓性)이 우수한 PTFE 등의 수지가 이용된다.
2개의 코일 스프링(31, 32)은, 연료측의 시일립(15) 및 오일측의 시일립(16)의 외주측에 형성된 오목부에 각각 장착되어, 각 시일립(15, 16)에 대하여 직경방향의 가세력을 부여하고 있다.
상기 구성을 구비한 펌프용 플런저 시일(1)은, 연료를 시일하는 시일립(15)과 오일을 시일하는 시일립(16)을 갖는 시일부재(11)의 재질이 수지재이며, 게다가 일체로 성형되어 1개의 시일 시스템을 구성하고 있으므로, 내압성?내유성(耐油性)이 우수한 동시에, 부품수가 감소하여, 콤팩트화?저비용화 및 조립 인시의 저감을 도모할 수 있다. 또한, 연료를 시일하는 시일립(15) 측의 하우징(3)에 의해 형성되는 공간(P)이 고압이 되었을 때에, 역 L자형으로 부착되어 있는 금속링(22)의 플랜지부(22b)를 밀봉대상측(A)으로부터 밀봉대상의 반대측(B)으로 화살표(α) 방향으로 가압하여 시일 고정부(17)의 유지력을 증대시키기 때문에, 시일성을 향상시킬 수 있게 된다.
(제 2 실시형태)
도 2는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 펌프용 플런저 시일(1)의 주요부 단면도이다.
도 2의 펌프용 플런저 시일(1)에서는, 제 1 실시형태와 달리 시일고정부(17)는 하우징(3)이 직경이 확대된 단면과 제 1 금속링(21)에 의해 핀칭되어 있고, 금속링(21)의 내주측을 시일하는 시일립(17a)을 갖는다. 다른 금속링은 사용되고 있지 않다. 연료측의 시일립(15)은 서브립(15a)을 갖는다. 또한, 오일측의 시일립(16)의 형상은 단면이 직사각형이고 밀봉대상의 반대측(B)으로 직경이 축소됨으로써 시일성을 확보하고 있기 때문에, 코일 스프링이 이용되고 있지 않다.
상기 구성에 있어서는, 연료를 시일하는 시일립(15)과 오일을 시일하는 시일립(16)을 갖는 시일부재(11)의 재질이 수지재이며, 게다가 일체로 성형되어 1개의 시일 시스템을 구성하고 있으므로, 내압성?내유(耐油)성이 우수한 동시에, 부품수가 감소하여, 콤팩트화?저비용화 및 조립 인시의 저감을 도모할 수 있게 된다. 또한, 오일측의 시일립(16)에 코일스프링이 이용되지 않고, 또한 금속링(21)이 1개이므로, 부품수의 감소에 따른 저비용화와 조립 인시의 저감을 더욱 도모할 수 있게 된다. 또한, 시일고정부(17)에는 금속링(21)의 내주측을 시일하는 시일립(17a)이 형성되어 기밀성이 향상되어 있으므로, 연료를 시일하는 시일립(15)측의 하우징(3)에 의해 형성되는 공간(P)이 고압이 되었을 때에, 공간(P)의 압력을 한층 더 높일 수 있으므로, 시일립(15)의 긴박력을 높여, 시일성을 향상시킬 수 있게 된다.
(제 3 실시형태)
도 3은, 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 펌프용 플런저 시일(1)의 주요부 단면도이다.
도 3의 펌프용 플런저 시일(1)에서는, 제 2 실시형태와 달리 연료시일부재(12)의 형상이 다르다. 즉, 연료시일부재(12)는, 밀봉대상측(A)으로 개구되는 홈(41)을 갖는 단면이 대략 U자형이며, 하우징(3)의 내주면에 끼움결합되어 있는 금속링(21)에 끼움결합되어 있는 외주 고정밀봉부(42)와 플런저(2)에 슬라이딩 접촉하는 시일립(15)을 갖는 내주 고정밀봉부(43)로 구성되고, 홈(41)에는 직경방향으로 가세력을 부여하는 금속 스프링(33)이 내장되어 있다. 또, 서브립(15a)은 설치되어 있지 않다.
금속 스프링(33)은, 단면형상이 대략 U자형을 이루고 있으며, 내주측의 선단부의 단면(33a)은, 홈(41)의 개구부이며 플런저측 내면(41a)에 형성되어 있는 고정용 칼라(44)의 밀봉대상의 반대측 단면(44a)에 걸림고정되어 있다.
고정용 칼라(44)의 단면(44a)이 형성되는 축방향의 위치(L1)는, 시일립(15)의 선단부(15b)의 축방향 위치(L2)보다 밀봉대상의 반대측(B; 도면의 우측)에 형성되어 있다. 따라서, 고정용 칼라(44)의 단면(44a)의 축방향 위치(L1)와 시일립(15)의 선단부(15b)의 축방향 위치(L2)와의 축방향 거리(C)를 제어하여, 도 4에 나타낸 시일립(15)의 접촉면에 발생하는 면압 기울기(P)의 제어에 시일립(15)에 부여되는 금속 스프링(33)의 확장력을 적극적으로 활용하는 구조로 되어 있다.
상기 구성에 있어서는, 제 2 실시형태와 동일한 작용효과를 나타낸다. 또한, 연료시일부재(12)가 수지재이므로, 사용에 따라 시일립(15)의 형상을 정하는 시일립(15)의 양측면(15c, 15d)과 플런저(2)가 형성하는 각도(α, β)가 크리프나 마모에 의해 변형?변화되었을 때라도, 고정용 칼라(44)의 단면(44a)이 형성되는 축방향의 위치(L1)와, 시일립(15)의 선단부(15b)의 축방향 위치(L2)와의 거리(C)를 제어함으로써 면압 기울기(P)의 변화 레벨을 억제할 수 있게 된다.
또, 홈(41)의 내면에 형성되는 고정용 칼라(44)는, 플런저(2)측이 아닌 하우징(3)측에 설치해도 된다.
또한, 시일립(15)의 선단부(15b)의 축방향 위치(L2)와, 고정용 칼라(44)의 단면(44a)이 형성되는 축방향 위치(L1)와의 거리(C)는, 시일립(15)의 선단부(15b)의 축방향 위치(L2)와 시일립(15)의 근원부(root portion, 15e)의 축방향 위치(L3)와의 거리(D)의 20% 이하인 것이 적합하나, 이 범위로 한정되는 것은 아니다.
또한, 스프링의 종류는 U자형상의 금속 스프링(33)으로 설명하였으나, 금속 스프링에 한정되는 것은 아니며, 어떠한 종류의 스프링이어도 된다.
(제 4 실시형태)
도 5는, 본 발명의 제 4 실시형태에 관한 펌프용 플런저 시일(1)의 주요부 단면도이다.
도 5의 펌프용 플런저 시일(1)에서는, 제 3 실시형태와 달리, 홈(41)의 개구부측에 형성되는 고정용 칼라(44)가, 플런저측 내면(41a)과 하우징측 내면(41b)과의 양측에 설치되어 있다. 그 밖에 대해서는 제 3 실시형태와 구성이 동일하다. 따라서, 상기 구성에 있어서는 제 3 실시형태와 동일한 작용효과를 얻을 수 있게 된다.
(제 5 실시형태)
도 6은, 본 발명의 제 5 실시형태에 관한 펌프용 플런저 시일(1)의 주요부 단면도이다.
도 6의 펌프용 플런저 시일(1)에서는, 제 1 실시형태와 달리 시일부재(11)는, 연료시일부재(12)와 오일시일부재(13)가 별체로 수지제에 의해 성형되어 있다. 연료시일부재(12)의 시일고정부(18)와 오일시일부재(13)의 시일고정부(19)가 조립된 상태에서 하우징(3)이 직경이 확대된 단면과 제 1 금속링(21)에 의해 핀칭되어 있고, 연료시일부재(12)는 서브립(15a)을 가지고 있다. 오일시일부재(13)의 형상은 단면이 직사각형이며, 장착시에, 시일립(16)을 밀봉대상의 반대측(B)으로 굴곡시키도록 하여 플런저(2)의 둘레면에 슬라이딩 접촉시켜 가세력을 부여하고 있기 때문에, 코일 스프링은 이용되고 있지 않다.
상기 구성에 있어서는, 연료측의 시일립(15)과 오일측의 시일립(16)의 재질이 수지재이므로, 내압성?내유성이 우수한 동시에, 연료시일부재(12)와 오일시일부재(13)가 조립되어 1개의 시일 시스템을 구성하고 있으며, 또한 오일시일부재(13)에는 코일 스프링이 이용되지 않고, 금속링(21)도 1개이므로 조립시의 부품수가 감소하여, 콤팩트화?저비용화 및 조립 인시의 저감을 도모할 수 있다. 또한, 오일시일부재(13)의 형상이 복잡하지 않고 가공이 용이하므로, 저비용화를 더욱 도모할 수 있다.
(제 6 실시형태)
도 7은, 본 발명의 제 6 실시형태에 관한 펌프용 플런저 시일(1)의 주요부 단면도이다.
도 7의 펌프용 플런저 시일(1)에서는, 연료시일부재(12)는 단면이 대략 U자형상을 하고 수지로 만들어지며, 하우징(3)에 끼움결합되어 있는 제 1 금속링(21)과 제 3 금속링(23)에 의해 시일고정부(18)가 핀칭되어 있고, 밀봉대상측으로 개구된 홈(41)내에 설치된 U자형상의 금속 스프링(33)에 의해 직경방향의 가세력이 부여되며, 서브립(15a)을 가지고 있다. 이용되는 수지재로서는, 내압성이 우수한 PTFE 등의 수지가 적합하다. 또한, 오일시일부재(13)는 고무제이며 대략 역 L자형인 제 2 금속링(22)의 내측에 시일고정부(19)가 가류(加硫)접착되어 있다. 시일립(16)은 시일고정부(19)와 일체로 성형되어 있으며, 형상은 단면이 직사각형이고 밀봉대상의 반대측을 향해 직경이 축소되어 시일성을 확보하는 구조로 되어 있으며, 밀봉대상측(A)에 서브립(16a)을 구비하고 있다. 제 2 금속링(22)의 플랜지부(22b)는 밀봉대상측에서 연료시일부재(12)를 지지하고 있으며, 원통부(22a)는 제 3 금속링(23)의 내주측에 끼움결합되어 있다. 이용되는 고무재로서는, 니트릴고무, 수소화니트릴고무(hydrogenated nitrile rubber), 아크릴고무, 불소고무(fluorine-contained rubber), 실리콘고무가 적합한데, 기타의 합성고무라도 된다.
상기 구성에 있어서는, 연료시일부재(12)의 재질이 수지재이므로, 내압성?내유성이 우수한 동시에, 오일시일부재(13)의 재질이 고무제이므로 시일성이 우수하다. 연료시일부재(12)와 오일시일부재(13)는 조립되어 1개의 시일 시스템을 구성하고 있으며, 또한 오일시일부재(13)에 코일 스프링이 이용되고 있지 않으므로 장착시의 부품수가 감소하여, 콤팩트화?저비용화 및 조립 인시의 저감을 도모할 수 있게 된다. 또한, 연료시일부재(12)는, 시일고정부(18)가 핀칭되어 고정되어 있으며, 또한 오일시일부재(13)의 시일고정부(19)가 가류접착되어 있는 제 2 금속링(22)의 플랜지부(22b)에 의해서도 지지되어 있으므로, 환형 공간에서의 양쪽 시일부재(12, 13)의 거동이 적고, 따라서 고압화에서의 고주파진동의 상황하에서도 안정된 시일성(sealing performance)을 얻을 수 있게 된다.
또한, 제 3 실시형태와 마찬가지로, 홈(41)의 개구부에서 하우징측 내면(41b)에 고정용 칼라(44)를 돌출설치하고, 고정용 칼라(44)의 밀봉 반대측 단면(44a)에 U자형상의 금속 스프링(33)의 외주측 선단면(33b)을 걸림고정시켜도 된다.
이러한 경우에 있어서, 고정용 칼라(44)의 단면(44a)이 형성되는 축방향의 위치(L1)는, 시일립(15)의 선단부(15b)의 축방향 위치(L2)로부터 밀봉대상의 반대측(B; 도면 우측)에 형성된다. 따라서, 고정용 칼라(44)의 단면(44a)의 축방향 위치(L1)와 시일립(15)의 선단부(15b)의 축방향 위치(L2)와의 거리(C)를 제어하여, 도 4에 나타낸 시일립(15)의 접촉면에 발생하는 면압 기울기(P)의 제어에 시일립(15)에 부여되는 금속 스프링(33)의 확장력을 적극적으로 활용하는 구조로 되어 있다.
이러한 구성에 있어서는 또, 연료시일부재(12)가 수지재이므로, 사용에 따라 시일립(15)의 형상을 정하는 시일립(15)의 양측면(15c, 15d)과 플런저(2)가 형성하는 각도(α, β)가 크리프나 마모에 의해 변형?변화되었을 때에도, 고정용 칼라(44)의 단면(44a)이 형성되는 축방향의 위치(L1)와, 시일립(15)의 선단부(15b)의 축방향 위치(L2)와의 거리(C)를 제어함으로써 면압 기울기(P)의 변화 레벨을 억제할 수 있게 된다.
또, 시일립(15)의 선단부(15b)의 축방향 위치(L2)와, 고정용 칼라(44)의 단면(44a)이 형성되는 축방향 위치(L1)와의 거리(C)는, 시일립(15)의 선단부(15b)의 축방향 위치(L2)와 시일립(15)의 근원부(15e)의 축방향 위치(L3)와의 거리(D)의 20% 이하인 것이 적합하나, 이 범위에 한정되는 것은 아니다.
(제 7 실시형태)
도 8은, 본 발명의 제 7 실시형태에 관한 펌프용 플런저 시일(1)의 주요부 단면도이다.
도 8의 펌프용 플런저 시일(1)에서는, 제 6 실시형태와 달리 연료시일부재(12)의 형상이 다르며, 가세력을 부여하기 위해 코일 스프링(31)이 이용되고 있다.
상기 구성에 있어서는, 연료시일부재(12)의 립의 재질이 수지재이므로, 내압성?내유성이 우수한 동시에, 오일시일부재(13)의 재질이 고무제이므로 시일성이 우수하다. 연료시일부재(12)와 오일시일부재(13)는 조립되어 1개의 시일 시스템을 구성하고 있으며, 또한 오일시일부재(13)에 코일 스프링이 이용되고 있지 않으므로 장착시의 부품수가 감소하여, 콤팩트화?저비용화 및 조립 인시의 저감을 도모할 수 있게 된다. 또한, 연료시일부재(12)는, 시일고정부(18)가 핀칭되어 고정되어 있으며, 또한 오일시일부재(13)의 시일고정부(19)가 가류접착되어 있는 제 2 금속링(22)의 플랜지부(22b)에 의해서도 지지되어 있으므로, 환형 공간에서의 양쪽 시일부재(12, 13)의 거동이 적고, 따라서 고압화에서의 고주파진동의 상황하에서도 안정된 시일성을 얻을 수 있게 된다.
(제 8 실시형태)
도 9는, 본 발명의 제 8 실시형태에 관한 펌프용 플런저 시일(1)의 주요부 단면도이다.
도 9의 펌프용 플런저 시일(1)에서는, 연료시일부재(12)는 직사각형 형상을 하고 수지로 만들어지며, 시일고정부(18)가 제 1 금속링(21)의 플랜지부(21b)와 제 2 금속링(22)의 플랜지부(22b)에 의해 핀칭되어 있고, 장착시에 시일립(15)을 밀봉대상측(A)에 굴곡시키도록 하여 플런저(2)의 둘레면에 슬라이딩 접촉시켜 가세력을 부여하고 있으므로, 코일 스프링은 이용되고 있지 않다. 오일시일부재(13)는 고무제이고, 시일립(16)의 형상은 단면이 직사각형으로 밀봉대상의 반대측(B)을 향해 직경이 축소되어 있으며, 서브립(16a)을 구비하고 있다. 시일고정부(19)는 제 2 금속링(22)의 원통부(22a)를 덮도록 하여 제 2 금속링(22)과 가류접착되어 있다. 제 2 금속링(22)의 원통부(22a)는, 밀봉대상측(A)은 제 1 금속링(21)의 원통부(21a)의 내주측에 끼움결합되고, 밀봉대상의 반대측(B)은 제 2 금속링(22)의 원통부(22a)를 덮고 있는 시일고정부(19)를 통해 하우징(3)과 끼움결합되며, 플랜지부(22b)는 밀봉대상측(A)에서 연료시일부재(12)의 시일고정부(18)와 접해 있다.
상기 구성에 있어서는, 연료시일부재(12)의 재질이 수지제이므로 내압성?내유성이 우수한 동시에, 오일시일부재(13)의 재질이 고무제이므로 시일성이 우수하다. 또한, 연료시일부재(12)와 오일시일부재(13)가 조립되어 1개의 시일 시스템을 구성하고 있으며, 양쪽 시일부재(12, 13)에는 코일스프링이 이용되고 있지 않으므로 조립시의 부품수가 감소하여, 콤팩트화?저비용화 및 조립 인시의 저감을 도모할 수 있다. 특히, 연료시일부재(12)의 형상이 복잡하지 않고 가공이 용이하므로, 저비용화의 효과가 크다.
(제 9 실시형태)
도 10은, 본 발명의 제 9 실시형태에 관한 펌프용 플런저 시일(1)의 주요부 단면도이다.
도 10의 펌프용 플런저 시일에서는, 제 8 실시형태와는 연료시일부재(12)의 형상이 다르다. 연료시일부재(12)는, 시일고정부(18)의 내주측 단부로부터 밀봉대상측(A)으로 연장되어 중앙 선단부가 직경방향으로 돌출된 단면이 대략 역삼각형인 시일립(15)과, 그것으로부터 밀봉대상의 반대측에 위치하는 서브립(15a)을 가지며, 시일립(15)의 외주측에 형성되어 있는 오목부에는 직경방향으로 가세력을 가하는 코일스프링(31)이 장착되어 있다.
상기 구성에 있어서는, 연료시일부재(12)의 재질이 수지제이므로 내압성?내유성이 우수한 동시에, 오일시일부재(13)의 재질이 고무제이므로 시일성이 우수하다. 또한, 연료시일부재(12)와 오일시일부재(13)가 조립되어 1개의 시일 시스템을 구성하고 있으며, 오일시일부재(13)에는 코일스프링이 이용되고 있지 않으므로 조립시의 부품수가 감소하여, 콤팩트화?저비용화 및 조립 인시의 저감을 도모할 수 있다.
(제 10 실시형태)
도 11은, 본 발명의 제 10 실시형태에 관한 펌프용 플런저 시일(1)의 주요부 단면도이다.
도 11의 펌프용 플런저 시일(1)에서는, 연료시일부재(12)는 수지재로 성형되어 있고, 시일고정부(18)와, 시일고정부(18)의 내주측으로부터 밀봉대상측(A)으로 연장되어 중앙 선단부가 직경방향으로 돌출된 단면이 대략 역삼각형이며, 밀봉대상의 반대측에 서브립(15a)을 가지고, 가세력을 가하기 위해 코일스프링(31)이 외주측에 장착된 시일립(15)이 일체로 성형되어 있다. 오일시일부재(13)는 계단형상의 제 2 금속링(22)의 내주측 플랜지부(22c)의 선단부에 가류접착되어 있는 고무제의 시일립(16)으로 구성되어 있다. 시일립(16)의 선단부형상은 단면이 직사각형이며 밀봉대상의 반대측(B)으로 직경을 축소하여 시일성을 확보하고 있다. 연료시일부재(12)의 시일고정부(18)와 시일립(16)이 접착되어 있는 제 2 금속링의 외주측 플랜지부(22b)는, 단면이 대략 コ자 형상을 한 제 1 금속링(21)의 양측의 플랜지부(21b, 21c)에 의해 핀칭되어 있다. 제 1 금속링(21)의 원통부(21a)는, 중앙부에 단차를 가지며, 밀봉대상의 반대측(B)의 대경(大徑) 원통부는 하우징(3)과 직접 끼움결합되고, 밀봉대상측(A)의 소경(小徑) 원통부는 밀봉대상측(A)의 플랜지부(21b)를 덮도록 접착되어 있는 고정밀봉부(24)를 통해 하우징(3)과 끼움결합되어 있다. 고정밀봉부(24)에는, 밀봉대상측(A)으로 연장되어 하우징의 내주측 단면에 슬라이딩 접촉하는 시일립(24a)이 일체로 설치되어 있다.
상기 구성에 있어서도, 연료시일부재(12)의 재질이 수지제이므로 내압성?내유성이 우수한 동시에, 오일시일부재(13)의 재질이 고무제이므로 시일성이 우수하다. 또한, 연료시일부재(12)와 오일시일부재(13)가 조립되어 1개의 시일 시스템을 구성하고 있으며, 오일시일부재(13)에는 코일스프링이 이용되고 있지 않으므로 조립시의 부품수가 감소하여, 콤팩트화?저비용화 및 조립 인시의 저감을 도모할 수 있게 된다. 또한, 고정밀봉부(24)에는 하우징(3)의 내주단면을 시일하는 시일립(24a)이 형성되어 기밀성(機密性)이 향상되어 있으므로, 연료시일부재(12)와 하우징(3)에 의해 형성되는 공간(P)이 고압이 되었을 때에, 공간(P)의 압력을 한층 더 높일 수 있으므로, 시일립(15)의 긴박력(緊迫力)을 높여, 시일성을 향상시킬 수 있게 된다.
(제 11 실시형태)
도 12는, 본 발명의 제 11 실시형태에 관한 펌프용 플런저 시일(1)의 주요부 단면도이다.
도 12의 펌프용 플런저 시일(1)에서는, 연료시일부재(12)는 수지재로 성형되어 있고, 시일고정부(18)와, 시일고정부(18)의 내주측으로부터 밀봉대상측(A)으로 연장되어 중앙 선단부가 직경방향으로 돌출된 단면이 대략 역삼각형이며, 가세력을 가하기 위해 코일스프링(31)이 외주측에 장착된 시일립(15)이 일체로 성형되어 있다. 오일시일부재(13)는, 제 3 금속링(23)의 플랜지부(23a)의 내주측 단부로부터 밀봉대상의 반대측(B)으로 비스듬히 연장되는 경사부(23b)의 선단부에 가류접착되어 있는 고무제의 시일립(16)으로 구성되어 있다. 시일립(16)의 선단부형상은 단면이 직사각형이며 밀봉대상의 반대측(B)으로 직경을 축소하여 시일성을 확보하고 있다. 연료시일부재(12)의 시일고정부(18)와 시일립(16)이 접착되어 있는 제 3 금속링(23)의 플랜지부(23a)는, 하우징(3)의 내주단면에 끼움결합되어 있는 제 1 금속링(21), 상기 제 1 금속링(21)의 내주면에 끼움결합되어 있는 제 2 금속링(22)의 플랜지부(22b) 및 직경이 확대되어 있는 하우징(3)의 단면에 의해 유지되어 있다.
상기 구성에 있어서는, 연료시일부재(12)의 재질이 수지제이므로 내압성? 내유성이 우수한 동시에, 오일시일부재(13)의 재질이 고무제이므로 시일성이 우수하다. 또한, 연료시일부재(12)와 오일시일부재(13)가 조립되어 1개의 시일 시스템을 구성하고 있으며, 오일시일부재(13)에는 코일 스프링이 이용되고 있지 않으므로 조립시의 부품수가 감소하여, 콤팩트화?저비용화 및 조립 인시의 저감을 도모할 수 있게 된다.
(제 12 실시형태)
도 13은, 본 발명의 제 12 실시형태에 관한 펌프용 플런저 시일(1)의 주요부 단면도이다.
도 13의 펌프용 플런저 시일(1)에서는, 연료시일부재(12)는 대략 U자형상을 하고 수지로 만들어지며, 제 1 금속링(21)의 내주에 끼움결합되어, 밀봉대상측(A)으로 개구된 홈(41)의 내부에는 직경방향으로 가세력을 가하기 위한 U자형상의 금속 스프링(33)이 내장되어 있고, 서브립(15a)을 가지고 있다. 오일시일부재(13)는, 제 1 금속링(21)의 플랜지부(21b)의 내주측 단부로부터 밀봉대상의 반대측(B)으로 비스듬히 연장되는 경사부(21c)의 선단부에 가류접착되어 있는 고무제의 시일립(16)으로 구성되어 있다. 시일립(16)의 선단부 형상은 단면이 직사각형이며 밀봉대상의 반대측(B)으로 직경을 축소하여 시일성을 확보하고 있다.
상기 구성에 있어서는, 연료시일부재(12)의 재질이 수지제이므로 내압성?내유성이 우수한 동시에, 오일시일부재(13)의 재질이 고무제이므로 시일성이 우수하다. 또한, 연료시일부재(12)와 오일시일부재(13)가 조립되어 1개의 시일 시스템을 구성하고 있으며, 오일시일부재(13)에는 코일 스프링이 이용되고 있지 않으므로 조립시의 부품수가 감소하여, 콤팩트화?저비용화 및 조립 인시의 저감을 도모할 수 있게 된다.
또한, 제 4 실시형태와 마찬가지로, 홈(41)의 개구부에서 양측 내면(41a, 41b)에 고정용 칼라(44)를 돌출설치하고, 고정용 칼라(44)의 밀봉 반대측 단면(44a)에 U자형상의 금속 스프링(33)의 선단면(33a, 33b)을 걸림고정시켜도 된다.
이러한 경우에, 고정용 칼라(44)의 단면(44a)이 형성되는 축방향의 위치(L1)는, 시일립(15)의 선단부(15b)의 축방향 위치(L2)로부터 밀봉대상의 반대측(B; 도면의 우측)에 형성한다. 따라서, 고정용 칼라(44)의 단면(44a)의 축방향 위치(L1)와 시일립(15)의 선단부(15b)의 축방향 위치(L2)와의 거리(C)를 제어하여, 도 4에 나타낸 시일립(15)의 접촉면에 발생하는 면압 기울기(P)의 제어에 시일립(15)에 부여되는 금속 스프링(33)의 확장력을 적극적으로 활용하는 구조로 되어 있다.
상기 구성에 있어서는 또, 연료시일부재(12)가 수지재이므로, 사용에 따라 시일립(15)의 형상을 정하는 시일립(15)의 양측면(15c, 15d)과 플런저(2)가 형성하는 각도(α, β)가 크리프나 마모에 의해 변형?변화되었을 때라도, 고정용 칼라(44)의 단면(44a)이 형성되는 축방향의 위치(L1)와, 시일립(15)의 선단부(15b)의 축방향 위치(L2)와의 거리(C)를 제어함으로써 면압 기울기(P)의 변화 레벨을 억제할 수 있게 된다.
(제 13 실시형태)
도 14는, 본 발명의 제 13 실시형태에 관한 펌프용 플런저 시일(1)의 주요부 단면도이다.
도 14의 펌프용 플런저 시일(1)에서는, 연료시일부재(12)는 수지제의 시일립(15)으로 구성되어 있다. 시일립(15)의 외주측은 제 1 금속링(21)을 덮도록 가류접착되어 있는 고무제 오일시일부재(13)의 시일고정부(19)의 밀봉대상측 부위(19a)를 압축하도록 하여 하우징(3)과 끼움결합되어 있으므로, 상기 부위(19a)가 복원하고자 하는 탄성력에 의해 직경방향으로 가세력이 부여되어 있다. 오일시일부재(13)는, 시일고정부(19)와 일체로 성형되어 제 1 금속링의 내주측 플랜지부(21c)의 선단에 가류접착되어 있는 시일립(16)과, 밀봉대상측(A)에 위치하여 중앙 선단부가 직경방향으로 돌출된 단면이 대략 역삼각형인 서브시일립(16a)을 가지고 있다. 시일립(16)의 선단부 형상은 단면이 직사각형이며 밀봉대상의 반대측(B)으로 직경을 축소하여 시일성을 확보하고 있다.
상기 구성에 있어서는, 연료시일부재(12)의 재질이 수지제이므로 내압성?내유성이 우수한 동시에, 오일시일부재(13)의 재질이 고무제이므로 시일성이 우수하다. 또한, 연료시일부재(12)와 오일시일부재(13)가 조립되어 1개의 시일 시스템을 구성하고 있으며, 양쪽 시일부재(12, 13)에는 코일 스프링이 이용되고 있지 않으므로 조립시의 부품수가 감소하여, 콤팩트화?저비용화 및 조립 인시의 저감을 도모할 수 있다. 특히, 연료시일부재(12)의 형상이 복잡하지 않고 가공이 용이하므로, 저비용화의 효과가 크다.
(제 14 실시형태)
도 15는, 본 발명의 제 14 실시형태에 관한 펌프용 플런저 시일(1)의 주요부 단면도이다.
도 15의 펌프용 플런저 시일(1)은, 하우징(3)의 내주에 끼움결합되어 있는 금속링(21)과, 금속링(21)에 가류접착되어 있는 고무제의 오일시일부재(13)와, 금속링(21)의 내주에 끼움결합되어 있는 수지제의 연료시일부재(12)와, 금속링(21)과 연료시일부재(12)와의 사이에 장착되는 핑거 스프링(finger spring, 5)을 구비하고 있다.
금속링(21)은 하우징(3)의 내주에 끼움결합되어 있어 밀봉대상측(A) 단말에 돌기부(21d)가 형성되어 있는 외주측 원통부(21a)와, 외주측 원통부(21a)의 밀봉대상의 반대측(B)의 단말로부터 내주방향으로 연장되는 플랜지부(21b)와, 플랜지부(21b)의 내주 단말로부터 밀봉대상의 반대측(B)으로 연장되는 내주측 원통부(21c)로 구성되어 있다.
오일시일부재(13)는, 금속링(21)의 플랜지부(21b)로부터 내주측 원통부(21c)에 접착되어 있는 동시에 하우징(3)의 내주측 단면에 밀착접촉되어 있는 시일고정부(19)와, 시일고정부(19)로부터 밀봉대상의 반대측(B)으로 연장되어 주로 오일을 시일하여 외주측으로 가세력을 가하기 위한 코일 스프링(32)을 장착하기 위한 오목부가 형성되어 있는 시일립(16)과, 시일립(16)으로부터 밀봉대상측(A)에 위치하는 서브립(16a)과, 시일고정부(19)로부터 밀봉대상측(A)으로 연장되는 제 2 시일립(16b)이 일체로 성형되어 있다.
연료시일부재(12)는, 금속링(21)의 외주측 원통부(21a)의 내주측에 끼움결합되어 있는 시일고정부(18)와, 시일고정부(18)와 일체로 성형되고 밀봉대상측으로 연장되어 플런저(2)와 접하며 주로 연료를 시일하는 시일립(15)으로 구성되어 있다. 시일립(15)의 외주측과, 금속링(21)의 외주측 원통부(21a)의 내주측에 의해 형성되는 공간에 핑거 스프링(5)이 장착되어 있다. 핑거 스프링(5)은 시일립(15)의 선단부(15b)를 플런저(2)의 방향으로 가세력을 가하는 동시에, 핑거 스프링(5)의 선단부(5a)를 금속링(21)의 외주측 원통부(21a)의 돌기부(21d)에 맞닿게 하여 연료시일부재(12)가 축방향으로 가동하는 거리를 규제하고 있다.
상기 구성에 있어서는, 연료시일부재(12)의 재질이 수지제이므로 내압성?내유성이 우수한 동시에, 오일시일부재(13)의 재질이 고무제이므로 시일성이 우수하다. 또한, 연료시일부재(12)와 오일시일부재(13)가 일체화된 1개의 시일 시스템을 구성하고 있으므로, 펌프용 플런저 시일(1)을 상대부재인 하우징(3)에 조립할 때에, 하우징(3)의 구성을 단순화할 수 있게 되는 동시에, 조립 인시를 감소할 수 있게 된다. 또한, 연료시일부재(12)로부터의 미량의 연료누출로 인한 축압(蓄壓)시에, 핑거 스프링(5)의 자유도에 의해 연료시일부재(12)가 밀봉대상측(A)으로 가동하여 축압을 릴리프(relieve)하기 때문에 오일시일부재(13)의 마모를 저감시킬 수 있게 된다. 또한, 오일시일부재(13)로부터 밀봉대상측(A)에 위치하는 연료시일부재(12)가 과대 압력이나 변동압(變動壓) 작용을 제어하여, 오일시일부재(13)내의 밀봉대상측(A)으로 연장되어 있는 제 2 시일립(16b)이 연료시일부재(12)를 통과한 미량의 연료를 시일하기 때문에, 시일성을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명에 따르면, 가솔린 직접 분사식 엔진용 연료분사펌프에 이용되는 펌프용 플런저 시일에 있어서, 연료시일부재에 내압성, 내열성을 목적으로 하여 수지재를 이용하더라도, 콤팩트화, 내압성과 시일성의 향상, 저비용화 및 조립 인시(man-hour)의 저감을 도모할 수 있는 펌프용 플런저 시일을 제공할 수 있다.
또한, 수지재를 이용한 연료시일부재에 형성된 홈에, 직경방향의 가세력을 부여하는 단면이 대략 U자형인 금속 스프링을 내장한 경우에는, 사용에 따라 시일립의 형상이 변형되거나 하더라도 설정한 바와 같이 시일성능(누출량)을 확보할 수 있는 펌프용 플런저 시일을 제공할 수 있다.
1 : 펌프용 플런저 시일 2 : 플런저(축)
3 : 하우징 11 : 시일부재
12 : 연료시일부재 13 : 오일시일부재
14 : 시일립부 15, 16 : 시일립
15a, 16a : 서브립 15b, 16b : 선단부
15c, 15d : 측면 17, 18, 19 : 시일 고정부
21, 22, 23 : 금속링 21a, 22a, 23a : 원통부
21b, 22b, 23b : 플랜지부 31, 32 : 코일 스프링
33 : 금속 스프링(탄성부재) 41 : 홈
42, 43 : 고정밀봉부 44 : 고정용 칼라
A : 밀봉대상측 B : 밀봉대상의 반대측

Claims (2)

  1. 고압연료 분사펌프 내에서 왕복운동하는 축(2)과 하우징(3) 간의 환형 공간에 설치되어 밀봉대상측의 고압연료를 시일하는 동시에 밀봉대상의 반대측(B)의 오일을 시일하는 펌프용 플런저 시일(1)로서,
    상기 축(2)에 슬라이딩 이동가능하게 밀착접촉하는 수지제의 립타입 시일로 직경 방향의 가세력(energizing force)을 부여하는 탄성부재(31, 33)가 시일립(15)의 선단부(15b)의 외주측에 장착되어 있는 상기 고압연료를 직접 시일하는 연료시일부재(12)와, 상기 연료시일부재(12)로부터 밀봉대상의 반대측(B)에 위치하고 상기 축(2)에 슬라이딩 이동가능하게 밀착접촉하여 상기 오일을 시일하는 수지제의 오일시일부재(13)가 일체로서 조립되어 시일 시스템을 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 펌프용 플런저 시일.
  2. 고압연료 분사펌프 내에서 왕복운동하는 축(2)과 하우징(3) 간의 환형 공간에 설치되어 밀봉대상측의 고압연료를 시일하는 동시에 밀봉대상의 반대측(B)의 오일을 시일하는 펌프용 플런저 시일(1)로서,
    수지로 만들어지며 밀봉대상측(A)으로 개구한 홈(41)의 내외주 측에 축(2)에 슬라이딩 이동가능하게 밀착접촉하는 립타입의 내주측의 시일립(15)과 하우징(3)과 밀착접촉하는 외주측의 고정밀봉부(42)를 가지며, 상기 홈(41)에 직경방향의 가세력을 부여하는 U자형상의 탄성부재(33)가 내장되어 있는 상기 고압연료를 직접 시일하는 연료시일부재(12)와, 상기 연료시일부재(12)로부터 밀봉대상의 반대측(B)에 위치하고 상기 축(2)에 슬라이딩 이동가능하게 밀착접촉하여 상기 오일을 시일하는 수지제의 오일시일부재(13)가 일체로서 조립되어 시일 시스템을 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 펌프용 플런저 시일.
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