KR100445581B1 - 로터리펌프 - Google Patents

Abstract

연속 가변 전동 장치에 사용하기에 특히 적당한 본 발명의 로터리 펌프에는 펌프 하우징과, 구동 샤프트가 구비된 로터가 설치된다. 이동 가능한 이동 부재는 로터의 홈에 수용되어 있다. 로터는 캠 링에 의해 둘러싸여 있다. 단부면이 로터의 두 측면에 인접하고, 적어도 한 단부면에는 1개 이상의 공급 개구 및/또는 방출 개구가 형성되어 있다. 캠 링, 로터, 이동 부재, 단부면은 펌프 챔버의 경계를 정한다. 펌프 하우징 내의 베어링에 장착되는 회전적으로 안정한 보상 커플링은 로터와 구동 샤프트 사이에 설치되어 있다. 펌프 하우징 내의 장착부는 보상 커플링 둘레에 맞물려 있고, 로터의 한 진행면에 인접한다.

Description

로터리 펌프{ROTARY PUMP}

본 발명은 특히 자동차의 전동 장치에 사용하기 위한 로터리 펌프에 관한 것으로서, 이 로터리 펌프에는 펌프 하우징, 구동 샤프트가 구비된 로터(rotor), 이 로터의 홈에서 이동 가능한 이동 부재(displacement element), 상기 로터를 둘러싸는 캠 링, 상기 로터의 양 측면에 인접하는 단부면이 마련되어 있으며, 상기 적어도 하나의 단부면에는 하나 이상의 공급 및/또는 배출 개구가 형성되어 있고, 상기 캠 링, 로터, 이동 부재, 단부면은 펌프 챔버의 경계를 정하며, 상기 로터와 구동 샤프트 사이에는 회전적으로 안정한 보상 커플링(compensating coupling)이 설치되어 있다.

이러한 형태의 펌프는 미국 특허 번호 제2,192,588호에 개시되어 있다. 이러한 펌프에 있어서, 로터와 구동 샤프트 사이에 보상 커플링이 합체되어, 진동과 같은 구동 샤프트의 회전과 변형 이외의 운동에 의해 발생하는 샤프트들 사이의 오 정렬을 보상함으로써, 그러한 운동이 로터에 전달되지 않도록 한다. 로터는 단부면과 캠 링에 밀접하게 인접해야 하기 때문에, 상기 운동은 로터로 전달되면 펌프의 누출 손실 및 시징(seizing)과 같은 문제를 야기한다. 이러한 펌프가 안고 있는 한 가지 문제점은 커플링에 수 많은 부재와 베어링이 마련되어 구조가 비교적 복잡하다는 것이데, 이로 인해 전체 구조의 축방향 길이가 길어지게 된다.

본 발명의 목적은 상기 단점을 극복하는 데에 있다. 본 발명에 따른 로터리 펌프는, 보상 커플링이 본질적으로 부시(bush) 형태의 구조이고 펌프 하우징 내부에서 베어링에 장착되며, 상기 펌프 하우징 내의 장착부는 보상 커플링 둘레에세 맞물리고 로터의 단부면에 인접하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 이러한 구조에 있어서, 펌프 하우징 내의 베어링 내의 상기 커플링의 장착부와 관련한 상기 커플링에 의해, 보상 작용을 하는 토크/회전 전달 및 장착을 위해 축방향에서 보았을 때 길이가 짧은 매우 콤팩트한 구조를 얻을 수 있다. 즉, 구동 샤프트의 회전은 커플링에 의해 로터에 전달되지만, 다른 운동과 변형은 로터에 전달되지 않거나 거의 전달되지 않도록 커플링에 의해 보상된다.

특히, 상기 커플링 수단은 구동 샤프트 및 로터와 일체로 되어 있다. 이러한경우에, 어떠한 보조 구성품도 필요하지 않으므로, 커플링을 단순하고 저렴하게 그리고 콤팩트하게 제조할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 커플링 수단과 로터 사이의 연결부에는 유극이 없을 수 있고, 커플링 수단과 구동 샤프트 사이의 연결부는 보상 작용을 할 수 있다. 그러나, 커플링 수단과 구동 샤프트 사이의 연결부가 유극이 없고, 커플링 수단과 로터 사이의 연결부가 보상 작용을 할 수도 있다. 별법으로서, 상기 커플링 수단은 로터와 구동 샤프트 양자에 대해 보상 연결부를 구비할 수도 있다. 이런 식으로, 로터리 펌프의 설계 및 이용 가능한 설치 공간을 조합하여 구동 샤프트 및 이 샤프트 상의 부하에 따라 최적의 커플링을 선택할 수 있다.

특히, 상기 커플링은 하나 이상의 도그형(dog) 커플링을 구비할 수 있다. 상기 도그형 커플링은 간단히 구동 샤프트 및/또는 로터와 일체로 장착되거나 보조 커플링 수단 내에 장착될 수 있다. 상기 도그형 커플링은 회전적으로 안정한 연결을 보장하며, 반면에 다른 방향으로의 운동과 변형은 가능하다.

본 발명에 따르면, 상기 커플링 수단은 로터리 펌프의 하우징에, 바람직하게는 하나 이상의 베어링 내에 장착된다. 특히, 상기 베어링은 하나 이상의 평베어링(plain bearing)을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 커플링 수단은 로터리 펌프에 대해 안정한 위치에 유지됨에도 불구하고 원활한 회전이 가능하다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 커플링 수단은 중공(中空) 샤프트 또는 부시를 포함한다. 이와 같이 구성함으로써, 상기 구동 샤프트는 회전적으로 안정한 보상 커플링이 구비된 중공 샤프트 내에 수용될 수 있다. 상기 중공 샤프트는 회전적으로 안정한 방식으로 상기 로터 내에 수용될 수 있다. 이런 식으로, 콤팩트하고 안정한 조립체가 얻어진다. 또한, 로터, 구동 샤프트 및/또는 커플링 사이의 임의의 유극을 센터링(centering)하기 위하여 탄성 부재가 끼워질 수 있는데, 이 탄성 부재는 가령, 시일의 역할도 수행할 수 있다.

커플링 수단에서 발생할 수 있는 유체 누출 손실을 제거하기 위해 로터리 펌프 내의 커플링 수단 부근에 구멍과 덕트를 마련할 수 있다.

이하에서는, 도면을 참조하여 예시한 실시 형태에 기초하여 본 발명을 설명한다.

도 1은 종래 기술에 따른 로터리 펌프를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 연속 가변 전동 장치의 일부와 결합된 상태로 나타낸 도 1에 따른 로터리 펌프이다.

도 3은 부분적으로 도시된 토크 변환 장치와 결합된 상태로 본 발명에 따른 로터리 펌프를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 4는 도 3의 로터리 펌프에 사용하는 보상 연결 수단의 사시도이다.

도 1에 따른 로터리 펌프는, 키이식(key) 접속부(8) 또는 다른 연결 수단에 의해 로터(2)가 고정되어 있는 구동 샤프트(1)를 포함한다. 로터(2)에는 수 많은 홈(3)이 있는데, 이들 홈에는 이동 부재(4)가 설치되어 있다. 도시한 로터리 펌프에서, 이동 부재는 롤러의 형태이지만, 가령, 베인(vane)과 같은 다른 부재들도 역시 생각할 수 있다. 캠 링(5)도 설치되어 있다. 로터(2), 이동 부재(4), 캠 링(5), 그리고 도 2에 도시한 단부면(9,10)은 수 많은 펌프 챔버의 경계를 정하는데, 상기 챔버의 체적은 로터(2)의 회전 중에 증감한다. 유체는 2쌍의 공급 개구(6)와 2쌍의 배출 개구(7)에 의해 공급되고 제거된다.

도 1에 따른 로터리 펌프는 연속 가변 전동 장치에 사용하기에 매우 적당한데, 왜냐하면 이 펌프는 적당한 유동을 이용하여 고압을 발생시킬 수 있기 때문이다. 연속 가변 전동 장치의 작용과 구조는 본 명세서에서는 공지되어 있다고 생각한다. 도 2에는 전동 장치(11)의 제1 풀리의 일부만이 도시되어 있는데, 그 안쪽에 구동 벨트(13)가 끼워져 있다. 상기 제1 풀리는 2개의 디스크(12,14)로 구성되며, 그 중에서 디스크(14)는 샤프트(15) 위에서 이동할 수 있다. 이러한 이동은, 샤프트(15)와 구동 샤프트(1) 사이에서 유체를 실린더(16)로 공급하고 그 유체를 실린더로부터 제거함으로써 발생된다. 샤프트(15)는 구동 샤프트(1) 둘레에 동축으로 놓여져 있으며, 구동 샤프트에 로터리 펌프(19)의 로터(2)가 부착되어 있다.

펌프(19)에는 공급 개구(20)로부터 유체가 공급되고, 유체는 도시하지 않은 배출 개구를 통해 역시 도시하지 않은 유압 조정기로 이송된다. 상기 유압 조정기 또한 유체를 공급할 수 있는데, 유체는 파이프(21)를 통해 샤프트(15,1) 사이에서 실린더(16)로 또는 실린더(16)로부터 샤프트 사이로 공급될 수 있다. 유압 조정기는 또는 파이프(22)와 중공의 구동 샤프트(1)를 통해 유체를 공급하기도 한다.

상기 펌프가 정확하고도 최적의 효율로 작동하기 위해서는, 캠 링(5), 이동 부재(4), 그리고 특히 로터(2)가 가능한 한 기밀하게 단부면(9,10)과 접해야만 이 위치에서 발생하는 누출 손실이 최대화된다는 것은 명백하다. 그러나, 이러한 공지의 펌프에서 로터(2)는 치수적으로 안정하도록 키이(8)에 의해 구동 샤프트(1)에 연결되어 있기 때문에, 구동 샤프트(1)의 모든 변형과 운동은 로터에 직접 전달된다. 로터가 반경 방향으로 연장하기 때문에, 구동 샤프트(1)의 변형과 운동은 격렬해지기까지도 한다. 이것은 로터(2)의 시징과, 로터(2)와 단부면(9,10) 사이의 누출 손실을 야기시킬 수 있다.

진동과 같은 구동 샤프트(1)의 변형과 운동은 현저할 수 있다. 이것은 특히,샤프트가 비교적 얇은 구조로 되어 있고 샤프트에 유체 통과용 개구가 마련되어 있는 경우에 그러하다. 더욱이, 구동 샤프트(1)의 운동과 변형은 구동 샤프트(1)가 연결될 수 있는 구동 라인 내에 비교적 유연한 구성품들을 사용함으로써 더욱 강해질 수 있다. 이것은, 가량 크랭크 샤프트에의 비교적 유연한 연결부가 구비된 토크 변환 장치가 사용될 때의 경우이다.

본 발명에 따른 로터리 펌프의 하우징은 2개의 하우징 부분(30,31)으로 이루어져 있다. 이 경우에 있어서도, 로터리 펌프는 로터(32), 이동 부재(33), 캠 링(34), 두 단부면(35,36)이 마련되어 있다. 로터(32)는 여러 방법으로 만들 수 있는 확고한 연결부(37)에 의해 회전적으로 안정한 보상 커플링(38)에 연결되어 있다. 상기 커플링(38)은 평베어링(39,40)에 의해 펌프 하우징의 부분(31)에 장착되어 있다.

이러한 경우의 커플링(38)은 도 4에 보다 자세히 도시되어 있는 것처럼, 2개의 돌출형 도그(41)를 포함하고 있지만, 회전적으로 안정한 보상 커플링을 제공하는 다른 커플링 부재를 생각할 수도 있다. 보상이란 용어는, 축방향으로 그리고 축방향에서 벗어나는 방향으로 샤프트들 사이에 약간의 상호 운동 및 변형이 가능하도록 유극이 제공되지만, 회전적으로 안정한 연결과 구동이 여전히 확보된다는 것을 의미한다. 도그(41)는, 토크 변환 장치(46)의 일부를 형성하고 있는 구동 샤프트(43) 상에 설치되어 있는 상보적 도그(42)와 맞물린다. 2쌍의 도그(41,42)는, 상호 축방향으로 이동하는 것은 별도로 하고, 축방향 샤프트를 관통하여 연장하는 종방향 평면에서 발생하는 약간의 굽힘 이동도 가능하도록 구성된다. 이러한 목적을위해, 특히 2개의 돌출형 도그(42)는 안쪽으로 약간, 원뿔형으로 돌출하도록 구성되어 있다. 상기 유극은 샤프트(1)와 샤프트(43) 사이에 정렬 오차가 일어나는 것을 허용한다. 도그(41)는 커플링의 원통부(45)에 의해 둘러싸이고 그 원통부에 고정되어 있다. 구동 샤프트(43)는 또한 탄성 밀봉 링(44)에 의해 커플링의 상기 원통부(45)에 대해 밀봉되어 있다. 상기 밀봉 링은 또한 구동 샤프트(43)와 커플링의 원통부(45) 사이에 존재하는 유극을 센터링한다. 이런 식으로 한편으로는 하우징 부분(30)과, 다른 한편으로는 보상 커플링(38), 구동 샤프트(43) 사이의 간격은 밀봉되고, 이 간격은 토크 변환 장치 작동을 위해 오일과 같은 유체를 통과시키기에 적합하다.

또한, 상기 연결부(37)는, 가령 장착부의 마모 결과 발생하는 베어링(39,40)과 단부면(35,36) 사이의 어떠한 각도 오차도 보상하기 위해 볼 접속부 같은 이동을 실행할 수 있도록 구성되어 있다.

구동 샤프트(43)는 토크 변환 장치(46)에 연결되어 있다. 일반적인 토크 변환 장치처럼 상기 토크 변환 장치(46)는 비교적 유연하게 구성되어 있다. 토크 변환 장치(46)와 구동 샤프트가 로터(32)에 직접 연결된다면, 토크 변환 장치의 변형과 운동은 또한 로터(32)로 전송될 것이고, 이는 단부면(35,36) 위로의 누출 손실과, 로터(32)의 시징을 야기할 수 있다. 그러나, 상기 커플링(38)을 사용함으로써, 로터(32)와 구동 샤프트(43) 사이에 회전적으로 안정한 보상 연결부가 얻어진다. 도그(41,42)는 회전적으로 안정한 연결을 보장하며, 축방향 및 축방향에서 벗어나는 방향과 같은 다른 방향으로 약간의 운동과 변형이 가능하다. 밀봉 링(44)은 탄성적 성질 때문에 도그(41,42) 사이의 유극을 센터링한다. 상기 링(44)은 또한 로터(32)와 단부면(35,36) 사이의 누출 손실을 가능한 한 방지하며, 로터(32)는 시징이 방지된다.

평베어링(40) 내의 장착부와 함께 커플링(38) 둘레에 부시(45)가 마련되어 있기 때문에, 보상 설비가 구비된 토크 전송 장치 및 장착부에 대해, 축방향에서 보았을 때 길이가 짧은, 특히 콤팩트한 구조가 얻어진다. 그 결과, 토크 변환 장치의 지지부는 또한 상기 부재를 통해 장착부에 직접 작용하여, 샤프트에 어떠한 굽힘 모멘트도 발생하지 않는다.

각가의 단부면(35,36)과 로터(32) 사이에서는 약간의 유체 누출 손실이 항상 발생한다. 평베어링(39,40)과 로터(32)의 커플링을 커플링(38)에 사용한 결과, 각 단부면(35,36) 사이에서의 누출에 기인하는 유체의 배출이 어려워진다. 이러한 이유로, 유체 통로(49)는 로터(32)와 커플링(38) 사이의 접속부 위치에 설정하여 왔다. 이러한 경우에, 상기 통로는 확고한 연결부의 일체된 부분이지만, 로터(32) 및/또는 커플링(38)에 구멍을 형성할 수 있다. 그 결과, 상기 유체는 로터(32)와 단부면(35) 사이의 누출로부터 생긴 유체 중으로 흘러들어간다. 이러한 유체를 제거하기 위해 덕트(49)가 설치된다. 상기 덕트에 제한부를 설치할 수가 있으며, 그러면 평베어링에 대한 윤활 상태에 영향을 줄 가능성이 있다. 상기 제한 개구가 작을수록, 보다 많은 양의 오일이 베어링을 통해 강제적으로 빠져나가게 된다. 덕트(49)는 베어링(51)을 통한 누출로부터 생기는 유체를 제거하기 위해 덕트(48)와 합류한다. 이 합류 지점으로부터, 상기 누출 손실에 기인하는 유체는 로터리 펌프로부터 덕트(50)를 통해 전동 장치에 공급된다.

커플링을 사용함으로써 로터와 구동 샤프트 사이에 회전적으로 안정한 보상 연결부를 얻을 수가 있어, 토크 변환 장치의 변형과 운동이 로터로 전송되지 않게 되고, 따라서 단부면 위로의 누출 손실과 로터의 시징이 방지된다.

Claims (14)

1. 펌프 하우징, 구동 샤프트가 구비된 로터, 이 로터의 홈에서 이동 가능한 이동 부재, 상기 로터를 둘러싸는 캠 링, 상기 로터의 양 측면에 인접하는 단부면이 마련되어 있고, 상기 단부면 중 적어도 한 단부면에는 1개 이상의 공급 개구 또는 배출 개구가 형성되어 있으며, 상기 캠 링, 로터, 이동 부재, 단부면은 펌프 챔버의 경계를 정하고, 상기 로터와 구동 샤프트 사이에는 회전적으로 안정한 보상 커플링이 설치되어 있는 자동차의 전동 장치용 로터리 펌프에 있어서,

   상기 보상 커플링(38)은 부시 형태의 구조이고 펌프 하우징(31) 내부의 베어링에 장착되며, 상기 펌프 하우징(31) 내의 장착부(40)는 상기 보상 커플링 둘레에서 맞물리고 상기 로터(32)의 단부면(35)에 인접하는 것을 특징으로 하는 로터리 펌프.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 보상 커플링은 상기 구동 샤프트(43) 및 로터(32)와 일체로 되어 있는 것인 로터리 펌프.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 보상 커플링과 상기 로터 사이의 연결부에는 유극이 없고, 상기 보상 커플링과 상기 구동 샤프트 사이의 연결부는 보상 작용을 하는 것인 로터리 펌프.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 보상 커플링과 상기 구동 샤프트 사이의 연결부에는 유극이 없고, 상기 보상 커플링과 상기 로터 사이의 연결부는 보상 작용을 하는 것인 로터리 펌프.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 보상 커플링과 상기 로터 사이의 연결부 및 상기 보상 커플링과 상기 구동 샤프트 사이의 연결부는 모두 보상 작용을 하는 것인 로터리 펌프.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보상 커플링은 1개 이상의 도그 커플링(41,42)을 포함하는 것인 로터리 펌프.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 보상 커플링은 1개 이상의 베어링에 장착되는 것인 로터리 펌프.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 베어링은 1개 이상의 평베어링(39,40)을 포함하는 것인 로터리 펌프.
9. 청구항 1에 있어서, 상기 보상 커플링은 중공 샤프트(45)를 포함하는 것인 로터리 펌프.
10. 청구항 9에 있어서, 상기 구동 샤프트(43)는 회전적으로 안정한 보상 커플링이 구비된 중공 샤프트(45)에 수용되고, 상기 중공 샤프트는 회전적으로 안정한 방식으로 상기 로터(32)에 수용되는 것인 로터리 펌프.
11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서, 상기 구동 샤프트(43)는 자동차 전동 장치의 샤프트 둘레에 축방향으로 놓이는 중공 샤프트이고, 연속 가변 전동 장치로서 구성된 것인 로터리 펌프.
12. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보상 커플링 수단은 중공 샤프트를 포함하고, 상기 구동 샤프트는 회전적으로 안정한 보상 커프링이 마련된 상기 중공 샤프트 내에 수용되고 또는 상기 중공 샤프트는 회전적으로 안정한 방식으로 상기 로터에 수용되며, 상기 구동 샤프트와의 연결 위치와 상기 로터와의 연결 위치 사이에서 상기 중공 샤프트는 적어도 부분적으로 어느 정도 더 탄성적인 로터리 펌프.
13. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 유체 누출 손실을 제거하기 위한 구멍과 덕트가 보상 커플링의 부근에서 로터리 펌프에 형성되어 있는 것인 로터리 펌프.
14. 청구항 13에 있어서, 상기 덕트는 로터리 펌프의 하우징에 합체되는 것인 로터리 펌프.