KR0185472B1 - 자동차 전기 연료펌프 - Google Patents

Abstract

자동차 연료펌프(10)의 전기모터내에 사용되는 자석 어셈블리 52가 제공되며, 이는 쉘의 일단에 있는 펌프 14, 18과, 타단에 있는 엔드하우징 28 사이에서 연료펌프의 쉘내에 밀착 수용된 튜브형 강자성 자속 캐리어 54, 상기 자속캐리어 상에 설치되며 최초 형성될때에는 비자화 상태에 있다가 자속에 노출된 후에는 자화상태로 되는 한쌍의 호형 영구자석 56A-B, 상기 자석들 사이에 설치되는 신장된 호형의 플라스틱 로케이터, 및 상기 로케이터의 마주편에 장착되어 상기 자석들을 로케이터내의 자석 포켓내로 밀어내는 클립 58을 포함한다.

상기 플라스틱 로케이터는 상기 자속 캐리어와 동일한 길이를 가지고 그 곡면과일치하게 되어 있다.

각각의 자석 포켓은 비자화 상태에 있는 자석을 수용하여 자속캐리어의 끝단에 대한 그 위치 설정을 하는 한쌍의 짧은 횡방향 측면 78A-B를 갖는다.

상기 플라스틱 로케이터는 엔드 하우징 어셈블리상에 있는 호형보스 72의 가장자리 88A-B사이에서 밀착수용됨으로써 자석에 대하여 카본 브러쉬의 엔드 하우징 어셈블리상에서의 등각위치 설정을 보다 정확히 한다.

Description

자동차용 전기 연료펌프

제1도는 본 발명에 의한 자동차 연료펌프의 일부 절개 측면도.

제2도는 제1도에 도시된 자동차 연료 펌프의 분해사시도.

제3도는 제2도의 일부 확대 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 연료펌프 12 : 쉘(shell)

14 : 저압펌프 18 : 고압펌프

20A, B : 하우징 요소 22 : 중심선

32 : 엔드 하우징(end housing) 34 : 브러쉬 캐리어(brush carrier)

38 : 전기자(armature) 42 : 정류자(commutator)

48 : 브러쉬(brush) 52 : 자석어셈블리(magnet assembly)

54 : 자속 캐리어(flux carrier) 56A, B : 자석(magnet)

58 : 스프링 클립(spring clip) 60 : 로케이터(locator)

62 : 내벽면(inner wall surface) 68, 72 : 환형보스(arc-shaped boss)

82 : 노치(notch) 84 : 간극(gap)

86 : 돌기

본 발명은 자동차용 전기 연료 펌프에 관한 것이다. 일반적으로 자동차용 전기연료 펌프는 튜브형태의 외측하우징 혹은 쉘, 그 쉘내의 일단에 착설된 펌프, 그 쉘내의 타단에 착설된 엔드하우징, 및 쉘내에서 쉘과 엔드 하우징의 중간에 설치된 전기모터, 를 포함한다.

전기모터는 세로 중심선을 축으로 하여 그 주위로의 회전을 위해 쉘상에 지지된 전기자와, 그 전기자를 둘러싸고 있으며 펌프와 엔드 하우징 사이에 있는 튜브형태의 원통형 자속캐리어와 한쌍의 영구자석을 포함하는 자석 어셈블리로 구성된다.

전류는 쉘의 세로 중심선에 수직인 평면내에서 상기 전기자상의 정류자를 지지하는 엔드 하우징상의 브러쉬를 통해 전기자로 인가된다.

종래의 전기연료펌프는, 자속캐리어의 내표면 주위에서 상기 자석을 브러쉬에 대하여 등각으로 위치 설정하기 위하여, 일체로 성형되고 자속 캐리어 내부로 돌출한 플라스틱 돌기를 포함하였다.

자석 사이에 있는 스프링이 상기 플라스틱 돌기의 대향하는 가장자리에 대하여 반대방향으로 자석을 밀어내게 되어 있다.

이같은 종래의 구성에서는 상기 엔드하우징은 엔드하우징이 쉘내에 장착된 후 자석이 엔드하우징에 근접하는 것을 막아주는 다수의 짧은 돌기를 또한 가진다.

종래의 다른 형태의 전기 연료펌프에서는, 자속 캐리어에 대한 케이지의 위치를 설정하기 위해 플라스틱 케이지가 자속 캐리어 내에 밀착수용되고 케이징상의 돌기가 그 자속 캐리어내의 요홈내에 수용되게 되어 있다.

이 케이지는 내부에 각각의 자석을 수용하는 한쌍의 윈도우(window)를 갖는다. 각 윈도우의 일 가장자리는 상응하는 자석을 윈도우의 마주편 가장자리에 대하여 밀어내는 스프링이 일체로 형성되어 있다.

이같은 종래의 구조에서는 자석에 대한 브러쉬의 등각위치 설정이 자속 캐리어를 통해, 즉 브러쉬가 자속 캐리어내의 요홈내에 지지되는 엔드 하우징상의 돌기를 수용함으로써 간접적으로 이루어지게 되는 것이다.

본 발명은 튜브형 쉘, 그 쉘내에 장착되는 전기모터, 쉘의 일단에서 전기모터의 일측면상에 설치되는 펌프 및 쉘의 타단에서 전기모터의 다른 측면상에 설치되는 엔드하우징을 갖는 형태의 자동차 연료펌프에 관한 것이다.

이 전기모터는 그 세로중심축 주위를 회전하도록 쉘내에 지지된 전기자, 그 쉘의 세로 중심선에 수직인 평면내에서 엔드 하우징상에 지지되고 전기자 상의 정류자에 걸려 있는 한쌍의 카본 브러쉬, 및 펌프와 엔드 하우징 사이에서 상기 전기자 주위에서 쉘내에 밀착 수용된 튜브형 강자성 자속 캐리어, 한쌍의 호형(弧型, arc-shaped) 영구자석, 신장된 호형의 플라스틱 로케이터 및 스프링 클립을 포함한 자석 에셈블리를 포함한다.

상기 플라스픽 로케이터는 자속캐리어와 동일한 길이를 갖고 그 곡면에 부합하는 곡면을 가지며 한쌍의 횡방향으로 개구된 자속 포켓 및 일단에 형성되고 세로방향으로 개수된 노치를 갖는다.

자속 캐리어의 내표면상에는 자석 사이에 있는 스프링 클립과 자석 로케이터가 서로 마주보게 설치됨으로써 스프링 클립이 자석들을 자석 포켓내에 견고하게 고정되게 한다. 자속 캐리어의 양단 사이에 자석이 견고하게 착설되게 되도록 횡방향으로 신장하는 각 자석 포켓의 한쌍의 가장자리 사이에서 이들 자석들은 세로방향으로 설치된다.

상기 플라스틱 로케이터 내의 노치는 엔드 하우징상에 있는 돌기와 부합되어 엔드 하우징에 대한 자속 캐리어의 이탈을 방지한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

제1 및 제2도에 도시한 바와같이, 자동차용 전기 연료펌프 10은 얇은 두께의 튜브형태로 된 강철 쉘 13, 상기 쉘내의 일단에 위치한 저압펌프 14 및 상기 쉘내에서 상기 저압펌프 14와 인접하여 위치한 고압 펌프를 포함한다.

상기 저압펌프는 1989. 3. 29 특허되고 본 출원인에게 양도된 미국특허 4734008에 기술된 바와같은 오픈-베인 재생형 터빈 펌프(open-van regenerative turbine pump)일 수 있으며, 이는 쉘의 일단에서 도시되지 않은 립(lip)과 접하고 그 일단을 폐쇄하는 한쌍의 디스크 형태의 하우징 요소 20A-B를 포함한다.

상기 저압펌프의 도시되지 않은 임펠러는 쉘의 세로 중신선 22를 중심으로 회전하도록 상기 하우징 요소 20A-B 사이의 동공(cavity) 내에서 지지된다.

한편 상기 고압펌프는 1995. 1. 3 특허되고 본 출원인에게 양도된 미국특허 5,378,111에 기술된 바와 같은 제로터형 펌프(gerotor type positive displacement pump) 일 수 있으며, 이는 상기 저압펌프의 하우징요소 20B와 상기 고압펌프의 플라시틱 끝단벽 26 사이에 있는 고정금속 지지구 24를 포함한다.

상기 지지구 24 상에는 중심선 22에 평행한 편심측 주위로의 회전을 위해 제로터펌프의 도시도지 않은 내부톱니형 외측링이 착설되어 있다. 도시되지 않은 외부톱니형 내측링이 상기 외측링의 톱니와 맞물려 상기 중심선 22 주위로의 회전을 위해 상기 쉘 12에 지지되어 있다. 쉘 12의 타단내에는 연료펌프 10의 플라스틱 엔드 하우징 어셈블리 28이 제1도에 도시된 바와 같이 근접하여 수용되며, 이 어셈블리는 컵형태의 엔드 하우징 32와 그 엔드하우징 내부에 착설된 플라스틱 브러쉬 캐리어 34를 포함할 수 있다.

제1도에 도시한 바와 같이, 쉘의 립 1ip 36은 엔드하우징 32 상부에 영구적으로 설치되어 엔드하우징 어셈블리가 셀로 부터 이탈되는 것을 방지한다.

고압펌프 18의 끝단벽 26과 엔드 하우징 28 사이에는 연료펌프 10의 전기모터가 셀 12내에 착설되어 있으며, 이 모터는 축 40과 정류자 42를 갖는 전기자 38을 포함한다.

축 40의 일단 44는 끝단벽 26에 연결되어 있고, 그 타단 46은 플라스틱 브러쉬 캐리어 34에 연결되어 있음으로써, 상기 전기자가 그 세로 중심선 22 주위로 회전되도록 쉘내에 지지된다. 저압 및 고압펌프 14, 18의 회전요소들이 중심선 22 주위로의 일체회전을 위해 전기자 축 40의 일단 44에 연결되어 있다.

상기 브러쉬 캐리어 34 상에는 세로 중심선 22에 평행한 몸체운동을 위해 한쌍의 탄소브러쉬 48A 및 48B가 지지되어 있다.

상기 브러쉬 48A 및 48B는 그 뒤에 장착된 도시되지 않은 스프링에 의해 세로 증심선 22에 수직인 평면내에서 정류자 42에 미끄럼 맞물림 된다.

브러쉬 48A-B에 유선으로 연결된 한쌍의 전기단자는 플라스틱 연결자 50에 의해 엔드 하우징 32상에 둘러싸여져 있으며, 엔드하우징 32에 이들 브러쉬는 도시되지 않은 자동차의 와이어링 하니스(wiring harness)에 연결된다.

전기모터의 자석 어셈블리 52는 끝단벽 26과 브러쉬 캐리어 34 사이에서 상기 전기자 둘레에 설치된다.

상기 자석조립체 52는 자속캐리어 54, 한쌍의 영구저석 56A, 56B, 스프링 클립 58 및 플라스틱 로케이터(plastic locator) 60을 포함하여 구성된다.

상기 자속캐리어 54는, 원통형의 강자성 튜브로써 쉘 12내에 견고하고 수용되어 있으며, 내벽면 62, 제1 연속 환상끝단 64 및 제2 연속 환상 끝단 66을 포함한다.

상기 자속 캐리어의 제1 끝단 64는 고압펌프의 끝단벽 26과 일체로 된 제1 호형(弧型) 보스(boss) 68 상에 안내된 내벽면 62에 의해 끝단벽 26에 대하여 지지된다.

마찬가지로 자속 캐리어의 제2 끝단 66은 브러쉬 캐리어와 일체로 된 호형(弧型) 보스 72상에 안내된 내벽면 62에 의해 브러쉬 캐리어의 평탄면 70에 대하여 지지되고 있다.

영구자석 56 A, B 각각은 자속캐리어의 내벽면 62의 곡면에 맞도록 파우더를 성형하여 형성되며 쉘 12의 세로 중심선 22에 거의 평행하게 배열된 한쌍의 직선상 가장자리 및 그 직선상 가장자리에 수직인 한쌍의 평행한 평면으로 된 호형(弧型) 가장자리를 갖는다.

상기 자석 56 A, B는 파우더로 부터 성형될 당시에는 비-자성 상태로써 자성을 띄고 있지 않으며, 그후 외부에서 생성된 자속에 노출됨으로써 자성상태를 갖게 된다.

로케이터(locator) 60은 길게 신장되고 얇은 두께를 갖는 호형의 플라스틱 요소이며, 쉘12의 세로중심선 22에 거의 평행한 방향으로 배열된 한쌍의 평행한 측면 가장자리 74 A, B와 그 측면 가장자리에 수직인 평행면내에 있는 한쌍의 호형말단 가장자리 76A, B를 포함한다.

상기 로케이터의 곡면은 상기 자속캐리어의 내벽면 62의 곡면에 맞도록 되어 있다. 측면가장자리 74A,B는 긴측면 80의 끝단에 있는 한쌍의 짧은 횡방향 측면 78A,B을 각각 갖는 한쌍의 외측으로 개구된 자석 포켓에 의해 단차를 이룬다.

호형말단 가장자리 76B는 전체적으로 사각형 모양의 외측으로 개구된 노치 82에 의해 측면 가장자리 74A, B의 중간지점에서 단차를 이룬다.

상기 로케이터 60과 스프링 클립 58은 자석 56A,B사이에서 자속 캐리어의 내벽면 62상에서 마주 보게 설치된다.

스프링 클립의 편심력(bias force)은 자석들을 긴측면 80에 대하여 로케이터 60내의 자석 포켓 내부로 서로 반대방향으로 그리고 내벽면 62에 대하여 방사상 방향으로 외측으로 가한다.

자석들은 자석포켓의 짧은 측면 78 A, B 사이에서 종방향으로 장착된다.

자석 56 A, B가 자속에 노출되어 전하를 띄게 될때까지는 자석상의 스프링 클립에 의해 생기는 자석과 자석캐리어 사이의 마찰력에 의해 자석들은 자속캐리어상의 제어위치에서 지지된다.

제3도에서 말단가장자리 76A, B 사이의 길이 L은 자속캐리어의 환상끝단 64-66 사이에 있는 중심선 22 방향으로의 자속캐리어 54의 길이와 거의 일치하며, 이로인해 자속캐리어의 환상끝단에 대한 자화되지 않은 자석 56 AB의 극방향 위치설정을 간단하고 정확히 하기 때문에 본 발명에서는 중요한 것이다.

이같은 정확한 위치설정은 연료펌프의 전기모터 성능을 최적화하는데 필수적인 요건이 되나, 자석들은 자화되지 않은 상태에서는 스프링 클립 58에 기인된 마찰력에 의해서만 간신히 지지되고 있어 자석 어셈블리 52를 연료펌프내에 최종 설치되기전에 잘못 다루게 되면 쉽게 오배열되기 쉬어 이같은 정확한 위치 설정은 어려운 것이다.

연료펌프 10을 조립시, 비자화상태인 자석 56A, B를 갖는 자석 조립체를, 자속캐리어의 환상 끝단 64가 고압펌프의 끝단벽 26에 접할때까지 쉘 12내의 펌프 14, 18 뒤 엔드 하우징 어셈블리 28 앞에 삽입시키고, 로케이트 60이 제1 호형보스 68 내의 간극(gap) 84 내에 배치한다.

로케이터의 측면 가장자리 74A-B는 상기 간극 84내에 밀접하게 끼워져서 펌프 14, 18과 전기모터간에 간단한 회전작용관계를 이룬다.

로케이터 60의 말단가장자리 76A가 자속캐리어의 제1 끝단 64를 지나 돌출한면, 즉 자석 56A, B가 지속캐리어 상에 세로방향으로 적절히 위치되지 않게 되면, 로케이터의 돌출한 말단 가장자리 76A는 자동적으로 끝단벽 26에 의해 뒤로 밀려 자속캐리어의 끝단 64와 맞닿게 된다.

상기 자속 캐리어가 설치된 후, 엔드하우징 어셈블리 28을 회전시켜 브러쉬 캐리어 34상의 돌기 86이 로케이터의 말단 가장자리 76B 내의 노치 82와 결합되게 한다.

상기 돌기 86은 호형 보스 72내에서 한쌍의 가장자리 88A, B사이의 간극내에 위치한다.

이 가장자리 88A, B 사이의 간극은 로케이터 60의 말단 가장자리 76A, B의 측면 가장자리 74A, B 사이의 길이와 일치한다.

상기 엔드하우징 어셈블리는 브러쉬 캐리어의 평탄면 70이 자속캐리어의 화환형 끝단 66과 접할때까지 쉘내로 삽입된다. 동시에 돌기 86은 노치내에 험겹게 착설되며 로케이터 60은 보스 72 상의 가장자리 88A, B 사이에 견고하게 끼워 맞춰진다.

로케이터 60의 말단가장자리 76B가 자속캐리어의 제2끝단 66을 지나 돌출하게 되면, 즉 자석 56A, B가 자속캐리어 상에 세로방향으로 적절히 착설되지 않게 되면, 로케이터의 돌출한 말단가장자리가 자동적으로 브러쉬 캐리어에 의해 뒤로 밀려와 자속캐리어의 끝단 66과 맞닿게 된다.

립 36이 엔드 하우징 어셈블리상에 형성된 후 상기 펌프는 자속에 노출되어 자석 56A, B의 상태를 비자화상태에서 자화상태로 바꾼다.

로케이터의 말단가장자리는 76A는 단차를 이루고 있지 않기 때문에 노치 82와 돌기 86는 결합하여 자석 어셈블리가 쉘 12내에서 이동하는 것을 방지한다.

로케이터 60과 브러쉬 캐리어상의 보스 72의 가장자리 88A, B사이가 견고하게 끼워 맞춰짐으로써 브러쉬 캐리어상의 브러쉬 48A, B의 자석 56A, B에 대한 각 위치가 아주 정확하게 된다.

로케이터 60과 자속 캐리어 54의 물리적 구조가 간단하기 때문에 이들은 제조원가의 측면에서 주요한 역활을 한다. 예를 들어, 상기 자속캐리어는 종래의 전기 연료펌프에서와 같은 관통공, 요홈, 노치등이 전혀 없기 때문에 제조가 보다 용이한 것이다.

뿐만 아니라 로케이터 60은 플라스틱 브러쉬 캐리어나 플라스틱 케이지와 일체로 성형되던 종래의 환형 로케이터 보다 통상의 플라스틱 주조기술이나 평판, 변형 기술에 의해 보다 간단히 제조될 수 있는 것이다.

Claims (4)

1. 얇은 벽으로 된 튜브 형태의 쉘(12); 상기 쉘내에서 그 일단에 착설된 펌프(14,18); 상기 쉘내에서 그 타단(30)에 착설된 엔드 하우징 어셈블리(28); 상기 쉘내에 장착되며 그 세로 중심선(22) 주위로의 회전을 위에 쉘상에 지지된 전기자(38) 및 정류자를 포함하는 전기모터; 및 상기 세로 중심선에 수직인 평면내에서 상기 정류자와 미끄럼 맞물리고 상기 엔드 하우징 어셈블리상에 착설되는 한쌍의 카본 브러쉬 48 A-B; 를 포함하는 자동차 연료펌프 10에 있어서, 상기 연료펌프는 상기 쉘내에서 상기 전기자 둘레에 밀착 수용되고 원통형 내벽면 62 및 상기 펌프와 접하는 단차를 이루지 않는 제1 환형 끝단 64과 상기 엔드 하우징 어셈블리와 접하는 단차를 이룬 제2 환형 끝단 66을 갖는 튜브형 강자성 자속 캐리어 54; 상기 자속 캐리어의 내벽면 상기 설치되고 그 내벽면의 곡면과 부합하도록 호형을 이루며 초기 형성시에는 비자성 상태에 있으나 자속(magnetic flux)에 노출된 뒤에는 자성상태로 되는 한쌍의 자석 56A-B; 상기 비자성 상태의 자석 사이를 상기 내벽면의 원주방향으로 상대적으로 분리시키는 스프링 클립 58; 상기 내벽면 상에 설치되고, 그 내벽면의 곡면과 부함하도록 곡면을 이루며, 상기 세로 중심선에 평행한 한쌍의 측면 가장자리 74A-B와 상기 자속캐리어의 제1 및 제2 환형 끝단중 상응하는 것과 본질적으로 나란히 배열된 한쌍의 말단 가장자리 76A-B를 갖는 호형(arc-shaped) 플라스틱 로케이터 60; 상기 플라스틱 로케이터의 각각의 측면 가장자리내에 각각이 긴측면 80의 반대 끝단에 한쌍의 횡방향 짧은 측면 78A, B를 갖는 외측으로 개구한 자석포켓을 이루게 하여 상기 스프링 클립이 비자화상태에 있는 상기 각각의 자석을 상기 긴측면에 대하여 상기 자석 포켓중 상응하는 포켓내의 위치로 바이어스시켜 그 한쌍의 짧은 측면 사이에 자석이 위치 설정되게 함으로써 상기 자석들이 상기 자속 캐리어의 제1 및 제2 환형 끝단에 대하여 종방향으로 착설되게 하는, 자석 포켓 형성수단; 및 상기 엔드 하우징상에서 상기 플라스틱 로케이터를 밀착되게 수용함으로써 상기 플라스틱 로케이트내의 상기 자석 포켓내에 있는 상기 자석에 대하여 상기 엔드하우징상의 브러쉬의 등각위치 설정을 이루게 하는 상기 플라스틱 로케이터를 수용하는 수단; 을 포함하는 자석 어셈블리 52를 포함함을 특징으로 하는 자동차 연료펌프.
2. 제1항에 있어서, 나아가 상기 연료펌프는 상기 자속 캐이러 제2 환형 끝단과 본질적으로 나란한 상기 플라스틱 로케이터의 말단 가장자리쌍중 하나에 외측으로 개구된 노치 82를 이루는 수단, 및 상기 엔드 하우징 어셈블리에 대한 상기 지속캐리어의 이탈을 막기 위해 상기 엔드 하우징 어셈블리상에 상기 로케이터내의 상기 노치에 수용되는 돌기 86을 이루는 수단, 을 포함함을 특징으로 하는 자동차 연료펌프.
3. 제2항에 있어서, 상기 플라스틱 로케이터를 밀착 수용하는 상기 엔드 하우징 어셈블리상의 수단은, 상기 엔드하우징 어셈블리 상에 형성되며, 상기 자속 캐리어의 내부 원통형 벽면이 안내되고, 그 한쌍의 가장자리 사이에 이루어진 간극을 갖고 이를 통해 상기 플라스틱 로케이터가 밀착 수용되는, 호형(弧型) 환상 보스 72를 이루는 수단, 을 포함함을 특징으로 하는 연료펌프.
4. 제3항에 있어서, 나아가 상기 로케이터 74A-B 상에 그리고 상기 펌프 84 상에 형성되며 그 사이에서 회전력 작용관계를 이루는 수단을 포함함을 특징으로하는 연료펌프.