KR100756528B1 - 엘피지 차량용 연료펌프의 윤활냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘피지(LPG) 차량에 설치되는 연료펌프용 윤활냉각장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터의 구동에 따른 편심캠의 회전을 푸시로드에 의하여 수평식 왕복운동으로 변환시키고, 이 푸시로드의 수평식 왕복운동에 따라 다이어프램(Diaphragm: 격막)에 의한 펌핑작동이 이루어지도록 하여, 연료탱크로부터 다이어프램 조립체를 거쳐 차량의 엔진으로 엘피지(LPG) 연료가 공급되도록 한 연료펌프에 있어, 모터케이싱의 하부측을 통하여 다이어프램 조립체가 결합되는 펌프케이싱의 내부에 충진된 윤활유가 다이어프램의 펌핑작동에 의하여 로터(Rotor: 회전자) 고정용 하우징의 상부면을 거쳐 모터의 내부로 공급되도록 함으로서, 윤활유의 비산폭을 최대한으로 확보하여 모터의 냉각성능을 크게 향상시킬 수 있도록 하고, 이로 인하여 모터의 과열방지와 연료펌프의 수명연장에 보다 더 크게 기여토록 하며, 모터의 회전에 따른 축간섭을 최소화시켜 모터의 초기구동에 따른 에너지의 낭비를 방지함과 동시에, 연료펌프의 신속하고 원활한 작동을 이루어낼 수 있도록 한 엘피지 차량용 연료펌프의 윤활냉각장치에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 스테이터(5)와 로터(6)에 의한 모터(2)가 모터케이싱(3)의 내부에 삽입 설치되고, 상기 모터케이싱(3)의 하부측에는 다이어프램 조립체(11)가 측면부에 결합된 펌프케이싱(10)이 고정 설치되며, 상기 펌프케이싱(10)의 내부공간은 격벽(21)에 의하여 동심원 형상으로 구획되는 윤활유 저장공간(20)으로 형성되며, 상기 펌프케이싱(10)의 중앙으로 연장되는 모터축(4)의 하단에는 편심캠(8)이 고정되어 이 편심캠(8)의 외주면과 다이어프램(15)의 누름쇠(17) 사이에 다이어프램(15)의 작동을 위한 푸시로드(18)가 격벽(21)을 관통하도록 삽입 설치되며, 상기 다이어프램 조립체(11)의 상,하부측에는 일방향 체크밸브(14)가 구비된 연료배출구(13)와 연료흡입구(12)가 관통 형성되어, 상기 연료배출구(13)가 모터케이싱(3)의 몸체를 관통하는 연료배출통로(9)와 연통되도록 설치된 것에 있어서, 상기 펌프케이싱(10)의 격벽(21)에는 짝수 개의 오일구멍(22)이 형성되어, 이 오일구멍(22) 중 1/2에 해당하는 오일구멍(22)에는 격벽(21)에 의하여 구획되는 내부측 윤활유 저장공간(20)으로부터 외부측 윤활유 저장공간(20)으로의 일방향 윤활유 공급을 수행하는 체크밸브(14)가 설치되고, 상기 외부측 윤활유 저장공간(20)의 직상부에 해당하는 모터케이싱(3)의 하단측으로부터 모터케이싱(3)의 몸체를 따라 오일배출통로(23)가 형성되어 이 오일배출통로(23)가 로터하우징(7)의 상면부에 해당하는 위치까지 연장되며, 상기 오일배출통로(23)의 입구 내측에는 윤활유의 유입을 위한 일방향 체크밸브(14)가 설치되고, 상기 로터하우징(7)의 상부면을 따라서는 오일배출통로(23)의 출구를 이루는 오일배출구(24)와 인접하는 위치에 오일유입공(25)이 절개 형성되는 것을 특징으로 한다.

엘피지(LPG) 차량, 연료펌프, 다이어프램, 모터(스테이터,로터)

Description

엘피지 차량용 연료펌프의 윤활냉각장치{Lubrication and cooling apparatus of fuel pump for LPG vehicles}

도 1은 본 발명에 의한 엘피지 차량용 연료펌프의 윤활냉각장치를 나타내는 단면도.

도 2는 도 1의 A-A선 평단면도.

도 3은 도 1의 B-B선 평단면도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 단면도.

도 5의 (가) 및 (나)는 도 1 및 도 4의 C-C선 평단면도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 연료펌프 2 : 모터 3 : 모터케이싱

3a : 포스트 4 : 모터축 4a,4b : 베어링

5 : 스테이터 5a : 코일 6 : 로터

7 : 로터하우징 7a : 커넥터 8 : 편심캠

9 : 연료배출통로 10 : 펌프케이싱 11 : 다이어프램 조립체

12 : 연료흡입구 13 : 연료배출구 14 : 체크밸브

15 : 다이어프램 16 : 코일스프링 17 : 누름쇠

18 : 푸시로드 19 : 연료저장공간 20 : 윤활유 저장공간

21 : 격벽 22 : 오일구멍 23 : 오일배출통로

24 : 오일배출구 25 : 오일유입공 25a : 가이드부

본 발명은 엘피지(LPG) 차량에 설치되는 연료펌프용 윤활냉각장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터의 구동에 따른 편심캠의 회전을 푸시로드에 의하여 수평식 왕복운동으로 변환시키고, 이 푸시로드의 수평식 왕복운동에 따라 다이어프램(Diaphragm: 격막)에 의한 펌핑작동이 이루어지도록 하여, 연료탱크로부터 다이어프램 조립체를 거쳐 차량의 엔진으로 엘피지(LPG) 연료가 공급되도록 한 연료펌프에 있어, 모터케이싱의 하부측을 통하여 다이어프램 조립체가 결합되는 펌프케이싱의 내부에 충진된 윤활유가 다이어프램의 펌핑작동에 의하여 로터(Rotor: 회전자) 고정용 하우징의 상부면을 거쳐 모터의 내부로 공급되도록 한 엘피지 차량용 연료펌프의 윤활냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 엘피지(LPG: Liquefied Petroleum Gas) 연료는 옥탄가가 높고 내열성이 우수하다는 특징과 연료비가 저렴하다는 이점 때문에 업무용 차량에 주로 사용되고 있으며, 엘피지(LPG)의 기화에 따라 공기와의 혼합성이 우수하여 가연범위가 넓기 때문에 노킹의 발생률이 매우 적고, 베이퍼록(Vapor-lock)이나 퍼컬레이션(Percolation)과 같은 현상을 방지할 수가 있어 대체 연료로서의 적용범위가 점차 증가되고 있는 추세이다.

상기와 같은 엘피지를 연료로 하는 엘피지 엔진 차량에서의 연료공급 구조는 연료를 저장하는 연료탱크와, 상기 연료탱크로부터 연료펌프에 의하여 유도되는 연료를 외기와 혼합시키는 믹서로 크게 나뉘어지며, 상기 연료펌프는 연료배관상에 설치되는 인라인 방식의 연료펌프와, 연료탱크의 내부에 장착되는 인탱크 방식의 연료펌프로 대별되어지지만 대부분의 경우에는 인탱크 방식이 적용되고 있다.

상기와 같은 인탱크 방식의 연료펌프는 연료로서의 엘피지를 펌핑하는 펌핑부와 상기 펌핑부의 구동을 위한 모터부로 구분되며, 상기 펌핑부는 펌프구동용 모터가 장입되는 모터케이싱의 하부측에 설치된 상태에서, 모터축과 함께 연동 회전하는 베인(Vane) 또는 임펠러에 의하여 연료탱크로부터 펌핑된 엘피지 연료를 모터케이싱을 거쳐 엔진측으로 공급시킬 수 있도록 이루어진다.

그러나, 상기와 같은 일반적인 연료펌프를 엘피지 차량의 연료탱크에 설치하여 사용하게 되면, 액화석유가스인 엘피지의 특성상 연료의 점도가 거의 없기 때문에 모터부의 윤활(潤滑)이 어렵게 되어 모터부의 마모 및 과열현상이 발생하게 될 뿐만 아니라, 이러한 모터부의 과열현상으로 연료탱크에 저장된 엘피지 연료가 쉽게 기화되므로 연료탱크의 내압상승을 유발시키는 문제점이 있었으며, 베인이나 임펠러의 작동시 공동화(Cavitation)현상 및 이로 인한 국부적 압력변동이 자주 발생하게 되어 펌프부 또한 쉽게 손상되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 일반적인 연료펌프의 문제점을 보완하기 위하여, 케이스의 내측에 모터축이 결합된 로터 및 상기 로터에 회전력을 부여하는 스테이터로 구성되는 모터부와, 상기 모터부의 회전운동을 직선운동으로 전환하여 엘피지 연료를 공급시 키도록 다이어프램 조립체를 구비한 펌핑부를 포함하며, 상기 펌핑부는 다이어프램 조립체를 가로막으로 하여 엘피지 연료실과 윤활유실로 구획되고, 상기 모터부에는 모터축과 연동 회전되어 펌핑부의 내부에 수납된 윤활유를 모터부의 상측으로 비산시키는 순환스크류가 장착되며, 상기 순환스크류의 상부에는 모터축과 연동 회전하면서 순환스크류를 탄력 지지하는 탄성부재가 설치된 엘피지 차량용 연료펌프의 윤활장치가 대한민국 등록특허공보 제 10-407501호(공고일자: 2003년 12월 01)에 기재되어 알려져 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 엘피지 차량용 연료펌프의 윤활장치는 순환스크류에 의하여 강제 이송되는 윤활유가 모터축을 따라 연료펌프의 모터부측으로 공급되도록 함으로서, 모터부의 마모와 과열 및 이로 인한 모터부의 손상을 방지토록 한 장점은 있었으나, 순환스크류의 자전(自轉)식 회전에 의하여 윤활유를 단순하게 이송하는 구조를 가짐에 따라, 모터부의 내부에서 윤활유의 비산폭이 상대적으로 적게 되는 문제점이 있었다.

다시 말해서, 모터축과 함께 회전하는 순환스크류에 의하여 윤활유가 모터축을 따라 단순히 밀어 올려지는 식으로 공급되기 때문에, 모터축의 상단 베어링까지 공급된 윤활유가 로터의 회전력에 영향을 받아 폭넓게 비산되지 못하고 윤활유의 대부분이 모터축과 인접한 부분을 따라 흘러내리게 됨으로서, 윤활유에 의한 모터부의 냉각성능이 상대적으로 저하되는 문제점이 발생한다는 것이다.

상기와 같이 순환스크류에 의하여 이송되는 윤활유의 비산폭과 그에 따른 모터부의 냉각성능을 충분히 확보하지 못함에 따라, 모터부의 과열 및 이로 인한 모 터부의 손상을 보다 완벽하게 방지하기가 어려운 문제점이 있었으며, 상기 순환스크류가 모터축의 삽입을 위한 포스트(Post: 기둥)의 내주면과 긴밀하게 밀착되어야 할 뿐만 아니라, 상기 순환스크류의 고정을 위한 탄성부재의 탄성력이 모터축의 베어링에 저항력으로 작용하기 때문에, 모터축의 회전에 따른 축간섭이 비교적 크게 되는 문제점이 있었다.

상기와 같이 순환스크류와 포스트 내주면과의 밀착력(마찰력) 및 탄성부재에 의하여 베어링의 볼이나 롤러에 가해지는 저항력이 합산된 축간섭으로 인하여 모터의 원활한 구동에 지장을 초래하게 되는 바, 이는 특히 윤활유의 점도가 비교적 높게 되는 모터의 초기 구동시에 보다 큰 저항력으로 작용하게 됨으로서, 연료펌프의 초기 구동에 따른 에너지의 낭비를 초래하게 될 뿐만 아니라, 연료펌프의 신속한 작동 측면에도 좋지 못한 영향을 미치는 문제점이 있는 것이었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에 의한 엘피지 차량용 연료펌프의 윤활냉각장치는 모터의 구동에 따른 편심캠의 회전을 푸시로드에 의하여 수평식 왕복운동으로 변환시키고, 이 푸시로드의 수평식 왕복운동에 따라 다이어프램(Diaphragm: 격막)에 의한 펌핑작동이 이루어지도록 하여, 연료탱크로부터 다이어프램 조립체를 거쳐 차량의 엔진으로 엘피지(LPG) 연료가 공급되도록 한 연료펌프에 있어, 모터케이싱의 하부측을 통하여 다이어프램 조립체가 결합되는 펌프케이싱의 내부에 충진된 윤활유가 다이어프램의 펌핑작동에 의하여 로터(Rotor: 회전자) 고정용 하우징의 상부면을 거쳐 모터의 내 부로 공급되도록 함으로서, 윤활유의 비산폭을 최대한으로 확보하여 모터의 냉각성능을 크게 향상시킬 수 있도록 하고, 이로 인하여 모터의 과열방지와 연료펌프의 수명연장에 보다 더 크게 기여토록 하며, 모터의 회전에 따른 축간섭을 최소화시켜 모터의 초기구동에 따른 에너지의 낭비를 방지함과 동시에, 연료펌프의 신속하고 원활한 작동을 이루어낼 수 있도록 하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 모터케이싱의 내부 중앙에는 베어링을 개재시킨 상태로 모터축이 관통되는 포스트가 형성되고, 상기 포스트의 외주면을 따라서는 코일에 의한 스테이터가 고정 설치되며, 상기 모터축의 상단부와 연결되어 모터케이싱의 내부로 삽입되는 로터하우징의 내주면을 따라서는 스테이터와 인접하는 로터가 고정 설치되어 연료펌프용 모터를 이루게 되며, 상기 모터케이싱의 하부측에는 펌프케이싱이 고정 설치되고, 상기 펌프케이싱의 내부공간은 격벽에 의하여 동심원 형상으로 구획되는 윤활유 저장공간으로 형성되며, 상기 펌프케이싱의 외측에는 다이어프램이 코일스프링에 의하여 탄력 지지되는 다이어프램 조립체가 결합 설치되고, 상기 펌프케이싱의 중앙으로 연장되는 모터축의 하단에는 편심캠이 고정되어 이 편심캠의 외주면과 다이어프램의 누름쇠 사이에 다이어프램의 작동을 위한 푸시로드가 격벽을 관통하도록 삽입 설치되며, 상기 모터케이싱의 하부측과 펌프케이싱의 격벽에는 윤활유의 저장과 순환을 위한 오일구멍이 형성되고, 상기 다이어프램 조립체의 상,하부측에는 일방향 체크밸브가 구비된 연료배출구와 연료흡입구가 관통 형성되어, 상기 연료배출구가 모터케이싱의 몸체를 관통하는 연료배출통로와 연통되도록 설치된 것에 있어서, 상기 펌프케이싱의 격벽에 는 짝수 개의 오일구멍이 형성되어, 이 오일구멍 중 1/2에 해당하는 오일구멍에는 격벽에 의하여 구획되는 내부측 윤활유 저장공간으로부터 외부측 윤활유 저장공간으로의 일방향 윤활유 공급을 수행하는 체크밸브가 설치되고, 상기 외부측 윤활유 저장공간의 직상부에 해당하는 모터케이싱의 하단측으로부터 모터케이싱의 몸체를 따라 오일배출통로가 형성되어 이 오일배출통로가 로터하우징의 상면부에 해당하는 위치까지 연장되며, 상기 오일배출통로의 입구측에 해당하는 모터케이싱의 하단 내측에는 윤활유의 유입을 위한 일방향 체크밸브가 설치되고, 상기 로터하우징의 상부면을 따라서는 오일배출통로의 출구를 이루는 오일배출구와 인접하는 위치에 오일유입공이 절개 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 엘피지 차량용 연료펌프의 윤활냉각장치를 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 평단면도이며, 도 3은 도 1의 B-B선 평단면도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 단면도이며, 도 5의 (가) 및 (나)는 도 1 및 도 4의 C-C선 평단면도로서, 도면에 대한 부호의 설명 중 미설명된 부호 10a 및 10b는 모터케이싱과 펌프케이싱의 조립을 위한 체결공 및 체결볼트를 나타내는 것이다.

본 발명에 의한 엘피지 차량용 연료펌프의 윤활냉각장치의 전체적인 구성은 도 1 내지 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 모터케이싱(3)의 내부 중앙에는 베어 링(4a)(4b)을 개재시킨 상태로 모터축(4)이 관통되는 포스트(Post)(3a)가 형성되고, 상기 포스트(3a)의 외주면을 따라서는 코일(5a)에 의한 스테이터(Stator: 고정자)(5)가 고정 설치됨과 동시에, 상기 모터축(4)의 상단부와 커넥터(7a)로서 연결되어 모터케이싱(3)의 내부로 삽입되는 원통 형상의 로터하우징(7) 내주면을 따라서는 스테이터(5)와 인접하는 로터(6)(Rotot: 회전자)가 고정 설치되어 연료펌프(1)용 모터(2)를 이루게 된다.

상기 스테이터(5)와 로터(6)는 포스트(3a) 및 로터하우징(7)을 따라 다수 개가 서로 마주보도록 방사상으로 배열된 상태에서, 스테이터(5)를 이루는 코일(5a)을 통한 전류의 유동에 따라 각각의 로터(6)가 로터하우징(7)과 함께 스테이터(5)의 외부를 따라 회전하게 되며, 이로 인하여 로터하우징(7)과 커넥터(7a)로서 연결된 모터축(4)의 회전 또한 가능하게 되는 것으로서, 이는 일반적인 전기식 모터의 작동원리와 동일하게 이루어지는 것이다.

그리고, 상기 모터축(4)의 상,하단부에 설치되는 베어링(4a)(4b)은 그 상단 베어링(4a)이 볼베어링이 되고, 그 하단 베어링(4b)이 롤러베어링이 되는 것으로 도시되어 있으나, 베어링(4a)(4b)의 종류와 그 설치되는 위치는 필요에 따라 임의대로 변경이 가능하며, 모터축(4)과 포스트(3a)의 사이에는 베어링(4a)(4b)의 설치폭에 해당하는 공간만큼이 빈 공간으로 형성되어 있고, 모터케이싱(3)의 바닥부측 또한 빈 공간으로 형성되어 있다.

상기와 같이 모터축(4)과 포스트(3a) 사이에 형성되는 빈 공간 및 모터케이싱(3)의 바닥부측에 형성되는 빈 공간이 오일구멍(22)으로 연통되고, 모터케이 싱(3)의 바닥부측 빈 공간이 다른 오일구멍(22)에 의하여 모터케이싱(3)의 하부측에 설치되는 펌프케이싱(10)의 내부공간과 연통됨으로서, 각각의 오일구멍(22)에 의하여 펌프케이싱(10)의 내부공간으로부터 모터축(4)을 포함하는 모터케이싱(3)의 바닥부측 공간까지 일정한 높이만큼, 도면상 모터축(4)의 하부측 베어링(4b)보다 높은 위치까지, 윤활유가 충진된다.

그리고, 상기 모터케이싱(3)의 하부측에 고정 설치되는 펌프케이싱(10)은 도 2 및 도 3에 보다 명확하게 도시되어 있는 바와 같이 그 내부공간이 원통 형상의 격벽(21)에 의하여 동심원 형상으로 구획되는 윤활유 저장공간(20)으로 형성된 상태에서, 상기 펌프케이싱(10)의 외측에는 다이어프램(15)이 코일스프링(16)에 의하여 탄력 지지되는 다이어프램 조립체(11)가 방사상으로 결합 설치되는 바, 도면상 5개의 다이어프램 조립체(11)가 설치된 것으로 도시되어 있으나, 다이어프램 조립체(11)의 크기나 외관형태 및 그에 따른 설치갯수는 임의대로 조정이 가능하다.

또한, 상기 모터케이싱(3)과 펌프케이싱(10)의 조립은 모터케이싱(3)의 바닥면과 펌프케이싱(10)의 상부면에 형성된 끼움돌기에 의한 스냅식 결합이 될 수도 있고, 체결볼트(10b)에 의한 체결식 결합이나 접착제에 의한 접착식 결합이 될 수도 있으며, 상기 펌프케이싱(10)과 다이어프램 조립체(11)와의 결합 또한 끼움식이나 체결식 또는 접착식과 같은 다양한 결합방식이 적용될 수 있으며, 모터케이싱(3)과 펌프케이싱(10) 및 다이어프램 조립체(11)의 결합부위에는 기밀(氣密)유지가 이루어지도록 하여야 한다.

상기와 같이 원통 형상의 격벽(21)에 의하여 펌프케이싱(10)의 내부 공간이 동심원 형상의 윤활유 저장공간(20)으로 구획된 상태에서, 펌프케이싱(10)의 외주연부는 다이어프램 조립체(11)의 다이어프램(15)을 가로막으로 하여 각 다이어프램 조립체(11)의 내부공간에 의한 엘피지 연료의 저장공간(19)으로 형성되며, 도 1에 보다 명확하게 도시되어 있는 바와 같이, 상기 다이어프램 조립체(11)의 상,하부측에는 일방향 체크밸브(14)가 구비된 연료배출구(13)와 연료흡입구(12)가 각각 관통 형성되어 있다.

그리고, 상기 펌프케이싱(10)의 중앙 즉, 격벽(21)의 내부 중앙으로 연장되는 모터축(4)의 하단에는 편심캠(8)이 고정 설치되며, 상기 편심캠(8)의 외주면과 다이어프램(15)의 중앙부에 고정된 누름쇠(17)와의 사이에는 다이어프램(15)의 작동을 위한 푸시로드(18)가 격벽(21)을 관통하도록 삽입 설치됨으로서, 모터축(4)의 회전에 따라 상기 편심캠(8)이 각각의 푸시로드(18)를 외측 방향으로 밀어낼 수 있도록 이루어진다.

상기와 같이 각각의 푸시로드(18)가 편심캠(8)에 의하여 밀려나게 되면, 상기 누름쇠(17)가 코일스프링(16)을 압축하면서 각각의 다이어프램(15)을 외측 방향으로 밀어낸 다음, 이와 같이 밀려나간 다이어프램(15)이 코일스프링(16)의 복원력에 의하여 다시 원위치로 복귀하는 과정에서, 다이어프램(15)에 의한 연료의 펌핑작동이 이루어지게 되는 것이다.

또한, 상기와 같은 다이어프램(15)의 작동에 따라 미도시된 연료탱크로부터 연료흡입구(12)를 거쳐 펌핑된 연료가 다이어프램 조립체(11)의 연료저장공간(19)에 저장되었다가 연료배출구(13)를 통하여 배출되는 데, 이와 같이 배출되는 연료 의 1차적인 수집을 위하여 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 다이어프램 조립체(11)의 연료배출구(13) 직상부에 해당하는 모터케이싱(3)의 바닥측에는 모터케이싱(3)의 몸체를 원주 방향으로 관통하여 링(Ring) 형상의 빈 공간을 이루는 연료배출통로(9)가 각각의 연료배출구(13)와 연통되도록 형성되어 있으며, 상기 연료배출통로(9)가 모터케이싱(3)의 몸체를 수직 방향으로 관통하는 또 다른 연료배출통로(9)(엔진측으로 연결됨)와 연통되도록 이루어져 있다.

그리고, 본 발명의 요부를 이루는 구성요소로서, 도 1 및 도 3에 명확하게 도시되어 있는 바와 같이, 상기 펌프케이싱(10)의 격벽(21)에는 윤활유의 저장과 순환을 위한 오일구멍(22)이 형성되고, 상기 오일구멍(22)은 그 개수가 짝수 개로 형성된 상태에서, 그 중 1/2에 해당하는 오일구멍(22)에는 격벽(21)에 의하여 구획되는 내부측 윤활유 저장공간(20)으로부터 외부측 윤활유 저장공간(20)으로의 일방향 윤활유 공급을 수행하는 체크밸브(14)가 설치된다.

도면상 상기 오일구멍(22)이 2개로 형성되고 그 중 하나의 오일구멍(22)에 체크밸브(14)가 설치되는 것으로 도시되어 있으나, 오일구멍(22)의 개수는 4개 또는 6개(8개 이상은 구조적인 복잡함을 야기하므로 바람직하지 못함)가 될 수도 있고, 상기 체크밸브(14)의 설치갯수 또한 이에 맞추어 2개 또는 3개가 될 수도 있으며, 가공상의 여건이나 푸시로드(18)의 배치상태 등을 고려하여 상기 오일구멍(22)을 홀수(3개 또는 5개)로 형성시킬 수도 있는 바, 이 경우 체크밸브(14)가 설치되는 오일구멍(22)은 전체 오일구멍(22)의 2/3나 3/5 정도가 되도록 하는 것이 바람직하다.

이와 더불어, 상기 격벽(21)에 의하여 구획되는 외부측 윤활유 저장공간(20)의 직상부에 해당하는 모터케이싱(3)의 하단측으로부터 모터케이싱(3)의 몸체를 따라 오일배출통로(23)가 형성되어, 이 오일배출통로(23)가 로터하우징(7)의 상면부에 해당하는 위치까지 연장되며, 상기 오일배출통로(23)의 입구측에 해당하는 모터케이싱(3)의 하단 내측에는 윤활유의 유입을 위한 일방향 체크밸브(14)가 설치되고, 상기 로터하우징(7)의 상부면을 따라서는 오일배출통로(23)의 출구를 이루는 오일배출구(24)와 인접하는 위치에 오일유입공(25)이 절개 형성된 구성으로 이루어진다.

상기 오일배출통로(23)는 도면상 1개의 통로가 형성된 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라 2개 또는 3개 정도의 오일배출통로(23)가 일정한 간격을 두고 모터케이싱(3)의 몸체를 따라 형성되도록 할 수도 있으며, 이 경우 오일배출통로(23)의 입구측에 설치되는 체크밸브(14) 및 오일배출구(24) 또한 각각의 오일배출통로(23)상에 설치되어야 한다.

이와는 달리, 상기 오일배출통로(23)를 모터케이싱(3)의 내부에 관통식으로 형성시키지 않고 모터케이싱(3)의 외부측에 호스나 파이프와 같은 배관의 형태로 연결 설치할 수도 있음을 밝혀두는 바이며, 상기 오일배출구(24)와 오일유입공(25)은 모터(2) 내부로의 원활한 윤활유 유입 및 모터(2)의 원활한 회전작동을 동시에 이루어낼 수 있도록 미세한 간격을 두고 이격되도록 하는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 것으로서, 상기 로터하우징(7)에 형성되는 오일유입공(25)의 외주면을 따라 로터하우징(7)의 회전과 윤활유의 유입 을 보조하는 가이드부(25a)가 돌출 형성되도록 한 것을 제외하고는 본 발명의 일실시예에 의한 구성과 동일하게 이루어지는 것이며, 상기 가이드부(25a)는 로터하우징(7) 자체를 굴곡시켜 형성된 것일 수도 있고, 로터하우징(7)의 상면에 동(구리)과 같은 금속을 일체로 용접 형성시킨 것일 수도 있다.

상기와 같이 로터하우징(7)에 형성되는 오일유입공(25)의 구조는 도 5의 (가) 및 (나)에 보다 명확하게 도시되어 있는 바와 같이, 로터하우징(7)의 회전반경에 맞추어 다수 개의 원호 상의 장공으로 형성시키는 것이 바람직하며, 상기 가이드부(25a)는 오일배출구(24)에 의하여 로터하우징(7)의 회전작동이 간섭을 받지 않도록 오일유입공(25)의 양단부측을 제외한 오일유입공(25)의 측면부를 따라서만 형성되어 있다.

이하, 상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명에 의한 엘피지 차량용 연료펌프의 윤활냉각장치에 대한 작용관계를 도 1을 중심으로 하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 연료펌프(1)용 모터(2)를 이루는 스테이터(5)의 코일(5a)에 전류를 공급시키게 되면, 상기 로터(6)가 로터하우징(7)과 함께 모터케이싱(3)의 내부에서 고속으로 회전하게 되며, 이와 동시에 로터하우징(7)과 커넥터(7a)에 의하여 연결된 모터축(4) 또한 베어링(4a)(4b)을 개재시킨 상태로 포스트(3a)의 내부에서 고속으로 회전하게 된다.

상기와 같이 모터축(4)이 고속으로 회전하게 되면, 모터축(4)의 하단에 고정된 편심캠(8) 또한 모터축(4)과 함께 고속으로 회전하면서 각각의 푸시로드(18)를 외측 방향으로 밀어내게 되는 데, 이와 같이 각각의 푸시로드(18)가 편심캠(8)에 의하여 밀려나게 되면, 상기 누름쇠(17)가 코일스프링(16)을 압축하면서 각각의 다이어프램(15)을 외측 방향으로 밀어내게 된다.

상기와 같이 푸시로드(18) 및 누름쇠(17)에 의하여 다이어프램(15)이 외측 방향으로 밀려나게 되면, 해당 다이어프램 조립체(11)의 내부공간 즉, 연료저장공간(19)이 압축되는 효과를 발생시키므로, 연료저장공간(19)에 저장된 엘피지 연료가 체크밸브(14)의 작동에 따라 연료흡입구(12)로 역류하지 못하고 연료배출구(13)를 거쳐 연료배출통로(9)로 배출된다.

이러한 연료배출작동의 직후에 외측으로 밀려나간 다이어프램(15)이 코일스프링(16)의 복원력에 의하여 다시 원위치로 신속하게 복귀하게 되며, 이 과정에서 연료저장공간(19)이 순간적으로 팽창되는 효과를 발생시키므로, 체크밸브(14)의 작동에 따라 연료배출구(13)를 통한 배출연료의 역류가 차단됨과 동시에, 미도시된 연료탱크로부터 연료흡입구(12)를 거쳐 해당 다이어프램 조립체(11)의 내부로 엘피지 연료가 흡입되는 것이다.

상기와 같은 다이어프램(15)의 펌핑작동{각각의 다이어프램 조립체(11)를 통한 연료의 흡입 및 배출작동}이 본 발명의 실시예로서 적용된 연료펌프(1)에서는 모터축(4) 1회전당 5회에 걸쳐 발생하게 되며, 이와 같은 다이어프램(15)의 펌핑작동에 따라 미도시된 연료탱크로부터 각각의 다이어프램 조립체(11)를 거쳐 연료배출통로(9)로 배출된 엘피지 연료가 미도시된 연료공급계통을 따라 차량의 엔진측으로 공급되는 것이다.

상기와 같은 엘피지 연료의 펌핑작동과 함께 본 발명의 윤활냉각장치에 의한 윤활유의 펌핑작동이 동시에 이루어지게 되는 바, 위에서 설명되어진 바와 같이 푸시로드(18) 및 누름쇠(17)에 의하여 다이어프램(15)이 외측 방향으로 밀려나게 되면, 펌프케이싱(10)의 내부에서 격벽(21)에 의하여 구획되는 외부측 윤활유 저장공간(20)이 팽창되는 효과를 발생시키므로, 모터케이싱(3)의 하부측에 저장된 윤활유 및 펌프케이싱(10)의 내부측 윤활유 저장공간(20)에 저장된 윤활유가 각각의 오일구멍(22)을 따라 외부측 윤활유 저장공간(20)으로 유입된다.

이러한 윤활유의 유입작동 직후에 외측으로 밀려나간 다이어프램(15)이 코일스프링(16)의 복원력에 의하여 다시 원위치로 신속하게 복귀하게 되며, 이 과정에서 외부측 윤활유 저장공간(20)이 순간적으로 압축되는 효과를 발생시키므로, 외부측 윤활유 저장공간(20)으로 유입된 윤활유 중 상대적으로 많은 량의 윤활유가 모터케이싱(3)의 바닥부측에 설치된 체크밸브(14)를 거쳐 오일배출통로(23)측으로 배출된다.

즉, 펌프케이싱(10)의 내부측 윤활유 저장공간(20)으로부터 외부측 윤활유 저장공간(20)으로의 윤활유 유입은 격벽(21)에 형성된 모든 오일구멍(22)을 통하여 별다른 저항없이 신속하고 원활하게 이루어지지만, 외부측 윤활유 저장공간(20)으로부터 내부측 윤활유 저장공간(20)으로의 윤활유 유입은 격벽(21)에 형성된 오일구멍(22) 중 체크밸브(14)가 설치되지 아니한 구멍만을 통하여 이루어지게 된다.

뿐만 아니라, 내부측 윤활유 저장공간(20) 및 모터축(4)과 포스트(3a) 사이에 저장된 윤활유 자체의 무게와 윤활유의 점도 및 밀폐된 모터케이싱(3)의 내부공 기를 포함하여, 편심캠(8)의 고속회전에 따른 원심력과 같은 매우 다양한 요인이 외부측 윤활유 저장공간(20)으로부터 내부측 윤활유 저장공간(20)을 통한 윤활유 유입에 큰 저항력으로 작용하기 때문에, 다이어프램(15)에 의한 외부측 윤활유 저장공간(20)의 압축과정에서 비록 극소량의 윤활유가 내부측 윤활유 저장공간(20)으로 다시 역류된다 하더라도, 대부분의 윤활유는 그 저항이 비교적 적게 되는 체크밸브(14)를 거쳐 오일배출통로(9)의 내부로 유입된다는 것이다.

또한, 도 1에서 모터케이싱(3)의 하부측을 수직으로 관통하여 외부측 윤활유 저장공간(20)과 연결되는 오일구멍(22)은 그 직경이 매우 좁고 길이가 길게 형성되어 윤활유의 이동에 큰 저항이 작용할 뿐만 아니라, 모터케이싱(3)의 하부측에 저장된 윤활유 자체의 무게와 점도 및 밀폐된 모터케이싱(3)의 내부공기와 같은 추가적인 장애 요인으로 인하여, 해당 오일구멍(22)을 통한 윤활유의 역류(상방향으로의 윤활유 유동) 현상 또한 거의 발생하지 않게 되며, 실질적으로는 해당 오일구멍(22)을 모터케이싱(3)의 바닥부에 형성시키지 않더라도 윤활유의 저장 및 윤활유의 순환 측면에는 전혀 지장을 초래하지 아니하게 된다.

상기와 같은 다이어프램(15)에 의한 윤활유의 펌핑작동 즉, 외부측 윤활유 저장공간(20)으로부터 오일배출통로(23)측으로의 윤활유 공급이 본 발명의 실시예로서 적용된 연료펌프(1)에 의하면 모터축(4) 1회전당 5회에 걸쳐 매우 빠른 속도로 진행되기 때문에, 오일배출통로(23)를 따라 윤활유가 높은 토출압력을 가지면서 지속적으로 공급되는 것이다.

상기와 같이 오일배출통로(23)를 따라 공급된 윤활유는 오일배출구(24)를 거 쳐 로터하우징(7)의 상부면으로 배출되는 바, 이와 같이 배출된 윤활유의 대부분은 로터하우징(7)의 오일유입공(25)을 통과하여 모터(2)의 내부로 공급되고, 그 나머지 윤활유는 오일유입공(25)이 형성되지 아니한 로터하우징(7)의 상면측으로 공급되는 데, 상기 로터하우징(7)이 모터(2)의 작동에 따라 고속으로 회전하고 있으므로 로터하우징(7)의 회전력에 의하여 윤활유가 매우 큰 폭으로 비산된다.

다시 말해서, 오일유입공(25)을 통하여 모터(2)의 내부로 유입된 윤활유 중 일부는 스테이터(5)의 상부로 떨어진 다음, 스테이터(5)를 적시거나 베어링(4a)을 거쳐 모터축(4) 또는 포스트(3a)를 따라 흘러내리게 되고, 나머지 윤활유는 로터하우징(7)의 회전에 따른 원심력으로 스테이터(5)와 로터(6) 사이로 비산된 다음, 로터(6) 또는 로터하우징(7)의 내주면을 적시면서 해당 부위를 따라 모터케이싱(3)의 바닥부로 흘러내리게 되며, 오일유입공(25)이 형성되지 아니한 로터하우징(7)의 상면부로 공급된 윤활유는 로터하우징(7)의 회전에 따른 원심력으로 모터케이싱(3)의 내주면으로 비산된 다음, 모터케이싱(3)의 내벽을 따라 흘러내리게 된다는 것이다.

이와 같이 본 발명에 의한 엘피지 차량용 연료펌프의 윤활냉각장치는 윤활유의 비산폭을 최대한으로 확보하여 스테이터(5)와 로터(6)로 이루어지는 모터(2)의 구동부 전체를 폭넓게 윤활 및 냉각시킬 수 있을 뿐만 아니라, 모터(2)의 외부측에 대한 냉각까지 효율적으로 수행할 수 있게 되는 것이며, 이로 인하여 모터(2)의 윤활냉각 성능을 충분히 확보할 수 있음에 따라 모터(2)의 과열 및 손상을 방지하고 모터(2)의 사용수명 즉, 연료펌프(1)의 수명을 크게 연장시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 엘피지 차량용 연료펌프의 윤활냉각장치는 모터(2)측 으로의 윤활유 공급경로를 모터케이싱(3)의 외주면으로 함에 따라, 종래의 경우와 같이 순환스크류 및 이의 고정을 위한 탄성부재를 모터축(4)상에 설치하지 않아도 무방하기 때문에, 모터축(4)의 회전에 따른 저항이나 축간섭이 전혀 발생하지 않게 되어 모터(2)의 원활한 구동을 이루어낼 수 있으며, 이로 인하여 모터(2)의 초기 구동에 필요한 에너지를 최소화시켜 에너지의 낭비를 방지함과 동시에 연료펌프(1)의 신속한 작동을 보장할 수 있게 된다.

특히, 본 발명의 다른 실시예에서와 같이 로터하우징(7)의 오일유입공(25)에 가이드부(25a)를 설치한 경우에는, 모터(2) 내부로의 윤활유 유입과 로터하우징(7)의 회전이 상기 가이드부(25a)에 의하여 보다 정확하게 안내될 수 있으며, 이로 인하여 모터(2)의 냉각성능을 보다 더 크게 향상시킴과 동시에, 로터하우징(7)의 회전에 따른 진동과 소음 또한 보다 완벽하게 방지할 수 있게 됨으로서, 그 기능성과 실용성이 매우 우수한 엘피지 차량용 연료펌프(1)를 제공할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이 본 발명에 의한 엘피지 차량용 연료펌프의 윤활냉각장치는 윤활유의 비산폭을 최대한으로 확보하여 스테이터와 로터로 이루어지는 모터의 구동부 전체를 폭넓게 윤활 및 냉각시키도록 하는 효과가 있을 뿐만 아니라, 모터의 외부측에 대한 냉각까지 효율적으로 수행할 수 있도록 하는 효과가 있으며, 이로 인하여 모터의 윤활냉각 성능을 충분히 확보할 수 있음에 따라 모터의 과열 및 손상을 방지하고 모터의 사용수명 즉, 연료펌프의 수명을 크게 연장시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 모터측으로의 윤활유 공급경로를 모터케이싱의 외주면으로 함에 따라, 종래의 경우와 같이 순환스크류 및 이의 고정을 위한 탄성부재를 모터축상에 설치하지 않아도 무방하기 때문에, 모터축의 회전에 따른 저항이나 축간섭이 전혀 발생하지 않도록 하여 모터의 원활한 구동을 이루어낼 수 있는 효과가 있으며, 이로 인하여 모터의 초기 구동에 필요한 에너지를 최소화시켜 에너지의 낭비를 방지함과 동시에 연료펌프의 신속한 작동을 보장할 수 있도록 하는 효과가 있다.

특히, 본 발명의 다른 실시예에서와 같이 로터하우징의 오일유입공에 가이드부를 설치한 경우에는, 모터 내부로의 윤활유 유입과 로터하우징의 회전이 상기 가이드부에 의하여 보다 정확하게 안내되도록 하는 효과가 있으며, 이로 인하여 모터의 냉각성능을 보다 더 크게 향상시킴과 동시에, 로터하우징의 회전에 따른 진동과 소음 또한 보다 완벽하게 방지할 수 있게 됨으로서, 그 기능성과 실용성이 매우 우수한 엘피지 차량용 연료펌프를 제공토록 하는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 모터케이싱(3)의 내부 중앙에는 베어링(4a)(4b)을 개재시킨 상태로 모터축(4)이 관통되는 포스트(Post)(3a)가 형성되고, 상기 포스트(3a)의 외주면을 따라서는 코일(5a)에 의한 스테이터(5)가 고정 설치되며, 상기 모터축(4)의 상단부와 연결되어 모터케이싱(3)의 내부로 삽입되는 로터하우징(7)의 내주면을 따라서는 스테이터(5)와 인접하는 로터(6)가 고정 설치되어 연료펌프(1)용 모터(2)를 이루게 되며, 상기 모터케이싱(3)의 하부측에는 펌프케이싱(10)이 고정 설치되고, 상기 펌프케이싱(10)의 내부공간은 격벽(21)에 의하여 동심원 형상으로 구획되는 윤활유 저장공간(20)으로 형성되며, 상기 펌프케이싱(10)의 외측에는 다이어프램(15)이 코일스프링(16)에 의하여 탄력 지지되는 다이어프램 조립체(11)가 결합 설치되고, 상기 펌프케이싱(10)의 중앙으로 연장되는 모터축(4)의 하단에는 편심캠(8)이 고정되어 이 편심캠(8)의 외주면과 다이어프램(15)의 누름쇠(17) 사이에 다이어프램(15)의 작동을 위한 푸시로드(18)가 격벽(21)을 관통하도록 삽입 설치되며, 상기 모터케이싱(3)의 하부측과 펌프케이싱(10)의 격벽(21)에는 윤활유의 저장과 순환을 위한 오일구멍(22)이 형성되고, 상기 다이어프램 조립체(11)의 상,하부측에는 일방향 체크밸브(14)가 구비된 연료배출구(13)와 연료흡입구(12)가 관통 형성되어, 상기 연료배출구(13)가 모터케이싱(3)의 몸체를 관통하는 연료배출통로(9)와 연통되도록 설치된 것에 있어서,

   상기 펌프케이싱(10)의 격벽(21)에는 짝수 개의 오일구멍(22)이 형성되어, 이 오일구멍(22) 중 1/2에 해당하는 오일구멍(22)에는 격벽(21)에 의하여 구획되는 내부측 윤활유 저장공간(20)으로부터 외부측 윤활유 저장공간(20)으로의 일방향 윤활유 공급을 수행하는 체크밸브(14)가 설치되고,

   상기 외부측 윤활유 저장공간(20)의 직상부에 해당하는 모터케이싱(3)의 하단측으로부터 모터케이싱(3)의 몸체를 따라 오일배출통로(23)가 형성되어 이 오일배출통로(23)가 로터하우징(7)의 상면부에 해당하는 위치까지 연장되며,

   상기 오일배출통로(23)의 입구측에 해당하는 모터케이싱(3)의 하단 내측에는 윤활유의 유입을 위한 일방향 체크밸브(14)가 설치되고,

   상기 로터하우징(7)의 상부면을 따라서는 오일배출통로(23)의 출구를 이루는 오일배출구(24)와 인접하는 위치에 오일유입공(25)이 절개 형성되는 것을 특징으로 하는 엘피지 차량용 연료펌프의 윤활냉각장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 로터하우징(7)에 형성되는 오일유입공(25)의 외주면을 따라서는 로터하우징(7)의 회전과 윤활유의 유입을 보조하는 가이드부(25a)가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 엘피지 차량용 연료펌프의 윤활냉각장치.

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