KR101844008B1

KR101844008B1 - 차량용 진공 펌프

Info

Publication number: KR101844008B1
Application number: KR1020180026644A
Authority: KR
Inventors: 손종완; 김태형; 유승기; 이창훈
Original assignee: 캄텍주식회사
Priority date: 2018-03-07
Filing date: 2018-03-07
Publication date: 2018-03-30

Abstract

본 발명은 차량용 진공펌프에 관한 것으로서, 배출구에서 배출된 오일이 배출구 근처에 누적되는 것을 방지하여, 배출 동작시 소음과 진동을 저감할 수 있는 차량용 진공 펌프를 제공하는데 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내부에 챔버가 형성되는 하우징과, 상기 챔버와 연통되며 하우징에 형성되는 배출구와, 상기 배출구를 개폐하는 밸브와, 상기 배출구 주위에 마련되되, 하우징의 하면 중 적어도 일부가 홈 또는 포켓 형태로 마련되는 공간부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 진공 펌프를 제공한다.

Description

차량용 진공 펌프{ A vacuum pump for a vechicle }

본 발명은 차량용 진공펌프에 관한 것으로서, 배출구에서 배출된 오일이 배출구 근처에 누적되는 것을 방지하여, 배출 동작시 소음과 진동을 저감할 수 있는 차량용 진공 펌프에 관한 것이다.

진공 펌프는 그 내부에 마련되는 로터 및 베인의 회전에 의하여 하우징 내부에 음압을 발생시켜, 차량 내부의 여러 부품 중 진공압이 필요한 부품(예, 브레이크 부스터 등)에 진공압을 제공할 수 있는 차량용 부품의 일종이다.

종래의 진공펌프의 구성은 한국 공개특허 10-2004-0042410에 도시한 바와 같이, 진공압 형성을 위한 챔버가 형성되는 하우징과, 상기 하우징 내부에 회전가능하게 형성되는 로터와, 상기 로터에 끼워지며 상기 하우징 내부의 챔버를 상기 로터와 함께 회전하는 베인을 포함한다.

상기 로터는 엔진에 마련되는 캠축과 연결되어, 상기 캠축의 회전에 의하여 회전동작을 수행한다. 상기 로터와 베인에 의하여 상기 하우징 내부 챔버가 복수의 공간으로 구획되고, 이와 같이 구획된 복수의 공간의 체적은 상기 로터 및 베인의 회전에 의하여 가변된다.

상기 하우징에는 공기가 유입되는 유입부와, 공기가 배출되는 배출구가 마련되는데, 상기 로터와 베인의 회전에 의하여 유입부를 통하여 공기와 오일이 유입되고 하우징 내부의 챔버를 거쳐서 배출구로 배출된다.

베인의 회전에 의하여 배출동작이 이루어지기 직전에, 배출구와 연통되어 있는 공간에는 오일이 가득차 있으며, 밸브에 의하여 배출구가 닫혀있기 때문에 그 내부는 진공상태를 형성된다.

따라서, 오일이 가득차 있는 공간의 압력과 하우징 외부의 압력의 차이는 대단히 크게 형성된다.

이 상태에서 베인이 배출구에 근접하여 밀어내는 동작을 수행하면, 오일이 배출구로 진입하고 오일의 푸쉬 동작에 의하여 밸브가 열리면서 오일이 하우징 외부로 빠져나간다.

진공상태의 공간이 밸브의 갑작스런 개방에 의하여 외부와 연통될때 배출구 입구의 압력은 진공상태에서 대기압 상태로 폭증하고, 갑작스러운 압력 변화로 인하여 하우징 전체에 소음 및 진동이 발생한다.

배출구에서 배출된 오일의 일부가 배출구 외부 근처에 누적되어 있으면서 흘러내려서 배출구 주위의 밸브 시트와 밸브 사이를 막으면, 배출구와 외부 공간과의 연통이 차단된다.

통상적으로 진공 펌프 작동중에 하우징의 내부 챔버 영역 중 배출구 근처가 저압이 되는 경우, 외부 공기가 배출구를 통해서 유입될 수 있고, 이러한 공기와 오일이 뒤섞이는 경우, 공기가 위치한 부분이 압축성 체적을 가지고, 오일이 있는 부분은 비압축성 체적을 갖는다.

공기가 갖는 압축성 체적 영역은 베인이 배출구에 가까워질수록 줄어들되, 일종의 버퍼 공간 역할을 하면서 배출시 급격한 압력 변동을 저감시키는 역할을 함으로써 소음과 진동을 줄이는 역할을 한다.

그런데, 위와 같이 배출된 오일이 배출구 근처에 잔류하고 누적되어 밸브 시트와 밸브 사이를 막으면 외부 공기가 배출구를 통해서 내부 챔버로 유입되지 못하고, 추후 베인이 배출구에 인접하게 위치할 때 모두 오일에 의한 비압축성 체적만 있어서 배출시 급격한 압력 변동으로 인한 소음과 진동이 극심하게 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해서 마련된 것으로서, 출구에서 배출된 오일이 배출구 근처에 누적되는 것을 방지하여, 배출 동작시 소음과 진동을 저감할 수 있는 차량용 진공 펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내부에 챔버가 형성되는 하우징과, 상기 챔버와 연통되며 하우징에 형성되는 배출구와, 상기 배출구를 개폐하는 밸브와, 상기 배출구 주위에 마련되되, 하우징의 하면 중 적어도 일부가 홈 또는 포켓 형태로 마련되는 공간부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 진공 펌프를 제공한다.

상기 공간부는 배출구 주위에 마련되는 밸브 시트를 사이에 두고 상기 밸브시트의 폭만큼 배출구와 소정 간격 이격되며, 배출구와 공간부 사이의 밸브시트의 테두리 중 배출구에 인접한 테두리 영역의 윤곽선은 밸브의 윤곽선에 대응되어 밸브가 공간부를 가리는 것을 방지하도록 마련되는 것을 특징으로 한다.

공간부는 배출구보다 하우징의 하부 연장부에 보다 가깝게 안쪽에 형성되고 그 테두리 윤곽선 일부가 배출구 주위의 밸브 시트를 따라 형성되는 제1공간부와 상기 제1공간부와 연통되며, 배출구의 끝단부 옆에 이격되게 배치되는 제2공간부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2공간부는 하우징 하면에 배치되며 하부 연장부를 일부 둘러싸도록 배치되는 살빼기 부와 연통되는 것을 특징으로 한다.

상기 배출구로부터 이격되며 밸브의 움직임을 제한하는 스토퍼를 더 포함하되, 상기 스토퍼는 공간부의 영역 중 배출구에 가까운 영역의 일부를 가리도록 마련되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 배출구 근처에 공간부를 둠으로써 그 부분에 오일이 일시적으로 저장되었다가 외부로 방출될 수 있게 함으로써, 배출구 근처에의 오일의 성장 및 배출구 방향으로의 오일의 역류를 방지할 수 있다.

이에 의하여, 배출구 근처, 특히 밸브시트 면에 유막이 발생하는 것을 방지하여, 배출구 내부로의 일시적인 공기 유입이 자유롭게 이루어지게 함으로써, 배출 동작시 작동 챔버 내부에서 완충 요소 역할을 할 수 있는 공기가 채워지게 할 수 있다.

이로써, 배출 동작시 비압축성의 오일과 압축성의 공기가 배출되게 함으로써, 종래 비압축성 오일만 배출되는 경우와 비교하여 배출시 충격 소음 및 진동을 저감할 수 있는 장점이 있다.

한편, 공간부가 하우징의 살빼기부와 연통될 수 있음으로써 그 부분으로 오일이 흘러서 배출구 근처에서의 오일 덩어리의 국부적인 성장 및 역류를 더욱더 방지할 수 있다.

그리고, 진공펌프가 엔진에 배치되었을 때, 배출구보다 공간부가 아래에 배치되기 때문에 중력에 의하여 오일이 흐르는 경우, 용이하게 오일이 공간부로 이동할 수 있다.

그리고, 하우징의 하부 연장부의 표면과 공간부의 측벽이 동일 평면상에 위치하기 때문에, 공간부에 일시적으로 위치한 오일이 하부 연장부의 표면을 따라서 외부로 용이하게 배출될 수 있다.

도1은 본 발명에 의한 진공 펌프의 사시도이다.
도2는 본 발명에 의한 진공 펌프의 분해사시도이다
도3은 종래 기술에 의한 진공 펌프의 하면도이다.
도4는 도3에서 A-A'선을 따라 절개한 단면도이다.
도5는 종래 기술에서 배출구 근처에 유막이 발생한 상태를 도시한 것이다.
도6은 본 발명에 의한 진공 펌프의 하면도이다.
도7은 도6에서 A-A'선을 따라 절개한 단면도이다.
도8(a)는 종래 기술에서 배출 동작시 작동 챔버의 내부 상태를 도시한 평면도이다.
도8(b)는 도8(a)와 동일한 타이밍에 본 발명에서 배출 동작시 작동 챔버의 내부 상태를 도시한 평면도이다.
도9는 본 발명과 종래 기술의 배출시 배출구 근처에서 측정한 압력 변화를 나타낸 그래프 및 측정을 위한 장비의 세팅 상태를 도시한 사진이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소 들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도1은 본 발명에 의한 차량용 진공펌프(이하, '진공펌프'라 한다)의 사시도이고, 도2는 상기 진공펌프의 분해사시도이다.

도1과 도2에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 진공펌프(100)는 내부에 형성된 챔버(111)를 구비하는 하우징(110)과, 상기 하우징(110)에 회동가능하게 설치되는 로터(120)와, 상기 로터(120)를 가로지르도록 끼워지는 베인(130)을 포함한다.

상기 베인(130)의 양 옆에는 슬라이더(135)가 마련되는데, 상기 슬라이더(135)는 상기 챔버(111)의 내측벽과 접촉하여 상기 로터(120) 및 베인(130)의 회전시 베인(130)의 회전 운동이 부드럽게 이루어지도록 안내하는 역할을 수행한다.

상기 하우징(110)의 상면에는 상기 챔버(111)를 차폐하는 커버(140)가 마련되며, 상기 커버(141)는 상기 하우징(110)과 볼트와 같은 체결부재(145)에 의하여 결합된다.

상기 체결부재(145)는 상기 커버(140)의 테두리에 마련되는 제1체결공(141)을 관통하여 상기 하우징(110)의 테두리에 마련되는 제2체결공(110a)에 삽입되어 결합된다.

상기 커버(140)와 상기 하우징(110)의 상부 테두리 사이에는 공기의 누출을 방하기 위한 상부 실링부재(148)가 마련된다.

상기 하우징(110)의 외부 측면에는 공기가 유입되는 유입부(160)가 마련된다.

상기 유입부(160)의 구성은 상기 하우징(110)에 마련되는 유입관(161)과, 상기 유입관(161)에 결합되어 유입공기의 역류를 방지하는 체크밸브(162)와, 체크 밸브 방향으로 공기를 안내하는 안내 호스(163)를 포함한다.

상기 하우징(110)의 하면에는 배출부(170)가 마련되는데, 상기 배출부(170)는 상기 하우징(110)의 챔버 바닥에 마련되는 배출구(도4참조, 170a)과, 상기 배출구(170a)을 선택적으로 개폐하는 플레이트 밸브 형태의 밸브(172)와, 상기 밸브(172)의 개폐 구간을 정의하고 제한하는 스토퍼(173)가 마련된다.

상기 밸브(172)와 스토퍼(173)은 볼트와 같은 체결부재(174)에 의하여 상기 하우징(110)의 하면에 결합된다.

상기 하우징(110)의 하부에는 상기 로터(110)의 하부 중심에 끼워지는 노즐(175)이 마련되는데, 상기 노즐(175)은 엔진의 캠 샤프트의 중공측에서 공급되는 오일을 원하는 유량으로 펌프 내부로 공급하는 역할을 한다.

이를 위해서 상기 노즐(175)의 상부 부분이 상기 로터(110)의 내부 공간까지 끼워져서 그 내부공간과 연통된다.

상기 로터(120)에는 상기 베인(130)이 끼워지기 위한 베인 장착 공간(121)이 마련되는데, 그 베인 장착 공간(121)을 통해서 펌프 내부로 오일을 공급하기 위하여 상기 노즐(175)이 마련된다.

상기 베인(130)이 상기 로터(120)를 가로질러서 끼워지기 위하여 상기 로터(120)의 양 옆에는 상기 베인 장착 공간(121)과 연통되는 베인 장착홈(122)이 마련된다.

한편, 상기 로터(120)의 하부 부분에는 커플러(180)이 연결되는데, 상기 커플러(180)은 엔진의 캠 샤프트(미도시)과 연결되어 캠축의 회전력을 상기 로터(120)에 전달하는 역할을 한다.

상기 커플러(180)는 외부 동력 전달 수단의 일 예이나, 이에만 한정되지 않고, 기어나 벨트, 마찰차와 같은 여러가지 동력 전달 수단도 가능하다. 다만 상기 커플러(180)가 위 기술 분야에서 많이 사용되므로 이를 동력 전달 수단의 일 예로 든 것에 불과하다.

본 발명에서 상기 로터(120)와 상기 커플러(180)이 직접 연결되는 것은 아니고, 커플러(180)을 통해서 전달되는 회전력을 상기 로터(120)에 선택적으로 전달하는 동력 전달 조절 부재(190)와의 매개에 의하여 연결된다.

상기 로터(120)는 상기 베인 장착 공간(121) 및 베인 장착홈(122)이 형성되는 몸체부(123)와, 상기 몸체부(123)로부터 하방으로 연장되는 연장부(125)를 포함하고, 상기 동력 전달 조절 부재(190)는 상기 연장부(125)와 결합되는 관계가 성립된다.

도3과 도4는 종래 진공펌프를 엔진(미도시)의 일측에 장착한 경우의 상태를 도시한 것이다. 도3에서 도시한 바와 같이, 진공펌프가 엔진의 측면에 설치되면, L-L'로 표시되는 기준선(지면에 수평한 선)을 기준으로 하여, 기준선 상에, 커플러(180)의 회전 중심 및 로터(도1참조, 120)의 회전 중심이 위치한다.

그리고, 기준선(L-L')을 기준으로 하여 위쪽에 배출구(170a) 및 이를 덮는 밸브(172)가 위치한다. 그리고 배출구(170a) 주위에는 밸브(172)가 닿는 스토퍼(173)가 위치한다.

도4는 도3에서 A-A' 라인을 따라서 절단하였을 때 도시한 측단면도이다.

배출구(170a)의 주위(위와 아래)에는 밸브 시트(171)가 마련되어 있고, 밸브 시트(171)에는 밸브(172)가 선택적으로 밀착될 수 있으며, 스토퍼(173)는 배출구(170a)와 이격되어 있으며, 밸브시트(171)에 밸브(172)가 밀착되어 있는 상태에서는 밸브(172)와 이격되어 있어서, 밸브(172) 개방시 밸브(172)의 개방정도를 제한한다.

밸브 시트(171)를 포함하는 하우징(110)의 하면은 표면이 평평한 형태로 마련되어 있고, 하우징(110)의 하부 연장부(112)까지 연장되어 하부 연장부(112)와 연결되어 있다.

하부 연장부(112)는 하우징(110)에 일체로 형성되어, 동력 전달부재(도1참조, 190)를 둘러싸는 원통형 부분이다.

밸브(172)의 내측테두리와 스토퍼(173)의 내측테두리는 도3에서 도시한 바와 같이 곡선 형태로 마련되어 있으며, 하부 연장부(112)의 표면과는 이격되어 있다.

이러한 상태에서 펌핑 동작에 의하여 배출구(170a)를 통해서 오일 및 공기가 배출되면, 밸브(172)가 배출압에 의하여 개방되면서 점선 화살표 방향으로 배출구(170a) 바깥으로 배출된다.

이 경우, 배출압력이 강력하기 때문에 공기 및 오일이 외부로 배출되지만, 일부 오일은 하우징(110) 하면 표면이나, 스토퍼(173) 표면, 또는 밸브(172) 표면에 부착되어 있다가, 중력에 의하여 아래로 이동하고, 하우징(110) 하면 중 하우징 하부 연장부(112)와 가까운 영역에 누적된다. 도4에서 점선 타원영역(X)에 집중되어 누적될 수 있다.

이와 같이 오일이 하우징(110) 하면 중 하부 연장부(112)와 가까운 영역에 누적되면, 도5와 같이, 오일 덩어리가 성장하거나 역류하여 배출구(170a) 주위의 밸브시트(도4참조, 171)에 유막(OL)을 형성하고, 이러한 유막(OL)에 의하여 배출구(170a)와 그 외부 영역의 연통에 장애가 발생한다.

따라서, 하우징(110) 내부에서 진공흡입 동작을 위한 작동 챔버 내부의 체적 변화시 일시적으로 배출구(170a) 외부에 있던 공기가 화살표와 같이 배출구(170a)를 통해서 배출구(170a) 내부로 진입하려는 경우에, 유막(OL)에 의하여 진입이 방해될 수 있고, 이와 같이 공기 유입이 차단됨으로써, 작동챔버의 체적이 최소화되면서 배출동작을 하는 경우, 소음 및 진동이 폭증하는 문제가 있다. 이에 대해서는 뒤에서 상세하게 설명하겠다.

도6와 도7은 본 발명의 구조를 도시한 것이다. 도6 및 도 7에 나타난 구성요소 중 도3 내지 도5에서 나타난 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명하기로 하겠다.

도6와 도7에서 도시한 바와 같이, 배출구(170a)와 하우징(110)의 하부 연장부(112) 사이에 공간부(200)가 형성된다. 공간부(200)는 하우징 하면 영역 일부를 살빼기 구조로 형성함으로써 움푹 들어간 형태로 마련된다.

공간부(200)는 밸브 시트(171)의 폭만큼 배출구와 이격되어 있는 것이 바람직하다.

따라서, 공간부(200)는 밸브(172)에 의하여 가려지지 않는 것이 바람직하다.

즉, 공간부(200)는 배출구(170a) 주위에 마련되는 밸브 시트(171)를 사이에 두고 상기 밸브 시트(171)의 폭만큼 배출구(170a)와 소정 간격 이격되며, 배출구(170)와 공간부(200) 사이의 밸브시트(171)의 테두리 중 공간부(200)에 인접한 테두리 영역의 윤곽선(또는 공간부(200)의 입구 테두리 윤곽선)은 밸브(172)의 테두리 윤곽선에 대응되거나, 아니면, 밸브(171)의 테두리 윤곽선이 공간부(200)의 입구 테두리 윤곽선에 못미치게 되어 밸브(171)가 공간부(200)를 가리는 것을 방지하도록 마련될 수 있다.

한편, 공간부(200)는 스토퍼(173)에 의하여도 가려지지 않거나, 부분적으로 스토퍼(173)에 의하여 약간 가려질 수는 있다.

한편, 배출구(170a)를 기준으로 공간부(200)가 형성된 영역의 반대편 영역(Y) 또는, 하우징(110)의 하면 중 배출구(170a)가 형성된 영역보다 바깥쪽 영역은 공간부가 형성되지 않고, 평평하게 형성되는 것이 바람직하다.

도7(a)에서 도시한 바와 같이, 공간부(200)는 배출구(170a)보다 하부 연장부(112)에 가깝게 형성되어 있는 것이 바람직하다.

공간부(200)의 단면은 포켓 형태로 형성되는데, 제1측벽(211)과, 제2측벽(212), 제1측벽(211)과 제2측벽(212)을 연결하는 제3측벽(213)으로 구성되는 것이 바람직하다. 제1측벽(211)은 밸브 시트면(171)과 이어져서 절곡되는 면이고, 제2측벽(212)은 하부 연장부(112)의 표면과 동일 평면상에 배치되는 것이 바람직하다.

제2측벽(212)이 하부 연장부(112)의 표면과 동일평면상에 배치됨으로써, 일시적으로 공간부(200)에 누적되는 오일이 추후에 하부 연장부(112)의 표면을 따라서 외부로 용이하게 배출될 수 있다.

특히, 배출구(170a)를 통해서 큰 압력으로 공기 및 오일이 배출되는 경우, 공간부(200)의 입구 영역에서 배출속도가 빨라지고, 일시적으로 입구부 근처 영역의 압력이 공간부(200) 내부보다 저압이 되어, 공간부(200) 내부의 오일이 배출되는 공기 및 오일과 함께 외부로 배출될 수 있는데, 이 경우, 공간부(200) 내부의 오일이 공간부(200)의 제2측벽(212)과 동일평면상의 하부 연장부(112)의 표면을 따라서 용이하게 외부로 이동할 수 있다.

이로 인하여, 배출구(170a) 인근의 밸브시트(171)에 유막이 형성되는 것을 방지하고, 오일이 배출구(170a) 방향으로 역류하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 제3측벽(213)은 곡면 형태로 구성되나 이에만 한정되는 것은 아니다.

도7(b)에서 도시한 바와 같이, 공간부(200)는 제1공간부(210)와 제2공간부(220)를 포함한다.

제1공간부(210)는 하부 연장부(112)를 기준으로 하여, 하부 연장부(112)와 배출구(170a) 사이에 배치되어, 배출구(170a)보다 하부 연장부(112)에 가까이 있는 영역이고, 제2공간부(220)는 제1공간부(210)와 연통되어, 제1공간부(210)보다 배출구(170a)의 끝단부 테두리 방향으로 연장되어 배출구(170a)의 끝단부 테두리에 인접하게 형성되는 영역이다.

한편, 하우징(110) 하면에는 C자 형태로 마련되고, 하부 연장부(112) 주위를 둘러싸는 살빼기부(113)가 마련되는데, 제2공간부(220)는 살빼기부(113)와 연통되게 마련되는 것이 바람직하다.

살빼기부(113)는 하우징(110)의 중량을 감소시키며, 강도를 보강하기 위해서 마련되는데, 제2공간부(220)가 살빼기부(113)와 연통됨으로써, 공간부(200)에 누적된 오일이 살빼기부(113)로 이동함으로서 오일이 배출구(170a) 인근에 누적되는 것을 방지할 수 있고, 이에 의하여 배출구(170a) 인근에서 오일 덩어리가 성장하는 것을 방지하여, 배출구(170a) 근처(특히, 밸브시트(171) 표면)에서 유막이 발생하는 것을 방지하는 것을 보조할 수 있다.

도8(a)는 종래 기술에 의한 경우, 배출 동작을 나타낸 도면이고, 도8(b)는 본 발명에 의한 경우, 배출 동작을 나타낸 도면이다.

도8(a)에서 도시한 바와 같이, 유막이 형성되어 외부 공기가 배출구(170a)를 통하여 유입되지 못한 경우를 보자.

이 상태에서 베인(130)의 슬라이더(135)의 끝부분이 로터(135)와 하우징(110) 내벽면 간의 접촉지점(또는 회전 방향 기준으로 배출구가 끝난 이후 지점)(C지점)에 가까워질 수록, 작동 챔버의 체적(V)은 점차 감소하되, 작동 챔버의 체적(V)의 내부 압력은 상승한다.

이 상태에서는 진공 펌프가 동작하여 흡입 라인에서 흡입한 공기는 다 빠져 나간 상태이고, 오일만 남아 있게 된다. 오일은 비압축성 유체이고, 작동 챔버 내부에는 공기가 없어서 상대적으로 짧은 시간 동안 오일만 배출되고, 이에 따라서 작동 챔버의 체적(V)내에서 피크(peak)압력이 발생하는데, 이에 의하여 충격이 발생하고, 내부 부품들이 움직이면서, 진동 및 소음이 크게 발생한다.

도8(b)는 본 발명이 적용된 상태에서 오일 및 공기가 배출되는 상태를 도시한 것이다. 이때, 도8(a)나 도8(b)는 동일한 시각일 때임을 전제로 한다.

이 경우, 도8(a)에 비해서 도8(b)의 상황은 베인(130)의 슬라이더(135)가 배출구에서 약간 멀어진 상태가 된다. 이는 도8(a)와 동일한 양의 오일이 있는 상태에서, 배출구(170a)를 통해서 이미 공기가 약간 유입되었기 때문에 전체적인 작동 챔버의 체적(V')이 늘어났기 때문이다.

여기서도, 이 상태에서 베인(130)의 슬라이더(135)의 끝부분이 로터(120)와 하우징(110) 내벽면 간의 접촉지점(또는 회전 방향 기준으로 배출구가 끝난 이후 지점)(C지점)에 가까워질 수록, 작동 챔버의 체적(V')은 점차 감소하되, 작동 챔버의 체적(V')의 내부 압력은 상승한다.

다만, 이 상태에서는 종래 기술과 달리, 작동 챔버 내부에는 비압축성의 오일과, 압축성의 공기가 혼재되어 있다. 따라서, 도8(b)의 상태보다는 동일 시간대에의 체적이 상대적으로 크다.

이 상태에서 상대적으로 긴 시간 동안 오일과 공기가 배출되면서, 압축 특성을 갖는 공기가 완충 역할을 해주기 때문에 작동 챔버의 체적(V')내에서 피크(peak)압력이 해소되는 효과를 구현할 수 있다. 따라서, 피크 압력 해소에 의하여 순간적인 충격에 의한 소음과 진동, 그리고, 내부 구성요소들의 움직임에 의한 소음과 진동이 저감될 수 있다.

도9(b)는 종래 기술과 본 발명에서의 압력을 비교한 그래프이다.

한편, 도9(a)에서 나타난 사진은 진공 펌프에 압력 센서(S)를 장착한 상태를 도시한 것이며, 이 센서는 도8(a) 및 도8(b)에서 C 지점에 인접한 영역에 배치된다.

X축은 시간축이고, Y축은 압력축이며, 빨간색 그래프는 종래 기술에 따른 진공펌프를 측정한 결과이고, 검은색 그래프는 본 발명에 의한 진공펌프를 측정한 결과이다.

종래 기술에 따르면, 작동 챔버의 체적이 감소하는 과정에서도 진공압의 차이가 거의 없다가, 28.85 sec(초) 인근에서 갑자기 압력이 급상승하면서 압력의 피크치를 달성한다. 이러한 급격한 압력변화에 의하여 소음 및 진동이 극심해질 수 있다.

그러나, 본 발명의 경우, 작동 챔버의 체적이 감소하는 과정에서, 20.82 sec(초) 전부터 압력이 서서히 증가하며, 28.84sec(초) 부근에서 압력의 최대 상승을 달성하고, 어느정도의 변화를 가지면서도 그 상승된 영역이 28.87sec(초)까지 지속된다.

즉, 종래기술에 비해서 본 발명에서 배출이 완료되는 시간이 약간 지연될 수는 있으나, 이는 실질적으로 무시할만한 수준(0.01초 차이)이다. 한편, 종래기술은 거의 완전 진공상태를 달성하지만(-1000mbar하회), 본 발명은 작동 챔버 내부에 배출구를 통해서 들어온 약간의 공기가 있어서 종래 기술에 비해서는 진공도가 약간 낮다고 볼 수 있다(-1000mbar 상회). 다만, 최대 진공압도 90mbar 차이이기 때문에 진공성능의 차이는 전체적인 작동 성능에 큰 영향을 주기 어렵다고 볼 수 있다.

이에 비해서 최대 압력은 종래기술은 2000mbar를 초과하나, 본 발명은 0mbar를 약간 넘거나 그 수준에서 움직이기 때문에 배출에 의한 충격이 종래 기술에 비하여 현저하게 낮아졌다고 볼 수 있다.

이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.

110: 하우징 112: 하부 연장부
170a: 배출구 171: 밸브시트
172: 밸브 173: 스토퍼
200: 공간부 210: 제1공간부
220: 제2공간부

Claims

내부에 챔버가 형성되는 하우징과,
상기 챔버와 연통되며 하우징에 형성되는 배출구와,
상기 배출구를 개폐하는 밸브와,
상기 배출구 주위에 마련되되, 하우징의 하면 중 적어도 일부가 홈 또는 포켓 형태로 마련되는 공간부를 포함하되,
상기 공간부는 배출구 주위에 마련되는 밸브 시트를 사이에 두고 상기 밸브시트의 폭만큼 배출구와 소정 간격 이격되며,
배출구와 공간부 사이의 밸브시트의 테두리 중 배출구에 인접한 테두리 영역의 윤곽선은 밸브의 윤곽선에 대응되거나, 밸브의 테두리 윤곽선이 공간부의 입구 테두리 윤곽선에 못미치게 되어 밸브가 공간부를 가리는 것을 방지하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 진공 펌프.
삭제
제1항에 있어서,
공간부는 배출구보다 하우징의 하부 연장부에 보다 가깝게 안쪽에 형성되고 그 테두리 윤곽선 일부가 배출구 주위의 밸브 시트를 따라 형성되는 제1공간부와,
상기 제1공간부와 연통되며, 배출구의 끝단부 옆에 이격되게 배치되는 제2공간부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 진공 펌프.
제3항에 있어서,
상기 제2공간부는 하우징 하면에 배치되며 하부 연장부를 일부 둘러싸도록 배치되는 살빼기 부와 연통되는 것을 특징으로 하는 차량용 진공 펌프.
제1항에 있어서,
상기 배출구로부터 이격되며 밸브의 움직임을 제한하는 스토퍼를 더 포함하되, 상기 스토퍼는 공간부의 영역 중 배출구에 가까운 영역의 일부를 가리도록 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 진공 펌프.