KR101106828B1 - 펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 펌프, 특히 트랜스미션에 오일을 공급하기 위한 베인셀 펌프(vane cell pump)에 관한 것이다. 상기 펌프는 펌프 하우징(11) 및 상기 펌프 하우징(11) 내부에 배치된 회전 그룹을 포함하고, 상기 회전 그룹은 특히 사이드 플레이트(19)를 가지며, 상기 사이드 플레이트는 자신과 펌프 하우징(1) 사이에 적어도 일시적으로 축방향 갭(27)이 형성되는 방식으로 상기 펌프 하우징(1) 내에 배치될 수 있다. 펌프 하우징(2) 내부에는 샤프트가 배치되고, 상기 샤프트(3) 주위의 리세스 내에 로터리 샤프트 씰(rotary shaft seal)(9)이 장착된다. 상기 로터리 샤프트 씰은 펌프 하우징(1) 상에서 반경 방향으로 외부에 대해 회전 그룹을 밀폐하고, 샤프트 상에서 제 1 씰링 립(sealing lip)을 이용하여 반경방향으로 회전 그룹을 밀폐한다.
로터리 샤프트 씰, 샤프트, 펌프, 하우징, 밀봉

Description

펌프{PUMP}
본 발명은 펌프, 특히 트랜스미션에 오일을 공급하기 위한 베인셀 펌프(vane cell pump)에 관한 것으로, 상기 펌프는 펌프 하우징 및 상기 펌프 하우징 내부에 배치된 회전 그룹을 포함하고, 상기 회전 그룹은 특히 사이드 플레이트를 가지며, 상기 사이드 플레이트는 자신과 펌프 하우징 사이에 적어도 일시적으로 축방향 갭이 형성되는 방식으로 상기 펌프 하우징 내에 배치될 수 있다. 펌프 하우징 내부에는 샤프트가 배치되고, 상기 샤프트 주위의 리세스 내에 로터리 샤프트 씰(rotary shaft seal)이 장착된다. 상기 축방향 갭은 사이드 플레이트 내 흡기 노듈(suction nodule) 및 그에 상응하는 펌프 하우징 내 영역을 나타내는 흡기압 영역과 특히 샤프트 주위에서 회전자 영역 내에 연장되는 누설 오일 압착 영역 사이의 단락을 의미한다.
따라서 본 발명의 목적은 이러한 단점들을 갖지 않는 펌프를 제공하는 것이다.
상기 목적은 펌프, 특히 트랜스미션에 오일을 공급하기 위한 베인셀 펌프를 통해 달성되며, 상기 펌프는 펌프 하우징 및 상기 펌프 하우징 내부에 배치된 회전 그룹을 포함하고, 상기 회전 그룹은 특히 사이드 플레이트를 가지며, 상기 사이드 플레이트는 자신과 펌프 하우징 사이에 적어도 일시적으로 축방향 갭이 형성되는 방식으로 상기 펌프 하우징 내에 배치될 수 있고, 상기 펌프 하우징 내부에는 샤프트가 배치되고, 상기 샤프트 주위의 리세스 내에 로터리 샤프트 씰이 장착되며, 상기 로터리 샤프트 씰은 펌프 하우징 상에서 반경 방향으로 외부에 대해 회전 그룹을 밀폐하고, 샤프트 상에서 제 1 씰링 립(sealing lip)을 이용하여 반경방향으로 회전 그룹을 밀폐하며, 이때 로터리 샤프트 씰은 샤프트(제 1 씰링 립)와 펌프 하우징 사이의 반경방향 밀봉에 추가로 펌프 하우징과 사이드 플레이트 사이의 축방향 밀봉을 구현한다. 축방향 밀봉에 의해 축방향 갭이 없어지는 펌프가 바람직하다.
축방향 밀봉이 축방향으로 작용하는 제 2 씰링 립에 의해 구현되는 펌프도 바람직하다. 또한, 반경방향으로 외부에 놓이는 로터리 샤프트 씰의 씰 바닥에 제 2 씰링 립이 배치되는 펌프가 바람직하다.
본 발명에 따른 한 펌프는, 로터리 샤프트 씰이 반경방향 외부에 놓인 씰 섹션이 펌프 내부의 반대쪽을 향하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 사이드 플레이트가 펌프 하우징에 대해 축방향으로 스페이서 수단 위에 장착되는 펌프가 바람직하다. 또한 제 2 축방향 씰링 립이 샤프트에 접촉되지 않는 펌프도 바람직하다. 이는 상기 씰링 립이 샤프트 밀봉에 사용되지 않고, 하우징과 사이드 플레이트 사이의 갭을 없애는데 사용된다는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 또 다른 한 펌프는, 사이드 플레이트가 밀봉 장치를 포함하고, 상기 밀봉 장치는 펌프 하우징을 탄력적으로 가압함으로써 정지 상태, 즉 펌프의 무압력 상태에서 축방향 갭을 (탄성력에 의해) 확장시키는 것을 특징으로 한다. 부품 공차에 의해 변동하는 갭이 축방향 밀봉에 의해 제거되는 펌프도 바람직하다. 축방향 밀봉에 의해 펌프의 흡기 오일 압착 영역에 대해 누설 오일 압착 영역이 밀봉되는 펌프도 바람직하다. 상기 펌프는, 펌프의 스타트업/스타트시 누설 오일 압착 영역과 흡기 오일 압착 영역 사이의 단락이 방지되고, 그럼으로써 특히 저온에서의 흡기 지연이 방지된다는 장점을 갖는다.
이제 도면을 참고로 본 발명을 기술한다.
도 1은 본 발명에 따른 펌프의 정지 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 펌프의 작동 상태를 도시한 도면이다.
도 1에는 본 발명에 따른 펌프의 일부분의 횡단면도가 도시되어 있다. 본 도면에서 펌프는 정지 상태에 있다. 펌프 하우징(1) 내에는 샤프트(3)가 미끄럼 베어링(5) 내에 장착되어 있다. 로터리 샤프트 씰(9)은 횡단면이 L자형인 지지 바디(11)를 가지며, 상기 지지 바디는 예컨대 금속 재료로 제조될 수 있다. 지지 바디(11)의 한 쪽 레그는 펌프 하우징(1)에 대해 밀봉력을 갖는 탄성 밀봉층(13)으로 둘러싸여 있다. 회전하는 샤프트(3) 위에서 슬라이딩하는 1개의 제 1 씰링 립(16) 또는 이 경우 다수의 씰링 립(16)을 가질 수 있는 밀봉 영역(15)이 샤프트(3)의 표면에 대해 밀봉된다. 밀봉 영역(15)의 씰링 립들은 스프링 바디(17)의 탄성력에 의해 추가로 샤프트(3)의 표면으로 가압된다. 밀봉 영역(15)은 횡단면이 L자형인 지지 바디(11)의 다른 한 쪽 레그에 배치된다.
펌프는 또한, 반경방향으로 이동 가능한 베인(vane)이 움직일 수 있게 배치되어 있는 반경방향 홈들을 가진 회전자, 행정 윤곽 링(stroke contour ring) 및 배면 압력판 또는 배면 커버로 구성된 (본 도면에는 자세히 도시되지 않은) 회전 그룹의 축방향 전방부를 하우징으로 종결시키는 사이드 플레이트(19)를 갖는다. 사이드 플레이트(19)는 리세스(21) 내에 소위 콤비 씰(combi seal)(23)을 포함하며, 상기 콤비 씰은 환상(circular)이 아닌 사이드 플레이트의 특정 영역에 걸쳐서 연장됨으로써 하우징(1) 내에서 소위 중간 용적부(25)(DE 100 27 990 A1 참조)의 영역을 반경방향 및 축방향으로 밀봉한다. 펌프가 정지한 상태에서는 상기 씰(23)의 탄성력이 상응하는 탄성력 작용을 발생시킴으로써 사이드 플레이트(19)를 하우징(1)으로부터 멀리 밀어내며, 그 결과 축방향 갭(27)이 발생한다. 축방향 갭(27)은 펌프가 정지한 상태에서 스페이서 수단(29), 소위 로커 링(rocker ring) 옆을 지나서 형성될 정도로 크다.
로터리 샤프트 씰(9)의 장착 위치는, 상기 로터리 샤프트 씰이 일반 샤프트 씰에 비해 180°회전되어 설치됨에 따라 상기 로터리 샤프트 씰의 양 밀봉 레그(13, 15)가 펌프 내부로부터 서로 엇갈린 방향으로 향한다는 점에서 샤프트 씰에서의 일반적인 적용과 차이가 있다. 본 발명에 따르면 로터리 샤프트 씰(9)은 추가의 제 2 씰링 립(31)을 가지며, 상기 제 2 씰링 립은 탄성 밀봉층(13)에 사출성형됨으로써 펌프 하우징(1)과 사이드 플레이트(19) 사이의 축방향 갭(27)을 없애며, 그 결과 밀봉이 달성된다. 제 2 씰링 립(31)에 의한 밀봉이 필요한 이유는, 영역 33에 베인셀 펌프의 압력 챔버로부터 회전자와 사이드 플레이트 사이의 누설 갭 옆을 지나 흐르는 압력 오일에 의해 발생하는 소정의 누설 오일 압력이 가해지기 때문이다. 그에 반해 갭(27) 내부에는 펌프의 흡기압이 가해지며, 상기 흡기압은 영역 33의 누설 오일 압력보다 더 낮다. 즉, 펌프 작동이 개시되면 사이드 플레이트(19)와 펌프 하우징(1) 사이에 부품들의 공차 레벨에 따라 상이한 크기의 갭(27)이 생긴다. 상기 갭(27)은 (도면에 도시되지 않은), 사이드 플레이트 내 흡기 노듈 및 펌프 하우징 내 대응 영역에 의해 형성되는 펌프 흡기 챔버와, 회전자의 영역에서 특히 샤프트 주위에 샤프트 중간을 지나 회전 그룹 내부 공간으로 연장되는 누설 오일 압착 영역(33) 사이를 연결할 수 있다. 상기 영역에서는 상기 압착 영역들 사이에 단락이 발생할 수 있고, 그러한 단락은 예컨대 특히 저온에서 흡기 지연을 초래할 수 있다. 상기 연결은 로터리 샤프트 씰(9)의 축방향 씰링 립(31)에 의해 단속되고, 이러한 상황에서는 흡기 문제가 더 이상 발생하지 않는다. 공차 체인(tolerance chain)으로 인해 다양한 펌프에 대해 축방향 씰링 립의 상이한 크기의 곡률이 제공된다. 축방향 씰링 립의 설계는, 모든 공차 레벨에서 씰링 기능이 보증되고, 갭이 확실하게 제거되어 밀봉될 수 있도록 선택된다.
중간 용적부(25)의 기능은 문서 DE 10027990A1에 기술되어 있다.
도 2에는 작동 상태에 있는 펌프의 횡단면이 도시되어 있다. 펌프 작동 중에는 회전 그룹 뒷쪽의 압력이 펌프 하우징(1) 내 스페이서 수단(29)에 대해 회전 그룹 및 사이드 플레이트(19)를 가압함으로써 씰링 갭(27)이 감소된다. 그럼으로써 원주에 걸쳐서 연장되는 폐쇄형 스페이서 링(29)이 누설 오일 영역(33)과 흡기 오일 압착 영역 사이의 밀폐를 달성한다. 상기 압력에 의해 콤비 씰(23)이 가압되고, 갭(27)이 더 이상 확장될 수 없게 된다. 회전 그룹 및 사이드 플레이트(19)에 가해지는 압력의 크기에 따라 소위 로커 링(29) 위의 사이드 플레이트(19)가 휘어질 수 있고, 그럼으로써 갭(27)의 폭이 변동할 수 있다. 로터리 샤프트 씰(9)의 제 2 탄성 씰링 립(31)은 영역 33에서의 누설 압력에 의해 반경방향으로 멀리 눌려지거나 그 반대의 작용을 받지 않으면서, 이러한 갭(27)의 변동에 동참해야 한다. 즉, 축방향 씰링 립(31)은 추후 발생할 차압(differential pressure)으로 인해 바깥쪽으로 뒤집히지 않아야 한다.
또 다른 해결 방법으로는, 로터리 샤프트 씰 및 축방향으로 밀폐 작용을 하는 추가의 O-링이 있다. 그러나 이 경우에는 2개의 기능을 가진, 즉 별도의 씰링 립을 사용하여 반경방향 밀봉 및 축방향 밀봉을 구현하는 단 1개의 부품만이 사용되기 때문에, 축방향 씰링 립을 구비한 로터리 샤프트 씰이 유리하다. 본 발명의 범주에서 축방향 씰링 립의 다른 실시예/변형예도 고려될 수 있다.

Claims (10)

  1. 트랜스미션에 오일을 공급하기 위한 펌프에 있어서,
    펌프 하우징(1) 및 상기 펌프 하우징(1) 내부에 배치된 회전 그룹을 위한 사이드 플레이트(19) -상기 사이드 플레이트(19)와 상기 펌프 하우징(1) 사이에는 적어도 일시적으로 축방향 갭(27)이 형성됨- 와,
    상기 펌프 하우징(1) 내에 장착되는 샤프트(3)와,
    상기 샤프트(3) 주위의 리세스(7) 내에 배치되는 로터리 샤프트 씰(9)
    을 포함하며,
    상기 로터리 샤프트 씰(9)은,
    상기 펌프 하우징(1) 상의 표면에 대해 회전 그룹을 반경 방향으로 밀폐하고, 제 1 씰링 립(16)으로 상기 샤프트(3) 상의 회전 그룹을 반경 방향으로 밀폐함으로써 상기 샤프트(3)와 상기 펌프 하우징(1) 사이의 반경방향 밀봉을 형성하며,
    제 2 씰링 립(31)으로 상기 펌프 하우징(1)과 상기 사이드 플레이트(19) 사이의 축방향 밀봉을 형성하는 것을 특징으로 하는 펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 축방향 밀봉에 의해 상기 축방향 갭(27)이 없어지는 것을 특징으로 하는 펌프.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 씰링 립(31)은,
    상기 로터리 샤프트 씰(9)의 반경방향으로 외부에 있는 탄성 밀봉층(13)에 배치되는 것을 특징으로 하는 펌프.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 펌프 하우징(1)에 대한 축방향으로 상기 사이드 플레이트(19)가 스페이서 수단(29) 위에 장착되는 것을 특징으로 하는 펌프.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 씰링 립(31)이 상기 샤프트(3)에 접촉되지 않는 것을 특징으로 하는 펌프.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 사이드 플레이트(19)는 콤비 씰(23)을 포함하고, 상기 콤비 씰(23)은 상기 펌프 하우징(1)에 대해 상기 사이드 플레이트(19)를 탄력적으로 가압함으로써 상기 축방향 갭(27)을 생성 또는 확장시키는 것을 특징으로 하는 펌프.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 축방향 갭(27)은 상기 펌프 하우징(1)과 상기 사이드 플레이트(19) 사이의 부품 공차(tolerance)에 따라 크기가 달라지는 것을 특징으로 하는 펌프.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 축방향 밀봉에 의해 상기 펌프의 흡기 오일 압착 영역에 대해 누설 오일 압착 영역이 밀봉되는 것을 특징으로 하는 펌프.
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