KR101815359B1

KR101815359B1 - 복수의 압력 챔버를 갖는 가변 용량형 펌프

Info

Publication number: KR101815359B1
Application number: KR1020157021819A
Authority: KR
Inventors: 올리버 보우잉; 한스 페터 쿠처
Original assignee: 스택폴 인터내셔널 엔지니어드 프로덕츠, 엘티디.
Priority date: 2013-01-15
Filing date: 2014-01-15
Publication date: 2018-01-30
Also published as: EP2946113B1; EP2946113A2; CN105074214B; US9109597B2; JP6147358B2; CA2897520C; MX2015009050A; MX364357B; CA2897520A1; WO2014111813A3; WO2014111813A2; US20140199197A1; JP2016507019A; EP2946113A4; ES2668702T3; CN105074214A; KR20150105458A

Abstract

가변 용량형 베인 펌프는, 하우징의 내부 챔버를 획정하는 내부 표면과 제어 링의 외부 표면 사이에 복수의 시일을 구비한다. 복수의 시일은, 가압 유체를 각각 수용하는 제1 챔버 및 제2 챔버를 구비하는 복수의 압력 조절 챔버를 획정한다. 제1 챔버는, 제어 링의 둘레방향에 있어서 제어 링의 피벗 장착부의 양측에 배치되어 있는 한 쌍의 시일의 사이에 획정되고, 가압 유체를 수용하는 적어도 하나의 입구를 구비한다. 제1 챔버는, 알짜 힘이 제2 피벗 방향으로 인가되도록, 제1 피벗 방향으로 제어 링에 힘을 인가하는 부분을 따라서의 둘레방향 범위보다는 제2 피벗 방향으로 제어 링에 힘을 인가하는 부분을 따라서의 둘레방향 범위가 크다. 제2 챔버는, 제어 링의 둘레방향에 배치되어 있는 한 쌍의 시일의 사이에 획정되고, 제2 챔버의 전체 둘레방향 범위가 제어 링에 제2 피벗 방향으로 힘을 인가하도록, 가압 유체를 수용하는 적어도 하나의 출구를 구비한다.

Description

복수의 압력 챔버를 갖는 가변 용량형 펌프{VARIABLE DISPLACEMENT PUMP WITH MULTIPLE PRESSURE CHAMBERS}

본 발명은 가변 용량형 펌프에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 복수의 압력 챔버를 갖는 가변 용량형 펌프에 관한 것이다.

가변 용량형 멀티 챔버 펌프가 당업계에 알려져 있다. 그러나, 이러한 펌프는, 제어 링과 하우징 사이에서의 누출 문제와 압력 출력의 한정된 범위 등과 같은 단점을 갖고 있다. 이러한 펌프의 예가 US 2009/0196780 A1, US 2010/0329912, US 8,057,201, US 7,794,217, US 4,678,412에 개시되어 있는데, 이들 특허문헌 각각은 본원에 그 내용 전체가 인용되어 있다.

본 발명의 일 양태는, 가변 용량형 베인 펌프로서, 내부 챔버를 획정하는 내부 표면, 적어도 하나의 유입구 및 적어도 하나의 유출구를 구비하는 하우징; 상기 내부 챔버 내에 피벗식으로 장착되는 제어 링으로서, 로터 수용 공간을 획정하는 내부 표면을 갖는 제어 링; 및 상기 제어 링의 로터 수용 공간 내에 회전 가능하게 장착되는 로터로서, 로터 수용 공간의 중심축에 대해 편심 관계에 있는 중심축을 갖는 로터를 포함하는 가변 용량형 베인 펌프를 제공한다. 상기 로터는, 반경방향으로 이동하도록 로터에 장착되고 상기 제어 링의 내부 표면과 밀봉 결합되는 복수의 반경방향으로 연장되는 베인을 포함하여, 로터를 회전시키면, 음의 흡입 압력에 의해 상기 적어도 하나의 유입구를 통하여 유체가 흡인되고, 양의 토출 압력에 의해 상기 적어도 하나의 유출구를 통하여 유체가 배출된다. 탄성 구조체에 의해 상기 제어 링은 제1 피벗 방향으로 강제된다. 상기 하우징의 내부 챔버를 획정하는 내부 표면과 상기 제어 링의 외부 표면의 사이에 있는 복수의 시일이, 가압 유체를 각각 수용하는 제1 챔버 및 제2 챔버를 구비하는 복수의 압력 조절 챔버를 획정한다.

상기 제1 챔버는, 제어 링의 둘레방향에 있어서 제어 링의 피벗 장착부의 양측에 배치되어 있는 한 쌍의 시일의 사이에 획정되고, 가압 유체를 수용하는 적어도 하나의 입구를 구비하며, 제1 챔버는, 알짜 효과가 제2 피벗 방향으로의 힘의 인가에 있도록, 제1 피벗 방향으로 제어 링에 힘을 인가하는 부분을 따라서의 둘레방향 범위보다는 제2 피벗 방향으로 제어 링에 힘을 인가하는 부분을 따라서의 둘레방향 범위가 큰 것이다. 상기 제2 챔버는, 제어 링의 둘레방향에 배치되어 있는 한 쌍의 시일의 사이에 획정되고, 제2 챔버의 전체 둘레방향 범위가 제어 링에 제2 피벗 방향으로 힘을 인가하도록, 가압 유체를 수용하는 적어도 하나의 입구를 구비한다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은, 이하의 상세한 설명, 첨부 도면 및 첨부된 청구범위를 통해 명백해질 것이다.

도 1은 커버가 제거되어 있는 가변 용량형 펌프의 평면도이다.
도 2는 커버가 제거되어 있는 종래의 가변 용량형 펌프의 평면도이다.
도 3은 챔버의 범위를 보여주는 선이 추가되어 있는 도 1과 동일한 도면이다.

예시된 실시형태는 일반적으로 도면부호 10으로 표시된 가변 용량형 베인 펌프이다. 이 펌프는 당업계에 알려진 바와 같이 하우징(12), 제어 링(14), 로터(16) 및 탄성 구조체(18)를 포함한다.

하우징(12)은 내부 챔버(22)를 획정하는 내부 표면(20)과, 펌핑되는 유체(자동차의 환경에서는 통상적으로 오일)를 흡입하는 적어도 하나의 유입구(24), 그리고 유체를 토출하는 적어도 하나의 유출구(26)를 포함한다. 유입구(24)와 유출구(26)는 각각 초승달 형상을 가질 수 있고, 하우징에 있어서 [로터(16)의 회전축에 관하여] 축방향 일측에 배치된 동일한 벽(27)에 관통 형성될 수 있다. 유입구(24)와 유출구(26)는 로터(16)의 회전축의 반경방향 양측에 배치되어 있다. 이러한 구조는 통상적인 것이고, 상세히 설명할 필요가 없다. 다른 형태, 예컨대 다른 형상 또는 개수의 포트 등이 사용될 수 있다.

하우징(12)은 임의의 재료로 제조될 수 있고, 분말 금속 주조, 단조, 또는 임의의 다른 바람직한 제조 기술에 의해 형성될 수 있다. 하우징(12)은 내부 챔버(22)를 둘러싼다. 도면들에서는, 하우징(12)의 메인 쉘이 도시되어 있고, 벽(27)이 내부 챔버(22)의 축방향 일측을 획정하며, 둘레벽(28)이 내부 챔버(22)의 주위를 에워싸도록 빙 둘러 연장되어 있다. 커버(도시 생략)가, 예컨대 둘레벽(28)을 따라 마련된 여러 패스너 보어(30)에 삽입되는 패스너에 의해, 하우징(12)에 부착된다. 펌프의 내부 구성요소들이 보여질 수 있도록 커버가 도시 생략되어 있지만, 커버는 잘 알려져 있어 상세히 설명하지 않아도 된다. 커버와 둘레벽(28) 사이에는 내부 챔버(22)를 밀봉하도록 개스킷 또는 그 밖의 시일이 선택적으로 마련될 수 있다.

하우징은 이하에 더 상세히 설명하는 제어 링(14)의 밀봉 결합과 수용 동작을 위한 여러 표면을 포함한다.

제어 링(14)은 내부 챔버(22) 내에 피벗식으로 장착되어 있다. 구체적으로, 피벗 핀 등의 특징부(32)가 제어 링(14)의 피벗 동작을 제어하기 위해 마련된다. 도시된 바와 같이 피벗 핀(32)은 내부 챔버(22) 내에서 하우징(12)에 장착되고, 제어 링은 피벗 핀(32)에 올라타 있는 오목한 반원형의 베어링면(34)을 갖는다. 몇몇 실시형태에서, 피벗 핀(32)은 오목한 외부 베어링 리세스 안을 통과해 연장되기 보다는 제어 링(14)의 보어를 통과해 연장될 수 있다. 피벗 연결은 다른 형태를 취할 수 있으며, 이러한 예는 제한적인 것으로 고려되어서는 안 된다.

제어 링(14)은 로터 수용 공간(38)을 획정하는 내부 표면(36)을 갖는다. 로터 수용 공간(38)은 거의 원형의 형태를 갖는다. 로터 수용 공간(38)은, 음의 흡입 압력 하에서는 유입구(24)를 통하여 오일 또는 다른 유체를 흡인하고 양의 토출 압력 하에서는 유출구(26)를 통하여 오일 또는 다른 유체를 배출하도록, 유입구(24) 및 유출구(26)와 직접 연통해 있다.

로터(16)는 제어 링(14)의 로터 수용 공간(38) 내에 회전 가능하게 장착된다. 로터(16)는 로터 수용 공간(38)의 중심축에 대해 통상적으로 편심 관계에 있는 중심축을 갖는다. 로터(16)는 구동 풀리, 구동 샤프트, 또는 기어 등과 같은 구동 입력부에 통상적인 방식으로 연결된다.

로터(16)는 반경방향으로 이동하도록 로터(16)에 장착된 복수의 반경방향으로 연장되는 베인(40)을 포함한다. 구체적으로, 베인(40)은 그 기부측 단부에서, 로터의 중심 링 또는 허브(42)에 있는 반경방향 슬롯에, 반경방향으로 미끄럼 이동 가능한 방식으로 장착되어 있다. 원심력은 베인(40)을 반경방향 외측으로 강제하여 베인의 말단부와 제어 링(14)의 내부 표면(36) 사이의 결합을 유지시킬 수 있다. 이러한 타입의 장착은 통상적인 것이고 잘 알려져 있다. 베인을 반경방향 외측으로 편향하기 위해 슬롯에 스프링 또는 그 밖의 탄성 구조체 등과 같은 다른 변형예가 사용될 수 있다. 따라서, 로터(16)를 회전시키면, 음의 흡입 압력에 의해 상기 적어도 하나의 유입구(24)를 통하여 유체가 흡인되고, 양의 토출 압력에 의해 상기 적어도 하나의 유출구(26)를 통하여 유체가 배출되도록, 베인(40)이 제어 링(14)의 내부 표면(36)과 밀봉 결합된다. 제어 링(14)과 로터(16) 사이의 편심 관계 때문에, 유출구(26)가 배치되어 있는 측에는 고압의 유체 용적이 형성되고, 유입구(24)가 배치되어 있는 측에는 저압의 유체 용적이 형성된다(당해 기술분야에서는 펌프의 고압측과 저압측이라 함). 이러한 이유로, 유입구(24)를 통한 유체의 흡입과 유출구(26)를 통한 유체의 토출이 야기된다. 이러한 펌프의 기능성은 잘 알려져 있어, 상세히 설명하지 않아도 된다.

탄성 구조체(18)에 의해 제어 링(14)은 제1 피벗 방향으로 강제된다. 구체적으로, 제1 피벗 방향은 제어 링과 로터 축 간의 편심을 증대시키는 방향이다. 그 밖의 모든 것이 고정되어 있거나 동일하다면, 편심의 양은, 펌프에서의 흐름에 영향을 주며, 이 조건이 그대로 유지된다고 가정하면, 토출 압력과 흡입 압력 간의 상대적인 차에도 또한 영향을 준다. 편심이 커짐에 따라(도면들에서는 최대 편심 위치가 도시되어 있음), 펌프의 유량이 증대된다. 반대로, 편심이 줄어듦에 따라, 펌프의 유량도 또한 감소된다. 몇몇 실시형태에서, 로터의 축과 제어 링의 축이 동축 관계임을 의미하는, 편심이 없는 위치가 존재할 수 있다. 이 위치에서는, 고압측과 저압측이 동일한 상대 용적을 갖기 때문에, 유량은 제로이거나, 제로에 가깝다. 또, 이러한 베인 펌프의 기능성은 잘 알려져 있어, 더 상세히 설명하지 않아도 된다.

예시된 실시형태에서, 탄성 구조체(18)는 코일 스프링과 같은 스프링이다. 하우징(12)은 둘레벽(28)에 있어서 스프링(18)을 배치 및 지지하기 위한 부분에 의해 획정되는 스프링 수용부(44)를 포함할 수 있다. 스프링 수용부(44)는 스프링(18)의 가로 휨 또는 횡좌굴을 억제하는 측벽(45, 46)과, 스프링의 일단부가 맞물리는 베어링면(47)을 포함할 수 있다. 제어 링(14)은, 탄성 구조체가 맞물리는 베어링면(49)을 획정하는 반경방향으로 연장되는 베어링면(48)을 포함한다. 다른 구조 또는 형태가 사용될 수 있다.

하우징의 내부 챔버(22)를 획정하는 내부 표면(20)과 제어 링(14)의 외부 표면(56) 사이에는 복수의 시일(50, 52 및 54)이 마련된다. 복수의 시일(50, 52 및 54)은, 가압 유체를 각각 수용하는 제1 챔버(58) 및 제2 챔버(60)를 구비하는 복수의 압력 조절 챔버를 획정한다. 예시된 실시형태에서는, 2개의 챔버가 도시되어 있지만; 일부 실시형태에서는 압력 조절에 대해 보다 미세하게 제어하도록 더 많은 수의 챔버가 사용될 수 있다. 마찬가지로, 3개의 시일이 도시되어 있지만, 복수의 챔버를 획정하는 데 추가적인 시일이 사용될 수 있다.

제어 링(14)의 둘레방향에 있어서 제어 링(14)의 피벗 장착부의 양측에 배치되어 있는 한 쌍의 시일(52, 54)의 사이에 제1 챔버(58)가 획정된다. 즉, 제1 챔버(58)의 둘레부(62)가 피벗 장착부, 즉 피벗 핀(32)의 일측에서 연장되고, 제1 챔버(58)의 다른 둘레부(64)가 피벗 장착부의 타측에서 연장된다. 바꿔 말하면, 피벗 핀으로부터 제2 챔버(60)의 말단부를 획정하는 시일(50)까지 연장되는 펌프의 중심선(33)을 기준으로 하면, 제1 챔버(58)의 둘레부(62)가 중심선의 일측에 있고, 다른 둘레부(64)가 중심선의 타측에 있다고 기술할 수 있다. 제1 챔버는 가압 유체를 수용하기 위한 적어도 하나의 입구(66)를 갖는다. 예를 들어, 적어도 하나의 입구(66)는 양의 토출 압력 하에서 가압 유체를 수용하기 위한 하우징(12)의 적어도 하나의 유출구(26)와 연통될 수 있다. 가압 유체는, 엔진 오일 갤러리, 피스톤 액체 분출 장치 등과 같은, 다른 양의 압력의 소스로부터도 받아들여질 수 있고, 토출 압력의 방향 전환은 제한적인 것으로 의도되어 있지 않다.

제1 챔버(58)는, 제1 피벗 방향으로 제어 링(14)에 힘을 인가하는 둘레부(64)를 따라서의 둘레방향 범위보다는 제2 피벗 방향으로 제어 링(14)에 힘을 인가하는 둘레부(62)를 따라서의 둘레방향 범위가 크다. 즉, 둘레부(62, 64)는 피벗 장착부의 양측에서 연장되므로, 양의 압력이 제1 챔버(58)에 공급될 때에는, 둘레부(62)가 탄성 구조체(18)에 대항하여 제2 피벗 방향으로 작동하는 한편, 다른 둘레부는 탄성 구조체(18)와 함께 제1 피벗 방향으로 작동할 것이다. 둘레부(62)는 다른 둘레부(64)보다 크기 때문에, 또한 이들 둘레부는 동일한 챔버(58)에 있고 이들 둘레부에 공급되는 압력이 동일할 것이기 때문에, 알짜 효과는 제2 피벗 방향으로의 힘의 인가에 있다.

이러한 제1 챔버(58)의 형태는 또한 제어 링(14)과 하우징(12) 사이에서의 유체 누출을 감소시킨다고 하는 선택적인 이점을 갖는다. 구체적으로, 제1 챔버(58)와 제2 챔버(60)가 점유하고 있지 않은 제어 링(14)의 외측의 영역은, 통상적으로 낮은 압력을 받거나 압력을 받지 않으며, 예컨대 하우징 외부의 주변 압력 또는 음의 흡입 압력을 받는다. 이에 의해, 제어 링(14)의 내측의 고압측에 대해 압력차가 생겨나며, 이러한 압력차는 제어 링(14)의 축방향 면과 하우징의 벽 사이에서부터 유체가 누출되는 것을 부추길 수 있다. 종래의 디바이스에서는, 어떠한 압력 챔버든지 피벗 장착부의 일측에 제한되어, 피벗 장착부의 타측의 전체 영역이 낮은 압력을 받거나 압력을 받지 않기 때문에, 상기한 유체 누출이 문제이다. 제어 링(14) 내에서의 고압측은 통상적으로 피벗 장착부를 어느 정도 반경방향으로 지나 연장되므로, 이는, 제어 링(14) 내부의 고압측과 제어 링(14) 외부의 저압 영역 또는 무압력 영역 사이를 반경방향으로 정렬하는 영역이 있다는 것을 의미하는데, 이는 상기한 문제를 악화시킨다. 이는, 화살표가 피벗 장착부 아래의 저압 영역 또는 무압력 영역(밀봉에 의해 챔버의 단부가 획정되는 곳)쪽을 가리키고 있는 종래의 구성을 보여주는 도 2에서 확인할 수 있다.

그러나, 도시된 실시형태에서, 제1 챔버(58)는, 피벗 장착부의 양측으로 연장되고, 구체적으로 제1 챔버는 제1 피벗 방향으로 작동하는 측인 피벗 핀(32)의 타측으로 연장되는 둘레부(64)를 갖는다. 따라서 이로 인해, 제어 링(14)의 내부의 고압측과 반경방향으로 정렬되는 저압 영역 또는 무압력 영역이 거의 없도록, 제어 링(14)의 외측의 고압 영역이 확장된다. 이어서 이로 인해, 제어 링(14)과 하우징(12) 사이에서의 누출량이 줄어든다. 도 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 피벗 핀(32)의 아래에서 연장되는 선이, 제1 챔버의 둘레부(64)와 제어 링(14)의 고압측에 있는 (음영 표시된) 유출구(26) 간의 반경방향 정렬 또는 중첩을 보여준다.

또한 제2 챔버(60)도 제어 링(14)의 둘레방향으로 배치된 한 쌍의 시일(50, 52)의 사이에 획정된다. 도시된 바와 같이, 두 챔버(58, 60)는 두 챔버의 인접 단부를 획정하는 공통의 시일(52)을 공유할 수 있지만, 상기 두 챔버의 인접 단부를 완전 별개인 시일의 쌍에 의해서도 획정 가능하다. 또한 제2 챔버(20)는, 제2 챔버의 전체 둘레방향 범위가 제어 링에 제2 피벗 방향으로 힘을 인가하도록, 가압 유체를 수용하는 적어도 하나의 입구(68)를 구비한다. 제2 챔버(60)의 단부를 획정하는 시일(50)은 반경방향으로 연장되는 베어링 구조체(48)에 부착되어 있고, 이 베어링 구조체에 대해 스프링(18)이 지지된다. 가압 유체는, 하우징(12)의 유출구(26), 엔진 오일 갤러리, 피스톤 액체 분출 장치 등과 같은, 다른 양의 압력의 소스로부터도 받아들여질 수 있다. 이러한 가압 유체의 소스는 제한적인 것으로 의도되어 있지 않다. 솔레노이드 또는 임의의 다른 타입의 밸브 등과 같은 밸브가, 가압 유체를 임의의 적절한 방식으로 제2 제어 챔버(60)로 이송하는 것을 제어하는 데 사용될 수 있다. 제2 제어 챔버용의 압력 소스는 제1 챔버와 다를 수 있으며, 동일한 실시형태에서 제2 챔버에 보다 낮은 압력이 사용될 수 있다.

제어 링(14)은 제1 챔버(58)와 제2 챔버(60) 사이에 반경방향으로 연장되는 돌출부(70)를 포함한다. 공통 시일(52)은 상기 반경방향으로 연장되는 돌출부(70)에 부착된다. 상기 반경방향으로 연장되는 돌출부(70)는 도시된 바와 같이 2개의 집속면에 의해 획정될 수 있다.

제어 링(14)은 또한 제2 챔버(60)의 반대편에 있는 제1 챔버(58)의 단부, 즉 제1 피벗 방향으로의 동작이 있는 피벗 핀(32)의 타측에 있는 단부에, 반경방향으로 연장되는 돌출부(72)를 포함한다. 이 돌출부는 또한, 2개의 집속면에 의해 획정될 수 있다. 시일(54)은 상기 반경방향으로 연장되는 돌출부(72)에 부착된다. 이들 돌출부(70, 72)는 임의의 다른 구조 또는 형태를 가질 수 있다.

하우징의 둘레벽(28)은 또한 오목한 영역을 갖고, 이 오목한 영역에는 시일(50, 52, 54)을 싣는 구조체가 배치되어 있다. 이 오목한 영역은, 제어 링(14)의 이동 범위에 걸쳐 시일(50, 52, 54)이 오목한 영역과의 접촉을 유지하여 밀봉을 보장할 수 있게 하도록, 제어 링의 이동에 기초하여 구성되어 있다. 도시된 특정 기하구조는, 제한적인 것으로 의도되어 있지 않으며, 시일의 특정 위치, 제어 링에 대해 허용된 이동량, 펌프(10)의 전체 패키징 등에 따라 달라질 수 있다.

이러한 구성에 의해, 제1 챔버(58), 특히 둘레부(62)의 크기가 여전히 상대적으로 크지만, 광범위한 펌프 출구측 압력이 달성될 수 있다. 펌프 출구측 압력의 범위의 폭 또는 너비는, 제1 챔버(58)와 제2 챔버(60)에 의해 인가되는 힘의 차에 따라 정해진다. 종래 기술에서는, 이를 달성하기 위한 통상적인 방식이, 피벗 지점에 가까운 제1 챔버를 상대적으로 작게 만들어, 압력이 공급될 때 스프링에 대항하여 작용하는 힘의 양을 상응하게 줄이는 것이었다. 반대로, 제2 챔버를 상대적으로 크게 만들어, 압력이 공급될 때 많은 양의 힘을 인가하였다. 그러나, 제1 챔버가 너무 작게 만들어지면, 제2 챔버는 제어 링 내부의 고압측과 반경방향으로 정렬되어 연장될 수 있고, 그에 따라 제2 챔버에 압력이 공급되지 않는 동안에, 누출이 유발될 수 있다. 이는, 제어 링 내부의 고압측과 제2 챔버로부터의 누출 경로를 화살표로 나타내고 있는 종래 기술을 도시한 도 2에서 확인할 수 있다. 따라서, 종래 기술에서는, 제1 챔버와 제2 챔버에 의해 인가되는 힘의 차이를 증대시키기 위해 제1 챔버의 크기를 줄이는 것과, 제2 챔버에 압력이 가해지지 않을 때 제2 챔버로의 누출을 제한하는 것 사이의 갈등이 내재되어 있다.

그러나, 도시된 실시형태에서 제1 챔버(58)의 형태는 상기한 문제를 감소 또는 배제시킬 수 있다. 제1 챔버(58)의 둘레부(64)가 둘레부(62)에 반작용하므로, 전체적으로 제1 챔버(58)에 의해 인가되는 알짜 힘을 증대시키지 않고서도, 둘레부(62)가 더 크게 만들어질 수 있고 피벗 장착부로부터 둘레방향으로 더 멀리 연장될 수 있다. 즉, 둘레부(64)는 제1 피벗 방향으로 동작하고 둘레부(62)는 제2 피벗 방향으로 동작하므로, 최종적인 힘의 인가는 두 힘의 차이다. 이로써, 펌프 설계자는 시일(52)의 위치를 피벗 장착부로부터 더 멀리 떨어지게 확장할 수 있게 되고, 이에 따라 누출이 일어날 수 있는 제어 링(14) 내의 고압측/유출구와 제2 챔버(60) 사이의 반경방향 정렬을 감소 또는 배제시킬 수 있게 된다. 둘레부(64)는 제어 링에 실제 영향을 미치도록 최소 허용기준보다는 크다. 바람직하게는, 둘레부(64)는 피벗 장착부로부터 적어도 15도 연장되고, 더 바람직하게는 적어도 30도 연장되며, 20도 내지 50도의 바람직한 범위로 연장되다. 또한, 챔버(58)의 둘레방향 범위(각도 측면)와 챔버(60)의 둘레방향 범위의 비는 바람직하게는 2.5 이하이고, 3 이하일 수 있으며, 바람직한 비의 범위는 0.75 내지 2.25이다.

도시된 실시형태에서, 시일(52)은 피벗 장착부로부터 약 100도 이격되어 있지만, 패키징 규제, 소기의 압력 범위 등과 같은 여러 인자에 따라 이격 거리가 더 크거나 작을 수 있다. 예를 들어, 시일은 50도 내지 120도 사이의 어디엔가 배치될 수 있다.

전술한 실시형태는 본 발명의 기능 및 구조면에서의 원리를 단지 예시하기 위해 제공되었으며, 제한적인 것으로 간주되어서는 안 된다. 이와는 반대로, 본 발명은 첨부된 청구범위의 정신 및 범위 내에 있는 모든 수정예, 변형예 및 대체예를 망라하는 것이다.

Claims

가변 용량형 베인 펌프로서,
내부 챔버를 획정하는 내부 표면, 적어도 하나의 유입구 및 적어도 하나의 유출구를 구비하는 하우징;
상기 내부 챔버 내에 피벗식으로 장착되는 제어 링으로서, 로터 수용 공간을 획정하는 내부 표면을 갖는 제어 링;
상기 제어 링의 로터 수용 공간 내에 회전 가능하게 장착되는 로터로서, 로터 수용 공간의 중심축에 대해 편심 관계에 있는 중심축을 갖는 것이며, 상기 로터는, 반경방향으로 이동하도록 로터에 장착되고 상기 제어 링의 내부 표면과 밀봉 결합되는 복수의 반경방향으로 연장되는 베인을 포함하여, 로터를 회전시키면, 음의 흡입 압력에 의해 상기 적어도 하나의 유입구를 통하여 유체가 흡인되고, 양의 토출 압력에 의해 상기 적어도 하나의 유출구를 통하여 유체가 배출되는 것인 로터;
상기 제어 링을 제1 피벗 방향으로 강제하도록 구성되는 탄성 구조체;
상기 하우징의 내부 챔버를 획정하는 내부 표면과 상기 제어 링의 외부 표면의 사이에 있는 복수의 시일로서, 가압 유체를 각각 수용하는 제1 챔버 및 제2 챔버를 구비하는 복수의 압력 조절 챔버를 획정하는 복수의 시일;
을 포함하며, 상기 제1 챔버는, 제어 링의 둘레방향에 있어서 제어 링의 피벗 장착부의 양측에 배치되어 있는 제1 시일 및 제2 시일을 포함하는 한 쌍의 시일의 사이에 획정되고, 가압 유체를 수용하는 적어도 하나의 입구를 구비하며, 제1 챔버는, 알짜 효과가 제2 피벗 방향으로의 힘의 인가에 있도록, 제1 피벗 방향으로 제어 링에 힘을 인가하는 부분을 따라서의 둘레방향 범위보다는 제2 피벗 방향으로 제어 링에 힘을 인가하는 부분을 따라서의 둘레방향 범위가 큰 것이고,
상기 제2 챔버는, 제어 링의 둘레방향에 배치되어 있는 제3 시일을 포함하는 한 쌍의 시일의 사이에 획정되며, 제2 챔버의 전체 둘레방향 범위가 제어 링에 제2 피벗 방향으로 힘을 인가하도록, 가압 유체를 수용하는 적어도 하나의 입구를 구비하는 것이고, 상기 제3 시일은 둘레방향으로 상기 제1 챔버로부터 이격되며,
상기 제2 챔버의 적어도 하나의 입구를 통한 가압 유체의 이송을 선택적으로 제어하는 밸브를 더 포함하고,
상기 시일들은 상기 제어 링의 이동범위에 걸쳐 상기 제1 및 제2 챔버들을 밀봉하는 것인 가변 용량형 베인 펌프.
제1항에 있어서, 상기 제2 시일은 제1 챔버와 제2 챔버의 인접 단부를 획정하는 공통 시일인 것인 가변 용량형 베인 펌프.
제1항에 있어서, 상기 탄성 구조체는 스프링인 것인 가변 용량형 베인 펌프.
제3항에 있어서, 상기 스프링은 코일 스프링인 것인 가변 용량형 베인 펌프.
제1항에 있어서, 상기 제어 링은 상기 탄성 구조체가 맞물리는 면을 획정하는 반경방향으로 연장되는 베어링 구조체를 포함하는 것인 가변 용량형 베인 펌프.
제5항에 있어서, 상기 제2 챔버의 단부를 획정하는 상기 제3 시일이, 상기 반경방향으로 연장되는 베어링 구조체에 부착되는 것인 가변 용량형 베인 펌프.
제2항에 있어서, 상기 제어 링은 제1 챔버와 제2 챔버 사이에 반경방향으로 연장되는 돌출부를 포함하고, 공통의 상기 제2 시일은 상기 반경방향으로 연장되는 돌출부에 부착되는 것인 가변 용량형 베인 펌프.
제7항에 있어서, 상기 반경방향으로 연장되는 돌출부는, 2개의 집속면에 의해 획정되는 것인 가변 용량형 베인 펌프.
제1항에 있어서, 상기 제어 링은 제2 챔버의 반대편에 있는 제1 챔버의 단부에서, 반경방향으로 연장되는 돌출부를 포함하고, 이 반경방향으로 연장되는 돌출부에 상기 제1 시일이 부착되는 것인 가변 용량형 베인 펌프.
제1항에 있어서, 제1 챔버의 적어도 하나의 유입구는 양의 토출 압력 하에서 가압 유체를 수용하기 위한 하우징의 적어도 하나의 유출구와 연통되어 있는 것인 가변 용량형 베인 펌프.
제1항에 있어서, 상기 제1 챔버의 제1 둘레부는 피벗 핀과 상기 제2 시일 사이에서 획정되고, 상기 제1 챔버의 제2 둘레부는 상기 피벗 핀과 제1 시일 사이에서 획정되며, 상기 제1 둘레부는 상기 제2 둘레부보다 큰 것인 가변 용량형 베인 펌프.