KR101705907B1 - 베인 펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 케이지(5) 내에 회전가능하게 장착된 내측 로터(3) 및 내측 로터(3) 내의 실질적으로 반경방향 슬롯(12) 내에 반경방향으로 이동가능하게 장착된 복수의 베인(4)을 포함하고, 내연 기관에 윤활제, 예를 들어 오일을 공급하기 위한 베인 펌프(1)에 관한 것이다. 본 발명에 따라서, 슬롯(12)과 또한 베인(4)은 내측 로터(3) 상에 비대칭 구조로 배열된다. 이에 따라 특정의 높은 작동 원활성(smoothness)이 구현될 수 있다.

Description

베인 펌프{VANE PUMP}
본 발명은 베인 펌프에 관한 것으로, 특히 오일과 같은 윤활제를 내연 기관에 공급하기 위한 베인 펌프에 관한 것이다.
예를 들어, 전달 속도와 압력이 내연 기관의 요구조건에 용이하게 부합될 수 있도록 하는, 내연 기관용 유동 속도-제어 베인 펌프의 사용은 당업계에 오랜 기간 동안 공지되어 져왔다. 이러한 적합성은 대부분의 경우 내연 기관의 1차 오일 갤러리(main oil gallery)로부터 유입되는 오일 압력으로 베인 펌프 내의 슬라이더를 가압함으로써 수행된다.
윤활제, 특히 오일을 내연 기관에 공급하기 위한 통상적인 베인 펌프는 DE 195 32 703 C1호에 공지되었으며, 베인 펌프는 펜듈럼 드라이버에 의해 회전하는 이동가능한 외측 로터 및 내측 로터를 포함한다. 내측 로터를 편심방향으로 이동가능한 외측 로터로의 회전 구동 연결을 위해, 항시 드라이버 헤드를 포함한 단지 하나의 펜듈럼 드라이버, 드라이버 레그 및 슬라이딩 접촉부 내에 단지 하나의 슬라이딩 플랭크가 있어야 한다. 전달 속도를 제어하기 위해, 외측 로터가 이동된다.
추가 베인 펌프는 예를 들어, EP 1 931 879 B1호에 공개되었다.
당업계에 공지된 베인 펌프의 단점은, 작동 중의 구동 원활성(running smoothness)이 최적화되지 못하고 이에 따라 진동 및 바람직하지 못한 소음이 발생되는 데 있다.
본 발명은 통상적인 유형의 베인 펌프에 대해 특히 높은 구동 원활성, 이에 따라 비교적 조용한 작동을 특징으로 하는 개선되거나 또는 적어도 대안의 실시예를 제공하는 문제점과 관련된다.
이러한 문제점은 독립항 제1항의 주안점에 의해 본 발명에 따라 해결된다. 선호되는 실시예는 종속항의 주안점이다.
본 발명은, 내연 기관에 윤활제, 특히 오일을 공급하기 위한 공지된 베인 펌프의 경우, 에너지를 펌프 1차 오더에 분배할 뿐만 아니라 또한 펌프 2차 오더에 분배함으로써 맥동에 대한 에너지 스캐터링, 구조음 및 공기 전달음을 구현하기 위한 통상적 사상을 기초로 한다. 이를 위해, 본 발명에 따르는 베인 펌프는 케이지(외측 (외측 케이지) 내에 회전가능하게 장착된 내측 로터 및 내측 로터 내의 실질적으로 반경방향 슬롯 내에 반경방향으로 이동가능하게 장착된 복수의 베인을 갖는다. 본 발명에 따라서, 이러한 슬롯, 이에 따라 베인 자체는 로터 상에 비대칭구조로 배열되고, 특히 압력 피크와 맥동이 스캐터링될 수 있으며, 이에 따라 상이한 오더에 분배된다. 슬롯의 비대칭 배열, 또한 내측 로터 상에서 베인의 비대칭 배열로 인해 구조적 장점이 제공되는데, 이는 특히 토크로부터 기인된 힘이 베인 펌프의 구조물에 불규칙적으로 전달되기 때문이며, 이에 따라 진동 효과가 방지될 수 있거나 또는 적어도 감소될 수 있다. 내측 로터 상에 베인이 비대칭 구조로 배열됨에 따라, 구동 원활성이 상당히 증가되어 특히 베인 펌프의 작동이 상당히 조용해진다.
본 발명에 따르는 해결 방법의 선호되는 추가 개선점에 있어서, 하나 이상의 베인은 이의 인접한 하나의 베인에 대한 외주 거리보다 그 외의 다른 베인에 대한 외주 거리가 크다. 개개의 베인의 비대칭 배열이 이용됨에 따라, 예를 들어 하나 이상의 베인이 그 외의 다른 베인에 대한 거리보다 서로에 대한 거리가 보다 근접기 때문에 베인은 외주 방향으로 서로에 대해 상이한 각을 둘러싼다. 예를 들어, 6개의 베인이 제공될 때, 예를 들어 3개의 베인이 각각의 경우 58˚로 배열될 수 있으며, 3개의 추가 베인은 서로에 대해 대략 62˚의 각 거리로 배열될 수 있어서 본 발명에 따르는 비대칭 구조의 배열이 구현될 수 있다. 전체 6개의 챔버, 즉 6개의 베인을 갖는 베인 펌프의 경우, 3개의 1차 오더(즉, 6, 12, 18)가 제공되며, 이러한 비대칭 구조의 베인의 경우 추가로 각각의 2차 오더(+/-1)가 효과적으로 증가될 수 있으며, 이에 따라 예를 들어 1차 오더(6)의 경우 5, 7이며, 1차 오더(12)의 경우 11, 13이고, 동시에 언급된 1차 오더가 다소 감소될 수 있다. 에너지 스캐터링에 따라 특히 구동 원활성이 현저히 증가되고 진동의 경향이 현저히 줄어든다.
다른 중요한 특징과 장점은 종속 청구항과, 도면과, 이 도면에 기초하여 도면과 연관된 상세한 설명으로부터 알 수 있을 것이다.
상기 특징과 이후 설명될 특징은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 각 상기 조합으로 사용될 뿐만 아니라 다른 조합이나 단독으로도 사용될 수 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 바람직한 예시적인 실시예는 도면에 도시되어 있으며, 보다 상세히 이하 상세한 설명에 설명된다.
단독의 도면 도 1은 본 발명에 따르는 베인 펌프를 절단한 단면도.
도 1에 따라서, 이 경우 펀듈럼-슬라이더 펌프(pendulum-slider pump)와 같이 구성된 본 발명에 따르는 베인 펌프(vane pump, 1)는 샤프트(2)를 가지며, 상기 샤프트 상에서 내측 로터(3)가 회전식 고정 방식으로 배열된다. 내측 로터(3)는 이 경우 펀듈럼(pendulum, 4)과 같이 형성된 개별 베인(4)에 의해 케이지(5)에 작동가능하게 연결되고, 상기 케이지는 외측 로터의 기능을 갖는다. 케이지(5)는 자체적으로 슬라이더(6) 내에 보유되고, 베어링 핀(7) 주위에서 상기 슬라이더(6)에 의해 피벗회전가능하다. 스프링(8)은 미리정해진 방향으로 슬라이더(6)를 사전인장한다. 예를 들어, 제어 스프링과 같은 스프링(8)이 슬라이더(6) 상의 일 단부와 하우징(9) 상에서 스프링 접합부 상의 그 외의 단부에서 지지된다. 베어링 핀(7) 주위에서 슬라이더(6)를 회전시킴으로써, 본 발명에 따르는 베인 펌프(1)의 전달 속도(delivery rate)는 예를 들어, 슬라이더(6)에 대해 내측 로터(3)의 편심율(eccentricity)을 변화시켜 흡입 챔버(11)와 압력 챔버(10)의 체적을 변화시킴으로써 제어될 수 있다. 도 1에 따라 도시된 베인 펌프(1)는 본원에서 펜듈러-슬라이더 펌프와 같이 구성된다.
베인/펜듈럼(4)은 내측 로터(3) 내에서 실질적으로 반경방향 슬롯(12) 내에 반경방향으로 이동가능하게 장착되며, 슬롯(12) 및 이에 따라 베인(4) 또는 각각의 펜듈럼(4)은 내측 로터(3) 상에 비대칭구조로 배열된다. 여기서 비대칭은 예를 들어, 2개의 인접한 펜듈럼(4) 사이 또는 2개의 인접한 슬롯(12)들 사이의 각도(α)가 2개의 그 외의 다른 직접적인 인접한 슬롯(12)들 사이의 각도(β)보다 작음을 의미한다. 이 경우, 베인(4)은 이의 하나의 이웃한 베인, 즉 베인(4')으로부터의 외주 거리가 그 외의 다른 방향으로 볼 때 인접한 베인(4")으로부터 외주 거리보다 작다.
베인(4)은 내측 로터(3)를 둘러싸는 케이지(5) 상에 피벗회전가능하게 장착된다. 펜듈럼-슬라이더 펌프와 같이 구성되고 도 1에 따라 도시된 베인 펌프(1)는 전체 6개의 베인(4) 또는 6개의 펜듈럼(4)을 가지며, 물론 이보다 많거나 적은 펜듈럼도 또한 허용된다. 슬롯(12) 또는 베인의 추가 비대칭 배열은 예를 들어, 내측 로어(3) 상의 슬롯(12), 이에 따라 베인(4) 또는 펜듈럼(4)이 상이한 치수(예를 들어, 상이한 두께)를 가짐으로써 구현될 수 있다.
베인(4) 또는 슬롯(12)의 불규칙적인 각방향 배열로 인해, 변위 펌프(displacement pump)의 경우 발생되는 시스템-연관 체적 유동 변동(system-related volume flow fluctuation)과 압력 변동(pressure fluctuation)이 맥동(pulsation)(압력 피크)에 대해 상이한 오더(order)의 스캐터링(scattering)을 야기하는 불규칙적인 시간 간격에서 발생된다. 특히, 맥동에 대해, 에너지의 스캐터링과 같은 구조음(structure-borne sound) 및 공기 전달음(airborne sound)이 장점을 야기할 수 있는데, 이는 베인 펌프(1)의 베인의 개수에 실질적으로 대응되는 비교적 약한 펌프 1차 오더뿐만 아니라 2차 오더도 또한 에너지를 흡수하기 때문이다. 따라서, 예를 들어 1차 오더(6, 12, 18)를 갖는 도 1에 따라 도시된 베인 펌프(1)의 경우, 예를 들어 1차 오더(6), 2차 오더(5, 7)의 경우 및 1차 오더(12), 2차 오더(11, 13)의 경우에 1차 오더는 효과적으로 감소될 수 있으며, 추가로 각각의 2차 오더(+/-1)는 증가될 수 있다. 또한, 이는 로터 세트 자체에, 즉 특히 내측 로터(3)에 대한 구조적 장점을 야기할 수 있으며, 이는 토크로부터 야기된 힘이 구조물, 특히 하우징(9)에 불규칙적으로 전달되기 때문이며, 이에 따라 진동 효과(vibration effect)가 방지될 수 있거나 또는 적어도 감소될 수 있다.

Claims (7)

  1. 케이지(5) 내에 회전가능하게 장착된 내측 로터(3) 및 내측 로터(3) 내의 실질적으로 반경방향 슬롯(12) 내에 반경방향으로 이동가능하게 장착된 복수의 베인(4)을 포함하고, 내연 기관에 윤활제를 공급하기 위한 베인 펌프(1)로서,
    슬롯(12)과 또한 베인(4)은 내측 로터(3) 상에 비대칭 구조로 배열되는 것을 특징으로 하는 베인 펌프(1).
  2. 제1항에 있어서, 하나 이상의 베인(4)은 이웃한 베인(4")으로부터의 외주 거리가 그 외의 다른 이웃한 베인(4')으로부터의 외주 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 베인 펌프(1).
  3. 제2항에 있어서, 베인 펌프(1)는 펜듈럼-슬라이더 펌프와 같이 구성되는 것을 특징으로 하는 베인 펌프(1).
  4. 제3항에 있어서, 펜듈럼(4)과 같이 구성된 펜듈럼-슬라이더 펌프의 베인(4)은 내측 로터를 둘러싸는 케이지(5) 상에 피벗회전가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 베인 펌프(1).
  5. 제1항에 있어서, 전체 6개의 베인(4) 또는 6개의 펜듈럼(4)이 제공되는 것을 특징으로 하는 베인 펌프(1).
  6. 제1항에 있어서, 내측 로터(3) 상의 슬롯(12) 및 베인(4)은 상이한 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 베인 펌프(1).
  7. 제1항에 있어서, 케이지(5)와 내측 로터(3)를 수용하고 스프링(8)에 의해 사전인장되는 슬라이더(6)가 제공되며, 상기 스프링에 의해 베인 펌프(1)의 전달 속도가 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 베인 펌프(1).
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