KR20150004415A

KR20150004415A - 부하 감소

Info

Publication number: KR20150004415A
Application number: KR1020147033558A
Authority: KR
Inventors: 크리스토퍼 맥클린들
Original assignee: 델피 인터내셔널 오퍼레이션즈 룩셈부르크 에스.에이 알.엘.
Priority date: 2012-05-03
Filing date: 2013-04-23
Publication date: 2015-01-12
Also published as: US20150118066A1; KR101629903B1; JP2015519507A; JP6185985B2; CN104508292B; EP2660459A1; WO2013164220A1; CN104508292A; EP2660459B1

Abstract

플런저 요소와, 상기 플런저 요소를 구동하는 중간 요소의 접촉 영역 사이에 유체 연통 경로를 선택적으로 제공하기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 상기 유체 연통 경로는 접촉 영역이 때때로 윤활되게 하도록 윤활제 흐름에 적합하다. 상기 장치는 제1 단부 영역을 포함하는 기다란 플런저 요소, 상기 플런저 요소의 타단부 영역과 선택적으로 인접하여 가압하도록 배치된 접촉 영역을 포함하는 중간 요소, 및 상기 플런저 요소의 타단부 영역에 있는 스프링 시트 부재를 구비한다. 상기 스프링 시트 부재는 상기 플런저 요소의 운동 사이클의 일부 동안에 상기 중간 요소로부터 멀어지게 상기 타단부 영역을 가압한다. 이로써, 상기 타단부 영역의 접합면과 상기 접촉 영역 사이에 유체 연통 경로가 제공된다.

Description

부하 감소{LOAD REDUCTION}

본 발명은 2가지 이동 부품들 사이에서 윤활제가 소정 위치로 흐르게 하는 유체 연통 경로를 선택적으로 제공하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 이에 한정되지는 않지만, 본 발명은 플런저 및 태핏 구성에 관한 것이다. 플런저 운동 사이클의 특정 지점에서 짧은 거리만큼 플런저(plunger) 및 태핏(tappet)을 분리하는데 탄성 스프링 시트가 이용된다. 순간적인 분리는 둘러싸는 영역으로부터 플런저와 태핏 사이에 형성된 공간 내로 윤활제가 흐르게 한다.

공지된 펌프 조립체에서, 중간 요소(intermediate element)(종종 중간 구동 부재(intermediate drive member)로도 부름, 종종 태핏의 형태임)는 캠 메커니즘으로부터 펌핑 플런저로 구동을 전달한다. 펌핑 플런저는 소정 위치로의 전달을 위해 펌핑 챔버 내의 유체를 가압하는데 이용된다. 예를 들면, 유체는 디젤 엔진 연료 분사 시스템의 엔진 연료일 수 있다.

태핏은 펌핑 플런저에 인가된 측방향 힘을 감소시키는데 이용됨으로써, 일반적으로 펌핑 플런저는 태핏에 의한 왕복 운동으로 전후방향으로 운동의 해당하는 종축을 따라 구동된다. 태핏은 잘 공지되어 있으며, 원통형 측벽과 중실형 베이스를 갖는 대체로 컵-형상의 요소이다. 벤트(vents)는 태핏의 측벽 및/또는 베이스 내에 제공될 수 있음으로써, 캠 메커니즘 둘레로부터 태핏 내의 영역으로 윤활 유체가 흐를 수 있다. 이는 하우징 내의 태핏 보어 내에서의 태핏의 자유로운 운동을 유체력이 방해하지 않게 보장한다. 이에 따라, 고압으로 작동할 수 있는 펌프는 펌핑되는 유체에 대한 작업을 할 수 있도록 왕복 플런저를 채용한다. 플런저는 태핏에 의해 플런저의 대향 단부에 부하를 기계적으로 인가함으로써 펌핑 스트로크 동안에 전방으로 이동된다. 플런저의 운동 사이클의 리턴 스트로크 시에, 플런저는 리턴 스프링으로 불리는 스프링에 의해 태핏에 대해 보유된다.

사이클의 펌핑 스트로크 동안에, 태핏과 플런저 사이의 접촉 부하는 접촉 지대에서 윤활 손상(lubrication breakdown) 및 프레팅 마모(fretting wear)를 초래하는 적은 측방향 힘으로 매우 높을 수 있다. 종래의 시스템의 표면이 연속적으로 함게 보유된다는 점은 플런저의 단부와 태핏의 접촉 영역 사이의 접촉 지대 내로의 윤활 흐름을 방지한다. 이는 마모 찌꺼기가 보유되게 하며, 이는 병치된 표면을 경시적으로 더욱 마모시킬 수 있다. 특허출원 DE1 0201 0041 002호는 청구항 1의 전제부에서와 같은 장치를 개시한다.

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 적어도 부분적으로 완화시키는 것이다.

본 발명의 특정 실시예의 목적은 중간 요소의 접촉 영역과 플런저 요소 사이에 윤활제가 흐를 수 있는 타입의 유체 연통 경로(fluid communication path)를 때때로 제공하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 특정 실시예의 목적은 플런저의 운동 사이클 동안의 일 시점 또는 2가지 이상의 시점에 태핏으로부터 멀어지게 플런저를 적어도 순간적으로 가압하는 것이다.

본 발명의 특정 실시예의 목적은 플런저 요소의 단부와 태핏과 같은 중간 요소의 접촉 영역 사이에서 윤활제가 선택적으로 흐를 수 있음으로써, 부품 상의 병치된 표면들 사이에서 프레팅 및 마모율이 감소될 수 있는 펌프 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 특정 실시예의 목적은 각각의 부하 사이클 전에 새로운 윤활제로 접촉 영역을 플러싱하게 함으로써 펌프 조립체 내의 프레팅 및 마모율을 감소시키는 것이다.

본 발명의 특정 실시예의 목적은 부품이 언로딩될 때 펌프 조립체 내의 부품들 사이에서 작은 갭이 선택적으로 개방되게 하는 것이다.

본 발명의 특정 실시예의 목적은 펌프 조립체 내의 중간 요소와 플런저 요소의 대향 표면 사이에 스퀴즈 필름을 제공하는 것이다.

본 발명의 특정 실시예의 목적은 플런저 요소에 구동을 제공하는 중간 요소와 펌프 조립체의 플런저 요소 사이에서 윤활하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 관점에 의하면, 플런저 요소와, 상기 플런저 요소를 구동하는 중간 요소의 접촉 영역 사이에 유체 연통 경로를 선택적으로 제공하는 장치로서,

제1 단부 영역을 포함하는 기다란 플런저 요소;

상기 플런저 요소의 타단부 영역과 선택적으로 인접하여 가압하도록 배치된 접촉 영역을 포함하는 중간 요소; 및

상기 타단부 영역에서, 상기 플런저 요소의 운동 사이클의 일부 동안에 상기 중간 요소로부터 멀어지게 상기 타단부 영역을 가압하여 상기 타단부 영역의 접합면(abutment surface)과 상기 접촉 영역 사이의 유체 연통 경로를 제공하는 탄성 스프링 시트 부재를 포함하는, 장치가 제공된다.

바람직하게, 상기 중간 요소는 펌프 조립체의 펌프 하우징의 하우징 보어 내의 왕복 슬라이딩 운동을 위해 수용된 태핏을 포함한다.

바람직하게, 상기 태핏은 원통형 측벽 및/또는 베이스벽 내에 하나 이상의 관통 보어를 포함하며, 상기 관통 보어는 상기 유체 연통 경로에 연결된 유체 경로부를 제공한다.

바람직하게, 상기 유체 연통 경로는 상기 플런저 요소의 리턴 사이클의 말기에 상기 접합면과 상기 접촉 영역 사이에 윤활 유체를 제공한다.

바람직하게, 상기 플런저 요소의 제1 단부 영역은 펌프 조립체의 펌프 헤드의 펌프 보어의 블라인드 단부 내에 위치가능하고,

상기 중간 요소는 상기 펌프 조립체의 캠 또는 캠 라이더 요소에 의해 구동가능한 구동면을 더 포함하여, 상기 접합면에 대해 상기 접촉 영역을 가압한다.

바람직하게, 상기 장치는 펌프 조립체의 펌프 헤드로부터 멀어지게 스프링 시트 요소의 표면을 가압하는 리턴 스프링 부재를 더 포함한다.

바람직하게, 상기 스프링 시트 부재와 상기 플런저 요소는 일체 형성되거나, 또는 상기 스프링 시트 부재는 상기 플런저 요소와의 운동을 위해 상기 플런저 요소에 고정된다.

바람직하게, 본 발명의 제2 관점에 의하면, 펌프 조립체로서,

축방향으로 연장되는 개구와, 상기 개구로부터 반경방향으로 연장되는 하나 이상의 하우징 보어를 갖는 펌프 하우징;

해당하는 하우징 보어 내의 왕복 슬라이딩 운동을 위해 각각 수용되며, 내부 챔버 영역을 포함하는 하나 이상의 중간 요소;

블라인드 단부를 갖고, 상기 펌프 하우징에 고정되는 펌프 보어를 포함하는 하나 이상의 펌프 헤드;

사용시에 해당하는 중간 요소를 거쳐 구동가능한 각각의 챔버 영역 내에 있으며, 해당하는 펌프 보어에 의해 제공된 펌핑 챔버 내의 유체를 가압하는 제1 단부 영역과, 타단부 영역을 포함하는 기다란 플런저 요소;

상기 축방향으로 연장되는 개구 내에서, 캠 구동샤프트와 함께 작동가능한 내부면과, 중간 부재의 구동면과 함께 작동가능한 외부면을 갖는 캠 및/또는 캠 라이더 요소; 및

해당하는 플런저 요소의 타단부 영역에서, 상기 플런저 요소의 운동 사이클의 일부 동안에 상기 중간 요소로부터 멀어지게 상기 타단부 영역을 가압하여 상기 타단부 영역의 접합면과 상기 접촉 영역 사이의 유체 연통 경로를 각각 제공하는 탄성 스프링 시트 부재를 포함하는, 펌프 조립체가 제공된다.

바람직하게, 상기 스프링 시트 부재와 상기 플런저 요소는 일체 형성되거나, 또는 상기 스프링 시트 부재는 그와 함께 운동을 위한 상기 플런저 요소에 보유된다.

본 발명의 제3 관점에 의하면, 펌프 조립체의 플런저 요소와 상기 플런저 요소에 구동을 제공하는 중간 요소 사이를 윤활하는 방법으로서,

펌프 헤드의 펌프 보어의 블라인드 단부에 대하여 제1 왕복 운동으로 플런저 요소의 제1 단부 영역을 구동시키는 단계로서, 상기 플런저 요소의 타단부 영역에 근접한 중간 요소의 접촉 영역을 또 다른 왕복 운동으로 선택적으로 가압하는, 상기 플런저 요소의 제1 단부 영역의 구동 단계;

상기 플런저 요소의 타단부 영역에서 스프링 시트 부재를 거쳐, 상기 플런저 요소의 운동 사이클의 일부 동안에 상기 중간 요소로부터 멀어지게 상기 플런저 요소를 가압하는 단계; 및

상기 타단부 영역이 상기 중간 요소로부터 멀어지게 가압됨에 따라, 상기 타단부 영역의 접합면과 상기 접촉 영역 사이에 윤활 유체를 제공하는 단계를 포함하는, 방법이 제공된다.

바람직하게, 상기 방법은 상기 윤활 유체를 거쳐 상기 접합면과 상기 접촉 영역 사이로부터 찌꺼기를 냉각 및 제거하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게, 상기 방법은 상기 윤활 유체를 거쳐 상기 접합면과 상기 접촉 영역 사이에 스퀴즈 필름 막(squeeze film layer)을 제공하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게, 상기 방법은 상기 플런저의 각 사이클에서 상기 접합면과 상기 접촉 영역 사이의 갭을 개폐하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게, 상기 사이클의 일부는 상기 펌프 보어 내의 유체가 팽창하는 상기 플런저 요소의 리턴 사이클의 말기를 포함하고, 상기 제1 왕복 운동은 상기 펌프 보어가 압축되는 펌프 사이클부를 더 포함한다.

바람직하게, 상기 방법은 상기 플런저와 일체 형성된 스프링 시트 부재를 거쳐 또는 상기 플런저 요소와의 운동을 위해 상기 플런저 요소에 고정된 스프링 시트 부재를 거쳐 상기 타단부 영역을 가압하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 특정 실시예는 태핏과 같은 중간 요소의 접촉 영역과 플런저의 단부 사이에 유체 연통 경로를 제공하는 이점을 제공한다. 이는 대향면들 사이의 영역 내에 윤활제가 유인되게 하여 찌꺼기를 냉각, 윤활 및 제거하게 한다. 또한, 이는 대향면들이 함께 다시 폐쇄됨에 따라 대향면들 사이에 스퀴즈 필름을 제공함으로써, 종래의 시스템으로 허용되는 것보다 긴 기간 동안 대향면들이 이격된다. 이와 같이 길어진 기간은 왕복 펌핑 운동의 일부로서 유도된 구동 운동 및/또는 불가피한 측방향 운동에 의해 형성되는 마모를 감소시킨다.

본 발명의 특정 실시예는 프레팅 및 마모를 감소시키고, 펌프 조립체의 고압 헤드 내의 찌꺼기를 제거하기 위한 방법을 제공한다.

첨부한 도면을 참조하여 예로서만 본 발명의 실시예를 후술한다.
도 1은 펌프 조립체를 도시한 도면,
도 2는 펌프 헤드, 리턴 스프링 및 태핏을 도시한 도면,
도 3은 펌프 헤드, 리턴 스프링 및 태핏의 또 다른 도면,
도 4는 태핏의 내부 챔버 내의 플런저 단부를 도시한 도면,
도 5는 도 4에 도시한 특징부와, 스프링 시트 부재를 도시한 도면.
도면에서, 유사한 참조부호는 유사한 부품을 지칭한다.

도 1은 펌프 조립체(100)를 도시한다. 펌프 조립체는 축방향으로 연장되는 개구(102)를 구비한 메인 펌프 하우징(101)을 구비한다. 개구는 도 1에 도시한 페이지 내측 방향으로 연장된다. 회전축(103)을 갖는 캠 샤프트(미도시)는 개구 내에 장착된 편심 장착형 캠(104)을 구동시킨다.

메인 펌프 하우징(101)은 제1, 제2 및 제3 반경방향으로 연장되는 개구 또는 관통 보어(105a, 105b, 105c)를 구비하며, 이들 각각은 하우징을 통해 연장되는 축방향으로 연장되는 개구(102)와 반경방향 내측 단부에서 연통한다. 물론, 본 발명의 다른 특정 실시예에 따라 다른 개수의 관통 보어가 이용될 수 있다. 각각의 하우징 보어(105a, 105b, 105c)의 반경방향 외측 단부는 해당하는 펌프 헤드(110a, 110b, 110c)를 수용한다. 각각의 펌프 헤드는 실질적으로 동일하므로, 도 1에 도시되며, 또 다른 도면에 도시된 상측 펌프 헤드(110a)만으로 참조가 이루어질 것이다.

도 2는 펌프 헤드(110a)의 부품을 상세하게 도시한다. 펌프 헤드는 실질적인 장방형 바디인 헤드부(200)를 구비한다. 펌프 헤드의 하측 영역(201)으로부터 실질적인 원통형 중앙 영역이 연장된다. 원통형 연장부(202)는 실질적으로 원통형 펌프 보어 영역(203)을 둘러싼다. 펌프 보어(203)는 적어도 하나의 밸브(205)가 위치되는 위치에 블라인드 단부(204)를 갖는다. 또한, 펌프 보어(203)는 개방 단부(206)를 가짐으로써, 펌프 헤드의 연장부의 개방 마우스(open mouth)를 제공한다. 펌프 보어(203)는 펌핑 챔버를 제공하며, 펌핑 챔버의 공간은 보어의 블라인드 단부(204)와 플런저(211)의 제1 단부(210)에 의해 형성된다. 플런저는 펌프 헤드 내의 원통형 보어(203) 내에서 전후방향으로 슬라이딩하는 기다란 샤프트형 부재이다. 플런저의 제1 단부(210)의 상측 단부면(212)이 도 2의 화살표(A)로 나타낸 방향으로 상측방향으로 이동함에 따라, 펌핑 챔버의 용적은 감소한다. 동일하게, 플런저가 도 2의 화살표(A)로 나타낸 방향의 반대인 운동축을 따르는 방향으로 이동함에 따라, 펌핑 챔버의 용적은 증대한다.

펌프 헤드의 하부면 상에는 실질적으로 원통의 절개 영역(215)이 중앙에 제공된다. 이는 리턴 스프링(221)의 제1 단부(220)를 위치시켜 보유하는데 이용된다. 리턴 스프링은 해제 상태에서 태핏을 펌프 헤드로부터 멀어지게 보유하며, 사이클의 펌프 스트로크부 동안에 펌프 헤드를 향해 태핏이 가압됨에 따라 압축된다. 또한, 펌프 헤드 아래의 공간(215)은 컵-형상의 태핏(231)의 상측 원형 표면(230)을 위한 간극을 제공한다. 이에 따라, 플런저 보어의 블라인드 단부는 플런저의 외측 단부면과 함께, 비교적 저압의 연고가 전달될 수 있고, 캠 또는 캠 상에 위치된 라이더의 회전 시에 펌핑 스트로크를 수행하도록 플런저가 구동됨에 따라 분사하기 적합한 비교적 높은 레벨로 연료를 가압하는 펌프 챔버를 형성한다.

태핏(231)은 실질적으로 원형 베이스(233)의 원주방향 영역으로부터 연장되는 원통형 측벽(232)을 갖는 실질적으로 중공형 바디이다. 베이스와 측벽은 일체 형성된다. 측벽(232)의 립은 펌핑 동안에 펌프 헤드를 향해 상측방향으로 가압되는 원형 표면을 형성한다. 베이스(233)는 태핏 내에 형성된 내부 챔버(240)의 블라인드 단부(blind end)를 제공한다. 태핏 바디를 둘러싸는 외측 영역으로부터 챔버(240) 내의 내부 영역으로 유체를 흐르게 하도록 태핏의 측벽 둘레에 하나 이상의 관통 보어(250)가 원주방향으로 형성된다. 관통 보어는 원형 또는 교회 창문 스타일(church window style) 등일 수 있다.

플런저(211)의 타단부(261)에는 스프링 시트(260)가 위치된다. 도 2에 도시한 스프링 시트(260)는 인터퍼런스 핏(interference fit)에 의해 플런저의 단부에 보유되지만, 변형적으로 스프링 시트는 샤프트형 플런저 바디와 일체 형성될 수 있거나 또는 다른 방식으로 보유될 수도 있다. 스프링 시트와 플런저는 하나의 유닛으로 함께 이동한다. 스프링 시트의 상부면(262)은 리턴 스프링의 다른 하단부(263)를 안착한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 구동 샤프트는 캠(104)과 함께 작동하고, 도 1에 도시한 바와 같이, 캠과 동축으로 연장되는 선택적이고 공통 작동하는 관형 캠 라이더와 함께 작동한다. 외부면 상에서, 캠 라이더는 제1, 제2 및 제3 평탄면(플랫으로 부름)을 구비한다. 플랫 중 하나 각각은 플런저 중 해당하는 하나를 위해 태핏(231)의 베이스 표면과 함께 작동한다. 태핏이 플런저에 작동가능하게 결합됨에 따라, 샤프트의 회전은 캠 라이더가 캠의 표면 위로 주행하게 함으로써, 태핏과 플런저 양자에 구동을 부여한다. 태핏(231)이 구동됨에 따라, 태핏 베이스의 하부면(27)과 라이더의 플랫 사이에는 어느 정도의 측방향의 슬라이딩 운동이 허용된다. 선택적으로, 이러한 슬라이딩 운동을 촉진하기 위해 슬리퍼 면이 제공될 수 있다. 마찰로 인해 태핏이 마모를 제한하도록 슬라이딩하는 보어(105)와 하우징의 개구(102) 내에는 윤활 유체(연료 등)가 제공된다.

캠이 구동됨에 따라, 태핏은 개구(105) 내에서 왕복하게 되고, 플런저는 플런저 보어(203) 내에서 왕복하게 된다. 이에 따라, 하우징 보어 내의 태핏의 제1 왕복 운동과, 펌프 보어 내의 플런저의 또 다른 왕복 운동이 있다.

이에 따라, 태핏과 펌핑 플런저가 함께 구동됨으로써 플런저가 펌핑 스트로크를 포함하는 펌핑 사이클을 수행하게 하며, 그동안에 펌프 챔버(203) 내의 용적을 감소시키는 중앙의 캠 샤프트로부터 반경방향 외측(즉, 해당하는 펌프 헤드를 향해) 구동된다. 펌핑 스트로크 동안에, 펌핑 플런저는 플런저 보어 내에서 내측방향으로 구동되고, 펌프 챔버 내의 연료는 높은 레벨로 가압된다. 후속적인 플런저 리턴 스트로크 동안에, 태핏과 플런저는 반경 내측방향, 즉 하우징의 중심을 향홰 그리고 펌프 헤드로부터 멀어지게 가압된다. 이러한 리턴 운동은 리턴 스프링의 탄성 특성에 의해 야기되며, 이에 따라 펌프 헤드로부터 멀어지게 태핏을 가압한다. 플런저와 그 해당하는 태핏의 리턴 스트로크 동안에, 플런저는 플런저 보어로부터 외측방향으로 가압되고, 비교적 저압의 연료는 밸브를 거쳐 관련된 펌프 챔버를 충전하게 허용될 수 있다.

이에 따라, 플런저 리턴 스프링을 마련하면, 그 리턴 스트로크를 수행하도록 플런저를 가압하게 작용하고, 추가로 펌핑 사이클 동안에 캠 라이더의 플랫과 태핏 사이에 접촉이 유지되도록 보장한다. 태핏과 플런저는 사이클의 사인곡선 운동을 수행하며, 소정의 주파수로 구동된다. 바람직하게, 최대 주파수는 약 130Hz이다. 바람직하게, 최대 주파수는 약 120Hz이다. 태핏은 하사점(bottom-dead-centre)과 상사점(top-dead-centre) 사이의 주행 범위를 갖는다. 바람직하게, 주행 범위는 약 15mm 이하이다. 바람직하게, 주행 범위는 약 10mm 이하이다. 태핏은 구동을 제공하는 캠 및/또는 캠 라이더 요소와, 펌프 헤드에 의해 제공된 펌프 보어 내의 왕복 방식으로 구동되는 플런저 사이의 중간 요소로서 작용한다.

도 3은 도 2에 도시된 펌프 헤드, 태핏 및 리턴 스프링을 상세하게 도시한다. 특히, 도 3은 교회 창문형 개구(250)가 어떻게 태핏의 반경방향 최내측 단부 영역에 형성되는지를 명확히 하는데 도움을 준다. 도 3에는 4개의 개구가 도시되지만, 본 발명의 다른 특정 실시예에 따라 다른 형상 및 개수의 개구가 가능하다. 개구는 절개 영역(300)에 의해 태핏의 베이스 및 원통형 측벽으로부터 형성된다. 또한, 도 3은 펌프 헤드가 어떻게 실질적으로 장방형 형상인지를 도시하는데 도움을 주지만, 본 발명의 다른 특정 실시예에 따라 다른 형상 및 구성이 가능하다. 펌프 헤드는, 사용시에 펌프 헤드 내의 개구부(301)를 통해 연장되는 볼트 또는 다른 고정 메커니즘을 거쳐 펌프 하우징(101)에 보유될 수 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 태핏은 리턴 스프링의 단부를 감싸는 내부 챔버를 제공한다. 리턴 스프링의 타단부는 그 상단부에서 펌프 헤드(110)에 보유된다.

도 4는 펌프 보어의 개방 단부(206)를 통해 태핏 내에 형성된 챔버(240) 내로 어떻게 플런저가 연장되는지를 도시한다. 플런저(211)의 하단부는 대체로 원형의 접합면 단부(400)를 갖는다. 이는 태핏의 베이스의 상측 표면(402) 상에서 중앙 접촉 영역(401)과 인접한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 중앙 접촉 영역(401)은 태핏의 베이스의 상부면(402)의 봉입 영역에 대해 약간 상승될 수 있다.

스프링 시트(260)는 탄성 재료로 형성된 실질적으로 원형인 링-형상 바디이다. 바람직하게, 스프링 시트는 경화강으로 형성된다. 스프링 시트의 단면은 태핏의 베이스의 상부면(404) 상에 안착하는 하측 환형 접촉 표면(404)을 갖는 (플런저의 축에 대해) 반경방향 최외측 레그(403)로 형성된다. 이에 따라, 태핏의 베이스와 스프링 시트 사이의 접촉 지점(405)은 도 4의 화살표(B)에 나타낸 방향으로 스프링 시트의 운동을 구속한다. 스프링 시트의 나머지 바디는 그 하측 상에 오목 프로파일을 갖는 디스크 형상이다. 스프링 시트의 하측부 상의 부분적으로 눈물방울 형상의 리세스는 스프링 시트를 굴곡하게 하는데 도움을 준다. 스프링 시트의 상부면(262)은 링 형상의 돌기로서 연장되는 상측 환형 리브(410)를 갖는다.

도 4에 도시한 바와 같이, 태핏의 베이스의 접촉 영역(401)과 플런저의 단부면(400) 사이에서 작은 갭(420)이 개방될 수 있다. 이러한 공간(420)은 부품들 사이의 짧은 분리를 제공한다. 태핏의 하부면(270)에 대해 캠 라이더가 가압되는 펌핑 프로세스 동안에, 태핏은 플런저의 단부에 대해 푸시되고, 그 힘은 스프링 시트의 탄성 특성을 극복한다. 이에 따라, 플런저와 태핏은 단일 피스로서 운동을 위해 함께 효과적으로 위치된다. 펌핑 스트로크는 태핏과 플런저가 하나로서 이동하는 동안에 캠 라이더가 도 4에 도시한 화살표(B)의 반대방향으로 태핏과 플런저를 구동할 때 따라간다. 펌핑 사이클의 말기에, 캠 라이더는 화살표(B)의 반대방향으로 태핏(및 그에 따른 플런저)을 가압하는 것을 중단한다. 그 다음, 태핏의 베이스에 대해 가압되고 플런저를 태핏의 베이스와 수반하는 스프링 시트의 상부면에 작용하는 리턴 스프링(221)은 화살표(B)의 방향으로 태핏과 플런저의 운동을 야기한다. 리턴 스트로크의 말기에, 스프링 시트의 탄성 특성 및 태핏의 베이스 상에 스프링 시트가 서 있다는 점은 플런저 단부가 태핏의 베이스에서 접촉 영역(401)으로부터 멀어지게 순간적으로 끌어 당겨지게 한다. 이러한 분리 운동은 부품들 사이의 지대 간에 유체 연통 경로를 제공하는 갭(420)을 형성한다. 또한, 유체 연통 경로는 태핏과, 태핏(250) 내의 벤트를 거쳐 둘러싸는 영역 내의 챔버(240)와 연통한다.

도 5는 태핏의 원통형 특성 및 스프링 시트의 원형의 디스크-형상 특성을 보다 상세하게 도시하는데 도움을 준다. 도 5에 도시한 바와 같이, 태핏(231)은 실질적으로 원형 베이스로부터 연장되는 원통형 측벽을 갖는 컵-형상의 요소이다. 태핏의 원통형 측벽의 상측 립(230)은 태핏에 개방 마우스를 제공하고, 립(230)은 펌프 헤드 바디(200)의 하측부 상의 중앙의 원형 인셋 영역(inset region)(215) 내의 리세스(500) 내로 펌프 헤드를 향해 상측방향으로 가압될 수 있다. 또한, 도 5는 태핏의 베이스의 상부면의 상승된 중앙 영역이 어떻게 그 상부면에서 태핏의 접촉 표면(401)을 구비하는 아일랜드(island)(501)를 제공하도록 상승될 수 있는지를 도시하는데 도움을 준다.

스프링 시트의 상부면(262)은 최외측의 실질적으로 평탄한 링 표면(505)을 제공하여, 상측방향으로 연장되는 영역(506)을 거쳐 상측방향으로 면하는 리브 영역(410) 내로 상측방향으로 연장된다. 이는 리턴 스프링의 단부를 위치/안착시키는데 도움을 준다. 플런저를 향해 반경방향 내측으로 이동하는 리브로부터, 스프링 시트의 상부면은 볼록 영역(512)에 의해 내측 오목 영역(511)으로부터 분리된 제1 오목 영역(510) 내로 낙하한다. 스프링 시트의 반경방향 최내측 중앙 영역은 스프링 시트가 인터퍼런스 핏 등을 통해 플런저의 단부(261)에 보유되게 하는 접촉 영역을 제공한다. 플런저 바디와 스프링 시트는 일체 형성될 수도 있다.

본 발명의 특정 실시예에 의하면, 플런저와 태핏 또는 그와 유사한 부품 사이에 스프링 특징부가 추가된다. 이는 언로딩될 때 부품들 사이에서 작은 갭이 개방되게 한다. 작은 갭의 개방은 면들 사이의 갭 내로 윤활제가 유인하도록 작용한다. 이는 면들에서 찌꺼기가 냉각, 윤활 및 세정되게 한다. 또한, 접촉 영역 내로의 윤활제의 흐름은 제공되어야 할 스퀴즈 필름을 제공한다. 이와 같은 스퀴즈 필름은 종래의 시스템으로 가능한 것보다 긴 기간 동안 대향된 면들을 따로 유지하는데 도움을 준다. 이는 운동에 의해 형성되는 마모를 감소시키는데 도움을 준다.

스프링 효과는 상술한 바와 같이 탄성 스프링 시트에 의해 제공될 수 있다. 변형적으로, 부품을 순간적으로 이격되게 이동시키는 가압 효과는 다른 각종 방식으로 성취될 수 있다. 예를 들면, 중실형 스프링 시트는 탄성 O-링을 수용하는 링 환형체를 포함할 수 있다.

본 명세서의 설명 및 청구범위에서, 용어 "포함하다" 및 "함유하다" 및 그 변형어는 "그에 한정되지 않는 것"을 의미하며, 다른 일부분, 첨가물, 성분, 정수 또는 단계를 배제하도록 의도하지 않는다. 본 명세서의 설명 및 청구범위에서, 단수는 문맥에서 달리 요구하지 않는다면 복수를 포함한다. 특히, 부정 관사가 사용되면, 본 명세서는 문맥에서 달리 요구하지 않는다면 단수뿐만 아니라, 복수를 고려하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 특정 관점, 실시예 또는 예와 관련한 특성, 정수, 특징 또는 그룹은 양립할 수 없지 않다면 본원에 기술된 임의의 다른 관점, 실시예 또는 예에 적용가능한 것으로 이해되어야 한다. (첨부한 청구범위, 요약서 및 도면을 포함하는) 본 명세서에 개시된 모든 특징 및/또는 개시된 임의의 방법 또는 프로세스의 모든 단계는 특징 및/또는 단계의 적어도 일부가 상호 배타적이지 않는 조합을 제외하고는, 임의의 조합으로 결합될 수 있다. 본 발명은 임의의 전술한 실시예에 대한 임의의 세부사항에 구속되지 않는다. 본 발명은 (첨부한 청구범위, 요약서 및 도면을 포함하는) 본 명세서에 개시된 모든 특징에 대한 임의의 신규한 것 또는 신규한 조합, 또는 개시된 임의의 방법 또는 프로세스의 단계에 대한 임의의 신규한 것 또는 신규한 조합을 포함한다.

본 출원에 관하여 본 명세서와 동시 또는 그 이전 출원되고, 본 명세서에 대해 공중에 공개된 모든 문헌에 독자가 관심을 가지게 되며, 모든 문헌의 내용은 본원에 참고로 편입된다.

Claims

플런저 요소(211)와, 상기 플런저 요소를 구동하는 중간 요소의 접촉 영역 사이에 유체 연통 경로를 선택적으로 제공하는 장치에 있어서,
제1 단부 영역(210)을 포함하는 기다란 플런저 요소; 및
상기 플런저 요소의 타단부 영역(261)과 선택적으로 인접하여 가압하도록 배치된 접촉 영역을 포함하는 중간 요소(231)
를 포함하며,
상기 장치는,
상기 타단부 영역(261)을 굴곡가능하게 하고 상기 타단부 영역(261)에 배치된 탄성 스프링 시트 부재(260)로서, 상기 플런저 요소의 운동 사이클의 일부 동안에 상기 중간 요소(231)로부터 멀어지게 상기 타단부 영역을 가압하여 상기 타단부 영역의 접합면(400)과 상기 접촉 영역(401) 사이의 유체 연통 경로를 제공하는, 상기 탄성 스프링 시트 부재(260)
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
장치.
제1항에 있어서,
상기 중간 요소는 펌프 조립체(100)의 펌프 하우징(101)의 하우징 보어(105a) 내의 왕복 슬라이딩 운동을 위해 수용된 태핏(231)을 포함하는,
장치.
제2항에 있어서,
상기 태핏은 원통형 측벽 및/또는 베이스벽 내에 하나 이상의 관통 보어(250)를 포함하며, 상기 관통 보어는 상기 유체 연통 경로(420)에 연결된 유체 경로부를 제공하는,
장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유체 연통 경로(420)는 상기 플런저 요소(211)의 리턴 사이클의 말기에 상기 접합면(400)과 상기 접촉 영역(401) 사이에 윤활 유체를 제공하는,
장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플런저 요소의 제1 단부 영역(210)은 펌프 조립체(100)의 펌프 헤드(110a)의 펌프 보어(105a)의 블라인드 단부 내에 위치가능하고,
상기 중간 요소(231)는 상기 펌프 조립체(100)의 캠 또는 캠 라이더 요소에 의해 구동가능한 구동면을 더 포함하여, 상기 접합면에 대해 상기 접촉 영역을 가압하는,
장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
펌프 조립체(100)의 펌프 헤드(110a)로부터 멀어지게 스프링 시트 요소의 표면을 가압하는 리턴 스프링 부재를 더 포함하는,
장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스프링 시트 부재(260)와 상기 플런저 요소(211)는 일체 형성되거나, 또는 상기 스프링 시트 부재(260)는 상기 플런저 요소(211)와의 운동을 위해 상기 플런저 요소(211)에 고정되는,
장치.
펌프 조립체(100)에 있어서,
축방향으로 연장되는 개구(102)와, 상기 개구(102)로부터 반경방향으로 연장되는 하나 이상의 하우징 보어를 갖는 펌프 하우징(101);
블라인드 단부를 갖고 상기 펌프 하우징(101)에 고정되는 펌프 보어(105a)를 포함하는 하나 이상의 펌프 헤드(110a);
상기 축방향으로 연장되는 개구(102) 내에서, 캠 구동샤프트와 함께 작동가능한 내부면과, 중간 부재의 구동면과 함께 작동가능한 외부면을 갖는 캠 및/또는 캠 라이더 요소; 및
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 장치
를 포함하는,
펌프 조립체.
펌프 조립체(100)의 플런저 요소(211)와 상기 플런저 요소(211)에 구동을 제공하는 중간 요소(231) 사이를 윤활하는 방법에 있어서,
펌프 헤드(110a)의 펌프 보어(105a)의 블라인드 단부에 대하여 제1 왕복 운동으로 플런저 요소(211)의 제1 단부 영역(210)을 구동시키는 단계로서, 상기 플런저 요소의 타단부 영역(261)에 근접한 중간 요소(231)의 접촉 영역을 또 다른 왕복 운동으로 선택적으로 가압하는, 상기 플런저 요소의 제1 단부 영역(210)의 구동 단계;
상기 플런저 요소(211)의 타단부 영역(261)에서 스프링 시트 부재(260)를 거쳐, 상기 플런저 요소(211)의 운동 사이클의 일부 동안에 상기 중간 요소(231)로부터 멀어지게 상기 플런저 요소(211)를 가압하는 단계; 및
상기 타단부 영역이 상기 중간 요소로부터 멀어지게 가압됨에 따라, 상기 타단부 영역의 접합면(400)과 상기 접촉 영역(401) 사이에 윤활 유체를 제공하는 단계
를 포함하는,
방법.
제9항에 있어서,
상기 윤활 유체를 거쳐 상기 접합면(400)과 상기 접촉 영역(401) 사이로부터 찌꺼기를 냉각 및 제거하는 단계를 더 포함하는,
방법.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 윤활 유체를 거쳐 상기 접합면(400)과 상기 접촉 영역(401) 사이에 스퀴즈 필름 막(squeeze film layer)을 제공하는 단계를 더 포함하는,
방법.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플런저(211)의 각 사이클에서 상기 접합면(400)과 상기 접촉 영역(401) 사이의 갭(420)을 개폐하는 단계를 더 포함하는,
방법.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 사이클의 일부는 상기 펌프 보어 내의 유체가 팽창하는 상기 플런저 요소의 리턴 사이클의 말기를 포함하고, 상기 제1 왕복 운동은 상기 펌프 보어가 압축되는 펌프 사이클부(pump cycle portion)를 더 포함하는,
방법.
제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플런저(211)와 일체 형성된 스프링 시트 부재(260)를 거쳐 또는 상기 플런저 요소와의 운동을 위해 상기 플런저 요소에 고정된 스프링 시트 부재를 거쳐 상기 타단부 영역(261)을 가압하는 단계를 더 포함하는,
방법.