디젤 연료분사펌프의 기계식 가바나용 플라이웨이트의 리프트 조정장치

본 발명은 디젤 연료분사펌프의 기계식 가바나(governor)용 플라이웨이트의 리프트 조정장치에 관한 것으로서, 특히 엔진의 부하나 회전 속도에 맞추어 연료의 분사량을 증감시키기 위해 컨트롤 랙(control rack)을 조정함에 있어, 연료량 제어캠을 조정하는 플라이웨이트의 리프트가 정확하고 용이하게 가변 및 세팅되도록 한 직렬형 연료분사펌프의 기계식 가바나용 플라이웨이트의 리프트 조정장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 디젤엔진은 압축되어 연소실로 흡입된 공기로 연료를 분사하여 착화되게 하는 방식을 채용하고 있기 때문에, 연료의 무화를 위한 연료분사펌프를 갖추고 있다.

또한, 디젤엔진의 연료분사펌프에서는 가바나가 사용되고 있는데, 통상 플라이웨이트의 원심력과 제어 스프링의 탄성력을 조합시켜, 그 기계적인 구조에 의해 컨트롤 랙 및 그에 연동되는 분사펌프 플런저의 유효 행정을 제어하므로서, 엔진의 부하 및 회전 속도에 맞추어 연소실로 분사되는 연료의 분사량을 조정한다.

이와 같은 디젤 연료분사펌프의 가바나에 관한 것으로서, 대한민국 실용신안등록 출원 제96-368호에는 본 출원인에 의해 제안된 디젤엔진용 연료분사펌프의 기계식 가바나의 시동랙크 가변장치가 개시되어 있다.

또한, 도 1에는 일반적인 디젤 연료분사펌프에 사용되는 기계식 가바나의 상세한 구조가 도시되어 있다.

가바나의 플라이웨이트(1)는 엔진에 의해 구동되는 캠 샤프트(3)의 단부에 설치되어 함께 회전되고, 그 원심력에 의해 슬리브(5)를 리프트(도면의 우측 방향으로 이동)시키도록 구성된다.

슬리브(5)는 시프터(7)와, 텐션핀(9)을 중심으로 회동하는 텐션레버(11)의 일측 단부와 조립되며, 시프터(7)의 단부와 가바나 커버 자체에 취부되는 스프링시트(13) 사이에 아이들 스프링(15)을 개재하여 설치된다. 텐션레버(11)와 캔슬 스프링(17)에 의해 일체가 된 가이드 레버(19)는 상단의 볼 조인트(21)에 의해, 컨트롤 랙(23)과 볼 조인트(25)로 연결된 플로팅 레버(27)와 연결된다. 따라서, 플로팅 레버(27)는 텐션레버(11)의 반시계 방향 회전에 연동되어, 핀(29)을 중심으로 반시계 방향으로 회전된다.

슬리브(5)에 연동되는 텐션레버(11)의 상단에는 도 2에 상세하게 도시된 바와 같이, 아우터 스프링(31a)과 인너 스프링(31b)으로 구성된 가바나 제어 스프링(31)이 스프링 시트(33a, 33b)의 사이에 설치된다.

텐션레버(11)의 상단은 가바나 커버(35)에 지지된 샤프트(37)를 따라 슬라이드되는 스프링 시트(33a)와 고정되므로서, 가바나 제어 스프링(31)력에 의해 플라이웨이트(1)에 의한 슬리브(5)의 리프트량이 조정되도록 구성된다.

또한, 텐션레버(11)의 상단에는 푸시로드(39)를 개재하여 연료량 제어캠(41)이 연동된다. 따라서, 연료량 제어캠(41)은 텐션레버(11)의 반시계 방향 회전에 대하여, 핀(43)을 중심으로 회전된다.

연료량 제어캠(41)에는 센서 레버(45)의 일측 단부가 접촉되어 연동되며, 그 센서 레버(45)는 핀(47)을 중심으로 시계 방향으로 회전되면서, 타측 단부에 가이드 핀(49)으로 연결된 컨트롤 랙(23)을 조정하므로서, 연료으 분사량을 제어한다.

종래 기술에서 설명된 디젤 연료분사펌프의 기계식 가바나에 있어서, 플라이웨이트(1), 가바나 제어 스프링(31) 및 연료량 제어캠(41)에 의하여, 엔진 성능을 만족하는 가바나 선도가 얻어지는 과정이 도 3 및 도 4에 잘 나타나 있다.

텐션레버(11)의 반시계 방향 회전에 대하여, 연료량 제어캠(41)은 핀(43)을 중심으로 같은 방향으로 회전된다. 이때, 연료량 제어캠(41)과 센서 레버(45)는 서로 접촉되므로서, 그 캠의 형상에 따라 접촉점(F)이 변화된다. 센서 레버(45)의 타단은 컨트롤 랙(23)과 연결되어 있으므로, 접촉점(F)의 변화에 따라, 핀(47)을 중심으로 시계 방향으로 회전되면서,컨트롤 랙(23)을 도 3의 우측 방향으로 이동시킨다.

따라서, 접촉점(F)이 변화됨에 따라 컨트롤 랙(23)의 위치가 변화되고, 캠 형상에 의한 가바나 선도(CG)가 얻어진다.

한편, 엔진의 구동력으로 회전되는 플라이웨이트(1)는 슬리브(5)를 리프트시키게 되는데, 이때 슬리브(5)는 아이들 스프링(15) 및 가바나 제어 스프링(31)과 접촉되므로서, 스프링의 자유장에 의해 리프트 값(L1, L2, L3)이 얻어지고, 이것에 의하여 플라이웨이트의 리프트 선도(FG)가 얻어진다.

따라서, 상기한 캠 형상에 의한 가바나 선도(CG) 및 플라이웨이트의 리프트 선도(FG)의 관계에 의하여, 연료량 제어 캠선도가 얻어진다.

한편, 플라이웨이트(1)의 리프트 값(L1, L2, L3)이 변경되면, 캠의 형상이 동일할지라도 상이한 가바나 선도가 발행된다.

예를 들어, 가바나 제어 스프링(31)의 아우터 스프링(31a)의 자유장이 증가되어 플라이웨이트(1)와의 접점이 L3에서 L3'로 변화되었다고 가정할 때, 가바나 선도는 실선에서 점선과 같이 변경된다.

이 변화는 엔진의 성능에 큰 영향을 미치게 된다. 즉, 도 4의 빗금친 부분만큼 컨트롤 랙(23)의 이동량이 감소되어, 연료분사펌프로부터 연소실로 공급되는 연료량이 감소되고, 가바나선도가 변경된 회전 구간에서 출력의 저하가 초래된다.

반대로, 가바나 제어 스프링(31)의 자유장이 감소되면, 컨트롤 랙(23)의 이동량이 증가되어, 필요 이상의 연료가 공급되며, 그에 따라 배기가스가 과도하게 배출된다.

이러한 문제점을 고려한 것으로서, 종래의 디젤 연료분사펌프의 기계식 가바나에는 가바나 제어 스프링(31)의 자유장을 조정할 수 있도록 하는 수단이 마련되어 있다.

즉, 도 2에 도시된 샤프트(37)의 컨트롤 로드부(37a)는 연료분사펌프의 제작 및 조립시, 컨트롤 랙(23)의 이동량을 조정하기 위하여, 가바나 제어 스프링(31)의 리프트 값을 조정할 수 있도록 구성된다.

예를 들어, 샤프트(37)의 컨트롤 로드부(37a)는 가바나 커버(35)에 결합된 상태에서 작업자에 의해 전,후진 되므로서, 스프링 시트(33a, 33b)의 사이 간격을 넓히고, 가바나 제어 스프링(31)의 자유장 L2, L3가 조정되게 한다.

그러나, 종래의 가바나 제어 스프링(31)의 조정 수단은 구조적으로 리프트 값 L2, L3가 동시에 변경되도록 구성되므로서, L2와 L3의 리프트 차이가 항상 일정하게 되는 문제점이 있다.

따라서, 가바나 제어 스프링(31)에 의한 편차가 발생될 경우, 즉 리프트 값이 L3에서 L3'로 변경되었을 때, 이를 복원하기 위해 샤프트(37)의 컨트롤 로드부(37a)를 조정하더라도, L2의 위치가 동시에 변경되므로서, 다시 위상값의 차이가 발생되고, 실제적으로 엔진의 성능이 저하되는 문제점을 초래하게 된다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 목적에서 제안된 것으로서, 가바나 제어 스프링의 인너 스프링 및 아우터 스프링의 위상값이 각각 개별적으로 조정되도록 하므로서, 플라이웨이트의 리프트 값 설계의 자유도가 향상되고, 플라이웨이트의 리프트 값이 용이하고 정확하게 조정되도록 하며, 엔진의 성능이 향상될 수 있도록 한 디젤 연료분사펌프의 기계식 가바나용 플라이웨이트의 리프트 조정장치를 제공한다.

도 1은 일반적인 디젤 연료분사펌프의 기계식 가바나 전체를 도시한 개략적인 사시도,

도 2는 종래 공지된 가바나 제어 스프링의 조립 상태를 도시한 단면도.

도 3은 종래 공지된 가바나의 구성을 개략적으로 도시한 구성도.

도 4는 종래의 플라이웨이트의 리프트 선도와 연료량 제어 캠 선도과의 관계를 도시한 도면.

도 5(a)는 본 발명에 의한 디젤 연료분사펌프의 기계식 가바나용 플라이웨이트의 리프트 조정장치를 도시한 단면도.

도 5(b)는 본 발명에 의한 디젤 연료분사펌프의 기계식 가바나용 플라이웨이트의 리프트 조정장치를 도시한 것으로서, 도 5(a)의 조정 상태를 도시한 단면도.

도 6은 본 발명에 의한 가바나의 구성을 개략적으로 도시한 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 플라이웨이트, 11 : 텐션레버, 31 : 가바나 제어 스프링, 31a : 아우터 스프링, 31b : 인너 스프링, 33a : 제 1 스프링 시트, 33c : 제 2 스프링 시트, 35 : 가바나 커버, 37 : 샤프트, 37a : 컨트롤 로드부, 51 : 가이드 스크류

상술한 목적을 실현하기 위한 수단으로서, 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

도 5(a)는 본 발명에 관련된 디젤 연료분사펌프의 기계식 가바나용 플라이웨이트의 리프트 조정장치를 도시한 단면도이고, 도 5(b)는 도 5(a)의 조정 상태를 도시한 단면도이며, 도 6은 본 발명에 의한 가바나의 구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.

본 발명을 설명함에 있어, 종래 기술에서 인용된 도면과 동일한 본 발명의 구성에 대해서는 설명의 명료성을 위해 동일한 부호를 사용한다. 또한, 도 1의 구성을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도면에서의 설명 부호 (1)은 엔진에 의해 구동되는 캠 샤프트(3)의 단부에 원심력을 받도록 설치된 플라이웨이트를 지칭한다.

플라이웨이트(1)는 원심력에 의해 아이들 스프링(13)에 탄지된 슬리브(5)를 리프트(도면의 우측 방향으로 이동)시킨다.

슬리브(5)는 시프터(7)와 텐션레버(11)의 일측 단부와 조립된다.

슬리브(5)에 연동되어 핀(9)을 중심으로 반시계 방향으로 회전되는 덴센레버(11)의 상측 단부는, 아우터 스프링(31a)과 인너 스프링(31b)으로 구성된 가바나 제어 스프링(31)으로 상호 연결되고, 샤프트(37) 상에서 슬라이드 가능하게 결합된 스프링 시트(33a, 33c)의 사이에 설치된다.

일측의 시프링 시트(33a)는 샤프트(37)상에서 스토퍼(55) 또는 샤프트(37)와 일체로 된 스토퍼(55)에 의해 지지되어, 텐션레버(11)에 결하된 타측 스프링 시트(33c)와의 사이 간격이 제한되게 하며, 슬리브(5)에 연동되는 텐션레버(11)의 회전시 고정단으로 된다.

따라서, 플라이웨이트(1)의 리프트는 아이들 스프링(13), 인너 스프링(31b) 및 아우터 스프링(31a)력에 의해 단계적으로 이루어지며, 그에 따라 리프트 선도가 만들어진다.

또한, 텐센레버(11)의 상측 단부는 푸시로드(39)를 개재하여 핀(43)을 중심으로 회전되는 연료량 제어캠(41)과 연결된다. 연료량 제어캠(41)은 센서 레버(45)의 일측 단부와 접촉되어 연동되며, 그 센서 레버(45)는 핀(47)을 중심으로 시계방향으로 회전되면서, 타측 단부에 가이드 핀(49)으로 연결된 컨트롤 랙(23)을 조정하므로서, 연료의 분사량을 제어한다.

이와 같은 구성들은 포함하는 디젤 연료분사펌프의 기계식 가바나에 있어서, 본 발명에 의한 플라이웨이트의 리프트 조정장치는 가바나 제어 스프링(31)의 자유장에 의해 리프트 값(L2, L3)이 변경될 경우, 아우터 스프링(31a)과 인너 스프링(31b)를 각각 개별적으로 조정하므로서, 종래 기술의 문제점을 해소한 기술적 구성으로 이루어진다.

보다 구체적으로, 샤프트(37)의 컨트롤 로드부(37a)는 연료분사펌프의 제작 및 조립시, 가바나 제어 스프링(31)의 자유장이 조정되게 하여 그 리프트 값이 조절되도록, 가이드 스크류(51)의 중공에 전,후 방향(도면의 좌,우 방향)으로 이동이 가능하게 나사 결합된다.

가이드 스크류(51)는 다시 가바나 커버(35)에 전,후 방향(도면의 좌,우 방향)으로의 이동이 가능하게 나사 결합된다.

샤프트(37)의 일측에는 스토퍼(55)에 의해 지지된 제 1 스프링 시트(33a)가 슬라이드 가능하게 삽입되고, 샤프트(37)의 타측이 결합된 가이드 스크류(51)에는 제 1 스프링 시트(33a)에 대향하는 제 2 스프링 시트(33c)가 슬라이드 가능하게 삽입된다.

제 2 스프링 시트(33c)는 슬리브(5)를 개재하여 플라이웨이트(1)에 연동되는 텐션레버(11)와 결합된다.

여기서, 본 발명의 가바나 제어 스프링(31)을 구성하는 아우터 스프링(31a)은 제 1 스프링 시트(33a)와 제 2 스프링 시트(33c)의 사이에 탄지된다. 또한, 인너 스프링(31b)은 제 1 스프링 시트(33a)와 가이드 스크류(51)의 단부의 사이에 탄지된다.

이상에서 설명된 구성들을 포함하는 본 발명의 플라이웨이트의 리프트 조정장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

가바나 제어 스프링(31)의 아우터 스프링(31a)이 단품 편차에 의해 자유장이 변경(도 4의 L3에서 L3'로 변경)되었다고 하면, 먼저 샤프트(37)의 컨트롤 로드부(37a)를 조정하여, 그 샤프트(37)가 도 5(b)와 같이 좌측으로 전진되도록 한다.

이때, 제 2 스프링 시트(33c)는 텐션레버(11)와 결합되고, 그 텐션레버(11)가 엔진의 일정 회전수에 의해 움직임이 없기 때문에, 샤프트(37)의 이동에 대하여 고정단으로 된다.

반면, 제 1 스프링 시트(33a)는 샤프트(37)의 이동에 따라, 도면의 좌측으로 함께 전진되므로서, 가바나 제어 스프링(31)의 아우터 스프링(31a) 및 인너 스프링(31b)의 길이를 동시에 증가시킨다.

이와 같은 상태에서, 인너 스프링(31b) 즉, 리프트(L2)는가이드 스크류(51)를 조정하여, 도면의 좌측 방향으로 전진시키므로서, 다시 원래의 상태로 복원된다.

한편, 도면에서의 미설명 부호(53)은 록너트를 지칭하는데, 이 록너트(53)는 상기한 샤프트(37)의 컨트롤 로드부(37a) 및 가이드 스크류(51)의 조정후, 각각의 부품을 고정시키기 위해 체결된다.

이상에서 설명된 구성 및 작용을 통하여 알 수 있듯이, 본 발명에 의한 디젤 연료분사펌프의 기계식 가바나용 플라이웨이트의 리프트 조정장치는 종래 기술의 문제점을 실질적으로 해소하게 된다.

즉, 본 발명에 의하면 가바나 제어 스프링의 인너 스프링 및 아우터 스프링의 위상값이 각각 개별적으로 조정되므로서, 플라이웨이트의 리프트 값 설계의 자유도가 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 플라이웨이트의 리프트 값이 용이하고 정확하게 조정되므로서, 궁극적으로 엔진의 성능이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

아울러, 본 발명에 의하면 연료분사펌프의 제조시, 스프링의 자유장 편차에 의해 발생되는 스프링의 교체 및 그에 따른 공수를 줄일 수 있다.

한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며,특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.