KR100583510B1 - 베인 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 조향장치에 조력하기 위하여 오일을 압출하는 베인 펌프에 관한 것으로서, 특히 구성부품의 구조를 변경하여 제조와 조립에 이점을 가질 수 있는 베인 펌프에 관한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 베인펌프는 내부에 회전축이 끼워지는 구멍과 함께 다수개의 부품들이 수납되는 보어가 형성된 하우징과, 상기 회전축이 끼워지고 상기 하우징의 보어에 설치되며 오일통로를 갖는 전단부판과, 상기 회전축이 중앙에 끼워져 회전축과 함께 회전되고 방사형으로 슬롯이 형성되어 그 슬롯에 각각 베인이 끼워져 상기 하우징에 조립되는 회전자와, 상기 회전자의 외부에 끼워지고 내부면이 원형과 타원형을 합한 모양으로 이루어져 상기 베인들과 함께 오일을 압출하게 되는 공간을 형성하는 캠 링과, 상기 캠 링의 후방에 하우징과 체결되는 후단부판을 포함하는 베인 펌프에 있어서, 상기 후단부판은 정면에 일정 두께의 돌출부가 형성되고, 그 돌출부의 일부가 절개되어 홈을 이룸으로써 상기 회전자와 캠 링 사이로 저압 상태의 오일을 안내하게 되는 통로가 형성되고, 그 정면에 상기 하우징에 형성된 조립구멍에 대응하는 위치에 조립용 핀이 끼워지는 조립구멍이 형성된다.

Description

베인 펌프 {VANE PUMP}

도 1은 본 발명에 의한 베인 펌프의 사시도,

도 2는 본 발명에 의한 베인 펌프의 분해 사시도,

도 3은 본 발명에 의한 베인 펌프에서 하우징과 전단부판이 제거된 상태에서의 사시도,

도 4는 도 3에서 캠 링과 회전자가 제거된 후단부판의 사시도,

도 5는 본 발명에 의한 베인 펌프에서 후단부판을 제거한 상태의 정면도,

도 6은 도 5에 도시된 Ⅵ-Ⅵ선에 의한 단면도,

도 7은 도 5에 도시된 Ⅶ-Ⅶ선에 의한 단면도,

도 8은 도 5에 도시된 Ⅷ-Ⅷ선에 의한 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10 : 베인 펌프 11 : 하우징

12 : 회전축 13 : 전단부판

14 : 캠 링 15 : 회전자

16 : 베인 17 : 후단부판

본 발명은 차량의 조향장치에 조력하기 위하여 오일을 압출하는 베인 펌프에 관한 것으로서, 특히 구성부품의 구조를 변경하여 제조와 조립에 이점을 가질 수 있는 베인 펌프에 관한 것이다.

베인 펌프는 회전자에 일정 각 마다 방사형으로 외면이 개방된 다수개의 슬롯이 형성되고 그 각각의 슬롯에 베인이 설치되고, 그 회전자가 캠 링과 같이 내부가 원형과 타원형으로 형성된 부재 내부에서 회전동력을 전달받아 회전됨으로써 회전자의 베인이 원심력에 의해 원형과 타원형의 캠 링 내부에 접하면서 회전되며, 2개의 베인, 전단부판, 후단부판과 캠 링의 내부면에 의해 용적이 형성되고, 이 용적은 회전자가 회전함에 따라 변화하면서 흡입포트에서 오일을 유입하고 토출포트에서 오일을 압출시키게 된다.

여기에서 전단부판, 후단부판, 캠링은 회전되지 않도록 하우징에 고정되어야 하며, 이를 위해 외면을 처음부터 타원형이나 그 밖의 모양으로 형성하고, 캠 링이 설치되는 하우징의 모양 또한 그와 같이 형성한 것이 있으나, 원형으로 형성하는 경우에 비하여 높은 가공성을 요구하게 되는 문제점이 있다. 그 외의 다른 구조들도 캠 링의 회전을 방지하면서 캠 링을 하우징에 고정하는 방식을 취하고 있으나, 높은 가공도를 요구하는 구조로 많은 비용의 상승을 야기하게 되는 문제점이 있다.

또한, 이러한 종래의 베인 펌프는 후단부판으로부터 저압상태의 오일을 전달 받아 캠 링과 회전자 사이로 공급해야 하는 구조로서 오일 통로를 가지고 있어야 하기 때문에 오일의 유입이 어렵고, 제조 시에 다이캐스팅이 불가능한 구조를 갖게 됨으로써 원가 상승의 부담으로 작용하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 제조상의 이점을 얻기 위하여 조립이 용이한 구조를 가지는 베인 펌프를 제공하고자 한다.

또한, 하우징, 전단부판, 캠링, 후단부판의 구조를 변경하여 펌프 내부로 오일의 유입이 용이하고, 캐비테이션을 예방할 수 있는 구조를 갖는 베인 펌프를 제공하는데 있다.

본 발명에 의한 베인 펌프는 내부에 회전축이 끼워지는 구멍과 함께 다수개의 부품들이 수납되는 보어가 형성된 하우징과, 상기 회전축이 끼워지고 상기 하우징의 보어에 설치되며 오일통로를 갖는 전단부판과, 상기 회전축이 중앙에 끼워져 회전축과 함께 회전되고 방사형으로 슬롯이 형성되어 그 슬롯에 각각 베인이 끼워져 상기 하우징에 조립되는 회전자와, 상기 회전자의 외부에 끼워지고 내부면이 원형과 타원형을 합한 모양으로 이루어져 2개의 베인, 전단부판, 후반부판에 의해 오일을 압출하게 되는 공간을 형성하는 캠 링과, 상기 캠 링의 후방에 하우징과 체결되는 후단부판을 포함하는 베인 펌프에 있어서, 상기 후단부판은 정면에 일정 두께의 돌출부가 형성되고, 그 돌출부의 일부가 절개되어 홈을 이룸으로써 상기 회전자 와 캠 링 사이로 저압 상태의 오일을 안내하게 되는 통로가 형성되고, 그 정면에 상기 하우징에 형성된 조립구멍에 대응하는 위치에 조립용 핀이 끼워지는 조립구멍이 형성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 전단부판 및 캠 링은 상기 후단부판에 록 핀에 의해 조립되되, 록 핀의 전단부는 그 일부가 전단부판에 형성된 록 핀 홀에 끼워지고, 캠 링에 형성된 관통 록 핀 홀을 관통하여 그 후단부가 후단부판에 형성된 록 핀 홀에 끼워진다.

또, 상기 캠 링의 관통 록 핀 홀은 회전 중심을 중심으로 대칭되게 두 개 형성되되, 각 관통 록 핀 홀에는 단이 형성되며, 그 단은 서로 반대 방향으로 형성된 다.

이하, 본 발명의 실시 예를 참조된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선 참조된 도면, 도 1은 본 발명에 의한 베인 펌프의 사시도, 도 2는 본 발명에 의한 베인 펌프의 분해 사시도, 도 3은 본 발명에 의한 베인 펌프에서 하우징과 전단부판이 제거된 상태에서의 사시도, 도 4는 도 3에서 캠링과 회전자가 제거된 후단부판의 사시도, 도 5는 본 발명에 의한 베인 펌프에서 후단부판을 제거한 상태의 정면도, 도 6은 도 5에 도시된 Ⅵ-Ⅵ선에 의한 단면도, 도 7은 도 5에 도시된 Ⅶ-Ⅶ선에 의한 단면도, 도 8은 도 5에 도시된 Ⅷ-Ⅷ선에 의한 단면도이다.

본 발명에 의한 베인 펌프(10)의 외형 사시도가 도 1에 도시되어 있다. 하우징(11) 전면으로 돌출된 회전축(12)에는 엔진의 구동 회전축과 벨트 등으로 연결되는 풀리(20)가 설치되어 있다. 따라서 풀리(20)가 구동력을 전달 받아 회전하게 되 면 베인 펌프(10)의 회전축(12)도 회전하면서 오일을 압출하여 조향장치에 조력하게 된다.

도 1에 도시된 바와 같이 하우징(11)의 후방은 후단부판(17)이 결합되어 하우징 내부의 공간인 보어(11b)를 외부와 격리하도록 되어 있고, 조향장치로 압출되는 오일의 유량을 회전수에 따라 제어하기 위한 유량제어밸브의 하우징(11a)도 베인 펌프 하우징(11)과 함께 일체로 형성되어 있다. 외관상으로는 하우징(11)과 후단부판(17)만이 드러나 보일 뿐이다.

도 2는 베인 펌프 내부 구성부품의 결합을 보여주는 분해 사시도이다. 저압상태의 오일이 공급되는 통로를 이루는 홈(11d)을 갖는 보어(11b)가 형성된 하우징(11)에는 회전축(12)이 끼워지고, 하우징의 보어에 제1,2오링(31,32)이 조립된다. 그 후, 전단부판(13)에 제1록 핀(18)을 압입하여 끼우고 전단부판(13)을 하우징의 보어(11b) 내부의 회전축(12)에 조립한다. 캠 링(14)을 제1록 핀(18)과 회전축(12) 에 끼워 전단부판(13)과 조립한다. 베인(16)을 회전자(15)의 슬롯에 삽입하고, 회전자(15)를 캠 링(14)과 회전축(12)의 스플라인에 맞춰 조립한다.

또, 회전축(12)에 스냅 링(34)을 끼워 맞추고, 하우징(11)에 제3오링(33)을 안착하여 조립한다. 전단부판(13)과 캠 링(14)이 보어(11b)에 결합된 다음 마지막으로 후단부판(17)이 결합되어 조립이 완성된다. 후단부판(17)에 제2록 핀(18a)과 조립용 핀(17a)을 압입하고, 후단부판(17)의 제2록 핀(18a)과 전단부판(13)의 제1록 핀(18)을 이용하여 전단부판(13), 캠 링(14), 그리고 후단부판(17)을 조립하여 완전히 일체화한다. 후단부판(17)의 조립용 핀(17a)을 하우징(12)에 맞추고, 볼트 을 사용하여 후단부판(17)을 하우징(12)에 체결하여 조립을 완성한다.

물론, 캠 링(14)의 내부에는 회전자(15)가 설치되어 있는 상태에서 조립된다. 전술한 바와 같이 회전축(12)은 하우징(11)을 관통하여 풀리(20)와 연결된다. 전단부판(13)에는 절개부(13b)와 홀(13a)이 형성되어 오일 통로를 이루고, 중앙에는 회전축(12)이 관통되는 구멍이 형성되어 있으나, 회전축(12)과 함께 회전되는 것은 아니고 록 핀(18, 18a)이 그 록 핀 홀(13c)에 끼워져 고정된다. 캠 링(14)에도 절개부(14b)가 형성되고, 중앙의 공간은 원과 타원으로 이루어진 모양으로 형성되고 역시 관통 록 핀 홀(14a)이 형성되어 록 핀(18, 18a)에 의해 회전되지 않고 고정된다. 캠 링(14)의 중앙에는 회전자(15)가 조립되고, 회전자(15)에는 방사형으로 일정각도마다 슬롯이 형성되어 그 슬롯에 베인(16)이 각각 끼워져 조립된다. 회전자(15)는 물론 회전축(12)과 스플라인으로 맞물려 회전하게 된다. 마지막으로 후단부판(17)은 하우징(11)의 후방에 조립되어 보어(11b)를 밀폐한다.

도 4를 참고하면, 후단부판(17)의 정면이 잘 도시되어 있는데, 후단부판(17)은 그 정면에 일정두께 돌출된 돌출부(17b)가 형성되어 있고, 그 돌출부(17b)의 일부가 절개되어 절개부(17c)와 홈(17d)을 이룬다. 물론 이러한 절개부(17c)와 홈(17d)은 오일통로를 이루게 되는 것이다. 절개부(17c)에는 회전축(12) 중심을 중심으로 해서 대칭으로 두 개의 록 핀(18, 18a)의 후단부가 끼워지는 록 핀 홀이 형성되어 있다. 따라서 후단부판(17)이 하우징(11)에 고정되고, 캠 링(14) 그리고 전단부판(13)이 함께 후단부판(17)에 록 핀(18, 18a)에 의해 고정된다. 또 후단부판(17)의 정면 일측에는 조립구멍이 형성되고 하우징(11)에 이 조립구멍에 대응하는 위치에 조립구멍(11c)이 또 형성되어 있으며 한쪽의 조립구멍에 조립용 핀(17a)을 꽂은 상태에서 조립을 하게 되면 방향이 바뀌지 않고 정확하게 조립할 수 있다. 본 실시 예에서는 조립용 핀(17a)을 후단부판(17)에 끼운 상태에서 하우징(12)에 조립한다.

도 3에 캠 링(14)과 후단부판(17)이 조립된 모습이 도시되어 있는데, 록 핀(18, 18a)은 캠 링(14)의 관통 록 핀 홀(14a)을 통과하여 후단부가 후단부판(17)의 록 핀 홀에 끼워진 상태이다.

도 5는 후단부판(17)만을 제거한 다음 후방에 바라본 정면도로서, 회전자(15)의 회전에 의해 베인(16), 회전자(15) 외면, 캠 링(14) 내면이 이루는 공간의 변화를 알 수 있다. 실제로는 수직방향의 전단부판, 후단부판, 베인, 캠링의 내면에 의해서 공간이 형성되며, (1)번에서 오일이 유입되기 시작하는 구간이고, (2)번이 완전히 오일이 유입된 구간이며, (3)번에서 오일이 압출되기 시작하는 대원호 구간이고, (4)에서 완전히 오일이 토출되는 구간이며, (5)에서는 다음 단계로 넘어가는 소원호 구간이다. 동일한 과정이 1회전에 2차례 반복되기 때문에, 1회전에 오일의 유입이 2회, 압출이 2회 발생한다.

도 6을 참조하면, 저압상태의 오일은 하우징 보어의 홈(11d), 그리고 캠 링(14)의 외면이 이루는 공간 A로 유입된 다음 전단부판의 절개부(13b), 캠 링(14)의 절개부(14b)와 후단부판(17)의 절개부(17c)의 안내에 따라 회전자(15)와 캠 링(14) 사이로 유입된다. 회전자(15)와 캠 링(14) 사이로 이동된 오일은 전단부판(17)의 홀(13a)와 후단부판(17)의 홈(17d))의 안내에 따라 공간 B로 압출된 다음에 유량제 어밸브로 공급되는 흐름을 갖는다.

여기서, 중요한 점은 후단부판(17)의 전면에 돌출부(17b)를 형성하고 절개부(17c)와 홈(17d)을 형성하여 오일 통로를 구성함으로써 후단부판(17)의 내측으로 오일통로를 만들 필요가 없기 때문에 다이캐스팅에 의해 제조가 가능해지고, 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이 일부분의 살을 빼서 제작함으로써 소재를 절약할 수 있다. 또한, 공간 A에 저압 상태의 오일이 유입될 때 캠 링(14)과 전단부판(13)에 각각 절개부(14b,13b)를 형성하여 오일이 흡입 흐름을 원활하게 함으로써 캐비테이션을 최대한 억제함과 동시에 소음을 저감시킬 수 있다.

도 7은 록 핀(18,18a)이 끼워진 상태가 잘 도시되어 있다. 록 핀(18,18a)은 전단부판(13)의 일부, 캠 링(14)의 전체, 그리고 후단부판(17)의 일부가 끼워져 세 부재를 일체화하여 고정하게 된다. 다시 기술하지만, 후단부판(17)은 하우징(11)에 고정되기 때문에 록 핀(18,18a)에 의해 캠 링(14)과 전단부판(13)이 후단부판(17)에 고정되어 회전이 방지되는 것이다. 또, 제1록 핀(18)은 회전축(12)과 함께 지지핀 역할을 하여 캠 링(14)이 하우징의 보어(11b)와 회전축(12) 사이에서 용이하게 조립되도록 해준다.

또, 캠 링(14)에 형성된 관통 록 핀 홀(14a)에는 단(14c)이 형성되어 있는데, 그 단(14c)이 두 개의 홀에 대하여 반대 방향으로 형성되어 조립성을 향상시키게 된다.

도 8에는 조립용 핀(17a)의 모습이 잘 도시되어 있다. 조립구멍은 하우징(11)의 후단면과 이에 대응하는 후단부판(17)의 전단면에 형성되어 한쪽에 핀(17a) 을 끼우고 조립하면 조립이 수월하게 이루어지고 기준이 확보되기 때문에 방향이 바뀌는 것을 방지한다. 따라서 제2록 핀(18a)은 제1록 핀(18)과 함께 지지핀의 역할을 하여 전단부판(13), 캠 링(14), 후단부판(17)의 핀 홀에 끼워져 일체화되고, 반경 방향의 유격을 최소화해주게 된다.

또, 조립용 핀(17a)은 하우징(11)의 조립구멍(11c)에 고정하여 일체화된 전단부판(13), 캠 링(14), 그리고 후단부판(17)이 원주방향으로 유격을 최소화해 준다.

이와 같이, 본 발명에 의한 베인 펌프는 후단부판에 돌출부를 형성하고 그 돌출부에 오일통로를 형성하고 전단부판과 캠 링에 절단부를 형성하여 오일 흡입구조를 갖는 구조이기 때문에 캐비테이션을 최대한 억제하여 소음을 절감하고 오일 흡입을 원활하게 할 수 있는 효과를 제공한다.

또, 캠 링에 관통 록 핀 홀을 형성하여 전후단부판과 캠 링을 고정하게 되는 구조이기 때문에 매우 견고하다.

더불어, 조립용 핀을 사용하여 후단부판을 하우징에 조립하게 때문에 기준이 정해짐으로써 조립시 발생할 수 있는 불량을 미연에 방지할 수 있다.

본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변형 실시될 수 있다.

Claims (3)

1. 내부에 회전축이 끼워지는 구멍과 함께 다수개의 부품들이 수납되는 보어가 형성된 하우징과, 상기 회전축이 끼워지고 상기 하우징의 보어에 설치되며 오일통로를 갖는 전단부판과, 상기 회전축이 중앙에 끼워져 회전축과 함께 회전되고 방사형으로 슬롯이 형성되어 그 슬롯에 각각 베인이 끼워져 상기 하우징에 조립되는 회전자와, 상기 회전자의 외부에 끼워지고 내부면이 원형과 타원형을 합한 모양으로 이루어져 상기 베인들과 함께 오일을 압출하게 되는 공간을 형성하는 캠 링과, 상기 캠 링의 후방에 하우징과 체결되는 후단부판을 포함하는 베인 펌프에 있어서,

   상기 후단부판은 정면에 오일을 안내하기 위하여 일정한 모양과 넓이를 갖는 얇은 두께의 돌출부가 형성되고, 그 돌출부의 일부가 절개되어 홈을 이룸으로써 상기 회전자와 캠 링 사이로 저압 상태의 오일을 안내하게 되는 통로를 형성하게 되고, 그 정면에 상기 하우징에 형성된 조립구멍에 대응하는 위치에 조립용 핀이 끼워지는 조립구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 베인 펌프.
2. 제1항에 있어서,

   상기 전단부판 및 캠 링은 상기 후단부판에 록 핀에 의해 조립되되, 록 핀의 전단부는 그 일부가 전단부판에 형성된 록 핀 홀에 끼워지고, 캠 링에 형성된 관통 록 핀 홀을 관통하여 그 후단부가 후단부판에 형성된 록 핀 홀에 끼워진 것을 특징으로 하는 베인 펌프.
3. 제2항에 있어서,

   상기 캠 링의 관통 록 핀 홀은 회전 중심을 중심으로 대칭되게 두 개 형성되되, 각 관통 록 핀 홀에는 단이 형성되며, 그 단은 서로 반대 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 베인 펌프.

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