KR102215870B1 - 고압 펌프 - Google Patents

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Abstract

축방향(A) 블라인드 보어(14)를 구비한 펌프 헤드(12)를 갖는 연료 펌프 유닛(10)으로서, 상기 펌프 헤드(12) 내에는 상기 보어(14) 내의 내측 단부(22)로부터 상기 헤드(12) 외부의 외측 단부(24)로 연장되는 피스톤(20)이 배치되고, 상기 외측 단부는 캠 팔로어(26)와, 상기 피스톤(20)을 왕복 변위시키도록 회전하는 캠(28)과 연동하는 연료 펌프 유닛. 상기 연료 펌프 유닛(10)은 상기 펌프 헤드(12)와 상기 캠 팔로어(26) 사이에서 축방향으로 압축되는 코일 스프링(44); 및 상기 캠(28)을 향해 연장되며 상기 피스톤(20)이 연장되는 관통 보어(40)를 구비한 관형 터릿 조립체(30)로서, 상기 스프링(44)의 최종 스파이럴(46)은 상기 터릿(30)의 외부면 둘레에서 미끄러지는, 상기 관형 터릿 조립체(30)를 더 포함한다. 상기 터릿(30)은 상기 펌프 헤드(12)에 일체되지 않은 추가된 부품으로서, 상기 펌프 헤드(12)의 하부면(16)에 대해 인접하게 배치되며, 상기 블라인드 보어(14)는 상기 터릿(30) 내에 배치된 상기 관통 보어(40)에 동축(A)이다.

Description

고압 펌프{HIGH PRESSURE PUMP}
본 발명은 고압 연료 펌프로서, 더욱 상세하게 펌프의 피스톤 둘레에 배치되어 펌프 헤드 외부에 있는 터릿 조립체에 관한 것이다.
고압 연료 펌프 유닛은 일반적으로 내측 블라인드 보어를 갖는 펌프 헤드를 포함하며, 상기 내측 블라인드 보어 내에는 왕복으로 변위하는 피스톤이 배치된다. 펌프 헤드는 헤드로부터 외측으로 연장되며 보어를 둘러싸는 터릿 부재를 구비한다. 캠 팔로어와 펌프 헤드 사이에서 압축되는 코일 스프링은 터릿 상에 축방향으로 유지된다. 고압 연료가 피스톤과 보어 사이에서 누설됨에 따라, 오일과 연료가 캠박스 내에서 임의로 혼합되는 것을 방지하도록 오일 윤활식 펌프 상에서 간극이 미크론이더라도, 펌프 헤드는 환형 그루브와, 상기 그루브로부터 연장되는 리턴 채널을 포함하는 리턴 연료 갤러리를 더 구비한다.
제1 문제점은 안내 보어가 펌프 헤드 내로 그리고 터릿을 통해 길게 연장되어, 보어의 매우 정밀한 기계가공이 어렵다는 점이다. 현재 이용되는 일반적인 간극은 4.5 내지 6.5 ㎛의 범위이다. 또 다른 문제점은 환형 그루브를 기계가공하는 것이 어렵고 비용이 든다는 점이다.
따라서, 본 발명의 목적은, 축방향 블라인드 보어를 구비한 펌프 헤드를 갖는 연료 펌프 유닛으로서, 상기 펌프 헤드 내에는 상기 보어 내의 내측 단부로부터 상기 헤드 외부의 외측 단부로 연장되는 피스톤이 배치되는 연료 펌프 유닛을 제공하는 것이다. 상기 외측 단부는 캠 팔로어와, 상기 피스톤을 왕복 변위시키도록 회전하는 캠과 연동한다. 상기 펌프 유닛은 상기 펌프 헤드와 상기 캠 팔로어 사이에서 축방향으로 압축되는 코일 스프링; 및 상기 캠을 향해 연장되며 상기 피스톤이 연장되는 관통 보어를 구비한 관형 터릿 조립체를 더 포함한다. 상기 스프링의 최종 스파이럴은 상기 터릿의 외부면 둘레에서 미끄러진다. 유리하게, 상기 터릿은 상기 펌프 헤드에 일체되지 않은 추가된 부품으로서, 상기 펌프 헤드의 하부면에 대해 인접하게 배치된다. 상기 블라인드 보어는 상기 터릿 내에 배치된 상기 관통 보어에 동축이다. 본 구성으로 인해, 상기 보어와 상기 피스톤 사이의 간극은 2.5 ㎛로 감소될 수 있다.
상기 터릿 조립체는 리테이너 내에 배치된 내측 관형 슬리브를 포함하며, 상기 리테이너는, 상기 슬리브를 수용하는 컵형상부와, 상기 컵형상부로부터 반경방향 외측으로 연장되는 디스크면을 가지며 상기 펌프 헤드의 하부면에 대해 인접하게 배치된다.
상기 스프링은 상기 리테이너의 외부면 둘레에 결합되고, 상기 디스크면은 상기 펌프 헤드와 코일 스프링 사이에 형성된다.
상기 펌프 유닛은 상기 보어와 상기 피스톤 사이의 연료 누설이 흐르는 연료 리턴 라인을 더 구비한다. 상기 리턴 라인은 저압 라인과 유체 연통한다.
또한, 상기 펌프 헤드의 하부면 내의 상기 보어의 개구는, 예컨대 45°모떼기 또는 환형 숄더를 갖는 카운터-형상의 지오메트리(counter-shape geometry), 카운터싱크(countersink) 또는 카운터보어(counterbore)를 구비함으로써, 상기 터릿이 소정 위치에 있을 때, 상기 카운터싱크는 상기 피스톤 둘레에 환형 포집 그루브(annular collection groove)를 형성하며, 상기 그루브는 상기 리턴 라인의 일부이다.
상기 펌프 유닛은 상기 펌프 헤드를 통해 상기 포집 그루브로부터 상기 저압 라인으로 연장되는 리턴 채널을 더 구비한다.
본 발명에 따른 유닛 펌프의 단면도인 첨부한 도 1을 참조하여 본 발명을 예로서 기술한다.
도 1은 연료 분사 장비의 고압 연료 유닛 펌프(10)를 나타낸다. 유닛 펌프(10)는 메인 축(A)을 따라 축방향으로 연장되며 펌프 헤드(12)의 하부면(16) 내로 개방하는 블라인드 보어(14)를 구비하는 헤드(12)를 포함한다.
명확성을 위해, 본 설명은 도 1의 배향을 이용할 것이다. 이에 따라, "상부(top), 하부(bottom), 아래(under), 위(over), 상위의(superior), 하위의(inferior)"와 같은 표현은 본 발명의 범위를 제한하는 어떠한 의도 없이 이용될 수 있다.
보어(14)의 상부에 배치된 포펫 밸브(18)는 보어(14) 내의 연료 입구를 제어한다. 보어(14) 내에 슬라이딩 가능하게 배치된 피스톤(20)은 펌프 헤드(12) 내의 내측 단부(22)로부터 캠 팔로어(26)와 캠(28)과 연동하는 외측 단부(24)로 연장된다. 캠(28)의 회전은 보어(14) 내에서 황복 축방향(A) 변위하는 피스톤(20)을 작동시킨다.
펌프 유닛(10)은 리테이너(32)를 포함하는 터릿 조립체(30)를 더 구비하며, 상기 리테이너(32)는 그 하부에 구멍 형성된 컵형상부(34)와, 반경방향 외측으로 연장되는 디스크면(36)과, 축방향 관통 보어(40)를 구비한 원통형 슬리브(38)를 가지며, 상기 슬리브(38)는 컵형상부(34) 내에 배치된다. 관통 보어(40)의 직경은 펌프 헤드(12) 내의 보어(14)의 직경과 유사하며, 이는 피스톤 직경으로 조정되며 상대 슬라이딩을 가능하게 한다. 블라인드 보어(14)는 종래기술보다 짧은 축방향 길이를 가지며, 피스톤(20)과 보어(14) 사이 또는 피스톤(20)과 관통 보어(40) 사이의 직경의 간극이 감소될 수 있고, 더욱 타이트한 핏이 밀봉을 개선함에 다라, 이는 본 발명의 주요한 이점을 나타낸다.
강철 또는 플라스틱 재료와 같은 슬리브(38)의 재료를 위해 다수의 변형례가 선택될 수 있다.
도면에 나타낸 바와 같이, 터릿 조립체(30)는 펌프 헤드(12)의 하부면(16)에 대해 위치설정되며, 관통 보어(40)는 펌프 헤드(12)의 블라인드 보어(14)에 동축(A)이며, 피스톤(20)은 양자의 보어(14, 40)를 통해 연장된다.
누설 없는 조립체를 보장하기 위해, 터릿(30)은 밀봉 수단(42)을 더 구비한다. 제공된 실시예에서는, 2개의 O링(42)이 나타나 있지만, 다수의 다른 변형례가 선택될 수 있다. 슬리브(38)와 펌프 헤드(12) 사이에는 상측 시일(42)이 배치되는 한편, 슬리브(38)와 상기 컵형상부(34) 사이의 컵형상부(34)의 하부에는 하측 시일(42)이 있다.
피스톤(20) 둘레에 축방향으로 배치되는 코일 스프링(44)은 캠 팔로어(26)와 디스크면(36) 사이에서 압축되며, 스프링(44)의 최종 상측 스파이럴(46)이 컵형상부(34) 둘레에 결합되어서 압축 스프링(44)은 디스크면(36) 상에 축방향 상측으로 배향된 힘(F)을 발생시킨다.
펌프 유닛(10)에서, 터릿(30)은 펌프 헤드(12)에 고정될 수 있지만, 스프링(44)의 상측방향 힘(F)으로 인해, 펌프 헤드(12)의 하부면(16)에 대해 인접하게 유지될 수도 있다.
캠(28)의 회전은 피스톤(20)의 하부의 바람직하지 못한 작은 반경방향 운동을 발생시켜서, 고정되지 않은/바로 유지된 터릿(30)의 후자의 경우에, 터릿 조립체(30) 또는 리테이너(32) 내의 슬리브(38)는 이러한 작은 반경방향 변위를 동반할 때에 자체 중심설정할 수 있다.
도시하지 않은 변형례에서, 터릿(30)은 리테이너와 슬리브를 통합하는 단일 부품일 수 있다.
작동시에, 피스톤(20)에 의해 펌프 헤드(12) 내에서 압축되는 고압 연료는 피스톤(20)과 보어(14) 사이에서 누설한다. 캠 영역을 윤활하는 오일과 연료가 혼합하는 것을 회피하기 위해, 펌프 유닛(10)은 누설 연료를 포획하여, 저압 라인(50) 또는 펌프 입구 혹은 연료 리턴 라인으로 다시 보내는 리턴 라인(48)을 구비한다. 리턴 라인(48)은 보어(14)를 둘러싸는 환형 포집 그루브(52)와, 상기 포집 그루브(52)로부터 저압 라인(50)으로 펌프 헤드(12) 내에서 연장되는 적어도 하나의 채널(54)을 포함한다.
연료 누설은 피스톤과 보어(14) 사이의 간극에 비해 그루브(52)가 큰 용적임에 따라 그 압력이 강하하는 환형 그루브(52)에 도달한다. 그루브(52)로부터, 저압에 있는 연료는 채널(54) 내로 흘러서 저압 라인(50)으로 마지막으로 도달한다.
펌프 헤드(12)의 하부면(16) 내의 보어(14)의 개구에는 보어(14)의 최종 부분을 확장하는 카운터싱크(56)가 구비된다. 도면에서는 카운터싱크(56)가 45°모떼기되어 있지만, 카운터보어 또는 정방형 숄더와 같은 임의의 다른 카운터-형상의 지오메트리 또는 확장 영역이 이루어질 수 있다. 도면 상에 제공된 실시예에서, 채널(54)은 상기 모떼기(56)로부터 저압 라인(50)으로 연장된다.
펌프 유닛(10) 내의 소정 위치에 있기만 하면, 터릿 조립체(30)의 디스크면(36)은 포집 그루브(52)를 형성하는 카운터싱크(56)를 폐쇄한다.
A: 메인 축
F: 힘
10: 펌프 유닛
12: 펌프 헤드
14: 보어
16: 펌프 헤드의 하부면
18: 포펫 밸브
20: 피스톤
22: 피스톤의 상단부
24: 피스톤의 하단부
26: 캠 팔로어
28: 캠
30: 터릿 조립체
32: 리테이너
34: 컵형상부
36: 디스크면
38: 슬리브
40: 관통 보어
42: 시일
44: 코일 스프링
46: 최종 상측 스파이럴
48: 리턴 라인
50: 저압 라인
52: 환형 그루브
54: 채널
56: 카운터싱크

Claims (6)

  1. 축방향(A) 블라인드 보어(14)를 구비한 펌프 헤드(12)를 갖는 연료 펌프 유닛(10)으로서, 상기 펌프 헤드(12) 내에는 상기 보어(14) 내의 내측 단부(22)로부터 상기 헤드(12) 외부의 외측 단부(24)로 연장되는 피스톤(20)이 배치되고, 상기 외측 단부는 캠 팔로어(26)와, 상기 피스톤(20)을 왕복 변위시키도록 회전하는 캠(28)과 연동하는, 상기 연료 펌프 유닛(10)에 있어서,
    - 상기 펌프 헤드(12)와 상기 캠 팔로어(26) 사이에서 축방향으로 압축되는 코일 스프링(44); 및
    - 상기 캠(28)을 향해 연장되며 상기 피스톤(20)이 연장되는 관통 보어(40)를 구비한 관형 터릿 조립체(30)로서, 상기 코일 스프링(44)의 최종 스파이럴(46)은 상기 터릿 조립체(30)의 외부면 둘레에서 미끄러지는, 상기 관형 터릿 조립체(30)
    를 더 포함하며,
    상기 터릿 조립체(30)는 상기 펌프 헤드(12)에 일체되지 않은 추가된 부품으로서, 상기 펌프 헤드(12)의 하부면(16)에 대해 인접하게 배치되며, 상기 블라인드 보어(14)는 상기 터릿 조립체(30) 내에 배치된 상기 관통 보어(40)에 동축(A)이고,
    상기 터릿 조립체(30)가 고정되지 않아서 상기 터릿 조립체(30)는 상기 피스톤(20)의 반경방향 변위를 동반하기 위해 자체 중심설정하는 것을 특징으로 하는,
    연료 펌프 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 터릿 조립체(30)는 리테이너(32) 내에 배치된 내측 관형 슬리브(38)를 포함하며,
    상기 리테이너(32)는, 상기 슬리브(38)를 수용하는 컵형상부(34)와, 상기 컵형상부(34)로부터 반경방향 외측으로 연장되는 디스크면(36)을 가지며 상기 펌프 헤드(12)의 하부면(16)에 대해 인접하게 배치되는,
    연료 펌프 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 코일 스프링(44)은 상기 리테이너(32)의 외부면 둘레에 결합되고, 상기 디스크면(36)은 상기 펌프 헤드(12)와 상기 코일 스프링(44) 사이에 형성되는,
    연료 펌프 유닛.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보어(14)와 상기 피스톤(20) 사이의 연료 누설이 흐르는 연료 리턴 라인(48)을 더 구비하며,
    상기 연료 리턴 라인(48)은 저압 라인(50)과 유체 연통하는,
    연료 펌프 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 펌프 헤드(12)의 하부면(16) 내의 상기 보어(14)의 개구는 카운터-형상의 지오메트리, 카운터보어 또는 카운터싱크(56)를 구비함으로써, 상기 터릿 조립체(30)가 소정 위치에 있을 때, 상기 카운터싱크(56)는 상기 피스톤(20) 둘레에 환형 포집 그루브(52)를 형성하며,
    상기 그루브(52)는 상기 연료 리턴 라인(48)의 일부인,
    연료 펌프 유닛.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 펌프 헤드(12)를 통해 상기 포집 그루브(52)로부터 상기 저압 라인(50)으로 연장되는 리턴 채널(54)을 더 구비하는,
    연료 펌프 유닛.
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