KR20160062557A - 연통홈을 구비한 전기식 차량용 진공펌프 - Google Patents

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KR20160062557A
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이장호
이승용
장현수
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캄텍주식회사
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Abstract

본 발명은 연통홈을 구비한 전기식 차량용 진공 펌프에 관한 것으로서, 상세하게는 공기의 흡입이나 배출시, 충격으로 인한 로터나 베인의 흔들림 또는 파손을 방지하거나 최소화 할 수 있는 전기식 차량용 진공 펌프에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명은, 펌프부를 포함하는 전기식 차량용 진공 펌프에 있어서, 상기 펌프부는 로터와, 상기 로터에 장착되는 베인과, 상기 로터가 회전하는 펌핑 공간을 형성하고, 상기 베인이 회전하면서 그 내주면에 닿게 되는 캠링과, 상기 로터 및 베인의 회전동작에 따라서 공기가 흡입되는 흡입구 및 공기가 배출되는 배출구를 포함하고, 상기 펌핑 공간은 공기 흡입 영역과 진공 발생 영역을 포함하며, 상기 캠링은 상기 로터의 회전으로 인하여, 베인이 상기 흡입구를 지나가기 전에 상기 진공 발생 영역과 상기 공기 흡입 영역이 연통될 수 있는 연통홈을 포함하며, 상기 연통홈은 상기 흡입구에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 전기식 차량용 진공 펌프를 제공한다.

Description

연통홈을 구비한 전기식 차량용 진공펌프{ An Electric Vacuum Pump for a vechicle comprising a communication groove }
본 발명은 연통홈을 구비한 전기식 차량용 진공 펌프에 관한 것으로서, 상세하게는 공기의 흡입이나 배출시, 충격으로 인한 로터나 베인의 흔들림 또는 파손을 방지하거나 최소화 할 수 있는 전기식 차량용 진공 펌프에 관한 것이다.
차량에는 제동시스템 등에 사용되는 진공압을 형성하기 위한 진공 펌프가 마련된다.
통상의 진공 펌프는 브레이크 부스터나 진공챔버 등과 연결되어 브레이크 부스터나 진공챔버에 있는 공기를 빼내는 작업을 수행한다.
이러한 기능을 수행하기 위한 진공 펌프의 구성은 모터와, 상기 모터와 연결되어 고속 회전을 하여 그 주위를 저압상태로 형성하여 상기 브레이크 부스터나 진공챔버 등으로부터 공기를 빼내는 로터를 포함한다.
브레이크 부스터나 진공챔버 내부 압력의 공기 압력이 소정 기준 이상이 되는 경우, 모터가 로터를 회전시킴으로써, 진공 챔버나 브레이크 부스터 내부의 공기를 그 외부로 빼내어 진공 상태가 유지될 수 있도록 한다.
이와 같은 종래의 차량용 진공 펌프의 예로 한국 공개특허 10-2013-0118004가 개시된다.
종래의 차량용 진공 펌프의 경우, 진공이 발생하는 영역이 흡입구로 이동하는 경우, 갑작스럽게 공기가 진공이 발생한 영역으로 유입되어 충격이 발생하여 로터나 베인이 흔들려서 파손되거나 공기 흡입 성능이 훼손될 수 있다.
또한, 이는 흡입이 완료된 이후에 흡입된 공기를 수용하여 이동시킨 후 외부로 배출하는 과정에서도 나타날 수 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 펌프 내부에 서로 다른 영역을 일시적으로 연통시키는 연통홈을 형성하여, 서로 다른 영역 간의 압력 구배를 감소시켜 공기 흡입이나 배출시 충격을 완화할 수 있는 전기식 차량용 진공 펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.
그리하여, 본 발명은 펌핑 동작시 로터나 베인의 흔들림을 방지하고, 로터나 베인의 손상을 예방할 수 있는 전기식 차량용 진공 펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 본 발명은, 펌프부를 포함하는 전기식 차량용 진공 펌프에 있어서, 상기 펌프부는 로터와, 상기 로터에 장착되는 베인과, 상기 로터가 회전하는 펌핑 공간을 형성하고, 상기 베인이 회전하면서 그 내주면에 닿게 되는 캠링과, 상기 로터 및 베인의 회전동작에 따라서 공기가 흡입되는 흡입구 및 공기가 배출되는 배출구를 포함하고, 상기 펌핑 공간은 공기 흡입 영역과 진공 발생 영역을 포함하며, 상기 캠링은 상기 로터의 회전으로 인하여, 베인이 상기 흡입구를 지나가기 전에 상기 진공 발생 영역과 상기 공기 흡입 영역이 연통될 수 있는 연통홈을 포함하며, 상기 연통홈은 상기 흡입구에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 전기식 차량용 진공 펌프를 제공한다.
상기 연통홈은 상기 캠링의 내주면 또는 상면 또는 하면 일부를 제거한 형태로 마련되되, 상기 연통홈의 일단부는 상기 로터 및 상기 베인의 회전 방향을 기준으로 상기 흡입구보다 앞서 배치되어 상기 흡입구를 향하여 이동하는 베인과 상기 흡입구보다 먼저 대면할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 연통홈은 상기 공기 흡입 영역에 있는 공기가 상기 진공 발생 영역으로 충격을 저감시키면서 유입될 수 있도록 측면이 경사지게 배치되는 완충 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 완충영역을 형성하는 측면은 진공 발생 영역에 근접할 수록 상기 펌핑 공간에 가까워지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 완충영역은 단면적의 변화도가 선형적 또는 비선형적인 제1완충영역과,
상기 제1완충영역의 단면적 변화도보다 큰 단면적 변화도를 갖는 제2완충영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 연통홈은 상기 완충영역과 연통되어 소정 거리 만큼 단면적이 일정하게 유지되는 연통 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 연통홈의 타단부는 상기 로터 및 상기 베인의 회전 방향을 기준으로 상기 흡입구보다 뒤에 배치되어 상기 흡입구를 지나친 베인과 대면할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 펌프부를 포함하는 전기식 차량용 진공 펌프에 있어서,
상기 펌프부는 로터와, 상기 로터에 장착되는 베인과, 상기 로터가 회전하는 펌핑 공간을 형성하고, 상기 베인이 회전하면서 그 내주면에 닿게 되는 캠링과, 상기 로터 및 베인의 회전동작에 따라서 공기가 흡입되는 흡입구 및 공기가 배출되는 배출구를 포함하고, 상기 펌핑 공간은 공기 배출 영역과, 상기 공기 배출 영역보다 진공도가 높은 이동 영역을 포함하며, 상기 캠링은 상기 로터의 회전으로 인하여, 베인이 상기 배출구를 지나가기 전에 상기 이동 영역과 상기 공기 배출 영역이 연통될 수 있는 연통홈을 포함하며, 상기 연통홈은 상기 배출구에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 전기식 차량용 진공 펌프를 제공한다.
상기 연통홈은 상기 캠링의 내주면 또는 상면 또는 하면 일부를 제거한 형태로 마련되되, 상기 연통홈의 일단부는 상기 로터 및 상기 베인의 회전 방향을 기준으로 상기 배출구보다 앞서 배치되어 상기 배출구를 향하여 이동하는 베인과 상기 배출구보다 먼저 대면할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 연통홈은 상기 공기 배출 영역에 있는 공기가 상기 이동 영역으로 충격을 저감시키면서 유입될 수 있도록 측면이 경사지게 배치되는 완충 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 완충영역을 형성하는 측면은 이동 영역에 근접할 수록 상기 펌핑 공간에 가까워지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 완충영역은 단면적의 변화도가 선형적 또는 비선형적인 제1완충영역과,
상기 제1완충영역의 단면적 변화도보다 큰 단면적 변화도를 갖는 제2완충영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 연통홈은 상기 완충영역과 연통되어 소정 거리 만큼 단면적이 일정하게 유지되는 연통 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 연통홈의 타단부는 상기 로터 및 상기 베인의 회전 방향을 기준으로 상기 흡입구보다 뒤에 배치되어 상기 흡입구를 지나친 베인과 대면할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 펌프부를 포함하는 전기식 차량용 진공 펌프에 있어서,상기 펌프부는 로터와, 상기 로터에 장착되는 베인과, 상기 로터가 회전하는 펌핑 공간을 형성하고, 상기 베인이 회전하면서 그 내주면에 닿게 되는 캠링과, 상기 로터 및 베인의 회전동작에 따라서 공기가 흡입되는 흡입구 및 공기가 배출되는 배출구를 포함하고, 상기 펌핑 공간은 공기 흡입 영역과 진공 발생 영역과, 공기 배출 영역과 이동 영역을 포함하며,
상기 캠링은 상기 로터의 회전으로 인하여, 베인이 상기 흡입구를 지나가기 전에 상기 진공 발생 영역과 상기 공기 흡입 영역이 연통될 수 있는 제1연통홈과,
베인이 상기 배출구를 지나가기 전에 상기 이동 영역과 상기 공기 배출 영역이 연통될 수 있는 제2연통홈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1연통홈과 상기 제2연통홈을 따라서 각각 서로 다른 영역으로 공기가 유입되는 경우, 충격을 완화 하기 위하여, 그 단면적이 공기의 이동방향으로 갈수록 좁아지게 형성되는 완충 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 의하여 캠링에 진공 발생 영역 및 흡입 영역 사이에 일시적으로 연통이 될 수 있는 연통홈이 형성됨으로서, 진공 발생 영역이 흡입구로 이동할 때, 큰 압력 구배로 인하여 공기가 진공 발생 영역으로 갑작스럽게 유입되며 발생하는 충격을 줄일 수 있다.
즉, 진공 발생 영역이 흡입구로 이동하기 이전에 이미 약간의 공기가 진공 발생 영역으로 유입되어 진공 발생 영역의 진공도를 약간 낮추었기 때문에 흡입 영역과 진공 발생 영역의 압력 차이가 종전보다 작아질 수 있는 것이다.
압력 차이가 종전 보다 작아지면, 그 만큼 충격도 완화할 수 있고, 이에 따라서 로터와 베인의 흔들림도 예방할 수 있어서 제품의 성능 안정성이나 신뢰성, 수명을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명은 연통홈을 배출 영역과, 이동 영역 사이에도 둘 수 있으며, 이에 의하여 갑작스러운 공기의 배출로 인한 충격을 완화할 수 있다. 이 또한, 이동영역이 배출구로 이동하기 이전에 배출 영역의 공기 일부가 이동 영역으로 이동하여 배출 영역과 이동 영역간의 압력 차이를 줄일 수 있다.
따라서, 배출시의 공기 이동으로 인한 충격이 줄어듦으로써, 로터와 베인의 흔들림을 예방할 수 있어서, 배출시에도 제품의 성능 안정성이나 신뢰성, 수명을 개선할 수 있다는 장점이 있다.
도1은 본 발명에 의한 진공 펌프의 분해 사시도이다.
도2(a)와 (b)는 본 발명에 의한 진공 펌프에서 흡입구 측에 연통홈이 형성된 것으로 도시한 평면도와 사시도이다.
도2(c)와 (d)는 본 발명에 의한 진공 펌프에서 흡입구와 배출구 측에 연통홈이 형성된 것으로 도시한 평면도와 사시도이다.
도3은 본 발명에 의한 진공 펌프에서 연통홈이 형성된 캠링의 측 단면도이다.
도4(a)는 본 발명에 의한 진공 펌프에서 연통홈의 기본 실시예이다.
도4(b)는 본 발명에 의한 진공 펌프에서 연통홈의 변형 실시예이다.
도4(c)는 본 발명에 의한 진공 펌프에서 연통홈의 단면적의 변화 그래프이다.
도5는 본 발명에 의한 진공펌프의 동작을 도시한 평면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 이외의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 실시예들을 첨부 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명하고자 한다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 알아보도록 하겠다.
도1에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 전기식 차량용 진공 펌프(이하, '진공 펌프'라고 한다)(1)는 모터가 수용되는 모터 하우징(100)과, 모터 하우징(100) 하부에 장착되어 각종 전자 소자가 부착되는 PCB기판(110)을 포함한다.
그리고, 모터 하우징(100)의 최하단에는 PCB기판(110)이 수용되며, 전기적 연결을 위한 단자(121)가 마련되는 하부 커버(120)가 마련되고, 하부커버(120)와 모터 하우징(100) 하단 사이에는 링 형상의 실링부재(130)가 설치된다.
모터 하우징(100)은 금속 재질로 구성되는 것이 바람직하다.
모터 하우징(100)의 측면에는 부싱 모양의 댐퍼(140)이 결합되는 댐퍼 장착부(141)가 마련된다.
댐퍼(140)는 실리콘이나 고무 재질로 마련되고, 그 내부에 체결부재(142)가 삽입될 수 있는 관통공(140a)이 형성된다. 이 관통공(140a)에 삽입되는 체결부재(142)에 의하여 댐퍼 장착부(141)에 결합된다.
댐퍼(140)는 차체에서 진공펌프(1)로 전달되는 진동 또는 진공펌프(1)에서 차체로 전달되는 진동을 저감할 수 있는 역할을 한다.
모터 하우징(100)의 상면에는 마운팅 플레이트(200)가 마련된다.
마운팅 플레이트(200)의 일측에는 흡입관(210)이 마련된다. 흡입관(210)은 호스에 의하여 브레이크 부스터나 기타 진공이 필요한 구성요소에 연결된다.
그리고, 마운팅 플레이트(200)의 상면에는 흡입 안내구(201)가 마련된다. 흡입 안내구(201)는 흡입관(210)과 연통된다.
한편, 마운팅 플레이트(200)에는 보조 챔버(220)가 형성하는 제1공간부(221)가 마련된다. 보조 챔버(220)는 마운팅 플레이트(200)에 장착되는 상부 커버(300)에 형성되는 제2공간부(322)가 제1공간부(221)와 함께 형성하는 공간이다.
보조 챔버(220)는 후술할 상부 커버에 형성되는 배출관(310)과 연통되어 후술할 펌프에서 배출되는 공기가 보조챔버(220)를 거친 후 배출관(310)으로 나가도록 안내한다.
보조 챔버(220)의 역할은 배출관(3110)으로 나가는 공기를 일시적으로 확산시켜서 소음 에너지를 저감시켜서 소음을 줄이는 역할을 한다.
제1공간부(221)를 위에서 보면 'T'자 형상으로 형성된다. 제1공간부(221)는 폭이 상대적으로 넓은 제1영역(221a)과, 제1영역(221a)보다 좌우 폭이 좁으며, 배출관(310)과 인접한 제2영역(221b)을 포함한다.
마운팅 플레이트(200)에는 실링부재(231)가 설치될 수 있는 설치홈(230)이 마련된다.
마운팅 플레이트(200)의 중심에는 모터축(151)이 돌출되고, 모터축(151)은 펌프부(400)를 구성하는 로터(440)와 결합하여 모터의 회전력을 로터(440)에 전달한다.
펌프부(400)는 캠링(410)과 하부 플레이트(420)와, 상부 플레이트(430)와, 캠링 (410)내부에 형성된 공간에 배치되는 로터(440)와, 로터(440)에 삽입되는 베인(450)을 포함한다.
하부 플레이트(420)에는 흡입 안내구(201)와 연통되는 흡입구(421)가 마련되고, 하부플레이트(420)의 상면 일부 및 측면 일부를 제거한 형태의 배출구(422)가 마련된다.
하부 플레이트(420)의 중심에는 모터축(150)이 삽입될 수 있는 삽입공(423)이 마련된다.
하부 플레이트(420)의 외주면에는 외측으로 돌출된 돌출부(425)가 마련된다. 돌출부(425)는 상호 이격되어 배치되며, 각 돌출부(425)에는 체결부재(460)가 삽입되는 체결공(426)이 마련된다.
하부 플레이트(420)의 하면에는 내부 실링부재(500)가 마련된다. 내부 실링부재(500)는 복수의 공간이 구획되게 배치된다.
즉, 모터축(150)이 통과하는 영역(510)과, 흡입구(421) 및 흡입 안내구(201) 사이 공간을 둘러싸는 영역(520)과, 체결공(426)을 통과한 체결부재(460)를 둘러싼 영역(530)이 서로 분리되게 형성된다.
이는 흡입되는 공기가 배출되는 공기가 원래 의도한 영역 이외의 영역으로 누출되지 않도록 방지하는 역할을 한다.
하부 플레이트(420) 상부에는 캠링(410)이 배치된다.
캠링(410) 내부에는 펌핑 공간(411)이 형성되고, 펌핑 공간(411)의 내부에 모터축과 결합되는 로터(440) 및 로터(440)에 마련되는 베인 장착홈(441)에 슬라이드 이동 가능하게 배치되는 복수의 베인(450)이 설치된다.
모터축(150)에는 연결핀(160)이 삽입되고, 모터축(150)과 연결핀(160)이 로터(440)에 삽입된다.
따라서 모터축(150)의 회전력은 연결핀(160)에 의하여 로터(440)로 전달된다.
모터(150)축의 동력전달에 의하여 로터(440)가 회전하면, 베인(450)이 펌핑 공간(411)의 내주면에 접촉한 상태로 로터(440)와 같이 회전을 한다.
로터(440) 및 베인(450)의 회전에 의하여 펌핑 공간(411)에 부압이 생기면, 흡입관(210)과 연결된 구성요소(예, 브레이크 부스터)로부터 공기가 빠져나와서 흡입관(210), 흡입 안내구(201), 흡입구(421)를 통해서 펌핑 공간(411)으로 유입된다.
펌핑 공간(411)으로 유입된 공기는 배출구(422)를 통해서 배출되고, 보조챔버(220)와 배출관(310)을 거쳐서 외부로 빠져나간다.
캠링(410)의 상부에는 상부 플레이트(430)가 마련된다.
상부 플레이트(430)와 하부 플레이트(420)가 펌핑 공간(411)의 상부와 하부를 막아서, 펌핑 공간(411)을 외부와 격리시킨다.
캠링(410)의 외부와 상부 플레이트(430)의 외부에는 돌출부(415,435)가 마련된다.
이 돌출부(415,435)는 하부 플레이트(420)의 돌출부(425)와 겹치게 설치된다.
상부 플레이트(430)의 돌출부(435)에는 체결부재(460)가 삽입되고, 이 체결부재(460)는 캠링(410)의 돌출부(415)와, 하부 플레이트(420)의 돌출부(425)에 형성된 체결공(416,426)을 관통하여 마운팅 플레이트(200) 상면에 삽입되어 고정된다.
이 체결부재(460)에 의하여 캠링(410)의 상부와 하부에 마련되는 상부 플레이트(430)와 하부 플레이트(420)가 캠링에 단단하게 고정되고, 펌핑 공간(411)이 외부와 격리될 수 있다.
마운팅 플레이트(200) 상면에는 펌프부(400)를 고정시킬 수 있는 고정구조(600)가 마련된다.
고정 구조(600)는 하부 플레이트(420) 및 캠링(410)에 마련되는 돌출부(415,425)가 삽입되어, 돌출부(415,425)를 잡고 지지하는 제1고정구조(610)와, 하부 플레이트(420) 및 캠링(410)의 외주면과 접촉하여 이를 지지하는 제2고정구조(620)를 포함한다.
제2고정구조(620)와 접촉하는 하부 플레이트(420) 및 캠링(410)의 외주면의 일부는 곡면이 아닌 평면상태로 가공되는 것이 바람직한데, 이는 조립성을 개선하고, 고정구조(600)에 의한 지지력이 보다 효과적으로 전달되도록 하기 위함이다.
여기서 제1고정구조(610)는 상호 이격되는 두 개의 작은 기둥 형태로 마련되고, 제2고정구조(620)는 단일의 기둥 형태로 마련된다.
펌프부(400)는 상부 커버(300)에 의하여 덮여서 커버된다.
상부 커버(300) 내부에는 배출 안내 공간(301)이 형성되어 펌프부(400)에서 배출되는 공기가 배출 안내 공간(301)을 거쳐서 보조 챔버(220)로 이동할 수 있다.
상부 커버 테두리에는 장착 플랜지(302)가 마련된다.
장착 플랜지(302)에는 상호 이격되는 복수의 체결부재(303)가 삽입되고, 이 체결부재(303)는 마운팅 플레이트(200)의 외곽 테두리에 결합되어 상부 커버(300)가 마운팅 플레이트(200)에 고정되게 한다.
마운팅 플레이트(200)의 외곽 테두리에는 일방향(예, 상방향)으로 연장되는 배출관(310)이 마련된다.
배출관(310)은 상부 커버 내부의 배출 안내 공간(301)과 연통된다. 이를 위해서 상부 커버(300)에는 배출 안내 공간(301)과 배출관(310)을 연결하는 제2공간부(322)가 마련된다.
제2공간부(322)는 앞서 기재한 바와 같이, 마운팅 플레이트(200)의 제1공간부(221)와 함께 보조 챔버(220)를 형성한다.
도2는 캠링(410)에 연통홈(480,490)을 형성한 것을 도시한 것이다
도2(a)와 (b)는 연통홈(480)에 흡입구(421)에 인접하게 형성된 것을 도시한 것이고, 도2(c)와 (d)는 연통홈(480,490)을 흡입구(421) 및 배출구(422)에 인접하게 형성된 것으로 도시한 것이다.
뒤에서 구체적으로 설명하겠지만, 연통홈(480,490)은 베인(도1참조, 450)에 의하여 상호 구획되는 두 개의 영역을 일시적으로 연통시켜서 공기의 흡입이나 배출시 갑작스러운 공기의 흡입 또는 배출에 의하여 발생하는 소음이나 진동을 저감하기 위한 바이패스 홈이다.
연통홈(480,490)은 캠링(410)의 측벽 일부를 절개해서 형성한다.
도2에서 로터(도1참조, 440)가 반시계 방향으로 회전하는 경우에, 흡입구(421)에 인접하게 형성되는 연통홈(480)의 시작점은 흡입구(421)보다 앞서서 배치되고, 연통홈(480)의 종료점은 흡입구(421)보다 뒤에 배치된다.
그리고, 배출구(422)에 인접하게 형성되는 연통홈(490)의 시작점은 배출구(422)보다 앞서서 배치되고, 연통홈(490)의 종료점은 배출구(422)보다 뒤에 배치된다.
한편, 흡입구(422) 주위에는 장공 형태의 홈(421a)이 형성되는데, 이 홈(421a)의 경우, 흡입 영역(도5참조, R2)과 진공 발생영역(도5참조, R1) 간에 일시적인 연통을 위해서 마련되었다.
흡입영역(R1) 및 진공 발생 영역(R2)에 대해서는 후술하겠다.
도11에서 도시한 바와 같이, 연통홈(480,490)의 깊이(h2)는 캠링의 높이(h1)의 절반 이하가 되는 것이 바람직하다. 연통홈의 깊이(h2)가 너무 깊으면, 서로 다른 압력을 가진 두 개의 영역 간의 연통 상태가 커져서 압력의 구배로 인하여 공기를 배출하거나, 흡입하는 진공 펌프 본연의 기능이 훼손될 수 있다.
따라서, 연통홈(480,490)의 깊이를 캠링(410)의 높이 절반 이하로 한 것이다.
도4는 연통홈(480,490)의 형상을 도시한 것이다.
도4에서 도시한 바와 같이, 연통홈(480.490)의 단면적 변화를 나타나기 위해서 연통홈(480,490)을 a~e 구역으로 표시하였다.
연통홈(480,490)의 시작점에서 경사진 측면(481,482,491,492)이 시작되는데, 이에 이하여 연통홈480,490)의 단면적이 순차적으로 증가한다.
이와 같이 연통홈480,490)에 경사진 측면(481,482,491,492)을 형성한 이유는 서로 다른 압력을 가진 영역 사이에서 공기가 갑작스럽게 유입되지 않고 서서히 유입될 수 있도록 안내하기 위함이다.
즉, 상대적으로 고압 영역과 저압 영역 간의 개방이 순차적으로 일어나도록 하기 위함이다.
이러한 경사진 측면(481,482,491,492)이 형성된 부분을 완충영역(R10)이라고 정의한다.
완충영역(R10)은 연통홈(480,490)의 시작점에서 a 부분까지의 제1완충 영역(R11)과, a 부분에서 b 부분까지의 제2완충 영역(R12)을 포함한다.
여기서 제1완충영역(R11)의 단면적의 변화에 비해서 제2완충 영역(R12)의 단면적의 변화가 더 크게 형성되는 것이 바람직하다.
그 이유는 아래와 같다.
로터(도1참조, 440)에 베인(도1참조, 450)이 복수개로 마련되고, 각 베인(450)이 펌핑 공간(411)을 구획하면서 움직이기 때문에, 베인(450)에 의하여 정의되는 각 영역은 움직이면서, 그 체적도 변한다.
특히 베인(450)에 의하여 구획되는 영역이 저압 영역이고, 그 저압 영역이 이동하면서 연통홈(480,490)을 만나게 되면, 그 저압 영역은 인접한 상대적인 고압영역과 연통홈(480,490)에 의하여 연통된다.
상술한 바와 같이, 압력차로 인한 갑작스러운 공기의 이동을 방지하기 위하여, 완충 영역(R10)을 형성하는 측면(481,482,491,492)은 저압 영역에 근접할 수록 펌핑 공간(411)에 가까워진다.
즉, 사선지게 형성된 측면(481,482,491,492)이 점점 펌핑 공간(411)에 가까워지게 형성된다는 의미이다.
저압영역과 고압 영역을 분리하는 베인(450)의 단부가 연통홈(480,490)의 시작점을 지나서 저압 영역이 제1완충영역(R11)과 만나기 시작한 경우, 저압 영역과 고압 영역간에 연통이 처음 시작 하기 때문에, 충격 방지를 위해서 처음에는 아주 작은 양의 연통 공간이 필요하다.
하지만, 그 이후에 저압 영역이 제2완충 영역(R12)을 만나, 연통 공간의 체적을 늘려서 두 영역의 연통 상태를 높여도, 충격이 덜하기 때문에, 제1완충 영역(R11)과 제2완충 영역(R12)의 단면적의 변화량을 달리한 것이다.
도4에서 경사진 벽면은 선형적으로 변화하게 도시하였으나, 비선형적(예, 곡선)으로 변화하게 될 수 도 있다.
따라서, 제1완충영역(R11) 및 제2완충영역(R12)의 단면적의 변화도 선형적 뿐만 아니라 비선형적으로 구현될 수 있다.
다만, 제1완충영역(R11)과 제2완충영역(R12)을 구분하지 않고, 단면적의 변화가 선형적으로 이루지는 단일의 완충영역의 구현도 무방하다.
한편, b 에서 d까지는 연통홈(480,490)의 단면적이 최대인 영역으로서 연통 영역(R20)이라고 정의한다. 연통 영역(R20)에서는 단면적이 일정하게 유지될 수 있다.
베인(450)의 단부가 연통 영역(R20)을 지나고 있는 시점에서는 고압 영역에서 저압 영역으로 공기가 활발하게 움직일 수 있도록 하는 것이 필요하기 때문에 연통 영역(R20)에서는 단면적이 최대인 상태가 유지될 수 있도록 하였다.
이 경우, 이미 고압 영역과 저압 영역 사이의 연통으로 인한 충격이 없기 때문에, 이렇게 해도 무방하다.
한편, 도4(b) 및 4(c)에서는 도42(a)에 없는 d~e 영역, 즉 마무리 영역(R30)을 추가하였다.
d~e 영역 즉, d 지점은 연통 영역(R20)이 종료되는 지점이고, e 지점은 연통홈(480,490)이 종료되는 지점인데, d 지점에서 e 지점으로 갈수록 단면적이 순차적으로 줄어들고, 이를 위해서 연통홈(480,490)의 측벽이 경사지게 형성되었다.
이는 고압 영역과 저압 영역 사이의 연통이 부드럽게 충격없이 마무리 될 수 있도록 하기 위함이다.
이하에서는 도5를 이용하여 본 발명의 동작에 대해서 알아보도록 하겠다.
도5(a)에서 도시한 바와 같이, 4개의 베인(450)에 의하여 펌핑 공간(411)은 4개의 영역이 분리된다.
즉, 진공 발생영역(R1)과, 흡입 영역(R2), 이동 영역(R3), 배출 영역(R4)으로 구분된다.
여기서, 각 영역별 압력을 표현하자면, 배출 영역(R4)은 대기와 연통되므로 1000mbar, 진공 발생 영역(R1)은 공기가 하나도 없기 때문에 0 mbar, 흡입 영역(R2)은 브레이크 부스터 등에서 이동한 공기와 섞이기 시작하므로 400mbar, 이동영역은 진공과 공기가 혼합된 것이 완료되었으므로 600mbar라고 할 수 있다.
로터(440)가 반 시계방향으로 회전한다고 하는 경우, 흡입 영역(R2)은 흡입구(421)가 위치한 영역이고, 배출 영역(R4)은 배출구(422)가 위치한 영역이며, 진공 발생 영역(R1)은 배출구(422)를 지나서 공기가 다 배출된 상태를 유지하면서 흡입구(421) 방향으로 이동하는 영역이고, 이동 영역(R3)은 흡입구(421)를 지나서 흡입된 공기를 저장한 채로 배출구(422) 방향으로 이동하는 영역을 의미한다.
우선 아래에서는 진공 발생 영역(R1)과, 흡입 영역(R2) 사이의 공기 유동에 대해서 설명한다.
도5(a)에서 도시한 바와 같이, 진공 발생 영역(R1)과 흡입 영역(R2)을 분리하는 베인(450a)의 단부가 흡입구(421)에 인접한 연통홈(480,490)을 만나기 전에는 흡입 영역(R2)과 진공 발생 영역(R1)이 연통되지 않고 분리된다.
이 상태에서 도5(b)와 같이, 로터(440)가 반시계 방향으로 더 회전하여 베인(450a)의 단부가 연통홈(480)의 시작점을 지나서 완충 영역(R10)과 대면하게 되면, 흡입 영역(R2)의 공기가 연통 영역(R20) 및 완충 영역(R10)을 거쳐서 진공 발생 영역(R1)으로 유입되기 시작한다.
완충 영역(R10)의 경우, 연통 영역(R20)과 달리 그 단면적이 상대적으로 좁기 때문에, 공기의 유입량이 많지는 않지만, 흡입 영역(R2)과 진공 발생 영역(R1) 간의 압력 구배를 줄이는데 도움이 된다.
그 상태에서 로터(440)가 더 회전하여 도5(c)와 같이, 베인(450a)의 단부가 연통 영역(R20)을 대면하게 되면, 진공 발생 영역(R1)과 흡입 영역(R2) 간의 압력 구배가 종전보다 줄어들게 되고, 진공 발생 영역(R1)이 흡입구(421)에 위치하여 흡입구(421)를 통해서 공기를 흡입하더라도 압력의 구배가 종래보다 덜 하기 때문에 갑작스런 공기 흡입으로 인한 충격이 완화될 수 있다.
종래와 같이, 연통홈이 없는 경우에 진공 영역(R1)과 흡입 영역(R2)이 분리되어 있다가 진공 발생 영역(R1)이 흡입 영역(R2)을 대체하여 흡입구(421)와 대면하면, 흡입구(421)를 통해서 공기가 갑작스럽게 들어와서 그 충격으로 베인(450a)이나 로터(440)가 흔들려서 성능이 저하되거나 파손될 수 있다.
그런데, 본 발명에서는 진공 발생 영역(R1)이 흡입구(421)와 대면하기 전에 이미 약간의 공기가 진공 발생 영역(R1)에 들어간 상태이기 때문에 연통홈(480)이 없는 구조에 비해서 압력 구배가 상대적으로 작아서 그만큼 충격도 덜해질 수 있다.
진공 발생 영역(R1)의 압력이 0mbar 이면, 연통홈(480)에 의하여 공기를 받은 진공 발생 영역(R1)의 압력은 0mbar보다 높은 100mbar가 될 수 있고, 흡입 영역(R2)은 400mbar에서 300mbar가 되어 종래보다 진공 발생 영역(R1)과 흡입 영역(R2)의 압력 구배가 400mbar(400-0)에서 200mbar(300-100)로 줄어들 수 있다.
그리고, 로터(440) 및 베인(450a)이 더 회전하여 연통 영역(R20)을 대면하였던 베인(450)이 흡입구(421) 및 연통홈(480)의 종료 지점을 통과하면, 도5(d)에서 도시한 바와 같이, 진공 발생 영역(R1)이었던 곳이 온전하게 흡입구(421)를 포함하게 되어 흡입 영역(R2')이 되고, 진공압에 의하여 흡입구(421)를 통해 공기가 흡입된다.
따라서 흡입관(210)에 브레이크 부스터와 같은 진공이 필요한 장치가 연결된 경우에, 브레이크 부스터로부터 공기가 빠져나와서 흡입구(421)를 통과하여 흡입 영역(R2')으로 이동한다.
이 경우, 새로 발생한 흡입 영역(R2')에는 흡입구(421) 및 연통홈(480) 전체가 포함되게 된다. 그리고, 이 상태에서 로터(440)가 더 회전하면, 다시 도5(a)와 같이 새로운 진공 발생 영역(R1')을 발생시키고 위에서 서술한 과정을 반복하면서 공기 흡입 작용을 수행한다.
이번에는 배출구(422) 인근에 설치된 연통홈(490)과 관련된 동작을 알아보도록 하겠다.
도5(a)에서 도시한 바와 같이, 이동 영역(R3)은 로터(440) 및 베인의 회전으로 인하여 더 이상 공기를 흡입하지 못하고, 흡입구(421)와 배출구(422) 사이의 분리된 영역이 되고, 그 이동 영역(R3) 내에는 흡입한 공기가 포함되어 있다.
이동 영역(R3)과 배출 영역(R4)을 분리하는 베인(450b)의 단부가 배출구(422)에 인접한 연통홈(490)을 만나기 전에는 이동 영역(R1)과 배출 영역(R4)이 연통되지 않고 분리된다.
이 상태에서 도5(b)와 같이, 로터(440)가 반시계 방향으로 더 회전하여 베인(450b)의 단부가 연통홈(490)의 시작점을 지나서 완충 영역(R10)과 대면하게 되면, 배출 영역(R4)의 공기가 연통 영역(R20) 및 완충 영역(R10)을 거쳐서 이동 영역(R3)으로 유입되기 시작한다.
완충 영역(R10)의 경우, 연통 영역(R20)과 달리 그 단면적이 상대적으로 좁기 때문에, 공기의 유입량이 많지는 않지만, 이동 영역(R3)과 배출 영역(R4) 간의 압력 구배를 줄이는데 도움이 된다
그 상태에서 로터(440)가 더 회전하여 도5(c)와 같이, 베인(450b)의 단부가 연통 영역(R10)을 대면하게 되면, 이동 영역(R3)과 배출 영역(R4)간의 압력 구배가 종전보다 줄어들게 되고, 이동 영역(R3)이 배출구(422)에 위치하여 배출구(422)를 통해서 공기가 배출더라도 압력의 구배가 종래보다 덜 하기 때문에 갑작스런 공기 배출로 인한 충격이 완화될 수 있다.
종래와 같이, 연통홈(490)이 없는 경우에 이동 영역(R3)과 배출 영역(R4)이 분리되어 있다가, 이동 영역(R3)이 배출 영역(R4)을 대체하여 배출구(422)와 대면하면, 배출구(422)를 통해서 공기가 갑작스럽게 빠져나가서 그 충격으로 베인(450a)이나 로터(440)가 흔들려서 성능이 저하되거나 파손될 수 있다.
그런데, 본 발명에서는 이동 영역(R3)이 배출구(422)와 대면하기 전에 이미 약간의 공기가 이동 영역(R3)에 들어간 상태이기 때문에 연통홈(490)이 없는 구조와 비교해 볼 때, 즉, 미리 공기의 일부가 이동 영역(R3)으로 공기가 들어가지 않은 상태와 비교해 볼 때 압력 구배가 상대적으로 작아서 그만큼 충격도 덜해질 수 있다.
즉, 연통홈(490)이 없는 경우의 배출 영역(R4)의 압력이 1000mbar 이면, 연통홈(490)에 의하여 공기를 받은 이동영역(R3)의 압력은 600mbar보다 높은 700mbar가 될 수 있고 배출 영역(R4)의 압력은 1000mbar에서 900mbar가 될 수 있다.
따라서, 종래보다 배출 영역(R4)과 이동 영역(R3)의 압력 구배가 400mbar(1000-600)에서 200mbar(900-700)로 줄어들 수 있다.
그리고, 로터(440) 및 베인(450)이 더 회전하여 연통 영역(R20)을 대면하였던 베인(450)이 배출구(422) 및 연통홈(490)의 종료 지점을 통과하면, 도5(d)에서 도시한 바와 같이, 이동 영역(R3)이었던 곳이 온전하게 배출구(422)를 포함하게 되어 새로운 배출 영역(R4')이 되고, 베인의 밀어내는 힘에 의하여 배출구(422)를 통해 공기가 배출된다.
이 경우, 새로 발생한 배출 영역(R4')에는 배출구(422) 및 연통홈(490) 전체가 포함되게 된다. 그리고, 이 상태에서 로터(440)가 더 회전하면, 다시 도5(a)와 같이 새로운 이동 영역(R3')을 발생시키고 위에서 서술한 과정을 반복하면서 공기 배출 작용을 수행한다.
이와 같은 본 발명에 의하여 진공 발생 영역(R1)과 흡입 영역(R2) 사이의 압력 구배를 줄일 수 있고, 또는 배출 영역(R4)과 이동 영역(R3) 사이의 압력 구배를 줄일 수 있다.
따라서, 갑작스러운 공기의 흡입이나, 배출로 인하여 로터(440)나 베인(450)에 충격이 가해져서 로터(440) 또는 베인(450)이 파손되거나 흔들려 흡입 또는 배출 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.
400: 펌프부 410: 캠링
421: 흡입구 422: 배출구
480, 490: 연통홈 R1: 진공 발생 영역
R2: 흡입 영역 R3: 이동 영역
R4: 배출영역 R10: 완충영역
R11: 제1완충 영역 R12: 제2완충 영역
R20: 연통 영역

Claims (16)

  1. 펌프부를 포함하는 전기식 차량용 진공 펌프에 있어서,
    상기 펌프부는 로터와, 상기 로터에 장착되는 베인과, 상기 로터가 회전하는 펌핑 공간을 형성하고, 상기 베인이 회전하면서 그 내주면에 닿게 되는 캠링과, 상기 로터 및 베인의 회전동작에 따라서 공기가 흡입되는 흡입구 및 공기가 배출되는 배출구를 포함하고,
    상기 펌핑 공간은 공기 흡입 영역과 진공 발생 영역을 포함하며,
    상기 캠링은 상기 로터의 회전으로 인하여, 베인이 상기 흡입구를 지나가기 전에 상기 진공 발생 영역과 상기 공기 흡입 영역이 연통될 수 있는 연통홈을 포함하며, 상기 연통홈은 상기 흡입구에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 전기식 차량용 진공 펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연통홈은 상기 캠링의 내주면 또는 상면 또는 하면 일부를 제거한 형태로 마련되되,
    상기 연통홈의 일단부는 상기 로터 및 상기 베인의 회전 방향을 기준으로 상기 흡입구보다 앞서 배치되어 상기 흡입구를 향하여 이동하는 베인과 상기 흡입구보다 먼저 대면할 수 있는 것을 특징으로 하는 전기식 차량용 진공 펌프.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연통홈은 상기 공기 흡입 영역에 있는 공기가 상기 진공 발생 영역으로 충격을 저감시키면서 유입될 수 있도록 측면이 경사지게 배치되는 완충 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기식 차량용 진공 펌프.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 완충영역을 형성하는 측면은 진공 발생 영역에 근접할 수록 상기 펌핑 공간에 가까워지게 형성되는 것을 특징으로 하는 전기식 차량용 진공 펌프.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 완충영역은 단면적의 변화도가 선형적 또는 비선형적인 제1완충영역과,
    상기 제1완충영역의 단면적 변화도보다 큰 단면적 변화도를 갖는 제2완충영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기식 차량용 진공펌프.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 연통홈은 상기 완충영역과 연통되어 소정 거리 만큼 단면적이 일정하게 유지되는 연통 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기식 차량용 진공 펌프.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 연통홈의 타단부는 상기 로터 및 상기 베인의 회전 방향을 기준으로 상기 흡입구보다 뒤에 배치되어 상기 흡입구를 지나친 베인과 대면할 수 있는 것을 특징으로 하는 전기식 차량용 진공 펌프.
  8. 펌프부를 포함하는 전기식 차량용 진공 펌프에 있어서,
    상기 펌프부는 로터와, 상기 로터에 장착되는 베인과, 상기 로터가 회전하는 펌핑 공간을 형성하고, 상기 베인이 회전하면서 그 내주면에 닿게 되는 캠링과, 상기 로터 및 베인의 회전동작에 따라서 공기가 흡입되는 흡입구 및 공기가 배출되는 배출구를 포함하고,
    상기 펌핑 공간은 공기 배출 영역과, 상기 공기 배출 영역보다 진공도가 높은 이동 영역을 포함하며,
    상기 캠링은 상기 로터의 회전으로 인하여, 베인이 상기 배출구를 지나가기 전에 상기 이동 영역과 상기 공기 배출 영역이 연통될 수 있는 연통홈을 포함하며, 상기 연통홈은 상기 배출구에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 전기식 차량용 진공 펌프.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 연통홈은 상기 캠링의 내주면 또는 상면 또는 하면 일부를 제거한 형태로 마련되되,
    상기 연통홈의 일단부는 상기 로터 및 상기 베인의 회전 방향을 기준으로 상기 배출구보다 앞서 배치되어 상기 배출구를 향하여 이동하는 베인과 상기 배출구보다 먼저 대면할 수 있는 것을 특징으로 하는 전기식 차량용 진공 펌프.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 연통홈은 상기 공기 배출 영역에 있는 공기가 상기 이동 영역으로 충격을 저감시키면서 유입될 수 있도록 측면이 경사지게 배치되는 완충 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기식 차량용 진공 펌프.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 완충영역을 형성하는 측면은 이동 영역에 근접할 수록 상기 펌핑 공간에 가까워지게 형성되는 것을 특징으로 하는 전기식 차량용 진공 펌프.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 완충영역은 단면적의 변화도가 선형적 또는 비선형적인 제1완충영역과,
    상기 제1완충영역의 단면적 변화도보다 큰 단면적 변화도를 갖는 제2완충영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기식 차량용 진공펌프.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 연통홈은 상기 완충영역과 연통되어 소정 거리 만큼 단면적이 일정하게 유지되는 연통 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기식 차량용 진공 펌프.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 연통홈의 타단부는 상기 로터 및 상기 베인의 회전 방향을 기준으로 상기 흡입구보다 뒤에 배치되어 상기 흡입구를 지나친 베인과 대면할 수 있는 것을 특징으로 하는 전기식 차량용 진공 펌프.
  15. 펌프부를 포함하는 전기식 차량용 진공 펌프에 있어서,
    상기 펌프부는 로터와, 상기 로터에 장착되는 베인과, 상기 로터가 회전하는 펌핑 공간을 형성하고, 상기 베인이 회전하면서 그 내주면에 닿게 되는 캠링과, 상기 로터 및 베인의 회전동작에 따라서 공기가 흡입되는 흡입구 및 공기가 배출되는 배출구를 포함하고,
    상기 펌핑 공간은 공기 흡입 영역과 진공 발생 영역과, 공기 배출 영역과 이동 영역을 포함하며,
    상기 캠링은 상기 로터의 회전으로 인하여, 베인이 상기 흡입구를 지나가기 전에 상기 진공 발생 영역과 상기 공기 흡입 영역이 연통될 수 있는 제1연통홈과,
    베인이 상기 배출구를 지나가기 전에 상기 이동 영역과 상기 공기 배출 영역이 연통될 수 있는 제2연통홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기식 차량용 진공 펌프.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1연통홈과 상기 제2연통홈을 따라서 각각 서로 다른 영역으로 공기가 유입되는 경우, 충격을 완화 하기 위하여, 그 단면적이 공기의 이동방향으로 갈수록 좁아지게 형성되는 완충 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기식 차량용 진공 펌프.
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