KR101431558B1 - 연료펌프 진동시험장치의 연료펌프 지지장치 - Google Patents

연료펌프 진동시험장치의 연료펌프 지지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료펌프 진동시험장치의 연료펌프 지지장치에 관한 것이다.
본 발명은 진동시험장치에 설치되어 연료펌프(1)의 상부를 수용하는 연료펌프 고정구(2)와, 상기 연료펌프 고정구(2)에 회전 가능하게 고정되면서 하단부가 연료펌프 고정구(2)에 선회하도록 고정되는 두 개의 회전후크(21, 22)와, 상기 연료펌프 고정구(2) 내에 설치되어 연료펌프(1)의 전극단자(11, 12)와 접속되어 배터리의 전원을 연료펌프(1) 내의 전기모터에 공급하는 전극단자(23, 24)와, 상기 연료펌프 고정구(2)에 설치되어 연료펌프(1)의 연료배출관(30)에서 배출되는 연료를 순환시키는 연료배출 접속관(25)과, 연료펌프(1)의 케이싱(10) 상부로부터 돌출되어 상기 회전후크(21, 22)에 결합되는 두 개의 고정후크(13, 14)로 구성되어 연료펌프가 고정되는 접촉부위를 최소화하여 연료펌프의 진동을 효과적으로 측정할 수 있게 되는 것이다.

Description

연료펌프 진동시험장치의 연료펌프 지지장치{Fuel pump supporting apparatus of fuel pump vibration testing apparatus}
본 발명은 연료펌프에서 발생되는 진동을 측정하기 위한 진동 측정 장치에서 연료펌프가 고정되는 접촉부위를 최소화하여 연료펌프가 자유롭게 진동하는 상태를 계측할 수 있도록 고정하는 구조를 개선하여 연료펌프의 진동을 효과적으로 측정할 수 있게 되는 연료펌프 진동시험장치의 연료펌프 지지장치에 관한 것이다.
자동차에서는 소음이 중요한 문제가 되기 때문에 출시 전부터 안정성과 함께 엄격한 기준이 제시되는 부분이 진동 소음과 관련된 부분이다.
자동차의 기술발전과 성능향상으로 인하여 차체의 강성향상과 함께 엔진을 비롯한 동력기관(powertrain)의 저진동, 저소음 기술이 크게 발전하여 차량의 정숙성이 과거에 비해서 크게 개선되었다. 이렇게 차량의 정숙성이 향상되면서 과거에는 크게 문제되지 않았던 부품들의 소음진동현상이 새로운 문제로 나타나고 있다. 더구나 자동차는 단순한 운송수단이 아니라 생활 필수품으로 인식되고 있어서 안정성과 함께 소음의 정도가 중요한 자동차의 성능과 품질로 판단된다. 특히 고가의 자동차를 선호하는 추세에서는 무엇보다도 소음에 관한 부분이 중요하다.
자동차에서 발생되는 진동과 소음은 동력기관 이외에도 연료펌프를 포함한 연료공급 장치에서 발생되는 부분이 있다. 실제로 연료펌프의 진동은 자체적인 소음발생과 연료탱크 내에서 공진으로 유발되는 소음이 있다.
전자제어분사방식의 가솔린 엔진에서 연료공급 장치는 연료탱크와 그 내부에 위치하는 연료펌프, 증발가스 포집장치(canister), 연료레일(fuel rail) 및 분사장치(injector) 등으로 구성되는데, 상기 연료펌프는 연료탱크 내부에서 인젝터에 공급되는 연료를 유효한 압력으로 송출하는 부품으로, 전기모터에 의해서 구동되는 터빈방식의 임펠러와 압력조절기, 센더 게이지(sender gauge) 및 연료필터로 구성된다.
이러한 연료펌프는 약 53개로 이루어지는 임펠러의 브레이드와 약 8개로 이루어지는 구동모터의 정류자 및 약 7200rpm의 펌프 회전수에 의한 구조적인 관계로 인하여 다양한 진동현상을 나타난다.
자동차의 연료펌프는 자동차에 시동을 걸면 스타트 모터가 구동하면서 배터리에서 전원이 공급되어 가동되기 시작하여 엔진시동을 끌 때 까지 연료를 공급하도록 작동하게 되는데, 대부분의 연료펌프는 자동차의 뒷좌석 아래쪽에 설치되는 연료탱크의 내부에 설치되기 때문에 민감한 탑승자에게 소음이 인지된다. 이러한 소음이 연료탱크의 공명현상과 연관될 때에는 적지 않은 소비자의 불만사항이 될 수도 있다. 따라서 연료펌프로 인한 진동과 소음을 감쇠시키기 위하여 연료 펌프를 지지하는 지지 브래킷에 각 지지단의 거리를 가깝게 설계하거나 방진부재를 사용하여 발생되는 진동과 소음을 최소화시킬 수 있도록 하고 있다.
차량에 탑승한 승객의 정숙성에 대한 요구조건을 만족시키기 위해서는 연료공급 장치에 대한 세밀한 연구를 필요로 한다. 연료펌프에서 발생되는 진동소음현상을 비교 분석하여 개선방안의 기초자료로 활용하기 위하여 연료펌프 진동 측정 장치에서 진동을 측정하게 된다.
자동차의 소음은 계측기에 의하여 측정된 수치가 아니더라도 승객 및 판정자의 감성에 의존하여 합격 및 불합격 여부가 판정된다. 지금까지의 실험 및 판정은 운전자의 판정을 기준으로 감성과 계측기를 동시에 사용하여 정량적인 기준을 설정하였다.
계측기가 측정하여 그래프로 나타내지 않는 부분을 사람이 감성으로 느끼는 부분이 많지만, 대개의 경우 계측기에서 계측된 데이터와 사람의 감성과의 관계는 선형성을 나타낸다. 이러한 감성평가는 연료펌프 개발 시 특정 주파수에 대해서 빠른 시간 내에 직감적으로 소음의 정도를 판단할 수 있겠지만 부품 생산자는 정량적인 데이터를 관리해야만 제품에 대한 신빙성을 줄 수 있기 때문에 차량의 개발단계부터 차량의 변화 및 개연성을 면밀하게 분석한 정량적인 데이터 관리가 필요하다.
자동차는 엔진과 기타 장치가 작동함에 따르는 진동과 주행진동이 동반된다. 일반적으로 물체의 반복적인 진동이 발생하게 되면, 진동소음과 함께 회전하는 부품의 마모를 촉진하고, 진동력이 주변 물체나 지지부위에 작용하여 볼트 등과 같은 체결용 요소의 고정 상태를 느슨하게 하여 풀리게 하는 등 나쁜 영향을 줄 수 있다. 특히 자동차에서는 승차감을 좌우하는 중요한 요소가 된다. 연료펌프에서 발생되는 진동의 원인은 펌프 섹션을 구동하는 전기 모터의 회전운동과 임펠러의 회전운동 그리고, 연료의 이동 및 분출에 의한 맥동에 의하여 발생한다.
연료펌프에서 발생되는 진동은 연료펌프가 지속적인 성능을 유지하고 지지부위에 나쁜 영향을 초래하므로, 엔진 등 기타 장치로부터 진달되는 진동을 방지함과 동시에 자체적으로 발생하는 진동을 감쇄시키기 위하여 차량에 고정되는 마운팅 부위에 방진고무와 같은 방진수단이 강구되어야 한다.
진동으로 인하여 연료펌프의 성능이 현저하게 저하되면 엔진에 연료공급이 원활하지 않게 되어 엔진부조가 나타날 수 있고, 소음으로 인한 소비자의 불만이 발생될 수 있으므로 연료펌프에서의 진동은 중요하게 관찰되어야 한다. 따라서 연료펌프 자체에서 발생되는 진동은 품질관리와 성능 유지를 위해서라도 차제적으로 발생하는 진동을 시험할 필요가 있다.
일반적으로 물체에서 발생되는 진동을 효과적으로 측정하기 위해서는 진동측정 대상물체가 외부와 접촉되는 면적을 최소화할 수 있도록 자유롭게 놓여진 상태에 있어야 된다. 따라서 연료펌프에서 발생되는 진동을 효과적으로 측정하기 위해서는 연료펌프가 진동 측정 장치의 고정 부품과 접촉을 최소화하여 보다 자유롭게 설치되어져야한다.
그러나 종래의 연료펌프 진동 측정 장치는 연료펌프가 차량에 실제로 장착되는 상태와 같이 클램퍼가 케이싱의 외주면을 파지하여 고정하는 구조로 되어 연료펌프에서 발생되는 진동이 클램퍼로 전달되어 분산됨으로써 진동센서에 정확한 진동량이 감지되지 아니하여 측정된 데이터를 신뢰할 수 없었다.
이에 본 발명에서는 연료펌프 진동시험장치에서 연료펌프를 고정하는 구조를 개선하여 연료펌프에서 발생되는 진동을 정확하게 계측할 수 있게 함으로써, 정량적인 데이터 관리를 할 수 있게 하여 생산 제품의 품질관리와 진동소음 대책을 면밀하게 분석하여 수행할 수 있게 하는 연료펌프 진동시험장치의 연료펌프 지지장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 의도하는 목적을 달성하기 위한 기술적인 특징은 진동시험장치에 설치되어 연료펌프의 상부를 수용하는 연료펌프 고정구와; 상기 연료펌프 고정구에 회전 가능하게 고정되면서 하단부가 연료펌프 고정구에 선회하도록 고정되는 두 개의 회전후크와; 상기 연료펌프 고정구 내에 설치되어 연료펌프의 전극단자와 접속되어 배터리의 전원을 연료펌프 내의 전기모터에 공급하는 전극단자와; 상기 연료펌프 고정구에 설치되어 연료펌프의 연료배출관에서 배출되는 연료를 순환시키는 연료배출 접속관과; 연료펌프의 케이싱 상부로부터 돌출되어 상기 회전후크에 결합되는 두 개의 고정후크를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
이와 같은 본 발명은 연료펌프 고정구에 설치되는 회전후크가 회전이 자유로운 상태로 설치되어 있어서 연료펌프의 상부를 연료펌프 고정구의 하부에 결합시키면, 연료펌프 상부의 고정후크가 회전후크에 결합되어 연료펌프 고정구의 하단부에 연료펌프가 고정된다.
이렇게 연료펌프가 설치되면 연료펌프 고정구의 전극단자와 연료펌프의 전극단자가 접촉하여 배터리의 전원이 연료펌프에 공급됨과 동시에 연료펌프 고정구의 연료배출 접속관이 연료펌프의 연료배출관과 접촉되어 연료탱크의 연료가 연료배출관을 통하여 연료배출접속관으로 배출되면서 연료펌프에서 발생하는 진동을 측정할 수 있게 된다.
이러한 진동의 측정은 연료펌프 고정구에 회전이 자유롭게 설치되는 회전후크에 의지하여 연료펌프의 케이싱 상부로 돌출되는 고정후크가 고정됨으로 인하여 연료펌프에서 발생하는 진동이 외부 전달과 같은 손실이 거의 없이 연료펌프에 나타나게 되고, 이를 진동센서가 감지함으로써 진동과 소음을 정량적으로 측정할 수 있게 된다.
본 발명은 연료펌프의 진동 시험 장치에서 연료펌프 고정구에 설치되는 회전후크 및 고정후크에 의하여 접촉되는 부위를 최소화시킴으로써 외부의 요인으로 인하여 진동이 감쇄될 수 있는 요인을 배제시킴으로써, 연료펌프를 최대한으로 진동 가능하게 설치하여 연료펌프의 작동 중에 발생되는 진동을 정확하게 측정할 수 있게 됨으로써 연료펌프의 품질관리를 효과적으로 할 수 있는 데이터를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일부를 절개한 사시도
도 2는 본 발명에서 연료펌프가 분리된 상태의 단면도
도 3은 본 발명에서 연료펌프가 결합된 상태의 단면도
도 4는 본 발명의 연료펌프 고정용 하우징의 저면도
도 5는 도 3의 A부 확대도
본 발명의 특징과 장점은 첨부된 도면에 의하여 설명되는 실시예에 의하여 더욱 명확하게 이해될 것이다.
다음에서 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일부를 절개한 사시도이고, 도 2는 본 발명에서 연료펌프가 분리된 상태의 단면도를 나타내고 있다.
이 도면에서 참조되는 바와 같이 본 발명은 통상적인 구조의 연료펌프(1)와 상기 연료펌프(1)가 고정되는 연료펌프 고정구(2)로 구성된다.
연료펌프(1)는 연료탱크로부터 엔진으로 연료를 공급하기 위하여 중공의 케이싱(10) 내부에 자동차 내연기관용의 연료 공급 시스템을 구성하는 다이어프램 또는 임펠러와 같은 펌핑수단과, 상기 펌핑수단을 가동시키기 위한 전기모터가 설치되고, 상부에는 배터리(이상은 도시되지 아니함)의 전원을 공급받아서 전기모터로 공급하는 전극단자(11, 12)와 상기 전기모터가 구동함에 따라 연료가 배출되는 배출관(30)이 형성되는 통상적인 구조로 형성되면서, 본 발명을 구성하는 특징적인 구조로서 상부 수평면에서 원주상에서 대칭에 되는 위치에 두 개의 고정후크(13,14)가 형성되어 있다.
상기 고정후크(13, 14)는 연료펌프(1)의 진동을 시험하기 위하여 연료펌프 고정구(2)에 고정시키기 위한 용도로 사용되고, 진동 시험을 마친 이후에는 실제 차량에 설치될 때에는 차체에 마련되는 브라켓, 또는 고정홈에 고정시키는 용도로 사용될 수도 있다.
연료펌프 고정구(2)는 하우징(20)과 상기 하우징(20)에 설치되는 회전후크(21, 213)와 전극단자(23, 24), 그리고 연료배출 접속관(25)으로 구성된다.
하우징(20)은 연료펌프(1)를 고정시키기 위하여 연료펌프가 유입되는 수용공간(200)이 형성되고, 외주면에는 회전후크(212, 213)를 고정시키기 위한 절개홈(201, 202)이 형성되면서, 상기 절개홈(201, 202)을 관통하여 고정핀(50, 51)과 스토퍼(52, 53)가 각각 삽입되는 핀공(203, 204)과 통공(205, 206)이 형성되어 있다.
스토퍼(52, 53)가 삽입되는 통공(205, 206)은 고정핀(50, 51)이 삽입되는 핀공(203, 204)보다 아래쪽에 형성되어 있다.
상기 수용공간(200)은 하우징(20)의 내주면에 형성되는 판상체(207)에 의하여 형성되며, 상기 판상체(207)에는 배터리의 전원을 연료펌프(1)에 공급하기 위한 전극단자(23, 24)가 형성되고, 연료펌프(1)로부터 배출되는 연료를 수송하는 연료배출접속관(25)이 형성된다.
회전후크(212, 213)는 대략 중간 부위에 핀공(210, 211)이 형성되면서, 상부는 육후부(212, 213)가 형성되고, 하부는 하우징(20)의 안쪽을 향하는 돌출부(214, 215)가 형성되어 있다.
이러한 회전후크(212, 213)는 하우징(20)의 핀공(203, 204)과 회전 후크(21, 22)의 핀공(210, 211)에 삽입되는 고정핀(50, 51)에 의하여 하우징(20)에 회전 가능하게 고정되면서 육후부(212, 213)에 의한 무게중심에 의하여 하단부의 돌출부(214, 215)가 하우징(20)의 안쪽으로 향하는 회전력이 발생되고, 하우징(20)의 통공(205, 206)에 삽입되는 스토퍼(52, 53)에 의하여 회전범위가 제한됨으로써 연료펌프(1)를 고정시킬 수 있게 되어 있다.
전극단자(23, 24)는 연료펌프(1)가 연료펌프 고정구(2)에 고정되었을 때 연료펌프(1)의 전극단자(11, 12)와 접촉되어 배터리의 전원을 전기모터에 공급할 수 있게 된다.
연료배출 접속관(25)은 고정관체(250)내부에서 패킹(251)이 설치된 승강구(252)가 탄성부재(253)에 의하여 승강이동할 수 있게 되고, 연료펌프(1)의 배출관(30)과 접속되어 연료를 배출시킬 수 있게 된다.
연료배출 접속관(25)은 연료탱크와 별도의 회류관으로 연결되어 배출된 연료가 연료탱크로 회수될 수 있게 구성된다.
이와 같이 구성되는 본 발명은 회전후크(212, 213)가 무게중심에 의하여 고정핀(50, 51)을 중심으로 하단부의 돌출부(214, 215)가 수용공간(200)을 향하여 회전하면서 스토퍼(52, 53)에 의하여 회전에 제한을 받게되어 돌출부(214, 215)가 수용공간(200)의 안쪽에 위치하게 된다.
이러한 상태에서 연료펌프(1)를 연료펌프 고정구(2)의 수용공간(200)에 삽입하면 고정후크(13,14)가 돌출부(214, 215)에 접촉하면서 회전후크(212, 213)를 일시적으로 회전 시키게 되고, 고정위치까지 진입하면 회전후크(212, 213)가 복귀하면서 도 3에서 보는 바와 같이 돌출부(214, 215)가 고정후크(13, 14)와 결합되어 연료펌프(1)가 연료펌프 고정구(2)에 설치된다.
이때, 연료펌프(1)의 전극단자(11, 12)는 연료펌프 고정구(2)의 전극단자(23, 24)와 접속되어 전기모터에 전원을 공급할 수 있게 되고, 배출관(30)은 패킹(251)에 접촉되어 탄성부재(253)를 압축시키면서 연료배출 접속관(250)과 접속되어 3.5~5bar의 압력으로 연료를 배출시킬 수 있게 된다. 그리고 배출관(30)은 탄성부재(253)를 압축하여 승강구(252)를 상승시키면서 약 12~15kg/㎠의 압력으로 패킹(251)과 접촉하여 연료의 누설을 방지할 수 있게 된다.
이후에 진동센서를 연료펌프(1)의 케이싱(10)에 접촉시키고, 전극단자(11, 23)(12, 24)를 통해서 전원이 공급되어 연료펌프(1)내에 설치된 전기모터가 작동하면 연료펌프(1)의 임펠러가 회전하여 연료탱크의 연료가 연료펌프(1)로 유입되어 배출관(30)과 연료배출 접속관(25)으로 송출되고, 회류관에 의해서 다시 연료탱크로 회수된다.
이러한 과정에서 연료펌프(1)는 상부에 형성되어 있는 고정후크(13,14)가 회전후크(212, 213)에 의존하여 연료펌프 고정구(2)에 결합됨에 따라 연료펌프(1)에서 발생하는 진동이 손실됨이 없이 진동센서에 전달될 수 있게 된다.
1 : 연료펌프 2 : 연료펌프 고정구
10 : 케이싱 11, 12 : 전극단자
13, 14 : 고정후크 20 : 하우징
21, 22 : 전극단자 23, 24 : 전극단자
25 : 접속관 30 : 배출관
50, 51 : 고정핀 52, 53 : 스토퍼
200 : 수용공간 203, 204 : 핀공
205, 206 : 통공 207 : 판상체
212, 213 : 육후부 214, 215 : 돌출부
251 : 패킹 252 : 승강구
253 : 탄성부재

Claims (2)

  1. 진동시험장치에 설치되어 연료펌프(1)의 상부를 수용하는 연료펌프 고정구(2)와;
    상기 연료펌프 고정구(2)에 회전 가능하게 고정되면서 하단부가 연료펌프 고정구(2)에 선회하도록 고정되는 회전후크(20, 21)와;
    상기 연료펌프 고정구(2) 내에 설치되어 연료펌프(1)의 전극단자(11, 12)와 접속되어 배터리의 전원을 연료펌프 내의 전기모터에 공급하는 전극단자(23, 24)와;
    상기 연료펌프 고정구(2)에 설치되어 연료펌프(1)의 연료배출관(30)에서 배출되는 연료를 순환시키는 연료배출 접속관(25)과;
    연료펌프(1)의 케이싱(10) 상부로부터 돌출되어 상기 회전후크(20, 21)에 결합되는 고정후크(13, 14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료펌프 진동시험장치의 연료펌프 지지장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 연료배출 접속관(25)은 고정관체(250)내부에서 패킹(251)이 설치된 승강구(252)가 탄성부재(253)에 의하여 승강이동할 수 있게 되면서 연료탱크와 회류관으로 연결되고, 연료펌프(1)의 배출관(30)과 접속되어 배출되는 연료가 연료탱크로 회수될 수 있게 되는 것을 특징으로 하는 연료펌프 진동시험장치의 연료펌프 지지장치.
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