KR100749995B1 - 연료 펌프 - Google Patents

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KR100749995B1
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준이찌 모또지마
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가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
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Abstract

연료 펌프는 자동차 내연 엔진용의 연료 공급 시스템의 일부를 형성한다. 연료 펌프는 펌프 섹션과 펌프 섹션을 구동하기 위한 전기 모터가 배치되는 중공 케이싱을 포함한다. 커넥터는 전기 모터에 외부 전력 공급원을 접속시키기 위해 제공되고 단자를 갖는다. 브러시는 로터의 코일에 전력을 공급하기 위해 전기 모터의 로터와 활주식으로 접촉된다. 리드 와이어는 브러시에 커넥터의 단자를 전기 접속시키도록 제공된다. 주석 도금층은 주석 전기 도금에 의해 리드 와이어에 형성된다.
연료 펌프, 커넥터, 로터, 리드 와이어, 케이싱

Description

연료 펌프{FUEL PUMP}
도1은 본 발명에 따른 연료 펌프의 실시예의 측면도.
도2는 단부 섹션이 토출 포트를 갖고 형성된 도1의 연료 펌프의 단부 섹션 (또는 상단부 섹션)의 평면도.
도3은 도2의 선 A-A로 지시된 면을 따라 취한 도2의 연료 펌프의 상단부 섹션의 부분 단면도.
도4는 도1의 연료 펌프에 이용되는 리드 와이어의 도금층 두께와 리드 와이어의 휨 강성 사이의 상관 관계를 도시하는 실험 데이터의 그래프.
도5는 도1의 연료 펌프에 이용되는 리드 와이어의 도금층 두께와 리드 와이어의 수명 사이의 상관 관계를 도시하는 실험 데이터의 그래프.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1: 연료 펌프
3: 커넥터
4: 로터
8: 리드 와이어
10: 케이싱
본 발명은 연료 펌프의 개선에 관한 것이다.
지금까지 다양한 형식의 연료 펌프가 제안되었다. 이들의 예로써, 일본 특허 공개 평9-154261호에서 연료 펌프가 개시되었다.
일본 특허 공개 평9-154261호에 개시된 연료 펌프는 펌프 섹션과 펌프 섹션을 구동하기 위한 전기 모터 섹션이 배치된 중공 케이싱을 포함한다.
전술한 형식의 연료 펌프에서, 전기 모터를 외부 전력 공급원에 연결하기 위한 커넥터의 단자는 리드 와이어를 통해 전기 모터의 로터와 활주식으로 접촉되는 브러시에 접속될 수 있어서, 로터의 코일에 전력을 공급할 수 있지만, 리드 와이어는 종종 연료에 함유된 황에 의해 황화된다. 따라서, 리드 와이어가 황화되는 것을 보호하기 위해 리드 와이어에 주석 도금 또는 주석 처리가 된 경우가 있다. 주석 도금 또는 주석 처리가 전술한 이유로 리드 와이어 상에 제조될 때, 종래에는 용융 도금(hot dipping) 방법이 채용되었다. 고온 침지 방법에서, 와이어 재료는 도금 재료로 그 표면에 코팅되는 용해 플라스틱 재료에 침지되고, 소정의 플라스틱 층 두께를 갖도록 완료되기 위해, (도금 재료로부터 와이어 재료의) 출구에 위치된 다이를 통과한다.
그러나, 전술한 용융 도금 방법에 직면하는 단점이 있다. 보다 상세히는, 용융 도금 방법의 도금층 두께는 제어되는 것과 넓게 분산시키는 것이 어렵다. 따 라서, 도금층은 불가피하게 소정 부분의 두께가 열악하게 되어, 리드 와이어는 황화에 대한 내구성이 저하된다.
전술한 관점에서, 본 발명의 목적은 종래의 연료 펌프에서 직면하는 단점들을 효율적으로 극복하는 개선된 연료 펌프를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 커넥터의 단자를 브러시에 전기적으로 접속하기 위한 리드 와이어가 황화에 대한 개선된 내구성을 갖는 개선된 연료 펌프를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 태양은 펌프 섹션과 펌프 섹션을 구동하기 위한 전기 모터가 배치된 중공 케이싱을 포함하는 연료 펌프에 관한 것이다. 커넥터는 전기 모터를 외부 전력 공급원에 접속시키기 위해 제공되고, 단자를 갖는다. 브러시는 로터의 코일에 전력을 공급하도록 전기 모터의 로터와 활주식으로 접속된다. 리드 와이어는 커넥터의 단자를 브러시에 전기 접속시키기 위해 제공된다. 주석 도금층이 주석 전기 도금에 의해 리드 와이어에 형성된다.
본 발명의 다른 태양은 중공 케이싱, 케이싱 내측에 배치된 펌프 섹션, 케이싱 내측에 배치된 펌프 섹션을 구동하기 위한 전기 모터, 외부 전력 공급원에 전기 모터를 접속시키기 위한 것이고 단자를 갖는 커넥터, 로터의 코일에 전력을 공급하도록 전기 모터의 로터와 활주식으로 접촉하는 브러시 및 브러시에 커넥터의 단자를 전기 접속시키기 위한 리드 와이어를 포함하는 연료 펌프를 제조하는 방법에 관한 것이다. 이러한 제조 방법은 리드 와이어의 표면에 주석 도금층을 형성하도록 리드 와이어의 주석 전기 도금을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부된 도면을 참조하여 상세한 설명으로부터 이해될 것이다.
첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 연료 펌프의 실시예가 설명된다. 도1은 본 발명에 따른 연료 펌프의 실시예의 측면도이다. 도2는 단부 섹션이 토출 포트를 갖고 형성된 연료 펌프의 단부 또는 상단부 섹션의 평면도이다. 도3은 도2의 선 A-A를 따라 취한 연료 펌프의 상단부 섹션의 부분 단면도이다. 도4는 도1의 연료 펌프에 이용되는 리드 와이어의 도금층 두께와 리드 와이어의 휨 강성(리드 와이어의 소정의 편향을 인가함에 따른 반작용력에 상응함) 사이의 상관 관계를 도시하는 실험 데이터의 그래프이다. 도5는 도1의 연료 펌프에 이용되는 리드 와이어의 도금층 두께와 리드 와이어의 수명 사이의 상관 관계를 도시하는 실험 데이터의 그래프이고, 이는 리드 와이어를 황을 포함하는 연료 내에 침지하는 실험에 의해 얻어진 테스트 결과에 기초한다. 이러한 실시예는 자동차용의 내연 엔진의 연료 공급 시스템에 이용되는 연료 펌프에 대한 것임을 이해할 것이다. 부가로, 편의상, 본 명세서에서 논의되는 연료 펌프의 상측 및 하측은 각각 도1 및 도3의 상부측 및 하부측에 대응된다.
연료 펌프(1)에서, 연료는 흡입 포트(도시 안함)로부터 흡입 필터(도시 안함)를 통해 흡입되어 토출 포트(2)로 배출된다. 상기 연료 펌프(1)는 연료 탱크 내에 수납되고, 연료 탱크 내의 연료를 연료 분사 밸브로 공급하기 위한 연료 공급 장치로써 (또는, 연료 공급 장치의 컴포넌트로써) 제공된다.
이러한 실시예의 연료 펌프(1)는 펌프 섹션(도시 안함)과 펌프 섹션을 작동 또는 구동시키기 위한 전기 모터(일부만이 도시됨)가 형성된 중공 케이싱(10)을 포함한다.
상기 케이싱(10)은 원통형 본체(11)를 수납한다. 원통형 본체(11)는 전기 모터의 로터(4)를 수납한다. 리드를 갖는 실린더형의 커버 본체(12)는 원통형 본체(11)의 상부측에 배치된다. 커버 본체(12)는 케이싱(10)의 개방 단부(10a)와 함께 내향으로 가압되거나 변형되어, 커버 본체(12)와 원통형 본체(11)는 케이싱(10)에 고정된다.
연료 튜브 또는 배관이 연결되는 토출 포트(2)와 배터리와 같은 외부 전력 공급원을 전기 모터에 접속시키기 위한 커넥터(3)는 커버 본체(12)의 상부면에 형성된다.
부가로, 베어링 원통형 섹션 또는 베어링 슬리브(12a)는 커버 본체(12)의 내측과 커버 본체(12)의 중심에 형성된다. 로터(4)의 샤프트(14)[특히 샤프트(14)의 상단부]는 베어링(13)을 통해 베어링 원통형 섹션(12a)에 축지지된다.
샤프트(14)의 축방향으로 연장하는 안내 홀(12b)은 베어링 원통형 섹션(12a)의 외주측에 형성된다. 부가로, 커넥터(3)의 단자(3a)에 전기 접속된 도전성 부재 또는 금속 부재(9)는 베어링 원통형 섹션(12a)의 외주측에 배치된다. 브러시(5)는 리드 와이어(8)를 통해 도전성 부재(9)에 전기 접속되고, 수직으로 이동 가능하도록 안내 홀(12b) 내에 삽입된다. 리드 와이어(8)는 안내 홀(12b)의 입부 단부 섹션에 가압 끼워맞춤된다. 바이어스 수단으로써 제공되는 스프링(6)(또는 가압 스 프링)은 철제 볼(7)과 브러시(5) 사이에 개재된다. 따라서, 스프링(6)의 바이어스 힘 하에서, 브러시(5)의 하부면(5A)은 정류기의 상부면(4A)와 활주식으로 접촉되도록 회전식 로터의 정류기의 상부면(4A)에 대해 가압된다. 회전식 로터(4)의 정류기의 상부면(4A)과 브러시(5)가 접촉하면, 전류가 로터의 코일로 통과할 수 있다.
전술한 구성에서, 브러시(5)의 하부면(5A)의 마모가 장시간 이용함으로써 진행됨에 따라, 브러시(5)는 그 길이가 점진적으로 짧아지지만, 브러시(5)의 하부면(5A)이 브러시(5)의 마모가 진행되더라도 스프링(6)의 바이어스 힘에 의해 로터(4)의 정류기의 상부면(4A)과 신뢰성있게 접촉하여, 우수한 전기 접속 상태가 접촉면에서 보다 신뢰성있게 유지될 수 있다.
또한, 브러시(5)와 접촉하는 리드 와이어(8)는 일반적으로 U자형으로 굴곡되어, 잔여 길이가 확보되고, 부가로, 리드 와이어(8) 자체는 가요성으로 형성된다. 이에 의해, 브러시(5)가 짧아지고 리드 와이어(8)가 브러시(5)의 이동으로 변형되도록 브러시(5)의 마모가 진행될 때, 리드 와이어(8)는 브러시(5)의 이동을 결코 방해하지 않는다. 따라서, 브러시(5)의 하부면(5A)은 로터(4)의 정류기의 상부면(4A)과 보다 적절하게 접촉되어, 접촉면에서 우수한 전기 접속 상태를 보다 신뢰성있게 유지한다.
전술한 구성에서, 전력 공급원(또는 배터리)으로부터 공급된 전력은 커넥터(3)의 단자(3a), 도전성 부재(9), 리드 와이어(8), 브러시(5) 및 브러시(5)의 하부면(5A)과 로터(4)의 정류기의 상부면(4A) 사이에서 활주식으로 접촉하는 표면을 통해 로터(4)(또는 전기 모터)로 공급된다.
이러한 실시예에서, 리드 와이어(8)가 연료의 황으로 인해 유황 처리 또는 황화를 방지하기 위해 주석 전기 도금이 리드 와이어(8)에 이루어진다. 이러한 주석 전기 도금에서, 와이어 재료 [또는 리드 와이어(8)]는 도금 용액에 전류를 통과시킨 상태에서 도금 용액 내에 침지되어, 도금층을 형성하도록 와이어 재료의 표면의 도금 재료를 증착한다. 전기 도금에서, 도금층의 두께는 균일하게 되고, 전류값, 전기 도금 처리 시간 등에 따라 적절하게 조절 가능하다. 또한, 주석 전기 도금은 주석으로 제조된 도금층이 니켈 도금으로 형성된 것보다 더 가요성이 있기 때문에 본 실시예에서 채용되어, 리드 와이어(8)는 브러시(5)의 이동을 방해하지 않도록 할 수 있다.
도금층의 두께에 대한 본 발명자의 각고의 연구 및 개발의 결과로써, 다음의 지식이 연구되었다.
(a) 도금층이 과도하게 두껍게 형성되면, 리드 와이어(8)는 리드 와이어(8)가 접속되는 브러시(5)의 이동을 방해하도록 휨 강성이 과도하게 높아지게 되어, 브러시(5)의 비정상적인 마모가 발생할 위험성이 증가한다. 테스트의 결과로써, 도금층이 도4에 도시된 바와 같이 2 ㎛ 이하의 두께를 갖도록 형성될 때, 리드 와이어(8)에 소정의 정도의 편향의 인가 중에 발생하는 반작용력이 임계값 Bth보다 작게 된다는 것을 발견하였다. 정류기의 상부면(4A)에 대한 브러시(5)의 충분한 추종성이 있는 값인 임계값 Bth은 임의의 발생하는 문제점 없이 얻어질 수 있다. 또한, 1.5 ㎛의 두께를 갖는 도금층을 형성하는 것이 보다 바람직할 수 있다는 사실이 도4로부터 알 수 있다.
(b) 이에 반해, 도금층이 과도하게 두껍게 형성되면, 소정의 부분이 리드 와이어의 내구성을 저하시키도록 황화될 수 있다는 문제점이 발생된다. 도5의 테스트 결과로써, 도금층이 0.4 ㎛ 이상의 두께를 갖도록 형성될 때, 리드 와이어(8)의 수명은 연료 펌프(1)의 추정되거나 또는 요구되는 수명 Tth보다 길 수 있어서 충분한 황화 저항성이 얻어질 수 있다는 것이 발견되었다.
전술한 실시예에 따라, 주석 전기 도금은 리드 와이어(8) 상에 이루어져서, 용융 도금에 의한 주석 도금이 리드 와이어(8) 상에 이루어지는 경우보다 도금층 두께의 분산이 최소화될 수 있다. 따라서, 리드 와이어(8)는 황화에 대한 내구성이 개선될 수 있다. 부가로, 이러한 실시예에 따른 도금층은 적절한 두께를 갖도록 형성되어, 황화 저항성과 가요성 모두를 보장한다. 게다가, 본 실시예에 따른 리드 와이어(8)는 굴곡되고, 따라서, 가요성이 보다 개선될 수 있다.
본 발명은 본 발명의 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 전술한 실시예에 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 전술한 실시예의 변경 및 변화는 전술한 교시의 견지에서 해당 기술 분야의 종사자에 의해 실시될 수 있다.
또한, 전술한 실시예로부터 파악된 기술적인 아이디어는 이에 의해 얻어진 효과와 함께 논의될 것이다.
(1) 연료 펌프는 펌프 섹션과 펌프 섹션을 구동하기 위한 전기 모터가 배치된 중공 케이싱을 포함한다. 커넥터는 전기 모터를 외부 전력 공급원에 접속시키기 위해 제공되고 단자를 갖는다. 브러시는 로터의 코일에 전력을 공급하기 위해 전기 모터의 로터와 활주식으로 접촉한다. 리드 와이어는 브러시에 커넥터의 단자 를 전기 접속시키기 위해 제공된다. 주석 도금층은 주석 전기 도금에 의해 리드 와이어에 형성된다.
이에 의해, 용융 도금에 의한 주석 도금이 리드 와이어 상에 이루어지는 경우에 비해 도금층의 두께의 분산이 최소화될 수 있다. 따라서, 리드 와이어는 황화에 대한 내구성이 개선될 수 있다.
(2) 아이디어 (1)에 개시된 연료 펌프에서, 0.4 ㎛ 내지 1.5 ㎛의 범위 내의 두께를 갖는 리드 와이어의 도금층을 형성하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 리드 와이어는 도금층이 2 ㎛의 두께를 갖도록 형성되는 경우에 비해 가요성이 개선될 수 있어서, 브러시(5)에 악영향을 끼치는 것을 보다 신뢰성있게 방지할 수 있는 장점을 얻는다.
기본 일본 특허 출원 제2005-123506호(출원일: 2005년 4월 21일)의 전체 내용은 본원에서 참조로 합체된다.
상기와 같이 구성함으로써, 커넥터의 단자를 브러시에 전기적으로 접속하기 위한 리드 와이어가 황화에 대한 개선된 내구성을 갖는 개선된 연료 펌프를 제공할 수 있다.

Claims (7)

  1. 중공 케이싱과,
    상기 케이싱 내측에 배치된 펌프 섹션과,
    상기 케이싱 내측에 배치된 펌프 섹션을 구동하기 위한 전기 모터와,
    상기 전기 모터를 외부 전력 공급원에 접속시키기 위한 것이고 단자를 갖는 커텍터와,
    상기 전기 모터의 로터의 코일에 전력을 공급하도록 전기 모터의 로터의 축방향으로 로터와 활주식으로 접촉되고, 로터의 축방향과 평행하게 배치되고 로터의 축방향으로 연장되는 브러시와,
    상기 브러시에 커넥터의 단자를 전기 접속시키기 위한 리드 와이어로서, 브러시가 마모되어 짧아질 때 리드 와이어가 연장되는 굴곡 섹션을 갖도록 브러시와 커넥터 사이에 굴곡되어 배치되는 리드 와이어와,
    주석 전기 도금에 의해 리드 와이어에 형성되고, 0.4 내지 2.0㎛의 범위의 두께를 갖는 주석 도금층을 포함하는 연료 펌프.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 도금층을 갖는 리드 와이어는 황을 포함하는 연료와 접촉하는 연료 펌프.
  4. 제1항에 있어서, 상기 리드 와이어는 잉여 길이를 얻도록 굴곡되어 형성되는 연료 펌프.
  5. 제1항에 있어서, 상기 연료 펌프는 자동차 내연 엔진용의 연료 공급 시스템의 일부를 형성하는 연료 펌프.
  6. 중공 케이싱; 상기 케이싱 내측에 배치된 펌프 섹션; 상기 케이싱 내측에 배치된 펌프 섹션을 구동하기 위한 전기 모터; 상기 전기 모터를 외부 전력 공급원에 접속시키기 위한 것이고 단자를 갖는 커넥터; 상기 전기 모터의 로터의 코일에 전력을 공급하기 위하여 전기 모터의 로터의 축방향으로 로터와 활주식으로 접촉되고, 로터의 축방향과 평행하게 배치되고 로터의 축방향으로 연장되는 브러시와; 상기 브러시에 커넥터의 단자를 전기 접속시키기 위한 리드 와이어로서, 브러시가 마모되어 짧아질 때 리드 와이어가 연장되는 굴곡 섹션을 갖도록 브러시와 커넥터 사이에 골곡되어 배치되는 리드 와이어를 포함하는 연료 펌프를 제조하는 방법이며,
    상기 리드 와이어의 표면에 0.4 내지 2.0㎛의 범위의 두께를 갖는 주석 도금층을 형성하도록 리드 와이어에 주석 전기 도금을 수행하는 단계를 포함하는 연료 펌프 제조 방법.
  7. 삭제
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