KR100323393B1 - 가변용량형 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 베인(vane)을 지니는 로터(rotor)의 외주부와의 사이에 펌프실을 형성하도록 끼워만들어진 요동 변위 가능한 캠링(cam ring)을 구비하고 있다. 펌프실에 개구되어 있는 펌프흡입측 개구 및 펌프 토출측 개구에서의 로터의 회전방향의 시단부에 대략 V자형으로 형성한 노치가 설치되어 있다. 본 발명은 또한 펌프 흡입측 개구의 로터 회전방향의 시단부에 설치한 노치를, 펌프실의 지름방향으로 병설함과 동시에 로터 회전방향으로 길이가 다른 복수의 노치홈에 의해, 펌프 흡입측 개구와 베인 간에 형성되는 압력실과의 사이를 연통시키는 타이밍이 캠링의 요동 변위에 따라 변화하도록 형성하고 있다.

Description

가변용량형 펌프{VARIABLE DISPLACEMENT PUMP}

본 발명은 가변용량형 펌프에 관한 것으로, 예를 들어 자동차의 핸들 조작력을 경감하는 동력 조향 장치를 비롯해, 각종 압력 유체 이용 기기에 이용되는 가변용량형의 베인 펌프에 관한 것이다.

동력 조향 장치용 펌프로서, 일반적으로 자동차용 엔진에서 직접 회전 구동되는 용량형의 베인 펌프가 이용되고 있다. 이와 같은 용량형 펌프는, 엔진 회전수에 대해서 토출 유량이 증감하기 때문에, 자동차가 정차 중이나 저속 주행시에 조타 보조력을 크게 하고, 고속주행시에 조타 보조력을 작게 하고 있다. 상기 용량형 펌프는 동력 조향 장치에 요구되는 조타 보조력과는 상반되는 특성을 지니고 있다. 따라서, 용량형 펌프에서는, 회전수가 낮은 저속 주행시에도 필요한 조타 보조력을 얻을 수 있는 정도의 토출유량을 확보 할 수 있는 대용량의 것을 이용할 필요가 있다. 게다가, 회전수가 높은 고속 주행을 위해서, 토출유량을 일정량 이하로 제어하는 유량제어판이 필요하게 된다. 이 때문에, 용량형 펌프에서는, 구성 부품 수가 증가하고, 구조와 통로 구성이 복잡하며, 전체의 대형화나 가격이 높아지는 문제를 피할 수 없다.

이와 같은 용량형 펌프의 문제점을 해결하기 위해, 일회전 당 토출유량(cc/rev)을 회전수의 증가에 비례하여 감소시킬 수 있는 가변용량형 베인 펌프가, 예를 들어 일본특개소 제56-143383호 공보, 일본특개소 제58-93978호 공보 등에서 여러모로 제안되고 있다. 이들 가변용량형 펌프에 의하면, 용량형과 같은 유량제어판이 불필요하고, 또한 구동 마력의 소모를 방지하며, 에너지 효율의 면에서도 뛰어나고, 더욱이 탱크(tank)측으로 돌아오는 유량도 없기 때문에 오일 온도상승의 문제도 저감할 수 있고, 더욱이 펌프 내부에서의 누설 방지, 용적 효율 저하의 문제를 방지할 수 있다.

예를 들어 특개소 제56-143383호 공보등에 나타나는 가변용량형 펌프는, 캠링을 펌프 케이싱(pump casing)내에 이동 가능하게 설치하고 있고, 이 캠링과 펌프 케이싱 사이의 틈부분에 콘트롤실이 되는 한 쌍의 유체압실을 형성하고 있으며, 각각의 실에 토출통로 도중에 설치한 오리피스(orifice)전후의 압력을 유도하여 그 차압을 캠링에 직접 작용시켜, 스프링에 의한 압력에 저항하게 이동시킴으로써, 펌프실 용적을 변화시켜 토출 유량 제어의 적정화를 꾀하고 있다.

이와 같은 가변용량형 베인 펌프의 한 예를, 도12를 이용하여 간단히 설명하면, (1)은 펌프몸체, (1a)는 어댑터링, (2)는 이 몸체(1)의 어뎁터링(1a)내에 형성되는 타원형 공간부(1b)내에서 지축부(2a)를 통해 요동 변위 가능하게 설치되며 빈(void)화살표 F의 방향으로 압력수단에 의해 압력이 가해지는 캠링이다. (3)은 이 캠링(2)내에서 펌프실(4)을 일측에 형성하도록 타측 가까이로 편심하여 수용되어 외부 구동원에 의해 회전 구동됨으로써 방사방향으로 진퇴 자유롭게 유지한 베인(3a)을 출입시키는 로터이다. 또한, (3b)는 로터(3)의 구동축으로, 로터(3)는 도에서 화살표로 나타낸 방향으로 회전 구동되어진다.

(5), (6)은 몸체(1)의 어댑터링(1a)의 타원형 공간부(1b)내에서 캠링(2)의 외주부 양측에 형성된 고압측, 저압측의 한 쌍의 유체압실로, 여기에는, 캠링(2)을 요동 변위 시키기 위한 제어압, 예를 들어 펌프 토출측 통로에 설치한 가변 오리피스 전후의 유체압을 유도하는 통로(5a),(6a)가 개구되게 설치되어 있다. 그리고, 이들 통로(5a),(6a)에 의해 펌프 토출측 통로의 가변 오리피스 전후의 유체압을 도입함으로써, 캠링(2)을 필요한 방향으로 요동 변위 시켜서 펌프실(4)내의 용적을 가변하고, 펌프 토출측에서의 유량에 대응하여 토출유량을 가변 제어하고 있다. 즉, 펌프 회전수의 증가에 따라 토출측의 유량을 감소시키는 토출측의 유량 제어를 수행하고 있다.

(7)은 상기 펌프실(4)의 펌프 흡입측 영역(4A)에 면하여 개구되는 펌프 흡입측 개구이고,(8)은 펌프실(4)의 펌프 토출측 영역(4B)에 면하여 개구되는 펌프 토출측 개구로서, 이들 개구(7),(8)는 로터(3) 및 캠링(2)으로 이루어지는 펌프 구성요소를 양측에서 끼워넣어 유지하기 위한 고정벽부인 프레스 플레이트(press plate) 및 사이드 플레이트(도시 안함)의 일측에 형성되어 있다. 여기서, 캠링(2)은 F로 나타낸 것처럼 유체압실(6)측으로부터 압력이 가해져, 평상시에는 펌프실(4)내의 용적을 최대로 유지한다. 또한, (2b)는 캠링(2)의 외주부에 설치되어 축지부(2a)와 함께 좌우 양측에 유체압실(5),(6)을 형성하기 위한 실(seal)재료이다.

또한, (7a) 와 (8a)는 상기 펌프 흡입측 개구(7), 펌프 토출측 개구(8)에서의 로터(3)의 회전방향의 시단부에 연속하여 대략 V자형으로 형성된 노치로, 이들 대략 V자형을 띄는 노치(7a),(8a)는, 로터(3)의 회전과 함께 각 베인(3a)의 선단을 캠링(2)의 내주부로 미끄럼 접합 시켜서 펌프 작용이 일어나게 하는 경우에, 각 개구(7),(8)의 단부에 접근하는 베인 사이에서 끼인 공간과 이에 인접하는 베인 간의 공간과의 사이에서 유체압을 고압측에서 저압측으로 서서히 잃게하여, 서지(surge)압과 이로 의한 맥동문제를 방지하는 역할을 하는 것이다. 또한, 상술한 구성에 의한 가변용량형 펌프에 있어서, 펌프 토출측의 일부에는, 그 과대 유체압을 릴리프(relief)하기 위한 릴리프판이 부설되어 있다.

상술한 종래의 가변용량형 베인 펌프에 의하면, 로터(3), 캠링(2)등의 펌프 구성 요소에 의한 펌프 카트리지(펌프 작용부)에 있어서, 펌프실(4)에서의 흡입측 개구(7)의 종료점에서 토출측 개구(8)의 개시점(노치(8a)의 선단부분)까지의 영역, 및 토출측 개구(8)의 종료점에서 흡입측 개구(7)의 개시점(노치(7a)의 선단부분)까지의 영역에 상당하는 중간 영역(도12에 있어서 부호(9A),(9B)로 나타낸 부분)에 위치하는 펌프 챔버(chamber)(베인(3a)과 베인(3a)에 의해 칸막이 되는 실; 압력실)는, 펌프 토출압과 펌프 흡입압으로 교대로 변화한다.

이는, 로터(3)의 회전방향에 있어서 선행하는 베인(3a)이, 회전방향의 선단측 개구(8)(노치(8a))또는(7)(노치(7a))에 도달하면, 그 해당 펌프실은 개구(8)(노치(8a))또는 (7)(노치(7a))에서의 펌프 토출측 또는 흡입측의 포트압이 되고, 또는 후속하는 베인(3a)이 회전방향의 후단측의 개구(7)또는(8)에 있을 때에는, 해당 펌프실은 후속하는 개구에 의한 포트압의 상태가 되기 때문이다.

그리고, 이와 같은 압력 변동 및 압력 불균형을 원인으로 하여 마주보는 중간 영역(9A),(9B)의 압력실의 상호 차에 인한 추진력이 캠링(2)내면에 작용함으로써 캠링(2)이 진동하고, 그 결과로 펌프 토출측에 있어서 유량변동과 유압맥동 현상이 발생하며 소음을 일으킨다는 문제가 있었다. 이와 같은 맥동현상은, 예를 들어 도 7b의 특성도와 같이 나타난다.

이 때문에, 상술한 가변용량형 펌프에 있어서, 베인을 홀수로 하여, 상기 압력변동 및 압력 불균형을 완화하려 한 것과, 펌프 토출측 통로 도중에 가변 메터링(metering)오리피스를 설치해, 이 오리피스 전·후의 유체압으로 스풀(SPOOL)식의 제어 밸브를 바꾸어 작동시켜, 오리피스 전·후의 유체압과 펌프 흡입측을 캠링(2)의 외주부의 양측 실(5),(6)에 선택적으로 공급함으로써, 캠링(2)의 발진 현상을 제어하려 한 것도 제안되고 있으나, 아직 불충분하기 때문에 어떠한 대책의 마련이 요망시되고 있다.

특히, 상술한 가변용량형 펌프가 자동차의 핸들 조작력을 경감하기 위한 파워 스티어링(power steering)의 압축원으로서 이용되는 경우에는, 펌프는 자동차 엔진의 회전과 함께 회전 구동 된다. 이와 같은 펌프는 엔진의 회전수의 변동에 의해 캠링(2)이 요동하고, 캠링(2)의 펌프실(4)에 대한 위치가 변화한다. 그리고, 이와 같이 캠링(2)이 요동 변위하면, 펌프실(4)에 개구하고 있는 포트(port) 홈으로서의 펌프 흡입측 개구(7), 펌프 토출측 개구(8)와 캠링(2)과의 상대적인 위치가 변화한다.

이와 같이 캠링(2)의 요동 변위에 의해 상술한 포트 홈과의 상대적인 위치가 변화하면, 각 개구(7),(8)의 로터 회전방향의 시단부에 대략 V자형으로 형성한 노치(7a),(8a)와 베인(3a),(3a)간의 압력실(펌프 챔버)과의 사이를 연통시키는 타이밍이 변화한다. 이는 다음과 같은 이유에 의해서 발생되어진다. 종래의 펌프에서는, 상술한 노치(7a),(8a)가 펌프실(4)에 대해 반경방향으로 그 위치가 정해지고, 회전방향으로 그 길이가 정해져서 개구되어있다. 따라서, 엔진이 아이들링 회전상태일 때, 노치(7a),(8a)는 압력실과 연통되어 압력 변동이 부드럽게 이루어 지도록 한다.

즉, 상술한 것과 같은 위치에 형성되어 있는 노치(7a),(8a)에서는, 아이들링 회전시에 압력실과 각 개구(7),(8)와의 연통시의 압력 변화가 완만해지고, 급격한 압력 변동에 따른 소음을 저감할 수 있지만, 이와 같은 타이밍을 아이들링 회전시에 맞추어서 설정하면, 고속회전시에 있어서 상기 노치(7a),(8a)가 기능하지 않고, 소음이 커진다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 펌프 회전수와 피유체 이용 기기측의 부하에 의해 펌프실을 확대, 축소시키는 캠링이 요동했을 때에, 펌프 회전수의 대소 여하에 관계없이, 유체압의 맥동이나 소음을 해소할 수 있는 가변용량형 펌프를 얻는 것을 주목적으로 한다.

이러한 요청에 따르기 위해 본 발명에 관계되는 가변용량형 펌프는, 베인를 지니고 펌프 몸체내에서 회전 자유로운 로터와, 상기 로터의 외주부와의 사이에 펌프실을 형성하도록 끼워만들어져 상기 펌프 몸체내에서 이동변위 가능하게 설치되어 있는 캠링과, 상기 캠링의 외주부 양측에서 펌프 몸체와의 사이에 형성되어 상기 펌프실로부터 토출된 압력 유체의 유량의 대소에 따르는 유체압을 도입함으로써 상기 캠링을 이동변위시키는 제 1, 2유체압실과, 상기 로터 및 캠링과 함께 펌프실을 형성하는 측판 부재에 펌프실의 펌프 흡입측, 펌프 토출측에 면하도록 개구되어 있는 펌프 흡입측 개구 및 펌프 토출측 개구를 구비하고, 상기 펌프 흡입측 개구, 펌프 토출측 개구의 로터 회전방향의 시단부 또는 종단부에 대략 V자형으로 노치를 형성하고, 이들 노치의 적어도 하나의 형상을, 상기 펌프 흡입측 개구 및 펌프 토출측 개구의 어느 한 쪽과 상기 베인간에 형성된 압력실과의 사이를 연통시키는 타이밍이 상기 캠링의 요동 변위를 따라 변화하도록 형성한 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 관계되는 가변용량형 펌프의 제 1실시 형태를 나타내는 것으로, 도 1a는 아이들링(idling) 회전시의 펌프 흡입측 개구의 노치와 캠링과의 관계를 설명하기 위한 요부 확대도이고, 도 1b는 고속 회전시의 펌프 흡입측 개구의 노치와 캠링과의 관계를 설명하기 위한 요부 확대도이다.

도 2는 도 1에서의 펌프 흡입측 개구 및 노치를 설명하기 위한 도면으로, 도 2a는 노치를 설치한 펌프 흡입측 개구를 지니는 후면(rear)몸체 요부의 단면도이고, 도 2b는 그 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.

도 3은 본 발명을 적용하는 가변용량형 펌프의 요부 구조를 나타내는 개략 횡단면도이다.

도 4는 도 3에서의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도이다.

도 5는 도 3에서의 Ⅴ-Ⅴ선에서 단면한 상측 반 쪽을 나타내는 도면이다.

도 6은 도 3의 가변용량형 펌프를 작동한 상태를 설명하기 위한 개략도이다.

도 7a는 본 발명에 관계되는 가변용량형 펌프에서의 펌프 회전수와 토출 유량과의 관계를 나타내는 특성도이고, 도 7b는 종래예에서의 펌프 회전수와 토출유량과의 관계를 나타내는 특성도이다.

도 8은 본 발명에 관계되는 가변용량형 펌프의 제 2실시 형태를 나타내는 것으로, 도 8a는 아이들링 회전시의 펌프 흡입측 개구의 노치와 캠링과의 관계를 설명하기 위한 요부 확대도이고, 도 8b는 고속 회전시의 펌프 흡입측 개구의 노치와 캠링과의 관계를 설명하기 위한 요부 확대도이다.

도 9는 도 8에서의 펌프 흡입측 개구 및 노치를 설명하기 위한 도면으로, 도 9a는 노치를 설치한 펌프 흡입측 개구를 지니는 후면 몸체 요부의 단면도이고, 도 9b는 그 Ⅸ-Ⅸ선 단면도이다.

도 10은 본 발명에 관계되는 가변용량형 펌프의 제 3실시 형태를 나타내는 것으로, 도 10a는 아이들링 회전시의 펌프 토출측 개구의 노치와 캠링과의 관계를 설명하기 위한 요부 확대도이고, 도 10b는 고속 회전시의 펌프 토출측 개구의 노치와 캠링과의 관계를 설명하기 위한 요부 확대도이다.

도 11은 본 발명에 관계되는 가변용량형 펌프의 제 4실시 형태를 나타내는 것으로, 도 11a는 아이들링 회전시의 펌프 토출측 개구의 노치와 캠링과의 관계를 설명하기 위한 요부 확대도이고, 도 11b는 고속 회전시의 펌프 토출측 개구의 노치와 캠링과의 관계를 설명하기 위한 요부 확대도이다.

도 12는 종래 가변용량형 펌프의 요부 구조를 설명하기 의한 개략도이다.

도 1내지 도 5는 본 발명에 관계되는 가변용량형 펌프의 제 1실시 형태를 나타내고, 이들 도에서, 이 실시 형태에서는 동력 조향 장치의 유압 발생원이 되는 베인 타입의 오일 펌프인 경우를 설명한다.

전체를 부호(10)으로 나타내는 베인 타입의 가변용량형 펌프는, 도 3 및 도 4에서 알 수 있듯이, 펌프 몸체를 구성하는 전면 몸체(11) 및 후면 몸체(12)를 구비하고 있다. 이 전면 몸체(11)는, 도 4에서 알 수 있듯이 전체가 대략 컵 모양을 띄고 있으며, 그 내부에 펌프 카트리지로서의 펌프 구성요소(13)를 수납 배치하는 수납 공간(14)이 형성됨과 함께, 이 수납 공간(14)의 개구단을 폐색하도록 후면 몸체(12)가 조합되어 일체화하고 있다. 또한, 이 전면 몸체(11)에는, 펌프 구성요소(13)의 회전자인 로터(15)를 외부로부터 회전 구동하기 위한 드라이브 샤프트(16)가 관통한 상태로, 축수(16a),(16b),(16c){(16b)는 후면 본체(12)측,(16c)는 후술하는 프레스 플레이트(20)측에 배치된다}에 의해 회전 자유롭게 지지되고 있다.

(17)은 베인(15a)을 지니는 로터 15의 외주부에 끼워 만들어 배치된 내측 캠 면(17a)를 지니며 이 내측 캠 면(17a)과 로터(15)와의 사이에 펌프실(18)을 형성하는 캠링이다. 이 캠링(17)은, 후술하는 바와 같이, 펌프실(18)의 용적을 가변하도록 수납 공간(14)내에서 공간내벽 부분에 끼워진 상태로 설치된 어댑터링(19)내에서 이동변위 가능하게 배치되어 있다. 또한, 이 어댑터링(19)은, 몸체(11)의 수납 공간(14)내에서 캠링(17)을 이동변위 가능하게 지지하기 위한 것이다.

(20)은 상술한 로터(15), 캠링(17) 및 어댑터링(19)에 의해 구성된 펌프 카트리지(펌프 구성요소(13))의 전면 몸체(11)측에 압접하여 적층 배치되는 프레스 플레이트로, 또한 펌프 카트리지의 반대측면에는 상기 후면 몸체(12)의 단면이 사이드 플레이트로서 압접되어, 전면 몸체(11)와 후면 몸체(12)와의 일체적인 조립에 의해 필요한 조립 상태가 된다. 그리고, 이들 부재에 의해, 상기 펌프 구성요소(13)가 구성되게 된다.

여기서, 이들 프레스 플레이트(20)와, 여기에 캠링(17)을 통해 적층되는 사이드 플레이트인 후면 몸체(12)는, 캠링(17)의 요동 변위용 축지부 및 위치 결정 핀으로도 기능하는 후술의 실 핀(seal pin)(21)이나 적절한 회전멈춤 수단(도시안함)에 의해, 회전방향에서 위치 결정된 상태에서 일체적으로 맞붙어 고정되어 있다.

(23)은 상기 전면 몸체(11)의 수납 공간(14)내에서 그 낮은 부위측에 형성되는 펌프 토출측 압력실로, 이 압력실(23)에 의해 펌프 토출측 압력이 프레스 플레이트(20)에 작용하게 된다. (24)는 이 펌프 토출측 압력실(23)에 펌프실(18)로부터의 압유를 유도하도록 프레스 플레이트(20)에 뚫어 설치되어 있는 펌프 토출측 개구이다.

(25)는 도 4에 나타난 것처럼 전면 몸체(11)의 일부에 설치된 펌프 흡입 포트로, 이 포트(25)로 부터 도입하는 흡입측 유체는, 후술하는 제어 밸브(30)의 밸브 구멍(30a)을 관통하여 전면 몸체(11)내에 형성된 펌프 흡입측 통로(25a)와, 이에 연통하여 후면 몸체(12)내에 형성된 통로(25b),(25c)를 통과해, 후면 몸체(12)의 단면에 개구되어 있는 펌프 흡입측 개구(26)를 통하여 펌프실(18)내로 공급된다.

이 실시 형태에서는, 흡입 포트(25)로 부터의 흡입측 유체를 펌프실(18)로 유도하기 위해 제어 밸브(30)를 걸치게 되는데, 즉 그 밸브 구멍(30a)을 관통하는 흡입측 통로(25a)를 이용하고 있다. 이는, 이 실시 형태와 같이 조타력 제어용으로서 이용하는 펌프에서는, 급송하는 유량이 71/min과 같이 많지 않고, 이에 의해 탱크 T로부터 흡입 포트(25)로 빨려 들어가는 흡입측 유체를 제어 밸브(30)에 통과시켜도, 실용상 문제가 없기 때문이다. 이와 같은 구성을 채용하면, 흡입 포트(25)를, 전면 몸체(11)의 제어 밸브(30)와 후면 몸체(12)의 흡입측 통로(25b)와의 사이에 설치했던 종래 구조에 비해, 펌프(10)의 축선 방향에서의 길이를 짧게 할 수 있고, 펌프(10)의 소형화를 꾀할 수 있다. 이는, 통로 구성상에서 특히 후면 몸체(12)의 콤팩트화를 꾀할 수 있음과 동시에, 이 펌프(10)의 탱크 T로의 적용 위치를, 전면 몸체(11)측에서 행할 수 있어, 안정된 적용 상태가 될 수 있기 때문이다.

(28)은 상술한 펌프실(18)로부터 펌프 토출측 통로(24), 펌프 토출측 압력실(23), 더욱이 프레스 플레이트(20)의 다른 위치에 뚫어 설치한 유체통로 구멍(29), 후술하는 제 2의 유체압실(37), 캠링(17)에 붙어 힘을 가하는 용수철(41)을 수납하는 플러그(plug)(42)에 의한 용수철실(42a), 전면 몸체(11)에 형성한 노치 홈(43), 몸체(11)내에 형성한 통로구멍(44),(45),(28b)을 통해 급송되는 펌프 토출측 유체압을 도시안한 파워 스티어링 장치(도에서 PS로 나타냄)등의 유압기기에 급송하기 위한 토출 포트로, 이 토출 포트(28)는, 상기 전면 몸체(11)의 측쪽에 설치한 플러그(28a)에 의해 개구되어 설치되어 있다.

여기서 상술한 펌프 토출측 통로(24),(23),(29),(42a),(43),(44),(45),(28b)에 있어서, 제2유체압실(37)에 개구되어 있는 상기 유체통로 구멍(29)과 캠링(17)의 측면부와에 의해 개구면적을 증감시킬 수 있는 가변 메터링 오리피스(40)가 형성되어 있다. 여기서, 이 가변 메터링 오리피스(40)는, 캠링(17)의 이동변위에 따라 측벽부에서 통로 구멍(29)이 개폐됨으로써 구성된다. 또한, 이 오리피스(40)를, 그 개폐량이 펌프 토출측 유체압의 크기에 맞게 제어되는 적절한 형태로 형성하면, 캠링(17)의 이동변위를 소망의 상태로 제어할 수 있고, 유량 특성의 다양화를 꾀할 수 있다.

(30)은 전면 몸체(11)에서의 수납 공간(14)의 윗쪽에 대략 직교하여 배치된 상술한 캠링(17)을 펌프 몸체(11)(어댑터링(19))내에서 로터(15)에 대해 이동변위시키기 위한 유체압력 제어를 후술하는 가변 메터링 오리피스(40)에 의해 행하는 제어 밸브로, 이 제어 밸브(30)는, 몸체(11)에 뚫어 설치된 밸브 구멍(30a)내에서 상기 펌프 토출측 통로(24),(23),(29),(42a),(43),(44),(45),(28b) 중간에 설치되어 있는 가변 메터링 오리피스(29)상하류측의 압력차 및 용수철(31)의 압력으로 미끄러져 움직이기 동작하는 스풀(32)을 구비하고 있다.

이 제어 밸브(30)에 있어서, 스풀(32)의 한쪽 실(도 3의 좌방실)(32a)에는, 상기 펌프 토출측의 압력실(23)로부터 연설된 유체통로(46),(47)을 통해, 상기 가변 메터링 오리피스(40)의 상류측의 유체압이 유도되고 있다. 또한,(33)은 밸브 구멍(30a)내에서 왼쪽 방향으로 이동 가능한 스풀(32)을, 유체통로(47)의 개구단이 폐색되지 않는 위치에서 멈추도록 하는 로드(rod)(33a)를 갖는 밸브 구멍(30a)의폐색용 플러그이다.

또, 스풀(32)의 다른 쪽 실(도 3의 우방실)(32b)에는, 용수철(31)이 배치됨과 동시에 상술한 가변 메터링 오리피스(40) 하류측의 유체압이 상기 토출 포트(28)에 이르는 통로 도중, 즉 제 2의 유체압실(37)로부터 상기 몸체(11)와, 어댑터링(19)간에 형성되는 유체통로(19a), 몸체(11)에 뚫어 설치한 유체통로(34)를 통해 유도되고 있다. 더욱이, 밸브 구멍(30a)의 대략 중앙부에는, 상술한 바와 같이 흡입 포트(25)에 연속하는 펌프 흡입측 통로(25a)가 관통하여 형성되어 있고, 스풀(32)의 고리모양 홈(32c)에 의한 고리모양 공간을 통해 흡입측의 유체가 급송된다.

또한, 이 흡입측 통로(25a)의 개구부와 상기 토출측의 유체통로(47)의 개구부와의 사이에는, 상기 어댑터링(19)과 캠링(17)과의 사이에 형성되는 후술하는 제 1의 유체압실(36)에 접속되는 어댑터링(19)의 유체통로(19b) 및 몸체(11)에 뚫어 설치한 유체통로(35)가 개구되어 있고, 평상시에는 도 3에 나타낸 것처럼, 랜드(land)부(32d)에 의해 몸체 흡입측 통로(25a)와 연통하여, 흡입측의 유체압을 제1유체압실(36)에 도입한다. 더욱이, 스풀(32)이 소정량 이상 우측 방향으로 이동하면, 도 6에서 알 수 있듯이 펌프 흡입측으로 부터 분리되어, 펌프 토출측의 유체압이 제1유체압실(36)에 공급된다. 한편, (34a)는 댐퍼 오리피스부이다.

(36),(37)은 상술한 캠링(17)의 외주부와 몸체(11)(어댑터링(19))의 내주부와의 사이에서 실 핀(21)과 그 대략의 축 대칭 위치에 설치된 실 재료(38)로 좌·우에 분할형성된 제1, 2의 유체압실이다. 상술한 제어 밸브(30)의 작동에 과 함께, 제1유체압실(36)에는 펌프 흡입측 또는 가변 메터링 오리피스(40)상류측의 펌프 토출측 유체압이, 제2유체압실(37)에는 가변 메터링 오리피스(40)하류측의 펌프 토출측 유체압이 도입된다.

여기서, 캠링(17)의 외주부에는, 제1유체압실(36)을 어댑터링(19)에의 접촉시에도 확보할 수 있는 대략 반원 정도의 홈들을 둘레 방향을 따라 형성해 두면 좋다. 또한, 도 5의 부호(39)는 펌프 토출측 통로의 일부에 면하여 설치된 릴리프 판이고, 이 실시 형태에서는 몸체(11)에 뚫어 설치된 유체통로(44)의 일부를 이용하여 설치하고 있다. 더욱이, 이 릴리프 밸브(39)에 연속하는 통로 구멍(39a)은 릴리프한 유체를 펌프 흡입측으로 환류시키는 통로이다.

더욱이, 상기 가변 메터링 오리피스(40)를 구성하는 유체통로 구멍(29)이, 캠링(17)에 의해 막힘으로써 변화하는 개구 면적에 의해, 회전수가 낮을 때에는 소정의 유량을 얻을 수 있도록 하고, 일정 보다도 높아진 때에, 유량을 감소시키고, 더욱이 소정 회전수 이상에서는, 초기 유량비의 약 반정도의 유량을 얻을 수 있는 구성으로 되어 있다. 여기서, 이와 같은 토출량 제어는, 유체통로 구멍(29)과 그 개구량을 제어하는 캠링(17)의 측면부와에 의한 가변 메터링 오리피스(40)에서 얻을 수 있는 것으로, 예를 들어 구멍(29)의 형상을 주의해서 변경하거나, 캠링(17)에 의한 개폐 제어량을 조정함으로써 특성을 바꾸는 것이 가능하다.

또한, 이상과 같은 베인 타입의 가변용량형 펌프(10)에 있어서, 상술한 것 이외의 구성은 종래의 발명에서 주지하고 있는 바이므로, 그 구체적인 설명은 생략한다.

또한, 상술한 가변용량형 펌프(10)에 있어서, 펌프 토출측 압력실(23)에서의 유체압을, 캠링(17)의 이동변위를 행하기 위해, 제어 밸브(30), 그리고 이 밸브(30)을 통해서 제1유체압실(36)로 유도함에 있어서, 펌프 토출측 압력실(23)과 밸브 구멍(30a)사이의 유체통로(46),(47), 그리고 밸브 구멍(30a)과 제1유체압실(36)사이의 유체통로(35),(19b)에, 제1, 2, 3의 수축부(50),(51),(52)를 설치하고 있다.

즉, 가변용량형 펌프(10)에 있어서 일반적으로는, 제어 밸브(30)의 다른 쪽 실(32b)에 가변 메터링 오리피스(40)하류측의 유체압을 이끌기 위한 유체통로(19a),(34)에, 스풀(32)의 움직임을 안정시키기 위한 댐퍼 오리피스(34a)를 설치하고 있으나, 이런 류의 펌프(10)에서는 유체의 통과유량이 적기 때문에, 수축하는 효과가 적고, 스풀(32)이 발진하며, 또 이에 의해 제1, 2유체압실(36, 37)의 유체압도 불안정하게 되고, 캠링(17)도 발진하여 이들을 제어할 수는 없다.

그 때문에, 이 실시 형태에서는, 제어 밸브(30){스풀(32)) 및 캠링(17)의 발진현상을 제어하기 위해, 펌프 토출측의 유체통로(46),(47),(35(19b)}에, 수축부(50),(51),(52)가 설치되어 있다. 제어 밸브(30)의 스풀(32)과 캠링(17)을 작동시키기 위한 좌방실(32a) 및 제1유체압실(36)로 토출 유체 경로가 도입되어 질때, 그 도입을 부드럽게하고 소정량의 흐름을 적절하게 얻을 수 있도록 행하여, 댐퍼 효과를 발휘시키도록 하고 있다.

여기서, 상술한 3개 부분의 수축부(50),(51),(52)중, 적어도 어느 한 개 부분 또는 두 부분, 혹은 세 개 부분 모두에 설치하면 된다. 예를 들어 제1수축부(50)와 제 2수축부(51)는 제어 밸브(30)의 스풀(32)의 발진 제어와 캠링(17)의 발진제어를 동시에 행할 수 있는 것이며, 그 어느 한 쪽에서도 효과를 얻을 수 있으나, 양 쪽에 설치하면 수축 효과를 한층 크게 할 수가 있다. 또한, 제 3수축부(52)는, 그 배설위치에서 알 수 있듯이, 캠링(17)에서의 발진만을 제어할 수 있다. 그리고, 이들 제 1, 제 2, 제 3수축부(50),(51),(52)를 3곳 모두 설치하면 최대한의 수축효과를 기대할 수 있다. 이와 같은 제1, 2, 3수축부(50),(51),(52)를 설치하여, 이 가변용량형 펌프(10)에서의 밸브 스풀(32), 캠링(17)의 발진을 제어하면, 그 결과로서 펌프(10)로부터의 펌프 토출측 유체압에서의 진동을 감소시킬 수가 있고, 차량상에서의 소음과 조향 핸들의 미진동 발생, 그리고 릴리프 밸브(3)작동시의 발진등을 제어하는 것이 가능하다.

즉, 이와 같은 구조에 의하면, 도 7a에 나타낸 것처럼, 맥동 등의 문제가 없는 펌프 회전수에 대한 토출유량 특성을 얻을 수 있다. 또한, 도의(a)는 펌프 회전수가 증대했을 때에, 토출유량을 피크치 보다도 적게하고, 고속 주행시의 조타 제어를 필요한 상태에서 행할 수 있도록 한 것으로, 이와 같은 제어는 가변 메터링 오리피스(40)에서의 개구량 제어로 간단히 행할 수 있다. 물론, 커브(b)에 나타낸 것과 같은 제어를 행하는 것도 자유이다.

여기서, 상술한 수축부(50),(51),(52)에 있어서, 제3수축부(52)만을 설치한 경우에는, 이를 설치하지 않는 경우에 비해 발진현상에 의한 펌프 토출측 유량의 변동이 약 1/15이 되고, 또 제1, 3수축부(50),(52)만을 설치한 경우는 약 1/20이, 그리고 제1, 2, 3수축부(50),(51),(52)를 설치한 경우는 약 1/22이 되는 것이 실험에 의해 확인되었다.

또한, 상술한 실시 형태에서 설명한 구조에 의한 펌프(10)에 의하면, 펌프 토출측 유체압의 과대한 상승을 막는 릴리프 밸브(39)를, 제어 밸브(30)와는 다른 펌프 토출측 유체통로(44)에 면하게 하여 몸체(11),(12)내에 배치한 릴리프 밸브 별체 설치형을 채용하고 있는데, 제어 밸브(30)의 스풀(32)내에 릴리프 밸브를 설치된 릴리프 밸브여도 된다.

본 발명에 의하면, 상술한 구조에 의한 가변용량형 펌프(10)에 있어서, 도 1a,1b, 도 2a,2b 및 도 3에 나타낸 것처럼, 상기 펌프실(18)에 개구되어 있는 펌프 흡입측 개구(26) 및 펌프 토출측 개구(24)의 로터 회전방향의 시단부 또는 종단부(이 실시 형태에서는 시단부)에 대략 V자형으로 형성한 노치(70)의 적어도 한 쪽(펌프 흡입측 개구(26)의 노치(70))의 형상을, 펌프실(18)의 지름 방향으로 병설함과 동시에 로터(15)의 회전방향으로 길이가 다른 복수(이 실시 형태에서는 2개)의 노치 홈(71),(72)에 의해 형성하고 있다.

또한, 도 3의(24a)는 펌프 토출측 개구(26)에서의 로터 회전방향의 시단부에 형성한 노치이다. 이 노치(24a)는 종래의 펌프에서 채용된 것과 동등한 것으로 한 경우를 나타냈는데, 이 부분의 노치(24a)도, 상술한 것과 같은 복수의 노치 홈으로 이루어진 노치로 구성해도 된다.

이와 같은 구성에 의한 노치(70)에 의하면, 펌프 회전수의 대소에 의해 캠링(17)의 요동 변위에 따라 로터(15)의 회전방향에서 연통시킬 때의 타이밍이 다름과 동시에, 로터(15)의 회전방향에서의 선단으로부터 개구(26)측의 기단에 걸쳐 서서히 단면적이 변하는 것 같은 형상으로 형성할 수 있다. 또한, 도 2a, 2b는 상술한 노치(70)의 각 노치 홈(71),(72)과 펌프 흡입측 개구(26)와의 관계를 나타내고 있다.

즉, 도 1a에 나타낸 것처럼, 펌프(10)의 아이들링 회전시에는, 노치(70)에 서의 내측 노치 홈(71)만이 펌프실(18)내에 개구되어 있고 노치 홈(72)은 캠링(17)에서 닫힌 상태에 있다. 한편, 도 1b에 나타낸 것처럼, 펌프(10)의 고속회전시에는, 캠링(17)이 도의 우측으로 변위하여 외측의 노치 홈(72)도 펌프실(18)에 개구되어 있다. 따라서, 상술한 내측의 노치 홈(71) 선단부의 로터 회전방향에서의 개구위치를, 펌프(10)의 아이들링 회전시에 맞추어, 한 쪽 외측의 노치 홈(72) 선단부의 로터 회전방향에서의 개구위치를, 펌프(10)의 고속 회전시에 맞춤으로써, 로터 회전방향에서의 연통을 위한 타이밍을 각각의 회전속도에 수반하는 캠링(17)의 요동 변위에 맞추어 적절히 설정할 수가 있다.

그리고, 이와 같은 노치(70)에 의하면, 상기 노치 홈(71),(72)의 단부가, 펌프실(18)의 지름 방향 및 로터 회전방향으로도 이동되어지도록 위치되어 있기 때문에, 가변용량형 펌프(10)의 펌프 구동시에 있어서 펌프 회전수에 따라 캠링이 요동 변위 해도, 펌프 회전수의 대소에 맞는 타이밍으로 베인 간의 압력실과 연통함으로써, 압력변화가 완만해지고, 펌프 토출측에서의 맥동이나 소음을 감소시킬수 있다.

즉, 상술한 노치(70)를 펌프 흡입측 개구(26)에 설치하는 것에 의해, 엔진의아이들링 회전에서 고속 회전에 이르기 까지 최적의 타이밍으로 설정 가능하고, 펌프 회전수의 변화에 의한 유압맥동 및 펌프 진동에 의한 소음을 저감할 수 있기 때문에, 모든 회전구역에 있어서 조용한 펌프(10)를 얻을 수가 있다.

도 8a, 8b 및 도 9a, 9b는 본 발명에 관계되는 가변용량형 펌프의 제 2실시 형태를 나타내고, 이들 도에 있어서 도 1a, 1b, 도 2a, 2b와 동일 혹은 상당하는 부분에는 동일 부호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다.

이 실시 형태에서는, 상술한 제 1실시 형태에 있어서, 2개의 노치 홈(71),(72)으로 구성하고 있던 노치(70)의 형상을, 도 8a, 8b 및 도 9a, 9b에 나타낸 것 처럼 노치(70)의 홈 폭을 크게하고, 선단을 로터 회전방향으로 경사진 면에서 형성한 대략 부등변 사각형 형상을 띈 한 개의 노치 홈으로 구성하고 있다. 그리고, 이 노치 홈에는 펌프의 회전방향으로 펌프 흡입측 개구(26)가 형성되어 있다. 노치 홈 단부(73),(74)는 노치(70)의 경사면의 양측에 형성되어져 있다. 노치 홈 단부(73),(74)는 아이들링 회전시와 고속 회전시에 각각 다른 회전방향으로 이동된 곳에 위치가 정해지게 된다.

이와 같은 구조에 의한 노치(70)에 의하면, 도 8a, 8b에 나타낸 것처럼, 펌프(10)의 아이들링 회전시와 고속 회전시에 각각 다른 최적의 타이밍으로 압력실을 펌프 흡입측 개구(26)에 연통시킬 수 있다. 또한, 이와 같은 노치(70)에서는, 상술한 제 1실시 형태에서의 노치 보다도 그 홈에 의한 개구면적을 변화시킬 수가 있고, 급격한 압력 변동을 경감하며, 펌프의 맥동이나 소음을 보다 한층 저감할 수 있다. 더욱이, 이와 같은 구조의 노치(70)에 의하면, 캠링(17)의 요동 변위량에 수반하는 개구면적을, 상술한 제 1실시 형태와 비교하여 선형(linear)으로 변화시킬 수 있다.

도 10a,10b는 본 발명에 관계되는 가변용량형 펌프의 제 3실시 형태를 나타내고, 이 실시 형태에서는, 상술한 제 1, 제 2실시 형태와 같은 노치(80)를, 펌프 토출측 개구(24)에서의 로터 회전방향 시단부에 설치한 경우이다. 이 노치(80)는, 펌프의 회전방향에 길이가 다른 복수(2개)의 노치 홈(81),(82)을 펌프실(18)의 지름 방향으로 나란히 설치하고 있다.

이 실시 형태에 있어서도, 상술한 제 1실시 형태와 거의 동등한 작용효과를 낼 수 있는 것은 물론이다. 물론, 이 실시 형태에 있어서, 펌프 흡입측 개구(26)측에 상술한 제1또는 제 2실시 형태에서의 노치(70)를 설치하면, 보다 효과를 발휘할 수 있다. 그러나, 이에 한하지 않고, 펌프 흡입측 개구(26)에 종래의 펌프와 동등한 노치를 설치한 것이어도 된다.

도 11a, 11b는 본 발명에 관계되는 가변용량형 펌프의 제 4실시 형태를 나타내고, 이 실시 형태에서는, 상술한 제 3실시 형태와 같은 노치(80)를, 펌프 토출측 개구(24)에서의 로터(15)의 회전방향의 시단부에 설치한 경우이다. 이 노치(80)는, 로터(15)의 회전방향에 있어서 적어도 회전방향으로 벗어나 있는 복수(2곳)의 단부(83),(84)를 펌프실(18)의 지름방향에 지니는 형상으로 형성하고 있다. 이 실시 형태에서의 형상은, 상술한 제 2실시의 형태와는 다소 다른데, 이는 펌프실의 펌프 흡입측으로부터 토출측의 영역으로 설치되어 있기 때문이다.

이 실시 형태에 있어서도, 상술한 제 2실시 형태와 거의 동등한 작용효과를 낼 수 있는 것은 물론이다. 물론, 이 실시 형태에 있어서, 펌프 흡입측 개구(26)측에 상술한 제 1또는 제 2실시 형태에서의 노치(70)를 설치하면, 보다 효과를 발휘할 수 있다. 그러나, 이에 한하지 않고, 펌프 흡입측 개구(26)에 종래의 펌프와 동등한 노치를 설치한 것이어도 된다.

또한, 본 발명은 상술한 실시 형태에서의 구조에 한정하지 않고, 각부의 형상, 구조 등을, 적절히 변형, 변경하는 것이 자유로와 여러 가지 변형예를 생각할 수 있다. 예를 들어 상술한 실시 형태에서는, 본 발명을 특징 짓는 노치(70),(80)를 펌프 흡입측, 토출측 개구(26),(24)에 있어서 펌프의 회전방향의 시단부에 설치한 경우를 나타냈는데, 본 발명은 이에 한하지 않고, 각 개구(26),(24)에서의 회전방향의 종단부에 설치해도 된다. 물론, 이와 같은 노치(70) 또는(80)는, 펌프의 각 개구(26),(24)의 어느쪽 단부에 설치해도 된다.

또는, 상술한 실시 형태에서는, 펌프 토출측 압력실(23)로부터 제어 밸브(30)의 한쪽 실(32a)로의 유체통로(46),(47)에 제 1, 제 2의 수축부(50),(51)를 설치하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상술한 유체통로(46),(47)에 3개 이상의 수축부를 설치하거나, 제어 밸브(30)로부터 제1유체압실(36)로의 유체 통로(35),(19b)에 2개 이상의 수축부를 설치하는 등, 합계하여 4 곳 이상에 걸친 복수단의 수축부를 설치해도 된다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 캠링(17)을 이동변위 가능하게 유지하는 고리모양 틈 사이 공간을, 어댑터링(19)과의 사이에 형성한 경우를 나타냈는데, 본 발명은 이에 한정하지 않고, 펌프 몸체(11)내에 캠링(17)을 이동변위 가능하게 유지시키도록 구성해도 된다. 더욱이, 상술한 구성에 의한 베인 타입의 가변용량형펌프(10)는, 상술한 실시 형태에서의 구조로 한정되지 않는 것은 물론, 상술한 실시 형태에서 설명한 파워 스티어링 장치 이외에, 각종 기기, 장치에 적용해도 좋은 것은 말할 나위 없다.

이상에서 설명한 것처럼 본 발명에 관계되는 가변용량형 몸체에 의하면, 펌프 흡입측 개구 또는 펌프 흡입측 개구의 로터 회전방향의 종단부 또는 시단부에 대략 V자형으로 형성한 노치와 이것을 펌프 회전수의 변화에 의한 캠링의 요동 변위에 의해, 펌프 흡입측 또는 토출측 개구의 베인 간의 압력실과의 사이에서 연통하는 타이밍과 로터의 회전방향에서의 단면적의 변화를 적절히 설정할 수 있도록 구성했기 때문에, 간단한 구성임에도 불구하고, 이하에서 말하는 뛰어난 효과가 나타난다.

본 발명에 의하면, 대략 V자형을 띄는 노치를 구성하는 복수의 노치 홈의 선단 혹은 폭 넓은 노치 홈에서의 복수의 단부가, 펌프실의 지름 방향과, 로터의 회전방향으로도 이동되게 위치되어 있기 때문에, 가변용량형 펌프의 펌프 구동시에 있어서 펌프 회전수에 따라 캠링이 요동 변위하여도, 펌프 회전수의 대소에 맞는 소정의 타이밍으로 베인 간의 압력실과 연통함으로써, 압력 변화가 완만해지고, 펌프 토출측에서의 맥동이나 소음을 감소 시킬 수가 있다. 또한, 이와 같은 구성에 의하면, 상술한 맥동의 감소로 인해 차량상에서의 소음 발생, 조향 핸들의 미진동 발생 등의 문제점을 막을 수 있다.

Claims (7)

1. 베인(15a)를 지니고 펌프 몸체내에서 회전 자유로운 로터(15)와,

   상기 로터(15)의 외주부와의 사이에 펌프실(18)을 형성하도록 끼워만들어져 상기 펌프 몸체 (11)내에서 이동변위 가능하게 설치되어 있는 캠링(17)과,

   상기 캠링(17)의 외주부 양측에서 펌프 몸체(11)와의 사이에 형성되어 상기 펌프실(18)로부터 토출되는 압력 유체의 유량의 대소에 맞는 유체압을 도입함으로써 상기 캠링(17)을 이동변위시키는 제1. 2의 유체압실(36),(37)과,

   상기 로터(15) 및 캠링(17)과 함께 펌프실(18)을 형성하는 측판 부재(20),(12)에 펌프실(18)의 펌프 흡입측, 펌프 토출측에 면하도록 개구되어 있는 펌프 흡입측 개구(26) 및 펌프 토출측 개구(24)를 구비하고,

   상기 펌프 흡입측 개구(26) 및 펌프 토출측 개구(24)의 로터 회전방향의 시단부 또는 종단부에 대략 V자형으로 형성한 노치(70),(80)를 형성하고,

   이들 노치(70),(80)의 적어도 하나의 형상을, 상기 펌프 흡입측 개구(26) 및 펌프 토출측 개구(24)의 어느 한 쪽과 상기 베인(15a)간에 형성된 압력실과의 사이를 연통시키는 타이밍이 상기 캠링(17)의 요동 변위에 따라 변화하도록 형성한 것을 특징으로 하는 가변용량형 펌프.
2. 제1항에 있어서,

   상기 노치(70),(80)는 펌프실(18)의 지름 방향으로 병설함과 함께 로터(15)의 회전방향의 길이가 다른 복수의 노치 홈(71),(72),(81),(82)에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 가변용량형 펌프.
3. 제1항에 있어서,

   상기 노치(70),(80)는 로터(15)의 회전방향에서의 위치가 다른 복수의 단부(73),(74),(83),(84)를 지님과 함께, 펌프실(18)의 지름 방향으로 연통하고 있는 폭 넓은 노치 홈에서 형성한 것을 특징으로 하는 가변용량형 펌프.
4. 제1항에 있어서,

   상기 노치(70)는 상기 펌프 흡입측 개구(26)의 로터 회전방향의 시단부에 형성된 것을 특징으로 하는 가변용량형 펌프.
5. 제1항에 있어서,

   상기 노치(70)는 상기 펌프 토출측 개구(24)의 로터 회전방향의 시단부에 형성된 것을 특징으로 하는 가변용량형 펌프.
6. 제1항에 있어서,

   상기 노치(70)의 로터 회전방향에서의 선단으로부터 펌프 흡입측 개구(26)로 연속하는 기단부에 걸쳐 서서히 단면적이 변화하도록 형성된 것을 특징으로 하는 가변용량형 펌프.
7. 제1항에 있어서,

   상기 노치(70)의 로터 회전방향에서의 선단으로부터 펌프 토출측 개구(24)에 연속하는 기단부에 걸쳐 서서히 단면적이 변화하도록 형성된 것을 특징으로 하는 가변용량형 펌프.