KR101920648B1 - 바이너리 베인 펌프 - Google Patents

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KR101920648B1
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KR1020170084320A
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김상우
오재경
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명화공업주식회사
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Abstract

본 발명은 바이너리 베인 펌프의 초기 시동 시 베인의 배출 특성을 높여 펌핑 성능을 개선할 수 있는 바이너리 베인 펌프에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 바이너리 베인 펌프는, 하우징 내에 수용된 캠링, 상기 캠링 내에 회전축을 중심으로 회전가능하게 수용되고 외주면에는 반지름 방향으로 복수의 베인 슬롯이 형성된 로터 및 상기 복수의 베인 슬롯에 각각 삽입되어 유체를 토출시키는 복수의 베인을 포함하는 바이너리 베인 펌프로서, 상기 베인이 상기 베인 슬롯의 내측 단부로 최대 삽입된 상태에서, 상기 베인의 단부 외측면과 상기 베인 슬롯의 단부 내측면 사이가 이격되어 오일충진 공간이 형성된다.

Description

바이너리 베인 펌프{BINARY VANE PUMP}
본 발명은 바이너리 베인 펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 바이너리 베인 펌프의 초기 시동 시 베인의 배출 특성을 높여 펌핑 성능을 개선할 수 있는 바이너리 베인 펌프에 관한 것이다.
오일펌프는 엔진의 원활한 작동을 위해 엔진의 각 부분에 오일을 공급하는 역할을 한다.
오일펌프는 전동기, 내연기관 또는 증기터빈 등과 같은 원동기의 기계적 에너지를 이용하여 오일에 압력을 가한 다음 엔진의 각 부분으로 이동시키도록 구성되어 있다.
오일펌프는 구조에 따라 기어형, 베인형 및 피스톤형으로 구분되며, 그 중에서 베인 펌프는 하우징 내에 수용된 캠링, 상기 캠링 내에 회전축을 중심으로 회전가능하게 수용되고 외주면에는 반지름 방향으로 복수의 베인 슬롯이 형성된 로터 및 상기 복수의 베인 슬롯에 각각 삽입되어 유체를 토출시키는 복수의 베인을 포함하여 구성된다.
상기 베인 펌프는 회전축에 의해 로터가 회전하면서 베인이 캠링의 내주면에 밀착된 상태로 회전하여 오일를 압송하도록 구성된다.
도 1은 종래의 베인 펌프의 내부를 도시한 도면으로서, 상기 베인은 베인 슬롯에 삽입된 상태에서 외측 단부가 캠링의 내주면에 밀착된 상태로 이동하여 오일을 압송한다.
그러나, 종래의 베인은 베인 슬롯의 내측 단부로 최대 삽입된 상태에서, 상기 베인의 내측 단부 외측면이 상기 베인 슬롯의 단부 내측면에 밀착되는 구조로 형성되어 있기 때문에 베인이 돌출되기 위한 적정 RPM 도달 전까지는 순수 원심력에 의해서만 베인 돌출이 이루어져 초기 시동시 베인을 돌출이 원활하게 이뤄지지 않아 펌프의 펑핑 성능이 떨어지는 문제점이 있었다.
일본공개특허공보 제2014-177902호(2014.09.25)
상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 바이너리 베인 펌프의 초기 시동 시 베인의 배출 특성을 높여 펌핑 성능을 개선할 수 있는 바이너리 베인 펌프를 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바이너리 베인 펌프는, 하우징 내에 수용된 캠링, 상기 캠링 내에 회전축을 중심으로 회전가능하게 수용되고 외주면에는 반지름 방향으로 복수의 베인 슬롯이 형성된 로터 및 상기 복수의 베인 슬롯에 각각 삽입되어 유체를 토출시키는 복수의 베인을 포함하는 바이너리 베인 펌프로서, 상기 베인이 상기 베인 슬롯의 내측 단부로 최대 삽입된 상태에서, 상기 베인의 단부 외측면과 상기 베인 슬롯의 단부 내측면 사이가 이격되어 오일충진 공간이 형성된다.
바람직하게, 상기 베인의 단부 외측면과 상기 베인 슬롯의 단부 내측면은 서로 다른 곡률값을 갖는 곡면 형상으로 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 베인 슬롯은 상기 베인이 습동하는 습동부를 포함하여 형성되고, 상기 오일충진 공간은 상기 습동부와 연결되어 형성되되, 상기 오일충진 공간은 상기 습동부의 폭과 동일한 폭을 갖도록 형성됨과 함께 상기 베인 슬롯의 단부 내측면이 상기 베인의 단부 외측면의 곡률보다 작은 곡률을 갖는 곡면 형상으로 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 베인 슬롯은 상기 베인이 습동하는 습동부를 포함하여 형성되고, 상기 습동부의 단부측에는 상기 베인 슬롯의 폭보다 넓은 폭으로 형성된 보조 오일충진 공간이 형성되고, 상기 오일충진 공간은 상기 보조 오일충진 공간과 연결되어 형성되되, 상기 오일충진 공간은 상기 습동부의 폭보다 작은 폭을 갖도록 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 캠링의 상부에 밀착되어 상기 하우징 내에 수용된 어퍼 플레이트; 및 상기 캠링의 하부에 밀착되어 상기 하우징 내에 수용된 로어 플레이트;를 더 포함하여 구성되며, 상기 로어 플레이트의 양측에는 상기 베인 슬롯의 내측 단부 위치에 대응하여 펌프에서 토출된 유체가 유입될 수 있는 한 쌍의 토출 유체 유입구가 형성되며, 상기 토출 유체 유입구로 유입된 토출 유체가 상기 오일충진 공간으로 유입되어 상기 베인의 단부 외측면을 가압하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 토출 유체 유입구의 사이에 대응하는 상기 로어 플레이트의 상면에는 상기 베인 슬롯의 내측 단부 위치에 대응하여 한 쌍의 반원홈부가 형성되고, 상기 어퍼 플레이트의 양측 하면에는 하나의 토출 유체 유입구 및 하나의 반원홈부와 마주하여 하나로 연결되어 형성된 토출 유체 순환홈부가 형성되며, 상기 토출 유체 유입구로 유입된 토출 유체가 상기 토출 유체 순환홈부 및 토출 유체 순환홈부를 통해 상기 오일충진 공간으로 유입되어 상기 베인의 단부 외측면을 가압하도록 구성될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명은, 바이너리 베인 펌프의 초기 시동 시 베인의 배출 특성을 높여 펌핑 성능을 개선할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래의 베인 펌프의 내부를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 바이너리 베인 펌프를 도시한 사시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 바이너리 베인 펌프를 도시한 분해사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 바이너리 베인 펌프를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 바이너리 베인 펌프를 도시한 분해사시도이다.
본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.
제1, 제2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1구성요소로 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 "구비하다", "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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 일실시예에 따른 바이너리 베인펌프(P)는, 예를 들어, 자동차의 변속기 케이스에 장착될 수 있으며, 구체적으로, 변속기 케이스의 외측에 형성된 홈 원형의 홈 부분에 장착될 수 있다.
구체적으로, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 베인펌프(P)는 하우징의 홈 부분 저면에 수용되는 로어 플레이트(30), 상기 로어 플레이트(30)의 외측에 밀착되어 하우징의 홈 부분에 수용되는 캠링(20), 상기 캠링(20)의 외측에 밀착되어 하우징의 홈 부분에 수용되는 어퍼 플레이트(10)를 포함하여 구성된다.
즉, 상기 하우징에 형성된 원형의 홈 부분에 로어 플레이트(30), 캠링(20) 및 어퍼 플레이트(10)가 순차적으로 수용되어 서로 밀착되도록 구성되고, 상기 어퍼 플레이트(10)의 상부에 커버(50)가 조립된다.
한편, 상기 로어 플레이트(30), 캠링(20) 및 어퍼 플레이트(10)가 서로 밀착될 수 있도록, 상기 어퍼 플레이트(10)와 상기 커버의 사이에는 판 스프링(60)이 구비된다.
그리고, 상기 로어 플레이트(30), 캠링(20) 및 어퍼 플레이트(10)가 서로 정렬될 수 있도록 상기 로어 플레이트(30), 캠링(20) 및 어퍼 플레이트(10)를 관통하여 체결하는 체결핀(70)이 구비된다.
한편, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 캠링(20)의 내부에는 회전축(40)을 중심으로 회전가능하게 수용된 로터(100)가 내장되고, 상기 로터(100)의 외주면에는 반지름 방향으로 복수의 베인 슬롯(110)이 형성된다.
상기 복수의 베인 슬롯(110)에는 베인(200)이 각각 삽입되어 장착되고, 각각의 베인(200)은 상기 로터(100)의 회전 시 함께 회전하면서 유체를 압축시켜 토출시키게 된다.
상기 캠링(20)의 양측 상면에는 한 쌍의 상부 캠링 유입홈(20h1)이 형성되고, 상기 상부 캠링 유입홈(20h1)과 마주하여 상기 캠링(20)의 양측 하면에는 한 쌍의 하부 캠링 유입홈(20h2)이 형성된다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 캠링(20)의 한 쌍의 상부 캠링 유입홈(20h1)에 대응하는 위치의 상기 어퍼 플레이트(10)의 양측 하면에는 한 쌍의 어퍼 유입홈(10h)이 형성된다.
그리고, 상기 캠링(20)의 한 쌍의 하부 캠링 유입홈(20h2)에 대응하는 위치의 상기 로어 플레이트(30)의 양측 상면에는 한 쌍의 로어 유입홈(30h)이 형성된다.
상술한 바와 같이, 상기 한 쌍의 상부 캠링 유입홈(20h1)과 상기 한 쌍의 어퍼 유입홈(10h)이 마주하도록 구성되어 한 쌍의 상부 오일 유입구(Oh1)가 형성되고, 상기 한 쌍의 하부 캠링 유입홈(20h2)과 상기 한 쌍의 로어 유입홈(30h)이 마주하도록 구성되어 한 쌍의 하부 오일 유입구(Oh2)가 형성될 수 있다.
본 실시예의 바이너리 베인(200) 펌프에 의해 압송되는 오일이 상기 한 쌍의 상부 오일 유입구(Oh1) 및 한 쌍의 하부 오일 유입구(Oh2)를 통해 바이너리 베인펌프(P)의 내부로 공급된다.
한편, 상기 한 쌍의 상부 오일 유입구(Oh1) 및 한 쌍의 하부 오일 유입구(Oh2)로 공급된 오일은 상기 캠링(20)의 내부와 상기 로터(100)의 외부 사이 공간(이하, '챔버'라고 함)을 지나면서 흡입, 가압, 토출을 거치며 로어 플레이트(30)에 형성된 오일 토출구(OP)를 통해 토출된다.
상기 오일 토출구(OP)는 상기 로어 플레이트(30)의 한 쌍의 로어 유입홈(30h) 사이에 위치하여 상기 로어 플레이트(30)의 상하를 관통하도록 형성된다.
상술한 바와 같이 구성된 본 실시예의 베인펌프(P)에 있어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 베인(200)이 상기 베인 슬롯(110)의 내측 단부로 최대 삽입된 상태에서, 상기 베인(200)의 단부 외측면(F1)과 상기 베인 슬롯(110)의 단부 내측면(F2) 사이가 이격되어 오일충진 공간(110a)이 형성된다.
하나의 실시예로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 베인 슬롯(110)은 상기 베인(200)이 습동하는 습동부(110b)를 포함하여 형성되고, 상기 오일충진 공간(110a)은 상기 습동부(110b)와 연결되어 형성되며, 상기 베인(200)의 단부 외측면(F1)과 상기 베인 슬롯(110)의 단부 내측면(F2)은 서로 다른 곡률값을 갖는 곡면 형상으로 형성될 수 있다.
좀 더 구체적으로, 상기 오일충진 공간(110a)은 상기 습동부(110b)의 폭과 동일한 폭을 갖도록 형성됨과 함께 상기 베인 슬롯(110)의 단부 내측면이 상기 베인(200)의 단부 외측면(F1)의 곡률보다 작은 곡률을 갖는 곡면 형상으로 형성될 수 있다.
다른 하나의 시시예로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 베인 슬롯(110)은 상기 베인(200)이 습동하는 습동부(110b)를 포함하여 형성되고, 상기 습동부(110b)의 단부측에는 상기 베인 슬롯(110)의 폭보다 넓은 폭으로 형성된 보조 오일충진 공간(110a)이 형성되고, 상기 오일충진 공간(110a)은 상기 보조 오일충진 공간(110a)과 연결되어 형성될 수 있다.
좀 더 구체적으로, 상기 오일충진 공간(110a)은 상기 습동부(110b)의 폭보다 작은 폭을 갖도록 형성될 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같은 베인 슬롯(110)의 형상에 따르면, 상기 베인(200)이 상기 베인 슬롯(110)의 내측 단부로 최대 삽입된 상태에서, 상기 베인(200)의 단부 외측면(F1)과 상기 베인 슬롯(110)의 단부 내측면(F2) 사이가 이격되어 오일충진 공간(110a)이 형성될 수 있고, 이러한 오일충진 공간(110a)은 바이너리 베인(200) 펌프의 초기 시동 시 베인(200)의 단부 외측면(F1)을 가압하는 배압이 형성될 수 있도록 하여 베인(200)의 배출 특성을 높힘에 따라 바이너리 베인펌프(P)의 펌핑 성능을 개선할 수 있게 된다.
상술한 바와 같은 베인 슬롯(110)의 형상에 의해 바이너리 베인펌프(P)의 펌핑 성능이 개선되는 이유에 대해 로어 플레이트(30)와 어퍼 플레이트(10)의 형상과 관련하여 설명하면 다음과 같다.
상기 로어 플레이트(30)에 형성된 오일 토출구(OP)의 형성 위치보다 안 측에 위치한 상기 로어 플레이트(30)의 양측에는 상기 베인 슬롯(110)의 내측 단부 위치에 대응하여 펌프에서 토출된 유체가 유입될 수 있는 한 쌍의 토출 유체 유입구(31)가 형성되는데, 이러한 토출 유체 유입구(31)로 유입된 고압의 토출 유체가 상기 오일충진 공간(110a)으로 유입되면서 상기 베인(200)의 단부 외측면(F1)을 가압할 수 있는 것이다.
한편, 복수의 베인(200)에 모두 가압력이 작용할 수 있도록, 상기 토출 유체 유입구(31)의 사이에 대응하는 상기 로어 플레이트(30)의 상면에는 상기 베인 슬롯(110)의 내측 단부 위치에 대응하여 한 쌍의 반원홈부(33)가 형성되고, 상기 어퍼 플레이트(10)의 양측 하면에는 하나의 토출 유체 유입구(31) 및 하나의 반원홈부(33)와 마주하여 하나로 연결되어 형성된 토출 유체 순환홈부(11)가 형성된다.
따라서, 상기 토출 유체 유입구(31)로 유입된 고압의 토출 유체가 상기 토출 유체 유입구(31)와 연통된 오일충진 공간(110a)으로 유입된 후, 상기 토출 유체 순환홈부(11) 및 토출 유체 순환홈부(11)를 통해 각각의 오일충진 공간(110a)으로 모두 공급될 수 있으며, 이를 통해 복수의 베인(200)에 모두 가압력이 작용할 수 있게 된다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.
10:어퍼 플레이트 10h:어퍼 유입홈
11:토출 유체 순환홈부 20:캠링
20h1:상부 캠링 유입홈 20h2:하부 캠링 유입홈
30:로어 플레이트 30h:로어 유입홈
31:토출 유체 유입구 33:반원홈부
40:회전축 50:커버
60:판스프링 70:체결핀
100:로터 110:베인 슬롯
110a:오일충진 공간 110b:습동부
200:베인 Oh1:상부 오일 유입구
Oh2:하부 오일 유입구 OP:오일 토출구

Claims (6)

  1. 하우징 내에 수용된 캠링, 상기 캠링 내에 회전축을 중심으로 회전가능하게 수용되고 외주면에는 반지름 방향으로 복수의 베인 슬롯이 형성된 로터 및 상기 복수의 베인 슬롯에 각각 삽입되어 유체를 토출시키는 복수의 베인을 포함하는 바이너리 베인 펌프로서,
    상기 베인이 상기 베인 슬롯의 내측 단부로 최대 삽입된 상태에서, 상기 베인의 단부 외측면과 상기 베인 슬롯의 단부 내측면 사이가 이격되어 오일충진 공간이 형성되고,
    상기 캠링의 상부에 밀착되어 상기 하우징 내에 수용된 어퍼 플레이트; 및 상기 캠링의 하부에 밀착되어 상기 하우징 내에 수용된 로어 플레이트;를 더 포함하여 구성되며, 상기 로어 플레이트의 양측에는 상기 베인 슬롯의 내측 단부 위치에 대응하여 펌프에서 토출된 유체가 유입될 수 있는 한 쌍의 토출 유체 유입구가 형성되며, 상기 토출 유체 유입구로 유입된 토출 유체가 상기 오일충진 공간으로 유입되어 상기 베인의 단부 외측면을 가압하도록 구성되고,
    상기 토출 유체 유입구의 사이에 대응하는 상기 로어 플레이트의 상면에는 상기 베인 슬롯의 내측 단부 위치에 대응하여 한 쌍의 반원홈부가 형성되고, 상기 어퍼 플레이트의 양측 하면에는 하나의 토출 유체 유입구 및 하나의 반원홈부와 마주하여 하나로 연결되어 형성된 토출 유체 순환홈부가 형성되며, 상기 토출 유체 유입구로 유입된 토출 유체가 상기 토출 유체 순환홈부 및 토출 유체 순환홈부를 통해 상기 오일충진 공간으로 유입되어 상기 베인의 단부 외측면을 가압하도록 구성된 것을 특징으로 하는 바이너리 베인 펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베인의 단부 외측면과 상기 베인 슬롯의 단부 내측면은 서로 다른 곡률값을 갖는 곡면 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 바이너리 베인 펌프.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 베인 슬롯은 상기 베인이 습동하는 습동부를 포함하여 형성되고, 상기 오일충진 공간은 상기 습동부와 연결되어 형성되되,
    상기 오일충진 공간은 상기 습동부의 폭과 동일한 폭을 갖도록 형성됨과 함께 상기 베인 슬롯의 단부 내측면이 상기 베인의 단부 외측면의 곡률보다 작은 곡률을 갖는 곡면 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 바이너리 베인 펌프.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 베인 슬롯은 상기 베인이 습동하는 습동부를 포함하여 형성되고, 상기 습동부의 단부측에는 상기 베인 슬롯의 폭보다 넓은 폭으로 형성된 보조 오일충진 공간이 형성되고, 상기 오일충진 공간은 상기 보조 오일충진 공간과 연결되어 형성되되,
    상기 오일충진 공간은 상기 습동부의 폭보다 작은 폭을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 바이너리 베인 펌프.
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