KR100587750B1

KR100587750B1 - 연료 펌프

Info

Publication number: KR100587750B1
Application number: KR1020040041007A
Authority: KR
Inventors: 이께야마사끼
Original assignee: 아이상 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2004-06-04
Publication date: 2006-06-09
Also published as: JP2004360650A; KR20040105572A; DE102004025705A1; US20040247468A1; US7264440B2; JP4271501B2

Abstract

임펠러의 관통 구멍을 연료가 원활하게 통과할 수 있는 연료 펌프가 제공되어 있다.

관통 구멍(16c)은 임펠러(16)의 상부면 및 하부면에 형성된 오목부(16a, 16e)를 연통시킨다. 이들 관통 구멍(16c)은 오목부(16a, 16e)내의 내측 영역에 형성되어 있다. 임펠러(16)가 회전하는 경우, 관통 구멍(16c)에서의 회전 속도는 오목부내의 외측 영역에 이들 관통 구멍(16c)이 형성되는 경우보다 더 느리다. 이에 의해, 오목부(16a, 16e)내의 관통 구멍(16c) 부근의 연료는 느린 회전 속도를 갖고, 따라서 연료는 관통 구멍(16c)을 쉽게 통과한다.

Description

연료 펌프{FUEL PUMP}

도 1은 제 1 실시형태의 연료 펌프의 단면도.

도 2는 제 1 실시형태의 연료 펌프의 임펠러의 상부면의 평면도.

도 3은 제 1 실시형태의 임펠러의 주요부를 도시하는 확대 단면도.

도 4는 제 1 실시형태의 임펠러의 주요부를 도시하는 단면도.

도 5는 변형된 임펠러의 상부면의 평면도.

도 6은 제 2 실시형태의 임펠러의 주요부를 도시하는 확대 단면도.

도 7은 제 3 실시형태의 임펠러의 주요부를 도시하는 확대 단면도.

도 8은 제 4 실시형태의 임펠러의 주요부를 도시하는 확대 단면도.

도 9는 종래 연료 펌프의 임펠러의 상부면의 평면도.

도 10은 종래 임펠러의 상부면의 주요부를 도시하는 확대도.

도 11은 종래 임펠러의 주요부를 도시하는 확대 단면도.

도 12는 종래 임펠러의 상부면의 주요부를 도시하는 평면도.

*도면 부호의 설명*

1 : 펌프부 2 : 모터부 3 : 브러쉬 4 : 하우징 5 : 자석

6 : 회전 부재 7 : 축 9 : 펌프 커버 10 : 베어링

12 : 모터 커버 13 : 베어링 15 : 펌프 본체 16 : 임펠러

16a : 상부 오목부 16e : 하부 오목부 16c : 관통 구멍

17 : 케이싱 18 : 스러스트 베어링 20 : 홈 22 : 흡입 구멍

24 : 배출 구멍 31 : 홈 66 : 임펠러 66a : 상부 오목부

66e : 하부 오목부 66c : 관통 구멍 76 : 임펠러

76a : 상부 오목부 76e : 하부 오목부 76c : 관통 구멍

86 : 임펠러 86a : 상부 오목부 86e : 하부 오목부

86c : 관통 구멍 116 : 임펠러 116a : 상부 오목부

116e : 하부 오목부 116c : 관통 구멍

본 발명은 가솔린 등의 연료를 흡입하고, 그 압력을 증가시켜서, 승압된 연료를 배출하기 위한 연료 펌프에 관한 것이다.

PCT 국제 공개 WO 99-07990 호 공보에 개시된 바와 같이, 연료 펌프에는 케이싱내에서 회전하는 실질적으로 원판 형상의 임펠러가 설치되어 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 임펠러(36)의 상부면에는 일군의 오목부(36a)가 형성되어 있고, 이 일군의 오목부(36a)는 임펠러(36)의 외주부(36d)로부터 안쪽으로 도 9에 "A"로 표시된 거리만큼 위치된 영역에서 임펠러(36)의 원주 방향을 따라 형성되어 있다. 각각의 오목부(36a)는 도 9에 "B"로 표시된 거리만큼 반경 방향으로 연장한다. 오목부(36a)는 원주 방향으로 반복되고, 인접하는 오목부(36a, 36a)는 분할벽(36b) 에 의해 분리되어 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 일군의 오목부(36a)와 동일한 형상을 갖는 일군의 오목부(36e)가 임펠러(36)의 하부면에 형성되어 있다.

도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 상부 오목부(36a) 및 하부 오목부(36e)쌍의 바닥부 끼리는 오목부(36a, 36e)내의 외측 영역에서 서로 연통한다. 상부 오목부(36a)와 하부 오목부(36e)를 연통시키는 관통 구멍(36c)의 반경 방향 길이는 도 10 및 도 11에 "C"로 표시되어 있다. 거리(C)는 외부측에서 거리(B)내에 형성되어 있다.

임펠러(36)를 수용하는 케이싱의 내면에는 한쌍의 홈이 형성되어 있고, 각 홈은, 각각의 오목부(36a, 36e)군에 직접 면하며 상부 유동 단부로부터 하부 유동 단부로 임펠러(36)의 회전 방향으로 연속적으로 연장하는 영역에 형성되어 있다. 흡입 구멍이 케이싱을 통과하여 상부 유동 단부로 향하고 있고, 배출 구멍이 하부 유동 단부로부터 케이싱을 통과하고 있다.

임펠러(36)가 케이싱내에서 회전하는 경우, 연료는 흡입 구멍으로부터 케이싱속으로 흡입되고, 케이싱내에서 원주 방향을 따라 유동할 때 가압되며, 그리고 나서 가압된 연료는 배출 구멍으로부터 배출된다.

임펠러의 상부면 및 하부면에 형성된 한쌍의 오목부의 바닥부가 연통하는 임펠러를 이용하는 연료 펌프에서, 한쌍의 상부 오목부와 하부 오목부를 연통시키는 관통 구멍을 통해 연료가 원할하게 유동하는 것이 바람직하다. 연료가 관통 구멍을 통과하는 것이 어려운 경우, 케이싱속으로 흡입된 연료의 일부는 쉽게 증발한 다. 증기가 형성되는 경우, 연료 펌프에 의한 가압력은 감소되고, 연료 펌프로부터 배출된 연료의 양은 부족해질 것이다. 연료가 고온에서 증발하기 때문에, 연료가 관통 구멍을 원활하게 통과하지 않는 경우, 특히 연료가 고온에 있는 경우에 심각한 문제가 발생한다.

본 발명은 한쌍의 상부 오목부와 하부 오목부를 연통시키는 관통 구멍을 연료가 원활하게 통과할 수 있게 하는 연료 펌프를 제공한다. 본 발명은 펌프 성능을 효과적으로 개선한다. 특히, 본 발명의 연료 펌프는 고온의 연료에서 자주 발생하는 펌프 성능 감소를 방지한다.

도 9 내지 도 11에 도시된 종래의 임펠러를 주의깊게 조사한 후에, 발명자는 한쌍의 상부 오목부와 하부 오목부를 연통시키는 종래의 관통 구멍이 원활한 연료 유동을 촉진하는데 적절하지 않게 설계되었다는 사실을 발견하였다. 발명자는 관통 구멍의 설계를 개선함으로써 펌프 성능이 증가할 수 있다는 사실을 발견하였다. 특히, 고온에서의 연료의 기화는 관통 구멍의 개선으로 인해 효과적으로 감소되고, 고온 연료에서의 펌프 성능은 개선될 수 있다.

도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 종래의 임펠러(36)에서, 관통 구멍(36c)은 오목부(36a, 36e)내의 외측 영역에 형성되어 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 오목부(36a, 36e)는 임펠러(36)의 반경 방향을 따라 거리(B)만큼 연장한다. 따라서, 임펠러(36)가 회전할 때의 각 오목부(36a, 36e)의 외측(e)에서의 회전 속도(E)는 내측(f)에서의 회전 속도(F)보다 더 크다. 연료가 각각의 오목부(36a, 36e)속으로 유동하는 경우, 각각의 오목부(36a, 36e)내에서 임펠러(36)의 회전에 의해 연료의 회전 유동(revolving current)이 형성된다. 각각의 오목부(36a, 36e)내의 연료는 회전하면서 관통 구멍(36c)을 통과한다. 오목부내의 내측에서보다 연료가 더 큰 회전 속도를 갖는 오목부내의 외측에 종래의 관통 구멍(36c)이 형성되기 때문에, 연료가 관통 구멍(36c)을 통과하는 것이 어렵다는 것을 발견하였다.

본 발명은 그러한 발견에 기초하여 형성되었다. 본 발명에 따라, 연료가 외측 영역에서보다 더 느린 회전 속도를 갖는 오목부내의 내측 영역에 관통 구멍(36c)이 형성된다. 본 발명의 결과로서, 연료가 관통 구멍(36c)을 원활하게 통과하고, 연료의 기화가 쉽게 발생하지 않는다.

본 발명의 연료 펌프에는 케이싱내에서 회전하는 실질적으로 원판 형상의 임펠러가 설치되어 있다. 임펠러의 상부면에는 일군의 오목부가 형성되어 있고, 이 일군의 오목부는 임펠러의 외주부로부터 반경 방향 안쪽으로 제 1 소정 거리만큼 위치된 영역내의 임펠러의 원주 방향을 따라 연장한다. 각각의 오목부는 제 2 소정 거리만큼 임펠러의 반경 방향으로 연장한다. 인접하는 오목부는 분할벽에 의해 분리되고, 오목부는 원주 방향으로 반복된다. 임펠러의 하부면에는 일군의 오목부가 형성되어 있다. 이 일군의 하부 오목부는 일군의 상부 오목부와 동일한 형상을 갖는다.

본 발명의 연료 펌프의 특징은 상부 오목부 및 하부 오목부쌍의 바닥부 끼리가 오목부내의 내측 영역에서 연통한다는 것이다.

본 발명의 또 다른 특징은 상부 오목부 및 하부 오목부쌍의 바닥부 끼리가 오목부내의 외측 영역에서 연통하지 않는다는 것이다.

대안적으로, 본 발명의 연료 펌프는 또한 상부 오목부 및 하부 오목부쌍의 바닥부 끼리가 오목부내의 내측 영역에서 연통하고 오목부내의 외측 영역에서 연통하지 않는다는 것이다.

본 발명의 연료 펌프에서, 상부 오목부 및 하부 오목부쌍의 바닥부 끼리를 연통시키는 관통 구멍은 오목부내의 내측 영역에 형성되어 있다. 따라서, 관통 구멍의 회전 속도는 관통 구멍이 오목부내의 외측에 형성되는 경우보다 더 느리다. 이에 의해, 관통 구멍 부근의 연료는 느린 회전 속도를 갖고, 따라서 연료는 쉽게 관통 구멍을 통과한다. 연료가 관통 구멍을 원활하게 통과하기 때문에, 연료 펌프내에서 증기가 쉽게 형성되지 않는다. 따라서 증기가 쉽게 형성되는 경우, 고온 연료에서의 펌프 성능은 안정될 수 있다.

본 발명의 연료 펌프에서, 임펠러의 상부면 및 하부면에 형성된 오목부의 바닥부는 임펠러의 반경 방향으로 제 3 거리(C)를 따라 연결되어 있고, 제 3 거리(C)는 제 2 거리(B)의 1/4 내지 3/4 로 설정되는 것이 바람직하다. 제 2 거리(B)는 임펠러의 반경 방향을 따른 각각의 오목부의 거리이다.

본 발명자의 연구에 따라, 관통 구멍의 반경 방향 길이(C)(16c1: 도 3 참조)를 오목부의 반경 방향 길이(B)(16a1: 도 3 참조)의 1/4 내지 3/4로 설정함으로써, 오목부속으로 유입된 연료의 회전 유동은 쉽게 형성되고, 관통 구멍의 필요한 크기 또한 유지될 수 있다.

본 발명의 연료 펌프에서, 임펠러의 반경 방향을 따라 단면으로 보았을 때, 임펠러의 오목부의 외측에 위치되며 상부 오목부의 바닥부와 하부 오목부의 바닥부를 분할하는 벽면은 임펠러의 두께를 이등분하는 중심선과 접촉하는 곡선을 따라 연장한다.

상부 오목부 및 하부 오목부에서 발생하는 연료의 회전 유동은 관통 구멍에서 병합된다. 상부 오목부의 바닥부와 하부 오목부의 바닥부를 분할하는 벽면을 형성함으로써, 벽면은 임펠러의 두께를 이등분하는 중심면과 접촉하며, 연료는 오목부의 벽면을 따라 유동한다. 따라서, 연료의 상부 회전 유동과 하부 회전 유동은 오목부의 관통 구멍에서 충돌하지 않고 평행 유동한다. 이에 의해, 연료의 상부 회전 유동과 하부 회전 유동은 관통 구멍에서 충돌하는 것이 방지되고, 연료 유동 충돌에 의해 발생된 에너지 손실 및 유동의 교란이 저감될 수 있다.

본 발명의 연료 펌프에서, 오목부의 내측 벽면이 오목부의 바닥쪽 외부로 경사지는 것이 바람직하다.

대부분의 임펠러는 성형 다이로부터 제거되는 수지 성형에 의해 형성된다. 오목부가 상술한 형상으로 형성되면, 오목부의 내측에 형성된 벽면은 성형 다이(수지 임펠러가 성형되어 있는 성형 다이로부터 수지 임펠러를 제거하는데 경사가 필요하다)로부터의 제거에 도움이 되는 경사면으로서 이용될 수 있다. 오목부의 내측 벽면이 바닥부쪽 외부로 경사지는 경우, 임펠러의 생산 효율이 개선될 수 있고, 오목부내의 연료 유동이 원활하게 회전할 수 있다.

본 발명의 연료 펌프에서, 오목부의 내측 벽면은 오목부의 바닥쪽 외부로 경 사진 곡면인 것이 바람직하다.

이러한 방식으로 오목부가 형성되는 경우, 오목부의 내측 및 외측 벽면의 형상에 의해 연료 유동이 더 원활하게 회전할 수 있다.

본 발명의 연료 펌프에서, 각각의 상부 오목부 및 하부 오목부가 반경 방향으로 제 2 거리(B)만큼 연장하는 경우, 상부 오목부의 바닥부와 하부 오목부의 바닥부는 제 2 거리(B)의 1/8 이하의 거리만큼 오목부의 내부 단부로부터 연장하는 영역에서 연결되어 있다.

관통 구멍이 내측에 형성되는 경우, 즉, 오목부의 내부 단부와 관통 구멍의 내부 단부 사이의 거리가 제 2 거리(B)의 1/8 이하인 경우, 오목부속으로 유입된 연료는 쉽게 회전 유동을 형성하고, 관통 구멍의 필요한 크기 또한 유지될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태를 이하에서 설명한다.

임펠러의 반경 방향을 따라 단면을 보았을 때, 상부 및 하부 오목부의 바닥부를 분할하는 오목부의 외측 벽면은 임펠러의 두께를 이등분하는 중심선과 접촉하는 곡선을 따라 연장하는 것이 바람직하고, 상부 오목부와 하부 오목부 사이의 분할벽은 상부 돌기에서 절단되는 것이 바람직하다. 절단된 상부면은 관통 구멍을 형성하는 평면을 형성한다. 절단된 상부면은 임펠러 두께 방향을 따라 소정의 두께만큼 연장한다.

임펠러의 두께를 분할하는 중심 평면과 접촉하도록 상부 오목부와 하부 오목부 사이에 분할벽이 형성되는 경우, 벽은 얇음 정도에 대한 제한 없이 중심 평면쪽 으로 얇은 돌기상에 위치될 것이다. 그러나, 벽이 이러한 방식으로 형성되면, 중심 평면에서의 이러한 얇은 돌기가 불확실한 강도를 가질 수 있고 또한 형상이 변형되어, 이에 의해 연료 유동이 원활하게 회전할 수 없게 된다는 위험이 존재한다.

임펠러의 반경 방향을 따라 단면을 보았을 때, 상부 오목부와 하부 오목부 사이의 벽면은 임펠러 두께를 이등분하는 중심선과 접촉하는 곡선을 따라 연장하고, 분할벽은 소정의 두께로 얇아지는 지점에서 평면을 형성하기 위해 정부가 절단되는 것이 바람직하다. 평면은 관통 구멍의 벽면을 형성한다.

상부 오목부와 하부 오목부 사이의 분할벽이 이러한 방식으로 형성되는 경우, 오목부 사이의 관통 구멍에서의 평행 연료 유동의 형성이 증진되고, 연료 충돌의 유동에 의해 발생된 에너지의 손실 및 유동의 교란이 저감될 수 있다. 분할벽의 강도는 유지될 수 있고, 관통 구멍의 필요한 크기도 유지될 수 있다. 오히려, 연료는 관통 구멍을 더 쉽게 통과한다.

도 1 내지 도 5에는 본 발명의 제 1 실시형태가 도시되어 있다. 도 1은 본 실시형태의 연료 펌프의 단면도를 도시하고, 도 2는 이 연료 펌프의 임펠러의 상부면의 평면도를 도시하고, 도 3은 임펠러의 주변부를 도시하는 단면도이고, 도 4는 연료 펌프의 주요부를 도시하는 단면도이다. 또한, 종래 연료 펌프 및 본 실시예에서 동일한 부분은 동일한 도면 부호로 표시되어 있다.

본 발명의 연료 펌프는 자동차에 사용되고, 이 연료 펌프는 연료 탱크내에서 이용되고, 또한 자동차의 엔진에 연료를 공급하는데 이용된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 연료 펌프는 펌프부(1) 및 이 펌프부(1)를 구동시키기 위한 모터부(2)로 구성되어 있다. 모터부(2)에는 브러쉬(3), 거의 원통형인 하우징(4)내에 위치된 자석(5), 및 자석(5)과 동심인 회전 부재(6)가 설치되어 있다. 모터부(2)는 직류 모터를 포함한다.

회전 부재(6)의 축(7)의 하부는 하우징(4)의 하단부에 부착된 펌프 커버(9)상에 베어링(10)을 통해 회전가능하게 지지되어 있다. 또한, 축(7)의 상단부는 하우징(4)의 상단부에 부착된 모터 커버(12)상에 베어링(13)을 통해 회전가능하게 지지되어 있다.

회전 부재(6)는, 모터 커버(12)내에 설치된 단자(도시되지 않음) 및 브러쉬(3)를 통해 회전 부재(6)의 코일(도시되지 않음)을 전원(도시되지 않음)에 전도적으로 연결함으로써 회전된다. 이러한 종류의 모터부(2)의 구성은 종래 기술에 공지되어 있기 때문에, 상세한 설명은 생략한다. 또한, 본원에 개시된 종류와 상이한 종류의 모터도 이용될 수 있다.

다음으로, 모터부(2)에 의해 구동되는 펌프부(1)의 구성을 설명한다. 펌프부(1)는 펌프 커버(9), 펌프 본체(15), 및 임펠러(16) 등을 포함한다. 펌프 커버(9) 및 펌프 본체(15)는 예를 들어 다이캐스팅 알루미늄으로 형성되고, 또한 이 커버 및 펌프 본체는 함께 결합되어 임펠러(16)가 수용되는 케이싱(17)을 형성한다.

임펠러(16)는 수지 성형에 의해 형성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 임펠러(16)는 실질적으로 원판 형상을 갖는다. 임펠러 외주면(16d)으로부터 제 1 거리(A)만큼 안쪽에 위치된 영역의 임펠러(16)의 상부면에는 일군의 오목부(16a)가 형성되어 있다. 각 오목부(16a)의 반경 방향 길이는 제 2 거리(B)와 동일하다. 인접하는 오목부(16a)는 반경 방향으로 연장하는 분할벽(16b)에 의해 분리되어 있다. 오목부(16a)는 원주 방향으로 반복된다. 일군의 오목부(16a)는 임펠러(16)의 원주 방향을 따라 연장한다. 임펠러(16)의 하부면에는 일군의 오목부(16e)가 형성되어 있다. 일군의 하부 오목부(16e)는 일군의 상부 오목부(16a)와 동일한 형상을 갖는다. 상부 오목부(16a) 및 하부 오목부(16e)쌍의 바닥부 끼리는 관통 구멍(16c)을 통해 연통한다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 관통 구멍(16c)은 오목부(16a, 16e) 내부의 반경 방향 내측 영역에 형성되어 있다.

임펠러(16)의 중심에는 대략적으로 D-형상의 결합 구멍(16n)이 형성되어 있다. 축(7)의 하단부에 위치되며 D-형상 단면을 갖는 결합축 부재(7a)가 결합 구멍(16n)에 삽입된다. 이에 의해, 임펠러(16)는 종동 회전 방식으로 축(7)에 연결되고, 따라서 축방향으로의 약간의 이동이 허용된다. 임펠러(16)의 외주면(16d)은 요철이 없는 완전한 원형면이다.

도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 임펠러(16)의 상부면의 일군의 오목부(16a)에 직접 면하는 펌프 커버(9)의 하부면에는 홈(31)이 형성되어 있고, 이 홈(31)은 상부 유동 단부로부터 하부 유동 단부로 임펠러의 회전 방향으로 연속적으로 연장한다. 펌프 커버(9)에는 배출 구멍(24)이 형성되어 있고, 이 배출 구멍(24)은 홈(31)의 하부 유동 단부로부터 펌프 커버(9)의 상부면으로 연장한다. 배출 구멍(24)은 케이싱(17)의 내부로부터 외부(모터부(2)의 내부 공간(2a))로 통과한다.

펌프 커버(9)의 원주벽(9b)의 내주면(9c)이 펌프 커버(9)의 전체 원주를 따라 임펠러 외주면(16d)에 면하고, 원주벽의 내주면과 임펠러의 외주면 사이에는 미세 간극이 형성되어 있다. 명확성을 위해, 간극은 실제보다 더 크게 도시되어 있다.

펌프 커버(9)의 홈(31)은 배출 구멍(24)에 접근함에 따라 하부 유동 단부 부근에서 점차적으로 깊어지게 된다. 홈(31)은 하부 유동 단부에 면하여 반경 방향 외측으로 변위되어 있지만, 임펠러 외주면(16d)의 영역내에 유지된다. 임펠러(16)의 일군의 오목부(16a)에 면하는 영역의 반경 방향 외측에는 배출 구멍(24)의 말단부가 형성되어 있다.

도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 임펠러(16) 하부면의 일군의 오목부(16e)에 직접 면하는 영역에서 펌프 본체(15)의 상부면에는 홈(20)이 형성되어 있다. 이 홈(20)은 상부 유동 단부로부터 하부 유동 단부로 임펠러의 회전 방향을 따라 연속적으로 연장한다. 펌프 본체(15)에는 흡입 구멍(22)이 형성되어 있고, 이 흡입 구멍(22)은 펌프 본체(15)의 하부면으로부터 홈(20)의 상부 유동 단부로 연장한다. 도시되지 않은 단면부에서, 흡입 구멍(22)과 홈(20)은 연통한다. 흡입 구멍(22)은 케이싱(17)의 외부와 내부를 연통시킨다. 홈(20)은 하부 유동 단부에 접근함에 따라 하부 유동 단부 부근에서 점차적으로 얕아지게 된다. 또한, 홈(20)은 임펠러(16)의 하부면에 위치된 일군의 오목부(16e)에 직접 면하는 영 역내에서 유지된다.

펌프 커버(9)와 포개진 상태의 펌프 본체(15)는 코킹(caulking) 등에 의해 하우징(4)의 하단부에 부착된다. 펌프 본체(15)의 중심부에는 스러스트 베어링(18)이 고정되어 있다. 축(7)의 스러스트 하중은 스러스트 베어링(18)이 받는다.

도 4에서, 명확성을 위해, 각 간극은 실제보다 크게 도시되어 있다. 펌프 본체(15)의 홈(20)은 배출 구멍(24)과 직접 연통하지 않는다. 펌프 커버(9)의 원주벽(9b)은 배출 구멍(24)의 위치에서도 임펠러 외주면(16d)에 인접하고, 홈(20)과 배출 구멍(24)은 임펠러 외주면(16d)의 외측에서 실제적으로 연통하지 않는다. 홈(20)과 배출 구멍(24)은 임펠러(16)의 관통 구멍(16c)에 의해서만 연통한다.

펌프 커버(9)의 원주 방향으로 연장하는 홈(31) 및 펌프 본체(15)의 원주 방향으로 연장하는 홈(20)은, 임펠러(16)의 회전 방향을 따라 연장하고, 흡입 구멍(22)으로부터 배출 구멍(24)으로 연장한다. 임펠러(16)가 회전할 때, 연료 탱크내의 연료는 흡입 구멍(22)으로부터 케이싱(17)속으로 흡입된다. 흡입 구멍(22)으로부터 케이싱(17)속으로 흡입된 연료의 일부는 홈(20)을 따라 유동한다. 흡입 구멍(22)으로부터 케이싱(17)속으로 흡입된 연료의 나머지는 임펠러(16)의 오목부(16e)로 유입되고, 이들 오목부(16e)내에서 회전 유동을 하면서 관통 구멍(16c)을 통과하며, 홈(31)으로 유입되어 홈(31)을 따라 유동한다. 연료의 압력은 홈(20, 31)을 따라 유동할 때 상승한다. 홈(31)을 따라 유동하여 가압 된 연료는 배출 구멍(24)으로부터 모터부(2)로 전달된다. 홈(20)을 따라 유동하여 가압된 연료는, 임펠러(16)의 관통 구멍(16c)을 통과하고, 그 후에 홈(31)에서 가압된 연료와 병합된다. 병합 후에, 연료는 배출 구멍(24)으로부터 모터부(2)로 전달된다. 모터부(2)에 전달된 고압 연료는 배출 포트(28)로부터 펌프의 외부로 전달된다.

관통 구멍(16c)의 반경 방향 길이(16c1: 도 3 참조)는 오목부(16a, 16e)의 반경 방향 길이(16a1: 도 3 참조)의 1/4 내지 3/4인 것이 바람직하다. 이러한 크기는 본 발명자의 연구를 통해 얻어졌다. 관통 구멍(16c)이 이러한 크기로 형성되면, 연료의 회전 유동이 오목부(16a, 16e)내에서 쉽게 형성되고, 연료는 관통 구멍(16c)을 원활하게 통과하게 된다.

임펠러(16)의 회전 방향을 따르는 배출 구멍(24)과 흡입 구멍(22) 사이의 공간에는 그 내부에 홈(31, 20)이 형성되어 있지 않다. 펌프 본체(15)의 홈(20)은 하부 유동 단부에 접근함에 따라 점차적으로 얕아져서 폐쇄된다. 따라서, 홈(20)을 따라 유동하는 연료는 임펠러(16)의 관통 구멍(16c)속으로 쉽게 이동한다. 또한, 펌프 커버(9)의 홈(31)은 하부 유동 단부에 접근함에 따라 점차적으로 깊어지게 되고, 배출 구멍(24)으로 이어진다. 따라서, 가압된 연료는 배출 구멍(24)으로부터 원활하게 배출되고, 펌프의 작동 소음은 더 조용해진다. 임펠러 외주면(16d)과 펌프 커버 외주면(9c) 사이의 간극은 전체 원주를 따라 매우 작다. 따라서, 가압된 연료는 이 간극으로 유입되지 않고, 대신에 임펠러(16)의 관통 구멍(16c)을 통과한다.

본 실시예의 연료 펌프에서, 배출 구멍(24)내의 접근은 임펠러의 상부 오목부(16a)와 하부 오목부(16e)를 연통시키는 관통 구멍(16c)에 의해 이루어진다. 이들 관통 구멍(16c)은 오목부(16a, 16e)내의 내측 영역에 형성되어 있다. 관통 구멍(16c)에서의 임펠러(16)의 회전 속도는, 오목부(16a, 16e)내의 외측 영역에 관통 구멍(16c)이 형성되는 경우보다 더 작다. 그 결과, 상부 오목부(16a)와 하부 오목부(16e) 사이의 관통 구멍(16c) 부근에서의 연료의 회전 속도는 더 작고, 연료는 관통 구멍(16c)을 쉽게 통과한다. 케이싱(17)속으로 흡입된 연료는, 흡입 구멍(22) 부근의 하부 오목부(16e) 및 관통 구멍(16c)을 통해 상부 오목부(16a) 및 홈(31)속으로 원활하게 유입된다. 하부 오목부(16e) 및 홈(20)에서 가압된 연료는, 배출 구멍(24) 부근의 관통 구멍(16c)을 통해 홈(31)속으로 원활하게 유입된다. 연료가 관통 구멍(16c)을 원활하게 통과하기 때문에, 연료 펌프내에 형성된 증기량은 저감될 수 있고, 이에 의해 펌프 효율이 상승한다. 따라서, 연료 펌프의 성능은 고온에서도 안정될 수 있다.

또한, 임펠러의 상부면 및 하부면에 형성된 오목부의 개구부가 도 2에 도시된 형상 대신에 도 5에 도시된 형상을 갖는 변형예도 가능하다. 도 2에 도시된 임펠러(16)와 마찬가지로, 상부 오목부(116a)와 하부 오목부(116e)를 연통시키는 관통 구멍(116c)이 오목부(116a, 116e)의 내측 영역에 형성되는 경우, 상술한 결과가 얻어질 수 있다. 도 5에 도시된 오목부(116a, 116e)에서, 반경 방향으로 연장하는 개구부 가장자리는 곡선으로 되어 있다. 오목부(116a, 116e)를 이러한 형상으로 형성함으로써, 연료가 오목부(116a, 116e)속으로 쉽게 유입되고, 이에 의 해 펌프 효율이 더 증가한다. 오목부(116a, 116e)의 개구부의 이러한 형상은 이하의 제 2 실시형태 내지 제 4 실시형태에도 이용될 수 있다.

본 발명의 제 2 실시형태가 도 6에 도시되어 있다. 제 2 실시형태의 연료 펌프는 제 1 실시형태의 연료 펌프의 형상과 대략 동일한 형상을 갖는다; 임펠러의 형상만이 상이하다. 따라서, 제 1 실시형태와 상이한 부분만을 설명할 것이고, 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.

도 6은 제 2 실시형태의 임펠러의 확대 단면도를 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 임펠러(66)의 상부면에는 일군의 오목부(66a)가 형성되어 있고, 임펠러(66)의 하부면에도 일군의 오목부(66e)가 형성되어 있다. 상부 오목부(66a) 및 하부 오목부(66e)쌍의 바닥부 끼리는 관통 구멍(66c)을 통해 연통한다. 각각의 관통 구멍(66c)은 각각의 오목부(66a, 66e)의 내측 영역내에 형성되어 있다. 상부 오목부(66a)의 바닥부와 하부 오목부(66e)의 바닥부는 분할 부재(66h)에 의해 분리된다. 분할 부재(66h)는 상부 오목부(66a)의 외측벽(66g1) 및 하부 오목부(66e)의 외측벽(66g2)으로 형성되고, 또한 이 분할 부재는 임펠러(66)의 두께 방향 중심부에 형성되어 있다. 오목부(66a, 66e)의 외측에 위치된 벽면(66g1, 66g2)은 곡면으로 되어 있고, 또한 이 벽면은 분할 부재(66h)의 두께(66h1)를 이등분하는 평면(66i)과 접촉하기 위해 바닥부쪽으로 연장한다. 분할 부재(66h)의 두께(66h1)를 이등분하는 평면(66i)은 임펠러(66)의 두께를 이등분하는 평면과 동일하다. 분할 부재(66h)는 벽면(66g1, 66g2)을 바닥부쪽으로 연장시키고, 이 분할 부재의 단부는 꼭대기가 절단된 형상을 갖는다. 분할 부재(66h)의 단부면은 평면이고, 또한 관통 구멍(66c)의 벽면을 형성한다.

상부 오목부(66a) 및 하부 오목부(66e)내에서 형성되는 연료의 회전 유동은 관통 구멍(66c)에서 병합된다. 상술한 바와 같이 분할 부재(66h)를 오목부(66a, 66e)내에 형성함으로써, 연료는 곡면의 벽면(66g1, 66g2)을 따라 유동한다. 따라서, 연료의 상부 및 하부 회전 유동은 오목부(66a, 66e) 사이의 관통 구멍(66c)에서 충돌하지 않고, 대신에 평행하게 유동한다. 이에 의해, 관통 구멍(66c)에서 충돌하는 연료의 유동에 의해 발생되는 에너지 손실 및 유동의 교란이 감소할 수 있다. 연료가 관통 구멍(66c)을 원활하게 통과할 수 있기 때문에, 연료 펌프내에 형성되는 증기의 양이 저감될 수 있고, 펌프 효율은 증가할 수 있다. 따라서, 연료 펌프의 성능은 고온에서도 안정될 수 있다.

분할 부재(66h)의 두께(66h1)를 이등분하는 평면(66i)과 접촉하도록 상부 오목부(66a) 및 하부 오목부(66e)의 벽면(66g1, 66g2)이 형성되면, 분할 부재(66h)는 얇음 정도에 대한 제한없이 바닥부쪽으로 얇은 형상을 갖는다. 그러나, 분할 부재(66h)가 이러한 방식으로 형성되면, 바닥부에서의 분할 부재(66h)의 얇은 부분이 불확실한 강도를 가져서 형상이 변할 수 있고, 이에 의해 연료 유동의 원활한 회전이 촉진되는 대신에 이러한 회전이 억제된다는 위험이 존재한다. 그러나 본 실시형태에서와 같이, 벽면(66g1, 66g2)이 평면(66i)까지 연장하지 않는다면, 오목부(66a, 66e) 사이의 관통 구멍(66c)에서의 연료의 상부 및 하부 평행 유동은 분할 부재(66h)에 형성된 단부면에도 불구하고 방해되지 않는다. 벽면의 강도는 유지될 수 있고, 관통 구멍(66c)의 필요한 크기도 유지될 수 있다. 오히려, 연료는 관통 구멍(66c)을 더 쉽게 통과한다.

본 발명의 제 3 실시형태는 도 7을 참고로 하여 설명할 것이다. 본 실시형태의 연료 펌프는 제 1 실시형태의 연료 펌프와 대략 동일한 형상을 갖는다; 임펠러의 형상만이 상이하다. 따라서, 제 1 실시형태와 상이한 부분만을 설명할 것이고, 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.

도 7은 제 3 실시형태의 임펠러의 확대 단면도를 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이 임펠러(76)의 상부면에는 일군의 오목부(76a)가 형성되어 있고, 임펠러의 하부면에도 일군의 오목부(76e)가 형성되어 있다. 상부 오목부(76a) 및 하부 오목부(76e)쌍의 바닥부 끼리는 관통 구멍(76c)을 통해 연통한다. 각각의 관통 구멍(76c)은 각각의 오목부(76a, 76e)의 내측에 형성되어 있다. 상부 오목부(76a)의 오목부와 하부 오목부(76e)의 바닥부는 분할 부재(76h)에 의해 분할된다.

임펠러(76)의 상부 오목부(76a) 및 하부 오목부(76e)의 내측에는 경사면(76j)이 형성되어 있다. 이들 경사면(76j)은 반경 방향 외부로 바닥쪽으로 경사져 있다. 본 실시형태의 연료 펌프의 임펠러(76)는 제 2 실시형태의 연료 펌프의 임펠러(66)와 이 부분에서 상이하다.

임펠러(76)는 성형 다이내에서 성형된 수지에 의해 형성되어 다이로부터 제거된다. 상술한 방식으로 오목부(76a, 76e)를 형성함으로써, 오목부(76a)의 벽에 형성된 경사면(75j)은 성형 다이로부터의 제거에 도움이 되는 경사면으로서 이용될 수 있다. 오목부(76a)를 성형하는 생산 효율이 개선되는 동시에 연료 유 동은 원활하게 회전한다. 연료가 관통 구멍(76c)을 원활하게 통과할 수 있기 때문에, 연료 펌프내에 형성되는 증기의 양은 저감될 수 있고, 펌프 효율은 증가할 수 있다. 따라서, 연료 펌프의 성능은 고온에서도 안정될 수 있다.

본 발명의 제 4 실시형태는 도 8을 참고로 하여 설명할 것이다. 도 8은 제 4 실시형태의 임펠러의 확대 단면도를 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이 임펠러(86)의 상부면에는 일군의 오목부(86a)가 형성되어 있고, 임펠러의 하부면에는 일군의 오목부(86e)가 형성되어 있다. 상부 오목부(86a) 및 하부 오목부(86e)쌍의 바닥부 끼리는 관통 구멍(86c)을 통해 연통한다. 각각의 관통 구멍(86c)은 각각의 오목부의 내측에 형성되어 있다.

임펠러(86)의 상부 오목부(86a) 및 하부 오목부(86e)의 내측에는 곡면(86k)이 형성되어 있다. 이들 곡면(86k)은 바닥쪽 외부로 진행한다. 또한, 상부 오목부(86a)와 하부 오목부(86e) 사이의 내벽에는 돌출 부재(86m)가 형성되어 있다. 바닥부쪽으로 연장하는 각 곡면(86k)의 면은 돌출 부재(86m)의 두께를 이등분하는 면(도시되지 않음)을 형성하고, 이 면은 분할 부재(86h)의 두께를 이등분하는 평면과 일치한다. 본 실시형태의 연료 펌프의 임펠러(86)는 제 2 실시형태의 연료 펌프의 임펠러(66)와 이 부분에서 상이하다.

오목부(86a, 86e)의 외측벽 및 오목부(86a, 86e)의 내측벽(86k)은 모두 곡면이다. 오목부(86a, 86e)의 바닥부에는 각진 부분이 형성되지 않기 때문에, 연료의 회전 유동은 방해되지 않는다. 본 실시형태에서, 연료의 회전 유동은 더 원활하다. 연료가 관통 구멍(86c)을 원활하게 통과하기 때문에, 연료 펌프내에 형성되는 증기의 양은 저감될 수 있고, 펌프 효율은 증가할 수 있다. 따라서, 연료 펌프의 성능은 고온에서도 안정될 수 있다.

또한, 돌출 부재(86m)의 반경 방향 길이(86m1)가 각 오목부(86a, 86e)의 반경 방향 길이(86a1)의 1/8 이하인 것이 바람직하다. 이러한 크기는 본 발명자의 연구를 통해 얻어졌다. 돌출 부재(86m)가 이러한 크기로 형성되면, 연료의 회전 유동이 오목부(86a, 86e)내에서 쉽게 형성되고, 연료는 관통 구멍(86c)을 원활하고 쉽게 통과한다.

본 발명의 실시형태의 특정예가 설명되었지만, 단지 예시를 위해 설명한 것이고 청구항을 제한하려는 것은 아니다. 청구항에서 설명된 기술은 상술한 특정예에 대해서 다양한 변형 및 변경을 포함한다.

또한, 본 명세서 또는 도면에 설명된 기술 요소는 모든 종류의 접속사에 이용될 수 있거나 또는 개별적으로 이용될 수 있고, 또한 출원서의 제출시에 청구항에 설명된 접속사에 제한되지 않는다. 또한, 본 명세서 또는 도면에 설명된 기술은 복수의 목적을 실현시킴과 동시에 이들 목적중 하나를 실현시키기 위해 이용될 수 있다.

본 발명에 따라 고온에서의 연료의 기화가 효과적으로 감소되고, 고온 연료에서의 펌프 성능이 개선될 수 있다.

Claims

케이싱 및 이 케이싱내에서 회전하는 실질적으로 원판 형상의 임펠러를 포함하는 연료 펌프로서,

상기 임펠러의 외주로부터 안쪽으로 제 1 거리만큼 떨어져 임펠러의 원주 방향을 따라 연장하는 영역에서 상기 임펠러의 상부면 및 하부면에는 일군의 오목부가 형성되어 있고,

각 오목부는 임펠러의 반경 방향으로 제 2 거리만큼 연장하고,

인접하는 오목부 끼리는 분할벽에 의해 분리되고,

상부 오목부 및 하부 오목부쌍은 분할벽에 의해 부분적으로 분리되며,

상기 상부 오목부 및 하부 오목부쌍의 바닥부 끼리는 오목부내의 내측 영역에서 연통하는 연료 펌프.
제 1 항에 있어서, 상기 상부 오목부 및 하부 오목부쌍의 바닥부 끼리는 오목부내의 외측 영역에서 연통하지 않는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
제 1 항에 있어서, 상기 상부 오목부 및 하부 오목부쌍의 바닥부 끼리는 임펠러의 반경 방향으로 제 3 거리를 따라 연결되고,

상기 제 3 거리는 상기 제 2 거리의 1/4 내지 3/4 으로 설정되는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
제 1 항에 있어서, 상기 상부 오목부 및 하부 오목부쌍의 외측에서의 벽면은, 상기 임펠러의 반경 방향을 따라 단면에서 보았을 때, 임펠러를 두께 방향으로 이등분하는 중심선과 접촉하는 곡선을 따라 연장하는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
제 1 항에 있어서, 상기 상부 오목부 및 하부 오목부쌍의 내측에서의 벽면은, 상기 임펠러의 반경 방향을 따라 단면에서 보았을 때, 오목부의 바닥쪽 외부로 경사지는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
제 1 항에 있어서, 상기 상부 오목부 및 하부 오목부쌍의 내측에서의 벽면은, 상기 임펠러의 반경 방향을 따라 단면에서 보았을 때, 오목부의 바닥쪽 외부로 경사진 곡면으로 된 것을 특징으로 하는 연료 펌프.
제 1 항에 있어서, 상기 상부 오목부 및 하부 오목부쌍의 바닥부 끼리는, 오목부의 내측 단부로부터 상기 제 2 거리의 1/8을 초과하지 않는 거리만큼 떨어진 지점으로부터 외부로 연장하는 영역에서 연결되는 것을 특징으로 하는 연료 펌프.