KR101042855B1 - 베이퍼 홀 필터를 구비하는 자동차용 터빈형 전동기식 연료펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 베이퍼 홀 필터를 구비하는 자동차용 터빈형 전동기식 연료펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터빈형 전동기식 연료펌프에 있어서, 임펠러의 회전과 연료흡입케이스를 통해 유입되는 연료가 충돌되어 발생되는 베이퍼를 외부로 배출하기 위한 베이퍼 홀을 통해, 연료펌프의 초기 구동시 또는 연료탱크에 연료펌프를 장착하기 전 또는 연료펌프의 운송시 여과되지 않은 연료 및 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위해, 상기 베이퍼 홀의 저면에 여과망을 구비하는 다양한 형태의 베이퍼 홀 필터를 결합하여, 장기 내구시 마모로 인한 토출 성능 저하 및 이물질에 의한 록킹(Locking)을 방지할 수 있도록 한 베이퍼 홀 필터를 구비하는 자동차용 터빈형 전동기식 연료펌프에 관한 것이다.

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Description

베이퍼 홀 필터를 구비하는 자동차용 터빈형 전동기식 연료펌프{Turbine-type Fuel Pump For Automobile Having Vapor Hall Filter}

본 발명은 자동차용 터빈형 전동기식 연료펌프에 있어서, 베이퍼를 배출하기 위한 베이퍼 홀로 여과되지 않은 연료 및 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있도록 한 자동차용 터빈형 전동기식 연료펌프에 관한 것이다.

자동차의 연료펌프는 연료탱크로부터 연료를 빨아올려 기화기 또는 연료분사장치로 압송하는 역할을 담당하는 중요 부품으로서, 펌프기구를 작동하는 방식에 따라 기계식과 전기식으로 구분된다. 이 중 근래 가장 많이 사용되는 전기식 연료펌프의 일종인 터빈형 전동기식 연료펌프는 직류모터 부분과 터빈형 펌프 부분으로 구성되며, 직류모터에 의해 임펠러의 회전에 의한 부력발생으로 압력차가 발생하여 연료가 임펠러 안으로 흡입되며, 이어 계속적인 임펠러의 회전에 의해 발생한 회전류(回轉流)에 의해 연료의 압력이 상승되면서 펌프 밖으로 배출된다.

종래의 터빈형 전동기식 연료펌프에 사용되는 임펠러는 페리퍼럴 타입(Peripheral Type) 또는 사이드채널 타입(Sidechannel Type)으로 나눌 수 있는데, 이 중 페리퍼럴 타입의 임펠러는 임펠러의 외곽에 다수의 방사형 블레이드 들(Blades)이 마련된 것이며, 사이드채널 타입의 임펠러는 페리퍼럴 타입의 임펠러에 블레이드들의 끝단을 잇는 사이드 링(Side Ring)을 추가한 것이다.

이하, 도 1 내지 도 2를 참고하여 종래의 사이드 링 타입의 자동차용 터빈형 전동기식 연료펌프의 구조를 설명한다. 도 1은 종래의 연료펌프 단면도이고, 도 2는 종래의 연료펌프와 필터와의 결합을 나타낸 정면도이다.

도 1에 도시된 자동차용 터빈형 전동기식 연료펌프는 연료탱크(200) 내부에 설치되며, 케이싱(102)의 내부에 펌프부(101)와 모터부(100)가 함께 내장되어 있다. 이 중 모터부(100)는 케이싱(104) 안에서 구동축(120)에 의하여 회전가능하게 지지되는 회전자(132), 상기 회전자(132)로부터 소정의 간극만큼 이격(離隔)된 상태에서 회전자(132)를 포위하는 형태로 케이싱(102)의 내벽에 설치된 영구자석(133), 상기 회전자(132)의 단부에 돌출 형성된 정류자(134), 및 상기 정류자(134)와 단속적으로 접촉하면서 펌프상면커버(103)의 일부에 마련된 전기소켓(104)으로부터 전기를 공급받아 정류자(134)에 전달하는 브러시(135)를 포함한다.

한편, 펌프부(101)는 케이싱(102)의 하단부에서 연료를 흡입하는 연료흡입케이스(111) 및 임펠러(112)와 연료토출케이스(113)로 구성되어 있다.

도 2는 종래의 연료펌프와 필터와의 결합을 나타낸 정면도로서, 동 도면에서 보는 바와 같이, 연료펌프의 하단(연료흡입케이스(111))에는 펌프 작동시 연료와 함께 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위해 연료가 흡입되는 흡입구(114)에 필터(140)를 장착하고 있다. 또한, 상기와 같은 터빈(Impeller) 사양의 연료펌프의 경우 연료 흡입 및 임펠러(112) 회전에 의한 충돌로 구성요소 간에 베이퍼(Vapor)가 발생되어 이를 배출하기 위한 베이퍼 홀(115)을 가지고 있지만, 상기 베이퍼 홀(115)에는 별도의 필터가 부착되어 있지 않아, 연료가 없는 초기 구동시 여과되지 않은 연료가 상기 베이퍼 홀(115)을 통해 연료펌프 내부로 유입되어 장기 내구시 이물질에 의한 마모 및 록킹(Locking) 발생으로 인한 토출 성능 저하 및 작동 불량을 발생시키는 큰 문제점이 있었다. (특히, 장착 및 여러 구조적 문제로, 흡입 부하로 인해 초기 구동시 베이퍼 홀(115)로 여과되지 않은 연료 및 이물로 인한 문제 발생 소지가 높다.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 목적은 자동차용 터빈형 전동기식 연료펌프에 있어서, 연료펌프의 초기 구동시 상기 연료펌프 하단에 결합되는 필터를 통하지 않은 비여과 연료 및 이물질이, 흡입 및 임펠러의 회전에 의해 발생되는 Vapor를 외부로 배출하기 위한 베이퍼 홀을 통해 연료펌프로 유입되는 것을 방지하기 위해, 상기 베이퍼 홀과 대응결합되는 다양한 형태의 베이퍼 홀 필터를 구비하도록 한 자동차용 터빈형 전동기식 연료펌프를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 연료탱크에 내설되는 자동차용 터빈형 전동기식 연료펌프에 있어서, 상기 자동차용 터빈형 전동기식 연료펌프의 케이싱 내부 하단에 위치되어 상면에 회전되는 임펠러를 위치시키고, 연료탱크의 연료를 흡입하여 임펠러측으로 유동시키기 위해 천공형성된 입구흡입구가 저면을 향해 돌출되며, 연료 흡입 및 임펠러 회전에 의한 충돌로 인해 발생되는 베이퍼를 배출시키기 위한 베이퍼 홀이 천공형성되는 연료흡입케이스와; 상기 연료흡입케이스의 하단에 결합되되, 상기 입구흡입구가 대응결합되는 유입공을 천 공형성하는 바디와, 상기 바디의 일단부가 내설되며 내부에 소정공간을 형성하는 망 형태로 이루어져 상기 연료펌프가 설치된 연료탱크 내 연료를 흡입시 이물질을 걸러낸 후 연료펌프로 유입시키는 여과부재로 이루어지는 필터부와; 상기 연료펌프의 초기 구동시 연료흡입케이스와 임펠러 사이에 압력이 생성되기 전 여과되지 않은 연료 및 이물이 연료펌프 내로 유입되는 것을 방지하기 위해, 길이방향으로 향해 유동공을 천공형성하고 상기 연료흡입케이스의 저면에서 베이퍼 홀에 일단이 대응결합되며 타단에는 여과망이 부착되는 베이퍼 홀 필터; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연료흡입케이스는 베이퍼 홀이 저면을 향해 돌출형성되도록 하고, 상기 베이퍼 홀 필터는 베이퍼 홀을 일단에서 길이방향으로 내입 결합하는 캡 타입으로 이루어지도록 하여 상호간 착탈이 가능해지도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 베이퍼 홀 필터는 필터부와 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 베이퍼 홀 필터는 타단에 부착되는 여과망을 대신하여, 소정크기의 서브 여과망이 결합되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 연료탱크에 내설되는 자동차용 터빈형 전동기식 연료펌프에 있어서, 연료 흡입 및 임펠러 회전에 의한 충돌로 인해 발생되는 베이퍼를 배출하는 베이퍼 홀에 별도의 베이퍼 홀 필터를 대응결합시켜 구 비하되, 상기 베이퍼 홀 구조 및 사양에 베이퍼 홀 필터를 다양하게 변경시켜 적용시킴으로써 연료펌프의 초기 구동시 여과되지 연료 및 이물질이 연료펌프 내부로 유입되는 것을 차단하여 장기 내구시 마모로 인한 토출 성능 저하 및 이물질에 의한 록킹(Locking)을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 베이퍼 홀 필터로 인하여 일반 구동 상태에서, 베이퍼 홀로 배출되는 연료 및 유속으로 인한 소음이 저감되는 효과가 있다.

더불어, 본 발명은 운송 및 연료탱크에 연료펌프를 장착하기 전, 상기 베이퍼 홀로 이물질이 유입되는 가능성을 차단할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)" 및 "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 베이퍼 홀 필터를 구비하는 자동차용 터빈형 전동기식 연료펌프를 상세히 설명하도록 한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 베이퍼 홀 필터를 구비하는 자동차용 터빈형 전동기식 연료펌프는 연료펌프에서 발생되는 베이퍼를 외부로 배출하기 위한 베이퍼 홀(24)을 통해 여과되지 않은 연료 및 이물질이 유입되는 것을 방지하도록 한 베이퍼 홀 필터를 구비하는 자동차용 터빈형 전동기식 연료펌프이며, 연료흡입케이스(20), 필터부(30), 베이퍼 홀 필터(40)를 포함한다.

상기 연료흡입케이스(20)는 배경기술에서 선술된 바와 같이, 연료탱크의 내부에 설치되는 연료펌프의 하단에 결합되어 연료를 흡입하는 부분으로, 연료토출케이스(22) 및 임펠러(21)와 함께 펌프부(10)를 구성한다.

상기 연료흡입케이스(20)는 도 3 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 연료탱크 내 연료가 흡입되어 유동하는 입구흡입구(23)가 천공형성되되, 상기 입구흡입구(23)는 일단이 저면을 향해 돌출형성되도록 한다. 또한, 상면에는 고리형 덕트(25)가 원호 형태로 파여지도록 형성되어 상기 저면에서부터 유입된 연료가 입구흡입구(23)를 통해 상부측으로 유동된 후, 상기 고리형 덕트(25)를 따라 유동하게 된다.

더불어, 상기 연료흡입케이스(20)는 연료흡입케이스(20)의 상부면에 배치되어 회전되는 임펠러(21)의 회전과, 상기 입구흡입구(23)를 통해 임펠러(21) 측으로 유입되는 연료 흡입 상호간의 충돌로 상기 임펠러(21)의 저면과 연료흡입케이스(20) 상면 사이에 베이퍼(Vapor, 증기)가 발생되는데, 이와 같은 베이퍼를 외부로 배출시키기 위한 베이퍼 홀(24)이 천공형성되어 있다. (물론, 상기 베이퍼 홀(24)은 지면과 수직이 되는 형태로 천공형성되되, 상기 고리형 덕트(25) 상부측이 연통되는 형태를 가져야 함은 당연할 것이다.)

하지만, 상기 도 5에서 보는 바와 같이, 후술 될 필터부(30)와 결합되도록 저면으로 돌출되는 입구흡입구(23)에 의해, 상기 필터부(30)와 베이퍼 홀(24) 사이는 소정 간격(α) 이격되는 형태를 가지게 된다.

(물론, 상기와 같이 소정간격 이격되지 않도록, 도 5와 같이, 상기 입구흡입구(23)처럼 베이퍼 홀(24)을 저면을 향해 돌출형성할 수도 있다.)

상기 연료펌프의 초기 구동시(임펠러(21)가 초기 회전구동될 시), 또는, 연료펌프를 연료탱크 내에 장착하기 전, 또는 연료펌프를 운송시에, 베이퍼를 외부로 배출하기 위한 베이퍼 홀(24)을 통해 여과되지 않은 연료 및 이물질이 유입되어, 장기 내구시 마모로 인한 토출성능 저하 및 이물질에 의한 록킹(Locking) 문제가 발생된다. 이를 방지하기 위해, 소정간격 사이에 베이퍼 홀(24)과 일단이 대응되는 후술 될 베이퍼 홀 필터(40)를 장착한 것이다. 상기 베이퍼 홀(24)은 하기에서 상세히 설명하도록 한다.

상기 필터부(30)는 연료펌프의 하단, 더욱 자세히는 상기 연료흡입케이스(20)의 하단에서, 연료흡입케이스(20)의 입구흡입구(23)과 대응되며 연통결합되는 것으로, 이를 위해, 상기 필터부(30)는 입구흡입구(23)과 대응되어 연통되는 유입공(32)을 천공형성하는 바디(31)와, 상기 바디(31)의 유입공(32)이 상면으로 돌출형성되도록 하고 바디(31)의 하단부 소정길이를 내삽하여 고정결합되는 망 형태의 여과부재(33)로 이루어진다.

즉, 연료가 연료펌프 내로 유입되기 위해 상기 입구흡입구(23)로 유동 될 시, 상기 여과부재(33)를 통해 이물질이 걸려진 후 유입되는 것이다.

상기 베이퍼 홀 필터(40)는 베이퍼 홀(24)의 저면에 대응되도록 결합되어 상 기 베이퍼 홀(24)을 통해 연료탱크로 유입되는 연료 및 이물질이 여과되지 않고 유입되는 것을 방지하기 위한 것이다. 상기 베이퍼 홀 필터(40)는 내부를 길이방향으로 관통하는 유동공(43)을 천공형성하고, 일단은 개구되어 상기 베이퍼 홀(24)에 대응되며 결합되되 타단에는 여과망(41)이 부착되어 있는 형태를 가지도록 한다.

이를 위한 첫 번째 실시예로, 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 상기와 같은 베이퍼 홀 필터(40)를 소정간격 사이에 위치시키되, 상기 베이퍼 홀 필터(40)의 개구된 일단을 베이퍼 홀(24) 저면에서 베이퍼 홀(24)과 연통되도록 대응시켜 고정시키는 형태를 가질 수 있다.

두 번째 실시예로는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 베이퍼 홀(24)을 저면으로 소정길이 돌출형성한 후, 돌출된 베이퍼 홀(24)이 상기 베이퍼 홀 필터(40)의 개구된 일단에 내입되며 억지 끼움결합되도록 하는 것이다. 이와 같은 형태는 상기 첫 번째 실실예와는 달리 베이퍼 홀(24)로부터 베이퍼 홀 필터(40)의 착탈이 가능해지는 구조(캡(Cap) 타입)이다.

세 번째 실시예로는, 도 6과 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 베이퍼 홀 필터(40)를 필터부(30)에 일체형으로 형성하는 것으로, 유입공(32)이 천공형성된 바디(31)가 상부를 향해 돌출되는 것과 동일한 형태로, 상기 베이퍼 홀 필터(40) 또한 유동공(43)이 베이퍼 홀(24)과 대응되도록 위치시킨 후, 개구된 일단이 상부로 돌출되고, 타단은 상기 베이퍼 홀 필터(40) 상부면에 고정결합되어 일체가 되도록 한 것이다. 상기 베이퍼 홀 필터(40)가 필터부(30)와 일체형으로 타단이 고정되어 있기에, 상기 베이퍼 홀 필터(40) 자체에 부착되던 타단의 여과망(41)은 사용자의 선택에 의해 형성 유무가 결정될 수 있을 것이다.

네 번째 실시예로는, 도 8과 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 베이퍼 홀 필터(40)의 일단을 베이퍼 홀(24)에 대응시켜 결합고정하되,(여기서, 상기 베이퍼 홀(24)은 저면을 향해 돌출되어 두 번째 실시예와 같이 베이퍼 홀 필터(40)와 끼움결합될 수도 또는 돌출되지 않고 첫 번째 실시예 처럼 고정될 수도 있음이다.) 타단은 베이퍼 홀 필터(40) 자체에 부착되어 있는 여과망(41) 대신, 소정크기를 가지며 내부에 소정공간을 형성하는 타원형의 서브 여과망(42)을 결합한 것이다. 상기 서브 여과망(42)은 여과부재(33)와 동일하게 망 형태로 구성된다. (사용자의 선택에 의해 상기 서브 여과망(42)의 형상은 타원형 외에 다른 형상으로도 다양하게 변경가능할 것이다.)

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

도 1은 종래의 연료펌프 단면도.

도 2는 종래의 연료펌프와 필터와의 결합을 나타낸 정면도.

도 3은 본 발명에 따른 연료펌프의 첫 번째 실시예를 나타낸 정면도.

도 4는 본 발명에 따른 연료흡입케이스 및 베이퍼 홀 필터의 결합관계를 나타낸 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 연료펌프의 두 번째 실시예를 나타낸 사시도.

도 6은 본 발명에 따른 연료펌프의 세 번째 실시예를 나타낸 정면 단면도.

도 7은 도 6의 분리 사시도.

도 8은 본 발명에 따른 연료펌프이 네 번째 실시예를 나타낸 정면 단면도.

도 9는 도 8의 분리 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 표시>

10: 펌프부 20: 연료흡입케이스

21: 임펠러 22: 연료토출케이스

23: 입구흡입구 24: 베이퍼 홀

25: 고리형 덕트 30: 필터부

31: 바디 32: 유입공

33: 여과부재 40: 베이퍼 홀 필터

41: 여과망 42: 서브 필터망

43: 유동공

Claims (4)

1. 연료탱크에 내설되는 자동차용 터빈형 전동기식 연료펌프에 있어서,

   상기 자동차용 터빈형 전동기식 연료펌프의 케이싱 내부 하단에 위치되어, 상면에 회전되는 임펠러(21)를 위치시키고, 연료탱크의 연료를 흡입하여 임펠러(21)측으로 유동시키기 위해 천공형성된 입구흡입구(23)가 저면을 향해 돌출되며, 연료 흡입 및 임펠러(21) 회전에 의한 충돌로 인해 발생되는 베이퍼를 배출시키기 위한 베이퍼 홀(24)이 천공형성되는 연료흡입케이스(20)와;

   상기 연료흡입케이스(20)의 하단에 결합되되, 상기 입구흡입구(23)가 대응결합되는 유입공(32)을 천공형성하는 바디(31)와, 상기 바디(31)의 일단부가 내설되며 내부에 소정공간을 형성하는 망 형태로 이루어져 상기 연료펌프가 설치된 연료탱크 내 연료를 흡입시 이물질을 걸러낸 후 연료펌프로 유입시키는 여과부재(33)로 이루어지는 필터부(30)와;

   상기 연료펌프의 초기 구동시 연료흡입케이스(20)와 임펠러(21) 사이에 압력이 생성되기 전 여과되지 않은 연료 및 이물이 연료펌프 내로 유입되는 것을 방지하기 위해, 길이방향으로 향해 유동공(43)을 천공형성하고 상기 연료흡입케이스(20)의 저면에서 베이퍼 홀(24)에 일단이 대응결합되며 타단에는 여과망(41)이 부착되는 베이퍼 홀 필터(40); 를 포함하여 구성되며,

   상기 베이퍼 홀 필터(40)는 필터부(30)와 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 베이퍼 홀 필터를 구비하는 자동차용 터빈형 전동기식 연료펌프.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 연료흡입케이스(20)는 베이퍼 홀(24)이 저면을 향해 돌출형성되도록 하고, 상기 베이퍼 홀 필터(40)는 베이퍼 홀(24)을 일단에서 길이방향으로 내입 결합하는 캡 타입으로 이루어지도록 하여 상호간 착탈이 가능해지도록 하는 것을 특징으로 하는 베이퍼 홀 필터를 구비하는 자동차용 터빈형 전동기식 연료펌프.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 베이퍼 홀 필터(40)는 타단에 부착되는 여과망(41)을 대신하여, 소정크기의 서브 여과망(42)이 결합되는 것을 특징으로 하는 베이퍼 홀 필터를 구비하는 자동차용 터빈형 전동기식 연료펌프.
4. 삭제

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