KR101301406B1 - 엔진 오일용 기계식 다단 가변 베인 펌프 - Google Patents

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KR101301406B1
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Abstract

본 발명은, 엔진 오일용 기계식 다단 가변 베인 펌프에 관한 것으로, 펌프 하우징(110)과; 상기 펌프 하우징(110)에 회전 가능하게 결합되는 구동축(120)과; 상기 구동축(120)에 결합되어 상기 구동축(120)의 구동에 의해 회전되는 로터(130)와; 상기 로터(130) 내에 슬라이딩 이동 가능하게 반경 방향으로 결합되는 복수의 베인(133)과; 상기 구동축(120)과 편심된 중심을 가지고, 상기 펌프 하우징(110)에 결합된 피벗핀(160)을 중심으로 하여 상기 로터(130)와 상기 펌프 하우징(110) 사이를 회전 가능하게 상기 피벗핀(160)에 결합된 캠링(150)과; 상기 캠링(150), 상기 로터(130) 및 상기 베인(133)에 의해 구획된 압력실과; 상기 로터(130)의 회전 중심인 구동축(120)에 대하여 상기 캠링(150)의 편심량을 증대시키는 방향으로 상기 캠링(150)을 탄성 가압하는 메인 가압수단(193)과; 상기 메인 가압수단(193)에 대향한 위치에 마련되어 상기 로터(130)의 회전 중심인 구동축(120)에 대하여 상기 캠링(150)의 편심량을 감소시키는 방향으로 상기 캠링(150)을 탄성 가압하는 보조 가압수단(195)과; 상기 압력실 중에서 유체의 압력이 증가하는 고압측과 연통되어 상기 로터(130)의 회전 중심인 구동축(120)에 대하여 상기 캠링(150)의 편심량을 감소시키는 방향으로 상기 캠링(150)을 가압 가능하게 상기 캠링(150)과 상기 펌프 하우징(110) 사이에 마련된 압력 챔버(180)와; 상기 메인 가압수단(193) 또는 상기 보조 가압수단(195)의 가압력을 조절할 수 있는 가압 조절부재(230)를 더 포함하며, 상기 가압 조절부재(230)는, 조절부재 본체(231)와, 상기 조절부재 본체(231)의 단부에 상기 메인 가압수단(193) 또는 상기 보조 가압수단(195)을 지지하고 상기 메인 가압수단(193) 또는 상기 보조 가압수단(195)을 위치 유지시키는 지지부(237)와, 상기 압력실의 유체가 외부로 누설되지 않도록 누설을 예방하는 오링(235)과, 상기 메인 가압수단(193) 또는 상기 보조 가압수단(195)의 길이를 조절하여 가압 탄성력을 조절할 수 있는 길이 조절부(233)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에, 구조가 간단하고 조절이 용이한 기계식 다단 가변 베인 펌프를 제공할 수 있다.

Description

엔진 오일용 기계식 다단 가변 베인 펌프 {Mechanically multi-staged variable Vane Pump for the Engine Oil}
본 발명은 엔진 오일용 기계식 다단 가변 베인 펌프에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 베인 펌프의 가변량을 기계적으로 여러 단계로 할 수 있도록 구조를 개선한 엔진 오일용 기계식 다단 가변 베인 펌프에 관한 것이다.
일반적으로 엔진에 오일을 공급하는 펌프로 베인 펌프와 기어 펌프 등을 사용한다. 그 중에서 베인 펌프는 회전수에 따라 용량이 가변되는 가변 베인 펌프가 많이 사용되고 있다.
회전수에 따라 용량을 가변시키는 과정에서 펌프의 가변되는 량을 조절하기 위하여 다양한 수단을 구비하고 있으며, 대한민국 특허공개공보 제10-2010-21873호와 일본 공개특허공보 특개2010-209718를 일 예로 들 수 있다.
이러한 종래 기술은 가압 탄성력을 구비한 스프링을 구비하고 있으며, 회전수에 따라 여러 단계로 펌프의 가변량을 조절하기 위하여 유압 배관 내지 회로 상에 복잡한 구조의 제어 수단(예를 들면, 솔레노이드 밸브) 등을 구비하고 있으며, 이러한 구조로 인해 배관 라인이 복잡해진다.
구조가 복잡하면, 부품 수가 많아 지고, 고장이나 비용 등이 증가하며, 제어하는 시스템도 복잡해 질 우려가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 간단한 구조로 여러 단계로 펌프의 가변량을 조절할 수 있는 엔진 오일용 기계식 다단 가변 베인 펌프를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 소비동력 및 작용 토오크를 감소시키고 성능을 향상시킬 수 있으며, 특히, 중속 구간에서 소비동력을 획기적으로 감소시킬 수 있는 엔진 오일용 기계식 다단 가변 베인 펌프를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 부품 수를 최소화하면서 다 단계로 펌프의 가변량을 제어할 수 있는 엔진 오일용 기계식 다단 가변 베인 펌프를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 비용을 절감할 수 있는 엔진 오일용 기계식 다단 가변 베인 펌프를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 간단하고 편리하게 가압 조절수단의 가압 탄성력을 조절할 수 있는 엔진 오일용 기계식 다단 가변 베인 펌프를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 다단계로 가변량을 조절할 수 있는 엔진 오일용 기계식 다단 가변 베인 펌프를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은, 펌프 하우징과; 상기 펌프 하우징에 회전 가능하게 결합되는 구동축과; 상기 구동축에 결합되어 상기 구동축의 구동에 의해 회전되는 로터와; 상기 로터 내에 슬라이딩 이동 가능하게 반경 방향으로 결합되는 복수의 베인과; 상기 구동축과 편심된 중심을 가지고, 상기 하우징에 결합된 피벗핀을 중심으로 하여 상기 로터와 상기 하우징 사이를 회전 가능하게 상기 피벗축에 결합된 캠링과; 상기 캠링, 상기 로터 및 상기 베인에 의해 구획된 압력실과; 상기 로터의 회전 중심인 구동축에 대하여 상기 캠링의 편심량을 증대시키는 방향으로 상기 캠링을 탄성 가압하는 메인 가압수단과; 상기 메인 가압수단에 대향한 위치에 마련되어 상기 로터의 회전 중심인 구동축에 대하여 상기 캠링의 편심량을 감소시키는 방향으로 상기 캠링을 탄성 가압하는 보조 가압수단과; 상기 압력실 중에서 유체의 압력이 증가하는 고압측과 연통되어 상기 로터의 회전 중심인 구동축에 대하여 상기 캠링의 편심량을 감소시키는 방향으로 상기 캠링을 가압 가능하게 상기 캠링과 상기 펌프 하우징 사이에 마련된 압력 챔버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계식 다단 가변 베인 펌프에 의해 달성된다.
또한, 상기 캠링은 상기 피벗핀의 대향되는 위치에 상기 하우징을 향하여 돌출된 아암을 더 포함하며, 상기 메인 가압수단과 상기 보조 가압수단은 각각 상기 아암에 대향되는 위치에서 상기 하우징에 결합되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 메인 가압수단의 탄성 가압력이 상기 보조 가압수단의 탄성 가압력보다 큰 것이 바람직하다.
또한, 상기 메인 가압수단 또는 상기 보조 가압수단은 각각 복수로 마련되어 병렬로 배치된 것이 바람직하다.
또한, 상기 아암은 상기 각 가압수단에 대응하여 상기 각 가압수단에 결합 가능하게 마련된 접촉부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 메인 가압수단 또는 상기 보조 가압수단의 가압력을 조절할 수 있는 가압 조절부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 보조 가압수단이 상기 캠링을 가압하는 과정에서 상기 캠링에 가압력을 전달하지 못하도록 상기 보조 가압수단의 이동을 제한 가능하게 상기 하우징에 마련된 착좌면을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 메인 가압수단과 상기 보조 가압수단은 각각 위치 유지 가능하게 상기 하우징에 수용되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 메인 가압수단의 조정하중은 상기 보조 가압수단의 조정하중보다 작은 것을 특징으로 하는 기계식 다단 가변 베인 펌프.
본 발명에 따르면, 간단한 구조로 여러 단계로 펌프의 가변량을 조절할 수 있다.
또한, 소비동력 및 작용 토오크를 감소시키고 성능을 향상시킬 수 있으며, 특히, 중속 구간에서 소비동력을 획기적으로 감소시킬 수 있다.
또한, 부품 수를 최소화하면서 다 단계로 펌프의 가변량을 제어할 수 있으며, 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 경제적인 비용을 절감할 수 있다.
또한, 간단하고 편리하게 가압 조절수단의 가압 탄성력을 조절할 수 있고, 보다 많은 단계로 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기계식 다단 가변 베인 펌프의 단면도,
도 2a 내지 도 2d는 도 1의 베인 펌프의 작동 과정을 설명하기 위한 단면도,
도 3은 도 1에 작용하는 힘을 설명하기 위한 개략도,
도 4는 본 발명에 따른 베인 펌프의 회전수-압력선도를 표시한 그래프,
도 5는 다른 실시예를 설명하기 위한 부분 확대 단면도,
도 6a 및 도 6b는 또 다른 실시예를 설명하기 위한 부분 확대 단면도이다.
본 발명에 따른 엔진 오일용 기계식 다단 가변 베인 펌프(100, 이하에서 '베인 펌프'라고 함)의 실시예들에 대하여 도 1 내지 도 6b를 참조하여 이하에서 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기계식 다단 가변 베인 펌프의 단면도이고, 도 2a 내지 도 2d는 도 1의 베인 펌프의 작동 과정을 설명하기 위한 단면도이며, 도 3은 도 1에 작용하는 힘을 설명하기 위한 개략도이고, 도 4는 본 발명에 따른 베인 펌프의 회전수-압력선도를 표시한 그래프이며, 도 5는 다른 실시예를 설명하기 위한 부분 확대 단면도이고, 도 6a 및 도 6b는 또 다른 실시예를 설명하기 위한 부분 확대 단면도이다.
베인 펌프(100)는, 펌프 하우징(110)과, 펌프 하우징(110)에 회전 가능하게 결합되는 구동축(120)과, 구동축(120)에 결합되어 구동축(120)의 구동에 의해 회전되는 로터(130)와, 로터(130) 내에 슬라이딩 이동 가능하게 반경 방향으로 결합되는 복수의 베인(133)과, 구동축(120)과 편심된 중심을 가지고 펌프 하우징(110)에 결합된 피벗핀(160)을 중심으로 하여 로터(130)와 펌프 하우징(110) 사이를 회전 가능하게 피벗핀(160)에 결합된 캠링(150)과, 캠링(150), 로터(130) 및 베인(133)에 의해 구획된 압력실(171, 173)과, 로터(130)의 회전 중심인 구동축(120)에 대하여 캠링(150)의 편심량을 증대시키는 방향으로 캠링(150)을 탄성 가압하는 메인 가압수단(193)과, 메인 가압수단(193)에 대향한 위치에 마련되어 로터(130)의 회전 중심인 구동축(120)에 대하여 캠링(150)의 편심량을 감소시키는 방향으로 캠링(150)을 탄성 가압하는 보조 가압수단(195)과, 압력실(171, 173) 중에서 유체의 압력이 증가하는 고압측과 연통되어 로터(130)의 회전 중심인 구동축(120)에 대하여 캠링(150)의 편심량을 감소시키는 방향으로 캠링(150)을 가압 가능하게 캠링(150)과 펌프 하우징(110) 사이에 마련된 압력 챔버(180)를 포함한다.
펌프 하우징(110)은 외관을 형성하고 미도시된 유체를 저장하는 미도시된 저장조에서 베인 펌프(100)로 유체가 유입되는 미도시된 유입구와 베인 펌프(100)에서 가압된 유체가 베인 펌프(100) 외부로 배출되는 미도시된 배출구를 포함한다.
펌프 하우징(110)은 가압수단(193, 195)이 수용되어 위치 유지될 수 있도록 메인 가압수단 수용부(113)와 보조 가압수단 수용부(115)를 구비하고 구성 부품을 수용한다. 펌프 하우징(110)의 중앙 영역에는 엔진에서 구동력을 전달받아 구동되는 구동축(120)이 결합되어 있다. 펌프 하우징(110)은 도 1의 단면을 덮는 미도시된 커버를 포함한다.
펌프 하우징(110)에는 캠링(150)의 회전 운동의 중심축이 되는 피벗핀(160)이 결합된다. 펌프 하우징(110)에서 구동축(120)을 중심으로 피벗핀(160)이 결합되는 위치와 반대편측에 메인 가압수단 수용부(113)와 보조 가압수단 수용부(115)가 구비되어 있다.
펌프 하우징(110)에는 압력실(171, 173)이 마련되어 있고, 압력실(171, 173)은 유체가 흡입되어 가압되기 전의 영역인 저압실(171)과, 유체가 가압되는 고압실(173)로 구분된다.
로터(130)는 구동축(120)에 결합되어 구동축(120)의 회전에 따라 회전하며, 로터(130)의 반경 방향으로 형성된 슬롯(135)에는 베인(133)이 슬라이딩 가능하게 결합된다.
캠링(150)은 피벗핀(160)에 결합되어 피벗핀(160)을 중심으로 구동축(120)과 편심된 중심축을 가지며, 캠링(150)은 피벗핀(160)과 결합되는 피벗 수용홈(153)이 형성되어 있고, 중심축에 대하여 피벗 수용홈(153)의 반대측에 아암(155)이 캠링(150)으로부터 돌출 형성되어 있다.
도 1 내지 도 2d에 도시된 바와 같이, 아암(155)의 상측에는 메인 가압수단(193)이 접촉 가능하며, 아암(155)의 하측에는 보조 가압수단(195)이 접촉 가능하게 구비되어 있다.
압력 챔버(180)는 압력실(171, 173) 중에서 고압측과 연통되어 캠링(150)의 편심량을 감소시키도록 캠링(150)과 펌프 하우징(110) 사이에 형성되어 있다. 이에, 로터(130)가 회전되어 압력이 상승되면 압력 챔버(180)의 압력도 상승된다.
오일 씨일(185)은 압력 챔버(180)의 유체가 저압측으로 누설되지 않도록 캠링(150)에 결합된다. 이에, 압력 챔버(180)의 압력을 유지하면서 유체의 누설도 예방할 수 있다.
메인 가압수단(193)은 전술한 바와 같이 로터(130)의 회전 중심(도 1의 "Cshaft" 참조)인 구동축(120)에 대하여 캠링(150)의 회전 중심(도 1의 "Ccam" 참조)과의 차이인 편심량(도 1의 "E" 참조)을 증대시키는 방향으로 캠링(150)을 탄성 가압한다. 메인 가압수단(193)은 스프링을 포함한다. 메인 가압수단(193)은 펌프 하우징(110)의 메인 가압수단 수용부(113)에 수용되어 유동되지 않고 결합된 위치를 유지할 수 있다.
보조 가압수단(195)은 전술한 바와 같이 메인 가압수단(193)에 대향한 위치에 마련되어 로터(130)의 회전 중심인 구동축(120)에 대하여 캠링(150)의 편심량(E)을 감소시키는 방향으로 캠링(150)을 탄성 가압한다. 보조 가압수단(195)은 펌프 하우징(110)에 형성되어 있는 보조 가압수단 수용부(115)에 수용되며, 보조 가압수단 수용부(115)에 수용되어 유동되지 않고 결합된 위치를 유지할 수 있다. 보조 가압수단(195)은 스프링을 포함한다. 보조 가압수단(195)은 착좌면(117)까지만 탄성 변형될 수 있도록 착좌면(117)이 보조 가압수단(195)의 탄성 변형을 제한한다.
여기서, 메인 가압수단(193)은 보조 가압수단(195)보다 더 탄성 가압력이 강하여 베인 펌프(100)가 가동되기 전이나 압력 챔버(180)에 압력이 약할 경우에는 도 1 또는 도 2a에 도시된 바와 같은 위치에 캠링(150)이 위치할 수 있다.
메인 가압수단(193)과 보조 가압수단(195)은 각각 아암(155)에 대향되게 위치하도록 펌프 하우징(110)에 결합된다.
또한 설명하지 않은 도면 번호 140은 지지 링으로 로터(130)의 내주측의 양측부에 슬라이딩 가능하게 배치되어 로터(130)보다 작은 한 쌍으로 마련된다. 이에, 베인(133)의 외측은 캠링(150)의 내측에 슬라이딩 가능하게 접촉됨과 동시에 베인(133)의 내측은 지지 링(140)의 외측에 슬라이딩 가능하게 접촉될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 베인 펌프(100)의 작동 과정을 도 2a 내지 도 4를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
여기서, 도 4에서 "Current"라고 표시한 것은 종래기술의 하나인 기어 펌프가 적용되는 경우이며, 베인 펌프가 적용되면서 "SPRING 1-STAGE"는 제1종류의 1단 가변 하중이 존재하는 경우, "SPRING 2-STAGE"는 본 발명과 같이 복수의 스프링을 사용한 복수 단의 가변 하중이 존재하는 경우를 각각 도시한 것이며, "Requirement Curve"는 가장 이상적인 상태를 나타낸 것이다.
먼저, 엔진이 작동되면 엔진과 연결된 구동축(120)이 회전하고, 구동축(120)의 회전에 의해 로터(130)가 회전되어 로터(130)에 결합된 베인(133)의 회전에 의해 저압실(171)에서 유체가 흡입되고 고압실(173)에서 압축되어 베인 펌프(100) 외부로 배출된다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 메인 가압수단(193)이 피벗핀(160)에 대하여 캠링(150)을 가압하는 탄성력으로 인한 모멘트가 보조 가압수단(195)과 압력 챔버(180)가 피벗핀(160)에 대하여 캠링(150)을 가압하는 탄성력 및 유압력에 의한 모멘트보다 더 큰 경우이다(이하서 모멘트는 피벗핀(160)을 기준으로 한 모멘트이다). 이 경우에는 펌프 하우징(110)에 아암(155)이 접촉되어 있는 상태이다.
이 경우에는 도 3에서 Fmain에 의한 모멘트가 Faux 및 Fchamber의 합력에 의한 모멘트보다 큰 상태이다.
다음, 엔진이 계속 회전하여 구동축(120)의 회전수가 증가하면 가압되는 유체의 압력이 증가하여 고압실(173)의 압력이 증가한다. 이에, 고압실(173)과 연통되어 있는 압력 챔버(180)의 압력이 증가하여 캠링(150)을 펌프 하우징(110)으로부터 소정 거리(도 2b의 "x" 참조) 이격시킨다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 메인 가압수단(193)이 피벗핀(160)에 대하여 캠링(150)을 가압하는 탄성력으로 인한 모멘트가 보조 가압수단(195)과 압력 챔버(180)가 피벗핀(160)에 대하여 캠링(150)을 가압하는 탄성력 및 유압력에 의한 모멘트보다 더 적은 경우이다.
이 경우에는 도 3에서 Fmain에 의한 모멘트는 Faux 및 Fchamber의 합력에 의한 모멘트보다 적은 상태이다.
이러한 과정은 보조 가압수단(195)이 착좌면(117)에 닿아 보조 가압수단(195)이 캠링(150)의 편심량(E)이 작아지는 쪽으로 가압하지 못할 때까지 이루어진다.
또한, 엔진이 계속 회전하여 구동축(120)의 회전수가 더욱 증가하면 가압되는 유체의 압력이 증가하여 고압실(173)의 압력이 증가하고, 보조 가압수단(195)은 착좌면(117)에서 탄성 변형이 제한되어 압력 챔버(180)가 메인 가압수단(193)의 탄성력과 대향된다. 고압실(173)과 연통되어 있는 압력 챔버(180)의 압력이 증가하고 캠링(150)을 펌프 하우징(110)으로부터 소정 거리(도 2b의 "y" 참조) 이격시킨 상태를 계속 유지한다. 즉, 압력 챔버(180)의 유압력만으로 메인 가압수단(193)의 탄성력에 대응하여 캠링(150)의 위치를 유지시킨다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 메인 가압수단(193)이 피벗핀(160)에 대하여 캠링(150)을 가압하는 탄성력으로 인한 모멘트가 압력 챔버(180)가 피벗핀(160)에 대하여 캠링(150)을 가압하는 유압력에 의한 모멘트보다 더 큰 경우에서 압력 챔버(180)의 압력이 증가하는 과정이다.
이 경우에는 도 3에서 Fmain에 의한 모멘트는 Fchamber에 의한 모멘트보다 큰 상태이다.
이러한 과정은 보조 가압수단(195)이 착좌면(117)에 닿아 있는 상태로 계속 유지되고 캠링(150)의 위치가 유지되고 구동축(120)의 회전의 증가에 따라 토출되는 유량은 회전수가 증가함에 따라 다소 증가한다.
그리고, 엔진이 계속 회전하여 구동축(120)의 회전수가 매우 증가하면 가압되는 유체의 압력이 증가하여 고압실(173)의 압력이 증가한다. 이에, 고압실(173)과 연통되어 있는 압력 챔버(180)의 압력이 증가하여 캠링(150)을 펌프 하우징(110)으로부터 소정 거리(도 2d의 "z" 참조) 이격시킨다.
도 2d에 도시된 바와 같이, 메인 가압수단(193)이 피벗핀(160)에 대하여 캠링(150)을 가압하는 탄성력으로 인한 모멘트가 압력 챔버(180)가 피벗핀(160)에 대하여 캠링(150)을 가압하는 유압력에 의한 모멘트보다 더 작은 경우이다.
이 경우에는 도 3에서 Fmain에 의한 모멘트는 Fchamber에 의한 모멘트보다 적은 상태이다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 별도로 외부에 전자 밸브 등으로 제어하는 수단을 별도로 구비하지 않아도 회전수의 증가에 따라 기계적으로 베인 펌프(100)의 유량이 다단으로 조절될 수 있다는 특징을 갖는다.
그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르면 전술한 바와 같이 기계적으로 회전수의 증감에 따라 대응한 압력의 변화를 다단으로 제어할 수 있다. 또한, 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 구동 토오크와 소비동력도 특히 중속 구간 사이에서 훨씬 적게 소요됨을 알 수 있다. 즉, 그래프 "SPRING 1-STAGE"와 "SPRING 2-STAGE"와의 GAP이 중간 속도 구간에서 차이가 많음을 알 수 있어 이 구간에서 특히 효율이 좋으며 통상의 운전 범위에서 본 발명이 매우 효율적이고, 따라서 본 발명에 따른 엔진 속도와 유압 압력 그래프는 이상적인 곡선인 "Required Curve"에 매우 근접됨을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 베인 펌프(200)를 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
이하에서 전술한 실시예와 동일한 구성에 대하여는 그 설명을 생략하고 동일한 도면 번호를 사용한다.
본 실시예의 베인 펌프(200)는 메인 가압수단(193) 또는 보조 가압수단(195)의 가압력을 조절할 수 있는 가압 조절부재(230)를 더 포함한다. 즉, 가압 조절부재(230)는 메인 가압수단(193) 및 보조 가압수단(195) 중 어느 하나에, 메인 가압수단(193)과 보조 가압수단(195) 전부에서 마련될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 도 5에 도시된 바와 같이 메인 가압수단(193)에 가압 조절부재(230)가 마련된 경우에 대하여 설명한다.
가압 조절부재(230)는, 조절부재 본체(231)와, 조절부재 본체(231)의 단부에 메인 가압수단(193)을 지지하고 메인 가압수단(193)을 위치 유지시킬 수 있는 지지부(237)를 구비하고, 압력실(171, 173)의 유체가 외부로 누설되지 않도록 누설을 예방하는 오링(235)과, 메인 가압수단(193)의 길이를 조절하여 가압 탄성력을 조절할 수 있는 길이 조절부(233)를 갖는다. 길이 조절부(233)는 펌프 하우징(110)과 맞물려 회전에 의하여 메인 가압수단(193)의 길이를 조절하도록 조절부재 본체(231)가 펌프 하우징(110)에 대하여 전진 또는 후진할 수 있는 나사 등의 공지된 수단을 포함한다. 또한, 아암(155)에도 필요에 따라 메인 가압수단(193)을 지지할 수 있는 단(155a)을 형성할 수도 있다.
이러한 구성을 갖는 본 실시예에 따른 베인 펌프(100)의 작동 과정을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 길이 조절부(233)의 나사가 오른 나사로 형성되어 있다고 가정하고, 메인 가압수단(193)의 가압 탄성력을 증가시키려고 하는 경우, 사용자는 외부에 노출된 조절부재 본체(231)의 외측에 형성된 미도시된 그루브 등을 이용하여 스크류 드라이버와 같은 도구를 이용하여 반시계 방향으로 회전시키면, 도 5의 하측 방향으로 조절부재 본체(231)가 이동하여 메인 가압수단(193)을 더욱 더 가압할 수 있다.
메인 가압수단(193)의 가압 탄성력을 감소시키려고 하는 경우, 전술한 것과 반대로 조절부재 본체(231)를 작동시키면 된다.
이에, 본 실시예에 따르면, 메인 가압수단(193)의 가압 탄성력을 간단하고 편리하게 증대시킬 수 있다.
또 한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 베인 펌프(300)를 도 6a 및 도 6b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
메인 가압수단(193) 또는 보조 가압수단(195)은 각각 복수로 마련되어 병렬로 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 메인 가압수단(193)이 복수로 마련되거나 보조 가압수단(195)이 복수로 마련되어 각각 병렬로 배치되거나, 메인 가압수단(193)과 보조 가압수단(195)이 복수로 마련되어 병렬로 배치될 수 있다. 이하에서 설명의 편의를 위하여 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 보조 가압수단(195a, 195b)이 복수로 마련되어 병렬로 배치된 경우에 대하여 설명을 한다. 여기서, 도 6a 및 도 6b에서 상측의 메인 가압수단(193)은 하나로 구성되어 있다고 가정하고 구체적인 도시를 편의상 생략하였음을 참조 바랍니다.
먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이 본 실시예에서는 보조 가압수단(195a, 195b)이 내측 가압수단(195a)과 외측 가압수단(195b)의 두 개로 마련되어 있고, 내측 및 외측 가압수단(195a, 195b)이 병렬로 배치되어 있다. 여기서, 아암(155)과 펌프 하우징(110)은 내측 및 외측 가압수단(195a, 195b)을 지지하여 위치를 고정시킬 수 있는 단(397a, 397b, 397c)을 형성할 수 있다.
본 실시예의 작동예를 먼저 도 6a에 도시된 바와 같이 착좌면(117)에서 내측의 가압수단(195b)의 거리가 "A"위치까지는 내측 가압수단(195b)과 외측 가압수단(195a)의 모두가 아암(155)에 접촉하고 탄성력을 아암(155)에 작용시킨다.
그리고, 회전수가 증가하여 도 6b와 같은 "B"위치에서는, 내측 가압수단(195b)은 아암(155)과 접촉이 되지 않고, 외측 가압수단(195a)만이 아암(155)과 접촉되어 아암(155)을 지지하면서 가압 탄성력을 작용시킨다(이 경우 아암(155)과 펌프 하우징(110) 사이가 이격되어 "GAP"이 발생될 수 있다).
즉, 본 실시예는 도 2b의 한 단계를 두 단계로 더 늘릴 수 있다는 의미를 가져 필요로 하는 단계를 간단하고 편리하게 더 세분시킬 수 있다.
이 경우에서 전술한 도 5의 가압 조절부재를 포함할 수도 있음을 물론이다.
이에 따라, 전술한 예보다 훨씬 더 다양한 범위에서 펌프의 가변량을 조절할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 여러 실시예에 따르면, 종래 기술과 같이 여러 단계의 가변량을 조절하는 구조를 보다 간단하고 편리하게 할 수 있다.
또한, 소비동력 및 작용 토오크를 감소시키고 성능을 향상시킬 수 있으며, 특히, 중속 구간, 일예로 약 1000~2400rpm 사이에서 소비동력을 획기적으로 감소시킬 수 있는 엔진 오일용 기계식 다단 가변 베인 펌프를 제공할 수 있다.
또한, 여러 단계로 가변량을 조절하는 경우 솔레노이드 밸브, 다양한 배관 구조 등을 없앨 수 있어, 부품 수를 최소화하면서 다 단계로 펌프의 가변량을 제어할 수 있다.
또한, 이렇게 부품 수를 최소화시키고 기계적인 제어를 통하여 고장을 줄이고 제어의 확실성을 담보로 할 수 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 부품 수의 감소, 구조의 간단화 등으로 인해 조립, 제작, 유지 비용을 절감할 수 있어 경제적인 비용을 줄일 수 있다.
또한, 간단하고 편리하게 가압 조절수단의 가압 탄성력을 조절할 수 있으며, 보다 많은 여러 단계로 가변량을 조절할 수 있는 엔진 오일용 기계식 다단 가변 베인 펌프를 제공하는 것이다.
여기서, 본 발명의 일 실시예를 도시하여 설명하였지만, 본 발명의 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
100 : 베인 펌프 110 : 펌프 하우징
113 : 메인 가압수단 수용부 115 : 보조 가압수단 수용부
117 : 착좌면 120 : 구동축
130 : 로터 133 : 베인
135 : 슬롯 140 : 지지 링
150 : 캠링 153 : 피벗 수용홈
155 : 아암 160 : 피벗핀
171 : 저압실 173 : 고압실
180 : 압력 챔버 185 : 오일씨일
193 : 메인 가압수단 195 : 보조 가압수단

Claims (9)

  1. 펌프 하우징(110)과;
    상기 펌프 하우징(110)에 회전 가능하게 결합되는 구동축(120)과;
    상기 구동축(120)에 결합되어 상기 구동축(120)의 구동에 의해 회전되는 로터(130)와;
    상기 로터(130) 내에 슬라이딩 이동 가능하게 반경 방향으로 결합되는 복수의 베인(133)과;
    상기 구동축(120)과 편심된 중심을 가지고, 상기 펌프 하우징(110)에 결합된 피벗핀(160)을 중심으로 하여 상기 로터(130)와 상기 펌프 하우징(110) 사이를 회전 가능하게 상기 피벗핀(160)에 결합된 캠링(150)과;
    상기 캠링(150), 상기 로터(130) 및 상기 베인(133)에 의해 구획된 압력실과;
    상기 로터(130)의 회전 중심인 구동축(120)에 대하여 상기 캠링(150)의 편심량을 증대시키는 방향으로 상기 캠링(150)을 탄성 가압하는 메인 가압수단(193)과;
    상기 메인 가압수단(193)에 대향한 위치에 마련되어 상기 로터(130)의 회전 중심인 구동축(120)에 대하여 상기 캠링(150)의 편심량을 감소시키는 방향으로 상기 캠링(150)을 탄성 가압하는 보조 가압수단(195)과;
    상기 압력실 중에서 유체의 압력이 증가하는 고압측과 연통되어 상기 로터(130)의 회전 중심인 구동축(120)에 대하여 상기 캠링(150)의 편심량을 감소시키는 방향으로 상기 캠링(150)을 가압 가능하게 상기 캠링(150)과 상기 펌프 하우징(110) 사이에 마련된 압력 챔버(180)와;
    상기 메인 가압수단(193) 또는 상기 보조 가압수단(195)의 가압력을 조절할 수 있는 가압 조절부재(230)를 더 포함하며,
    상기 가압 조절부재(230)는,
    조절부재 본체(231)와, 상기 조절부재 본체(231)의 단부에 상기 메인 가압수단(193) 또는 상기 보조 가압수단(195)을 지지하고 상기 메인 가압수단(193) 또는 상기 보조 가압수단(195)을 위치 유지시키는 지지부(237)와, 상기 압력실의 유체가 외부로 누설되지 않도록 누설을 예방하는 오링(235)과, 상기 메인 가압수단(193) 또는 상기 보조 가압수단(195)의 길이를 조절하여 가압 탄성력을 조절할 수 있는 길이 조절부(233)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계식 다단 가변 베인 펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캠링(150)은 상기 피벗핀(160)의 대향되는 위치에 상기 펌프 하우징(110)을 향하여 돌출된 아암(155)을 더 포함하며,
    상기 메인 가압수단(193)과 상기 보조 가압수단(195)은 각각 상기 아암(155)에 대향되는 위치에서 상기 펌프 하우징(110)에 결합되는 것을 특징으로 하는 기계식 다단 가변 베인 펌프.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 메인 가압수단(193)의 탄성 가압력이 상기 보조 가압수단(195)의 탄성 가압력보다 큰 것을 특징으로 하는 기계식 다단 가변 베인 펌프.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 가압수단(193) 또는 상기 보조 가압수단(195)은 각각 복수로 마련되어 병렬로 배치된 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기계식 다단 가변 베인 펌프.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 보조 가압수단(195)이 상기 캠링(150)을 가압하는 과정에서 상기 캠링(150)에 가압력을 전달하지 못하도록 상기 보조 가압수단(195)의 이동을 제한 가능하게 상기 펌프 하우징(110)에 마련된 착좌면(117)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기계식 다단 가변 베인 펌프.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 메인 가압수단(193)과 상기 보조 가압수단(195)은 각각 위치 유지 가능하게 상기 펌프 하우징(110)에 수용되는 것을 특징으로 하는 기계식 다단 가변 베인 펌프.
  9. 삭제
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