KR20160095154A - 고압 연료 펌프 및 구동 샤프트 - Google Patents

고압 연료 펌프 및 구동 샤프트 Download PDF

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토마스 슈미드바우어
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콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 펌프 피스톤(22)을 구동시키기 위해 회전 축(32)을 중심으로 회전할 수 있는 구동 샤프트(12)를 구비하는 고압 연료 펌프(10)에 관한 것이며, 이 구동 샤프트는 회전 축(32)으로부터 멀어지는 방향으로 연장되는 샤프트 구획 표면(29)을 갖는 샤프트 구획(28), 및 방사 방향(50)으로 회전 축(32)으로부터 멀어지는 방향으로 연장되고 샤프트 구획 표면(29) 위로 돌출하는 편심기 구획(30)을 구비하며, 이 경우 편심기 구획(30)은 펌프 피스톤(22)을 적어도 간접적으로 접촉시키기 위한 접촉 영역(34) 및 접촉 영역(34)을 샤프트 구획(28)과 연결시키는 연결 영역(38)을 포함하며, 이 경우 접촉 영역(34)은 작동 중에 접촉 영역(34)에 작용하는 힘을 구동 샤프트(12)의 회전 축(32)을 따라 유도하기 위해 연결 영역(38)보다 길게 형성되어 있다.

Description

고압 연료 펌프 및 구동 샤프트{HIGH-PRESSURE FUEL PUMP AND DRIVE SHAFT}
본 발명은, 고압 연료 펌프 그리고 이와 같은 고압 연료 펌프 내에서 사용될 수 있는 구동 샤프트에 관한 것이다.
오늘날, 내연 기관의 연소실 내에서 연료의 가급적 깔끔한 연소를 가능하게 하기 위하여, 연료에는 매우 높은 압력이 제공된다. 이때, 가솔린을 연료로서 사용하는 경우에는 압력 범위가 200 bar 내지 250 bar의 범위 안에서 변동되는 한편, 디젤 연료에는 대부분 2000 bar 내지 2500 bar의 압력이 제공된다.
매우 높은 압력을 발생하기 위해, 대부분 레이디얼 피스톤 펌프(radial piston pump)로서 형성된 고압 연료 펌프가 사용되며, 이 경우 펌프 피스톤은 내연 기관의 구동 샤프트에 의해서 구동된다.
높은 압력으로 인해, 압력을 발생하기 위해 사용되는 요소들은 높은 마모에 노출된다. 하지만, 그와 동시에 가급적 높은 비용 절감에 대한 바램도 존재한다. 그렇기 때문에, 종래 기술에서는, 예를 들어 실제로 높은 마찰 부하에 노출된 영역에서만 저항 능력이 더 우수하지만 통상적으로 오히려 더 비싼 재료를 부하를 받은 요소들에 설치하는 한편, 더 낮은 마찰 부하가 우세한 영역에서는 예를 들어 유럽 공고 특허 출원서 EP 0 170 378 B1호에 기술되어 있는 바와 같은 표준 재료로써 이들 요소를 형성하는 것이 제안되었다.
본 발명의 과제는, 우수한 저항 능력을 갖추고 있음에도 오히려 비용 효율적으로 제조되는 고압 연료 펌프를 제안하는 것이다.
상기 과제는, 청구항 1의 특징들을 갖는 고압 연료 펌프에 의해서 해결된다.
펌프 피스톤을 구동시키기 위해 상기와 같은 고압 연료 펌프 내에서 사용될 수 있는 구동 샤프트는 대등한 독립 청구항의 대상이다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 종속 청구항들의 대상이다.
고압 연료 펌프는, 펌프 피스톤을 구동시키기 위해 회전 축을 중심으로 회전할 수 있는 구동 샤프트를 구비한다. 구동 샤프트는, 회전 축으로부터 멀어지는 방향으로 연장되는 샤프트 구획 표면을 갖는 샤프트 구획, 및 방사 방향으로 회전 축으로부터 멀어지는 방향으로 연장되고 샤프트 구획 표면 위로 돌출하는 편심기 구획을 구비한다. 편심기 구획은 펌프 피스톤을 적어도 간접적으로 접촉시키기 위한 접촉 영역 및 접촉 영역을 샤프트 구획과 연결시키는 연결 영역을 포함한다. 접촉 영역은 작동 중에 접촉 영역에 작용하는 힘을 구동 샤프트의 회전 축을 따라 유도하기 위해 연결 영역보다 길게 형성되어 있다.
편심기 구획의 접촉 영역은 고압 연료 펌프의 작동 중에 자신의 표면에서, 직접적으로 또는 간접적으로 예를 들어 롤러 플런저(roller plunger)를 통해 펌프 피스톤과 접촉하여 펌프 피스톤을 병진 운동하도록 구동시키는 영역을 형성한다. 이와 같은 내용은, 접촉 영역의 표면 영역에서는 가장 큰 부하가 구동 장치에 작용한다는 것을 의미한다. 이때 접촉 영역이 연결 돌출부보다 더 길게 형성되면, 접촉 영역 및 연결 영역으로부터 형성된 편심기 구획의 탄력적인 외부 윤곽이 성취될 수 있으며, 이와 같은 탄력적인 외부 윤곽을 통해서는 접촉 영역으로 도입된 힘이 유도될 수 있다.
그렇기 때문에, 전체적으로 볼 때, 펌프 피스톤을 구동시키기 위해 더 우수한 저항 능력을 갖춘 구동 샤프트 및 이와 더불어 수명이 더 긴 고압 연료 펌프도 발생될 수 있다.
바람직하게, 연결 영역은 구동 샤프트의 회전 축을 따라 연결 영역을 제한하는 제1 및 제2 에지를 구비한다. 접촉 영역은 바람직하게 회전 축을 따라 제1 및 제2 에지 위로 자유롭게 돌출하도록 형성되어 있다.
접촉 영역이 바람직하게 연결 영역의 2개의 에지 위로 돌출하면, 예를 들어 롤러 플런저의 롤러가 돌출하는 2개 영역 사이의 중앙에서 동작한다. 그로 인해, 롤러 트랙이 접촉 영역 상에서 에지 쪽으로 탄력적으로 휠 수 있도록 구현됨으로써, 결과적으로 롤러에 의해 접촉 영역에 작용하는 힘은 바람직하게 외부로 유도되고, 심지어 감쇠될 수 있다.
바람직하게, 연결 영역은 샤프트 구획과 통합된 상태로 형성되어 있으며, 이 경우 접촉 영역은 연결 영역 및 샤프트 구획으로부터 분리된 상태로 형성된 그리고 연결 영역과 연결된 접촉 요소에 의해서 형성되어 있다.
샤프트 구획을 구비하는 연결 영역 및 접촉 영역을 형성하기 위한 접촉 요소가 상호 분리된 상태로 형성되어 추후에 서로 연결되면, 구동 샤프트는 바람직하게 돌출하는 접촉 영역을 구비하는 복잡한 구조물이 하나의 부재로 제작되어야만 하는 경우보다 더 적은 비용으로 제작될 수 있다.
바람직하게, 연결 영역 및 접촉 요소는 강제 결합에 의해서, 특히 프레스 연결에 의해서 서로 연결되어 있다. 예를 들어 프레스 연결과 같은 강제 결합 방식의 연결은, 연결부가 특히 간단히 제조될 수 있다는 장점을 갖는다.
그러나 대안적으로 또는 추가로, 연결 영역 및 접촉 요소는 또한 형상 결합에 의해서도 서로 연결될 수 있으며, 이와 같은 연결 방식에 의해서는, 특히 확실한 연결에 도달할 수 있다는 장점이 나타난다.
바람직하게, 샤프트 구획 및 연결 영역은 제1 재료로부터 형성되었고, 접촉 영역은 제1 재료와 상이한 제2 재료로부터 형성되었다.
바람직하게, 제2 재료는 제1 재료보다 마찰 부하에 대하여 더 큰 저항 능력을 갖추고 있다. 이와 같은 사실은 바람직하게 구동 샤프트의 더 적은 마모 발생 가능성 및 이로써 더 긴 수명을 유도한다.
또한, 제1 재료가 제2 재료보다 휨 부하 및/또는 비틀림 부하에 대하여 더 큰 저항 능력을 갖춘 경우도 장점이 된다. 그럼으로써, 제1 재료는 예를 들어 휘는 힘 또는 비틀리는 힘을 흡수할 수 있고, 바람직하게는 이와 같은 힘을 유도할 수 있다. 또한, 그럼으로써는, 바람직하게 구동 샤프트의 더 적은 마모 발생 가능성 및 이로써 더 긴 수명에 도달할 수 있다.
예를 들어, 제1 재료는 표준 강철이고, 제2 재료는 세라믹 또는 합금이다. 비용을 절감하기 위해, 표준 강철은 바람직하게 저렴하게 구입할 수 있고, 구동 샤프트 및 연결 영역에서 작용하는 더 적은 마찰 부하로 인해 바람직하게는 연결 영역을 구비하는 구동 샤프트를 제조하기 위해서 이용될 수 있다. 세라믹 혹은 합금 재료는 마찰 부하에 대하여 저항 능력이 더 우수하고, 그렇기 때문에 바람직하게는 더 큰 마찰 부하에 노출된 접촉 영역을 위해서 사용될 수 있다.
바람직하게, 접촉 영역은 편심기 구획의 영역에서 구동 샤프트 표면 둘레에 환상으로 형성되어 있다.
이로써, 바람직하게 접촉 영역에 작용하는 힘은 구동 샤프트가 자신의 회전 축을 중심으로 회전하는 전체 회전 과정 동안 연결 영역 위로 돌출하는 접촉 영역의 영역으로 유도될 수 있다.
그러나 대안적으로, 접촉 영역은 또한, 바람직하게 구동 샤프트의 더 간단한 제조를 가능하게 하기 위하여, 연결 영역이 방사 방향으로 샤프트 구획 표면 위로 돌출하는 영역에서만 더 길에 형성될 수 있다.
바람직하게, 접촉 영역은 회전 축으로부터 상이한 폭으로 이격되어 있는 제1 표면 구획 및 제2 표면 구획을 구비하며, 이 경우 접촉 영역의 방사 방향 벽 두께는 제1 표면 구획으로부터 제2 표면 구획 쪽으로 가면서 연속적으로 감소한다.
상기와 같은 상황은, 조인트 영역에서, 다시 말해 접촉 영역과 연결 영역이 서로 연결된 영역에서 접촉 영역의 둘레에 걸쳐 일정한 조인트 압력에 도달할 수 있다는 장점을 갖는다.
대안적으로, 접촉 영역은 회전 축으로부터 상이한 폭으로 이격되어 있는 제1 표면 구획 및 제2 표면 구획을 구비하며, 이 경우 접촉 영역의 방사 방향 벽 두께는 전체 접촉 영역 표면에 걸쳐 동일하다.
상기와 같은 접촉 영역의 벽 두께의 형성은, 이로써 접촉 영역의 둘레에서 동일한 형상의 접선 응력 파형이 성취될 수 있다는 장점을 갖는다.
바람직하게, 연결 영역은 횡단면 상으로 볼 때 반-타원형의 기하학적 구조로부터 벗어나는 형상을 갖는다. 다시 말해, 연결 영역의 둘레로 진행하는 곡선은 일정한 파형을 가져서는 안 되며, 오히려 곡선 및/또는 에지를 가져야만 한다. 바람직하게, 연결 영역은 횡단면 상으로 볼 때 예를 들어 다각형의 영역을 구비한다. 곡선의 형상 또는 다각형의 형상에 의해서는 바람직하게, 접촉 영역과 연결 영역 상호 간에 간단한 형상 결합을 가능하게 하는 기하학적 구조가 발생될 수 있다.
"다각형"이라는 표현은, 반구 형상 혹은 실린더 형상으로부터 벗어나는 모든 3차원 형상으로 이해되어야만 한다.
이때, 다각형 영역은 바람직하게 편심기 영역을 절반으로 분할하는 미러 대칭 평면에 대해 대칭인 형상을 갖는다.
구동 장치가 복수의 접촉 영역을 구비하면, 이들 접촉 영역이 횡단면 상으로 볼 때 복수의 다각형 영역을 구비하여 형성되고, 이들 다각형 영역이 구동 샤프트의 방사 방향 축에 대해 미러 대칭으로 배치되어 있는 경우가 바람직하다. 이때, 방사 방향 축은 바람직하게 구동 샤프트에 배치된 복수의 연결 영역의 미러 축을 형성한다.
구동 샤프트가 예를 들어 "2중 캠", 다시 말해 방사 방향으로 정확하게 마주 놓인 2개의 접촉 영역을 구비하면, 바람직하게 2개의 다각형 영역이 구동 샤프트에 형성되며, 이들 다각형 영역은 마찬가지로 방사 방향으로 정확하게 마주 놓이고, 자체 기하학적 구조에 있어서 이들 다각형 영역이 서로에 대해 미러 대칭이 되도록 형성되어 있다.
구동 장치가 예를 들어 3개의 접촉 영역을 구비하면, 이들 영역도 마찬가지로 구동 샤프트 둘레에 대칭으로 배치되고, 동일한 다각형의 기하학적 구조를 가짐으로써, 결과적으로 3개의 다각형 영역 중 하나를 중앙에서 가로지르는 하나의 축이 미러 축을 형성하게 된다.
그와 유사하게, 상기와 같은 사상은 4개의 접촉 영역을 구비하는 구동 장치에도 적용된다.
고압 연료 펌프를 제조하기 위한 방법에서는, 가장 먼저, 방사 방향으로 구동 샤프트의 샤프트 영역의 샤프트 구획 표면 위로 돌출하는 연결 영역을 구비하는 구동 샤프트가 제공된다. 접촉 요소가 제공되고, 그 다음에 이 접촉 요소는, 이로 인해 형성되는 접촉 영역이 구동 샤프트의 회전 축을 따라 연결 영역의 하나 이상의 에지 위로 자유롭게 돌출하도록 연결 영역과 연결된다.
예를 들어, 연결은 프레스 연결 방식에 의해서 이루어질 수 있지만, 접촉 영역을 형성해야만 하는 재료로써 구동 샤프트 및 연결 영역을 코팅하거나 소결하는 것도 가능하다.
고압 연료 펌프의 펌프 피스톤을 구동시키기 위한 구동 샤프트는 회전 축으로부터 멀어지는 방향으로 연장되는 샤프트 구획 표면을 갖는 샤프트 구획, 및 방사 방향으로 회전 축으로부터 멀어지는 방향으로 연장되고 샤프트 구획 표면 위로 돌출하는 편심기 구획을 구비한다. 편심기 구획은 펌프 피스톤을 적어도 간접적으로 접촉시키기 위한 접촉 영역 및 접촉 영역을 샤프트 구획과 연결시키는 연결 영역을 포함한다. 접촉 영역은 작동 중에 접촉 영역에 작용하는 힘을 구동 샤프트의 회전 축을 따라 유도하기 위해 연결 영역보다 길게 형성되어 있다.
고압 연료 펌프를 참조해서 기술된 모든 특징들은 구동 샤프트에 상응하게 적용될 수 있고, 구동 샤프트에서도 동일한 장점들을 갖는다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 이하에서 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 구동 샤프트를 구비하는 종래 기술에 따른 고압 연료 펌프에 대한 종단면도;
도 2는 도 1에 도시된 구동 샤프트에 대한 단면도의 상세도;
도 3은 제1 실시예에서 본 발명에 따른 구동 샤프트의 한 부분 영역에 대한 단면도;
도 4는 또 다른 한 실시예에서 본 발명에 따른 구동 샤프트의 한 부분 영역에 대한 단면도;
도 5는 한 실시예에서 도 3에 도시된 구동 샤프트에 대한 횡단면도;
도 6은 또 다른 한 실시예에서 도 3에 도시된 구동 샤프트에 대한 횡단면도;
도 7은 또 다른 한 실시예에서 구동 샤프트에 대한 부분 횡단면도; 및
도 8은 도 7에 도시된 구동 샤프트에 대한 완전한 횡단면도.
도 1은, 구동 샤프트(12)를 구비하는 종래 기술에 따른 고압 연료 펌프(10)에 대한 종단면도를 보여준다. 구동 샤프트(12)가 본 발명에 따라 형성되어 있지 않더라도, 도 1에 따른 구동 샤프트(12)는 본 발명에 따른 구동 샤프트(12)와 동일하게 작용을 하며, 그와 같은 이유로 도 1은 고압 연료 펌프(10)의 기본적인 기능 방식을 설명하기 위해 이용될 수 있다.
고압 연료 펌프(10)는 실린더 헤드(14), 및 리세스(18)를 갖는 하우징(16)을 구비하며, 이 리세스 내에 실린더 헤드(14)가 고정되어 있다. 실린더 헤드(14) 내에는 압력 챔버(20) 및 펌프 피스톤(22)이 배치되어 있다. 하우징(16)의 리세스(18) 내에는 또한 롤러(26)를 구비하는 롤러 플런저(24)가 삽입되어 있다. 측면에서 구동 샤프트(12)가 하우징(16) 내부로 돌출하고, 이로써 구동 샤프트 표면(13)이 롤러(26)와 접촉하게 된다.
구동 샤프트(12)는 샤프트 구획 표면(29)을 갖는 샤프트 구획(28), 및 방사 방향으로 샤프트 구획 표면(29) 위로 돌출하는 편심기 구획(30)을 구비한다. 편심기 구획(30)은 접촉 영역(34)에 의해서 롤러 플런저(24)의 롤러(26)와 접촉한다. 접촉 영역(34) 및 샤프트 구획(28)은 연결 영역(38)을 통해 서로 연결되어 있다.
작동 중에는 구동 샤프트(12)가 회전 축(32)을 중심으로 회전하며, 이 경우 롤러(26)는 구동 샤프트(12)의 접촉 영역(34) 상에서 롤링한다. 본 경우에는 구동 샤프트(12)가 2개의 편심기 구획(30)을 구비하기 때문에, 롤러(26)는 자신의 주행 동작 동안 구동 샤프트(12)가 회전할 때에 두 번 회전 축(32)으로부터 멀어지는 방향으로 밀려나가고, 이로써 병진 운동을 실행하게 된다. 이와 같은 병진 운동을 롤러(26) 또는 롤러 플런저(24)가 펌프 피스톤(22)으로 전달하며, 이로 인해 압력 챔버(20)의 용적이 교대로 축소 및 확대되며, 이로써 압력 챔버(20) 내에 배치된 연료(36)에 압력이 공급된다.
특히 롤러(26) 및 구동 샤프트(12)의 접촉 영역(34)에서는 2개의 요소가 큰 압력 부하 및 마찰 부하를 야기하고, 이로써 특히 구동 샤프트(12)의 회전수가 높은 경우에는 고압 연료 펌프(10)에 대하여 최고의 요구 조건이 제기된다. 이 목적을 위해 구동 샤프트(12)는 높은 부하 수용 능력을 필요로 하며, 이와 같은 상황은 특히 편심기 구획(30) 또는 접촉 영역(34)에 적용된다. 이들 영역에서는, 마모를 적게 유지하기 위한 높은 강도가 장점이 된다.
도 1에 도시된 종래 기술에 따른 구동 샤프트(12)는 접촉 영역(34)과 일체로 형성되어 있다.
상기와 같은 형성은 또한 특히 도 2의 종단면도에서도 볼 수 있는데, 도 2에서는 구동 샤프트(12) 및 접촉 영역(34)이 동일한 재료로부터 일체로 형성되어 있다.
그렇기 때문에, 구동 샤프트(12)를 2개의 구성 부품, 즉 연결 영역(38)을 갖는 샤프트 구획(28) 및 접촉 영역(34)을 캠 부분으로서 형성하는 접촉 요소(43)로 구성하는 것이 제안된다. 2개의 구성 부품은 별도의 부분으로서 형성될 수 있고, 추후에 강제 결합 방식의 연결 또는 형상 결합 방식의 연결에 의해서 서로 연결될 수 있다. 그러나 이들 구성 부품을 동일하게 하나의 부재 내에 통합된 상태로 형성하는 것도 가능하다.
최고의 요구 조건을 충족시키기 위한 접촉 영역(34)을 제작하기 위하여, 이 영역에서는 고가의 재료가 사용될 수 있는 한편, 샤프트 구획(28) 및 연결 영역(38)을 위해서는 표준 재료가 사용될 수 있다. 그럼으로써, 구동 샤프트(12)를 제조할 때의 비용이 제한될 수 있고, 그럼에도 더 긴 수명의 구동 샤프트(12)가 제공될 수 있다.
제1 재료(40)로서는 바람직하게 높은 휨 부하 저항력 및/또는 비틀림 부하 저항력을 갖는 재료, 예를 들어 표준 강철이 사용된다. 그와 달리, 제2 재료(42)로서는 바람직하게 마찰 부하에 대한 높은 저항력을 갖는 재료, 예를 들어 세라믹 또는 합금이 사용된다.
도 3 내지 도 8은 2개의 구성 부품으로 형성된 상기와 같은 구동 샤프트(12)를 종단면도로 그리고 횡단면도로 보여준다.
이하에서 기술될 전체 실시예들의 특징들은 서로 조합될 수 있다.
도 3은, 샤프트 구획(28) 및 연결 영역(38)이 제1 재료(40)로부터 형성되어 있는 구동 샤프트(12)를 보여주며, 이 경우 접촉 영역(34)은 제2 재료(42)로부터 형성되어 있다. 연결 영역(38)은 회전 축(32)과 평행하게 제1 에지(44) 및 제2 에지(46)에 의해서 제한되어 있다. 도 3에서는, 접촉 영역(34)이 회전 축(32)의 방향으로 제1 및 제2 에지(44, 46) 위로 돌출하는 것, 다시 말해 연결 영역(38)이 회전 축(32)을 따라 접촉 영역(34)보다 더 짧게 형성되어 있다는 것을 알 수 있다. 그럼으로써, 외부 윤곽(48)에서는, 다시 말해 접촉 영역(34)이 에지(44, 46) 위로 돌출하는 영역에서는, 접촉 영역(34)의 탄성에 도달할 수 있으며, 이로써 접촉 영역(34)에 작용하는 힘은 유도되어 감쇠될 수 있다.
도 4는, 2개의 상이한 재료(40, 42)로부터 형성된 요소들, 즉 샤프트 구획(28), 연결 영역(38) 및 접촉 영역(34)을 구비하는 구동 샤프트(12)의 또 다른 한 실시예를 보여준다. 도 3에 도시된 제1 실시예와 도 4에 도시된 제2 실시예 간의 차이점은, 커버링 비율 - 접촉 요소(43)에 의해서 덮인 연결 영역(38) 대 덮이지 않은 연결 영역(38)의 비율 - 이 구동 샤프트(12)의 방사 방향(50)을 따라 상이하다는 데 있다.
도 3의 실시예는, 샤프트 구획(28)을 갖는 경계 영역(60)까지 제2 재료(42)에 의해서 둘러싸여 있는 연결 영역(38)을 보여준다. 그와 달리, 도 4에 따른 제2 실시예의 연결 영역(38)은 다만 상부 영역에서만 제2 재료(42)에 의해서 둘러싸여 있다.
도 5 및 도 6은 또 다른 실시예들에 따른 구동 샤프트(12)의 횡단면도들을 보여준다.
도 5 및 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 접촉 영역(34)은 제1 표면 구획(64) 및 제2 표면 구획(66)을 구비하며, 이들 표면 구획은 구동 샤프트(12)에서 캠(68)을 형성하기 위하여 방사 방향(50)으로 구동 샤프트(12)의 회전 축(32)으로부터 상이한 폭으로 이격되어 있다. 이때, 표면 구획(64, 66)은 서로 연속하도록 합병된다.
도 5에 따른 또 다른 한 실시예에서는, 접촉 영역(34)이 제2 재료(42)의 변동되는 벽 두께(70)를 갖는다. 이때, 벽 두께(70)는 제1 표면 구획(64)으로부터 제2 표면 구획(66) 쪽으로 가면서 연속적으로 감소한다.
그와 달리, 도 6에 따른 대안적인 한 실시예에서는, 벽 두께(70)가 접촉 영역(34)과 연결 영역(38) 사이에 있는 전체 경계면(72)에 걸쳐 일정하게 유지된다.
변동되는 벽 두께(70)는 이와 같은 변동으로 인해 경계면(72)에서 균일한 조인트 압력에 도달할 수 있다는 장점을 갖는 한편, 통일적인 벽 두께(70)는 동일한 형상의 접선 응력 파형에 도달할 수 있다는 장점을 갖는다.
도 7 및 도 8은, 구동 샤프트(12)의 또 다른 실시예들을 횡단면도로 보여준다. 횡단면도 상으로 볼 때, 본 경우에는 구동 샤프트(12)가 반-타원형의 기하학적 구조로부터 벗어나는 영역, 예를 들어 다각형의 영역(74)을 구비한다. 이때, 다각형(76)은 미러 평면(78)에 대해 미러 대칭으로 형성되어 있으며, 이 미러 평면은 편심기 구획(30)에 의해 형성된 캠(68)을 절반으로 분할하고, 회전 축(32)에 대해 수직으로 서있다.
구동 샤프트(12)가 복수의 캠(68)을 구비하면, 형상의 분할은 도 8에 도시되어 있는 바와 같이 캠 윤곽에 상응한다. 이와 같은 내용은, 구동 샤프트(12)가 2개의 캠(68)을 구비하고, 서로에 대해 미러 대칭으로 배치된 예를 들어 2개의 다각형 영역(74)이 제공되어 있다는 것을 의미하며, 이 경우 미러 축은 도 8에 도시되어 있는 바와 같이 미러 평면(78)에 수직으로 서있는 방사 방향 축(82)이다.
구동 샤프트(12)가 3개의 캠(68)을 구비하는 경우에는, 미러 축(80)이 미러 평면(78)에 대하여 120°의 각을 형성하면서 진행한다. 또한, 구동 샤프트(12)가 4개의 캠(68)을 구비하는 것도 가능하다. 이 경우에는 미러 축(80)이 미러 평면(78)에서 진행한다.
도 3 내지 도 8에 도시된 구동 샤프트(12)의 실시예들에 의해서는, 접촉 영역(34)이 연결 영역(38)의 하나 이상의 에지(44, 46) 위로 돌출함으로써, 구동 샤프트가 펌프 피스톤(22)에 의해 가해지는 힘에 대하여 더 우수한 저항 능력을 갖출 수 있는 동시에 비용적인 효율성도 가질 수 있다. 그럼으로써, 외부 윤곽(48)에서는 탄력적인 접촉 영역(34)이 형성될 수 있으며, 이와 같은 상황은 힘의 개선된 흡수 및 힘의 감쇠를 유도한다. 저항력 측면에서의 또 다른 개선은, 연결 영역(38)을 갖는 샤프트 구획(28) 및 접촉 영역(34)이 상이한 재료(40, 42)로 형성될 수 있다는 데 있다.
접촉 영역(34) 및 구동 샤프트(12)를 통해서 힘을 분배하는 경우의 추가적인 개선은, 편심기 구획(30) 내부에서의 연결 영역(38)의 벽 두께(70) 또는 형상에 의해서 성취될 수 있다.
10: 고압 연료 펌프 12: 구동 샤프트
13: 구동 샤프트 표면 14: 실린더 헤드
16: 하우징 18: 리세스
20: 압력 챔버 22: 펌프 피스톤
24: 롤러 플런저 26: 롤러
28: 샤프트 구획 29: 샤프트 구획 표면
30: 편심기 구획 32: 회전 축
34: 접촉 영역 36: 연료
38: 연결 영역 40: 제1 재료
42: 제2 재료 43: 접촉 요소
44: 제1 에지 46: 제2 에지
48: 외부 윤곽 50: 방사 방향
60: 경계 영역 64: 제1 표면 구획
66: 제2 표면 구획 68: 캠
70: 벽 두께 72: 경계면
74: 다각형 영역 76: 다각형
78: 미러 평면 80: 미러 축
82: 방사 방향 축

Claims (13)

  1. 펌프 피스톤(22)을 구동시키기 위해 회전 축(32)을 중심으로 회전할 수 있는 구동 샤프트(12)를 구비하는 고압 연료 펌프(10)로서,
    - 상기 회전 축(32)으로부터 멀어지는 방향으로 연장되는 샤프트 구획 표면(29)을 갖는 샤프트 구획(28),
    - 방사 방향(50)으로 상기 회전 축(32)으로부터 멀어지는 방향으로 연장되고 상기 샤프트 구획 표면(29) 위로 돌출하는 편심기 구획(30)을 포함하되,
    상기 편심기 구획(30)은,
    - 상기 펌프 피스톤(22)을 적어도 간접적으로 접촉시키기 위한 접촉 영역(34),
    - 상기 접촉 영역(34)을 샤프트 구획(28)과 연결시키는 연결 영역(38)을 구비하며, 상기 접촉 영역(34)은 작동 중에 접촉 영역(34)에 작용하는 힘을 구동 샤프트(12)의 회전 축(32)을 따라 유도하기 위해 상기 연결 영역(38)보다 길게 형성되어 있는, 고압 연료 펌프(10).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결 영역(38)이 연결 영역(38)을 회전 축(32)을 따라 제한하는 제1 에지(44) 및 연결 영역(38)을 회전 축(32)을 따라 제한하는 제2 에지(46)를 구비하며, 상기 접촉 영역(34)은 회전 축(32)을 따라 상기 제1 및 제2 에지(44, 46) 위로 자유롭게 돌출하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 고압 연료 펌프(10).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연결 영역(38)이 샤프트 구획(28)과 통합적으로 형성되어 있으며, 상기 접촉 영역(34)은 연결 영역(38) 및 샤프트 구획(28)으로부터 분리된 상태로 형성된 그리고 연결 영역(38)과 연결된 접촉 요소(43)에 의해서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 고압 연료 펌프(10).
  4. 제3항에 있어서,
    상기 연결 영역(38) 및 상기 접촉 요소(43)가 강제 결합 방식에 의해서, 특히 프레스 연결에 의해서, 그리고/또는 형상 결합 방식에 의해서 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는, 고압 연료 펌프(10).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샤프트 구획(28) 및 상기 연결 영역(38)이 제1 재료(40)로부터 형성되어 있고, 상기 접촉 영역(34)이 제1 재료(40)와 상이한 제2 재료(42)로부터 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 고압 연료 펌프(10).
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 재료(42)가 상기 제1 재료(40)보다 마찰 부하에 대하여 더 큰 저항 능력을 갖추고 있으며, 제2 재료(42)는 특히 세라믹 또는 합금인 것을 특징으로 하는, 고압 연료 펌프(10).
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 제1 재료(40)가 상기 제2 재료(42)보다 휨 부하 및/또는 비틀림 부하에 대하여 더 큰 저항 능력을 가지며, 제1 재료(40)는 특히 표준 강철인 것을 특징으로 하는, 고압 연료 펌프(10).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉 영역(34)이 편심기 구획(30)의 영역에서 구동 샤프트 표면(13) 둘레에 환상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 고압 연료 펌프(10).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉 영역(34)이 회전 축(32)으로부터 상이한 폭으로 이격되어 있는 제1 표면 구획(64) 및 제2 표면 구획(66)을 구비하며, 상기 접촉 영역(34)의 방사 방향 벽 두께(70)는 상기 제1 표면 구획(64)으로부터 상기 제2 표면 구획(66) 쪽으로 가면서 연속적으로 감소하는 것을 특징으로 하는, 고압 연료 펌프(10).
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉 영역(34)이 회전 축(32)으로부터 상이한 폭으로 이격되어 있는 제1 표면 구획(64) 및 제2 표면 구획(66)을 구비하며, 상기 접촉 영역(34)의 방사 방향 벽 두께(70)는 전체 접촉 영역 표면에 걸쳐 동일한 것을 특징으로 하는, 고압 연료 펌프(10).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결 영역(38)이 횡단면 상으로 볼 때 반-타원형의 기하학적 구조로부터 벗어나는 형상을 갖고, 특히 횡단면 상으로 볼 때 다각형의 영역(74)을 구비하는 것을 특징으로 하는, 고압 연료 펌프(10).
  12. 제11항에 있어서,
    상기 연결 영역(38)이 횡단면 상으로 볼 때 복수의 다각형 영역(74)을 구비하여 형성되고, 상기 다각형 영역들이 회전 축(32)을 가로지르는 방사 방향 미러 평면(78)에 대해 미러 대칭으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 고압 연료 펌프(10).
  13. 고압 연료 펌프(10)의 펌프 피스톤(22)을 구동시키기 위한 구동 샤프트(12)로서,
    - 회전 축(32)으로부터 멀어지는 방향으로 연장되는 샤프트 구획 표면(29)을 갖는 샤프트 구획(28),
    - 방사 방향(50)으로 상기 회전 축(32)으로부터 멀어지는 방향으로 연장되고 상기 샤프트 구획 표면(29) 위로 돌출하는 편심기 구획(30)을 포함하되,
    상기 편심기 구획(30)은,
    - 상기 펌프 피스톤(22)을 적어도 간접적으로 접촉시키기 위한 접촉 영역(34),
    - 상기 접촉 영역(34)을 샤프트 구획(28)과 연결시키는 연결 영역(38)을 구비하며, 상기 접촉 영역(34)은 작동 중에 접촉 영역(34)에 작용하는 힘을 구동 샤프트(12)의 회전 축(32)을 따라 유도하기 위해 상기 연결 영역(38)보다 길게 형성되어 있는, 구동 샤프트(12).
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