KR20120089664A - 베인 펌프 - Google Patents

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KR20120089664A
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vane
vane pump
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KR1020127008529A
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헤이코 슐츠-안드레아스
크리스티안 뵘
Original Assignee
익세틱 바드 홈부르크 게엠베하
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Abstract

본 발명은 제 1 부하(load)에 할당된 상부 베인 펌프, 그리고 하부 베인 압력 영역 및 상기 상부 베인 펌프에 연결된 하부 베인 흡입 영역을 포함하는 하부 베인 펌프를 구비하는 베인 펌프에 관한 것이다. 본 발명은 하부 베인 압력 영역이 하부 베인 흡입 영역으로부터 분리되어 제 2 부하에 할당된 것을 특징으로 한다.

Description

베인 펌프 {VANE PUMP}
본 발명은 제 1 부하(load)에 할당된 상부 베인 펌프, 그리고 하부 베인 압력 영역 및 상기 상부 베인 펌프에 연결된 하부 베인 흡입 영역을 포함하는 하부 베인 펌프를 구비하는 베인 펌프와 관련이 있다.
독일 공개 공보 DE 196 31 846 A1호에는 각각 하나의 흡입 영역 및 하나의 압력 영역을 갖는 두 개 이상의 펌프 섹션을 구비하는 종래의 베인 펌프가 공지되어 있다. 독일 공개 공보 DE 195 14 929 A1호에는 두 개 이상의 보조 장치가 할당된 하나의 구동 모터를 구비하는 차량 장치가 공지되어 있다.
본 발명의 과제는, 상이한 크기 및/또는 상이한 압력을 갖는 유압 매체 용적 흐름이 베인 펌프에 의해서 상이한 부하에 공급될 수 있도록, 제 1 부하에 할당된 상부 베인 펌프, 그리고 하부 베인 압력 영역 및 상기 상부 베인 펌프에 연결된 하부 베인 흡입 영역을 포함하는 하부 베인 펌프를 구비하는 베인 펌프를 개선하는 것이다.
상기 과제는 제 1 부하에 할당된 상부 베인 펌프, 그리고 하부 베인 압력 영역 및 상기 상부 베인 펌프에 연결된 하부 베인 흡입 영역을 포함하는 하부 베인 펌프를 구비하는 베인 펌프에서, 하부 베인 압력 영역이 하부 베인 흡입 영역으로부터 분리되어 제 2 부하에 할당됨으로써 해결된다. 본 발명의 한 가지 중요한 양상에 따르면, 하부 베인 압력 영역이 제 2 부하에 할당되어 있다. 하부 베인 펌프를 본 발명에 따라 세분함으로써, 상이한 용적 흐름이 베인 펌프에 의해서 간단한 방식으로 상이한 압력 레벨에서 동시에 공급될 수 있다.
베인 펌프의 한 가지 바람직한 실시 예는 하부 베인 흡입 영역 및 하부 베인 압력 영역에 상이한 압력이 제공될 수 있는 것을 특징으로 한다. 그럼으로써, 베인 펌프가 다양한 부하를 위해서 동시에 상이한 압력 레벨을 제공할 수 있게 된다. 하부 베인 흡입 영역 및 하부 베인 압력 영역은 하부 베인 영역으로도 표기된다.
베인 펌프의 추가의 한 가지 바람직한 실시 예는 하부 베인 흡입 영역이 적어도 하나의 하부 베인 그루브 섹션을 포함하고, 상기 하부 베인 그루브 섹션이 상부 베인 펌프의 압력 영역을 통해서 제 1 부하에 할당된 것을 특징으로 한다. 상부 베인 펌프의 압력 영역 내에서는 유압 매체에 압력이 제공되어 상기 유압 매체가 유압 매체 용적 흐름의 형태로 제 1 부하로 이송된다. 하부 베인 흡입 영역의 하부 베인 그루브 섹션과 상부 베인 펌프의 압력 영역 사이가 연결됨으로써, 상기 하부 베인 그루브 섹션은 제 1 부하와 동일한 압력 레벨로 된다.
베인 펌프의 추가의 한 가지 바람직한 실시 예는 하부 베인 흡입 영역의 하부 베인 그루브 섹션이 내부에 방사형으로 그리고 상부 베인 펌프의 흡입 영역에 원주 방향으로 겹쳐서 배치된 것을 특징으로 한다. 이와 같은 배열 상태 그리고 상부 베인 펌프의 압력 영역과의 연결에 의하여 베인 펌프의 베인들이 확실하게 밖으로 펼쳐지도록 보증됨으로써, 결과적으로 베인들은 외부에서 베인 펌프의 스트로크 외부 윤곽(stroke contour)에 방사형으로 접하게 된다.
베인 펌프의 추가의 한 가지 바람직한 실시 예는 하부 베인 압력 영역이 제 2 부하에 할당된 적어도 하나의 하부 베인 그루브 섹션을 포함하는 것을 특징으로 한다. 하부 베인 압력 영역의 하부 베인 그루브 섹션은 바람직하게 직접, 예컨대 상응하는 유압 라인 또는 상응하는 유압 채널을 통해서 제 2 부하에 연결되어 있다. 하부 베인 압력 영역은 베인 펌프의 작동 중에 유압 매체가 함께 움직임으로써 하부 베인 흡입 영역으로부터 유압 매체를 공급받는다.
베인 펌프의 추가의 한 가지 바람직한 실시 예는 하부 베인 압력 영역의 하부 베인 그루브 섹션이 내부에 방사형으로 그리고 상부 베인 펌프의 압력 영역에 원주 방향으로 겹쳐서 배치된 것을 특징으로 한다. 상부 베인 펌프의 압력 영역 내에서 베인들이 베인 펌프의 작동 중에 방사형 내부로 이동함으로써, 하부 베인 압력 영역의 하부 베인 그루브 섹션 안에 있는 유압 매체에는 안으로 접히는 베인들에 의해서 압력이 제공된다. 압력 영역 안에 있는 베인들이 안으로 접히는 동작은 베인 펌프의 스트로크 외부 윤곽에 의해서 야기된다.
베인 펌프의 추가의 한 가지 바람직한 실시 예는 하부 베인 흡입 영역 및 하부 베인 압력 영역이 각각 직경으로 배치된 두 개의 하부 베인 그루브 섹션을 포함하는 것을 특징으로 한다. 하부 베인 흡입 영역의 하부 베인 그루브 섹션들은 바람직하게 각각 내부에 방사형으로 그리고 베인 펌프의 두 개 흡입 영역 중에서 각각 하나의 흡입 영역에 원주 방향으로 겹쳐서 배치되어 있다. 그와 유사하게 하부 베인 압력 영역의 하부 베인 그루브 섹션들은 바람직하게 각각 내부에 방사형으로 그리고 베인 펌프의 두 개 압력 영역 중에서 각각 하나의 압력 영역에 원주 방향으로 겹쳐서 배치되어 있다.
베인 펌프의 추가의 한 가지 바람직한 실시 예는 하부 베인 흡입 영역 및 하부 베인 압력 영역이 하나의 밀봉부에 의해서 상호 분리된 것을 특징으로 한다. 상기 밀봉부는 두 개 하부 베인 영역 사이에서 원치 않는 압력 보상을 방지한다.
베인 펌프의 추가의 한 가지 바람직한 실시 예는 밀봉부가 평면도 상으로 볼 때 실제로 아라비아 숫자 8의 형상을 가지며, 상기 숫자 8 외부에는 하부 베인 흡입 영역이 배치되어 있고, 상기 숫자 8 내부에는 하부 베인 압력 영역이 배치된 것을 특징으로 한다. 이때 숫자 8은 정상적인 필기 방식과 달리 중앙에 간격이 생성되도록 형성되었으며, 상기 간격은 하부 베인 압력 영역의 두 개의 하부 베인 그루브 섹션 사이에 연결부를 만들어준다.
베인 펌프의 추가의 한 가지 바람직한 실시 예는 제 2 부하가 유압 저장기를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 유압 저장기는 바람직하게 예컨대 차량의 변속 기어 내에서 이루어지는 변속 과정들을 위해 필요한 유압 매체를 저장할 목적으로 이용된다. 필요한 유압은 예컨대 대략 20 bar이다. 그에 비해 제 1 부하는 훨씬 더 적은 압력, 예컨대 3 bar의 압력을 필요로 한다.
베인 펌프의 추가의 한 가지 바람직한 실시 예는 제 2 부하와 상기 제 2 부하에 할당된 하부 베인 압력 영역 사이에 체크 밸브(check valve or non-return valve)가 배치된 것을 특징으로 한다. 상기 체크 밸브는 한 편으로는 유압 매체의 원치 않는 역류를 방지한다. 더 나아가 상기 체크 밸브는 제 2 부하에 할당된 하부 베인 압력 영역을 필요에 따라 차단할 수 있다.
베인 펌프의 추가의 한 가지 바람직한 실시 예는 하부 베인 압력 영역이 스위칭 밸브 장치를 통해서 하부 베인 흡입 영역에 연결될 수 있는 것을 특징으로 한다. 상기 스위칭 밸브 장치는 하부 베인 압력 영역을 차단할 목적으로 이용된다. 그럼으로써 베인 펌프를 구동시키기 위해서 필요한 파워가 줄어들 수 있다. 유압 저장기의 불연속적인 충전을 위하여 하부 베인 압력 영역은 스위칭 밸브 장치에 의해서 필요에 따라 접속될 수 있다.
베인 펌프의 추가의 한 가지 바람직한 실시 예는 하부 베인 압력 영역이 스위칭 밸브 장치를 통해서 제 1 부하에 연결될 수 있는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 실시는 베인 펌프가 전기적으로 구동되고 그리고 내연 기관에 의해서 직접 구동되는 펌프보다 더 높은 스타트 회전수를 갖는 경우에 특히 바람직하다.
베인 펌프의 추가의 한 가지 바람직한 실시 예는 스위칭 밸브 장치가 전자기식으로 또는 유압식으로 작동될 수 있는 것을 특징으로 한다. 스위칭 밸브 장치의 전자기식 작동을 통하여 하부 베인 압력 영역은 예컨대 유압 저장기 내부의 압력이 원하는 최소 압력 위에 있을 때에는 항상 하부 베인 흡입 영역에 또는 제 1 부하에 연결될 수 있다. 이때 유압 저장기의 압력은 예컨대 압력 센서에 의해서 검출된다. 스위칭 밸브 장치가 유압식으로 작동되는 경우에는 유압 저장기 내부의 압력이 직접 감지(sensing) 목적으로 이용될 수 있다.
베인 펌프의 추가의 한 가지 바람직한 실시 예는 하부 베인 흡입 영역 혹은 상부 베인 펌프의 압력 영역과 상기 압력 영역에 할당된 부하 사이에 추가의 밸브 장치가 접속된 것을 특징으로 한다. 상기 밸브 장치는 스위칭 밸브로서 구현되거나 또는 체크 밸브로서 구현될 수 있다. 상기 추가의 밸브 장치는 바람직하게 베인 펌프의 정지 상태에서 상부 베인 펌프의 압력 출력부를 부하로부터 분리할 목적으로 이용된다.
베인 펌프의 추가의 한 가지 바람직한 실시 예는 하부 베인 압력 영역 내부의 작동 압력이 하부 베인 흡입 영역 내부의 작동 압력보다 더 큰 것을 특징으로 한다. 그럼으로써 상부 베인 펌프의 분리 영역에 있는 그리고 압력 영역에 있는 베인들이 항상 스트로크 외부 윤곽에 접하게 된다.
베인 펌프의 추가의 한 가지 바람직한 실시 예는 하부 베인 영역 혹은 하부 베인 압력 영역과 제 1 부하 사이에 유압식 저항이 접속된 것을 특징으로 한다. 상기 유압식 저항은 예컨대 유압식 협착부(narrow point)로서 구현되거나 또는 초크(choke)로서 구현되었다.
본 발명의 추가의 장점들, 특징들 그리고 세부 사항들은 도면을 참조하는 다양한 실시 예들이 상세하게 기술된 아래의 상세한 설명으로부터 드러난다.
본 발명에 따른 베인 펌프에 의해 상이한 크기 및/또는 상이한 압력을 갖는 유압 매체 용적 흐름이 상이한 부하에 공급될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 베인 펌프의 매우 개략적인 도면이고;
도 2는 상이한 압력을 갖는 상이한 유압 매체 용적 흐름을 두 개의 상이한 부하에 공급하는 본 발명에 따른 베인 펌프의 한 실시 예이며;
도 3은 도 2에 따른 베인 펌프의 압력 플레이트를 도시한 평면도이고;
도 4는 도 3에 따른 압력 플레이트를 도시한 저면도이며;
도 5는 다양한 하부 베인 영역들 사이를 연결할 수 있는 도 2에서와 유사한 실시 예이고;
도 6은 하부 베인 영역들 중에 한 영역과 상기 하부 베인 영역에 할당되지 않은 부하 사이를 연결할 수 있는 도 2에서와 유사한 실시 예이며;
도 7은 도 6에 따른 스위칭 밸브의 한 변형 예이고;
도 8은 다른 스위칭 밸브를 구비하는 도 5에서와 유사한 실시 예이며;
도 9는 베인 펌프 안에 통합된 밸브들을 구비하는 도 1에서와 유사한 도면이고;
도 10은 추가의 스위칭 밸브 장치를 구비하는 도 6에서와 유시한 실시 예이며;
도 11은 체크 밸브를 구비하는 도 10에서와 유사한 실시 예이다.
도 1에는 베인 펌프가 매우 단순하게 개략적으로 도시되어 있다. 베인 펌프(1)의 구조 및 기능은 예컨대 독일 공개 공보 DE 196 31 846 A1호에 기재되어 있다.
예를 들어 기어를 유압식으로 조종할 때에 상이한 압력 레벨의 두 가지 상이한 용적 흐름에 대한 유압식 요구를 충족시킬 수 있기 위하여, 스위칭 가능한 2단 행정(double stroke) 베인 펌프가 사용될 수 있다. 이 경우 2단 행정으로부터 나타나는 두 가지 펌프 흐름은 상호 분리된 상태로 펌프로부터 송출되어 상이한 부하에 공급된다.
상이한 부하에 상이한 용적 흐름 및/또는 압력을 공급하기 위하여 두 개 이상의 별도의 펌프를 사용하는 것도 가능하다. 독일 공개 공보 DE 195 14 929 A1호에서는 단 하나의 전동기에 의해서 두 개의 펌프를 구동시키는 방식이 제안된다.
도 1에 매우 간략하게 도시된 베인 펌프(1)에 의해서는 탱크(2)로부터 유출되는 유압 매체가 상부 베인 펌프 영역(4) 및 하부 베인 펌프 영역(5)에 공급된다. 상기 두 개의 베인 펌프 영역(4, 5)은 베인 펌프(1)의 베인에 의해서 작동되는 베인 펌프이다. 하부 베인 펌프의 송출 작용은 방사형 내부 베인 단부들의 스트로크 동작에 의해서 성취된다.
베인 펌프(1)는 실제로 낫 모양의 두 개의 송출 챔버를 구비하는 상부 베인 펌프를 포함하며, 상기 낫 모양의 송출 챔버들은 베인에 의해서 관통되고, 회전자와 스트로크 외부 윤곽 사이에 방사 방향으로 배치되어 있다. 회전자 및 스트로크 외부 윤곽은 예를 들어 베인 펌프(1)의 하우징 안에 배치된 압력 플레이트에 의하여 한 측에서 축 방향으로 제한된다.
상부 베인 펌프 영역(4)은 제 1 부하(6)에 연결되어 있다. 하부 베인 펌프 영역(5)은 제 2 부하(7)에 연결되어 있다. 상기 제 2 부하(7)는 유압 저장기(8)를 포함한다. 바람직하게 자동차에 사용되는 베인 펌프(1)는 상이한 압력을 갖는 베인 펌프(1)에 의해서 작동할 수 있는 유압 매체를 변속 기어에 공급할 목적으로 사용된다. 유압 저장기(8)는 예컨대 약 20 bar의 유압을 필요로 한다. 하부 베인 펌프 영역(5)은 약 1 입방 센티미터(cubic centimeter)의 스트로크 용적을 갖는다. 베인 펌프(1)는 바람직하게 전동기에 의해서 구동되었다.
제 1 부하(6)로서는 예컨대 냉각을 위하여 3 bar의 압력에서 분당 30 리터까지의 용적 흐름을 필요로 하는 습식 클러치가 사용된다. 베인 펌프(1)의 하부 베인 펌프 및 상부 베인 펌프를 활용함으로써 7:1의 용적 흐름 비율 및 1:6의 압력 비율이 만들어질 수 있다. 이때 두 개의 베인 펌프 영역(4 및 5)은 동시에 작동될 수 있다. 더 나아가서는 낮은 온도에서 구동을 위해 필요한 토크 요구를 가급적 적게 유지하기 위하여 하부 베인 펌프 영역(5)을 차단하는 것도 가능하다. 본 발명의 중요한 한 가지 양상에 따르면, 베인 펌프(1)의 하부 베인 펌프의 하부 베인 펌프 영역(5)이 유압 저장기(8)를 충전시키기 위한 독자적인 펌프로서 이용된다.
도 2 내지 도 8 그리고 도 10 내지 도 11에는 베인 펌프(1)가 다양한 실시 예로 도시되어 있다. 동일한 또는 유사한 부분들에는 동일한 도면 부호가 제공되었다. 베인 펌프(1)는 유압 매체, 특히 오일이 저장된 탱크(12)에 연결되어 있다. 본 발명을 더욱 잘 이해하도록 하기 위하여 베인 펌프(1) 중에서 주로 압력 플레이트(13)가 도시되어 있는데, 상기 압력 플레이트는 회전자 및/또는 베인 펌프(1)의 베인들을 위한 축 방향 접지면이다.
압력 플레이트(13)는 상부 베인 펌프의 두 개의 흡입 영역(15, 16) 그리고 두 개의 압력 영역(17, 18)을 포함한다. 압력 플레이트(13)는 또한 두 개의 하부 베인 그루브 섹션(21, 22)을 포함하는 하나의 하부 베인 흡입 영역을 갖는 하나의 하부 베인 펌프도 포함한다. 상기 두 개의 하부 베인 그루브 섹션(21, 22)은 내부에 방사형으로 그리고 상부 베인 펌프의 두 개의 흡입 영역(15, 16)에 원주 방향으로 겹쳐서 배치되어 있다. 파선들은 유압 라인 또는 유압 채널을 지시하며, 상기 유압 라인 또는 유압 채널을 통해서는 두 개의 하부 베인 그루브 섹션(21, 22)이 상부 베인 펌프의 압력 영역(17, 18) 중에서 각각 하나의 압력 영역에 연결되어 있다. 상부 베인 펌프의 압력 영역(17, 18)은 재차 유압 라인 또는 유압 채널(23, 24)을 통해서 제 1 부하(26)에 연결되어 있다.
제 2 부하(27)는 유압 저장기(28)를 포함하고, 유압 라인 또는 유압 채널(29, 30)을 통해서 하부 베인 펌프의 한 하부 베인 압력 영역의 하부 베인 그루브 섹션(31, 32)에 연결되어 있다. 상기 두 개의 하부 베인 그루브 섹션(31, 32)은 각각 내부에 방사형으로 그리고 상부 베인 펌프의 압력 영역(18, 17)에 원주 방향으로 겹쳐서 배치되어 있다. 하부 베인 그루브 섹션(21, 22 및 31, 32)은 실제로 하나의 공통 원 상에 배치된 원호의 형상을 갖는다.
하부 베인 흡입 영역의 하부 베인 그루브 섹션(21, 22)은 예컨대 파선으로 지시된 압력 플레이트(13) 내부의 보어 또는 채널을 통해서 상부 베인 펌프로부터 유출되는 유압 매체로 채워진다. 베인 펌프(1)의 작동 중에는 베인들이 흡입 영역(15, 16) 안에 있는 두 개의 하부 베인 그루브 섹션(21, 22) 내부에서 압력에 의하여 강제로 펼쳐진다. 하부 베인 그루브 섹션(31, 32) 내부에서 베인들이 구조적으로 스트로크 외부 윤곽과의 상호 작용에 의해 안으로 접혀짐으로써, 결과적으로 베인들이 안으로 접혀지는 동작에 의하여 하부 베인 그루브 섹션(31, 32) 내부에 있는 압력 매체에 압력이 제공된다. 상기 상대적으로 높은 압력은 유압 저장기(28)를 유압 매체로 채우기 위해서 이용된다. 이와 같은 목적을 위해서는 하부 베인 그루브 섹션(31, 32)의 적은 크기로 인해 상대적으로 크기가 작은 용적 흐름이 충분하다. 제 1 부하(26)는 상부 베인 펌프의 압력 영역(17, 18)을 통해서 훨씬 더 큰 용적 흐름을 공급받지만, 상기 용적 흐름은 훨씬 더 적은 압력에 의해서 작동된다.
도 3 및 도 4의 한 측에는 압력 플레이트(13)가 평면도로 도시되어 있고, 다른 측에는 압력 플레이트(13)가 180°만큼 접혀진 상태에서 저면도로 도시되어 있다. 하부 베인 그루브 섹션(21, 22 및 31, 32) 사이에 있는 분리 지점들은 바람직하게 스트로크 외부 윤곽의 각 범위 안에 있으며, 상기 스트로크 외부 윤곽의 각 범위 안에서는 베인 펌프(1)의 송출 챔버들의 중요한 용적 변동이 전혀 발생하지 않는다.
도 4에서는 두 개의 하부 베인 그루브 섹션(31, 32)이 실제로 아라비아 숫자 8-모양의 제 1 밀봉부(35) 내부에 배치되어 있음을 알 수 있다. 두 개의 하부 베인 그루브 섹션(21, 22) 및 압력 플레이트(13)를 관통해서 연장되는 상부 베인 펌프의 압력 영역(17, 18)은 8-모양의 제 1 밀봉부(35) 외부에 그리고 원형의 제 2 밀봉부(36) 내부에 배치되어 있다. 상기 두 개의 밀봉부(35, 36)는 베인 펌프(11)의 하우징 또는 변속 기어의 제어 플레이트에 대하여 밀봉할 목적으로 이용된다.
도시된 실시 예에서 8-모양의 제 1 밀봉부(35)는 두 개의 하부 베인 그루브 섹션(31, 32)이 서로 연결되도록 구현되었다. 그러나 제 1 밀봉부(35)를 상응하게 변경함으로써 또는 두 개의 원형 밀봉부를 사용함으로써 상기 두 개의 하부 베인 그루브 섹션(31, 32)은 또한 개별적으로 밀봉될 수도 있다. 도 4에 도시된 압력 전달 방식의 장점은, 변속 기어의 제어 플레이트 또는 하우징에 대한 밀봉 측에 상승 된 압력이 제공됨으로 인해 압력 플레이트(13)의 회전자 측에 있는 하부 베인 그루브 섹션(31, 32) 내부의 압력이 상승함으로써 야기되는 원치 않는 플레이트 휨이 보상될 수 있다는 것이다.
압력이 제공되는 면을 본 발명에 따라 형성하고, 압력 플레이트(13)의 두께를 본 발명에 따라 설정함으로써 추가의 보상이 성취될 수 있다. 이때 간극 높이는 언제나 압력에 반비례적으로 상응하는 치수로 설계되어야만 한다. 그럼으로써 예항력(towing power)이 최소로 될 수 있다. 두 개의 밀봉부(35, 36)를 본 발명에 따라 배치함으로써, 하우징 없이 베인 펌프(1)를 안으로 밀어 넣을 수 있는 부품으로서 변속 기어의 제어 플레이트 안에 통합시키는 것이 가능해진다.
베인의 기하학적인 구조를 적합하게 선택함으로써, 두 개의 부하(26, 27)에 공급되는 용적 흐름의 비율이 변동될 수 있다. 하부 베인 펌프의 펌프 용적은 베인의 두께 및 베인 스트로크의 길이로부터 산출된다. 베인의 두께를 변경함으로써, 하부 베인 펌프의 스트로크 용적이 간단한 방식으로 변경될 수 있다. 상부 베인 펌프의 기하학적인 구조가 사전에 결정된 경우에는 베인의 두께를 두 배로 증가시킴으로써 펌프 송출 용적이 확연하게 변동된다.
베인 스트로크에 대한 회전자 그룹의 폭 비율을 적합하게 선택함으로써, 베인 펌프의 삽입 파워도 또한 영향을 받을 수 있다.
도 5에 도시된 실시 예에서는 유압 라인(29, 30)과 제 2 부하(27) 사이에 분기(40)(branch)가 제공되어 있다. 분기(40)와 제 2 부하(27) 사이에는 체크 밸브(41)가 제공되어 있으며, 상기 체크 밸브는 베인 펌프(1)가 정지해 있을 때에 유압 저장기(28)로부터 유출되는 유압 매체가 원치 않게 역류하는 것을 방지해준다. 체크 밸브(41)에 의해서는 또한 하부 베인 펌프, 특히 제 2 부하(27)에 할당되어 있고 하부 베인 그루브 섹션(31, 32)을 갖는 하부 베인 펌프 영역이 차단될 수도 있다. 이와 같은 사실은 베인 펌프(11)를 본 발명에 따라 적용하는 경우에 특별히 도움이 되는데, 그 이유는 유압 저장기(28)의 충전이 바람직하게 불연속적으로 이루어지기 때문이다.
분기(40)로부터 유압 라인 또는 유압 채널(42)이 시작되며, 상기 유압 라인 또는 유압 채널은 추가의 유압 라인 또는 유압 채널(43, 44)을 통해서 하부 베인 흡입 영역의 두 개의 하부 베인 그루브 섹션(21, 22)에 연결되어 있다. 유압 라인(42) 안에는 스위칭 밸브 장치(45)가 배치되어 있으며, 상기 스위칭 밸브 장치는 개방 위치 및 차단 위치를 갖는 2/2-방향 조절 밸브(direction control valve)로서 구현되었다. 상기 스위칭 밸브 장치(45)는 스프링에 의해 압축 응력을 받아서 도면에 도시된 차단 위치로 이동한다.
차단 위치에서는 제 2 하부 베인 펌프 영역의 하부 베인 그루브 섹션(31, 32)과 하부 베인 흡입 영역의 하부 베인 그루브 섹션(21, 22) 간의 결합이 중단됨으로써, 결과적으로 유압 저장기(8)는 하부 베인 압력 영역의 두 개의 하부 베인 그루브 섹션(31, 32)을 통해서 충전된다.
스위칭 밸브 장치(45)가 개방 위치로 방향 전환됨으로써, 하부 베인 흡입 영역의 하부 베인 그루브 섹션(21, 22)과 하부 베인 압력 영역의 하부 베인 그루브 섹션(31, 32) 간의 연결이 풀어진다(release). 그럼으로써 유압 저장기(28)를 충전할 필요가 없는 경우에는 베인 펌프(1)의 구동 파워가 줄어들 수 있다. 스위칭 밸브(45)를 통해 두 개 하부 베인 펌프 영역을 연결하는 방식의 또 다른 장점은, 베인 펌프(1)를 시동할 때에 흡입 영역(15, 16) 안에 있는 베인들을 강제로 펼치기 위하여 유압 매체가 즉시 상기 흡입 영역(15, 16) 안에 있는 베인들 아래로 이송된다는 것이다.
도 6에는 분기(40)가 유압 라인(52) 또는 유압 채널을 통해서 그리고 스위칭 밸브 장치(55)의 중간 접속 하에서 상부 베인 펌프의 압력 출력부 또는 제 1 부하(26)에 직접 연결될 수 있는 베인 펌프(1)의 실시 예가 도시되어 있다. 이와 같은 배치 상태는 일반적으로 내연 기관에 의해서 직접 구동되는 펌프보다 더 높은 스타트 회전수를 갖고 전기식으로 구동되는 베인 펌프(11)에서 바람직하다.
본 발명의 추가의 한 가지 양상에 따르면, 하부 베인 압력 영역의 하부 베인 그루브 섹션(31, 32) 내부의 작동 압력은 항상 하부 베인 흡입 영역의 하부 베인 그루브 섹션(21, 22) 내부의 작동 압력 위에 있다. 그럼으로써 압력 영역(17, 18) 및 분리 영역 안에 있는 베인들은 작동 중에 언제나 스트로크 외부 윤곽에 접하게 된다. 펌프 작동을 위해서 반드시 필요한, 작동 압력의 충분한 차(difference)에 도달하기 위하여 도 5 및 도 6에 도시된 실시 예들의 유압 라인(42; 52) 안에는 초크(48; 58)가 각각 파선으로 지시되어 있으며, 상기 초크는 개별 스위칭 밸브 장치(45; 55) 뒤에 접속되어 있다. 상기 초크(48; 58)는 개별 스위칭 밸브 장치(45; 55) 안에 통합될 수도 있다.
도 7에는 도 6에 따른 스위칭 밸브 장치(55)가 전기식으로 또는 전자기식으로 작동될 수 있다는 내용이 심볼(60)에 의해서 지시되어 있다. 전기식의 또는 전자기식의 작동에 의해서는, 유압 저장기(28) 내부의 압력이 최소 압력 위에 있는 경우에는 항상 바람직하게 스위칭 밸브(55)가 도면에 도시된 자신의 차단 위치로부터 도면에 도시되지 않은 자신의 개방 위치로 스위칭 된다. 이와 같은 목적을 위하여 압력 센서에 의해서 유압 저장기(28) 내부의 압력이 검출된다.
도 8에는 도 5에 도시된 스위칭 밸브 장치(45)가 - 제어 압력 라인(64) 및 스위칭 밸브 장치(45)에 있는 심볼(65)에 의해서 지시된 바와 같이 - 유압식으로도 작동될 수 있다는 내용이 지시되어 있다. 도 6에 도시된 스위칭 밸브 장치(55)는 - 도 8에 도시된 스위칭 밸브 장치(45)와 마찬가지로 - 유압식으로 작동될 수 있다. 도 8에 도시된 유압식 작동의 경우에는 유압 저장기(28) 내부의 압력이 직접 감지 목적으로 이용된다.
유압 저장기(28)에 있는 하부 스위칭 지점에서는 스위칭 밸브 장치(45)가 폐쇄되고, 하부 베인 펌프는 유압 저장기(28) 안에 있는 체크 밸브(41)를 통해서 하부 베인 압력 영역의 하부 베인 그루브 섹션(31, 32) 위로 이송된다. 상부 스위칭 지점에서는 스위칭 밸브(45)가 개방되고, 하부 베인 펌프의 하부 베인 압력 영역의 하부 베인 그루브 섹션(31, 32)은 하부 베인 흡입 영역의 하부 베인 그루브 섹션(21, 22) 위로 그리고 상대적으로 더 낮은 작동 압력을 갖는 상부 베인 펌프의 압력 영역(17, 18) 위로 이송된다.
도 9에는 도 1에서와 유사한 베인 펌프(71)가 매우 간략하게 도시되어 있다. 하부 베인 펌프 영역(5)에서는 상부 베인 펌프 영역(4)과 반대로 단지 상대적으로 적은 용적 흐름만이 제 2 부하(7)로 송출되기 때문에, 체크 밸브(40)뿐만 아니라 스위칭 밸브 장치(45)도 상대적으로 작게 구현될 수 있고, 간단한 방식으로 베인 펌프(71) 안에 통합될 수 있다. 더 나아가서는 초크(48)도 베인 펌프(71) 안에, 특히 스위칭 밸브(45) 안에 통합될 수 있다. 그럼으로써 단 세 개의 연결부에 의해서만 탱크(2) 및 두 개의 부하(6 및 7)에 연결되는 콤팩트한 구성 유닛이 얻어진다.
도 10 및 도 11에는 상부 베인 펌프의 출력부가 스위칭 밸브 장치(74) 또는 체크 밸브(80)에 의해서 부하(26)로부터 분리될 수 있다는 내용이 도시되어 있다. 그럼으로써 유압 매체가 부하(26)에 의해서 원치 않게 역류할 가능성이 피해진다. 도 10에 도시된 스위칭 밸브(74)는 스프링에 의해 압축 응력을 받아서 도면에 도시된 자신의 차단 위치로 이동하는 2/2-방향 조절 밸브로서 구현되었다. 베인 펌프(11)의 작동 중에는 제어 압력 라인(75)을 통해서 스위칭 밸브(74)에 작용을 하는 상부 베인 펌프의 작동 압력이 스위칭 밸브(74)를 개방시키고, 베인 펌프(11)와 부하(26) 간의 연결을 풀어준다. 스위칭 밸브(74)의 스프링 측이 주변 압력에 연결됨으로써, 결과적으로 스위칭 밸브(74)에서는 상기 스위칭 밸브(74)의 개방 상태를 유지하기 위한 초킹(choking) 손실이 전혀 생성되지 않는다.
1: 베인 펌프 2: 탱크
4: 상부 베인 펌프 영역 5: 하부 베인 펌프 영역
6: 제 1 부하 7: 제 2 부하
8: 유압 저장기 11: 베인 펌프
12: 탱크 13: 압력 플레이트
15: 흡입 영역 16: 흡입 영역
17: 압력 영역 18: 압력 영역
21: 하부 베인 그루브 섹션 22: 하부 베인 그루브 섹션
23: 유압 라인 24: 유압 라인
26: 제 1 부하 27: 제 2 부하
28: 유압 저장기 29: 유압 라인
30: 유압 라인 31: 하부 베인 그루브 섹션
32: 하부 베인 그루브 섹션 35: 제 1 밀봉부
36: 제 2 밀봉부 40: 분기
41: 체크 밸브 42: 유압 라인
43: 유압 라인 44: 유압 라인
45: 스위칭 밸브 장치 48: 초크
52: 유압 라인 55: 스위칭 밸브 장치
58: 초크 60: 심볼
64: 제어 라인 65: 심볼
71: 베인 펌프 74: 추가의 스위칭 밸브 장치
75: 제어 라인 80: 체크 밸브

Claims (17)

  1. 제 1 부하(6; 26)에 할당된 상부 베인 펌프, 그리고 하부 베인 압력 영역 및 상기 상부 베인 펌프에 연결된 하부 베인 흡입 영역을 포함하는 하부 베인 펌프를 구비하는 베인 펌프에 있어서,
    상기 하부 베인 압력 영역이 상기 하부 베인 흡입 영역으로부터 분리되어 제 2 부하(7; 27)에 할당된 것을 특징으로 하는,
    베인 펌프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 세분된 하부 베인 영역들에 상이한 압력이 제공될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    베인 펌프.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 하부 베인 흡입 영역이 적어도 하나의 하부 베인 그루브 섹션(21, 22)을 포함하고, 상기 하부 베인 그루브 섹션은 상부 베인 펌프의 압력 영역(17, 18)을 통해서 제 1 부하(6; 26)에 할당된 것을 특징으로 하는,
    베인 펌프.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 하부 베인 흡입 영역의 하부 베인 그루브 섹션(21, 22)이 내부에 방사형으로 그리고 상부 베인 펌프의 흡입 영역(15, 16)에 원주 방향으로 겹쳐서 배치된 것을 특징으로 하는,
    베인 펌프.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 하부 베인 압력 영역이 적어도 하나의 하부 베인 그루브 섹션(31, 32)을 포함하고, 상기 하부 베인 그루브 섹션은 제 2 부하(7; 27)에 할당된 것을 특징으로 하는,
    베인 펌프.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 하부 베인 압력 영역의 하부 베인 그루브 섹션(31, 32)이 내부에 방사형으로 그리고 상부 베인 펌프의 압력 영역(17, 18)에 원주 방향으로 겹쳐서 배치된 것을 특징으로 하는,
    베인 펌프.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 하부 베인 흡입 영역 및 상기 하부 베인 압력 영역이 각각 직경으로 배치된 두 개의 하부 베인 그루브 섹션(21, 22; 31, 32)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    베인 펌프.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하부 베인 흡입 영역 및 상기 하부 베인 압력 영역이 밀봉부(35)에 의해서 상호 분리된 것을 특징으로 하는,
    베인 펌프.
  9. 제 8 항에 있어서,
    평면도 상으로 볼 때 상기 밀봉부(35)는 실제로 아라비아 숫자 8의 형상을 가지며, 상기 숫자 8 외부에는 하부 베인 흡입 영역이 배치되어 있고, 상기 숫자 8 내부에는 하부 베인 압력 영역이 배치된 것을 특징으로 하는,
    베인 펌프.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 부하(7; 27)가 유압 저장기(8; 28)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    베인 펌프.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 부하(7; 27)와 상기 제 2 부하에 할당된 하부 베인 압력 영역 사이에 체크 밸브(41)가 배치된 것을 특징으로 하는,
    베인 펌프.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하부 베인 압력 영역이 스위칭 밸브 장치(45)를 통해서 하부 베인 흡입 영역에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    베인 펌프.
  13. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하부 베인 압력 영역이 스위칭 밸브 장치(55)를 통해서 제 1 부하(6; 26)에 연결될 수 것을 특징으로 하는,
    베인 펌프.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 스위칭 밸브 장치(45; 55)가 전자기식으로 또는 유압식으로 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    베인 펌프.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하부 베인 흡입 영역 혹은 상부 베인 펌프의 압력 영역(17, 18)과 상기 압력 영역에 할당된 부하(6; 26) 사이에 추가의 밸브 장치(74)가 접속된 것을 특징으로 하는,
    베인 펌프.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하부 베인 압력 영역 내부의 작동 압력이 상기 하부 베인 흡입 영역 내부의 작동 압력보다 더 큰 것을 특징으로 하는,
    베인 펌프.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하부 베인 영역 혹은 하부 베인 압력 영역과 제 1 부하(6; 26) 사이에 유압식 저항(48; 58)이 접속된 것을 특징으로 하는,
    베인 펌프.
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