KR20200134676A

KR20200134676A - Fuel pump having shark skin's protrusion shaped

Info

Publication number: KR20200134676A
Application number: KR1020190060460A
Authority: KR
Inventors: 김문석
Original assignee: 김문석
Priority date: 2019-05-23
Filing date: 2019-05-23
Publication date: 2020-12-02
Also published as: KR102198754B1

Abstract

The present invention relates to a fuel pump having a shape of a shark skin protrusion, and more specifically, to a fuel pump having a shape of a shark skin protrusion, which can improve the overall efficiency of the fuel pump by reducing the rotational resistance torque of a motor by reducing fluid flow resistance by forming the shape of the shark skin protrusion on a receiving boundary surface of a fuel pump part.

Description

상어표피의 돌기 형상이 형성된 연료펌프{Fuel pump having shark skin's protrusion shaped}Fuel pump having shark skin's protrusion shaped}

본 발명은 상어표피의 돌기 형상이 형성된 연료펌프에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 연료펌프부품의 접수경계면에 상어표피 돌기 형상을 형성하여 유체 흐름 저항력을 감소시킴으로써 모터의 회전저항토크를 감소시켜 연료펌프의 전체적인 효율을 향상시키는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 상어표피의 돌기 형상이 형성된 연료펌프부품에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel pump having a protrusion shape of a shark skin, and more specifically, a shark skin protrusion shape on the receiving boundary surface of a fuel pump part to reduce fluid flow resistance, thereby reducing the rotational resistance torque of the motor. It relates to a fuel pump part having a protrusion shape of a shark skin, characterized in that it is possible to improve the overall efficiency of the pump.

일반적으로, 자동차의 연료 공급 계통에는 연료 탱크에 저장된 연료를 흡입하고, 그 연료를 엔진으로 공급하기 위한 연료펌프 모터를 구비하고 있다.In general, a fuel supply system of an automobile is provided with a fuel pump motor for sucking fuel stored in a fuel tank and supplying the fuel to the engine.

종래 기술에 따른 연료펌프 모터는 도 1에서와 같이, 외관을 이루는 하우징(110)과, 하우징(110)의 하단부에 설치되어 연료의 흡입 압력을 형성하는 로어 바디(120)와, 로어 바디(120)의 상부에 회전 가능하게 설치되어 연료의 선회류를 형성하는 임펠러(130)와, 임펠러(130)의 상부에 설치되어 흡입된 연료가 토출되는 커버(140)와, 커버(140)의 상부에서 회전 중심축(151)이 커버(140)를 통해 임펠러(130)에 연결되어 그 임펠러(130)를 회전시키는 아마츄어(150)와, 하우징(110)의 상단부에 설치되어 연료를 배출시키는 어퍼 바디(160)를 구비하여 이루어진다.The fuel pump motor according to the prior art, as shown in FIG. 1, includes a housing 110 forming an exterior, a lower body 120 installed at a lower end of the housing 110 to form a suction pressure of fuel, and a lower body 120. ) Is rotatably installed on the top of the impeller 130 to form a swirling flow of fuel, a cover 140 installed on the top of the impeller 130 to discharge the sucked fuel, and the cover 140 The rotation center shaft 151 is connected to the impeller 130 through the cover 140 to rotate the impeller 130, and the upper body installed at the upper end of the housing 110 to discharge fuel ( 160).

여기서, 상기 아마츄어(150)는 회전 중심축(151)의 중심 외측으로 정류자 어셈블리(152)를 구비하여 전원 및 자속에 의한 회전력을 발생시키며, 그 정류자 어셈블리(152)를 몰딩하는 몰딩부(155)를 형성하고 있다.Here, the armature 150 includes a commutator assembly 152 outside the center of the rotation center axis 151 to generate a rotational force by power and magnetic flux, and a molding unit 155 for molding the commutator assembly 152 Is forming.

따라서, 상기와 같이 구성되는 종래 기술에 따른 자동차용 연료펌프 모터는 전원 및 자속에 의해 아마츄어(150)가 회전하게 되면, 임펠러(130)의 회전으로서 선회류를 형성하여 연료의 압력 및 유량을 발생시키게 되고, 로어 바디(120)는 연료를 흡입하고 압력을 형성하게 된다.Therefore, in the fuel pump motor for a vehicle according to the prior art configured as described above, when the armature 150 is rotated by power and magnetic flux, a swirling flow is formed as the impeller 130 rotates to generate the pressure and flow rate of the fuel. The lower body 120 inhales fuel and builds up pressure.

그러면, 연료는 커버(140)를 통해 토출되며, 어퍼 바디(160)를 통해 외부로 배출된다.Then, the fuel is discharged through the cover 140 and discharged to the outside through the upper body 160.

상기와 같은 연료펌프는 임펠러(130)에 의해 흡입된 연료가 모터 내부를 직접 통과하며 배출되므로 임펠러(130), 아마츄어(150) 등의 고체 표면에 연료가 접촉하여 연료가 유동할 시 고체 경계면과 유체면이 접촉하는 접수경계면이 존재하게 되고, 이러한 접수경계면에서 고체표면의 거칠기와 유속에 기인한 상대속도가 발생하고 이 유체 상대 속도 정도에 따라 유체 역학적인 거동의 지배를 받게 되는데, 종래의 연료펌프는 고체 경계면과 유체면 과의 접수 경계면에서 상대속도가 크게 발생하여 연료의 원활한 이송이 방해되며, 결과적으로는 회전 토크 감소에 의한 동력 손실이 크게 발생하는 문제점이 있었다.In the fuel pump as described above, since the fuel sucked by the impeller 130 passes directly through the motor and is discharged, when the fuel contacts solid surfaces such as the impeller 130 and the armature 150 and the fuel flows, the solid interface and the The receiving boundary surface in contact with the fluid surface exists, and a relative velocity due to the roughness and flow velocity of the solid surface is generated at the receiving boundary surface, and the fluid dynamic behavior is governed by the degree of the relative velocity of the fluid. The pump has a large relative speed at the receiving interface between the solid interface and the fluid surface, which hinders the smooth transfer of fuel, and consequently has a problem in that power loss due to a reduction in rotation torque occurs.

한편, 연료펌프에 관한 종래기술은 대한민국등록특허 제10-0953409호 등이 있다.On the other hand, the prior art related to the fuel pump is Korean Patent Registration No. 10-0953409.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 연료펌프부품의 접수경계면에 상어표피 돌기 형상을 형성하여 유체 흐름 저항력을 감소시킴으로써 모터의 회전저항토크를 감소시켜 연료펌프의 전체적인 효율을 향상시키는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 상어표피의 돌기 형상이 형성된 연료펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was conceived to solve the problems of the prior art as described above, by forming a shark skin protrusion shape on the receiving boundary surface of the fuel pump component to reduce the fluid flow resistance, thereby reducing the rotational resistance torque of the motor. An object thereof is to provide a fuel pump having a protrusion shape of a shark skin, characterized in that it is possible to improve overall efficiency.

본 발명이 해결하려는 과제는 전술한 과제로 제한되지 아니하며, 언급되지 아니한 또 다른 기술적 과제들은 후술할 내용으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-described problem, and other technical problems that are not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the following description.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 상어표피의 돌기 형상이 형성된 연료펌프는 연료 탱크에 저장된 연료를 흡입하고, 그 연료를 엔진으로 공급하기 위한 연료펌프에 있어서, 상기 연료펌프 내에서 연료가 유동할 시 상기 연료의 유체면과 접촉하는 접수 경계면이 존재하는 아마츄어의 접수 경계면에 상어 표피의 돌기를 형성한 것을 특징으로 한다.A fuel pump having a protrusion shape of a shark skin according to the present invention for achieving the above object is a fuel pump for sucking fuel stored in a fuel tank and supplying the fuel to an engine, wherein the fuel flows within the fuel pump. It is characterized in that the protrusion of the shark skin is formed on the receiving interface of the armature, in which the receiving interface in contact with the fluid surface of the fuel is present.

이때, 상기 연료펌프의 임펠러의 상단면 접수 경계면에 상기 상어 표피의 돌기를 형성한 것을 특징으로 한다.At this time, it is characterized in that the protrusion of the shark skin is formed on the upper surface receiving interface of the impeller of the fuel pump.

또한, 상기 임펠러의 원주부 접수 경계면에 비대칭 분포 구조를 갖는 딤플 형태의 홈을 형성한 것을 특징으로 한다.In addition, a dimple-shaped groove having an asymmetric distribution structure is formed on the receiving interface of the circumferential portion of the impeller.

본 발명에 따르면, 연료펌프부품의 접수경계면에 상어표피 돌기 형상을 형성하여 유체 흐름 저항력을 감소시킴으로써 모터의 회전저항토크를 감소시켜 연료펌프의 전체적인 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect of reducing the fluid flow resistance by forming a shark skin protrusion on the receiving boundary surface of the fuel pump component, thereby reducing the rotational resistance torque of the motor, thereby improving the overall efficiency of the fuel pump.

또한, 유체 흐름 저항력의 감소로 인해 연료의 원활한 이송이 가능한 효과가 있다.In addition, there is an effect that fuel can be smoothly transferred due to a decrease in fluid flow resistance.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 종래의 연료펌프를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 연료펌프에 형성되는 상어표피의 돌기의 실제 형상을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 상어표피의 돌기 형상이 형성된 연료펌프 에서 아마츄어 및 임펠러와 연료와의 접수 면적을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료펌프의 접수면에 형성되는 상어표피의 돌기 형상을 도시한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 상어표피의 돌기 형상이 형성된 연료펌프에서 상어표피 돌기의 배치 간격을 도시한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 상어표피의 돌기 형상이 형성된 연료펌프에서 아마츄어 및 임펠러의 접수면에 상어표피 돌기가 형성된 모습을 보여주는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 상어표피의 돌기 형상이 형성된 연료펌프에서 아마츄어에 스파이럴(나선) 형태의 연속돌기 형태가 형성된 모습을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 연료펌프의 접수면에 형성되는 유동형 상어표피의 돌기 형상을 도시한 개략도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 연료펌프의 접수면에 상어표피의 돌기를 형성하기 위한 가공법의 일예를 도시한 개략도이다.1 is a view schematically showing a conventional fuel pump.
2 is a view showing the actual shape of the protrusion of the shark skin formed in the fuel pump of the present invention.
3 is a schematic view for explaining a receiving area between an armature, an impeller, and fuel in a fuel pump having a protrusion shape of a shark skin according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram showing the shape of a protrusion of a shark skin formed on a receiving surface of a fuel pump according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram showing an arrangement spacing of shark skin protrusions in a fuel pump having a protrusion shape of a shark skin according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a schematic view showing a state in which the shark skin projections are formed on the receiving surfaces of the armature and the impeller in the fuel pump having the projection shape of the shark skin according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing a state in which a spiral (helical) continuous protrusion shape is formed on an armature in a fuel pump having a protrusion shape of a shark skin according to an embodiment of the present invention.
8 is a schematic diagram showing a protrusion shape of a fluid shark skin formed on a receiving surface of a fuel pump according to an embodiment of the present invention.
9 is a schematic diagram showing an example of a processing method for forming a projection of a shark skin on the receiving surface of the fuel pump according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 다만 발명의 요지와 무관한 일부 구성은 생략 또는 압축할 것이나, 생략된 구성이라고 하여 반드시 본 발명에서 필요가 없는 구성은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 결합되어 사용될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, some configurations irrelevant to the gist of the invention will be omitted or compressed, but the omitted configuration is not necessarily a configuration unnecessary in the present invention, and will be combined and used by a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs. I can.

도 2는 본 발명의 연료펌프에 형성되는 상어표피의 돌기의 실제 형상을 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 상어표피의 돌기 형상이 형성된 연료펌프 에서 아마츄어 및 임펠러와 연료와의 접수 면적을 설명하기 위한 개략도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료펌프의 접수면에 형성되는 상어표피의 돌기 형상을 도시한 개략도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 상어표피의 돌기 형상이 형성된 연료펌프에서 상어표피 돌기의 배치 간격을 도시한 개략도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 상어표피의 돌기 형상이 형성된 연료펌프에서 아마츄어 및 임펠러의 접수면에 상어표피 돌기가 형성된 모습을 보여주는 개략도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 상어표피의 돌기 형상이 형성된 연료펌프에서 아마츄어에 스파이럴(나선) 형태의 연속돌기 형태가 형성된 모습을 보여주는 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 연료펌프의 접수면에 형성되는 유동형 상어표피의 돌기 형상을 도시한 개략도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 연료펌프의 접수면에 상어표피의 돌기를 형성하기 위한 가공법의 일예를 도시한 개략도이다.2 is a view showing the actual shape of the protrusion of the shark skin formed in the fuel pump of the present invention, Figure 3 is a fuel pump in which the protrusion shape of the shark skin according to an embodiment of the present invention is formed, the armature, impeller and fuel It is a schematic diagram for explaining the reception area, Figure 4 is a schematic diagram showing the shape of the protrusion of the shark skin formed on the reception surface of the fuel pump according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a shark skin according to an embodiment of the present invention Is a schematic diagram showing the arrangement spacing of the shark skin projections in the fuel pump having the projection shape of, and FIG. 6 is a shark skin projection on the receiving surface of the armature and the impeller in the fuel pump having the projection shape of the shark skin according to the embodiment of the present invention. Fig. 7 is a schematic diagram showing a state in which a spiral (helix) shape is formed in an armature in a fuel pump in which a protrusion shape of a shark skin according to an embodiment of the present invention is formed, and Fig. 8 is It is a schematic diagram showing the shape of the protrusion of the fluid shark skin formed on the receiving surface of the fuel pump according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a diagram showing the protrusion of the shark skin on the receiving surface of the fuel pump according to an embodiment of the present invention It is a schematic diagram showing an example of a processing method for.

통상적으로 연료 유체 내에서 회전하는 물체의 경우 유체와 고체 경계면에서의 유체 거동 현상은 회전 속도, 유체 물리적 성질, 표면의 기하학적 형상, 온도, 압력 등에 의해서 영향을 받는다.In general, in the case of an object rotating in a fuel fluid, the fluid behavior at the interface between the fluid and the solid is affected by rotational speed, fluid physical properties, surface geometry, temperature, pressure, and the like.

연료펌프 내부에서 회전 작동되는 아마츄어(10)의 경우 양단 지지에 의한 회전 시 외주면과 길이 방향만큼의 접수경계면(고체 표면에 연료가 접촉하여 연료가 유동할 시 고체 경계면과 유체면이 접촉하는 경계면)이 존재하는데, 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 상어표피의 돌기 형상이 형성된 연료펌프(이하 '연료펌프'라 함)에서 아마츄어(10)의 사양이 외경 D=Φ20mm, 회전수=5,000rpm, 길이 L=100mm 라고 가정하면 아마츄어(10)의 회전 방향 상대 유속(u)=20×3.14×5,000×60=18.84km/HV가 되고, 아마츄어(10)의 접수면 면적(A)=πD×L=3.14×20×100=6,200mm²가 된다.In the case of the armature 10 that is rotated inside the fuel pump, the outer peripheral surface and the receiving boundary surface as long as the length direction when rotating by supporting both ends (the interface where the solid interface and the fluid surface contact the solid surface when the fuel flows due to contact with the solid surface) There is, as shown in Figure 4 (a), in the fuel pump (hereinafter referred to as'fuel pump') in which the protrusion shape of the shark skin according to the embodiment of the present invention is formed, the specification of the armature 10 is the outer diameter D Assuming that =Φ20mm, rotational speed=5,000rpm, length L=100mm, the relative flow rate in the rotation direction of the armature 10 (u)=20×3.14×5,000×60=18.84km/HV, and the reception of the armature 10 Surface area (A) = πD × L = 3.14 × 20 × 100 = 6,200 mm².

또한, 도 4(b)에 도시된 바와 같이 임펠러(20)의 회전 시 접수면 면적(a)=π(r-△r)²이 된다.In addition, as shown in FIG. 4(b), when the impeller 20 rotates, the receiving surface area (a) = π(r-Δr)².

따라서 연료의 유동 방향과 속도는 아마츄어(10)의 회전 외주면 접선 방향의 상대속도와 아마츄어(10) 길이 방향으로 연료의 유동속도에 의한 성분과 합력이 되어 나타난다.Therefore, the flow direction and speed of the fuel are expressed as a result of a component and a result of the relative speed in the tangential direction of the rotational outer peripheral surface of the armature 10 and the flow rate of the fuel in the longitudinal direction of the armature 10.

또한, 상대 속도 증가에 의한 유속 증가 시 통상의 유체 역학적 이론인 층류와 난류의 유동 상태로 유동하게 된다.In addition, when the flow velocity increases due to an increase in the relative velocity, the flow is carried out in laminar and turbulent flow states, which are conventional hydrodynamic theory.

알려진 바와 같이 특정 임계점을 나타내는 임계레이놀즈 수(Re*)에서 흐름 저항이 급격히 증가하게 된다.As is known, the flow resistance increases rapidly at the critical Reynolds number (Re*) representing a specific critical point.

특히 유체 경계면의 거칠기 형상에 따라 그 효율을 나타내는 스트로우홀 수(Strouhal Number, St.)와 레이놀즈 수(Reynolds number, Re)는 하기 [그래프 1]과 같은 관계가 있다.In particular, the number of straw holes (Strouhal Number, St.) and Reynolds number (Re) representing the efficiency according to the roughness shape of the fluid interface have a relationship as shown in [Graph 1] below.

[그래프 1][Graph 1]

상기 [그래프 1]에 나타난 바와 같이, 거친 표면일 때에 레이놀즈 수의 변화에 따른 스트로우홀 수가 추친 효율이 높은 0.2∼0.4 사이의 좁은 영역의 값을 나타낸다. 반면, 매끈한 표면일 때에는 레이놀즈 수가 증가함에 따라 스트로우홀 수가 추친 효율이 높은 0.2~0.4 범위를 급격히 벗어나게 된다.As shown in [Graph 1], when the surface is rough, the number of strawholes according to the change of the Reynolds number represents a value in a narrow region between 0.2 and 0.4, which has high crushing efficiency. On the other hand, in the case of a smooth surface, as the Reynolds number increases, the number of straw holes rapidly deviates from the range of 0.2 to 0.4, which is highly efficient.

한편, 유체 유동 시 유체 정적 흐름저항력(static drag force)은 유체유동 조건에 따라 변하게 되는데 특히 전술한 접수경계면의 기하학적인 차이에 따라 각각의 조건에 따른 저항력을 무차원화(Ds/Dm)하여 나타내면 하기 [그래프 2]와 같이 나타난다. 이때, Ds는 매끈한 표면일 때의 유체 정적 흐름 저항력을 나타내며, Dm은 거친 표면일 때의 유체 정적 흐름 저항력을 나타낸다.On the other hand, when fluid flows, the static drag force of the fluid changes according to the fluid flow conditions.In particular, the resistance force according to each condition is dimensionless (Ds/Dm) according to the geometric difference of the above-described reception boundary. It appears as in [Graph 2]. Here, Ds represents the fluid static flow resistance when the surface is smooth, and Dm represents the fluid static flow resistance when the rough surface is.

[그래프 2][Graph 2]

상기 [그래프 2]에 나타난 바와 같이, 임계스트로우홀 수(st*)=13.6, 임계유속(u*)=0.345 시에 흐름저항력이 최대가 되는 임계점이 존재하며, 상기 임계스트로우홀 수 및 임계유속에서는 매끈한면일 때의 유체 정적 흐름 저항력인 Ds와 거친면일 때의 유체 정적 흐름 저항력인 Dm의 값이 같아지고 이후 임계스트로우홀 수 및 임계유속이 상기 값을 초과하게 되면 거친면일 때의 유체 정적 흐름 저항력인 Dm의 값이 더 커지게 된다.As shown in [Graph 2], when the number of critical straw holes (st*) = 13.6 and the critical flow rate (u*) = 0.345, there is a critical point at which the flow resistance is maximum, and the number of critical straw holes and the critical flow rate In the case where Ds, which is the fluid static flow resistance on the smooth surface, and Dm, which is the fluid static flow resistance when the rough surface is the same, and the number of critical straw holes and the critical flow velocity exceed the above values, the fluid static flow resistance on the rough surface The value of Dm becomes larger.

상기와 같이 표면 거칠기에 따른 유체의 흐름 저항력 및 효율을 종합해보면 하기 [표 1]과 같이 나타낼 수 있다.As described above, the flow resistance and efficiency of the fluid according to the surface roughness can be summarized as shown in Table 1 below.

상기 [표 1]에 나타난 바와 같이, 매끈한 표면에 비하여 거친면일 때에 동력 손실이 개선되어 나타남을 알 수 있고, 그에 따른 단위 유량 유동에너지 감소, 상대 유속 증가 및 저항력이 감소되는 것을 알 수 있다.As shown in [Table 1], it can be seen that the power loss is improved when the surface is rough compared to the smooth surface, and it can be seen that the unit flow flow energy decreases, the relative flow rate increases, and the resistance force decreases.

따라서 연료펌프부품의 접수 경계면에 거칠기의 형상을 형성하여 총체적인 펌프 효율을 향상시킬 수 있으며, 현존하는 어류 중 상어가 유영 시 30cm 안팎의 작은 상어 경우 레이놀즈 수 Re=29,000, st수: 0.2~0.3 범위로 유영하고 큰 상어의 경우 레이놀즈 수 Re=25,000~

범위 내에 있어 넓은 속도 영역으로 유영하는 점에 착안하여 본 발명에서는 연료펌프부품의 접수면에 상어 표피의 돌기를 형성하여 유체 흐름 저항력을 감소시킴으로써 모터의 회전저항토크를 감소시켜 연료펌프의 전체적인 효율을 향상시킬 수 있는 것이다.Therefore, it is possible to improve the overall pump efficiency by forming a roughness shape on the receiving interface of the fuel pump part.In the case of a small shark within 30cm of the existing fish swimming, Reynolds number Re=29,000, st number: in the range of 0.2 to 0.3 In the case of a large shark that swims with, the Reynolds number Re=25,000~

Focusing on the fact that it swims in a wide speed range within the range, in the present invention, by reducing the fluid flow resistance by forming a projection of a shark skin on the receiving surface of the fuel pump part, the rotational resistance torque of the motor is reduced, thereby increasing the overall efficiency of the fuel pump. It can be improved.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 연료펌프의 부품 접수면에 형성되는 상어 표피의 돌기에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, the protrusion of the shark skin formed on the part receiving surface of the fuel pump according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 2에 도시된 바와 같이, 상어 표피의 돌기 형태는 몸통 위치에 따라 상이함을 보여준다. 이는 신체 머리, 배, 등, 꼬리, 가슴 동체 및 지느러미 등이 유영 시 표피 주위의 유동장과 적절히 작용하여 저항력을 감소시키기 위해 서로 다른 형태로 형성되어 있다. As shown in Figure 2, it shows that the shape of the protrusion of the shark's epidermis is different depending on the position of the body. The body's head, stomach, back, tail, chest body and fins are formed in different shapes to reduce resistance by appropriately acting with the flow field around the epidermis when swimming.

특히 상어 유영 시 추진력을 얻기 위해 몸통을 좌우로 물차기를 할 경우에 상어 몸통 표면이 오목, 볼록, 평면의 형태로 접수면과 접촉하게 되는데, 연료펌프 부품의 접수면 역시 평면 접수면과 곡률 반경을 갖는 둥근 형태의 접수면이 있으며, 연료펌프 아마츄어(10)의 원통형 외주 평면은 둥근 형태의 접수면으로, 임펠러(20)의 경우 평면 형태의 접수면으로 정의할 수 있다.In particular, when the body is kicked from side to side to gain propulsion during shark swimming, the surface of the shark body comes into contact with the reception surface in the form of concave, convex, and flat surfaces.The reception surface of the fuel pump part is also a flat reception surface and a radius of curvature. There is a round-shaped reception surface having a, and the cylindrical outer circumferential plane of the fuel pump armature 10 is a round-shaped reception surface, and the impeller 20 can be defined as a flat-shaped reception surface.

이에 따라, 본 발명에서는 연료펌프부품의 접수면에 상어 표피의 돌기(40)를 형성하여 유체 흐름 저항력을 감소시킴으로써 모터의 회전저항토크를 감소시켜 연료펌프의 전체적인 효율을 향상시킬 수 있으며, 유체 흐름 저항력의 감소로 인해 연료의 원활한 이송이 가능하다.Accordingly, in the present invention, by reducing the fluid flow resistance by forming the protrusion 40 of the shark skin on the receiving surface of the fuel pump part, it is possible to reduce the rotational resistance torque of the motor, thereby improving the overall efficiency of the fuel pump. Fuel can be transported smoothly due to the reduction in resistance.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료펌프의 접수면에 형성되는 상어표피의 돌기 형상을 도시한 개략도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 상어표피의 돌기 형상이 형성된 연료펌프에서 상어표피 돌기의 배치 간격을 도시한 개략도이다.4 is a schematic diagram showing the shape of the protrusion of the shark skin formed on the receiving surface of the fuel pump according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a shark in the fuel pump having the protrusion shape of the shark skin according to an embodiment of the present invention. It is a schematic diagram showing the arrangement spacing of the epidermal projections.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 상어 표피 돌기(30)의 기하학적 특성을 표시하기 위해 돌기(30) 형상의 크기 및 배치 간격을 대표길이 L의 비율로 도시하였으며, 돌기(30) 형상의 크기는 연료 펌프 작동에 따른 유량 회전수 및 접수 경계면의 기하학적 특성에 따라 크기 및 배치 간격을 다르게 하기 위해 대표 길이 L의 비례식을 적용하여 설계된다.4 and 5, in the present invention, in order to display the geometric characteristics of the shark epidermal protrusion 30, the size and arrangement spacing of the protrusion 30 is shown in a ratio of the representative length L, and the protrusion 30 ) The size of the shape is designed by applying a proportional formula of the representative length L to vary the size and arrangement interval according to the flow rate rotation speed according to the operation of the fuel pump and the geometric characteristics of the reception interface.

상기와 같은 방식으로 도 6에 도시된 바와 같이 아마츄어(10)의 외주면 접수면과 임펠러(20)의 상단면에서 베인(21) 부분을 제외한 접수면에 연료 펌프 작동에 따른 유량 회전수 및 접수 경계면의 기하학적 특성에 따른 특징적 돌기를 소정의 배치 형태 및 간격으로 형성할 수 있으며, 이에 따라 돌기(30)들의 가장 높은 부분이 연속적으로 연결되어 유체 흐름방향으로 산맥 형태를 이루거나 또는 연속의 산(Crest)의 형태를 이루게 된다.In the same manner as shown in Fig. 6, the flow rate rotation speed and reception boundary surface according to the operation of the fuel pump on the reception surface of the outer circumferential surface of the armature 10 and the reception surface excluding the vane 21 from the upper surface of the impeller 20 Characteristic protrusions according to the geometric characteristics of may be formed in a predetermined arrangement shape and interval, and accordingly, the highest portions of the protrusions 30 are continuously connected to form a mountain range in the fluid flow direction, or a continuous mountain (Crest) ).

이때, 아마츄어(10)의 경우 유체 흐름방향, 즉 연료의 유동 방향과 속도는 아마츄어(10)의 회전 외주면 접선 방향의 상대속도와 아마츄어(10) 길이 방향으로 연료의 유동속도에 의한 성분과 합력이 되어 나타나기 때문에, 도 7에 도시된 바와 같이 돌기(30)들을 연료의 유동 방향으로 스파이럴(나선) 형태의 연속돌기 형태(31)로 형성하여 유체 흐름 저항력을 현저히 감소시킴으로써 모터의 회전저항토크를 감소시켜 연료펌프의 전체적인 효율을 향상시킬 수 있다.At this time, in the case of the armature 10, the fluid flow direction, that is, the flow direction and speed of the fuel, is the relative velocity in the tangential direction of the rotational outer peripheral surface of the armature 10 and the component and resultant force by the flow rate of the fuel in the longitudinal direction of the armature 10. As shown in FIG. 7, the rotational resistance torque of the motor is reduced by significantly reducing the fluid flow resistance by forming the protrusions 30 in the form of a spiral (helical) continuous protrusion 31 in the flow direction of the fuel. Thus, the overall efficiency of the fuel pump can be improved.

또한, 아마츄어(10)의 회전속도와 연료의 유동 속도가 가변될 경우 연료의 유동 방향이 가변되는 경우가 생기는데, 이에 따라 돌기(30)들을 유연기판(Flexible Substrate) 상에 형성한 후에 아마츄어(10)의 외주면에 돌기(30)들이 형성된 유연기판(Flexible Substrate)을 스파이럴(나선) 형태의 연속돌기 형태(31)로 부착하게 되면 연료의 유동 방향이 가변됨에 따라 돌기(30)들이 형성된 유연기판(Flexible Substrate)도 일정 각도만큼 자동으로 연료의 유동 방향으로 가변되어 결과적으로 스파이럴(나선) 형태의 연속돌기 형태(31)가 가변된 연료의 유동 방향에 맞춰 자동으로 정렬된다.In addition, when the rotational speed of the armature 10 and the flow rate of fuel are varied, the flow direction of the fuel may be changed. Accordingly, after forming the protrusions 30 on the flexible substrate, the armature 10 If the flexible substrate with the protrusions 30 formed on the outer circumferential surface of) is attached in the form of a continuous protrusion 31 in the form of a spiral (helix), the flexible substrate with the protrusions 30 formed as the flow direction of the fuel changes. Flexible Substrate) is also automatically changed to the flow direction of the fuel by a certain angle, and as a result, the spiral (helical) continuous protrusion shape 31 is automatically aligned to the variable flow direction of the fuel.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이 각각의 돌기(30)를, 돌기(30)의 상단부가 힌지축(60)을 통해 일정 각도만큼 가변되도록 형성한 가변 돌기(30a)로 형성함으로써 유체의 흐름 방향으로 가변 돌기(30a)들이 자동으로 정렬되도록 할 수 있다.In addition, as shown in Fig. 8, each protrusion 30 is formed as a variable protrusion 30a in which the upper end of the protrusion 30 is variable by a predetermined angle through the hinge shaft 60, thereby The variable protrusions 30a can be automatically aligned.

이때, 도 6에 도시된 바와 같이 높은 압력이 발생하는 임펠러(20)의 원주부 접수면에는 돌출 형태의 돌기(30)가 아닌 무작위 딤플 형태의 홈(50)을 비대칭 분포 구조를 갖도록 형성함으로써 연료의 토출 압력을 유지할 수 있다. 만약 딤플 형태의 홈(50)을 규칙적으로 형성할 경우 소음과 기기 파손의 원인이 되고, 펌프의 효율을 떨어뜨릴 수 있는 공진 현상이 발생하게 되기 때문에 본 발명에서는 임펠러(20)의 원주부 접수면에 무작위 딤플 형태의 홈(50)을 비대칭 분포 구조를 갖도록 형성함으로써 연료의 토출 압력을 유지할 수 있는 것이다.At this time, as shown in Fig. 6, a random dimple-shaped groove 50, not a protruding protrusion 30, is formed on the receiving surface of the circumferential portion of the impeller 20 where high pressure is generated to have an asymmetric distribution structure. The discharge pressure of can be maintained. If the dimple-shaped groove 50 is regularly formed, it may cause noise and damage to the device, and a resonance phenomenon that may reduce the efficiency of the pump is generated. Therefore, in the present invention, the receiving surface of the circumferential portion of the impeller 20 By forming the groove 50 in the form of a random dimple to have an asymmetric distribution structure, it is possible to maintain the discharge pressure of the fuel.

상기와 같은 돌기(30)의 형성 방법으로는, 도 9에 도시된 바와 같이 금속이나 폴리머 재질의 접수면에 다이스 툴을 이용한 소성 가공을 통해 돌기(30)를 형성하거나, 돌기(30) 형태가 장화를 뒤집은 형태와 같이 특수한 경우에는 일반적인 다이스 공법만으로는 형성이 불가능하기 때문에 금속의 직선형 돌기(30)의 경우에는 굽힘 가공을 통해 형성하고, 폴리머 재질의 직선형 돌기(30)의 경우에는 연화점 상태의 레진을 외력에 의해 굽힘 가공함으로써 형성할 수 있다.As a method of forming the protrusion 30 as described above, as shown in FIG. 9, the protrusion 30 is formed on the receiving surface of a metal or polymer material through plastic processing using a die tool, or the shape of the protrusion 30 is In special cases, such as inverted boots, it is impossible to form it with a general dice method.Therefore, in the case of the straight protrusion 30 of metal, it is formed through bending, and in the case of the straight protrusion 30 made of polymer material, the resin in the softening point state. Can be formed by bending with an external force.

또한, 돌기(30) 형상을 폴리머 필름(40)에 미리 형성한 후 접수면에 부착하여 형성하는 것도 가능하다.In addition, it is also possible to form the protrusion 30 by attaching it to the receiving surface after forming in advance on the polymer film 40.

도 9에 도시된 가공법 뿐 만 아니라, 돌기 형상을 제조하기 위해 3D 프린팅, 널링 가공(Knolling), 엠보싱(embossing) 가공, 돌기 입자를 간략화 시킨 삼각뿔 형태의 입자 코팅 공법, 임의의 형상으로 무작위적인 형상의 돌기를 뿌리는 스퍼터링(Sputtering) 공법, 레이저 가공을 포함하는 공지의 다양한 가공법을 통해 형성하는 것이 가능하다.In addition to the processing method shown in FIG. 9, 3D printing, knurling, embossing, triangular pyramidal particle coating method that simplifies protrusion particles to produce protrusions, random shapes in arbitrary shapes It is possible to form through a variety of known processing methods including a sputtering method and laser processing to sprinkle the projections of the.

이때, 상기에서는 아마츄어(10)와 임펠러(20)의 접수면에만 돌기(30)를 형성하는 것으로 설명하였으나, 연료펌프 내에서 유동 경계면이 존재하는 모든 곳에 상어 표피의 돌기(30)를 형성하는 것이 가능하다. 즉, 본 발명의 연료펌프에서 상어 표피의 돌기(30)를 부여할 수 있는 부재는 아마츄어 외경면, 임펠라 접수면 이외에도 연료펌프 케이스의 접수 경계면, 연료 pipe 내면 등에 적용하는 것이 가능하다.At this time, in the above, it has been described that the protrusions 30 are formed only on the receiving surfaces of the armature 10 and the impeller 20, but forming the protrusions 30 of the shark skin in all places where a flow boundary surface exists in the fuel pump It is possible. That is, in the fuel pump of the present invention, the member capable of imparting the protrusion 30 of the shark skin can be applied to the receiving interface of the fuel pump case, the inner surface of the fuel pipe, in addition to the armature outer diameter surface and the impeller receiving surface.

아울러, 연료펌프 이외에도 양수펌프, 액체 이송 파이프 내면, 선박의 접수 표면, 기체의 유동에도 적용하는 것이 가능하다.In addition, in addition to the fuel pump, it can be applied to a pumping pump, an inner surface of a liquid transfer pipe, a receiving surface of a ship, and a gas flow.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 상어표피의 돌기 형상이 형성된 연료펌프는 연료펌프부품의 접수경계면에 상어표피 돌기 형상을 형성하여 유체 흐름 저항력을 감소시킴으로써 모터의 회전저항토크를 감소시켜 연료펌프의 전체적인 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the fuel pump having the protrusion shape of the shark skin according to the present invention forms a shark skin protrusion shape on the receiving boundary of the fuel pump part to reduce the fluid flow resistance, thereby reducing the rotational resistance torque of the motor. There is an effect that can improve the overall efficiency of the pump.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 발명의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for the purpose of illustration, and those skilled in the art with ordinary knowledge of the present invention will be able to make various modifications, changes and additions within the spirit and scope of the present invention. And additions will be seen as falling within the scope of the claims of the present invention.

10 : 아마츄어
20 : 임펠러
21 : 베인
30 : 돌기
30a : 가변 돌기
31 : 연속돌기 형태
40 : 필름
50 : 딤플 형태의 홈
60 :　힌지축10: amateur
20: impeller
21: vane
30: protrusion
30a: variable projection
31: continuous projection form
40: film
50: dimple-shaped groove
60: hinge shaft

Claims

연료 탱크에 저장된 연료를 흡입하고, 그 연료를 엔진으로 공급하기 위한 연료펌프에 있어서,
상기 연료펌프 내에서 연료가 유동할 시 상기 연료의 유체면과 접촉하는 접수 경계면이 존재하는 아마츄어의 접수 경계면에 상어 표피의 돌기를 형성한 것을 특징으로 하는 상어표피의 돌기 형상이 형성된 연료펌프.
In a fuel pump for sucking fuel stored in a fuel tank and supplying the fuel to an engine,
A fuel pump having a protrusion shape of a shark skin, characterized in that a protrusion of a shark skin is formed on a reception boundary surface of an armature having a reception boundary surface in contact with the fluid surface of the fuel when the fuel flows in the fuel pump.

제1항에 있어서,
상기 연료펌프의 임펠러의 상단면 접수 경계면에 상기 상어 표피의 돌기를 형성한 것을 특징으로 하는 상어표피의 돌기 형상이 형성된 연료펌프.
The method of claim 1,
A fuel pump having a protrusion shape of the shark skin, characterized in that the protrusion of the shark skin is formed on an upper surface receiving interface of the impeller of the fuel pump.

제2항에 있어서,
상기 임펠러의 원주부 접수 경계면에 비대칭 분포 구조를 갖는 딤플 형태의 홈을 형성한 것을 특징으로 하는 상어표피의 돌기 형상이 형성된 연료펌프.The method of claim 2,
A fuel pump having a protrusion shape of a shark skin, characterized in that a dimple-shaped groove having an asymmetric distribution structure is formed on a receiving interface of the circumferential portion of the impeller.