KR20160002824A - 내연기관의 연료 시스템용 피스톤 펌프, 특히 고압 펌프 - Google Patents

내연기관의 연료 시스템용 피스톤 펌프, 특히 고압 펌프 Download PDF

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올리버 알브레히트
안드레아스 플리쉬
미하엘 렌츠
타밈 라티프
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 실린더 라이너(32)가 고정된 내부 하우징 코어(46), 및 상기 내부 하우징 코어(46)를 방사방향 외부로부터 적어도 부분적으로 둘러싸는 외부 하우징 케이싱(50)을 포함하는, 내연기관의 연료 시스템(10)용 피스톤 펌프(24), 특히 고압 펌프에 관한 것이다. 본 발명에 따라 외부 하우징 케이싱(50)의 적어도 하나의 방사방향으로 돌출한 에지 섹션(52)은 고정 플랜지(74)의 적어도 일부를 형성하고, 상기 고정 플랜지에 의해 상기 피스톤 펌프(24)가 장착 구조에 고정될 수 있다.

Description

내연기관의 연료 시스템용 피스톤 펌프, 특히 고압 펌프{PISTON PUMP, IN PARTICULAR HIGH-PRESSURE PUMP FOR A FUEL SYSTEM FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 피스톤 펌프에 관한 것이다.
시장에는 각각 필요한 연료량을 연료 어큐뮬레이터 또는 연료 분배기 내로 각각 소정의 압력 하에 송출할 수 있는 특히 고압 연료 펌프를 포함하는 내연기관용 연료 시스템이 공지되어 있다. 예컨대, 이러한 고압 연료 펌프는 피스톤 펌프로서 형성된다. 이 경우, 캠 또는 보상 샤프트 상에 방사방향으로 놓인 피스톤에 의해 회전 운동이 행정 운동으로 바뀐다. 피스톤의 행정에 의해 연료가 피스톤 펌프의 작동 챔버 내에서 압축되어 피스톤 펌프 또는 연료 시스템의 고압 측으로 송출될 수 있다. 종종 이러한 피스톤 펌프의 중요한 부재들이 중실의 실시예로 절삭 및/또는 단조 프로세스를 사용해서 제조되며, 이 경우 상응하게 많은 재료 사용량이 필요하고 피스톤 펌프가 전체적으로 비교적 큰 중량을 갖는다.
본 발명의 과제는 중량이 감소하고, 재료 비용 및 제조 비용이 낮아질 수 있는 피스톤 핌프를 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제 1 항에 따른 피스톤 펌프에 의해 해결된다. 바람직한 개선예들은 종속 청구항들에 제시된다. 본 발명에 중요한 특징들은 하기 설명 및 도면들에 나타나며, 상기 특징들은 독자적으로 그리고 다양한 조합으로 본 발명에 중요할 수 있다.
본 발명은, 피스톤 펌프로서 형성된 고압 연료 펌프의 중량이 감소하고, 재료 비용 및 제조 비용이 줄어들 수 있다는 장점을 갖는다. 특히, 피스톤 펌프의 기능을 위해 덜 중요하고 강도에 있어서 덜 임계적인 피스톤 펌프의 영역에서 재료량이 감소할 수 있다. 피스톤 펌프의 중실로 구현된 부재, 예를 들면 내부 하우징 코어는 바람직하게는 피스톤 펌프의 고압 영역에서(만) 사용된다. 피스톤 펌프의 저압 영역에 비교적 얇은 벽의 부재들이 사용될 수 있다. 이로 인해 피스톤 펌프의 작동시 기능상 장점이 얻어질 수 있다. 피스톤 펌프의 부재들의 수도 감소할 수 있고, 이 경우 고정 플랜지 및 피스톤 펌프의 커버가 외부 하우징 케이싱 내에 통합된다. 이는 바람직하게는 일체형으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 피스톤 펌프는 작동 중에 연료로 채워지는 비교적 큰 챔버 섹션을 포함한다. 이로 인해, 피스톤 펌프 내부의 부재들 또는 유체 영역들은 서로 더 양호하게 유압적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 이는 피스톤 펌프의 소위 "댐퍼 챔버" 및 "스텝 챔버" 그리고 유량 제어 밸브에 대한 유압 접속부에 관한 것이다. 이 경우, 피스톤 펌프의 더 작은 흡입 손실 및 피스톤 펌프의 작동 챔버의 더 나은 충전이 이루어진다. 이로 인해 피스톤 펌프 내부에서 증기 형성이 감소할 수 있어서, 피스톤 끼임(piston jamming)의 위험이 더 낮아질 수 있다. 경우에 따라, 본 발명에 따른 피스톤 펌프의 예비 압력이 줄어들 수 있다. 또한, 피스톤 펌프 또는 외부 하우징 케이싱은 비교적 큰 연료 체적을 포함하므로, 피스톤 펌프의 저압 영역에서 유압 맥동이 더 양호하게 댐핑될 수 있다.
또한, 작동 중에 피스톤 펌프의 피스톤 및 실린더 라이너의 실질적으로 균일하고 신속한 가열이 가능해지는데, 그 이유는 실린더 라이너가 피스톤 펌프의 나머지 부재들에 대한 비교적 작은 또는 작은 면의 연결 섹션을 포함하기 때문이다. 이로 인해, 피스톤 끼임의 경향이 줄어든다. 또한, 본 발명에 따른 피스톤 펌프는 더 적은 절삭 가공 비용으로 제조될 수 있다. 피스톤 펌프의 부재들(특히, 저압 영역에서)은 비교적 간단하게 제조되는 선삭 부품으로서 또는 박판-딥 드로잉 부품으로서 형성될 수 있다. 이는 본 발명에 따라 피스톤 펌프가 예컨대 내연기관의 장착 구조 내로 장착될 수 있게 하는 소위 "고객 접속부"에도 사용될 수 있다.
본 발명은 실린더 라이너가 고정된(이는 내부 하우징 코어가 실린더 라이너를 형성하는 것을 포함한다) 내부 하우징 코어, 및 상기 내부 하우징 코어를 방사방향 외부로부터 적어도 부분적으로 둘러싸는 외부 하우징 케이싱을 포함하는, 내연기관의 연료 시스템용 피스톤 펌프, 특히 고압 펌프에 관한 것이다. 본 발명에 따라 외부 하우징 케이싱의 적어도 하나의 방사방향으로 돌출한 에지 섹션은 고정 플랜지의 적어도 일부를 형성하고, 상기 고정 플랜지에 의해 상기 피스톤 펌프가 장착 구조에 고정될 수 있다. 이로 인해, 외부 하우징 케이싱 및 고정 플랜지의 적어도 일부가 공통 부품으로서 구현된다. 따라서, 피스톤 펌프의 부재들의 수가 줄어들 수 있고 제조가 간단해지며 비용이 감소할 수 있다. 또한, 원재료량이 줄어들 수 있다. 예컨대, 내부 하우징 코어는 유사한 종래 부재의 재료량의 약 1/4만을 필요로 하는 블랭크로 제조될 수 있다.
피스톤 펌프의 일 실시예에서, 방사방향으로 돌출하는 가장자리 섹션이 별도의 부품이고 하우징 케이싱의 케이싱 섹션에 가압되거나 및/또는 용접된다. 이로 인해, 방사방향으로 돌출하는 가장자리 섹션, 즉 고정 플랜지와 외부 하우징 케이싱이 상이한 재료로 및/또는 상이한 재료 두께로 구현될 수 있어서, 2개의 부재들이 각각 최적화될 수 있다. 특히, 이로 인해 고정 플랜지의 강성을 높이는 것이 가능하고, 그럼으로써 피스톤 펌프의 기능이 개선된다.
또한, 하우징 케이싱은, 방사방향 내부에서 피스톤 시일을 및/또는 방사방향 외부에서 O-링 시일을 및/또는 축 방향 외부에서 피스톤 스프링을 지지하는 홀딩 섹션을 포함할 수 있다. 이로 인해, 외부 하우징 케이싱은 간단히 피스톤 펌프의 다른 부재들의 고정을 위해 사용될 수 있으므로, 상응하는 별도의 홀딩이 생략될 수 있다. 피스톤을 방사방향 외부에서 둘러싸는 피스톤 시일은 피스톤 펌프의 작동 챔버를 외부를 향해 밀봉할 수 있다. O-링 시일은 피스톤 펌프를 전체적으로 장착 구조에 대해, 또는 피스톤 펌프가 삽입된 장착 구조의 개구에 대해 외부를 향해 밀봉할 수 있다. 피스톤 스프링은 피스톤의 단부면 섹션에 작용하는 캠의 힘에 대항한다. 이로 인해, 본 발명에 따른 피스톤 펌프는 전체적으로 간단해지고 저렴해진다.
특히, 홀딩 섹션은 별도의 부품이며 하우징 케이싱의 케이싱 섹션에 축 방향 또는 방사방향으로 용접되고 및/또는 이것에 축 방향 또는 방사방향으로 가압된다. 예컨대, 이로 인해, 홀딩 섹션이 다른 재료 두께로 구현될 수 있다. 따라서, 홀딩 섹션은 자신의 각각의 기능에 특정하게 부합되므로, 피스톤 펌프가 전체적으로 개선되고, 중량 및 재료 그리고 비용이 절감된다.
피스톤 펌프의 다른 실시예에서, 외부 하우징 케이싱은 적어도 부분적으로 소성 변형에 의해, 특히 딥 드로잉에 의해 제조된다. 이로 인해, 하우징 케이싱은 특히 간단하며 동시에 경제적으로 제조될 수 있다.
또한, 한편으로는 외부 하우징 케이싱과 다른 한편으로는 내부 하우징 코어 사이의 적어도 하나의 챔버 섹션 내에, 저압 접속부에 연결된 적어도 하나의 유체 챔버가 형성될 수 있다. 이로 인해, 피스톤 펌프의 내부에 존재하는 연료 체적이 커지며, 따라서 피스톤 펌프 또는 연료 시스템의 저압 영역 내에서 개선된 맥동 댐핑이 이루어질 수 있다.
피스톤 펌프의 다른 실시예에서, 내부 하우징 코어는 적어도 부분적으로 실질적으로 실린더 형태로 또는 플랫 바아로서 구현되고, 실린더 또는 플랫 바아의 축은 피스톤 펌프의 종축에 대해 수직으로 배치된다. 예컨대, 내부 하우징 코어는 실질적으로 절삭 후가공에 의해 각각 소정의 형태로 되는 중실의 부품으로서 구현된다. 바람직하게는 실린더 또는 플랫 바아의 단부면들에 본 발명에 따른 피스톤 펌프의 유입 밸브 및 배출 밸브가 배치된다. 또한, 피스톤 펌프의 실린더 라이너는 상기 실린더 또는 플랫 바아 내에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다. 이 경우 실린더 라이너는 예컨대 실린더 또는 플랫 바아의 축에 대해 수직으로 배치된다. 실린더 또는 플랫 바아를 바람직하게는 중실로 구현함으로써, 실린더 또는 플랫 바아가 연료 고압에 특히 적합하다. 실린더 형태는 유입 밸브 및 배출 밸브의 조립에 바람직할 수 있다.
피스톤 펌프의 이에 대한 대안적 실시예에서, 내부 하우징 코어는 실질적으로 원통형 디스크로서 구현되고, 원통형 디스크의 축은 피스톤 펌프의 종축에 대해 평행하게 또는 동축으로 배치된다. 특히, 이로 인해 피스톤 펌프의 유압 접속부가 피스톤 펌프의 종축에 대해 규정된 각으로 배치될 수 있다. 상기 각은 구조적으로 비교적 임의로 선택될 수 있다. 이러한 방식으로 형성된 내부 하우징 코어는 특히 간단히 그리고 지속적으로 외부 하우징 케이싱의 방사방향 내부 섹션에 배치되거나 또는 상기 섹션에 연결될 수 있다. 이로 인해, 본 발명에 따른 피스톤 펌프의 강성이 개선될 수 있다.
또한, 내부 하우징 코어가 절삭 가공에 의해 형성될 수 있다. 내부 하우징 코어는 본 발명에 따른 피스톤 펌프의 중앙 부재를 형성한다. 절삭 가공에 의해 내부 하우징 코어가 특정하게 형성될 수 있으므로, 피스톤 펌프의 나머지 부재들과의 연결이 개선될 수 있다.
피스톤 펌프의 제조는 내부 하우징 코어가 금속 분말 사출 성형 방법(MIM, "metal injection molding")에 의해 또는 정밀 캐스팅에 의해 형성되면 저렴해질 수 있다. 이로 인해, 내부 하우징 코어를 제조하기 위한 작업 단계의 수가 줄어들 수 있기 때문에, 비용상 장점이 주어질 수 있다.
피스톤 펌프의 다른 실시예에서, 외부 하우징 케이싱의 케이싱 섹션은 피스톤 펌프의 종축에 대해 수직인 평면에서 실질적으로 방사방향 대칭의 다각형으로서 구현된다. 이로 인해, 외부 하우징 케이싱은 부분적으로 평면을 포함하고, 상기 평면에 피스톤 펌프의 유압 접속부가 매우 양호하게 배치될 수 있다. 다각형은 예컨대 6각형이다.
이하, 본 발명의 예시적인 실시예들이 도면을 참고로 설명된다.
도 1은 내연기관의 연료 시스템용 개략도.
도 2는 도 1의 연료 시스템용 피스톤 펌프의 제 1 실시예의 부분 종단면도.
도 3은 도 2의 선 Ⅲ-Ⅲ을 따른 부분 단면도.
도 4는 피스톤 펌프의 제 2 실시예의 도 2와 유사한 도면.
도 5는 도 4의 선 Ⅴ-Ⅴ을 따른 부분 단면도.
도 6은 피스톤 펌프의 제 3 실시예의 도 2와 유사한 도면.
도 7은 유량 제어 밸브 및 배출 연결부가 120°의 각도로 배치된 도 6의 선 Ⅶ-Ⅶ을 따른 부분 단면도.
도 8은 실질적으로 둥글게 형성된 케이싱 횡단면을 가진 도 2 내지 도 6의 피스톤 펌프의 외부 하우징 케이싱의 측면도.
도 9는 도 8의 선 Ⅸ-Ⅸ을 따른 단면도.
도 10은 실질적으로 6각형으로 형성된 케이싱 횡단면을 가진 외부 하우징 케이싱의 제 2 실시예의 측면도.
도 11은 도 10의 선 ⅩⅠ-ⅩⅠ를 따른 단면도.
도 12는 브래킷으로서 형성된 고정 플랜지를 구비한 외부 하우징 케이싱의 제 3 실시예의 종단면도.
도 13은 피스톤 펌프의 제 4 실시예의 부분 종단면도.
도 14는 피스톤 펌프의 제 5 실시예의 도 2와 유사한 도면.
모든 도면에서 기능이 동등한 부재들 및 크기들은 상이한 실시예에서도 동일한 도면 부호로 표시된다.
도 1은 도시되지 않은 내연기관용 연료 시스템(10)을 개략도로 도시한다. 연료 탱크(12)로부터 연료가 흡입 라인(14)을 통해 예비 송출 펌프(16)에 의해 저압 라인(18)을 통해 그리고 전자기 작동 장치(20)("전자석")에 의해 작동 가능한 유량 제어 밸브(22)를 통해 고압 연료 펌프(이하, 피스톤 펌프(24)라 함)에 공급된다. 피스톤 펌프(24)는 하류에서 고압 라인(26)을 통해 고압 어큐뮬레이터(28; "커먼 레일")에 접속된다.
또한, 실린더 라이너(32), 상기 실린더 라이너(32) 내에 배치된 피스톤(30), 및 상기 실린더 라이너(32)에 의해 둘러싸인 작동 챔버(25), 그리고 상기 피스톤(30)의 축 방향 단부 섹션(38)에 작용하는 캠 디스크(40)가 도 1에 개략적으로 도시된다. 그 밖의 부재들, 예컨대 피스톤 펌프(24)의 밸브들은 도 1에 도시되어 있지 않다. 전자기 작동 장치(20)는 제어 및/또는 조절 장치(42)에 의해 제어된다.
유량 제어 밸브(22)는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 피스톤 펌프(24)와의 유닛으로서도 형성될 수 있다. 예컨대, 유량 제어 밸브(22)는 피스톤 펌프(24)의 강제로 개방 가능한 유입 밸브일 수 있다.
연료 시스템(10)의 작동 중에, 예비 송출 펌프(16)는 연료를 연료 탱크(12)로부터 저압 라인(18) 내로 송출한다. 유량 제어 밸브(22)는 각각의 연료 수요에 따라 폐쇄 및 개방될 수 있다. 이로 인해, 고압 어큐뮬레이터(28) 내로 송출되는 연료량이 영향을 받는다. 연료는 예를 들면 가솔린 또는 디젤 연료이다.
도 2는 도 1의 연료 시스템(10)용 피스톤 펌프(24)의 제 1 실시예를 종단면도로 도시한다. 피스톤 펌프(24)는 도면에서 수직인 종축(44)을 중심으로 적어도 부분적으로 회전 대칭으로 배치된다. 피스톤 펌프(24)는 도면의 중앙 영역에 내부 중실 하우징 코어(46)를 포함하고, 상기 하우징 코어(46)는 종축(44)에 대해 수직으로 배치된 종축(48)을 중심으로 실질적으로 실린더 형태로 형성된다.
또한, 피스톤 펌프(24)는 실질적으로 포트형으로 형성된 얇은 벽의 외부 하우징 케이싱(50)을 포함하고, 상기 하우징 케이싱은 특히 내부 하우징 코어(46)를 방사방향 외부로부터 둘러싼다. 도 2에 따른 피스톤 펌프(24)의 내부 하우징 코어(46)는 중실 재료로 절삭 가공에 의해 제조되고, 외부 하우징 케이싱(50)의 방사방향 내부 섹션에 유압적으로 밀봉 방식으로 연결된다. 따라서, 내부 하우징 코어(46)와 외부 하우징 케이싱(50)은 함께 하우징(도면 부호 없음)을 형성하고, 상기 하우징에 하기에 설명될 피스톤 펌프(24)의 다른 부재들 및/또는 하우징 부분들이 배치된다. 바람직하게는 내부 하우징 코어(46)와 외부 하우징 케이싱(50)은 서로 가압되고 및/또는 용접된다.
외부 하우징 케이싱(50)의 도면에서 볼 때 하부의 가장자리 섹션(52)은 방사방향 외부로 약간 돌출하여 파형으로 구부러진다. 도 3에 도시된 바와 같이, 외부 하우징 케이싱(50)의 방사방향으로 돌출한 가장자리 섹션(52)은 직경으로 반대편에 놓인 2개의 지점에서 고정 플랜지(74)의 일부이고, 상기 고정 플랜지에 의해 피스톤 펌프(24)가 장착 구조(도시되지 않음)에 고정될 수 있다. 장착 구조는 예를 들면 내연기관의 실린더 헤드이다.
도면 상부에서 외부 하우징 케이싱(50)에 공급 연결부(54)가 배치되고, 외부 하우징 케이싱(50)과 유체 밀봉 방식으로 연결된다. 공급 연결부(54)는 피스톤 펌프(24)의 종축(44)에 대해 회전 대칭으로 형성되거나 배치된다. 외부 하우징 케이싱(50)의 도면에서 볼 때 상부 섹션에서, 외부 하우징 케이싱(50)은 압력 댐퍼(56), 여기서는 멤브레인 압력 댐퍼를 둘러싼다.
내부 하우징 코어(46)는 종축(48)에 대해 동축으로 각각 제 1 스텝 보어(도면 부호 없음) 또는 제 2 스텝 보어(도면 부호 없음)를 포함하고, 상기 스텝 보어들은 둘 다 종축(44)에 대해 동축인 블라인드 홀(도면 부호 없음) 내로 통하고, 상기 블라인드 홀 내로 실린더 라이너(32)가 압입된다. 내부 하우징 코어(46) 내의 제 1 보어(도면에서 좌측) 내에 배출 연결부(60)의 섹션이 배치되고, 상기 배출 연결부 내에 배출 밸브가 통합된다. 제 2 보어(도면에서 우측) 내에 유량 제어 밸브(22)의 섹션이 배치된다. 배출 연결부(60)는 고압 라인(26; 도 1 참고)에 유압적으로 연결된다. 바람직하게는 유량 제어 벨브(22) 및 배출 연결부(60)는 내부 하우징 코어(46) 상에 또는 설명된 보어 내로 압입되어 그것에 용접된다. 실린더 라이너(32)는 도면에서 볼 때 상부 섹션에 방사방향 개구들(32a 또는 32b)을 포함하고, 상기 개구들은 실린더 라이너(32) 내에 형성된 작동 챔버(25)를 배출 연결부(60) 또는 유량 제어 밸브(22)의 배출부에 유압적으로 연결한다.
압력 댐퍼(56)의 영역 내에 존재하는, 한편으로는 외부 하우징 케이싱(50)과 다른 한편으로는 내부 하우징 코어(46) 사이의 챔버 섹션은 소위 댐퍼 챔버(62; "유체 챔버")를 형성하고, 상기 댐퍼 챔버는 저압 라인(18)에 접속 가능한 저압 접속부(58)에 유압적으로 연결된다. 도면에서 볼 때 내부 하우징 코어(46)의 하부에 있는 챔버 섹션은 소위 스텝 챔버(63)를 형성한다. 내부 하우징 코어(46)는 유량 제어 밸브(22)를 향한 축 방향 단부 섹션 내에 방사방향 보어들(57a, 57b)을 포함하고, 상기 보어들은 유량 제어 밸브(22)의 유입부를 댐퍼 챔버(62)에 그리고 스텝 챔버(63)에 유압적으로 연결한다.
외부 하우징 케이싱(50)의 도 2에서 볼 때 하부의 섹션에는 여러 부분으로 이루어진 홀딩 섹션(65)이 배치된다. 여러 부분의 홀딩 섹션(65)은 여기서 시일 캐리어(64)로서 형성된 제 1 홀딩 섹션, 시일 홀더(66)로서 형성된 제 2 홀딩 섹션, 및 내부 홀딩 섹션(68)을 포함한다. 시일 캐리어(64), 시일 홀더(66) 및 내부 홀딩 섹션(68)은 각각 종축(44)과 관련해서 실질적으로 회전 대칭으로 형성된다. 여러 부분의 홀딩 섹션(65)은 "고객 접속부"의 부분이고, 상기 고객 접속부에 의해 피스톤 펌프(24)가 전술한 장착 구조 내에 수용될 수 있다.
여기서, 시일 캐리어(64), 시일 홀더(66) 및 내부 홀딩 섹션(68)은 드로잉된 또는 스탬핑된 구부러진 박판(딥 드로잉 부품)을 사용해서 제조된다. 이 부재들은 비교적 낮은 유압을 갖는 스텝 챔버(63)를 한정하기 때문에, 이 부재들은 비교적 얇고 가볍게 형성된다. 상기 3개의 부재들은 서로 적어도 쌍으로 접촉하거나 또는 적어도 부분적으로 그리고 쌍으로 압력 끼워맞춤 방식으로 또는 재료 결합 방식으로 서로 연결된다. 특히, 시일 홀더(66)는 방사방향 내부 영역에서 링 디스크로서 형성되고, 시일 캐리어(64) 및 내부 홀딩 섹션(68)의 섹션은 시일 홀더(66) 내에서 중앙에 배치된 홀을 통해 돌출한다.
시일 캐리어(64)의 방사방향 안쪽의 성형부 내에, 여기서는 O-링 시일로서 형성된 하우징 시일(70)이 배치된다. 이 경우, 시일 캐리어(64)의 성형부는 시일 홀더(66)의 방사방향 외부의 가장자리 섹션과 함께 방사방향 홈을 형성하고, 상기 홈 내에 하우징 시일(70)이 형상 끼워맞춤 결합 방식으로 지지된다. 시일 캐리어(64)는 외부 하우징 케이싱(50)의 도 2에서 볼 때 하부의 단부 섹션에 유체 밀봉 방식으로 연결, 여기서는 용접된다.
도 2의 하부 영역에서, 종축(44)과 동심으로, 나선 스프링으로서 형성된 피스톤 스프링(72)이 배치된다. 피스톤 스프링(72)의 도면에서 볼 때 상부의 단부 섹션은 시일 홀더(66)의 방사방향으로 연장되는 칼라형 섹션에 축 방향으로 접촉하므로, 시일 홀더(66)는 피스톤 스프링(72)용 축 방향 카운터 베어링을 형성한다. 피스톤 스프링(72)의 도면에서 볼 때 하부의 단부 섹션은 스프링 시트(73)에 축 방향으로 접촉하고, 상기 스프링 시트는 피스톤(30)의 도면에서 볼 때 하부의 단부 섹션에서 압력 끼워맞춤 방식으로 또는 재료 결합 방식으로 상기 피스톤에 연결된다.
일체형으로 형성된 피스톤(30)은 실질적으로 2개의 직경(도면 부호 없음)을 갖는다. 피스톤(30)은 피스톤(30)의 축 방향 중앙 영역에서, 실린더 라이너(32)의 내경에 실질적으로 상응하는 비교적 큰 직경을 갖는다. 작동 챔버(25)를 향한 피스톤(30)의 단부 섹션에서 그리고 도면에서 볼 때 하부의 단부 섹션에서, 피스톤은 각각 감소한 직경을 갖는다. 피스톤(30)의 하부 단부 섹션은 시일 캐리어(64)에 의해 지지되는 피스톤 시일(76)에 의해 방사방향으로 둘러싸이므로, 피스톤 펌프(24)로부터 장착 구조 내로 연료의 누설 또는 반대로 장착 구조로부터 피스톤 펌프(24) 내로 유체 매체(예컨대 엔진 오일)의 누설이 방지될 수 있거나 또는 적어도 최소화될 수 있다.
피스톤 펌프(24)의 작동 중에, 피스톤(30)의 유압 및 축방향 운동 또는 위치에 따라 그리고 유량 제어 밸브(22) 및 배출 밸브의 상태에 따라, 연료가 저압 라인(18)으로부터 공급 연결부(54)를 통해 먼저 댐퍼 챔버(62) 내로 그리고 그 다음에 방사방향 보어(57a 및 57b)를 통해 유량 제어 밸브(22)의 유입부로 그리고 그 후에 작동 챔버(25) 내로 흐를 수 있다. 마찬가지로, 피스톤(30)의 유압 및 축 방향 운동 또는 위치에 따라 그리고 유량 제어 밸브(22) 및 배출 밸브의 상태에 따라, 연료가 작동 챔버(25)로부터 고압 라인(26) 내로 압력 하에 송출될 수 있다.
특히, 도 3에는 외부 하우징 케이싱(50)의 방사방향으로 돌출하는 가장자리 섹션(52)이 고정 플랜지(74)로서 형성되는 것이 나타난다. 내연기관의 장착 구조에 피스톤 펌프(24)를 고정하기 위해, 고정 플랜지(74)가 2개의 원형 홀(77)을 포함하고, 상기 홀을 통해 나사(도시되지 않음)가 연장될 수 있다. 고정 플랜지(74)는 시일 캐리어(64)에 유체 밀봉 방식으로 연결, 여기서는 용접된다. 이로 인해, 고정 플랜지(74)의 기계적 안정성이 추가로 개선된다.
도 4는 피스톤 펌프(24)의 제 2 실시예를 도시한다. 이하에서, 특히 도 2와 관련해서 도 4의 실시예의 차이점이 설명된다. 특히, 도 4에 따른 피스톤 펌프(24)의 내부 하우징 코어(46)는 금속-분말 사출 성형 방법에 의해 제조된다. 유사한 방식으로, 내부 하우징 코어(46)는 대안으로서 정밀 캐스팅에 의해서도 형성될 수 있다.
내부 하우징 코어(46)의 도 4에서 볼 때 하부의 단부 섹션은 종축(44)에 대해 동심으로 피스톤(30)을 방사방향으로 둘러싸는 칼라(도면 부호 없음)로 형성된다. 칼라에 의해 여기서 실린더 라이너(32)가 형성되고, 안내 개구는 통상의 방식으로 절삭 가공에 의해 가공된다. 별도의 실린더 라이너(32)는 도 4에 따른 실시예에서 필요 없다.
도 4와 함께 도 5에는 내부 하우징 코어(46)가 특히 컴팩트하게 구성되는 것이 나타난다. 이로 인해, 내부 하우징 코어(46) 및 그에 따라 피스톤 펌프(24)에 대한 특히 작은 설치 공간 또는 특히 적은 질량이 전체적으로 나타난다. 금속-분말 사출 성형에 의해 피스톤 펌프(24)가 더 적은 부품으로 구성될 수 있고, 칩 제거가 생략되거나 최소화된다.
도 6 및 도 7은 함께, 변형을 포함해서, 피스톤 펌프(24)의 제 3 실시예를 나타낸다. 특히, 도 6 및 도 7에 따른 내부 하우징 코어(46)는 실질적으로 원통형 디스크(82)로서 형성되고, 원통형 디스크(82)의 축은 피스톤 펌프(24)의 종축(44)에 대해 평행하게, 여기서는 동심으로 배치된다. 원통형 디스크(82)는 도 2에 따른 내부 하우징 코어(46)의 실시예와 유사하게 절삭 가공에 의해 제조된다.
도 7은 도 6에 대한 평면도와 유사하게 피스톤 펌프(24)의 방사방향 단면도를 도시한다. 도 6과 달리, 유량 제어 밸브(22) 및 배출 연결부(60)는 서로 각(86)으로 배치된다. 각(86)은 종축(44)을 중심으로 방사방향으로 규정되고 여기서는 120도이다.
또한, 도 7에는 원통형 디스크의 방사방향 외부 편평부(88)가 나타난다. 여기서, 편평부(88)는 댐퍼 챔버(62)와 스텝 챔버(63) 사이의 유압 연결을 가능하게 한다. 또한, 도 7에는 방사방향 보어(57a 및 57b)(도 6)에 대해 각각 직각으로 형성된 2개의 방사방향 보어(57c 및 57d)가 나타난다.
각(86)은 비교적 넓은 한계 내에서 120도와는 다른 값을 가질 수 있다. 이는 특히 원통형 디스크(82)로서 내부 하우징 코어(46)의 실시에 의해 가능해진다.
도 8 및 도 9는 함께, 실질적으로 둥글게 형성된 케이싱 횡단면을 가진 피스톤 펌프(24)의 외부 하우징 케이싱(50)의 실시예를 도시한다. 도 2 내지 도 7에 따른 실시예와 유사하게, 외부 하우징 케이싱(50)의 방사방향으로 돌출하는 가장자리 섹션(52)은 고정 플랜지(74)로서 형성된다. 외부 하우징 케이싱(50)의 방사방향으로 서로 마주보는 2개의 영역에서 상기 외부 하우징 케이싱(50)은 2개의 편평부(90)를 포함한다. 편평부들(90)은 특히 외부 하우징 케이싱(50)에 내부 하우징 코어(46), 유량 제어 밸브(22) 및 배출 연결부(60)의 규정된 배치 또는 조립을 가능하게 한다.
도 10 및 도 11은 함께, 실질적으로 6각형으로 형성된 케이싱 횡단면을 가진 피스톤 펌프(24)의 외부 하우징 케이싱(50)의 다른 실시예를 도시한다. 이 경우, 유량 제어 밸브(22) 및 배출 연결부(60)의 배치를 위해 필요한 편평부들(90; 도 8 및 도 9 참고)은 6각형의 변에 의해 저절로 주어진다. 피스톤 펌프(24)의 여기에 도시되지 않은 다른 실시예에서, 외부 하우징 케이싱(50)은 방사방향 대칭인 다각형, 특히 4각형, 5각형 또는 8각형으로서 형성된다.
도 12는 브래킷으로서 형성된 고정 플랜지(74)를 구비한 피스톤 펌프(24)의 외부 하우징 케이싱(50)의 다른 실시예를 도시한다. 고정 플랜지(74)는 도 12에서 별도의 부품이고, 하기에 설명되는 바와 같이, 외부 하우징 케이싱(50)의 - 여기서는 방사방향으로 비교적 짧게 형성된 - 방사방향으로 돌출하는 가장자리 섹션(52)에 강성으로 연결된다. 외부 하우징 케이싱(50)의, 도면에서 볼 때 하부의 방사방향 내부 섹션에는 추가로 시일 캐리어(64)가 상기 도면과 관련해서 변형된 실시예로 배치된다.
외부 하우징 케이싱(50) 및 시일 캐리어(64)는 둘 다 종축(44)에 대해 실질적으로 회전 대칭으로 또는 방사방향 대칭으로 형성된다. 여기서, 시일 캐리어(64)는 도면에서 볼 때 상부로 축 방향으로 돌출한 칼라(94)를 포함하고, 상기 칼라(94)에 의해 시일 캐리어(64)가 외부 하우징 케이싱(50)에 연결된다. 도 2 내지 도 11에서와 같이, 도 12에서도 외부 하우징 케이싱(50) - 및 시일 캐리어(64) - 이 적어도 부분적으로 소성 변형에 의해, 특히 딥 드로잉에 의해 제조된다.
피스톤 펌프(24)의 그 밖의 부재들은 도 12에서 명확성을 위해 도시되어 있지 않다. 바람직하게, 도 12에 도시된 부재들의 제조는 제 1 단계에서 고정 플랜지(74)가 가압 연결(96)에 의해 방사방향 외부에서 외부 하우징 케이싱(50)의 도면에서 볼 때 하부의 케이싱 섹션에 연결되도록 이루어진다. 제 2 단계에서, 하부로부터 외부 하우징 케이싱(50)의 방사방향으로 돌출하는 가장자리 섹션(52)과 고정 플랜지(74)의 방사방향 내부 섹션 사이에 방사방향으로 연장하는 용접 결합(98)이 형성된다.
유사한 방식으로, 시일 캐리어(64)는 외부 하우징 케이싱(50)에 연결될 수 있다. 이 경우, 제 1 단계에서 시일 캐리어(64)의 축 방향으로 돌출하는 칼라(94)는 상기 외부 하우징 케이싱(50)의 도면에서 볼 때 하부의 방사방향 내부 섹션에 가압된다. 제 2 단계에서, 상기 방식으로 제조된 가압 연결은 바람직하게는 방사방향으로 연장하는 용접 결합에 의해 추가로 고정된다. 도면 하부 영역에서 시일 캐리어(64)가 종축(44)에 대해 중심에 배치된 원형 개구(100)를 포함하고, 상기 개구(100)를 통해 피스톤(30)이 돌출할 수 있다(도시되지 않음).
도 13은 피스톤 펌프(24)의 제 4 실시예를 도시한다. 이 경우, 고정 플랜지(74)는 도 2 내지 도 11과 유사하게 실질적으로 외부 하우징 케이싱(50)의 방사방향으로 돌출하는 가장자리 섹션(52)에 의해 형성된다. 시일 캐리어(64)는 여기서 외부 하우징 케이싱(50)의 도면에서 볼 때 하부의 축 방향 단부 섹션에 연결되고, 이를 위해 방사방향으로 돌출한 가장자리 섹션(52)은 추가의 스탬핑을 포함한다(도면 참고). 바람직하게는 연결이 용접에 의해, 예를 들면 방사방향으로 연장하는 I-시임 또는 도 13에서 화살표 101로 표시된 바와 같이 할로우 시임(hollow seam)에 의해 이루어진다. 대안으로서, 시일 캐리어(64)와 외부 하우징 케이싱(50) 사이의 연결이 루트 융합(root fusion)에 의해서도 가능하다.
도 14는 피스톤 펌프(24)의 제 5 실시예를 도시한다. 이 경우, 시일 캐리어(64)는 도 12와 유사하게 도면에서 볼 때 상부로 축 방향으로 돌출한 칼라(94)를 포함하고, 상기 칼라(94)에 의해 상기 시일 캐리어(64)가 외부 하우징 케이싱(50)의 축 방향 단부 섹션의 방사방향 내부 영역에 연결된다. 바람직하게는 상기 연결은 제 1 제조 단계에서 압입에 의해 이루어지고 제 2 제조 단계에서 용접 시임에 의해 추가로 고정된다. 예를 들면, 상시 시임은 I-시임이다. 루트 융합도 도 13과 유사하게 가능하다. 외부 하우징 케이싱(50)과 시일 캐리어(64) 사이의 연결은 도 14에서 화살표 102로 표시된다.
10 연료 시스템
24 피스톤 펌프
32 실린더 라이너
46 내부 하우징 코어
50 외부 하우징 케이싱
52 가장자리 섹션
58 저압 접속부
62 유체 챔버
65 홀딩 섹션
70 O-링 시일
72 피스톤 스프링
82 원통형 디스크

Claims (11)

  1. 실린더 라이너(32)가 고정된 내부 하우징 코어(46), 및 상기 내부 하우징 코어(46)를 방사방향 외부로부터 적어도 부분적으로 둘러싸는 외부 하우징 케이싱(50)을 포함하는, 내연기관의 연료 시스템(10)용 피스톤 펌프(24), 특히 고압 펌프에 있어서,
    상기 외부 하우징 케이싱(50)의 적어도 하나의 방사방향으로 돌출한 가장자리 섹션(52)은 고정 플랜지(74)의 적어도 일부를 형성하고, 상기 고정 플랜지에 의해 상기 피스톤 펌프(24)가 장착 구조에 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프(24).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 방사방향으로 돌출한 가장자리 섹션(52)은 별도의 부품이고, 상기 하우징 케이싱(50)의 케이싱 섹션에 가압 및/또는 용접되는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프(24).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 하우징 케이싱(50)은 홀딩 섹션(65)을 포함하고, 상기 홀딩 섹션(65)은 방사방향 내부에서 피스톤 시일(76) 및/또는 방사방향 외부에서 O-링 시일(7) 및/또는 축 방향 외부에서 피스톤 스프링(72)을 지지하는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프(24).
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 홀딩 섹션(65)은 별도의 부품이고, 상기 하우징 케이싱(50)의 케이싱 섹션에 축 방향으로 또는 방사방향으로 용접되고 및/또는 상기 케이싱 섹션에 축 방향으로 또는 방사방향으로 가압되는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프(24).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 하우징 케이싱(50)은 적어도 부분적으로 소성 변형에 의해, 특히 딥 드로잉에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프(24).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 한편으로는 상기 외부 하우징 케이싱(50)과 다른 한편으로는 상기 내부 하우징 코어(46) 사이의 적어도 하나의 챔버 섹션 내에, 저압 접속부(58)에 연결된 적어도 하나의 유체 챔버(62)가 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프(24).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내부 하우징 코어(46)는 적어도 부분적으로 실질적으로 실린더 형태로 또는 플랫 바아로서 형성되고, 실린더 또는 플랫 바아의 축(48)은 상기 피스톤 펌프(24)의 종축에 대해 수직으로 배치되는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프(24).
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내부 하우징 코어(46)는 실질적으로 원통형 디스크(82)로서 형성되고, 상기 원통형 디스크(82)의 축은 상기 피스톤 펌프(24)의 종축(44)에 대해 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프(24).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내부 하우징 코어(46)는 절삭 가공에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프(24).
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내부 하우징 코어(46)는 금속 분말 사출 성형 방법에 의해 또는 정밀 캐스팅에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프(24).
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 하우징 케이싱(50)의 케이싱 섹션이 상기 피스톤 펌프(24)의 종축(44)에 대해 수직인 평면에서 실질적으로 방사방향 대칭의 다각형으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤 펌프(24).
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