KR100267829B1 - 재생펌프 및 임펠러 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 재생펌프에 관한 것으로, 임펠러 (28)가 유로 (34)에 회전할 수 있게 제공되어 있다. 다수의 베인부재 (39)와 두개의 인접한 베인부재(39)를 두개를 나누는 간막이벽 (41) 이 임펠러 (28) 의 외주에 형성되어 있다.

베인부재 (39)는 베인부재 (39)의 저단부가 임펠러 (28)의 회전방향 (R)에서 뒷쪽으로 경사져 있고, 베인부재 (39)의 저단부가 회전방향 (R)에 대해 앞쪽으로 경사지도록 만곡되어 있다.

각각의 베인부재 (39)를 뒷쪽으로 경사지도록 임펠러의 측면에서 베인홈(40)으로 들어가는 유체의 선회흐름과 베인부재 (39)의 저단부 사이에 형성된 각이 감소하여 선회흐름을 베인홈 (40)에 원활하게 들어가도록 한다.

또한, 베인부재 (39)의 저단부를 앞쪽으로 경사지게 하므로서 운동에너지를 베인홈 (40)에 흐르는 유체에 효율적으로 부여함으로서 크게 펌핑효율을 향상시킨다.

이 방식에서 임펠러의 구성이 향상되고, 베인홈 안 및 밖으로의 유체 흐름이 향상되어 펌핑 효율을 향상시킨다.

Description

재생펌프 및 임펠러 제조 방법

제1도는 차량용 연료공급장치의 구조를 도시한 개략도.

제2도는 본 발명의 제 1 실시예를 따르는 재생펌프를 이용한 연료펌프의 수직 단면도.

제3도는 제2도의 연료펌프의 펌프부를 도시한 확대 단면도.

제4도는 제3도의 핌프부의 케이싱 본체를 도시한 사시도.

제5도는 제3도의 펌프부의 케이싱 커버의 사시도.

제6도는 화살표 방향에서 보았을 경우의 제2도의 선 (VI-VI)를 택한 단면도.

제7도는 제 1 실시예의 임펠러 일부 절단 단면도.

제8도는 케이싱에 설치되었을 경우 제7도의 임펠러를 도시한 부분 확대 평면도.

제9도는 화살표 방향에서 보았을 경우의 제8도의 선 (IX-IX)를 택한 단면도.

제10a도는 베인부재의 베인면의 곡률반경 (r)과 펌핑효율 사이의 관계를 도시한 그래프.

제10b도는 베인부재의 저단부와 임펠러의 원주방향 사이의 각 (θ1) 과 펌핑 효율사이의 관계를 도시한 그래프.

제10c도는 베인부재의 선단부와 임펠러의 원심방향 사이의 각 (θ2) 과 펌핑 효율사이의 관계를 도시한 그래프.

제10d도는 베인부재의 곡률높이 (i)와 펌핑효율의 관계를 도시한 그래프.

제11도는 시험재품의 임펠러를 도시한 부분 확대 평면도.

제12도는 시험재품의 임펠러를 도시한 부분 확대 평면도.

제13도는 시험재품의 임펠러를 도시한 부분 확대 평면도.

제14도는 시험품의 임펠러를 도시한 부분 확대 평면도.

제15도는 연통부 베인 길이 (L1)와 핌핑효율 사이의 관계를 도시한 그래프.

제16도는 차량용 연료펌프의 부하와 회전속도사이의 관계를 도시한 그래프.

제17도는 제 1 실시예 (실선) 및 종래의 제품 (점선)의 토출량 특성과 전기전류특성을 나타낸 그래프.

제18도는 바람직한 토출량 특성의 변화를 설명한 그래프.

제19도는 제 1 실시예의 임펠러가 이용된 유동 통로 대표 치수(Rm)와 팸핑효율사이의 관계를 도시한 그래프.

제20도는 제 1 실시예의 임펠러의 베인길이 (L2)와 팸핑효율 사이의 관계를 도시한 그래프.

제21도는 제 1 실시예의 임펠러 (실선) 및 종래의 제품 (점선)이 이용된 연료펌프의 토츨량 특성과 전기 전류특성을 도시한 그래프.

제22도는 제 1 실시예의 임펠러의 제조공정을 설명한 흐름도.

제23도는 제22도의 제조공정을 설명한 몰드의 부분적으로 생략된 단면도.

제24도는 제22도의 제조과정의 버르제거공정을 설명한 도면.

제25도는 제22도의 제조공정의 양단면 연삭공정을 설명한 도면.

제26도는 제22도의 제조공정의 외경 연삭공정을 설명한 도면.

제27도는 제22도의 제조공정의 외경연삭공정을 설명한 부분 확대단면도.

제28도는 본 발명의 제 2 실시예의 임펠러를 도시한 부분 확대 평면도.

제29도는 본 발명의 제 3 실시예의 임펠러를 도시한 부분 확대 평면도.

제30도는 본 발명의 제 4 실시예의 임펠러를 도시한 부분 확대 평면도.

제31도는 본 발명의 제 5 실시예의 임펠러를 도시한 부분 확대 평면도.

제32도는 본 발명의 제 6 실시예의 임펠러를 도시한 부분 확대 평면도.

제33도는 본 발명의 제 7 실시예의 임펠러를 도시한 부분 확대 평면도.

제34도는 종래의 연료펌프의 주요부분을 도시한 확대 단면도.

제35도는 제34도의 선 (XXXV-XXXV)를 택한 종래 연료펌프의 주요부분을 도시한 확대 단면도.

본 발명은 임펠러 형상을 개량한 재생펌프 및 이 재생펌프의 임펠러를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 재생펌프는 점도가 낮은 액체를 소량 보내어 높은 펌핑으로 하는 소평펌프, 예를 들면, 자동차용 연료펌프로서 사용되고 있다.

이러한 연료펌프는 모터를 내장하고 있다. 이 모터는 교류전원에 의해 발생된 전력에 의해 구동된다. 따라서 자원절약화 및 지구환경보호라는 사회적 요구에서, 펌핑효율을 향상시키기 위한 연료비 개선(교류전원 부하의 감소)이 근년의 중요한 기술적 과제로 되고 있다.

종래의 재생펌프를 도 34 및 도 35에 도시했다.

임펠러 (11)는 케이싱 (12)내의 펌프 유로 (13)에 수용되어 회전한다.

임펠러(11)의 외주부에는 다수의 베인부재 (14) 가 형성되어 있고, 두개의 인접한 베인부재 (14) 사이의 각각의 베인홈 (15)이 간막이벽 (16)에 의해 축방향으로 두개로 나누어져 있다. 임펠러 (11)를 화살표 (R) 방향으로 회전시키면, 펌프유로(13) 에 흡입된 유체가 베인부재 (14)로 부터 운동에너지를 받아서 펌프 유로(13)내의 토출구쪽으로 압송된다. 이때, 각각의 베인홈(15) 의 유체는 회전원심력을 받아서, 베인홈내의 외주측으로 유출한다.

그리고, 화살표(B2)로 표시한 바와 같이, 유체는 펌프유로(13)의 내벽과 충돌하여서 흐름 방향을 바꾼다.

또한, 화살표 (B2)로 표시한 유체 흐름은 임펠러의 측면으로 부터 하류측(반회전 방향측)의 별도의 베인홈 (13)에 유입되어 재차 외주측으로 유출한다.

이러한 흐름을 반복함으로써, 선회흐름이 형성되고, 유체는 펌프유로(13)내를 선회하면서 토출구쪽으로 향해서 승압되어 간다.

도 34의 화살표 (B1) 및 (B2)로 표시되고 있는 흐름은 임펠러 (11)에 고정된 회전좌표계에서 볼때의 흐름을 나타내고 있다.

상술한 것과 같은 재생펌프에 있어서는, 핌프유로내의 선회흐름이 펌프성능에 커다란 영향을 부여한다는 것이 알려져 있어 핌프유로내의 선회흐름을 원활히 발생시키므로서, 지속, 강화하는 것이 펌프효율을 높이는데 중요하다. 그러나, 상기 종래의 구성에서는 화살표 (B2)로 표시된 선회흐름이 임펠러의 측면측으로부터 베인홈 (15)에 유입될 때, 선회흐름이 베인부재(14)의 근원부에 90°가까운 각도로 충돌하기 때문에 선회흐름의 속도가 베인부재(14)의 근원부에 의해 크게 약해져서, 선회흐름이 베인홈 (15)내에 원활히 유입할 수가 없다.

또한, 화살표 (B2)로 표시한 선회흐름은 임펠러의 회전방향 및 연료의 흐름 방향이 화살표 (R) 방향임에도 불과하고 임펠러의 방사상 방향으로 향해서 베인홈(13)에서 유출되어 베인홈(15)에서 유출할때의 원심력을 연료의 흐름방향에 효율좋게 작용시킬수 없다.

더구나, 간막이벽 (16)의 선단면이 임펠러 (11)의 최외주까지 연장하고 있기 때문에 간막이벽(16)의 선단면과 펌프유로 벽면 사이에 선회흐름이 미치지 않는 영역이 발생하고 이 영역에 역류가 발생하여서 펌핑효율이 저하하게 된다.

일본 특허 공보 제 63-63756 호 공보에 개시된 연료펌프는 도 34 및 도 35에 도시된 재생펌프를 이용하는 것으로 알려져 있다.

상기와 같은 재생펌프의 문제점을 해결하는 기술로서 종래부터 각종의 형상의 임펠러가 제안되고 있다.

예를 들어, 베인홈을 회전방향과 반대의 방향으로 경사시키는 구조, 즉 베인홈 전체를 뒤로 경사시키는 구성이 일본 공개 공보 제 57-99298 호에 개시되어 있다.

베인홈을 경사시키는 구성과 베인홈을 나선모양으로 형성하는 구성이 일본 공개 공보 제 57-206795 호에 개시되어 있다. 일본 특허 공개 공보 제 61-210288 호에는 간막이벽 높이를 베인부재 보다 낮게한 구성을 개시하고 있다.

또한, 일본 공개 공보 제 57-81191 호, 제 57-97097 호 및 4-228899호에는 송풍기의 임펠러가 개시되어 있고, 블레이드의 선단부를 회전방향으로 향해서 앞으로 경사시킨 구성과 간막이벽의 높이를 블레이드의 선단면보다 낮게 한 구성이 개시되어 있다.

그러나, 일본 공개 공보 제 57-99298 호 또는 57-206795 호에 개시되었듯이, 베인홈의 전체가 뒤로 경사진 형상에서는 베인홈으로부터의 유출방향이 회전방향에 대하여 후방으로되어 토출구로 향하는 운동에너지를 유체에 효율적으로 부여하는 것이 곤란하였다.

일본 공개 공보 제 57-206795 호에 개시된 나선 모양의 베인홈의 경우에 베인홈으로부터의 유출방향이 회전방향에 대하여 후방으로 되기 때문에 토출구로 향하는 운동에너지를 유체에 효율적으로 부여하는 것이 곤란하였다.

일본 공개 공보 제 61-210288 호에 개시된 구성에서는 여전히 평판상의 베인 부재를 채용하고 있기 때문에 상술의 종래기술과 동일하게 베인홈에의 유입과 이 베인홈으로부터의 유출이 비효율적이었다.

일본 공개 공보 제 57-81191 호, 57-97097 호 및 4-228899 호에 개시된 형상에서는 블레이드 선단부만을 회전 방향에 대해 앞으로 경사시킨 형상이기 때문에 베인홈에의 유입이 원활하지 않다는 문제점이 있었다.

또한, 이들의 형상은 송풍기로서 사용한 경우에는 연료와 같은 비압축 유체의 경우, 높은 효율을 발휘할 수 없는 것이었다.

간막이벽 높이를 베인부재 보다 낮게 할 경우, 베인부재의 강도가 저하된다.

특히, 임펠러가 수지로 성형되는 경우, 임펠러의 외경연삭에 있어서, 베인부재가 결손하고, 수득률이 저하할 우려가 있었다.

또한, 베인부재의 선단면을 회전방향에 대하여 뒤로 경사 혹은 앞으로 경사시킨 경우, 임펠러의 외경 연삭에 있어서, 베인부재에 걸리는 응력이 크게 되어 베인부재가 결손하고, 수득률이 저하할 우려가 있었다.

본 발명은 종래 기술의 문제점에 비추어 행해진 것으로, 베인홈에의 유체의 유입 및 토출을 개선한 것으로, 펌프유로내에 있어서의 선회흐름을 방해하는 일 없이, 그리고 펌프유로내의 유체에 효율좋게 운동에너지를 부여하여 펌프효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 베인홈으로부터의 유체의 유입 및 토출을 개선하면서 펌프유로내의 유체에 효율좋게 운동에너지를 부여할 수 있는 임펠러를 베인부재의 결손을 저감하므로서 제조하는 것이다.

위의 목적을 성취하기 위해, 본 발명의 재생펌프는 흡입구, 토출구 및 이들 양자를 연결하는 원호상의 펌프 유로를 포함하는 케이싱과, 이 케이싱에 회전할 수 있게 수납되어 상기 펌프유로에 대응하는 위치에 다수의 베인부재가 형성된 원판형 임펠러를 구비한다.

이 재생펌프에서, 각각의 베인부재의 상류측 면 또는 하류측면은 베인부재의 저단측 위에 위치하고 임펠러의 회전방향으로부터 뒷쪽으로 경사진 평면단면과, 베인부재의 외주측 위에 위치하여, 임펠러의 회전방향에 대해 앞쪽으로 경사진 평면 단면을 포함한다.

본 발명에 의해 유체를 가압하여 공급하는 재생펌프의 임펠러의 제조 방법은 이 임펠러는 베인부재의 외주부가 한쪽 원주 방향으로 경사지도록 외주상에 형성된 다수의 베인홈을 포함하며, 수지의 상기 원판 임펠러를 성형하는 수지 성형 공정과; 이 베인부재의 경사방향을 따라 공구를 임펠러의 선단면에 상대적으로 이동시키므로써 수지성형공정에서 성형된 임펠러의 베인부재의 선단면을 연삭하는 외경연삭공정을 구비한다.

본 발명의 또 다른 태양에 따라, 회전을 전달하기 위해 회전축이 끼워져 꼭 맞게 고정된 끼워맞춤구멍을 포함하고, 이 임펠러의 회전은 소정의 방향으로 제한되는 재생펌프의 제조방법이 제공된다. 이 방법은 한 측에만 실질적으로 끼워맞춤 구멍 개구부에 테이퍼된 면을 형성하는 공정과; 이 테이퍼된 면측으로 부터 끼워맞춤구멍에 회전축을 끼워서, 이 임펠러를 케이싱에 위치시켜서 임펠러의 회전방향과 소정의 방향을 일치시키는 조립공정을 구비한다.

본 발명의 또 다른 태양에 따라, 자동차의 연료탱크에 마련되어 연료를 가압하여 이를 내연기관에 공급하는 연료펌프가 마련된다.

이 연료펌프는 원통형 하우징과; 이 하우징의 일단에 마련되어, 연료탱크로 부터 연료를 흡입하여 이를 하우징에 토출시키는 펌프부와; 하우징에 마련되어, 이 연료펌프를 회전/구동시키는 모터부와; 하우징의 타단에 마련되어 펌프부로부터 토출되어 하우징의 내측을 통과한 연료를 토출하는 토출구를 포함한다.

펌프부는 펌프유로가 일단에 형성되어 연료탱크와 연통하는 흡입구와, 타단에 형성되어 하우징의 내측과 연통하는 토출구를 포함하며, 상기 원호상의 펌프유로가 형성된 케이싱과; 상기 케이싱에 회전할 수 있게 수납되어 모터부에 의해 회전/구동되는 원판형 임펠러를 구비한다.

이 임펠러는, 이 각각의 베인부재가 펌프 유로의 하류측과 마주한 베인면과, 펌프 유로의 상류측과 마주한 베인면을 포함하며, 상기 하류측 베인면과 상류측 베인홈은 베인부재의 근원단측 위의 베인면의 부분이 임펠러의 회전방향으로부터 뒷쪽으로 기울어져 있고, 상기 베인부재의 외주측위의 베인면의 부분이 임펠러의 회전방향에 대해 앞쪽으로 경사지도록 만곡되어 있으며, 베인홈이 형성된 상기 다수의 각각의 베인부재와; 인접한 두개의 베인부재 사이의 홈을 임펠러의 일단면과 마주한 제 1 홈 단면과, 임펠러의 타단면과 마주한 제 2 홈 단면과, 외주측에서 상기 제 1 및 제 2 홈 단면을 축방향으로 연결하는 연통홈으로 분할하는 칸막이벽을 구비한다.

상술한 구성에 있어서, 각각의 베인부재의 저단부가 임펠러의 회전방향으로 부터 뒷쪽으로 경사지어, 임펠러의 측면으로 부터 베인홈에 들어온 선회흐름이 베인부재의 저단부에 충돌하는 경우, 베인부재의 저단부와 선회 흐름(도 8) 사이에 형성된 각 (θ0)이 감소하게 되어 선회흐름이 베인홈에 원활하게 흐르게 된다.

또한, 베인부재의 선단부가 회전방향에 대해 앞쪽으로 경사져, 베인부재가 회전방향으로 이동하는 운동에너지를 베인홈에 흐른 유체에 효과적으로 적용함으로써 펌프효율이 현저하게 증가한다.

본 발명의 임펠러의 제조 방법에 따라, 임펠러의 베인부재의 선단면은 공구를 상대적으로 경사방향으로 임펠러의 선단면으로 이동하므로써 연삭되어 연삭공정시 베인부재에 가해진 응력이 임펠러의 경사에 의해 감소되어 베인부재의 파손이 감소한다.

자동차용 연료펌프에 적용되는 본 발명의 재생펌프의 제 1 실시예에 관하여 도면을 참고로 하면서 설명할 것이다.

도 1은 자동차 엔진(1)용 연료공급장치 (2) 의 구조를 도시한 개략도이다.

연료공급장치 (2)는 연료탱크 (3) 에 설치된 연료펌프 (4)와, 이 연료펌프(4)로 부터 토출된 연료압력을 조절하는 조절기 (5)와, 엔진 (1)의 실린더에 분사 공급하는 인젝터 (6) 및 이들을 접속하는 배관을 포함한다.

자동차상에 설치된 밧데리 (7)에서 전력이 공급할때, 연료펌프 (4)가 작동하여 연료를 필터 (8)를 통해 흡입하여 토출관(9)에 토출한다.

한편, 조절기 (5)에서 토출된 과잉연료는 리턴관 (10)을 경유해 연료탱크 (3)에 복귀한다.

다음, 연료펌프 (4)의 구성을 설명한다. 도 2는 연료펌프 (4)의 종단면도이다.

연료펌프 (4)는 펌프부 (21)와 이 펌프부 (21)를 구동시키는 모터부 (22)로 구성되어 있다.

모터부 (22)는 브러쉬를 지닌 직류 모터이고, 원통상의 하우징(23)내에 영구자석(24)이 환상형으로 배치되어 있고, 영구자석(24)의 내주측에 동심으로 아마츄어 (25)를 배치한 구성을 하고 있다.

펌프부 (21)의 구성을 설명한다.

도 3은 펌프부 (21)의 확대도, 도 4는 케이싱 본체(26) 의 사시도, 도 5는 케이싱 커버 (27)의 사시도이고, 도 6은 화살표 방향에서 보아서 도 2의 선(VI-VI)을 택한 단면도이다.

도 3에 나타난 바와 같이, 펌프부 (21)는 케이싱 본체 (26), 케이싱커버(27) 및 임펠러 (28)로 구성되어 있다.

케이싱 본체 (26) 와 케이싱 커버 (27)는, 예를 들면, 알루미늄의 다이케스팅 성형으로 형성된다.

케이싱 본체 (26)는 하우징 (23)의 일단에 압착 고정되어 있고, 그 중심에 끼워 붙여진 베어링(30)에 아마츄어(25)의 회전축(31)이 관통지지되어 있다.

한편, 케이싱 커버 (27)는 케이싱 본체(26)에 덮혀진 상태에서 코킹등에 의해 하우징 (23)이 일단에 고정되어 있다.

케이싱커버(27)의 중심에는 트러스트 베어링 (32)이 고정되고, 이에의해, 회전측(31)의 트러스트 하중에 받아지도록 되어 있다. 이들 케이싱 본체 (26)와 케이싱 커버 (27)는 밀페된 하나의 케이싱이 구성되고, 그 내부에 임펠러(28)가 회전이 자유롭게 수납되어 있다.

도 6에 나타난 바와 같이, 임펠러(28)의 중심에는 D자 형상의 끼워 맞춤 구멍 (33)이 형성되어 있고, 이 끼워맞춤구멍(33)이 회전축(31)의 D커트부(319)에 끼워맞추어져 있다. 이에 의해, 임펠러 (28)는 회전축 (31)과 일체가 되어 회전하나, 축방향으로 약간 이동가능하다.

또한, 끼워 맞춤 구멍 (33)의 모터측면의 약간의 부분이 임펠러 (28)의 우측을 구별하는데 이용되는 테이퍼된 면 (33a)에 형성되어 있다.

도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이, 원호상의 펌프 유로(34)가 케이싱본체(26)와 케이싱 커버(27)의 내면 사이에 형성되어 있다.

또한, 펌프 유로 (34)의 일단과 연통하는 흡입구 (35)가 케이싱 커버 (27)에 형성되어 있는 반면, 펌프 유로 (34)의 타단과 연통하는 토출구(36)가 케이싱 본체 (36)에 형성되어 있다.

연료의 역류를 방지하는 간막이부 (37)가 흡입구 (35)와 토출구 (36) 사이에 형성되어 있다.

상기 토출구(36)는 케이싱 본체 (26)에 관통되어 모터 부분 (22)내의 공간에 연통하고 있다. 따라서, 토출구(36)를 통해 토출된 연료가 모터부 (22)내의 공간을 통과하여 하우징 (23)의 타단에 설치된 연료토출구(43) (도 2)를 통해 토출된다.

한편, 필터 (8) (도 1)가 흡입부 (38)의 외측에 장착되어 있다.

본 발명의 특징부인 임펠러 (28)의 형상을 설명한다. 도 7은 임펠러(28)의 부분적으로 절단한 사시도이다.

도 8은 케이싱내에 임펠러가 장착된 상태의 일부 확대한 평면도이고, 도 9는 화살표 방향에서 본 도 8의 선 (IX-IX)를 택한 단면도이다.

임펠러 (28)는 유리 섬유, PPS 등을 포함하는 페놀수지로 형성되어 있다. 임펠러 (28)는 임펠러의 양단면과 외주면을 수지 성형 및 절삭에 의해 제조된다.

도 7에 나타난 바와 같이, 다수의 베인부재 (39)가 임펠러의 외주부에 형성되어 있다. 또한, 간막이벽 (41)이 베인부재 (39) 사이의 각각의 베인홈 (40)을 축방향으로 2분할 한다.

각각의 간막이벽 (41)은 임펠러의 단면중 하나에 마주한 제 1 홈단면과, 임펠러의 단면중 나머지와 마주한 제 2 홈 단면과, 외주부에 있어서 축방향으로 연통하는 연통홈 단면을 형성하여, 이 결과, 도 9에 나타난 바와 같이, U 자 형상의 베인홈 (40)이 얻어진다.

각각의 베인부재 (39)는 임펠러 회전방향의 하류측에는 베인면 (39a)을 임펠러 회전방향의 상류에는 베인면 (39b)를 포함하고, 양 베인면 (39a), (39b) 이 도 7 및 도 8에 나타난 바와 같이 원호상으로 만곡되어 있다.

또한, 각각의 베인면 (39a), (39b)의 외주단과 근원단이 임펠러 (28)의 중심(0)을 통하는 직경선의 위치에 위치하고 있다.

특히, 각각의 베인면(39a), (39b)의 근원단부를 임펠러(28)의 회전방향(R)에 대하여서 뒤로 경사시켜 각 베인면(39a), (39b)의 근원부가 임펠러(28)의 원주방향 접한선과 아루는 각(θ1)을 90°보다 크게 하고 있다.

또한, 각 베인면(39a), (39b) 선단측의 회전방향(R)에 향해서 앞으로 경사시켜서 각 베인면(39a), (39b)의 선단측과 임펠러(28)의 원주방향 접선으로 이루는 각도(θ2)가 90°보다도 작게 하고 있다.

또한, 각 베인홈(40)의 휨이 내주측에서 비등하게 되도록 각 베인부재(39)의 두께가 외주측을 향해서 점차 두껍게 형성되어 있다. 간막이벽(41)의 선단면(41a)이 각 베인부재(39)의 선단면(39c)의 내주측에 위치하고 있어 간막이벽(41)의 양측의 저면(41b), (41c)에 따라 흐르는 연료를 베인면(39a)상에서 합류시키고 있다.

또한, 간막이벽 (41)의 선단면 (41a)은 베인면 (39a)의 최심 중앙부 (39d)의 외주측 위에 위치함과 더불어, 베인면 (39b)의 가장 돌출한 중앙부분 (39e)의 가장 외주측에 위치하고 있다.

제 1 실시예에서, 재생펌프의 부품의 각 부 치수는 하기 표(1) 및 (2)와 같다.

[표 1]

[표 2]

도 8에 나타난 바와 같이, 베인홈폭 (f)은 베인홈 (40)의 경방향의 폭을 나타내고, 그리고, 곡률반경 (r)은 베인면 (39a), (39b)의 곡률반경을 표시하고, 곡률높이 (i)는 베인면 (39a)의 양단부를 연결하는 직선에서 베인면 (39a)의 중앙부 [최심부 (39d)] 까지의 수직거리를 나타낸다.

도 9에 나타난 바와 같이, 직경 (D)은 임펠러 (28)의 직경을 표시하고, 두께(t)는 임펠러 (28)의 축방향 두께를 표시하고, 베인연통부 길이 (L1)는 간막이벽(41)의 선단면 (41a)에서 외주측으로 뻗은 베인부재 (39)의 방사상 길이를 표시하고, 베인길이 (L2) 전장은 베인부재 (39)의 근원부와 외주면 (39c) 사이의 방사상길이를 표시한다.

또한, 제9도에 나타난 바와 같이, 간막이벽 높이 (h)는 베인부재 (39)의 근원부와 간막이벽 (41)의 선단면 (41a)사이의 방사상 거리를 표시하고, 중앙부거리 (c)는 베인면 (39a)의 최심중앙부 (39d)와 베인부재 (39)의 근원부 사이의 방사상 거리를 표시한다. 베인홈 깊이 (b)는 저면 (41c)의 선단과 임펠러 (28)의 측단면 사이의 축방향 거리를 나타낸다.

또한, 도 9에 도시되어 있듯이, 축방향 틈새 (d)는 임펠러 (28)의 측단면과 펌프유로 (34)사이의 거리를 표시한다.

방사상 방향 틈새 (e)는 임펠러 (28)의 베인부재 (39)의 외주면 (39c)과 펌프 유동통로 (34)의 외주면 사이의 거리를 표시한다.

위에서 설명한 실시예의 작용에 대하여 설명한다.

모터부 (22)에 급전하여 아마츄어(25)를 회전시키면, 임펠러는 화살표(R)로 표시된 방향으로 아마츄어(23)의 회전축(31)과 일체가 되어 회전한다. 따라서, 임펠러(28)의 외주위의 베이부재(39)가 펌프작용을 하도록 원호상의 펌프 유로(34)에서 이동한다.

이러한 펌핑작용에 의해, 연료탱크(3)내의 연료가 필터(8)를 통해 흡입구(35)로 nxj 펌프 유로(34)에 흡입되어, 이 펌프 유로(34)를 통해 토출구(36)에 도달하여 모터부(22)를 통과하여 토출구(43)로 토출된다.

이 경우에, 상기 펌프작용은 베인부재(39)의 이동에 의한 연료의 이송과 베인홈(40)내의 연료가 원심력에 의해서 운동에너지를 부여하면서 이동하는 것에 의해 얻어진다.

각 베인홈(40)내의 연료는 원심력을 받아서 각 베인홈(40)내를 외주측으로 유출하여 펌프유로(34)의 내벽과 충돌하여 두 흐름으로 나누어진다.

다음, 펌프유로(34)의 내벽을 따라 흐른후, 연료가 재차 베인부재(39)의 근원측에서 베인홈(40)으로 흘러 원심력을 받는다.

이와같이하여서, 임펠러(28)의 간막이벽(41)의 저면(41b) 및 (41c)을 따르는 두 개의 선회흐름이 형성되고, 이들 선회흐름은 베인홈(40)에 유입, 유출을 반복하는 중에 강화되어 간다.

이와같은 재생펌프에 있어서, 펌프효율을 높이기 위해, 연료가 임펠러의 측면으로부터 각 베인홈(40)으로부터 유입하기 쉽게 하고 회전방향(R)의 운동에너지를 효율좋게 연료에 부여할 수 있도록 설계되어야 한다.

이러한 관점에서 이 실시예에서, 도 8에 나타난 바와 같이, 각각의 베인부재 (39)의 근원부를 뒤로 경사시켜서, 베인부재(39)의 근원부와 임펠러(28)의 원주에 접한 선과 이루는 각(θ1)이 90°보다 크게 함과 동시에 베인부재(39)의 선단측을 회전방향(R)에 대하여 앞으로 경사시켜서 베인부재(39)의 선단측과 임펠러(28)의 원주에 접한선이 이루는 각도(θ2)를 90°보다도 작게 하고 있다.

이 경우에 각각의 베인부재(39)의 근원부를 뒤로 경사지게 함으로써 임펠러의 측면에서 베인홈(40)으로 유입하는 선회흐름과 베인부재(39)의 근원부와 이루는 각도(θ0)(도 8 참조)가 작게 되어, 베인홈(40)내에 원활하도록 유입된다.

또한, 각각의 베인부재(39)의 선단측을 회전방향(R)에 대해 앞으로 경사지게 함으로써, 베인홈(40)에 유입된 연료가 베인홈(40)에서 외주측을 향해서 유출할때의 임펠러(28)의 회전방향 전방을 향하여 유출된다. 따라서, 펌프유로(34)에서 흡입구에서 토출구까지 흐르는 연료의 유속을 임펠러(28)의 회전속도에 매우 근접한다.

즉, 베인홈(40)에 유입된 연료에 베인부재(39)로부터 효율좋게 운동에너지가 부여될 수 있도록 되어 펌프효율이 높여진다.

본원 발명자들은 수많은 시험품을 시험했고 그들의 효과를 설명하여 제 1 실시예에서 특정된 최적치수를 결정했다.

본 발명의 특징을 분명히 하기 위해 많은 시험품의 크기와 효과를 설명할 것이다. 시험에서는 펌프효과의 산출에 있어, 펌프압력은 부하토오크 및 회전속도의 적(product)에서 구하고, 펌프출력은 토출압력과 토출유량의 적에서 구했다.

토출압력은 Advantest Corp가 제조한 디지털 다중 유량계 및 Toyoda Machine Works, Ltd.가 제조한 반도체 소형 압력센서에 의해 측정되고, 토출유량을 One Sokki K.R가 제조한 디지털 유량계를 사용하여 측정했다.

베인부재(39)의 곡률반경을 변경한 시험품(D1∼D7)의 시험결과를 도 10a∼도10d와 관련하여 설명한다. 이 시험에 사용한 재생펌프의 치수는 베인길이전장(L2)을 2.4mm로 하고 곡률(r)이 변했다는 점을 제외하고, 표 1, 2에 표시된 치수와 실제적으로 같다.

도 10a는 베인부재(39)의 베인면(39a) 및 (39b)의 곡률반경(r)과 펌핑효율 사이의 관계를 도시한 그래프이다.

도 10a에서 명백한 바와 같이, 베인부재(39)의 측면의 곡률반경(r)이 무한대일때(이것은 종래 제품의 베인면이 편평한 것과 같음), 펌핑효율이 약 34%로 낮아진다.

그러나, 곡률반경(r)이 감소함에 따라, 곡률반경이 약 2.2mm가 될 때, 효율이 최대치에 될 때까지, 효율이 점차 커진다.

특히, r = 약 2mm ∼ r = 약 4mm의 범위인 경우, 펌핑효율의 향상효과가 두드러지게 관찰된다.

그러나, 곡률반경(r)이 이 범위보다 작을 때 효율이 급속히 저하한다. 이와 같은 급격한 효율의 저하를 피하기 위해, 곡률반경(r)을 2mm 이상으로 설정하는 것이 바람직하다.

이러한 이유 때문에 상기 실시예의 곡률반경이 2.5m이고 최대 효율을 얻을 수 있는 약 2.2mm보다 크다.

도 10b는 시험제품(D1∼D7)의 베인부재의 근원부각도(θ1)와 펌프효율의 관계를 도시한 그래프이다.

도 10b에서 명백한 바와 같이, θ 1=90°(이는 종래의 제품에 해당)일 때, 펌핑효율이 낮으나, θ = 약 100°∼ θ = 약 127°의 범위에서 펌프효율 향상의 효과가 현저하다.

그러나, 베인부재 근원부의 각이 약 125°보다 크게 되면, 효율이 급격히 저하한다. 이러한 이유 때문에, 상기 실시예에서는 근원부각도(θ1)을 최대 효율이 얻어지는 약 116°보다 작은 111°로 하고 있다.

도 10c는 시험제품(D1∼D7)의 베인부재의 선단부각도(θ2)와 펌핑효율의 관계를 도시한 그래프이다.

도 10c에서 명백한 바와 같이, θ2=90°(종래 제품에 해당)일 때, 펌프효율이 낮으나, θ2 = 약 45°∼약 76°범위에서 펌프효율을 향상의 효과가 현저하다.

도 10d는 시험제품(D1∼D7)의 베인부재의 곡률높이(i)와 펌핑효율 사이의 관계를 표시한 그래프이다.

도 10d에서 명백한 바와 같이, i=0(제품에 해당)일 때, 펌핑효율은 낮으나, 베인곡률 높이(i)가 크게됨에 따라서 효율이 서서히 높게 된다.

곡률높이가 최대펌프효율을 얻을수 있는 i=0.31mm를 넘으면, 펌프효율이 급속히 저하하고 있어, 베인곡률높이(i)는 높은 펌핑효율을 얻을수 있는 범위 (i=0.1mm∼0.45mm)에서 최대효율을 얻을수 있는 i=0.31mm보다 작은 값으로 설정하는 것이 바람직하다.

도 10a∼도 10d의 각각의 그래프에서는, 시험제품의 대응 관계를 참조문자(D1∼D7)로 각각 표시했다.

다음, 전체 베인길이(L2)가 2.4mm이고 간막이벽 높이가 변한 것을 제외하고, 시험제품의 치수가 제 1 실시예와 같다.

도 11은 간막이벽 높이(h)가 베인길이의 전장(L2)과 같은 시험제품(D8)의 임펠러의 부분 평면도이다.

도 12는 간막이벽 높이가 1.9mm이고, 베인 연통부 길이 (L1) 가 0.5mm인 시험제품 (D9)의 임펠러의 부분 평면도이다.

도 13은 간막이벽 높이 (h)가 1.5mm이고, 베인 연통통로 길이 (L2)가 0.9mm인 시험제품 (D10)의 임펠러의 부분 평면도이다.

도 14는 간막이벽 높이 (h)가 0.9mm이고 베인 연통 통로 길이 (L1)가 1.5mm인 시험제품 (D11)의 임펠러의 부분 평면도이다.

도 15에서, 위에서 언급한 시험제품 (D8 ∼ D11)의 펌핑효율을 실선으로 나타내었다.

도 15의 특성에서 알 수 있듯이, 최고효율은 간막이벽 높이 (h)가 1.5mm이고, 베인 연통통로 길이 (L1)가 0.9mm인 시험제품 (D110)에서 얻을 수 있다.

간막이벽 높이 (h)가 도 11∼도 13에 도시된 방향으로 낮게 할수록 펌핑효율이 높게 된다. 이러한 이유는 간막이벽 선단의 외주에서 발생한 역류의 영역이 축소하기 때문이다. 그러나, 간막이벽을 도 14에 도시되어 있듯이, 너무 낮게하면, 효율은 재차 저하된다. 이러한 이유는 베인홈의 저면이 지나치게 작게 되어 베인홈내의 연료를 외주쪽으로 향해서 안내하는 작용이 감소하고 선회흐름의 생성에 지장을 초래하기 때문이라 생각된다.

또한, 도 14에서 간막이벽의 선단부에서의 흐름방향을 화살표로 표시했다.

도 14에 도시되어 있듯이, 간막이벽이 낮은 임펠러의 경우에, 베인홈의 저면에 의해 충분히 안내되지 않는 흐름이 예각으로 만곡된 베인판에 충돌하기 때문에 손실이 크다고 생각된다.

또한, 베인판이 편판 모양으로 하여서 간막이벽의 높이만을 변화시킨 경우의 임펠러의 펌핑 효율을 도 15에서 파선으로 표시한다.

이 파선의 특성과 상술한 실선의 특성을 비교하여서, 아는 바와 같이, 베인 판을 만곡시키는 것으로 얻어지는 펌핑효율의 상승비율은 간막이벽 높이가 높을수록 크다. 이 관계에서, 베인판에 대한 충돌각도가 고려될때, 간막이벽의 선단은 만곡된 베인판의 최심부의 외주측, 즉 회전방향에 대해 앞으로 경사진 베인판의 면의 영역에 위치하는 것이 바람직하다.

평판과 같은 모양을 한 베인부재를 포함하는 임펠러가 일본 특허 출원 제 5-35405 호에 개시되어 있다.

본 발명을 따르는 재생펌프는 직류 모터와 조합하는 것에 의해 특히 차량용 연료분사장치에 연료를 공급하는 연료펌프를 사용된다.

이 펌프는 통상 연료압력이 2 ∼ 5kgf/cm2 일때, 이 연료핌프는 토출량 50 ∼ 200 L/h를 필요로 한다.

연료압력이 압력조절기 (3) (도 1)에 의해 설정되고, 엔진의 운전상태에 따라 변한다. 예를 들어, 연료압력은 아이들링 동안 약 2.5kgf/cm2이지만, 엔진의 전부하시에는 약 3kgf/cm2이다.

따라서, 연료펌프는 토출압력의 변화에 따라 토출비의 변화에 대해 무관하다.

그러나, 일반의 차량용 전동식 연료펌프는 직류 모터에 의해 구동되고, 이 직류 모터는 차량위에 설치된 밧데리에 의해 작동한다.

이 전동식 연료펌프가 밧데리의 일정한 전압에 의해 작동하기 때문에 모터부의 특성에서 고부하(연료분사 장치의 시스템 압력의 고압)으로 되면 모터의 부분의 회전수가 저하하여 토출량을 저하한다(도 16).

또한, 펌프부의 일정한 회전속도가 유지될지라도, 압력을 올리면, 내부의 누설이 증가하기 때문에, 토출량은 저하한다.

그러나, 펌프부의 토출량의 저하분은 베인과 유로의 틈새, 즉 유동통로 대표 치수(Rm)를 작게 하거나 베인길이를 짧게 함므로서 적게 할수 있다.

극단으로 Rm 또는 베인길이를 짧게 하면, 임펠러의 1회전당 토출량이 적게 되기 때문에 임펠러가 높은 회전속도로 작동되어야 한다.

따라서, 필요이상의 극단으로 Rm을 작게하거나 베인길이를 짧게할 수가 없는 것은 말할 나위도 없다.

상술한 제 1 실시예의 임펠러를 이용한 연료펌프의 압력특성의 평가 결과가 도 17에 도시되어 있다.

도면에서, 파선은 종래의 제품의 결과를 나타내고, 실선은 제 1 실시예의 결과를 나타낸다. 이 도면에서 분명히 알 수 있듯이, 제 1 실시예의 전류값은 종래 제품의 전류값과 실질적으로 같고, 제 1 실시예의 토출량은 종래의 제품의 토출량과 거의 평행으로 증가한다.

만일 연료펌프의 요구 토출량이 종래 제품의 토출량과 같으면, 전술한 바와 같이, 토출량은 Rm을 작게 하거나 베인길이를 짧게 하므로서 종래의 제품의 토출량과 같으므로 압력을 올렸을때의 토출량의 저하를 적게 할 수 있다.

즉, 도 18에 나타난 바와 같이, P-Q 경사가 작은 소위 둔갑한 특성을 할수 있다. 또한, 연료펌프의 토출량은 엔진의 배기량 및 출력에 따라 변한다.

저출력 엔진에서는 약 50∼100L/h 정도(이하, 저유량이라 한다), 중배기량 출력엔진에서는 약 80∼150L/h정도(이하, 중유량이라 한다), 대배기량 고출력 엔진에서는 130∼200L/h 정도(이하 고유량이라 한다)의 유량이 요구된다.

각 엔진차종에 사용하는 연료펌프를 공통으로 사용할수 있으면, 연료펌프의 제조비용이 낮게 할수 있으나, 근년의 자원절약화, 지구환경보호라는 사회적 요구에서 조금이라도 낭비를 막고 펌프효율을 향상시키려고 하면, 각 엔진 차종에 필요 최저량의 연료펌프를 설정할 필요가 있다.

도 10a ∼ 도 10d에서 설명한 시험결과를 토대로 얻어진 임펠러 형상을 사용하여 저유량∼고유량의 각 토출량 연료펌프에 적랍한 각부 치수를 결정하기 위해 시험제품을 제조하였다.

이 시험제품 및 시험결과를 설명한다. 임펠러 형상과 케이싱의 유로형상의 근소한 변경에 의헤 종래의 펌프효율보다 우수한 펌핑효율을 얻을수 있는 시험제품과 이의 시험결과를 설명한다.

우선, 이하의 표 3에 표시한 복수의 임펠러와 유로형상의 조합을 제조하고 펌프효율을 측정하였다.

[표 3]

도 3에 도시된 시험제품에서 유로대표치수(Rm)가 축방향틈새 (d)의 치수를 바꾸어서 변경된다.

또한, 저유량∼고유량까지 토출량을 변화시키기 위해, 각각의 시험제품에 대하여서 회전수를 저유량 6000 r.p.m, 중간 유량 7000 r.p.m. 및 고유량 8000 r.p.m으로 변경시켜 실험했다.

표 (3)에서 규정한 시험제품 (D12 ∼ D10)의 펌핑효율이 도 19에 표시되어 있다.

저유량에 있어서는 시험제품 (D15) (Rm 0.67), 중유량에 있어서는 시험제품(D17)(Rm 0.73), 그리고 고유량에 있어서는 시험제품 (D18) (Rm 0.76)이 가장 높은 효율을 표시하였다.

즉, 고효율은 저유량인 경우, Rm을 감소시키고, 고유량인 경우 Rm을 증가시키므로서 얻어질 수 있다.

임펠러의 베인형상에 대해서는 표(4)와 같이 베인길이 (L)를 변화시켜서 시험을 행하였다.

[표 4]

앞서의 실험과 동일하게, 저유량에서 고유량까지 토출량을 변화시키기 위해, 각각의 시험제품에 대하여 회전수를 저유량 6000 r.p.m , 중유량 7000 r.p.m 및 고유량 8000 r.p.m로 변화시켜 실험을 행하였다.

표 4에 나타난 시험제품의 펌핑효과를 제20도에 표시되어 있다.

저유량에 있어서는 시험제품 (D21), 중유량에 있어서는 시험제품 (D22) 및 고유량에 있어서는 시험제품 (D23)에서 최고효율을 각각 나타낸다.

즉, 고효율은 저유량인 경우, 베인길이 전장 (L2)을 감소시키고, 고유량인 경우 베인길이 전장 (L2)를 증가시키므로서 얻어진다.

위의 시험결과를 토대로 해서 고찰한 결과, 요구유량에 대하여서, 연료펌프의 효율을 가장 높게 되도록 유로대표치수(Rm)나 임펠러의 임펠러 베인 전장을 변화시키면 좋다.

그러나, 임펠러의 베인전장 길이를 각 유량마다 설정하면, 임펠러는 통상 페놀수지등의 성형재료로 제조되기 때문에, 그 종류수만큼 임펠러의 성형성이 필요로 한다. 따라서, 저유량에서 고유량까지 적당한 고효율은 제공하는 베인전장(L2 = 2.1mm)이 이용되고, 유로대표치수(Rm)가 각각의 토출량에 따라 설정된다. Rm은 저유량인 경우 0.67로, 중유량 및 고유량인 경우 0.76으로 설정된다.

도 21은 제 1 실시예의 임펠러가 중유량의 연료펌프에 이용되고, Rm을 0.76으로 설정된 경우의 압력특성을 도시한다.

연료펌프의 요구 토출량은 종래 제품과 동일하고, 특히, P-Q 경사가 감소하지 말아야 한다.

토출량은 모터부의 권선 시방(coil specification) 을 변경하여 회전수를 감소시키므로써 종래의 제품의 토출량과 실질적으로 같다.

본 발명의 효과에 의해, 펌핑효율은 종래의 연료펌프에 비해 향상되고, 전류 값이 약 1A (약 20%)가 감소된다.

도 21에서, 모터에 가해진 전압은 12V로 일정하고, 제 1 실시예의 임펠러를 채용한 펌프의 값을 실선으로 표시한 반면, 종래의 임펠러를 사용한 핌프의 값을 파선으로 나타내었다.

이상에서 설명한 바와 같이, 2 ∼ 50kgf/㎠ 연료압력하에서 50 ∼ 200 1/h 토출량이 요구되고, 직경이 약 20 ∼ 65mm이고, 두께(t)가 약 2 ∼ 5mm인 임펠러와, 전장 (L2)이 약 2 ∼ 5mm인 베인과, 대표치수 (Rm)가 약 0.4 ∼ 2 mm인 유로를 포함하는 연료펌프에서, 베인부재의 근원부 및 선단부에 있어서 약 2 ∼ 4mm의 곡률변경으로 베인부재를 만곡시키므로서 양호한 연료흐름이 얻어져 높은 효율이 얻어진다.

다시 말해, 근원부각도(θ1) 을 약 100°에서 127°그리고 선단부각도(θ2)를 약 45°에서 약 76°로 설정하여 얻은 효과이다.

또한, 베인곡률 높이 (i)는 0.1 ∼ 0.45mm로 하는 것이 바람직하다.

또한, 간막이벽 높이 (h)는 베인전장 (L2)의 1/2 를 넘는 것이 바람직하다.

이 값을 설정하므로서 만곡된 베인 면에 대한 흐름의 충돌은 보다 높은 펌프 효율이 얻어지도록 된다.

다음 제 1 실시예의 임펠러의 제조방법을 제22도와 관련하여 단계식으로 설명할 것이다.

도 22는 임펠러 제조과정을 설명하는 흐름도이다. 먼저 성형공정(S1)에서 임펠러가 인젝션성형 또는 컴프레션으로 성형된다.

도 23은 성형형의 일부 생략 단면도이다.

몰드(72)는 임펠러 (28)를 축방향으로 두개로 분리하는 성형고정면 (73)을 지니고, 상형(74)과 하형(75)으로 된다.

몰드(72)의 내부는 임펠러(28)의 최종형보다 약간 크게 형성되어 있다.

도 23에는 임펠러(28)의 최종 형상을 이점쇄선(76)으로 표시했다. 끼워맞춤구멍(33)을 형성하기 위한 단면이 D자 모양인 기둥부(77)가 형성되어 있고, 그 부착근원에는 테이퍼면(33a)을 형성하기 위한 원주면(78)이 형성되어 있는 반면, 하형(75)에는 수지주입용의 스프루부(79)가 형성되어 있다.

다음, 버르 (burr) 제거 공정(S2)에서는 임필러의 외주에 발생한 버르가 제거된다.

도 24는 버르(burr) 제거공정(S2)를 설명한 모식도이다.

임펠러(80)를 외주형 맞춤면(73)에 따라서 발생한 버르(81)를 임펠러(80)를 화살표(83) 방향으로 회전시키면서 금속브러쉬(82)를 화살표방향(84)으로 왕복운동 시켜서 제거한다.

다음, 스프루 연삭공정(S3)에서는 하형(73)의 스프루부(79) 에 의해 성형된 스프루가 제거, 연삭된다.

다음에, 양단면 연삭공정(S4)에서는 임펠러의 양단면이 숫돌에 의해 연삭된다.

도 25는 양단면 연삭공정(S4)을 설명하는 모식도이다. 임펠러(85)는 지그(jig)(86)에 의해 지지되어 상측숫돌(87)과 하측숫돌(88)과의 사이를 통과하는 것으로서 양단면이 연삭된다.

지그 (86), 상측숫돌 (87) 및 하측숫돌 (88)은 도 25의 각각으로 화살표 방향으로 회전한다.

양면연삭공정(S4) 에서 지그위에 고정된 임펠러가 각각의 측위의 단면이 연삭되는 식으로 면 연삭기에 의해 연삭된다.

다음, 외경연삭공정 (S5)에서 임펠러의 외주변면이 숫돌에 의해 연삭된다.

도 26은 외경연삭공정(S5)을 설명하는 모식도이며, 도 27은 도 26의 일부 확대도이다. 이에 대해, D 자상의 단면을 한 회전축 (91)에 지지된 임펠러 (92)는 본래 회전방향 (R)과의 역의 화살표 (93)로 표시된 방향으로 회전하고, 숫돌 (89)의 원통면에 의해 연삭된다.

따라서, 숫돌 (89)의 연삭면(94)은 각각의 베인 부재 (93)의 선단면(96)상을 임펠러 (92)의 본래 회전 방향으로 이동한다. 따라서, 연삭에 의해 베인부재 (95)에 작용하는 응력이 베인부재 (93)의 만곡에 의해 원활하게 흡수되어 베인부재 (93)의 결손이 저감된다.

또한, 임펠러 (92)는 숫돌 (89)의 회전보다 충분히 느린속도로 R 방향으로 회전하여도 좋다. 또한, 복수의 임펠러를 회전축 (91)상에 지지하여 동시에 가공하여도 좋다. 이 외경 연삭공정에 있어서는 회전방향 (R)으로 기운 각각의 베인부재의 선단면(96) 이 연삭될 때, 공구로서의 연삭면(94)이 선단면(96)상을 경상방향 (R)으로 이동하는 것이 중요하다.

이상의 공정에 의해 임펠러(28)가 형성된다. 다음 외관검사공정(S6)에 의해 베인부재등의 결손등이 검사되고, 표리식별공정 (S7)에서 임펠러의 표리를 식별한 후에 조립공정(S8)에서 임펠러가 연료펌프내에 부착된다.

이 공정에서, 임펠러(28)의 표리는 테이퍼된 면(33a)에 의해 간단히 식별할 수 있다. 또한, 이 테이퍼된 면(33a)이 끼워맞춤구멍(33)에서 축(31)의 삽입측에 설치되어 있는 것으로서 축(31)의 끼움을 용이하게 할수 있다.

조립시의 축(31)의 꽂아 넣기 용이도의 차이에서 표리의 역부착을 용이하게 발견 정정하는 것이 가능하다.

본 발명의 또 다른 실시예를 설명한다. 임펠러의 베인면은 연료를 거침없이 흘리기 위해서는 곡면인 것이 바람직하나, 도 28에 도시된 임펠러와 같이 복수의 평면으로 구성하여도 좋다.

도 28에 도시된 제 2 실시예에서는, 각각의 베인부재(139)의 베인면(139a), (139b)은 베인부재(139)의 근원측에서 순서로 임펠러(128)의 회전방향(R)에서 뒤쪽으로 기운 임펠러(128)의 회전방향(R)에 대해서 평면단면과, 임펠러(128)의 회전 방향(R)에 대해 앞쪽으로 기운 평면단면을 포함한다.

이와같은 형상에 있어서 제1실시예에서 설명한 수치중 곡률반경을 제외한 수치를 충만시키고 있는 것이 중요하다고 생각된다. 특히, 베인면의 외주와 근원부와의 각도(i) 및 간막이벽의 선단면의 위치등은 펌프작용에 큰 영향을 부여할 것이라고 생각된다. 도 29는 제 3 실시예의 임펠러의 부분 확대도이다.

도 29에 나타난 제 3 실시예에서, 임펠러 (228)의 각각의 베인부재 (23a)의 베인면 (239a), (239b)은 베인부재 (237) 근원측으로부터 순서대로 임펠러(228)의 회전방향(R)에 대하여서, 뒤로 경사진 하면과 임펠러(228)의 회전방향(R)에 대하여서 앞으로 경사진 면으로 구성되어 있다.

도 30은 제 4 실시예의 임펠러의 부분 확대도이다. 임펠러의 각각이 베인 부재의 양면이 본 발명이 규정한 구성을 하는 것이 바람직할지라도, 도 30의 임펠러(328)에서는 상류측 베인면(339a)만을 곡면상으로 형성하고 있다.

도 31은 제 5 실시예의 임펠러의 부분 확대도이다. 도 31에 도시된 임펠러 (428)에서 하류측 베인면 (439a)이 만곡되어 있다.

도 32는 제 6 실시예의 임펠러의 부분 확대도이다.

도 32에 도시된 임펠러 (528)에서, 각각의 베인부재 (539)의 외주측 각부(539f) 및 (539g)를 형성시에 사면상으로 성형하고 있다. 이에 의해 연삭공정에서의 베인부재 (539)의 파손이 감소한다.

도 33은 제 7 실시예의 임펠러의 부분 확대도이다. 도 33에 도시된 임펠러 (628)에서 베인부재(639)는 제 1 실시예의 베인부재 (39)와 같은 형상치수이나, 각각의 간막이벽 (641)의 선단면 (641a)이 베인부재 (639)의 외주까지 뻗어있다.

따라서, 제 7 실시예에서 외경연삭공정에 있어서는 베인부재(639)의 외주면뿐아니라 간막이벽(641)의 선단면(641a)도 동시에 연삭된다.

이상에 기술한 실시예외에서도 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 각종의 변형이 가능하며, 예컨대, 베인부재의 곡률중심을 제 1 실시예의 곡률중심에서 약간 이동시키는 것, 혹은 베인면을 타원형으로 하는 등의 변경이 가능하다.

또한, 본 발명은 자동차의 연료펌프에 한정하지 않고, 물등의 각종유체를 압송하는 펌프로서 널리 적용할수 있다.

이상의 설명에서 명백한 바와 같이, 본 발명에 의하면 임펠러의 회전방향에 대하여서 각 베인부재의 근원부를 뒤로 경사시키고 있으므로, 베인홈에 측면측에서 유입되는 선회흐름과 베인부재의 근원부와 이루는 각도가 작게 되어 선회흐름이 베인홈내에 원활하게 유입됨과 더불어 각 베인부재의 선단측을 회전방향으로 향해서 앞으로 경사시키고 있으므로 베인홈에 유입된 유체에 베인부재에서 효율좋게 토출구에 행하는 운동에너지를 부여할수 있어서 펌프효율을 보다 한층 높일수 있다.

또한, 본 발명의 임펠러의 제조 방법에 의하면 임펠러가 수지에 의해 성형하여도, 그 베인부재의 결손을 저감하면서 임펠러를 제조할 수 있다.

Claims (30)

1. 흡입구 (35)와, 토출구 (36)와, 이들 양자를 연결하는 원호상의 펌프유로 (34)가 형성된 케이싱 (26), (27) 과; 상기 케이싱에 회전이 자유롭게 수납되어, 펌프유로에 상응하는 위치에 다수의 베인부재 (39)가 형성된 원판상의 임펠러(28)를 구비한 재생펌프에 있어서, 상기 임펠러는 각각의 베인부재의 상류측 베인면 (39a) 또는 하류측 베인면(39b)이 상기 베인부재의 근원단측에 위치하여, 상기 임펠러의 회전방향으로부터 뒷쪽으로 경사(θ1)진 평면 단면과, 상기 베인부재의 외주변측 위에 위치하여, 상기 임펠러의 회전방향에 대해 앞쪽으로 경사(θ2)진 또다른 평면 단면을 포함하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 재생펌프.
2. 제1항에 있어서, 상기 임펠러는 인접한 두개의 베인부재 사이의 홈 (40)을 상기 임펠러의 일단면과 마주하는 제 1 홈단면과, 상기 임펠러의 타단면과 마주하는 제 2 홈 단면과, 외주측에서만 축방향으로 상기 제 1 홈 단면 및 상기 제 2 홈 단면을 연결하는 연통홈 단면으로 분할하는 간막이벽(41)을 포함하는 것을 특징으로 하는 재생펌프.
3. 제2항에 있어서, 상기 간막이벽의 선단면(41a)은 상기 임펠러의 회전방향에 대해 앞쪽으로 경사져 있고, 상기 베인부재의 외주측 영역에 위치한 것을 특징으로 하는 재생펌프.
4. 제1항에 있어서, 저단측의 상기 각각의 베인면의 일단부와, 외주변측의 상기 베인면의 타단부가 상기 임펠러의 중심을 통과하는 직경선상에 위치한 것을 특징으로 하는 재생펌프.
5. 제4항에 있어서, 상기 임펠러는 임펠러 직경 (D)이 20 ∼ 65mm, 임펠러 두께 (t)가 2 ∼ 5mm, 베인길이 (L2) 전장이 2 ∼ 5 mm 및 수직깊이 (i)가 0.1 ∼ 0.45mm가 되도록 형성되어 있으며, 상기 수직깊이는 저단측 및 외주측에서 상기 베인면의 단부를 연결하는 직선으로부터 상기 베인면의 최심부까지 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 재생펌프.
6. 제4항에 있어서, 상기 베인면이 만곡되어 있는 것을 특징으로 하는 재생펌프.
7. 제6항에 있어서, 상기 임펠러는 임펠러 직경 (D)이 20 ∼ 65mm, 임펠러 두께 (t)가 2 ∼ 5mm, 베인길이 (L2) 전장이 2 ∼ 5mm이고 , 상기 베인면의 곡률반경 (r)이 2 ∼ 4mm가 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 재생펌프.
8. 제4항에 있어서, 각각의 상기 베인면은 다수의 평면단면의 결합으로 형성된 것을 특징으로 하는 재생펌프.
9. 제1항에 있어서, 상기 각각의 베인부재의 저단측위에 위치한 평면단면은 상기 임펠러의 회전방향에서 뒷쪽으로 100°∼ 127°(θ1) 로 경사져 있고, 상기 베인부재의 외주측 위에 위치한 상기 평면단부는 상기 임펠러의 회전방향에 대해 앞쪽으로 45°∼ 76°(θ2)의 각으로 경사진 것을 특징으로 하는 재생펌프.
10. 제9항에 있어서, 상기 임펠러는 인접한 두 개의 상기 베인부재사이의 홈(40)을 상기 임펠러의 일단면과 마주하는 제 1 홈 단면과, 상기 임펠러의 타단면과 마주하는 제 2 홈 단면과, 외주측에서만 상기 제 1 홈 단면과 상기 제 2 홈단면을 축방향으로 연결하는 연통홈 단면으로 분할하는 간막이벽(41)을 포함하며; 베인길이 전장을 L2로 나타내는 경우, 상기 간막이벽의 높이 (h)는 L2/2 ＜ h ≤ L2을 만족하는 것을 특징으로 하는 재생펌프.
11. 제10항에 있어서, 상기 임펠러는 임펠러 직경 (D)이 20 ∼ 65mm이고,임펠러 두께 (t)가 2 ∼ 5mm이고, 베인길이(L2) 전장이 2 ∼ 5mm이고, 유로 대표치수 (Rm)가 0.4 ∼ 2mm이고, 상기 유로 대표 치수는 상기 펌프유로와의 관계로 부터 형성되는 것을 특징으로 하는 재생펌프.
12. 제11항에 있어서, 각각의 상기 베인부재의 상류측 베인면 (39a)과 하류측 베인면 (39b)이 같은 구성을 하는 것을 특징으로 하는 재생펌프.
13. 제12항에 있어서, 저단측에서의 각각의 상기 베인면의 일단면과 외주측에서의 베인면의 타단부가 상기 임펠러의 중심을 통과하는 직경선에 위치한 것을 특징으로 하는 재생펌프.
14. 제13항에 있어서, 연료를 차량용 내연기관에 분사 및 공급하는 연료분사장치에 부착되어 있으며, 연료탱크에 장착되어 전기모터에 의해 구동되어 가압으로 연료탱크로부터 연료를 공급하도록 된 재생펌프에 있어서, 상기 재생펌프는 2 ∼ 5kgf/㎠ 의 토출압력하에서 50 ∼ 200ℓ/h의 양으로 연료를 토출하도록 된 것을 특징으로 하는 재생펌프.
15. 제14항에 있어서, 상기 임펠러는, 회전을 전달하도록 상기 전기 모터의 회전축이 끼워맞춤구멍(33)과, 전기 모터측위의 상기 끼워맞춤구멍에 형성된 테이퍼된 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 재생펌프.
16. 유체를 가압하여 공급하는 재생펌프의 임펠러의 제조방법에 있어서, 베인부재의 외주부가 한쪽원주방향으로 경사지도록 외주변에 형성된 다수의 베인부재를 포함하는 수지의 원판상 임펠러를 성형하는 수지성형공정(도 22의 S1)과; 상기 베인부재의 경사방향을 따라 공구를 임펠러의 선단면에 이동시키므로써 상기 수지성형공정에서 성형된 임펠러의 상기 베인부재의 선단면을 연삭하는 외경연삭공정(도 2의 S5)을 특징으로 하는 재생펌프의 임펠러의 제조방법.
17. 제16항에 있어서, 수지 성형공정에서 성형된 상기 임펠러는 인접한 두개의 베인부재 사이의 베인홈을 분할하여, 상기 베인부재의 외주면의 내측에 원심단면(41a)을 가지는 간막이벽(40)을 포함하는 것을 특징으로 하는 재생펌프의 임펠러의 제조방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 성형공정의 몰드는 상기 간막이벽의 선단면을 따르는 위치에 성형 고정면 (73)을 포함하는 것을 특징으로 하는 재생펌프의 임펠러의 제조방법.
19. 제18항에 있어서, 수지 성형 공정에서, 성형된 상기 임펠러의 간막이벽의 원심단면위에 형성된 버르를 제거하는 버르제거공정 (도 22의 S2)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재생펌프의 임펠러의 제조방법.
20. 제16항에 있어서, 수지 성형공정에서 성형된 상기 임펠러의 양단면을 연삭하는 양단면 연삭공정(도 22의 S4)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재생펌프의 임펠러의 제조방법.
21. 임펠러는 회전을 전달하도록 회전축 (31)이 끼워져 꼭맞게 고정된 끼워맞춤구멍(33)을 포함하며, 상기 임펠러의 회전이 소정의 방향으로 제한되는 재생펌프의 제조방법에 있어서, 한쪽에서만 끼워맞춤구멍의 개구부에 테이퍼된 면 (33a)을 형성하는 공정(제22도의 S1)과; 상기 회전축을 테이퍼된 면측으로부터 상기 끼워맞춤구멍에 끼워서 상기 임펠러를 케이싱에 위치시켜서 상기 임펠러의 회전방향을 소정의 방향과 일치시키는 조립공정 (제22도의 S8)을 특징으로 하는 재생펌프의 제조방법.
22. 제21항에 있어서, 상기 임펠러는 베인부재의 외주부가 한쪽 원주방향으로 경사지도록 외주에 형성된 다수의 베인부재를 포함하는 원판상 임펠러인 것을 특징으로 하는 재생펌프의 제조방법.
23. 제22항에 있어서, 각각의 상기 베인부재의 상류측 베인면 (39a)과 하류측 베인면 (39b)은 상기 베인부재의 저단측 위에 위치하여, 상기 임펠러의 회전방향으로 부터 뒤쪽으로 경사(θ1)진 평면단면과, 상기 베인부재 외주측위에 위치하여, 상기 임펠러의 회전방향에 대해 앞쪽으로 경사(θ2)진 또다른 평면단면을 포함하는 것을 특징으로 하는 재생펌프의 제조방법.
24. 제23항에 있어서, 상기 각각의 베인부재의 저단측 위에 위치한 평면단면이 상기 임펠러의 회전방향으로부터 뒷쪽으로 100°∼ 127°(θ1)의 각으로 경사져 있고, 상기 베인부재의 외주측위에 위치한 평면단면은 상기 임펠러의 회전방향에 대해 앞쪽으로 45°∼ 76°(θ2)의 각으로 경사진 것을 특징으로 하는 재생펌프의 제조방법.
25. 제24항에 있어서, 각각의 상기 베인펌프의 상류측 베인면 (39a)과 하류측 베인면 (39b)이 같은 구성을 하는 것을 특징으로 하는 재생펌프의 제조방법.
26. 자동차의 연료탱크에 마련되어 연료를 내연기관에 가압하여 공급하는 연료펌프에 있어서, 원통형 하우징 (23)과; 상기 하우징의 일단에 마련되어 연료탱크에서 연료를 흡입하며 이 연료를 상기 하우징에 토출하는 펌프부(21)와; 상기 하우징에 마련되어 상기 펌프부를 구동시키는 모터부(22)와; 상기 하우징의 타단에 마련되어 상기 펌프부로부터 토출되어 상기 하우징의 내측에 통과한 연료를 토출시키는 연료토출구(43)를 구비하며; 상기 펌프부는 펌프유로가 일단에 형성되어 상기 연료탱크와 연통하는 흡입구(35)와 타단측에 형성되어 상기 하우징의 내측과 연통하는 토출구(36)를 포함하며, 원호형상의 상기 펌프유로가 형성된 케이싱(26,27)과; 상기 케이싱에 회전할수 있게 수용되어 있으며, 상기 모터부에 의해 회전하도록 구동되는 원판상 임펠러(28)를 포함하고; 하류측 베인면과 하류측 베인면은 상기 베인부재의 저단측이 상기 임펠러의 회전방향으로부터 뒤쪽으로 경사(θ1)지고, 상기 베인부재의 외주측상의 베인면의 부분은 상기 임펠러의 회전방향에 대해 앞쪽으로 경사(θ2)지도록 되어 있으며, 각각의 베인부재는 상기 펌프유로의 하류측과 대면하는 상기 베인면(39a)과 상기 펌프유로의 상류측과 대면하는 상기 베인면(39b)을 포함하며, 베인홈이 형성된 다수의 각각의 베인부재와; 상기 두개의 인접한 상기 베인부재 사이의 베인홈(40)을 상기 임펠러의 일단면과 마주하는 제 1 홈부, 상기 임펠러의 타단면과 마주하는 제2 홈부 및 외주측에서 상기 제 1 및 제2홈 단면을 측방향으로 연결하는 연통홈부로 분할하는 간막이벽(40)을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료펌프.
27. 제26항에 있어서, 베인 길이 전장을 L2로 나타낼 때, 상기 간막이벽 높이(h)는 L2/2 ＜ h ≤ L2를 만족하는 것을 특징으로 하는 연료펌프.
28. 제27항에 있어서, 저단측위의 베인부재의 부분은 상기 임펠러의 회전방향으로부터 뒷쪽으로 100°∼127°의 각(θ1)으로 경사져 있고, 외주변측위의 상기 베인면의 부분은 상기 임펠러의 회전방향에 대해 앞쪽으로 45°∼ 76°의 각(θ2)으로 경사진 것을 특징으로 하는 연료펌프.
29. 제28항에 있어서, 하부에서의 각각의 상기 베인면의 일단부분과 외주측에서의 베인면의 타단면이 상기 임펠러의 중심을 통과하는 직경선상에 위치한 것을 특징으로 하는 연료펌프.
30. 제29항에 있어서, 상기 임펠러는 임펠러 직경 (D)이 20 ∼ 65mm이고, 임펠러 두께 (t)가 2 ∼ 5mm이고, 상기 베인면의 곡률반경 (r)이 2 ∼ 4mm이고, 베인길이 (r2) 전장이 2 ∼ 5mm이고, 유로 대표치수(Rm)가 0.4 ∼ 2mm이며, 상기 유로 대표 치수는 상기 펌프 유로와 관련하여 정해진 것을 특징으로 하는 연료펌프.