KR20050043375A - 베인식 진공펌프의 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 베인식 진공펌프의 구조에 관한 것으로, 진공펌프 내에 설치된 베인의 끝단에 자유롭게 회전이 가능하도록 가이드부를 설치함으로써 구동축 회전시 하우징과의 접촉 궤적을 자유롭게 추종하여 내구 신뢰성을 향상시키는 한편, 밀봉성을 증대시켜 진공 효율을 개선시킴과 아울러 소모 동력을 저감시키는 베인식 진공펌프의 구조가 개시된다.

Description

베인식 진공펌프의 구조{STRUCTURE OF VANE TYPE VACUUM PUMPS}

본 발명은 베인식 진공펌프의 구조에 관한 것으로, 특히 내구 신뢰성을 향상시키는 한편, 밀봉성을 증대시켜 진공 효율을 개선시킴과 아울러 소모 동력을 저감시킬 수 있는 베인식 진공펌프의 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 디젤 자동차의 경우에는 브레이크용 진공 배력장치(booster)에 필요한 부압을 형성시켜 주기 위하여 진공펌프가 이용된다. 진공펌프는 내부구조가 로터리 펌프 구조로 이루어져 있고, 내부에 설치된 베인(vane)의 슬라이딩(sliding)에 의한 용적 변화로 배력장치의 공기가 흡입되어 진공을 형성하게 된다.

도 5에는 일반적인 진공펌프가 도시되었다. 도 5에 도시된 바와 같이, 진공펌프는 하우징(10), 회전로터(20) 및 베인(30)으로 이루어진다. 베인(30)은 단순 장방형으로 형성되어 회전하는 회전로터(20)의 외주에 형성된 다수의 삽입홈(미도시)과의 유격에 따라 유동성을 가지면서 삽입되도록 설치된다. 또한, 베인(30)은 회전로터(20)의 회전시 함께 회전하면서 하우징(10) 내경과의 사이에서 오일작용과 함께 진공력을 발생시킨다.

그러나, 종래기술에 따른 진공펌프의 경우 베인은 장방형 형상으로 이루어지는 것이 보통인데, 이 때문에 회전시 하우징의 내측벽과 접촉되는 부위가 마찰에 의해 마모가 일어나고, 이에 따라 내구 신뢰성 문제가 발생된다. 또한, 베인의 폭이 좁게 형성되는 경우 오일의 밀봉성이 감소하여 진공성능이 저하되는 문제가 발생된다.

이러한 연유로, 내구 신뢰성 및 밀봉 성능을 증대시키기 위해 베인의 폭을 증대시키거나, 베인의 수를 증가시키는 경우 하우징과의 마찰력 증대에 따른 동력 소모가 증가하여 진공펌프의 효율이 저하되는 한편, 연비가 악화된다. 이와 반대로, 하우징과의 마찰력 감소를 위해 베인의 폭을 축소하거나, 베인의 수를 감소시키는 경우 베인의 마모 속도 증대에 의한 진공펌프의 내구 신뢰성 및 밀봉 성능 저하가 발생되고, 또한, 저온 오일 점도가 높을 때 베인에 작용하는 순간적인 저항으로 베인이 절손될 우려가 있다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예는 상기의 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 진공펌프 내에 설치된 베인의 끝단에 자유롭게 회전이 가능하도록 가이드부를 설치함으로써 구동축 회전시 하우징과의 접촉 궤적을 자유롭게 추종하여 내구 신뢰성을 향상시키는 한편, 밀봉성을 증대시켜 진공 효율을 개선시킴과 아울러 소모 동력을 저감시키는 베인식 진공펌프의 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 바람직한 실시예의 일측면에 따르면, 진공펌프 구동축의 회전에 의해 회전되며, 상부에 슬라이딩홈이 형성된 회전로터와, 상기 슬라이딩홈을 교차하도록 삽입되며, 상기 회전로터의 회전시 상기 슬라이딩홈 내에서 슬라이딩되는 베인과, 상기 베인의 끝단이 삽입되어 체결되도록 삽입홈이 형성되며, 상기 베인의 회전시 하우징 내벽을 따라 회전하는 가이드부를 포함하는 베인식 진공펌프의 구조가 제공된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 베인식 진공펌프의 구조를 설명하기 위하여 도시된 분리 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 베인식 진공펌프의 내부를 도시한 평면 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 베인식 진공펌프의 구조에서는 진공펌프의 플랜지(150) 상에 회전로터(120)가 설치되고, 상기 회전로터(120)에 형성된 슬라이딩홈(미도시)을 교차하도록 베인(130)이 삽입되며, 상기 베인(130)의 끝단에는 상기 하우징(110)의 내측벽과 접촉되는 가이드부(140)가 체결된다.

상기 회전로터(120)는 진공펌프의 구동축(160)과 일체형으로 이 구동축(160)의 회전에 따라 회동하며, 구동축(160)의 위상에 따라 베인(130)이 소정의 유격을 갖고 그 내부에서 좌우로 슬라이딩되도록 슬라이딩홈이 형성된다. 이와 같이, 회전로터(120)는 슬라이딩홈에 의해 상부가 이등분된 형상을 갖는데 반해, 하부는 서로 연결된다.

상기 베인(130)은 회전로터(120)의 슬라이딩홈 내에 삽입되며, 구동축(160)의 위상에 따라 이 슬라이딩홈 내에서 좌우로 슬라이딩되도록 소정의 유격을 갖도록 삽입된다. 또한, 베인(130)의 끝단은 라운딩 형태를 가지며, 이 부위에 가이드부(140)가 체결된다.

상기 가이드부(140)에는 베인(130)이 삽입되도록 장방향으로 삽입홈(142, 도 3참조)이 형성된다. 베인(130)의 회전에 따른 위상에 따라 삽입홈(142) 내에 삽입된 베인(130)은 끝단이 라운딩 형태를 갖기 때문에 삽입홈(142) 내에서 자유롭게 회전 및 유동이 가능하다. 또한, 가이드부(140)의 배면, 즉 하우징(110)의 내벽과 접촉되는 면은 라운딩(rounding)지도록 형성된다. 이로써, 구동축(160) 회전시 마찰력을 최소화할 수 있다.

이하에서는, 상기에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 베인식 진공펌프의 작용을 설명하기로 한다. 우선, 진공펌프의 구동축(160)의 회전에 의해 회전로터(120)가 회전하게 되면, 회전로터(120)와 함께 슬라이딩홈에 삽입 설치된 베인(130)이 원심력에 의하여 회전로터(120)의 회전 반대방향으로 기울어지게 된다. 즉, 원심력에 의해 베인(130)은 회전로터(120)의 슬라이딩홈 내에서 회전로터(120)의 회전 반대방향으로 슬라이딩된다. 이런 상태에서 베인(130)은 회전로터(120)와 함께 회전하게 되며, 이에 따라 가이드부(140)는 하우징(110)의 내벽을 따라 회전하게 된다. 베인(130)이 위상에 따라 슬라이딩되는 방향이 변하게 되는데, 이 경우 가이드부(140)가 하우징(110)과의 접촉 궤적을 자유롭게 추종하게 된다.

상기에서 설명한 회전로터(120)의 회전에 따라 회전하는 베인(130)의 위상별 가이드부(140)의 행정과정이 도 4a 내지 도 4c에 도시되었다. 각 도면에서 해칭(hatching)이 있는 부분은 하우징(110) 내에 공기를 포함한 혼합체가 존재하는 부분이고, 해칭이 없는 부분은 공기가 존재하지 않는 진공상태를 나타낸다. 또한, 각 도면에 도시된 그래프에서 X축은 구동축(160)의 위상각도를 나타내고, Y축은 진공도를 나타낸다.

도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 진공펌프의 구동축(160)의 회전에 의해 회전로터(120)가 반시계방향으로 회전을 시작한다. 이처럼 회전로터(120)가 회전을 시작하면, 회전에 의한 원심력에 의해 베인(130)이 회전로터(120)의 슬라이딩홈 내에서 슬라이딩되어 한쪽방향으로 기울어지게 된다. 이때, 베인(130)은 끝단이 라운딩되어 있기 때문에 그 위상에 따라 가이드부(140)의 삽입홈(142) 내에서 자유롭게 회전 및 유동된다. 이로 인해, 가이드부(140)는 베인(130)의 위상과 무관하게 하우징(110)의 내벽과 거의 일정한 크기로 접촉되면서 회전하게 된다. 결국, 베인(130)은 가이드부(140)를 통해 하우징(110)의 내벽을 따라 반시계방향으로 회전하게 된다. 베인(130)의 회전에 따라, 도 4a에서부터 도 4c로 갈수록 점차적으로 해칭부분이 감소되는데, 이는 회전로터(120)의 회전에 따른 베인(130) 및 가이드부(140)의 회전에 의해 혼합체가 배출구로 배출되어 진공펌프의 하우징(110) 내부가 진공상태로 변환되기 때문이다. 최종 배출구까지 베인(130)이 도달하게 되면, 진공펌프의 하우징(110) 내부는 모두 진공상태가 된다. 대략, 위상이 270°에서 진공력은 -1000mb가 된다.

상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 진공펌프 내에 설치된 베인의 끝단에 자유롭게 회전이 가능하도록 가이드부를 설치하여 상기 가이드부를 통해 하우징 내벽을 따라 상기 베인이 회전되도록 함으로써 구동축 회전시 상기 가이드부을 통해 상기 하우징과의 접촉 궤적을 자유롭게 추종하도록 한다.

이와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 베인이 하우징 내벽과 직접 접촉되지 않고 가이드부를 통해 접촉됨에 따라 구동축 회전시 마찰에 의해 상기 베인이 마모되는 것을 방지하고, 이를 통해 진공펌프 내의 내구 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 베인의 끝단에 가이드부를 설치하고, 상기 가이드부가 구동축 회전 위상과 무관하게 일정한 접촉면적으로 하우징 내벽과 접촉된 상태에서 회전되도록 함으로써 상기 베인의 개수 및 폭과 무관하게 오일 밀봉성을 증대시키는 것이 가능하며, 이를 통해 진공펌프의 진공성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 베인의 끝단에 설치된 가이드부의 배면을 라운딩 형태로 형성함으로써 구동축 회전시 하우징 내벽과의 접촉성을 개선시켜 동력소모를 저감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 베인식 진공펌프의 구조를 설명하기 위하여 도시된 분리 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 베인식 진공펌프의 내부 구조를 도시한 평면 사시도이다.

도 3은 도 1에 도시된 가이드부의 일부를 도시한 발췌 사시도이다.

도 4a 내지 도 4c는 도 1에 도시된 베인식 진공펌프의 구조에 따른 작용을 설명하기 위하여 도시된 도면들이다.

도 5는 일반적인 베인식 진공펌프의 구조를 설명하기 위하여 도시된 평면 사시도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10, 110 : 하우징 20, 120 : 회전로터

30, 130 : 베인 140 : 가이드부

142 : 삽입홈 150 : 플랜지

160 : 구동축

Claims (3)

1. 진공펌프 구동축의 회전에 의해 회전되며, 상부에 슬라이딩홈이 형성된 회전로터;

   상기 슬라이딩홈을 교차하도록 삽입되며, 상기 회전로터의 회전시 상기 슬라이딩홈 내에서 슬라이딩되는 베인; 및

   상기 베인의 끝단이 삽입되어 체결되도록 삽입홈이 형성되며, 상기 베인의 회전시 하우징 내벽을 따라 회전하는 가이드부를 포함하는 베인식 진공펌프의 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 베인은 끝단이 라운딩 형태로 이루어진 베인식 진공펌프의 구조.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 가이드부는 상기 하우징 내벽과 접촉되는 배면이 라운딩 형태로 이루어진 베인식 진공펌프의 구조.