KR100348481B1 - 차량용 진공펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공펌프의 하우징에 대한 것으로서, 진공펌프의 경량화를 위해 로터의 직경을 작게 하면서, 베인의 회전속도가 일정할 수 있도록 하우징의 내부를 타원형으로 형성하여, 유체의 토출량을 증대시키고, 브레이크를 효과적으로 보조할 수 있도록 한 것이다.

이를 위한 특징적인 수단은 하우징, 회전축, 로터, 베인, 유입구, 배출구로 구성된 회전식 베인형 진공펌프에 있어서, 상기 베인의 길이가 증가될 수 있도록 베인의 끝단이 다른 베인의 끝단과 맞물리게 형성되고, 상기 하우징은 베인의 최대돌출위치에서도 로터와 베인의 물린 부분이 베인의 원래길이의 40%가 유지되는 타원형 내부가 형성된 하우징으로 구성된 것이다.

Description

차량용 진공펌프{Vacuum pump for vehicles}

본 발명은 회전식 베인형 진공펌프로써, 보다 상세하게는 차량의 회전체 일끝단에 설치되어서 회전축에 의한 원심력으로 유체를 흡입시켜, 이를 대기압상태로 방출시킬 때 발생되는 진공력에 의해 차량의 브레이크시스템을 보조하는 진공펌프에 있어서, 하우징의 내부면을 타원형으로 형성하여 유체의 토출량을 증대시켜 브레이크를 보조하는 진공력을 향상시킨 차량용 진공펌프에 관한 것이다.

종래의 진공펌프는 도 1에서 도시된 것과 같이 하우징(1), 로터(2), 회전축(도시안됨), 로터에 180°의 위상차로 삽입·설치되는 베인(5a,5b), 유입구(3), 배출구(4)로 구성된다.즉, 상기 하우징(1a)은 내주면이 원통형이고, 외주면의 상측은 길이방향으로 평면이 형성되어 있는데, 이 상측평면에는 내주면으로 유체가 유입·배출될 수 있도록 하기 위한 2개의 통공(3,4)이 구비되어 있다.상기 하우징(1a)에 편심되게 설치되는 로터(2)는 회전축(도시안됨)의 회전에 따라 시계방향으로 회전하고, 로터(2)의 홈에는 180도의 위상차로 2개의 판상형 베인(5a, 5b)이 삽입되어 있다.

상기 종래 진공펌프는 하우징(1a)의 내부 직경과 로터(2)의 직경에 차를 두어 편심지게 설치함으로써, 회전축에 의해 시계방향으로 회전되는 로터(2)로 인하여 원심력이 발생되면 로터(2)의 홈에서 직경방향으로 미끄럼이동되는 베인(5a, 5b)의 끝단이 하우징(1a)의 내부면에 접촉되면서, 로터(2)가 1회전하는 동안 베인(5a, 5b)의 변위가 변화된다. 이로 인한 하우징(1a) 내부의 체적변화에 의해 유체가 유입구(3)를 통해 유입되고, 유입된 유체는 원심력에 의해 압축되어, 대기압상태인 배출구(4)로 배출된다.

그런데, 이러한 진공펌프에서는 원심력에 의하여 로터(2)의 홈에서 직경방향으로 최대로 돌출되어져 베인(5a, 5b)의 끝단이 하우징(1a)의 내부면에 닿을 때, 로터(2)의 홈에 삽입된 베인(5a, 5b)의 길이가 최초의 베인 길이의 40%보다 낮을 때는 베인 좌우의 압력차에 의한 하중으로 베인(5a, 5b)에 마모가 발생된다.

이를 방지하기 위해 상기 로터(2)에 삽입된 베인(5a, 5b)의 길이가 베인길이의 40%가 되도록 하우징(1a)의 내부면의 직경을 줄이거나, 로터(2)의 직경을 증가시키게 되는데, 하우징(1a)의 내부 직경을 줄인 경우와 로터(2)의 직경을 증가시킨 경우에는 유체가 유입될 수 있는 하우징(1a)내부의 체적이 적으므로 토출량이 감소된다.

한편, 도 2에서 도시된 것은 종래 진공펌프의 다른예로써, 로터(2)의 직경과 하우징(1a)의 내부 직경의 차를 크게 두어, 로터(2)의 경량화를 도모하고, 하우징(1a) 내부의 체적변화면적을 크게 한 것으로, 토출량을 다소 증대시킨 형태이나 적정의 물림율 40%정도를 유지하면서 토출량을 증대시키는데는 한계가 있으며, 베인(5a, 5b)의 직경방향 미끄럼운동에 의한 직경방향의 운동이 급격히 변화하여 소음이 크다는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 본 발명은 진공펌프의 경량화를 위해 로터의 직경을 작게 하면서, 베인의 회전속도가 일정할 수 있도록 하우징의 내부를 타원형으로 형성하여, 유체의 토출량을 증대시키고, 브레이크를 효과적으로 보조할 수 있도록한 것이다.이를 위한 본 발명의 특징적인 수단은 하우징, 회전축, 로터, 베인, 유입구, 배출구로 구성된 진공펌프에 있어서, 상기 베인의 길이가 증가될 수 있도록 베인의 끝단이 다른 베인의 끝단과 맞물리게 형성되고, 상기 하우징은 베인의 최대돌출위치에서도 로터와 베인의 물린 부분이 베인의 원래길이의 40%가 유지되는 타원형 내부가 형성된 하우징으로 구성된 것이다.

도 1은 종래 진공펌프의 단면도

도 2는 또다른 종래 진공펌프의 단면도

도 3은 본 발명에 따른 진공펌프의 단면도

도 4는 베인의 회전각과 행정을 나타낸 그래프

<도면 주요 부호의 상세한 설명>

1a, 1b : 하우징 2 : 로터

3 : 유입구 4 : 배출구

5a, 5b : 제 1, 2 베인 D : 로터의 직경

O1 : 물림율 40%인 베인의 중심점 O2 : 로터의 중심점

L1 : 제 2베인의 직경방향 길이 L2 : 제 1베인의 직경방향 돌출길이

L3 : 제 2베인과 로터의 길이차

R1 : 중심점 O2를 기준으로 한 120°-240°사이의 호의길이

R2 : 중심점 O1를 기준으로 한 300°-90°사이의 호의길이

R3 : 중심점 O2를 기준으로 한 90°-120°사이의 호의길이

R4 : 중심점 O2를 기준으로 한 240°-300°의 호의길이

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 로터(2)의 직경을 증가시키지 않고, 베인(5a, 5b)과 로터(2)의 물림율이 최소 40%가 유지되게하여 베인(5a, 5b)의 원주방향 속도를 일정하게 유지시켜 유체 토출량을 증가 시킬 수 있도록 하우징의 모양이 타원형으로 형성된다.또한, 회전축과 회전가능하게 연결되는 로터(2)의 직경에 따라, 베인(5a, 5b)의 길이와 하우징 내부면 호의 길이가 결정된다.본 발명의 제 2베인(5b)은 끝단 절반을 직경방향으로 절삭하여, 제 1 베인(5a)의 끝단과 맞물려지도록 함으로써 로터(2)내에서 베인(5a, 5b)의 물림율이 증가된다.제 2베인(5b)이 로터(2)에 완전히 삽입된 물림율100%인 상태에서 제 2베인과 로터의 길이차(L3)를 임의로 결정하면, 제 2베인의 직경방향 길이(L1)가 결정되고, 최대돌출된 제 1베인의 직경방향 돌출길이(L2) 또한 물림율이 40%일때가 유지되도록 제 2베인의 직경방향길이(L1)에 0.4를 곱하여서 계산한다.

이와 같이 베인(5a, 5b)의 길이가 설정되면, 로터축과 직교 방향으로 제 1베인(5a)의 최대돌출위치로 규정할 때, 로터(2)의 중심(O2)에서 120-240도의 위상차를 가지는 부분이 최대돌출위치로써, 물림율 40%를 유지되도록 호의 길이(R1)를 2개의 베인(5a, 5b)길이에 로터(2)의 반지름 길이를 뺀 길이로 설정한다.또, 로터축과 직교방향의 하부 베인(5b)의 위치를 최소돌출위치인 물림율이 최대로 규정할 때, 로터축과 물림율 40%인 베인의 중심점(O1)을 중심으로 300-90도의 중심각을 가지는 부분의 호의 길이(R2)는 로터(2)에 물려진 베인의 길이(L1+L3)로 결정한다.나머지 로터의 중심(O2)에서 90-120도의 중심각의 호의 길이(R3)와 240-300도의 중심각의 호의 길이(R4)는 양 호(R2,R3)의 끝을 연결시킴으로써 결정된다.

상기 같은 구성의 본 발명 진공펌프를 구동시키면, 도 4에서 도시된 그래프에 나타난 것과 같이, 회전축의 회전에 따라 로터가 회전될 때 베인은 그래프의 가로축에 나타난 회전각에 따라, 로터 홈에서 직경방향으로 미끄럼운동되어 그래프의 세로축에 나타난 행정을 나타내는데 이에 따른 하우징 1회전시의 베인속도와 변위를 알 수 있다.

베인의 속도는 하사점위치부터는 상승되다가 회전에 따른 체적변화로 유입구에서 유입되는 유체 때문에 속도가 (R3)구간까지는 떨어지면서 하우징의 내부면이 물림율이 40%가 유지되도록 된 (R1)구간에서는 일정하게 속도를 유지하고, 그 이후 하사점위치까지 속도가 떨어진다. 이에 따라 속도가 일정하게 유지되기 때문에 유체를 압축시키기 용이하고, 유체를 많이 배출시킬 수 있으며, 로터와 베인의 물림율이 40%이상이므로 베인의 손상을 막을 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 로터의 직경을 증가시키거나 하우징의 직경을 증가시키지 않으면서 베인의 속도를 일정하게 유지시키므로, 유체의 토출량이 증대되고, 베인의 마모가 방지되며, 베인이 진동으로 인한 소음이 방지되고, 무게가 경량화 된다. 따라서, 브레이크 시스템을 효과적으로 보조할 수 있으며, 진공펌프의 품질을 향상시키는 효과를 갖는다.

Claims (7)

1. 한 쌍의 베인(5a, 5b)을 내부에 결합하고있는 로터(2)와, 로터(2)를 내부에 설치하고 있는 하우징(1b)으로 이루어지는 진공펌프에 있어서,

   상기 로터(2)내부에서 유동하는 각각의 베인(5a, 5b)의 물림률이 40∼100% 범위내에서 이루어지게 함을 특징으로 한 차량용 진공펌프.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 로터의 직경(D)에 따라 로터(2)의 베인 삽입홈에 삽입되는 베인(5a, 5b)의 길이를 결정할 수 있도록 제 2베인과 로터의 길이차(L3)가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 진공펌프.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 로터의 직경(D)에 따라 결정된 제 2베인과 로터의 길이차(L3)에 의하여 제 2베인의 직경방향 길이(L1)가 결정되는 것을 특징으로 하는 차량용 진공펌프.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제 2베인(5b)이 로터(2)와 100% 맞물려지는 하사점위치일 때, 제 1베인(5a)이 상사점에 위치되어 상기 로터(2)와 최소 40% 맞물려지도록, 제 1베인의 직경방향 돌출길이(L2)가 제 2베인의 직경방향길이(L1 )의 40%수준인 것을 특징으로 하는 차량용 진공펌프.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제 2베인의 직경방향 길이(L1)와 상기 제 1베인의 직경방향 돌출길이(L2)와 상기 제 2베인과 로터의 길이차(L3)의 합에 대한 상기 로터의 반지름(0.5D)의 차로부터, 로터의 중심점 O2를 기준으로 한 120도∼240도 사이의 호의길이(R1)가 결정되는 것을 특징으로 하는 차량용 진공펌프.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 제 2베인의 직경방향 길이(L1)와 상기 제 2베인과 로터의 길이차(L3)의 합으로부터, 물림율 40%인 베인의 중심점 O1을 기준으로 한 300도∼90도 사이의 호의길이(R2)가 결정되는 것을 특징으로 하는 차량용 진공펌프.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 호의 길이(R1, R2)를 이어서 원호를 형성시킴으로써, 중심점 O2를 기준으로 한 90도∼120도 사이의 호의길이(R3)와, 중심점 O2를 기준으로 한 240도∼300도의 호의길이(R4)가 결정되는 것을 특징으로 하는 진공펌프.