KR20110112851A

KR20110112851A - 전자기 펌프

Info

Publication number: KR20110112851A
Application number: KR1020117020163A
Authority: KR
Inventors: 데쯔야 시미즈; 가즈히꼬 가또오; 노리오미 후지이; 가즈노리 이시까와
Original assignee: 아이신에이더블류 가부시키가이샤
Priority date: 2009-06-18
Filing date: 2010-05-10
Publication date: 2011-10-13
Also published as: JP2011021593A; EP2379886B1; WO2010146952A1; CN102325995B; BRPI1008682A2; KR101266628B1; EP2379886A1; JP5136533B2; US9175679B2; US20110293449A1; CN102325995A; RU2476720C1

Abstract

피스톤이 실린더에 활주가능하게 제공되어, 제1 유체실 및 작동 대상에 연결되는 제2 유체실을 구획한다. 제1 온-오프 밸브가 제1 펌프실과 외부사이에 제공된다. 제2 온-오프 밸브는 제1 펌프실과 제2 펌프실을 서로 연결시키는 연결용 유로에 제공된다. 피스톤이 솔레노이드부의 전자기력에 의해 전방으로 이동할 때 제1 유체실의 용적이 감소하고 제2 유체실의 용적은 증가하게 된다. 피스톤이 스프링의 편향력에 의해 후방으로 이동할 때는 제1 유체실의 용적이 증가하고 제2 유체실의 용적은 감소하게 된다. 피스톤의 전방면의 수압 면적은 피스톤의 후방면의 수압 면적 보다 크다.

Description

전자기 펌프{ELECTROMAGNETIC PUMP}

본 발명은 전자기 펌프에 관한 것이다.

제안되어 있는 하나의 전자기 펌프는, 실린더에 삽입되어 펌프실을 형성하는 피스톤; 피스톤을 흡인하는 흡인력을 발생시키는 전자기 코일; 및 전자기 코일의 흡인력에 반대 방향으로 피스톤을 스프링력으로 누르는 스프링 부재를 포함한다(예컨대, 일본 특허 공개 공보 JP-A-2007-51567 참조). 전자기 코일이 여자되지 않으면(OFF), 이 전자기 펌프는 스프링 부재의 스프링력으로 피스톤을 이동시켜 오일을 안으로 도입시킨다. 전자기 코일이 여자되면(ON), 이 전자기 펌프는 전자기 코일의 흡인력으로 피스톤을 이동시켜 상기 도입된 오일을 토출시킨다.

제안된 다른 전자기 펌프는, 전자기 코일이 여자되면 전자기 펌프가 전자기 코일의 흡인력으로 피스톤을 이동시켜 오일을 안으로 도입하고, 전자기 코일이 여자되지 않으면 전자기 펌프는 스프링 부재의 스프링력으로 피스톤을 이동시켜 상기 도입된 오일을 토출하도록 작동한다 (예컨대, 일본 특허 공개 공보 JP-A-2009-7976 참조).

제안되어 있는 하나의 플런저 펌프는, 역지 밸브를 통해 입구에 연결되어 있는 토출실(V1)(제1 실) 및 역지 밸브를 통해 토출실(V1)과 연통하며 출구에 연결되어 있는 토출실(V2)(제2 실)을 구획하며 실린더내에서 왕복 운동하는 플런저(피스톤); 모터를 구동시켜 플런저를 전방으로 이동시키는 편심 캠; 및 플런저를 후방으로 이동시키는 코일 스프링을 포함한다 (예컨대, 일본 특허 공개 공보 JP-A-2006-169993 참조). 이 펌프에서, 플런저가 편심 캠에 의해 눌려 전방으로 이동하면, 토출실(V2)의 용적이 감소하고 토출실(V1)의 용적은 증가하게 되며, 그리 하여 토출실(V2)의 액체는 출구에서 토출되며, 액체가 입구를 통해 토출실(V1)로 도입된다. 플런저가 편심 캠의 회전과 함께 코일 스프링의 스프링력에 의해 후방으로 이동하면, 토출실(V1)의 용적이 감소하고 토출실(V2)의 용적은 증가하게 되며, 그리 하여 토출실(V1)의 액체가 토출실(V2)로 공급된다. 토출실(V1)의 용적 변화량은 토출실(V2)의 용적 변화량보다 크다. 따라서, 플런저가 편심캠에 의해 눌려 전방으로 이동하면, 토출실(V2)의 용적 변화에 상당하는 양 만큼의 액체가 출구에서 토출된다. 플런저가 코일 스프링의 스프링력에 의해 후방으로 이동하면, 토출실(V1)의 용적 감소와 토출실(V2)의 용적 증가 사이의 차에 상당하는 양 만큼의 액체가 출구에서 토출된다.

일반적으로, 전자기 코일에 의해 얻어지는 흡인력은 비교적 약하고, 전자기 펌프로서 충분한 압송(pressure-feeding) 능력을 얻기 위해서는 코일의 크기를 증가시킬 필요가 있다. 한편, 전자기 펌프를 포함하는 유압 시스템을 장착하기 위한 차량내 공간의 제약 때문에, 전자기 펌프의 성능을 개선하면서 전자기 펌프의 크기를 가능한 많이 줄이는 것이 바람직하다. 더욱이, 전자기 펌프가 연속적으로 사용될 때, 예컨대 전자기부에서 발생되는 열에 의해 전자기력의 발생이 불안정해질 수 있다. 따라서, 전자기 펌프의 성능을 개선하는 것이 바람직하다.

본 발명은 성능이 개선되고 크기가 줄어든 전자기 펌프를 제공한다.

본 발명의 제1 양태에 따른 전자기 펌프는, 실린더에 활주가능하게 제공되어, 작동 대상에 연결되는 제2 유체실과 제1 유체실을 구획하는 피스톤; 상기 피스톤을 전자기력으로 전방으로 이동시키는 전자기부; 상기 전자기부의 전자기력의 반대 방향으로 상기 피스톤에 탄성력을 가하여 피스톤을 후방으로 이동시키는 탄성 부재; 작동 유체가 외부로부터 작동 유체가 상기 제1 유체실로 흐르는 것을 허용하고 작동 유체가 상기 제1 유체실로부터 외부로 흐르는 것을 방지하는 제1 온-오프 밸브; 및 상기 제1 유체실과 제2 유체실을 서로 연결시키는 연결용 유로에 제공되고, 작동 유체가 제1 유체실로부터 제2 유체실로 흐르는 것을 허용하고 작동 유체가 제2 유체실로부터 제1 유체실로 흐르는 것을 방지하는 제2 온-오프 밸브를 포함한다. 상기 피스톤이 전방으로 이동할 때, 제1 유체실의 용적이 감소하고 제2 유체실의 용적은 증가하며, 상기 피스톤이 후방으로 이동할 때, 제1 유체실의 용적이 증가하고 제2 유체실의 용적은 감소한다. 상기 피스톤의 왕복 운동시 제1 유체실의 용적 변화가 제2 유체실의 용적 변화보다 크다.

본 발명의 제1 양태에 따른 전자기 펌프에서, 전자기부의 전자기력에 의해 작동 유체는 제1 유체실로부터 제2 유체실로 공급되고, 작동 유체는 제1 유체실의 용적 변화와 제2 유체실의 용적 변화 사이의 차에 상당하는 양 만큼 제2 유체실로부터 작동 대상에 토출된다. 탄성 부재의 탄성력에 의해, 작동 유체는 제1 유체실로 도입되고, 제2 유체실의 작동 유체는 작동 대상에 토출된다. 따라서, 유체실의 작동 유체가 전자기부의 전자기력에 의해서만 압축되어 작동 대상에 압송되는 펌프와, 유체실의 작동 유체가 탄성 부재의 탄성력에 의해서만 압축되어 작동 대상에 압송되는 펌프보다 압송 능력이 개선될 수 있다. 필요 충분한 압송 능력을 만족하는 전자기 펌프를 사용함으로써 펌프의 크기를 줄일 수 있다. 작동 유체는 전자기부의 전자기력에 의해 제2 온-오프 밸브 및 제2 유체실을 경유하여 제1 유체실로부터 작동 대상에 토출되며, 작동 유체는 탄성 부재의 탄성력에 의해 제2 유체실로부터 바로 작동 대상에 압송된다. 따라서, 비교적 약한 탄성력을 갖는 탄성 부재를 사용함으로써, 작동 유체가 전자기부의 전자기력에 의해 제2 유체실로부터 바로 작동 대상에 압송되고 작동 유체가 탄성 부재의 탄성력에 의해 제2 온-오프 밸브 및 제2 유체실을 경유하여 제1 유체실로부터 작동 대상에 압송되는 전자기 펌프에 비해 더욱 안정된 토출 압력을 얻을 수 있다. 전자기부의 전자기력은 탄성 부재의 탄성력에 대항하여 피스톤을 전방으로 이동시킨다. 따라서, 비교적 약한 탄성력을 갖는 탄성 부재를 사용함으로써 전자기부에 요구되는 전자기력을 비교적 작은 값으로 감소시킬 수 있다. "제1 온-오프 밸브" 및 "제2 온-오프 밸브"는 역지 밸브일 수 있다.

상기 구성에서, 제1 유체실의 피스톤의 수압면의 면적은 제2 유체실의 피스톤의 수압면보다 클 수 있다.

상기 피스톤이 탄성 부재의 탄성력에 의해 후방으로 이동할 때 제2 유체실로부터 작동 대상에 토출되는 작동 유체의 유체 압력은, 피스톤이 전자기부의 전자기력에 의해 전방으로 이동할 때 제2 온-오프 밸브 및 제2 유체실을 경유하여 제1 유체실로부터 작동 대상에 토출되는 작동 유체보다 클 수 있다. 따라서, 전자기 펌프의 각 사이클에서의 토출 압력의 최고값은 탄성 부재의 탄성력에 의해 설정될 수 있으며, 이에 의해 작동 유체는, 예컨대 열이 발생될 때 일어나는 전자기부의 전자기력의 변화의 영향을 받지 않고 토출될 수 있다.

상기 피스톤은 원통형 피스톤 본체와, 이 피스톤 본체에 연결되어 있고 피스톤 본체보다 작은 외경을 갖는 샤프트부를 포함할 수 있다. 상기 실린더는 상기 피스톤 본체가 활주하는 활주면 및 상기 샤프트부가 활주하는 활주면을 포함할 수 있으며, 이들 활주면은 실린더안에서 그들 사이에 단차가 있도록 형성된다. 상기 제2 유체실은 피스톤이 실린더에 삽입된 상태에서 이 실린더와 피스톤으로 둘러싸인 공간일 수 있다. 따라서, 단지 간단한 가공을 수행함으로써 성능이 개선될 수 있다.

상기 전자기부는 피스톤을 구동하는 가동자와 이 가동자를 수용하는 케이스를 포함할 수 있다. 상기 전자기부가 통전되면, 상기 가동자는 전자기력에 의해 상기 케이스로부터 멀어지게 이동될 수 있다. 상기 전자기부에 대한 통전이 중단되면, 상기 가동자는 상기 탄성 부재의 탄성력에 의해 피스톤과 함께 케이스쪽으로 이동할 수 있다. 이러한 구성을 본 발명의 제1 양태에 적용함으로써, 제2 유체실의 작동 유체는 피스톤이 탄성 부재의 탄성력에 의해 후방으로 이동할 때 저항으로서 역할하게 된다. 이러한 점은 피스톤이 후방으로 빠르게 이동할 때 가동자와 케이스 사이에 생기는 충돌을 방지할 수 있으며, 따라서 충돌음과 같은 이상 소음의 발생을 감소시킬 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "가동자"는 피스톤의 샤프트부와는 별개로 형성된 가동자 및 피스톤의 샤프트부와 일체로 형성된 가동자를 포함한다.

상기 제1 및 제2 온-오프 밸브는 실린더에 내장될 수 있다. 이러한 점은 전자기 펌프가 시스템에 결합될 때 시스템 전체를 보다 컴팩트하게 할 수 있다. 제2 온-오프 밸브는 피스톤에 내장될 수 있다. 이 경우, 제2 온-오프 밸브는 피스톤과 일체로 형성된 본체 및 중심 구멍을 개폐하는 개폐 부재를 포함할 수 있다. 상기 본체는 피스톤과 동일한 축선을 중심으로 형성된 중심 구멍 및 이 중심 구멍과 연통하도록 반경 방향으로 형성된 관통 구멍을 포함할 수 있다. 상기 중심 구멍 및 관통 구멍은 제1 유체실과 제2 유체실을 서로 연통시키는 연결용 유로로 사용될 수 있다. 이러한 점은 더욱 컴팩트한 전자기 펌프를 구현할 수 있게 한다.

상기 탄성 부재는 제1 유체실에 부착될 수 있다.

본 발명의 특징, 이점 그리고 기술적 및 산업적 중요성을, 이하의 본 발명의 실시예의 상세한 설명에서, 유사한 구성 요소를 유사한 도면 부호로 나타낸 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 전자기 펌프의 구성의 개요를 구성도이다.
도 2a는 본 발명의 비교예의 전자기 펌프의 토출 압력이 어떻게 변하는지를 나타내는 그래프이다.
도 2b는 상기 실시 형태의 전자기 펌프의 토출 압력이 어떻게 변하는지를 나타내는 그래프이다.
도 3은 상기 실시 형태의 전자기 펌프의 스트로크가 어떻게 변하는지를 나타내는 그래프이다.
도 4는 상기 실시 형태에 따른 제1 펌프실의 피스톤의 전방면의 수압 면적과 제2 펌프실의 피스톤의 후방면의 수압 면적을 나타내는 설명도이다.
도 5는 본 발명의 변형예에 따른 전자기 펌프의 구성의 개요를 나태내는 구성도이다.

본 발명의 실시 형태를 이하 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 전자기 펌프(20)의 구성의 개요를 나타내는 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태의 전자기 펌프(20)는 전자기력으로 피스톤(44)을 왕복운동시켜 유압 오일을 압송하는 피스톤 펌프이며, 솔레노이드부(30) 및 펌프부(40)를 포함한다. 예컨대, 전자기 펌프(20)는 차량에 장착되는 자동 변속기에 포함되는 클러치 및 브레이크를 온/오프시키기 위한 유압 회로의 일부로서 밸브 몸체(10)에 결합된다.

솔레노이드부(30)에는, 전자기 코일(32), 가동자인 플런저(34), 고정자인 코어(36)가 바닥이 있는 원통형 부재인 케이스(31) 안에 배치된다. 전자기 코일(32)에 전류를 인가하여 형성되는 자기 회로가 플런저(34)를 흡인하여, 플런저(34)의 선단에 접촉하는 샤프트(38)를 밀어낸다.

펌프부(40)는 중공의 원통형 실린더(42), 피스톤(44), 스프링(46), 흡입용 역지 밸브(50) 및 토출용 역지 밸브(60)를 포함한다. 피스톤(44)은 실린더(42)안에 삽입되며, 솔레노이드부(30)의 샤프트(38)와 동축으로 활주가능하게 배치된다. 스프링(46)은 솔레노이드부(30)의 전자기력에 반대 방향으로 피스톤(44)에 편향력을 가한다. 흡입용 역지 밸브(50)는 실린더(42)의 일단부에 배치되며, 스프링(46)을 수용하는 단부판으로서 기능한다. 토출용 역지 밸브(60)는 실린더(42)에 배치되며, 피스톤(44)과 부분적으로 일체로 형성된다.

피스톤(44)은 원통형 피스톤 본체(44a) 및 피스톤 본체(44a)보다 작은 외경을 갖는 샤프트부(44b)로 형성된다. 샤프트부(44b)는 솔레노이드부(30)의 샤프트(38)의 선단과 접촉한다. 솔레노이드부(30)의 샤프트(38)가 밀리면, 피스톤(44)은 실린더(42)에서 활주하면서 밀리게 된다.

흡입용 역지 밸브(50)는 중공의 원통형 본체(52), 볼(54), 스프링(56) 및 중공의 원통형 스프링 수용부(58)를 포함한다. 본체(52)에는 중심 구멍(52a)이 본체(52)의 축선을 중심으로 형성되어 있다. 중심 구멍(52a)은 대경부와 소경부를 갖고 이들 사이에 단차부가 형성되어 있다. 볼(54)은 중심 구멍(52a)에 삽입된다. 스프링(56)은 볼(54)을 소경측의 본체(52)에 가압한다. 스프링 수용부(58)는 압입 끼워맞춤 또는 나사 결합에 의해 본체(52)에 부착되어 스프링(56)을 수용한다. 흡입용 역지 밸브(50)의 하류에서 양압이 발생되면, 볼(54)은 스프링(56)의 편향력에 의해 중심 구멍(52a)을 폐쇄하여 흡입용 역지 밸브(50)가 폐쇄된다. 흡입용 역지 밸브(50)의 하류에서 음압이 발생되면, 볼(54)은 스프링(56)을 압축시키면서 중심 구멍(52a)을 개방하여 흡입용 역지 밸브(50)가 개방된다. 본체(52)와 스프링 수용부(58) 사이의 이음부는 그들 사이의 연결이 느슨해지지 않도록 그의 외면으로부터 직경 감소 방향으로 코킹된다. 흡입용 역지 밸브(50)의 중심 구멍(52a)은 오일 팬에 연결된 흡입용 유로(12)와 연통한다. 본 명세서에서 사용되는 "음압"은 흡입용 역지 밸브(50) 하류의 압력이 흡입용 역지 밸브(50)의 상류에서 보다 낮고 이들 사이의 압력차가 스프링(56)의 편향력에 상응하는 문턱값을 초과한다는 것을 의미하고, "양압"은 흡입용 역지 밸브(50)의 하류의 압력이 상술한 음압 외의 다른 값을 갖는다는 것을 의미한다.

토출용 역지 밸브(60)는 본체, 스프링(66), 볼(64), 중공의 원통형 볼 수용부(68) 및 스냅링(69)으로 형성된다. 본체는 피스톤 본체(44a)와 일체로 형성된다. 본체에는 오목한 중심 구멍(62a)이 피스톤 몸체(44a)의 축선을 중심으로 형성되어 있고, 중심 구멍(62a)과 연통하는 관통 구멍(62b)이 반경 방향으로 형성되어 있다. 스프링(66)은 중심 구멍(62a)에 삽입되고, 중심 구멍(62a)의 바닥은 스프링 수용부로서 역할한다. 볼(64)은 스프링(66)이 삽입된 후에 중심 구멍(62a)에 삽입된다. 볼 수용부(68)는 중심 구멍(62a)에 삽입되어 볼(64)을 수용한다. 스냅링(69)은 볼 수용부(68)를 본체[피스톤 본체(44a)]에 고정하기 위해 제공된다. 토출용 역지 밸브(60)의 상류에서 음압이 발생되면, 볼(64)이 스프링(66)의 편향력에 의해 중심 구멍(62a)을 폐쇄하여 토출용 역지 밸브(60)가 폐쇄된다. 토출용 역지 밸브(60)의 상류에서 양압이 발생되면, 볼(64)이 스프링(66)을 압축시키면서 중심 구멍(62a)을 개방하여 토출용 역지 밸브(60)가 개방된다.

제1 펌프실(70)은 실린더(42)의 내벽, 피스톤 본체(44a)의 전방면 및 흡입용 역지 밸브(50)로 둘러싸인 공간으로 형성된다. 솔레노이드부(30)의 전자기력이 제거되고 솔레노이드부(30)의 전자기력에 의해 밀려져 있는 피스톤(44)이 스프링(46)의 편향력에 의해 뒤로 밀리면, 제1 펌프실(70)의 용적이 증가하여 제1 펌프실(70)에 음압이 발생된다. 따라서, 유압 오일이 제1 펌프실(70)로 도입된다. 피스톤(44)이 솔레노이드부(30)의 전자기력에 의해 밀리면, 제1 펌프실(70)의 용적이 감소되어 제1 펌프실(70)에 양압이 발생된다. 따라서, 도입된 유압 오일은 제1 펌프실(70) 밖으로 토출된다.

실린더(42)는 솔레노이드부(30)가 실린더(42)에 부착되어 있는 지점 근처에서 실린더(42)의 내벽의 전체 둘레를 따라 형성되어 있는 홈(42a)과, 피스톤 본체(44a)가 활주하는 활주면(42b)과, 샤프트부(44b)가 활주하는 활주면(42c)을 갖는다. 활주면(42c)은 활주면(42b) 보다 작은 내경을 가지며, 활주면(42b) 및 활주면(42c)은 이들 사이에 홈(42a)을 두어 배치되어, 실린더(42)의 활주면(42b)과 활주면(42c) 사이에는 높이 차가 있다. 피스톤(44)이 실린더(42)에 삽입된 상태에서, 실린더(42)는 홈(42a)과 피스톤 본체(44a)의 후방면으로 둘러싸인 공간을 형성한다. 피스톤(44)은 원통형 피스톤 본체(44a)와 피스톤 본체(44a) 보다 작은 외경을 갖는 샤프트부(44b)로 형성된다. 따라서, 피스톤(44)이 솔레노이드부(30)의 전자기력에 의해 밀리면 이 공간의 용적이 증가하고, 피스톤(44)이 스프링(46)의 편향력에 의해 뒤로 밀리면 감소하게 된다. 따라서, 이 공간은 피스톤(44)이 스프링(46)의 편향력에 의해 뒤로 밀릴 때 그 안의 유압 오일을 압송하는 펌프실로서 기능한다. 본 명세서에서, 상기 공간은 "제2 펌프실(72)"이라고 한다. 제2 펌프실(72)은 토출용 역지 밸브(60)의 관통 구멍(62b) 및 중심 구멍(62a)을 경유하여 제1 펌프실(70)과 연통하며, 클러치와 같은 유압으로 구동되는 장치에 연결되어 있는 토출용 유로(14)와 연통한다. 제1 펌프실(70)의 용적은 피스톤 본체(44a)의 전방면에 의해 변화되며, 제2 펌프실(72)의 용적은 샤프트부(44b)가 연결되어 있는 피스톤 본체(44a)의 후방면에 의해 변화된다. 따라서, 제1 펌프실(70)의 용적 변화는 제2 펌프실(72)의 용적 변화 보다 크다.

전술한 바와 같이 구성된 실시 형태의 전자기 펌프(20)에서 전자기 코일(32)이 통전되면, 피스톤(44)은 솔레노이드부(30)의 전자기력에 의해 스프링(46)을 압축시키면서 밀리게 된다. 전자기 코일(32)에 대한 통전이 중단되면, 피스톤(44)은 스프링(46)의 편향력에 의해 뒤로 밀리게 된다. 따라서, 제1 펌프실(70)의 용적이 증가되어 제1 펌프실(70)에서 음압이 발생된다. 그러므로, 흡입용 역지 밸브(50)는 개방되고 토출용 역지 밸브(60)는 폐쇄되어, 유압 오일이 흡입용 유로(12)와 흡입용 역지 밸브(50)를 경유하여 오일팬으로부터 제1 펌프실(70)로 도입된다. 이후, 전자기 코일(32)이 통전되면, 피스톤(44)은 스프링(46)의 편향력에 대항하여 밀리게 된다. 따라서, 제1 펌프실(70)의 용적이 감소되어 제1 펌프실(70)에 양압이 발생된다. 그러므로 흡입용 역지 밸브(50)는 폐쇄되고 토출용 역지 밸브(60)는 개방되어, 제1 펌프실(70)의 유압 오일이 제2 펌프실(72)에 공급된다. 전술한 바와 같이, 전자기 코일(32)에 대한 통전이 중단되면, 전자기력이 제거되고 피스톤(44)은 스프링(46)의 편향력에 의해 뒤로 밀리게 된다. 따라서, 제1 펌프실(70)의 용적이 증가되어 제1 펌프실(70)에서 음압이 발생되고, 그에 의해 유압 오일이 제1 펌프실(70)로 도입된다. 한편, 제2 펌프실(72)의 용적이 감소되므로, 제2 펌프실(72)에 양압이 발생된다. 따라서, 전자기 코일(32)이 통전되면, 피스톤(44)은 솔레노이드부(30)의 전자기력에 의해 밀리게 되고, 그에 의해 제1 펌프실(70)의 유압 오일이 압축되어 제2 펌프실(72)로 공급된다. 전자기 코일(32)에 대한 통전이 중단되고 전자기력이 제거되면, 피스톤(44)이 스프링(46)의 편향력에 의해 뒤로 밀리게 되고, 그에 의해 제2 펌프실(72)의 유압 오일이 압축되어 압송된다. 즉, 전후방으로의 피스톤(44)의 왕복 운동하는 중에 유압 오일이 압축되어 압송될 수 있다. 도 2a는 비교예의 전자기 펌프의 전달 압력이 어떻게 변하는지를 도시하며, 도 2b는 실시예의 전자기 펌프(20)의 토출 압력이 어떻게 변하는지를 도시한다. 도 2a 및 도 2b에서, 가는 점선은 평균 토출 압력을 나타낸다. 도 3은 실시 형태의 전자기 펌프(20)의 스트로크가 어떻게 변하는지를 도시한다. 도 2a는 솔레노이드부의 전자기력에 의해서만 유압 오일을 토출하는 비교예의 전자기 펌프의 작동을 도시한다. 도 2b는 실시 형태의 전자기 펌프(20)의 작동을 도시한다. 실시 형태에서, 유압 오일은 전자기 코일(32)에 통전이 될 때에도 압축된다. 따라서, 도 2b에 도시한 바와 같이, 평균 토출 압력은 비교예에 비해 증가하게 된다. 전자기 코일(32)에 대한 통전이 중단되고 피스톤(44)이 뒤로 밀리면, 제2 펌프실(72)의 유압 오일이 피스톤 본체(44a)의 후방면에 의해 압축된다. 이때, 상기 유압 오일은 저항으로 역할하기 때문에 피스톤(44)은 뒤로 천천히 밀리게 된다. 따라서, 도 3에서 보는 바와 같이, 피스톤(44)이 이전의 통전 중단에 의해 원래의 위치로 완전히 복귀하기 전에(도 3에서 점선 B로 나타낸 바와 같이 스트로크가 제로로 감소되기 전에) 피스톤(44)은 다음의 통전에 의해 (도 3에서 실선 A로 나타낸 바와 같이) 다시 밀리게 된다. 이러한 점은, 비교예에서 처럼 통전 중단시 피스톤(44)이 스프링(46)에 의해 뒤로 빠르게 밀릴 때 플런저(34)와 케이스(31) 사이에 생기는 충돌음의 발생과 같은 단점이 방지될 수 있다.

따라서, 실시 형태의 전자기 펌프(20)는, 제1 펌프실(70)의 용적 변화가 제2 펌프실(72)의 용적 변화보다 크도록 형성된다. 따라서, 전자기 코일(32)이 통전되고 피스톤(44)이 솔레노이드부(30)의 전자기력에 의해 밀리면, 제1 펌프실(70)의 용적 감소와 제2 펌프실(72)의 용적 증가 사이의 차에 상당하는 양만큼 유압 오일이 토출용 역지 밸브(60)와 제2 펌프실(72)을 경유하여 제1 펌프실(70)로부터 토출용 유로(14)로 토출된다. 전자기 코일(32)에 대한 통전이 중단되고 피스톤(44)이 스프링(46)의 편향력에 의해 뒤로 밀리면, 유압 오일은 제2 펌프실(72)의 용적 감소에 상당하는 양 만큼 제2 펌프실(72)로부터 바로 토출용 유로(14)로 토출된다. 실시 형태의 전자기 펌프(20)에서, 솔레노이드부(30)의 전자기력에서 스프링(46)의 편향력을 뺀 결과의 힘에 의해 유압 오일이 토출용 역지 밸브(60)와 제2 펌프실(72)을 경유하여 제1 펌프실(70)로부터 토출용 유로(14)로 토출되며, 제2 펌프실(72)의 유압 오일은 스프링(46)의 편향력에 의해 토출용 유로(14)로 직접 토출된다. 따라서, 실시 형태의 전자기 펌프는 비교적 약한 편향력을 갖는 스프링(46)과, 유압 오일을 압송하기 위해 스프링(46)의 편향력에 대항하여 피스톤(44)을 밀어내는 데 필요 충분한 전자기력을 갖는 솔레노이드부(30)를 사용할 수 있으며, 이로써 펌프의 크기가 감소된다.

도 4는 제1 펌프실(70)의 피스톤(44)의 전방면의 수압 면적과 제2 펌프실(72)의 피스톤(44)의 후방면의 수압 면적을 도시하는 설명도이다. "A1"은 제1 펌프실(70)의 피스톤(44)의 전방면의 수압 면적을 나타내고 "A2"는 제2 펌프실(72)의 피스톤(44)의 후방면의 수압 면적을 나타낸다고 할 때, 솔레노이드부(30)의 전자기력에 의해 토출용 역지 밸브(60)와 제2 펌프실(72)을 경유하여 제1 펌프실(70)에서 토출되는 유압 오일의 토출 압력(P1)은 아래의 식 (1)로 표시될 수 있고, 스프링(46)의 편향력(스프링력, F2)에 의해 제2 펌프실(72)로부터 바로 토출되는 유압 오일의 토출 압력(P2)은 아래의 식 (2)로 표시될 수 있다. 이들 식에서, "F1"은 솔레노이드부(30)의 전자기력을 나타내고, "F2"는 스프링력을 나타내며, "F3"은 피스톤(44)이 스프링력에 의해 뒤로 밀릴 때 제1 펌프실(70)에서 발생되는 음압에 의해 스프링력과는 반대 방향으로 발생되는 힘을 나타낸다. 음압에 의해 발생되는 힘(F3)은 스프링력(F2)보다 충분히 약하며, 제2 펌프실(72)의 수압 면적(A2)은 제1 펌프실(70)의 수압 면적(A1) 보다 작다. 따라서, 피스톤(44)이 스프링력(F2)에 대항하여 전자기력(F1)에 의해 밀릴 수 있는 범위(F1 ＞ F2)내에서 스프링력(F2)의 값을 전자기력(F1)의 값에 근접하게 함으로써(증가시킴) 토출 압력(P2)은 토출 압력(P1) 보다 커질 수 있다. 즉, 도 2b에 도시한 바와 같이, 전자기 펌프(20)의 각 전체 사이클에서의 토출 압력의 최고값은 스프링(46)의 스프링력(F2)을 설정하여 조절될 수 있다. 솔레노이드부(30)에 의해 발생되는 전자기력이 예컨대 전자기 펌프(20)의 연속적인 사용으로 인해 솔레노이드부(30)에 발생되는 열에 의해 불안정하게 되더라도, 전자기 펌프(20)의 압송 능력에 대한 부작용이 감소될 수 있다. 식 (2)에서 보는 보와 같이, 제2 펌프실(72)의 피스톤(44)의 수압 면적을 감소시키도록 피스톤(44)의 샤프트부(44b)의 직경을 증가시킴으로써, 스프링력(F2)에 의한 피스톤(44)의 후방 이동에 의해 발생되는 토출 압력(P2)이 증가하여 토출량은 감소된다. 이 경우, 전자기력(F1)에 의한 피스톤(44)의 전방 이동으로 인한 토출량은 증가되므로, 사이클 당 토출량은 변동이 없다.

P1 ＝ (F1 - F2)/A1 ... (1)

P2 ＝ (F2 - F3)/A2 ... (2)

전술한 실시 형태의 전자기 펌프(20)에 따르면, 제1 펌프실(70)은 실린더(42)의 내벽과 피스톤 본체(44a)의 전방면으로 형성된다. 홈(42a)은 실린더(42)의 내벽의 전체 둘레를 따라 형성되고, 피스톤 본체(44a)가 활주하는 활주면(42b) 및 샤프트부(44b)가 활주하는 활주면(42c)은 이들 사이에 홈(42a)을 두고 형성되어, 실린더(42)에서 활주면(42b)과 활주면(42c) 사이에 높이차가 있다. 피스톤(44)이 실린더(42)에 삽입된 상태에서, 제2 펌프실(72)은 홈(42a) 및 피스톤 본체(44a)의 후방면으로 형성된다. 전자기 코일(32)이 통전되면, 피스톤(44)은 솔레노이드부(30)의 전자기력에 의해 밀리게 되고, 이로써 제1 펌프실(70)의 유압 오일이 압축되어 제2 펌프실(72)로 공급된다. 전자기 코일(32)에 대한 통전이 중단되면, 피스톤(44)은 스프링(46)의 편향력에 의해 뒤로 밀리려 유압 오일은 제1 펌프실(70)로 도입될 수 있고, 제2 펌프실(72)의 유압 오일은 압축되어 압송될 수 있다. 따라서, 압송 능력이 더욱 개선될 수 있다. 그러므로, 상기 구성에 따르면, 필요 충분한 압송 능력을 만족시키는 전자기 펌프를 설계함으로써 펌프의 크기가 감소될 수 있다. 제2 펌프실(72)이 형성되므로, 제2 펌프실(72)의 유압 오일은 피스톤(44)이 스프링(46)의 편향력에 의해 뒤로 밀릴 때 댐퍼로서 기능한다. 이러한 점은, 피스톤(44)이 뒤로 빠르게 밀릴 때 플런저(34)와 케이스(31) 사이에 발생되는 충돌을 방지할 수 있어, 충돌음과 같은 이상 소음의 발생을 감소시킬 수 있다.

본 실시 형태의 전자기 펌프(20)에 따르면, 솔레노이드부(30)의 전자기력에서 스프링(46)의 편향력을 뺀 결과의 힘에 의해 유압 오일이 토출용 역지 밸브(60)와 제2 펌프실(72)을 경유하여 제1 펌프실(70)로부터 토출용 유로(14)로 토출되며, 제2 펌프실(72)의 유압 오일은 스프링(46)의 편향력에 의해 토출용 유로(14)로 바로 토출된다. 따라서, 실시 형태의 전자기 펌프(20)는 비교적 약한 편향력을 갖는 스프링(46) 및 스프링(46)의 편향력에 따라 약한 전자기력을 갖는 솔레노이드부(30)를 사용할 수 있으며, 이로써 펌프의 크기가 감소될 수 있다. 또한, 전자기 펌프(20)의 전체적인 토출 압력의 최고값은 스프링(46)의 스프링력을 설정하여 조절될 수 있다. 따라서, 솔레노이드부(30)에 의해 발생되는 전자기력이 불안정하게 되더라도 전자기 펌프(20)의 압송 능력에 대한 역효과가 감소될 수 있다.

본 실시 형태의 전자기 펌프(20)에서, 흡입용 역지 밸브(50)와 토출용 역지 밸브(60)는 실린더(42)에 내장된다. 그러나, 흡입용 역지 밸브(50)와 토출용 역지 밸브(60) 중 하나는 실린더(42)의 외부에 위치하는 밸브 몸체(110)에 배치될 수도 있고, 또는 흡입용 역지 밸브(50)와 토출용 역지 밸브(60) 모두가 실린더(42) 의 외부에 위치하는 밸브 몸체(110)에 배치될 수 있다. 도 5는 전자기 펌프(120)의 변형예의 구성의 개요를 나타낸다. 도면에서, 실시 형태의 전자기 펌프(20)와 동일한 구성은 동일한 참조 번호로 표시하고, 그에 대한 설명은 생략한다. 변형예의 전자기 펌프(120)에서, 펌프부(140)는 중공의 원통형 실린더(142), 피스톤(144), 스프링(146) 및 단부판(148)를 포함한다. 피스톤(144)은 원통형 피스톤 본체(144a) 및 피스톤 본체(144a) 보다 작은 외경을 갖는 샤프트부(144b)로 형성되며, 활주가능하게 실린더(142)에 삽입된다. 스프링(146)은 솔레노이드부(30)의 전자기력과 반대 방향으로 피스톤(144)을 편향시킨다. 단부판(148)는 스프링 수용부로서 역할한다. 제1 펌프실(170)이 실린더(142)의 내벽, 피스톤 본체(144a)의 전방면 및 단부판(148)로 형성된다. 홈(142a)이 실린더(142)의 내벽의 전체 둘레를 따라 형성되어 있다. 피스톤 본체(144a)가 활주하는 활주면(142b)과 샤프트부(144b)가 활주하는 활주면(142c)이 사이에 홈(142a)을 두고 형성되어, 실린더(142)의 활주면들(142b, 142c) 사이에 높이차가 존재한다. 피스톤(144)이 실린더(142)안에 삽입된 상태에서, 제2 펌프실(172)이 홈(142a) 및 피스톤 본체(144a)의 후방면에 의해 형성된다. 밸브 몸체(110)에 형성된 흡입용 유로(112) 및 밸브 몸체(110)에 형성된 연결용 유로(114)가 제1 펌프실(170)에 연결된다. 연결용 유로(114)와 토출용 유로(116)는 제2 펌프실(172)에 연결된다. 토출용 유로(116)는 밸브 몸체(110)에 형성되고, 클러치와 같은 유압으로 구동되는 장치까지 연장되어 있다. 흡입용 유로(112)와 연결용 유로(114)에는 흡입용 역지 밸브(150)와 토출용 역지 밸브(160)가 각각 제공되어 있다. 오일팬으로부터의 유압 오일이 흡입용 유로(112)와 흡입용 역지 밸브(150)를 경유하여 제1 펌프실(170)로 도입되고, 제1 펌프실(170)의 유압 오일은 연결용 유로(114)와 토출용 역지 밸브(160)를 경유하여 제2 펌프실(172)로 공급되고, 제2 펌프실(172)로부터 토출용 유로(116)를 경유하여, 유압으로 구동되는 장치까지 더 압송된다.

본 실시 형태의 전자기 펌프(20)에서, 제2 펌프실(72)은 실린더(42)의 내벽의 전체 둘레를 따라 형성되어 있는 홈(42a)과 피스톤 본체(44a)의 후방면으로 형성된다. 그러나, 홈(42a)은 반드시 형성될 필요는 없고, 펌프실은 피스톤(44)이 스프링(46)의 편향력에 의해 뒤로 밀릴 때 펌프실의 용적이 감소될 수 있으면 어떤 형상이라도 가질 수 있다.

실시 형태의 전자기 펌프(20)에서, 피스톤(44)의 샤프트부(44b) 및 전자기부(30)의 샤프트(38)과 플런저(34)는 별개의 부재로 형성된다. 그러나, 샤프트부(44b), 샤프트(38) 및 플런저(34)는 일체로 형성될 수 있다.

본 실시 형태의 전자기 펌프(20)는 차량에 장착되는 자동 변속기의 클러치와 브레이크를 온/오프시키기 위한 유압을 공급하는데 사용된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 전자기 펌프는 연료, 윤활액 등을 전달하는 임의의 시스템에도 적용될 수 있다.

실시 형태에서, 피스톤(44)은 "피스톤"으로서 기능하고, 솔레노이드부(30)는 "전자기부"로서 기능하고, 스프링(46)은 "탄성 부재"로서 기능하며, 흡입용 역지 밸브(50)는 "제1 온-오프 밸브"로서 기능하고, 토출용 역지 밸브(60)는 "제2 온-오프 밸브"로서 기능하며, 제1 펌프실(70)은 "제1 유체실"로서 기능하고, 그리고 제2 펌프실(72)은 "제2 유체실"로서 기능한다. "작동 대상"은 예컨대 자동 변속기의 마찰 결합 요소의 유체 압력 서보로서 기능한다.

본 발명의 실시 형태를 상기 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되지 않고, 본 발명의 기술 사상 및 범위 내에서 다양한 형태로 실시될 수 있다.

본 발명은 전자기 펌프 제조 산업, 자동차 산업 등에서 사용될 수 있다.

Claims

전자기 펌프이며,
실린더에 활주가능하게 제공되어, 작동 대상에 연결되는 제2 유체실과 제1 유체실을 구획하는 피스톤과,
상기 피스톤을 전자기력으로 전방으로 이동시키는 전자기부와,
상기 전자기부의 전자기력에 반대 방향으로 상기 피스톤에 탄성력을 가하여 상기 피스톤을 후방으로 이동시키는 탄성 부재와,
작동 유체가 외부로부터 상기 제1 유체실로 흐르는 것을 허용하고 작동 유체가 상기 제1 유체실로부터 외부로 흐르는 것을 방지하는 제1 온-오프 밸브와,
상기 제1 유체실과 제2 유체실을 서로 연결시키는 연결용 유로에 제공되고, 상기 작동 유체가 제1 유체실로부터 제2 유체실로 흐르는 것을 허용하고 상기 작동 유체가 제2 유체실로부터 제1 유체실로 흐르는 것을 방지하는 제2 온-오프 밸브를 포함하며,
상기 피스톤이 전방으로 이동할 때, 제1 유체실의 용적이 감소하고 제2 유체실의 용적은 증가하고, 상기 피스톤이 후방으로 이동할 때, 제1 유체실의 용적이 증가하고 제2 유체실의 용적은 감소하고,
상기 피스톤의 왕복 운동시 제1 유체실의 용적 변화가 제2 유체실의 용적 변화 보다 큰 것을 특징으로 하는 전자기 펌프.
제1항에 있어서, 상기 제1 유체실의 피스톤의 수압면의 면적은 상기 제2 유체실의 피스톤의 수압면의 면적 보다 큰, 전자기 펌프.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피스톤이 상기 탄성 부재의 탄성력에 의해 후방으로 이동할 때 제2 유체실로부터 작동 대상에 토출되는 작동 유체의 유체 압력은, 상기 피스톤이 상기 전자기부의 전자기력에 의해 전방으로 이동할 때 제2 온-오프 밸브 및 제2 유체실을 경유하여 제1 유체실로부터 작동 대상에 토출되는 작동 유체의 유체 압력 보다 큰, 전자기 펌프.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤은 원통형의 피스톤 본체와, 상기 피스톤 본체에 연결되고 상기 피스톤 본체보다 작은 외경을 갖는 샤프트부를 포함하며,
상기 실린더는 상기 피스톤 본체가 활주하는 활주면 및 상기 샤프트부가 활주하는 활주면을 포함하며, 이들 활주면은 실린더에서 그들 사이에 단차가 있도록 형성되고,
상기 제2 유체실은 피스톤이 실린더에 삽입된 상태에서 실린더와 피스톤으로 둘러싸인 공간인, 전자기 펌프.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자기부는 피스톤을 구동하는 가동자와, 상기 가동자를 수용하는 케이스를 포함하며,
상기 전자기부가 통전되면, 상기 가동자는 전자기력에 의해 상기 케이스로부터 멀어지게 이동하며,
상기 전자기부의 통전이 중단되면, 상기 가동자는 상기 탄성 부재의 탄성력에 의해 피스톤과 함께 상기 케이스쪽으로 이동하게 되는, 전자기 펌프.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 온-오프 밸브는 역지 밸브인, 전자기 펌프.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 온-오프 밸브는 실린더에 내장되는, 전자기 펌프.
제7항에 있어서, 상기 제2 온-오프 밸브는 피스톤에 내장되는, 전자기 펌프.
제8항에 있어서, 상기 본체는 피스톤과 동일한 축선을 중심으로 형성된 중심 구멍과, 상기 중심 구멍과 연통하도록 반경 방향으로 형성된 관통 구멍을 포함하며,
상기 제2 온-오프 밸브는 피스톤과 일체로 형성된 본체와, 상기 중심 구멍을 개폐하는 개폐 부재를 포함하고,
상기 중심 구멍 및 관통 구멍은 제1 유체실과 제2 유체실을 서로 연통시키는 연결용 유로로 사용되는, 전자기 펌프.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 온-오프 밸브 중 적어도 하나는 실린더의 외부에 배치되는, 전자기 펌프.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄성 부재는 상기 제1 유체실에 부착되는, 전자기 펌프.