KR20230162713A - 연료 펌프 - Google Patents

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겐쇼 가토
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미츠비시 쥬고 엔진 앤드 터보차저 가부시키가이샤
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Abstract

연료 펌프에 있어서, 펌프 헤드(23)와, 지지 구멍(38)이 마련됨과 함께 지지 구멍(38)의 축방향의 일단부 측이 펌프 헤드(23)에 체결되는 플런저 배럴(32)과, 지지 구멍(38)에 축방향을 따라 이동 가능하게 지지되는 플런저(41)와, 지지 구멍(38)의 일단부와 플런저(41)의 축방향의 일단부로 구획되는 가압실(56)과, 일단부가 가압실(56)에 연통하는 연료 토출 통로(73)와, 일단부가 연료 토출 통로에 연통하는 연료 흡입 통로(70)와, 지지 구멍(38)의 일단부의 내면 또는 플런저(41)의 일단부의 외면 중 적어도 어느 일방에 마련되는 오목부(101)를 구비한다.

Description

연료 펌프
본 개시는, 내연 기관에 적용되는 연료 펌프에 관한 것이다.
예를 들면, 디젤 엔진에 적용되는 코먼 레일식의 연료 분사 장치는, 연료 펌프와, 코먼 레일과, 연료 분사 밸브를 구비한다. 연료 펌프는, 연료 탱크의 연료를 흡입하여 가압하고, 고압 연료로서 코먼 레일에 공급한다. 코먼 레일은, 연료 펌프로부터 공급된 고압 연료를 소정의 압력으로 유지한다. 연료 분사 밸브는, 분사 밸브를 개폐함으로써, 코먼 레일의 고압 연료를 디젤 엔진의 연소실에 분사한다. 연료 펌프는, 플런저 배럴과, 플런저와, 흡입 밸브와, 토출 밸브를 구비한다. 플런저가 플런저 배럴의 내부를 일방 방향으로 이동시킴으로써, 흡입 밸브를 개방하여 연료를 가압실에 흡입한다. 플런저가 플런저 배럴의 내부를 타방 방향으로 이동시킴으로써, 가압실의 연료가 가압되고, 토출 밸브를 개방하여 고압 연료를 토출한다. 이와 같은 연료 펌프로서는, 예를 들면, 하기 특허문헌 1에 기재된 것이 있다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2010-229898호
연료 펌프는, 플런저의 왕복 이동에 의하여 가압실에 저압 연료를 흡입하고, 가압한 고압 연료를 토출한다. 플런저는, 플런저 배럴에 마련된 지지 구멍에 이동 가능하게 지지되고, 지지 구멍의 단부에 가압실이 마련된다. 가압실은, 고압 연료를 유지하기 위하여, 플런저와 지지 구멍의 사이에서 고정밀도의 클리어런스가 요구된다. 또, 플런저는, 지지 구멍을 고속으로, 또한 고압 조건하에서 이동하기 때문에, 눌러붙음에 대한 높은 신뢰성도 요구된다.
종래, 플런저 배럴은, 펌프 본체에 볼트 체결된다. 이 경우, 펌프 본체를 관통한 복수의 볼트가 플런저 배럴에 있어서의 지지 구멍의 주위에 나사 결합함으로써, 플런저 배럴이 펌프 본체에 체결된다. 펌프 본체와 플런저 배럴은, 양자 사이에서 높은 시일 성능을 확보할 필요에서, 높은 볼트 축력으로 체결된다. 이때, 볼트의 체결력에 의하여 플런저 배럴이 탄성 변형하고, 지지 구멍의 진원도가 저하된다. 그러면, 플런저와 지지 구멍의 사이에서 고정밀도의 클리어런스를 확보하는 것이 곤란해져, 눌러붙음에 대한 신뢰성의 저하를 초래한다는 과제가 있다. 대책으로서, 실제의 탄성 변형과 동일해지는 지그를 사용하여 체결한 후, 지지 구멍에 대하여 연삭 가공을 실시하는 것이 생각된다. 그러나, 이 가공에서는, 전용의 지그가 필요해져, 제조 비용이나 작업 시간의 증가를 초래해 버린다.
본 개시는, 상술한 과제를 해결하는 것이며, 플런저와 플런저 배럴의 사이의 양호한 작동성을 확보함과 함께 가공 비용의 증가를 억제하는 연료 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 개시의 연료 펌프는, 펌프 헤드와, 지지 구멍이 마련됨과 함께 상기 지지 구멍의 축방향의 일단부 측이 상기 펌프 헤드에 체결되는 플런저 배럴과, 상기 지지 구멍에 축방향을 따라 이동 가능하게 지지되는 플런저와, 상기 지지 구멍의 일단부와 상기 플런저의 축방향의 일단부로 구획되는 가압실과, 일단부가 상기 가압실에 연통하는 연료 토출 통로와, 일단부가 상기 연료 토출 통로에 연통하는 연료 흡입 통로와, 상기 지지 구멍의 일단부의 내면 또는 상기 플런저의 일단부의 외면 중 적어도 어느 일방에 마련되는 오목부를 구비한다.
본 개시의 연료 펌프에 의하면, 플런저와 플런저 배럴의 사이의 양호한 작동성을 확보할 수 있음과 함께, 가공 비용의 증가를 억제할 수 있다.
도 1은, 본 실시형태의 연료 분사 장치를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2는, 본 실시형태의 연료 펌프를 나타내는 종단면도이다.
도 3은, 연료 펌프의 종단면을 나타내는 도 2의 III-III 단면도이다.
도 4는, 플런저 및 플런저 배럴의 구성을 나타내는 확대도이다.
도 5는, 플런저 및 플런저 배럴의 구성의 변형예를 나타내는 확대도이다.
이하에 도면을 참조하여, 본 개시의 적합한 실시형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시형태에 의하여 본 개시가 한정되는 것은 아니고, 또, 실시형태가 복수 존재하는 경우에는, 각 실시형태를 조합하여 구성하는 것도 포함하는 것이다. 또, 실시형태에 있어서의 구성 요소에는, 당업자가 용이하게 상정할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것, 이른바 균등한 범위의 것이 포함된다.
<연료 분사 장치>
도 1은, 본 실시형태의 연료 분사 장치를 나타내는 개략 구성도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 연료 분사 장치(10)는, 디젤 엔진(내연 기관)에 탑재된다. 연료 분사 장치(10)는, 연료 펌프(11)와, 코먼 레일(12)과, 복수의 연료 분사 밸브(13)를 구비한다.
연료 펌프(11)는, 연료 라인(L11)을 통하여 연료 탱크(14)가 접속된다. 연료 펌프(11)는, 연료 탱크(14)에 저류되어 있는 연료를 연료 라인(L11)으로부터 흡입하고, 가압하여 고압 연료를 생성한다. 연료 펌프(11)는, 연료 고압 라인(L12)을 통하여 코먼 레일(12)이 접속된다. 코먼 레일(12)은, 연료 펌프(11)로부터 공급된 고압 연료를 소정의 압력으로 조정한다. 코먼 레일(12)은, 복수(본 실시형태에서는, 4개)의 연료 공급 라인(L13)을 통하여 연료 분사 밸브(13)가 각각 접속된다. 연료 분사 밸브(13)는, 분사 밸브를 개폐함으로써, 코먼 레일(12)의 고압 연료를 디젤 엔진의 각 실린더(연소실)에 분사한다.
<연료 펌프>
도 2는, 본 실시형태의 연료 펌프를 나타내는 종단면도, 도 3은, 연료 펌프의 종단면을 나타내는 도 2의 III-III 단면도이다. 또한, 이하에 설명하는 연료 펌프는, 3개의 플런저가 배치되는 형식의 것이지만, 플런저의 개수에 한정되는 것은 아니다.
도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 연료 펌프(11)는, 리테이너(21)와, 펌프 케이스(22)와, 펌프 헤드(23)가 볼트 체결됨으로써, 하우징이 구성된다. 펌프 케이스(22)는, 내부에 캠축(24)이 배치된다. 캠축(24)은, 축방향의 각 단부가 베어링(25, 26)에 의하여 리테이너(21)에 회전 가능하게 지지된다. 캠축(24)은, 축방향의 일단부가 리테이너(21)의 외부로 돌출하고, 디젤 엔진으로부터 구동력이 입력된다. 캠축(24)은, 축방향으로 간격을 두고 복수(본 실시형태에서는, 3개)의 캠(27, 28, 29)이 마련된다. 캠(27, 28, 29)은, 각각 둘레 방향의 위상이 상이하다.
리테이너(21)는, 펌프 케이스(22)에 복수의 볼트(30)에 의하여 체결된다. 복수의 볼트(30)는, 리테이너(21)를 관통하여 선단부가 펌프 케이스(22)에 나사 결합한다. 펌프 헤드(23)는, 펌프 케이스(22)에 복수의 볼트(31)에 의하여 체결된다. 복수의 볼트(31)는, 펌프 헤드(23)를 관통하고, 펌프 케이스(22)에 나사 결합한다.
펌프 케이스(22) 및 펌프 헤드(23)는, 내부에 3개의 플런저 배럴(32, 33, 34)이 배치된다. 각 플런저 배럴(32, 33, 34)은, 동일한 구성을 이룬다. 펌프 케이스(22) 및 펌프 헤드(23)는, 캠축(24)의 축방향에 직교하는 방향을 따라 3개의 수용 구멍(35, 36, 37)이 마련된다. 수용 구멍(35, 36, 37)은, 펌프 케이스(22)와 펌프 헤드(23)에 걸쳐 형성된다. 각 플런저 배럴(32, 33, 34)은, 각 수용 구멍(35, 36, 37)에 배치된다. 즉, 각 플런저 배럴(32, 33, 34)은, 축방향을 따라 제1 축부(32a, 33a, 34a)와, 제2 축부(32b, 33b, 34b)와, 제3 축부(32c, 33c, 34c)를 갖는다. 플런저 배럴(32, 33, 34)의 외경은, 제1 축부(32a, 33a, 34a), 제2 축부(32b, 33b, 34b), 제3 축부(32c, 33c, 34c)의 순서로 작아진다. 플런저 배럴(32, 33, 34)은, 제1 축부(32a, 33a, 34a)가 수용 구멍(35, 36, 37)에 지지된다.
각 플런저 배럴(32, 33, 34)은, 내부에 축방향을 따라 지지 구멍(38, 39, 40)이 형성된다. 지지 구멍(38, 39, 40)은, 각 플런저 배럴(32, 33, 34)을 축방향으로 관통한다. 플런저 배럴(32, 33, 34)은, 각 지지 구멍(38, 39, 40)에 플런저(41, 42, 43)가 배치된다. 각 플런저(41, 42, 43)는, 각 플런저 배럴(32, 33, 34)의 지지 구멍(38, 39, 40)에 각각 축방향을 따라 이동 가능하게 지지된다.
플런저(41, 42, 43)와 캠(27, 28, 29)의 사이에 각각 태핏(44, 45, 46) 및 롤러(47, 48, 49)가 배치된다. 롤러(47, 48, 49)는, 지지축(50, 51, 52)에 의하여 태핏(44, 45, 46)에 회전 가능하게 지지된다. 플런저(41, 42, 43)는, 축방향의 하단부에 스프링 시트(41a, 42a, 43a)가 배치된다. 플런저 배럴(32, 33, 34)과 스프링 시트(41a, 42a, 43a)의 사이에 압축 코일 스프링(53, 54, 55)이 배치된다. 압축 코일 스프링(53, 54, 55)은, 스프링 시트(41a, 42a, 43a)에 작용하는 부세력(付勢力)에 의하여 플런저(41, 42, 43)를 태핏(44, 45, 46)에 압압하고, 태핏(44, 45, 46)을 통하여 롤러(47, 48, 49)를 캠(27, 28, 29)에 압압시킨다. 롤러(47, 48, 49)는, 외주면이 캠(27, 28, 29)의 외주면에 접촉한다.
플런저 배럴(32, 33, 34)은, 지지 구멍(38, 39, 40)에 있어서의 축방향의 일단부 측에 가압실(56, 57, 58)이 형성된다. 가압실(56, 57, 58)은, 지지 구멍(38, 39, 40)의 내주면과, 플런저(41, 42, 43)에 있어서의 축방향의 일단부 측의 단면과, 후술하는 토출 밸브(64, 65, 66)의 단면과 흡입 밸브(61, 62, 63)의 단면으로 구획된다. 플런저(41, 42, 43)가 지지 구멍(38, 39, 40)을 축방향의 일단부 측으로 이동시킴으로써, 가압실(56, 57, 58)에 흡입된 연료를 가압할 수 있다.
펌프 헤드(23)는, 흡입 밸브(61, 62, 63)와, 토출 밸브(64, 65, 66)가 배치된다. 펌프 헤드(23)는, 플런저 배럴(32, 33, 34)의 지지 구멍(38, 39, 40)에 각각 연통하는 연료 통로(67, 68, 69)가 마련된다. 연료 통로(67, 68, 69)는, 지지 구멍(38, 39, 40)과 일직선상을 이루어 배치된다. 연료 통로(67, 68, 69)는, 일단부가 지지 구멍(38, 39, 40)에 연통하고, 중도부에 흡입 통로(연료 흡입 통로)(70, 71, 72)의 일단부가 연통하며, 타단부에 토출 통로(연료 토출 통로)(73, 74, 75)의 일단부가 연통한다. 흡입 통로(70, 71, 72)는, 연료 통로(67, 68, 69)에 직교하는 방향에 마련된다. 또한, 연료 통로(67, 68, 69)는, 연료 흡입 통로 및 연료 토출 통로의 일부로서 겸용된다.
흡입 통로(70, 71, 72)는, 흡입 밸브(61, 62, 63)가 배치된다. 흡입 밸브(61, 62, 63)는, 압축 코일 스프링(76, 77, 78)에 의하여 흡입 통로(70, 71, 72)를 개방하는 방향으로 부세되고, 액추에이터(79, 80, 81)에 의하여 흡입 통로(70, 71, 72)를 폐쇄하도록 작동한다. 토출 통로(73, 74, 75)는, 토출 밸브(64, 65, 66)가 배치된다. 토출 밸브(64, 65, 66)는, 압축 코일 스프링(82, 83, 84)에 의하여 토출 통로(73, 74, 75)를 폐쇄하는 방향으로 부세되고, 연료 압력에 의하여 토출 통로(73, 74, 75)를 개방하도록 작동한다. 이 경우, 가압실(56, 57, 58)은, 연료 통로(67, 68, 69)와 흡입 통로(70, 71, 72)가 연통한다.
3개의 흡입 통로(70, 71, 72)는, 연통로(연료 흡입 측 연통로)(85)에 의하여 연통한다. 연통로(85)는, 연료 탱크(14)로부터의 연료 라인(L11)(모두 도 1 참조)이 접속된다. 토출 통로(73, 75)는, 타단부에 플러그(86, 87)가 장착되어 폐쇄된다. 토출 통로(74)는, 타단부에 커넥터(88)가 장착된다. 또, 3개의 토출 통로(73, 74, 75)는, 연통로(연료 토출 측 연통로)(89)에 의하여 연통된다. 커넥터(88)는, 연료 고압 라인(L12)을 통하여 코먼 레일(12)(모두 도 1 참조)이 접속된다. 또한, 연통로(89)는, 토출 통로(73, 74, 75)를 연통하는 것이지만, 토출 통로(73, 74, 75)에 대하여 교차하는 것 같은 직선상을 이루어 배치되고, 직접 연통하고 있어도 되며, 토출 통로(73, 74, 75)에 대하여, 도 2의 지면(紙面) 직교 방향으로 오프셋하여 배치되어, 간접적으로 연통하고 있어도 된다.
그 때문에, 캠축(24)이 회전하면, 캠(27, 28, 29)에 의하여 회전력이 왕복 이동력으로 변환되어, 롤러(47, 48, 49) 및 태핏(44, 45, 46)에 전달된다. 롤러(47, 48, 49) 및 태핏(44, 45, 46)의 이동에 의하여 플런저(41, 42, 43)가 플런저 배럴(32, 33, 34)의 지지 구멍(38, 39, 40)에서 축방향을 따라 왕복 이동한다. 흡입 밸브(61, 62, 63)는, 흡입 통로(70, 71, 72)를 개방하고 있고, 플런저(41, 42, 43)가 축방향의 타방 측(도 2 및 도 3에서, 하방 측)으로 이동하면, 연통로(85)의 저압 연료가 흡입 통로(70, 71, 72) 및 연료 통로(67, 68, 69)를 통하여 가압실(56, 57, 58)에 흡입된다. 플런저(41, 42, 43)가 하사점에 도달한 후, 상사점을 향하는 공정에 있어서, 액추에이터(79, 80, 81)를 작동시키면, 흡입 밸브(61, 62, 63)는, 압축 코일 스프링(76, 77, 78의 부세력을 이기고 이동하여, 흡입 통로(70, 71, 72)를 폐쇄한다.
가압실(56, 57, 58)에 저압 연료가 흡입된 상태에서, 플런저(41, 42, 43)가 축방향의 일방 측(도 2 및 도 3에서, 상방 측)으로 이동하면, 액추에이터(79, 80, 81)의 작동 전에는, 저압 연료가 흡입 통로(70, 71, 72)로부터 흡입 밸브(61, 62, 63)를 경유하여, 연통로(85)로 복귀된다. 액추에이터(79, 80, 81)의 작동 후는, 저압 연료가 흡입 밸브(61, 62, 63)에 의하여 폐쇄되고, 가압실(56, 57, 58)의 용적이 축소됨으로써, 가압실(56, 57, 58)의 저압 연료가 가압된다. 가압실(56, 57, 58)의 저압 연료가 소정 압력까지 가압되면, 토출 밸브(64, 65, 66)가 압축 코일 스프링(82, 83, 84)의 부세력과 코먼 레일(12)로부터의 수압력에 저항하여 이동하여 토출 통로(73, 74, 75)를 개방한다. 그러면, 가압실(56, 57, 58)의 고압 연료가 연료 통로(67, 68, 69)로부터 토출 통로(73, 74, 75)에 토출된다. 그리고, 토출 통로(73, 74, 75)의 고압 연료는, 연통로(89)에서 합류하고, 커넥터(88)로부터 연료 고압 라인(L12)(도 1 참조)에 토출된다. 그 후, 플런저(41, 42, 43)가 상사점에 도달하면, 고압 연료의 토출이 종료되고, 플런저(41, 42, 43)가 축방향의 타방 측으로 이동하기 시작하면, 가압실(56, 57, 58)의 용적이 확대됨으로써, 가압실(56, 57, 58)의 압력이 저하되며, 토출 밸브(64, 65, 66)가 압축 코일 스프링(82, 83, 84)의 부세력과 코먼 레일(12)로부터의 수압력에 의하여 이동하여 토출 통로(73, 74, 75)를 폐쇄한다.
<플런저 및 플런저 배럴>
도 4는, 플런저 및 플런저 배럴의 구성을 나타내는 확대도이다. 또한, 각 플런저(41, 42, 43) 및 각 플런저 배럴(32, 33, 34)은, 거의 동일한 구성인 점에서, 플런저(41) 및 플런저 배럴(32)에 대해서만 설명한다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 펌프 헤드(23)는, 펌프 케이스(22)에 볼트(31)에 의하여 체결된다. 펌프 케이스(22) 및 펌프 헤드(23)는, 내부에 수용 구멍(35)이 마련되고, 플런저 배럴(32)은, 수용 구멍(35)에 지지된다. 즉, 플런저 배럴(32)은, 제1 축부(32a)가 수용 구멍(35)에 수용된다. 플런저 배럴(32)은, 축방향의 일단부 측이 펌프 헤드(23)에 체결된다. 복수의 볼트(91)가 펌프 헤드(23)를 관통하고, 선단부의 수나사부(91a)가 플런저 배럴(32)에 있어서의 지지 구멍(38)의 주위, 즉 제1 축부(32a)의 암나사부(32d)에 나사 결합한다. 여기에서, 암나사부(32d)는, 제1 축부(32a)의 단면으로부터 플런저 배럴(32)의 축방향의 타단부 측을 향하여 길이 A1의 범위에 형성된다.
플런저 배럴(32)은, 지지 구멍(38)이 형성되고, 플런저(41)는, 지지 구멍(38)에 이동 가능하게 지지된다. 펌프 헤드(23)는, 연료 통로(67)가 마련되고, 지지 구멍(38)에 연통한다. 연료 통로(67)는, 흡입 통로(70)가 연통함과 함께, 토출 통로(73)가 연통한다. 흡입 통로(70)는, 흡입 밸브(61)(도 3 참조)가 배치되고, 연료 통로(67) 및 토출 통로(73)는, 토출 밸브(64)가 배치된다.
가압실(56)은, 지지 구멍(38)의 내주면과, 플런저(41)의 단면(41b)과, 토출 밸브(64)의 단면에 의하여 구획되어 구성된다. 복수의 볼트(91)가 펌프 헤드(23)를 관통하고, 수나사부(91a)가 플런저 배럴(32)의 암나사부(32d)에 나사 결합함으로써, 플런저 배럴(32)이 펌프 헤드(23)에 체결된다. 이때, 플런저 배럴(32)은, 볼트(91)에 의하여 제1 축부(32a)가 펌프 헤드(23) 측으로 당겨 올라가고, 제1 축부(32a)의 단면(32a1)이 펌프 헤드(23)의 제1 구멍(35a)의 단면(35a1)에 밀착함으로써, 제1 축부(32a)의 단면(32a1)과 제1 구멍(35a)의 단면(35a1)의 사이에 시일부가 구성되어, 시일 성능이 확보된다.
그런데, 상술한 바와 같이, 플런저 배럴(32)은, 펌프 헤드(23)에 복수의 볼트(91)에 의하여 체결된다. 그러면, 볼트(91)의 체결력에 의하여 플런저 배럴(32)이 탄성 변형하고, 지지 구멍(38)의 진원도가 저하된다. 그러면, 플런저(41)와 지지 구멍(38)의 사이에서 고정밀도의 클리어런스를 확보하는 것이 곤란해진다. 특히, 지지 구멍(38)은, 볼트(91)의 수나사부(91a)에 나사 결합하는 플런저 배럴(32)에 있어서의 축방향의 일단부 측이 변형되기 쉽다.
따라서, 본 실시형태에서는, 플런저(41)에 있어서의 축방향의 일단부의 외주면에 오목부(101)를 마련한다. 즉, 플런저(41)는, 원기둥 형상을 이루고, 외주면이 지지 구멍(38)의 내주면과 동심원상으로 배치된다. 그리고, 플런저(41)는, 가압실(56) 측의 일단부의 외경을, 다른 부분의 외경에 대하여 소경으로 함으로써 오목부(101)를 형성하고 있다.
오목부(101)는, 플런저(41)의 일단부 측의 단면(41b)으로부터 타단부 측을 향하여 소정 길이 A2의 범위에 마련된다. 그리고, 오목부(101)는, 볼트(91)의 수나사부(91a)가 플런저 배럴(32)의 암나사부(32d)에 나사 결합하는 나사 결합 위치부터, 플런저(41)의 축방향의 타단부 측까지 마련된다. 즉, 플런저(41)가 상사점 위치에 있을 때, 오목부(101)에 있어서의 플런저(41)의 타방 측(도 4의 하방 측)의 위치 P2는, 플런저 배럴(32)의 암나사부(32d)의 타방 측(도 4의 하방 측))의 위치 P1보다, 타방 측(도 4의 하방 측)에 위치하는 것이 바람직하다.
또, 플런저(41) 및 지지 구멍(38)은, 원기둥 형상을 이루고, 플런저(41)가 지지 구멍(38)을 축방향으로 이동시키기 위해서는, 플런저(41)의 외주면과 지지 구멍(38)의 내주면의 사이에 미소 간극을 확보할 필요가 있다. 미소 간극은, 예를 들면, 직경 방향의 길이가 0.005mm(5미크론)로 설정된다. 한편, 플런저(41) 및 지지 구멍(38)의 일단부는, 오목부(101)에 의하여, 플런저(41)의 일단부의 외주면과 지지 구멍(38)의 일단부의 내주면의 사이에 간극이 마련된다. 플런저(41)의 일단부에 형성된 오목부(101)는, 직경 방향의 길이가 0.05mm 내지 0.2mm의 범위로 설정된다. 그 때문에, 오목부(101)에 의하여 플런저(41)의 일단부의 외주면과 지지 구멍(38)의 일단부의 내주면의 사이에 형성되는 간극의 길이는, 미소 간극의 길이와 오목부(101)의 길이의 합곗값이 된다.
그리고, 플런저(41)의 외주면에 마련되는 오목부(101)에 있어서의 직경 방향의 길이는, 오목부(101)가 마련되어 있지 않은 지지 구멍(38)의 내주면과 플런저(41)의 외주면의 직경 방향의 미소 간극의 길이의 10배 내지 40배로 설정된다.
또한, 플런저(41)가 하사점에 위치했을 때의 가압실(56)의 용적은, 압축 효율에 영향을 주기 때문에, 오목부(101)에 의한 용적 증가를 최대한 억제하여 설계하는 것이 바람직하다.
그 때문에, 볼트(91)의 체결력에 의하여 플런저 배럴(32)이 탄성 변형하고, 지지 구멍(38)의 일단부 측의 진원도가 저하해도, 플런저(41)에 있어서의 축방향의 일단부의 외주면에 오목부(101)가 마련됨으로써, 플런저(41)의 일단부의 외주면과 지지 구멍(38)의 내주면의 사이에 미소 간극보다 큰 간극이 확보됨으로써, 플런저(41)는, 지지 구멍(38)을 원활하게 이동할 수 있다.
<플런저 및 플런저 배럴의 변형예>
도 5는, 플런저 및 플런저 배럴의 구성의 변형예를 나타내는 확대도이다.
본 실시형태의 변형예에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 플런저 배럴(32)의 지지 구멍(38)에 있어서의 축방향의 일단부의 내주면에 오목부(102)를 마련한다. 즉, 지지 구멍(38)은, 원기둥 형상을 이루고, 내주면이 플런저(41)의 외주면과 동심원상으로 배치된다. 그리고, 지지 구멍(38)은, 가압실(56) 측의 일단부의 내경을, 다른 부분의 외경에 대하여 대경으로 함으로써 오목부(102)를 형성하고 있다.
오목부(102)는, 플런저 배럴(32)의 제1 축부(32a)의 단면(32a1)으로부터 타단부 측을 향하여 소정 길이 A3의 범위에 마련된다. 그리고, 오목부(102)는, 볼트(91)의 수나사부(91a)가 플런저 배럴(32)의 암나사부(32d)에 나사 결합하는 나사 결합 위치부터, 지지 구멍(38)의 축방향의 타단부 측까지 마련된다. 즉, 오목부(102)에 있어서의 지지 구멍(38)의 타방 측(도 5의 하방 측)의 위치 P3은, 플런저 배럴(32)의 암나사부(32d)의 타방 측(도 5의 하방 측)의 위치 P1보다, 타방 측(도 5의 하방 측)에 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 지지 구멍(38)의 오목부(102)의 직경 방향의 길이는, 오목부(101)의 길이와 동일하게 하는 것이 바람직하다.
또, 플런저(41)가 하사점에 위치했을 때의 가압실(56)의 용적은, 압축 효율에 영향을 주기 때문에, 오목부(102)에 의한 용적 증가를 최대한 억제하여 설계하는 것이 바람직하다.
그 때문에, 볼트(91)의 체결력에 의하여 플런저 배럴(32)이 탄성 변형하고, 지지 구멍(38)의 일단부 측의 진원도가 저하해도, 지지 구멍(38)에 있어서의 축방향의 일단부의 외주면에 오목부(102)가 마련됨으로써, 플런저(41)의 일단부의 외주면과 지지 구멍(38)의 내주면의 사이에 미소 간극보다 큰 간극이 확보됨으로써, 플런저(41)는, 지지 구멍(38)을 원활하게 이동할 수 있다.
[본 실시형태의 작용 효과]
제1 양태에 관한 연료 펌프는, 펌프 헤드(23)와, 지지 구멍(38, 39, 40)이 마련됨과 함께 지지 구멍(38, 39, 40)의 축방향의 일단부 측이 펌프 헤드(23)에 체결되는 플런저 배럴(32, 33, 34)과, 지지 구멍(38, 39, 40)에 축방향을 따라 이동 가능하게 지지되는 플런저(41, 42, 43)와, 지지 구멍(38, 39, 40)의 일단부와 플런저(41, 42, 43)의 축방향의 일단부로 구획되는 가압실(56, 57, 58)과, 일단부가 가압실(56, 57, 58)에 연통하는 연료 통로(연료 토출 통로)(67, 68, 69)와, 일단부가 연료 통로(연료 토출 통로)(67, 68, 69)에 연통하는 흡입 통로(연료 흡입 통로)(70, 71, 72)와, 지지 구멍(38, 39, 40)의 일단부의 내면 또는 플런저(41, 42, 43)의 일단부의 외면 중 적어도 어느 일방에 마련되는 오목부(101, 102)를 구비한다.
제1 양태에 관한 연료 펌프에 의하면, 지지 구멍(38, 39, 40)의 내주면 또는 플런저(41, 42, 43)의 외주면 중 적어도 어느 일방에 오목부(101, 102)가 마련됨으로써, 플런저(41)의 일단부의 외주면과 지지 구멍(38)의 내주면의 사이에 간극이 확보된다. 그 때문에, 볼트(91)의 체결력에 의하여 플런저 배럴(32)이 탄성 변형하고, 지지 구멍(38, 39, 40)의 일단부 측의 진원도가 저하해도, 플런저(41, 42, 43)는, 지지 구멍(38, 39, 40)을 원활하게 이동할 수 있다. 그 결과, 플런저(41, 42, 43)와 플런저 배럴(32, 33, 34)의 사이의 양호한 작동성을 확보할 수 있다. 또, 지지 구멍(38, 39, 40)의 후가공을 불필요로 하여 가공 비용의 증가를 억제할 수 있다.
제2 양태에 관한 연료 펌프는, 볼트(91)가 펌프 헤드(23)를 관통하고, 선단부가 플런저 배럴(32, 33, 34)에 있어서의 지지 구멍(38, 39, 40)의 주위에 나사 결합함으로써, 플런저 배럴(32, 33, 34)이 펌프 헤드(23)에 체결되며, 오목부(101, 102)는, 플런저 배럴(32, 33, 34)에 있어서의 볼트(91)의 나사 결합 위치부터 지지 구멍(38, 39, 40) 또는 플런저(41, 42, 43)의 축방향의 타단부 측까지 마련된다. 이로써, 볼트(91)의 체결력에 의하여 플런저 배럴(32)이 탄성 변형하고, 지지 구멍(38, 39, 40)의 진원도가 저하되는 영역에 간극을 확보함으로써, 플런저(41, 42, 43)와 지지 구멍(38, 39, 40)의 작동의 원활성을 확보할 수 있다.
제3 양태에 관한 연료 펌프는, 플런저 배럴(32, 33, 34)은, 제1 축부(소경부)(32a, 33a, 34a)와, 제1 축부(32a, 33a, 34a)보다 축방향의 타단부 측에 마련되는 제2 축부(대경부)(32b, 33b, 34b)를 갖고, 제2 축부(32b, 33b, 34b)에 있어서의 축방향의 일단부 측의 단면에 볼트(91)가 나사 결합함으로써, 제1 축부(32a, 33a, 34a)에 있어서의 축방향의 일단부 측의 단면이 펌프 헤드(23)에 밀착하여 시일부가 구성된다. 이로써, 가압실(56, 57, 58)의 높은 시일 성능을 확보할 수 있다.
제4 양태에 관한 연료 펌프는, 지지 구멍(38, 39, 40)의 내주면과 플런저(41, 42, 43)의 외주면은, 동심원상으로 배치되고, 지지 구멍(38, 39, 40)의 내주면에 마련되는 오목부(102) 또는 플런저(41, 42, 43)의 외주면에 마련되는 오목부(101)에 있어서의 직경 방향의 길이는, 오목부(101, 102)가 마련되어 있지 않은 지지 구멍(38, 39, 40)의 내주면과 플런저(41, 42, 43)의 외주면의 직경 방향의 간극의 길이의 10배 내지 40배로 설정된다. 이로써, 가압실(56, 57, 58)의 용적의 변동을 최소한으로 억제하고, 플런저(41, 42, 43)와 지지 구멍(38, 39, 40)의 작동의 원활성을 확보할 수 있다.
제5 양태에 관한 연료 펌프는, 오목부(101, 102)는, 직경 방향의 길이가 0.05mm 내지 0.2mm의 범위로 설정된다. 이로써, 오목부(101, 102)에 의한 간극을 적정값으로 설정할 수 있다.
또한, 상술한 실시형태에서는, 지지 구멍(38, 39, 40)을 축방향으로 동일 직경으로 하고, 일단부를 연료 통로(67, 68, 69)에 연통했지만, 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 지지 구멍을, 지지 구멍(38, 39, 40)과 동일 직경의 본체 구멍과, 지지 구멍(38, 39, 40)보다 세경의 세경부로 구성하고, 세경부를 연료 통로(67, 68, 69)에 연통해도 된다. 이 경우, 플런저(41, 42, 43)는, 본체 구멍만으로 이동 가능하게 지지된다. 그리고, 오목부(101)는, 플런저(41, 42, 43)의 일단부에 마련되고, 오목부(102)는, 본체 구멍의 일단부에 마련된다.
또, 상술한 실시형태에서는, 플런저(41, 42, 43)에 오목부(101)를 마련하거나, 플런저 배럴(32, 33, 34)의 지지 구멍(38, 39, 40)에 오목부(102)를 마련했지만, 플런저(41, 42, 43)에 오목부(101)를 마련함과 함께, 플런저 배럴(32, 33, 34)의 지지 구멍(38, 39, 40)에 오목부(102)를 마련해도 된다.
또, 연료 분사 장치(10)의 형태나 연료 펌프(11)의 형태는, 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 코먼 레일(12)이나 연료 분사 밸브(13)의 수, 연료 펌프(11)의 접속 위치, 플런저(41, 42, 43)나 플런저 배럴(32, 33, 34)의 수 등은, 적절히 설정하면 되는 것이다.
10 연료 분사 장치
11 연료 펌프
12 코먼 레일
13 연료 분사 밸브
14 연료 탱크
21 리테이너
22 펌프 케이스
23 펌프 헤드
24 캠축
25, 26 베어링
27, 28, 29 캠
30. 31 볼트
32, 33, 34 플런저 배럴
35, 36, 37 수용 구멍
38, 39, 40 지지 구멍
41, 42, 43 플런저
44, 45, 46 태핏
47, 48, 49 롤러
50, 51, 52 지지축
53, 54, 55 압축 코일 스프링
61, 62, 63 흡입 밸브
64, 65, 66 토출 밸브
67, 68, 69 연료 통로
70, 71, 72 흡입 통로
73, 74, 75 토출 통로
76, 77, 78 압축 코일 스프링
79, 80, 81 액추에이터
82, 83, 84 압축 코일 스프링
85 연통로
86, 87 플러그
88 커넥터
89 연통로
101, 102 오목부
L11 연료 라인
L12 연료 고압 라인
L13 연료 공급 라인

Claims (5)

  1. 펌프 헤드와,
    지지 구멍이 마련됨과 함께 상기 지지 구멍의 축방향의 일단부 측이 상기 펌프 헤드에 체결되는 플런저 배럴과,
    상기 지지 구멍에 축방향을 따라 이동 가능하게 지지되는 플런저와,
    상기 지지 구멍의 일단부와 상기 플런저의 축방향의 일단부로 구획되는 가압실과,
    일단부가 상기 가압실에 연통하는 연료 토출 통로와,
    일단부가 상기 연료 토출 통로에 연통하는 연료 흡입 통로와,
    상기 지지 구멍의 일단부의 내면 또는 상기 플런저의 일단부의 외면 중 적어도 어느 일방에 마련되는 오목부를 구비하는 연료 펌프.
  2. 청구항 1에 있어서,
    복수의 볼트가 상기 펌프 헤드를 관통하고, 선단부가 상기 플런저 배럴에 있어서의 상기 지지 구멍의 주위에 나사 결합함으로써, 상기 플런저 배럴이 상기 펌프 헤드에 체결되며, 상기 오목부는, 상기 플런저 배럴에 있어서의 상기 볼트의 나사 결합 위치부터, 상기 지지 구멍 또는 상기 플런저의 축방향의 타단부 측까지 마련되는, 연료 펌프.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 플런저 배럴은, 소경부와, 상기 소경부보다 축방향의 타단부 측에 마련되는 대경부를 갖고, 상기 대경부에 있어서의 축방향의 일단부 측의 단면에 상기 볼트가 나사 결합함으로써, 상기 소경부에 있어서의 축방향의 일단부 측의 단면이 상기 펌프 헤드에 밀착하여 시일부가 구성되는, 연료 펌프.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 구멍의 내주면과 상기 플런저의 외주면은, 동심원상으로 배치되고, 상기 지지 구멍의 내주면 또는 상기 플런저의 외주면에 마련되는 상기 오목부에 있어서의 직경 방향의 길이는, 상기 오목부가 마련되어 있지 않은 상기 지지 구멍의 내주면과 상기 플런저의 외주면의 직경 방향의 간극의 길이의 10배 내지 40배로 설정되는, 연료 펌프.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 오목부는, 직경 방향의 길이가 0.05mm 내지 0.2mm의 범위로 설정되는, 연료 펌프.
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