KR20030010631A - 제어식 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 환형 기어 세트 또는 로터 세트와, 펌프 하우징 내에 각각 배치되고, 급송실(9)과 접경된 채로 축 방향으로 이동될 수 있는 피스톤 밸브(10)에 의해 서로 분리될 수 있는 압력 포켓 및 흡인 포켓(7, 5)과, 펌프 하우징(8)을 폐쇄시키는 하우징 커버(24)를 구비하고, 압력 포켓(7)이 피스톤 밸브(10)의 플랜지(12)에 접속된 압력 채널을 구비하는 펌프(1), 특히 내연 엔진용 오일 펌프에 관한 것으로, 그러한 펌프에서는 피스톤 밸브(10)가 급송실(9)의 반대쪽을 향한 그 단부에서 피스톤 밸브(10)에 직각으로 배치된 스프링 볼트(13)와 연동되되, 스프링 볼트(13)가 압축 스프링(14)에 의해 피스톤 밸브(10) 쪽으로 편향되고, 피스톤 밸브(10) 및 스프링 볼트(13)가 피스톤 밸브 축(17)에 대해 각을 이뤄 배치된 슬라이딩 면(15)에 의해 결합된다.

Description

제어식 펌프{REGULATED PUMP}

연료 소비가 낮은 자동차를 개발하는데는 차량 부품 및 엔진 부품을 최적화시키는 것이 필요하다. 그와 관련하여, 빈번하게 일어나는 근거리 왕래 및 도심 왕래 시의 자동차 에너지 소비에 있어서는 무엇보다도 보조 장치 군으로 인해 생기는 손실이 매우 중요하다. 특히, 엔진 윤활을 확보해주는 오일 펌프의 구동 출력은 고유의 엔진 출력의 감소를 가져옴으로써 연료 소비를 크게 증대시킬 수 있다.

영하 40 ℃까지는 엔진 윤활의 기능 및 충분히 신속한 엔진 윤활이 보장되어야 하고, 160 ℃까지의 고온 공전 운전 시에는 오일 공급에 결함이 없어야 한다. 고온 공전 운전은 오일 펌프의 내부 누출이 높고 엔진의 오일 수요가 상대적으로 높은 것을 그 특징으로 한다. 그러한 고온 공전 운전은 오일 펌프의 크기를 결정하는데 필수적인 운전점이다.

통상, 전통적인 펌프 설계 시에는 오일 펌프가 그러한 운전점에 맞춰 설계된다. 그로 인해, 오일 펌프가 통상의 차량 운전에서는 과도한 크기로 되는 결과를 가져오는데, 그것은 내연 엔진의 오일 흡수 특성 곡선이 회전 속도에 따라 점감되게 연장되는데도 오일 펌프의 급송 특성 곡선은 회전 속도를 따라 거의 선형적으로 증가되기 때문이다. 그로부터 발생되는 오일의 과잉 공급물은 과도 압력 제어 밸브를 경유하여 에너지 소비적으로 분출되게 된다.

DE-A-196 46 359로부터는, 오일 펌프의 급송 특성 곡선을 내연 엔진의 오일 흡수 특성 곡선에 보다 잘 맞춰질 수 있도록 하는 체적 효율 제어식 윤활 오일 펌프가 공지되어 있는데, 그와 같이 맞춰질 수 있는 것은 압력 포켓 내의 한계 압력을 넘어서고 나면 압축 스프링에 의해 편향되어 압력 포켓을 흡인 포켓으로부터 분리시키는 피스톤이 되밀어져서 흡인 포켓에 대한 압력 포켓의 압력 보상을 구현하는 축 방향 갭이 생성되기 때문이다. 그럼으로써, 급송 체적 및 압력의 감소가 이뤄져서 오일 펌프의 급송 특성 곡선이 엔진의 오일 흡수 특성 곡선에 근사되게 된다.

본 발명은 환형 기어 세트 또는 로터 세트와, 펌프 하우징 내에 각각 배치되고, 급송실과 접경된 채로 축 방향으로 이동될 수 있는 피스톤 밸브에 의해 서로 분리될 수 있는 압력 포켓 및 흡인 포켓과, 펌프 하우징을 폐쇄시키는 하우징 커버를 구비하고, 압력 포켓이 피스톤 밸브의 플랜지에 접속된 압력 채널을 구비하는 펌프, 특히 내연 엔진용 오일 펌프에 관한 것이다.

도 1은 펌프의 평면도이고,

도 2는 도 1의 A-A 선을 따른 단면도이며,

도 3은 본 발명에 따른 펌프의 제1 실시예의 평면도이고,

도 4는 축 방향 갭이 없는 상태에서의 도 3의 B-B 선을 따른 단면도이며,

도 5는 축 방향 갭을 동반한 상태에서의 도 3의 B-B 선을 따른 단면도이고,

도 6은 본 발명에 따른 펌프의 제2 실시예의 평면도이며,

도 7은 축 방향 갭이 없는 상태에서의 도 6의 C-C 선을 따른 단면도이고,

도 8은 축 방향 갭을 동반한 상태에서의 도 6의 C-C 선을 따른 단면도이며,

도 9는 본 발명에 따른 펌프의 제3 실시예의 평면도이고,

도 10은 쿠션 부재의 폐쇄 상태에서의 도 9의 D-D 선을 따른 단면도이며,

도 11은 쿠션 부재의 개방 상태에서의 도 9의 D-D 선을 따른 단면도이고,

도 12는 도 11의 E-E 선을 따른 단면도이다.

본 발명의 목적은 펌프의 급송 특성 곡선을 보다 더 정확하게 엔진의 오일 흡수 특성 곡선에 맞춰질 수 있도록 하는 펌프를 형성하는 것이다. 특히, 회전 속도가 상승될 때에는 펌프의 압력 및 체적 흐름이 제어점으로부터 거의 일정하게 유지되어야 한다. 또한, 펌프는 보다 더 낮은 출력 소비를 나타내어야 한다.

그러한 목적은 본 발명에 따라 피스톤 밸브가 급송실의 반대쪽을 향한 그 단부에서 피스톤 밸브에 직각으로 배치된 스프링 볼트와 연동되되, 스프링 볼트가 압축 스프링에 의해 피스톤 밸브 쪽으로 편향되고, 피스톤 밸브 및 스프링 볼트가 피스톤 밸브 축에 대해 각을 이뤄 배치된 슬라이딩 면에 의해 결합되도록 함으로써 달성된다.

본 발명의 장점은 경사 면에 의해 피스톤 밸브와 스프링 볼트간의 일정한 행정 비가 미리 주어질 수 있다는데 있다. 펌프의 압력 및 급송 체적은 제어점까지는 거의 선형적으로 증가된다. 제어점의 한계 회전 속도로부터는 급송 체적이 회전 속도를 따라 거의 일정하게 유지되는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 펌프의 또 다른 장점은 맥동이 감소되고, 매체, 즉 특히 오일의 기포 형성이 거의 일어나지 않는다는 것이다.

따라서, 본 발명에 따라 스프링 볼트의 편향된 압축 스프링에 의해 펌프의 제어점이 세팅되도록 조치한다. 한계 회전 속도를 넘어서면 그와 동시에 한계 압력도 넘어서게 되는데, 그 경우에 급송 매체에 의한 압력은 압력 포켓으로부터 압력 제어 채널을 통해 피스톤 밸브의 플랜지 쪽으로 가압되어 그 피스톤 밸브를 압축 스프링을 거슬러 후퇴시킨다. 피스톤 밸브가 후퇴됨으로써, 축 방향 갭이 확대되게 된다.

그와 함께, 하우징 커버가 압력 포켓과 급송실을 접속시키는 압력 채널을 구비하도록 조치한다. 펌프 커버에 마련되는 압력 채널을 경유하여 급송실에 의도된 대로 압력이 추진된다. 그럼으로써, 흡인 구역에서 이미 충전된 급송실이 압력 채널을 경유하여 의도된 대로 압력 포켓으로부터의 급송 매체로 대체되고, 과잉의 급송 매체는 확대된 축 방향 갭을 경유하여, 즉 피스톤 밸브의 후퇴에 의해 저항을 받음이 없이 흡인 구역으로 환류되거나, 마찬가지로 흡인 구역에 머물게 된다. 추가로, 급송 매체는 확대된 축 방향 갭을 바로 경유하여 압력 구역으로부터 흡인 구역으로 환류될 수 있다.

그에 의해, 동시에 펌프의 효율이 감소되되, 압력 및 체적 흐름은 동일하게 유지된다. 그 전제 조건은 축 방향 틈새의 확대에, 그에 따라 펌프의 효율의 감소에 상응하는 피스톤 밸브의 후퇴 거리가 일정한 비로 되어야 한다는 것으로, 피스톤 밸브의 후퇴 거리는 압축 스프링의 스프링 편위보다 더 커서 압력 및 체적 흐름이 제어점으로부터 일정하게 유지되도록 해야 한다.

피스톤 밸브가 피스톤 밸브 축에 대해 30°의 각을 이룬 경사 면을 구비하고 스프링 볼트가 스프링 볼트 축에 대해 60°의 각을 이룬 경사 면을 구비하도록 함으로써, 2:1의 행정 비가 세팅될 수 있게 된다. 바람직한 것은 피스톤 밸브의 경사 면과 피스톤 밸브 축간의 각(α)이 10°내지 80°의 값을 갖고, 그에 대응하여 스프링 볼트의 경사 면과 스프링 볼트 축간의 각(β)이 90°- α의 값을 갖는 것이다. 즉, 피스톤 밸브와 스프링 볼트의 경사를 그와 같이 형성함으로써, 임의의 행정 비 및 그에 따른 펌프의 적합화된 제어 거동이 구현될 수 있게 된다.

본 발명의 바람직한 구성에서는 슬라이딩 면이 곡면으로서 형성되도록 조치한다. 그와 같이 곡면으로 형성함으로써, 제어 거동의 추가적인 개선이 이뤄지게 된다. 즉, 예컨대 피스톤 밸브의 면은 볼록하게 형성될 수 있고, 그에 따라 회전 속도의 증가에 따라 축 방향 갭이 과비례적으로 확대되어 급송 특성 곡선이 엔진의오일 흡수 특성 곡선에 최적으로 맞춰질 수 있게 된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구성에서는 피스톤 밸브가 급송실의 반대쪽을 향한 그 단부에서 비선형 스프링 특성 곡선을 갖는 스프링의 작용을 받도록 조치한다. 그러한 스프링은 점감되는 스프링 특성 곡선을 갖는 것이 바람직하다. 원통형 압축 스프링은 직선적으로 점증되는 특성 곡선을 갖는데 반해, 비선형 스프링 특성 곡선, 특히 점감되는 스프링 특성 곡선 을 갖는 스프링을 사용함으로써, 회전 속도의 상승 및 그에 따른 압력 상승 시에 축 방향 갭의 확대가 개선될 수 있게 된다.

본 발명의 바람직한 구성에서는 스프링이 팬터그래프 스프링(pantograph spring) 또는 판 스프링으로서 형성되도록 조치한다. 팬터그래프 스프링의 구성 방안은 매우 뛰어나서 제어 거동의 정확한 조정이 가능하게 된다. 또 다른 장점은 팬터그래프 스프링 또는 판 스프링의 사용에 의해 펌프의 구조 형식이 평탄하고 장소 절감적으로 될 수 있다는 것이다. 유사한 스프링 특성 곡선의 추이를 갖는 기타 유형의 스프링도 역시 사용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구성에서는 피스톤 밸브가 환형 홈을 구비하고, 그 환형 홈이 피스톤 밸브의 후퇴 위치에서 압력 포켓 및 흡인 포켓으로부터 출발된 바이패스 채널에 접속되도록 조치한다. 피스톤 밸브의 초기 위치에서는 바이패스가 폐쇄된다. 한계 압력을 넘어서고 나면, 피스톤 밸브의 둘레 면에 배치된 환형 홈이 압력 포켓 및 흡인 포켓으로부터 출발된 바이패스 채널에 접속되어 급송 매체가 저항을 받음이 없이 압력 구역으로부터 저압 구역, 즉 흡인 포켓으로 환류될 수 있는일정 시점까지 피스톤 밸브가 후퇴된다. 그럼으로써, 추가로 펌프의 체적 효율에 의도적인 부의 영향을 미치게 된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구성에서는 하우징 커버가 압력 포켓과 흡인 포켓을 접속시키는 압력 채널을 구비하도록 조치한다. 펌프 커버에 마련되는 압력 채널을 경유하여 급송실에 의도된 대로 압력이 추진elf 수 있게 된다. 압력 채널은 압력 포켓을 흡인 포켓에 접속시킴으로써 급송실이 부분적으로 압력 포켓으로부터의 급송 매체로 충전되도록 하고, 그에 의해 축 방향 갭의 확대 시에, 즉 피스톤 밸브의 후퇴 시에 급송 매체가 저항을 받음이 없이 흡인 구역으로 환류되거나, 마찬가지로 흡인 구역에 머물 수 있게 된다. 즉, 엔진의 오일 흡수 특성 곡선에 따라 요구되는 정도의 급송 매체만이 급송되게 된다.

본 발명의 바람직한 구성에서는 압력 포켓과 흡인 포켓을 접속시키는 압력 채널이 차단될 수 있거나 제어될 수 있도록 조치되는데, 그에 따라 예컨대 압력 채널은 일정한 회전 속도까지는 폐쇄된 채로 유지되다가 그 이후에 비로소 완전히 또는 부분적으로 개방되어 급송실에 대한 압력 포켓의 압력 보상을 구현하게 된다. 또한, 압력 제어 채널도 역시 차단될 수 있거나 제어될 수 있게 형성되도록 조치한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구성에서는 피스톤 밸브가 내마모성 표면을 구비하도록 조치한다. 특히, 급송실 쪽을 향한 피스톤 밸브의 밀봉 면은 높은 마모를 받을 수 있다. 그로 인해, 종래의 펌프의 밀봉 브리지에서는 원하지 않는 효율의 감소가 발생된다. 밸브 피스톤은 스프링 볼트의 스프링 압력에 의해 항상 다소간 가압됨으로써 완전한 보상이 이뤄지도록 한다.

본 발명의 매우 바람직한 구성에서는 환형 기어 세트 또는 로터 세트의 양측에 피스톤 밸브를 구비한 장치가 마련되도록 조치한다. 제1 피스톤 밸브와 대향된 측에 추가의 피스톤 밸브를 사용함으로써, 예컨대 제2 피스톤 밸브가 제1 피스톤 밸브의 스프링과는 다른 스프링 특성 곡선을 갖는 스프링을 구비할 수 있기 때문에 펌프의 제어가 더욱 개선될 수 있게 된다. 또한, 제2 피스톤 밸브가 제어점 이후에 비로소 작용하는 피스톤 밸브를 구비하도록 하는 것도 가능하다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 또 다른 바람직한 방안은 환형 기어 세트 또는 로터 세트와, 펌프 하우징 내에 각각 배치되고, 급송실과 접경된 채로 반경 방향으로 이동될 수 있는 쿠션 부재에 의해 서로 밀봉되어 분리될 수 있는 압력 포켓 및 흡인 포켓과, 펌프 하우징을 폐쇄시키는 하우징 커버를 구비하고, 압력 포켓이 유압 피스톤의 플랜지에 접속된 압력 채널을 구비하며, 유압 피스톤이 급송실 쪽을 향한 측에서 쿠션 부재와 연동되되, 유압 피스톤이 압축 스프링에 의해 편향되는 펌프, 특히 내연 엔진용 오일 펌프에 의해 구현된다. 전술된 바와 같은 제어 거동의 개선 방안은 유압 피스톤을 제어하는데도 강구될 수 있다.

또한, 병진기(translator)/액추에이터에 의해 피스톤 밸브를 이동시키되, 그러한 이동이 예컨대 압력 센서 또는 체적 유량계에 의해 제어될 수 있고, 탐지된 측정치에 의존하여 피스톤 밸브를 이동시킬 수 있도록 하는 것이 가능하다. 그러한 제어는 예컨대 엔진 제어 또는 트랜스미션 제어에 통합될 수 있다. 그러한 제어는 급송 체적의 특성 곡선에 의해 펌프의 사용처의 각각의 수요에 맞춰질 수 있는 것이 바람직하다. 병진기/액추에이터의 예는 전자 서보 구동 장치(엔진, 트랜스미션, 제어 시스템으로의 피드백에 의한 위치 측정 시스템), 전자 구동 장치, 압전 결정 액추에이터, 열 액추에이터, 유압 제어 피스톤, 및 공압 실린더이다.

스프링 볼트는 피스톤 밸브에 대해 임의의 각으로 배치될 수 있다. 그 경우, 그와 상응하게 맞춰진 슬라이딩 면이 필요하다.

본 발명의 의미에서의 펌프는 특히 게로터(gerotor) 펌프, 기어 로터 펌프, 시클 셀(sickle cell) 펌프, 스퍼 기어(spur gear) 펌프, 베인 셀(vane cell) 펌프이다.

본 발명에 따른 제어 시스템은 유압 엔진의 제어에도 사용될 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예가 도시된 개략적인 첨부 도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 게로터로서 형성된 로터 세트를 구비하고, 그 로터 세트가 외부 로터(2) 및 내부 로터(3)로 이뤄지는 펌프(1), 특히 내연 엔진용 오일 펌프의 평면도를 나타낸 것이다. 그러한 펌프(1)는 흡인 포켓(5)에 대한 유입구(4) 및 압력 포켓(7)에 대한 유출구(6)를 구비한다. 포켓은 각각 콩팥형으로 형성된다.

도 2는 도 1의 A-A 선을 따라 취한 본 발명에 따른 펌프(1)의 단면도를 나타낸 것이다. 펌프 하우징(8) 내에는 흡인 포켓(5) 및 압력 포켓(7)이 배치된다. 흡인 포켓(5) 및 압력 포켓(7)은 급송실(9)과 접경된 채로 축 방향으로 이동될 수 있는 피스톤 밸브(10)에 의해 서로 밀봉되어 분리된다. 압력 포켓(7)은 피스톤 밸브(10)의 플랜지(12)에 접속되는 압력 제어 채널(11)을 구비한다. 피스톤 밸브(10)는 급송실(9)의 반대쪽을 향한 그 단부에서 피스톤 밸브(10)에 직각으로 배치된 스프링 볼트(13)와 연동되는데, 스프링 볼트(13)는 압축 스프링(14)에 의해 피스톤 밸브(10) 쪽으로 편향된다. 피스톤 밸브(10)와 스프링 볼트(13)는 피스톤 밸브 축에 대해 각을 이뤄 배치된 슬라이딩 면(15)에 의해 결합된다. 펌프(1)의 제어점은 나사(16)에 의해 압축 스프링(14)을 상응하게 편향시킴으로써 세팅될 수 있다.

경사 면(15)을 사용함으로써, 피스톤 밸브(10)와 스프링 볼트(13)간의 일정한 행정 비가 미리 주어질 수 있다. 한계 회전 속도로부터는 압력 및 급송 체적이 회전 속도에 따라 거의 일정하게 유지되는 것이 바람직하기 때문에, 본 발명에 따라 한계 회전 속도를 넘어서고 나면, 즉 그와 동시에 압력 포켓(7) 내의 한계 압력을 넘어서고 나면 급송 매체의 압력이 압력 포켓(7)으로부터 압력 제어 채널(11)을 통해 피스톤 밸브(10)의 플랜지(12) 쪽으로 가압되어 그 피스톤 밸브(10)를 후퇴시키도록 하는 조치가 이뤄진다.

피스톤 밸브(10)의 후퇴에 의해 축 방향 갭(A)이 확대되어 급송 매체가 압력 포켓(7)으로부터 흡인 포켓(5)으로 흐를 수 있게 된다. 그럼으로써, 동시에 펌프(1)의 효율이 감소되되, 압력 및 체적 흐름은 그대로 유지된다. 축 방향 갭(a)의 확대에 상응하는 피스톤 밸브(10)의 후퇴 거리는 압축 스프링(14)의 스프링 편위보다 더 커서 압력 및 체적 흐름이 제어점으로부터 일정하게 유지되도록 할 수 있다.

피스톤 밸브(10)는 피스톤 밸브 축(17)에 대해 30°의 각을 이룬 경사 면(15)을 구비하고, 스프링 볼트(13)는 스프링 볼트 축(18)에 대해 60°의 각을 이룬 경사 면을 구비한다. 그럼으로써, 피스톤 밸브(10)와 스프링 볼트(13)간에 2:1의 행정 비가 세팅되게 된다. 피스톤 밸브(10)의 경사 면과 피스톤 밸브 축(17)간의 각(α)은 10 내지 80°의 값을 갖고, 그에 대응하여 스프링 볼트(13)의 경사 면과 스프링 볼트 축(18)간의 각(β)은 90°- α의 값을 갖도록 한다. 즉, 피스톤 밸브(10)와 스프링 볼트(13)의 경사를 그와 같이 형성함으로써, 임의의 행정 비 및그에 따른 펌프의 적합화된 제어 거동이 세팅될 수 있게 된다.

펌프(1)의 제어 거동을 더욱 정밀하게 설계하는 것은 슬라이딩 면(15)이 곡면으로서 형성되도록 함으로써 달성된다. 피스톤 밸브(10)의 슬라이딩 면(15)은 예컨대 볼록하게 형성될 수 있고, 그에 따라 회전 속도의 증가에 따라 축 방향 갭(a)이 과비례적으로 확대되어 급송 특성 곡선이 엔진의 오일 흡수 특성 곡선에 최적으로 맞춰질 수 있게 된다.

도 3은 게로터로서 형성된 로터 세트를 구비하고, 그 로터 세트가 외부 로터(2) 및 내부 로터(3)로 이뤄지는 펌프(1), 특히 내연 엔진용 오일 펌프의 평면도를 나타낸 것이다. 피스톤 밸브(10) 또는 피스톤 밸브(10)의 플랜지(12)는 일점 쇄선으로 도시되어 있다. 급송실(9)은 외부 로터(2), 내부 로터(3), 및 피스톤 밸브(10)와 접경된다.

도 4는 도 3의 B-B 선을 따라 취한 본 발명에 따른 펌프(1)의 제1 실시예의 단면도를 나타낸 것이다. 압력 포켓 및 흡인 포켓(5, 7)은 급송실(9)과 접경된 채로 축 방향으로 이동될 수 있는 피스톤 밸브(10)에 의해 서로 밀봉되어 분리된다. 압력 포켓(7)으로부터는 압력 제어 채널(11)이 피스톤 밸브(10)의 플랜지(12) 쪽으로 안내되는데, 그 플랜지(12)에는 환형 채널이 마련되어 있다. 피스톤 밸브(10)는 급송실(9)의 반대쪽을 향한 그 단부에 슬라이딩 면(15)을 구비하고, 그 슬라이딩 면(15)은 피스톤 밸브 축(17)에 대해 30°의 각을 이뤄 배치된다. 도시된 위치에서는 압력 포켓(7) 내의 압력이 제어점에 존재하는 한계 압력의 미만이어서 피스톤 밸브가 폐쇄되고 축 방향 갭(a)이 존재하지 않는다. 펌프의 제어점은 나사(16)를 사용하여 세팅될 수 있는 압축 스프링(14)에 의해 미리 주어진다.

도 5는 도 3의 B-B 선을 따라 취한 본 발명에 따른 펌프(1)의 제1 실시예의 단면도를 나타낸 것이다. 도 5는 축 방향 갭(a)이 존재하는 편위된 위치에 있는 피스톤 밸브(10)를 나타내고 있다. 한계 회전 속도로부터 압력 포켓(7) 내의 한계 압력이 도달되면, 압축 스프링(14)의 스프링 압력이 극복되는데, 그 때에 급송 매체의 압력은 압력 제어 채널(11)을 통해 피스톤 밸브(10)의 플랜지(12)에 전달된다. 피스톤 밸브(10)의 플랜지(12)에는 한형 홈이 마련되어 있어 플랜지 면의 전체에 걸쳐 압력이 양호하게 분배되게 된다. 피스톤 밸브(10)를 하우징(8)에 대해 밀봉시키기 위해 패킹이 마련된다. 피스톤 밸브(10)가 스프링 볼트(13) 쪽으로 후퇴되면, 피스톤 밸브(10)는 피스톤 밸브 축(17)에 대해 30°의 각으로 배치된 경사진 슬라이딩 면(15)으로 인해 스프링 볼트(12)에 대한 2:1의 행정 비로 이동되게 된다.

급송 매체는 축 방향 갭(a)을 통해 압력 포켓(7) 및 급송실(9)로부터 흡인 포켓(5)으로 넘쳐흐를 수 있고, 그에 의해 펌프의 체적 효율에 의도된 대로 부의 영향을 미치게 된다. 그러한 조치에 의해, 제어점으로부터 펌프(1)의 압력 및 체적 흐름이 회전 속도에 따라 거의 일정하게 유지됨으로써 펌프의 급송 특성 곡선이 엔진의 오일 흡수 특성 곡선에 근사되게 된다.

도 6은 게로터로서 형성된 로터 세트를 구비하고, 그 로터 세트가 외부 로터(2) 및 내부 로터(3)로 이뤄지는 펌프(1), 특히 내연 엔진용 오일 펌프의 평면도를 나타낸 것이다. 피스톤 밸브(10) 또는 피스톤 밸브(10)의 플랜지(12)는 일점쇄선으로 도시되어 있다. 급송실(9)은 외부 로터(2), 내부 로터(3), 및 피스톤 밸브(10)와 접경된다.

도 7은 도 6의 C-C 선을 따라 취한 본 발명에 따른 펌프(1)의 제2 실시예의 단면도를 나타낸 것이다. 펌프(1)의 제2 실시예는 피스톤 밸브(10)가 비선형 스프링 특성 곡선을 갖고 팬터그래프 스프링(20)으로서 형성된 스프링의 작용을 받는다는 점에서 도 4 및 도 5의 실시예와 상이하다. 비선형 스프링 특성 곡선, 특히 점감되는 스프링 특성 곡선을 갖는 그러한 유형의 스프링을 사용함으로써, 회전 속도의 상승 및 그에 따른 압력의 상승 시에 축 방향 갭(a)의 확대가 개선될 수 있고, 그에 의해 펌프의 급송 특성 곡선이 엔진의 오일 흡수 특성 곡선에 보다 잘 근사되게 된다. 그러한 구성은 펌프(1)의 구조 형식이 평탄하고 장소 절감적으로 될 수 있을 정도까지 이뤄지는 것이 바람직하다.

역시 마찬가지로 도 6의 C-C 선을 따른 펌프(1)의 단면도를 나타낸 것인 도 8은 피스톤 밸브(10)가 후퇴된 위치에 있는 것을 도시하고 있는데, 그러한 위치에서는 생성된 축 방향 갭(a)으로 인해 급송 매체가 압력 포켓(7)으로부터 흡인 포켓(5)으로 보상될 수 있다. 압력 포켓(7)으로부터 흡인 포켓(5)으로의 추가의 압력 보상은 피스톤 밸브(10)의 외측 둘레 면 상에 배치된 환형 홈과 연동되는 바이패스 채널(22)에 의해 이뤄진다.

또한, 하우징 커버(24)가 압력 포켓(7)과 흡인 포켓(5)을 접속시키는 압력 채널(23)을 구비하도록 함으로써 펌프의 제어 거동에 영향을 미치는 것이 바람직하다. 하우징 커버(24)에 마련된 압력 채널(23)을 경유하여 의도된 대로 급송실(9)에 압력이 추진될 수 있다. 그러한 압력 채널(23)은 압력 포켓(7)을 급송실(9)에 접속시킴으로써 급송실(9)이 부분적으로 압력 포켓(7)으로부터의 급송 매체로 충전되도록 하고, 그에 의해 축 방향 갭(a)의 확대 시에, 즉 피스톤 밸브(10)의 후퇴 시에 급송 매체가 저항을 받음이 없이 흡인 구역으로 환류되거나, 마찬가지로 흡인 구역에 머물 수 있게 된다. 그럼으로써, 엔진의 오일 흡수 특성 곡선에 따라 요구되는 정도의 급송 매체만이 급송되게 된다.

의도된 대로 더욱 정확하게 펌프의 제어 거동에 영향을 미치기 위해, 압력 채널(11, 23)이 차단될 수 있거나 제어될 수 있도록 하여 예컨대 압력 채널(23)이 일정한 회전 속도까지는 폐쇄된 채로 유지되다가 그 이후에 비로소 완전히 또는 부분적으로 개방되어 급송실(9)에 대한 압력 포켓(7)의 압력 보상을 구현하도록 하는 것이 가능하다. 또한, 도 4 및 도 5와 도 7 및 도 8에 도시된 본 발명의 실시예를 피스톤 밸브(10)와 대향된 측에 배치하여 펌프(1)의 개선된 제어를 가능하도록 하는 것이 바람직하다. 예컨대, 제2 피스톤 밸브는 제1 피스톤 밸브의 스프링과는 다른 스프링 특성 곡선을 갖는 스프링을 구비할 수 있다. 또한, 제2 피스톤 밸브는 그 피스톤 밸브가 제1 장치의 피스톤 밸브의 한계 압력보다 더 높은 압력에서 비로소 작동되도록 편향된 스프링을 구비할 수도 있다.

도 9는 게로터로서 형성된 로터 세트를 구비하고, 그 로터 세트가 외부 로터(2) 및 내부 로터(3)로 이뤄지는 펌프(1), 특히 내연 엔진용 오일 펌프의 평면도를 나타낸 것이다. 급송실(9)은 외부 로터(2) 및 내부 로터(3)와 밀봉 브리지 및 쿠션 부재(25)와 접경된다.

도 10은 쿠션 부재의 폐쇄 상태에서 도 9의 D-D 선을 따라 취한 본 발명에 따른 펌프(1)의 제2 실시예의 단면도를 나타낸 것이다. 압력 포켓 및 흡입 포켓(7, 5)은 급송실(9)과 접경된 채로 접선 방향으로 이동될 수 있는 쿠션 부재(25)에 의해 서로 밀봉되어 분리된다. 쿠션 부재(25)는 반경 방향으로도 이동될 수 있다.

밀봉 브리지는 부분적으로 쿠션 부재(25)로 대체된다. 쿠션 부재(25)는 이동이 가능하게 밀봉 브리지에 마련되는데, 초기 위치에서는 흡인 포켓(5)이 압력 포켓(7)으로부터 분리된다. 쿠션 부재(25)는 구동 축에 직각으로 배치된 유압 피스톤(27)에 나사 결합되고, 그 유압 피스톤(27)에 작용하는 편향된 압축 스프링(14)에 의해 한계 압력이 세팅된다. 도시된 위치에서는 압력 포켓(7) 내의 압력이 제어점에 존재하는 한계 압력의 미만이어서 쿠션 부재(25)가 폐쇄되고 갭(b)이 존재하지 않는다. 펌프의 제어점은 나사(16)에 의해 세팅될 수 있는 압축 스프링(14)에 의해 미리 주어진다.

압축 스프링(14)은 점감되는 스프링 특성 곡선을 갖는 것이 바람직하다. 한계 압력을 넘어서고 나면, 급송 매체에 의한 압력이 압력 포켓(7)으로부터 압력 채널(29)을 경유하여 유압 피스톤(27)의 단부 면에 작용하고, 그에 따라 유압 피스톤(27)을 스프링 압력을 거슬러 접선 방향으로 구동 축 쪽으로 이동시키게 된다. 환형 기어 세트 또는 로터 세트와 접경되고 축 방향으로 밀봉 브리지와 접경되는 급송실(9)은 쿠션 부재(25)가 접선 방향으로 흡인 포켓(5)으로부터 압력 포켓(7) 쪽으로 이동됨으로 인해 다소간 개방되게 된다.

펌프 커버(24)에 마련되어 압력 포켓(7)을 급송실(9)에 접속시키는 압력 채널(23)을 경유하여 의도된 대로 급송실(9)에 압력이 추진된다. 그럼으로써, 흡인 구역에서 이미 충전된 급송실(9)이 압력 채널(23)을 경유하여 의도된 대로 압력 포켓(7)으로부터의 급송 매체로 대체되고, 그에 따라 과잉의 급송 매체는 쿠션 부재(25)에 의해 개방된 급송실(9)을 경유하여 저항을 받음이 없이 흡인 포켓(5)으로 환류되거나, 마찬가지로 흡인 구역에 머물 수 있게 된다. 쿠션 부재(25)의 이동에 의해, 펌프의 내부 누출이 이뤄짐으로써 펌프의 체적 효율에 의도된 대로 부의 영향을 미치게 되어 펌프의 출력 소비가 줄어든다.

도 11은 쿠션 부재의 개방 상태에서 도 9의 D-D 선을 따라 취한 본 발명에 따른 펌프(1)의 제3 실시예의 단면도를 나타낸 것이다.

압력 포켓 및 흡인 포켓(7, 5)은 급송실(9)과 접경된 채로 반경 방향으로 이동될 수 있는 쿠션 부재(25)에 의해 서로 밀봉되어 분리된다. 압력 포켓(7)으로부터는 압력 제어 채널(29)이 유압 피스톤(27)의 단부 면 쪽으로 안내된다. 쿠션 부재(25)는 편위된 위치에 있어 갭(b)이 생성된다. 한계 회전 속도로부터 압력 포켓(7) 내의 한계 압력이 도달되면, 압축 스프링(14)의 스프링 압력이 극복되는데, 그 때에 급송 매체의 압력은 압력 제어 채널(29)을 통해 유압 피스톤(27)의 플랜지(26)에 전달된다. 유압 피스톤(27)을 하우징(8)에 대해 밀봉시키기 위해 패킹이 마련된다.

급송 매체는 축 방향 갭(b)을 통해 압력 포켓(7) 및 급송실(9)로부터 흡인 포켓(5)으로 넘쳐흐를 수 있고, 그에 의해 펌프의 체적 효율에 의도된 대로 부의영향을 미치게 된다. 그러한 조치에 의해, 제어점으로부터 펌프(1)의 압력 및 체적 흐름이 회전 속도에 따라 거의 일정하게 유지됨으로써 펌프의 급송 특성 곡선이 엔진의 오일 흡수 특성 곡선에 근사되게 된다.

또한, 하우징 커버(24)가 압력 포켓(7)과 흡인 포켓(5)을 접속시키는 압력 채널(23)을 구비하도록 함으로써 펌프의 제어 거동에 영향을 미치는 것이 바람직하다. 하우징 커버(24)에 마련된 압력 채널(23)을 경유하여 의도된 대로 급송실(9)에 압력이 추진될 수 있다. 그러한 압력 채널(23)은 압력 포켓(7)을 급송실(9)에 접속시킴으로써 급송실(9)이 부분적으로 압력 포켓(7)으로부터의 급송 매체로 충전되도록 하고, 그에 의해 축 방향 갭(b)의 확대 시에, 즉 쿠션 부재(25)의 후퇴 시에 급송 매체가 저항을 받음이 없이 흡인 구역으로 환류되거나, 마찬가지로 흡인 구역에 머물 수 있게 된다. 그럼으로써, 엔진의 오일 흡수 특성 곡선에 따라 요구되는 정도의 급송 매체만이 급송되게 된다.

도 12는 도 11의 E-E 선을 따른 단면도를 나타낸 것으로, 쿠션 부재(25)는 나사(30)에 의해 유압 피스톤(27)에 나사 결합되어 있다. 급송실(9)은 쿠션 부재(25), 밀봉 브리지(31), 외부 로터(2), 내부 로터(3), 및 하우징 커버(24)와 접경된다. 하우징 커버(24)에는 압력 포켓(7)과 흡인 포켓(5)을 접속시키는 압력 채널(23)이 마련된다.

Claims (13)

1. 환형 기어 세트 또는 로터 세트와, 펌프 하우징 내에 각각 배치되고, 급송실(9)과 접경된 채로 축 방향으로 이동될 수 있는 피스톤 밸브(10)에 의해 서로 분리될 수 있는 압력 포켓 및 흡인 포켓(7, 5)과, 펌프 하우징(8)을 폐쇄시키는 하우징 커버(24)를 구비하고, 압력 포켓(7)은 피스톤 밸브(10)의 플랜지(12)에 접속된 압력 제어 채널(11)을 구비하는 펌프(1), 특히 내연 엔진용 오일 펌프에 있어서,

   피스톤 밸브(10)는 급송실(9)의 반대쪽을 향한 그 단부에서 피스톤 밸브(10)에 직각으로 배치된 스프링 볼트(13)와 연동되되, 스프링 볼트(13)는 압축 스프링(14)에 의해 피스톤 밸브(10) 쪽으로 편향되고, 피스톤 밸브(10) 및 스프링 볼트(13)는 피스톤 밸브 축(17)에 대해 각을 이뤄 배치된 슬라이딩 면(15)에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 펌프(1), 특히 내연 엔진용 오일 펌프.
2. 제 1 항에 있어서, 슬라이딩 면(15)은 곡면으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 펌프(1), 특히 내연 엔진용 오일 펌프.
3. 환형 기어 세트 또는 로터 세트와, 펌프 하우징(8) 내에 각각 배치되고, 급송실(9)과 접경된 채로 축 방향으로 이동될 수 있는 피스톤 밸브(10)에 의해 서로 분리될 수 있는 압력 포켓 및 흡인 포켓(7, 5)과, 펌프 하우징(8)을 폐쇄시키는 하우징 커버(24)를 구비하고, 압력 포켓(7)은 피스톤 밸브(10)의 플랜지(12)에 접속된 압력 제어 채널(11)을 구비하는 펌프(1), 특히 내연 엔진용 오일 펌프에 있어서,

   피스톤 밸브(10)는 급송실(9)의 반대쪽을 향한 그 단부에서 비선형 스프링 특성 곡선을 갖는 스프링(20)의 작용을 받는 것을 특징으로 하는 펌프(1), 특히 내연 엔진용 오일 펌프.
4. 제 3 항에 있어서, 스프링(20)은 점감되는 스프링 특성 곡선을 갖는 것을 특징으로 하는 펌프(1), 특히 내연 엔진용 오일 펌프.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 스프링(20)은 팬터그래프 스프링으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 펌프(1), 특히 내연 엔진용 오일 펌프.
6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 스프링(20)은 판 스프링으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 펌프(1), 특히 내연 엔진용 오일 펌프.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서, 피스톤 밸브(10)는 환형 홈(21)을 구비하고, 그 환형 홈(21)은 피스톤 밸브가 후퇴된 위치에서 압력 포켓 및 흡인 포켓(7, 5)으로부터 출발된 바이패스 채널(22)에 접속되는 것을 특징으로 하는 펌프(1), 특히 내연 엔진용 오일 펌프.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서, 하우징 커버(24)는 압력 포켓(7)과 흡인 포켓(5)을 접속시키는 압력 채널(23)을 구비하는 것을 특징으로 하는 펌프(1), 특히 내연 엔진용 오일 펌프.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항에 있어서, 압력 제어 채널(11) 및/또는 압력 채널(23)은 차단될 수 있거나 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 펌프(1), 특히 내연 엔진용 오일 펌프.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 있어서, 피스톤 밸브(10)는 내마모성 표면을 구비하는 것을 특징으로 하는 펌프(1), 특히 내연 엔진용 오일 펌프.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중의 어느 한 항에 있어서, 피스톤 밸브(10)의 플랜지(12)는 홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 펌프(1), 특히 내연 엔진용 오일 펌프.
12. 환형 기어 세트 또는 로터 세트와, 펌프 하우징 내에 각각 배치되고, 급송실(9)과 접경된 채로 반경 방향으로 이동될 수 있는 쿠션 부재(25)에 의해 서로 분리될 수 있는 압력 포켓 및 흡인 포켓(7, 5)과, 펌프 하우징(8)을 폐쇄시키는 하우징 커버(24)를 구비하고, 압력 포켓(7)은 유압 피스톤(27)의 플랜지(26)에 접속된 압력 제어 채널(29)을 구비하며, 유압 피스톤(27)은 급송실(9) 쪽을 향한 측에서 쿠션 부재(25)와 연동되되, 유압 피스톤(27)이 압축 스프링(14)에 의해 편향되는 것을 특징으로 하는 펌프(1), 특히 내연 엔진용 오일 펌프.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중의 어느 한 항에 있어서, 환형 기어 세트 또는 로터 세트의 양측에 피스톤 밸브(10)를 구비한 장치가 마련되는 것을 특징으로 하는 펌프(1), 특히 내연 엔진용 오일 펌프.