KR20180044699A - 가변 베인 펌프 - Google Patents

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    • F16H61/433—Pump capacity control by fluid pressure control means

Abstract

본 발명은 저속으로 운행시에는 펌프에서 많은 오일량을 흡입 및 토출할 수 있도록 편심량을 최대로 형성하고, 고속으로 운행시에는 적은 오일량을 흡입 및 토출할 수 있도록 편심량을 감소시키도록 제어함으로써 펌프 용량을 가변으로 실현함으로써 열발생은 감소하고 연비를 향상시킬 수 있는 가변 베인 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 가변 베인 펌프는, 구동축(300)과 스프라인으로 연결되며, 원주 방향으로 분산 배치된 복수의 베인 홈 내를 따라 각각 직선 운동을 하는 베인(100)이 끼워져 있는 로터(200)와, 상기 로터(200)에 편심지도록 외주를 감싸 형성된 실린더 링(400)과, 상기 실린더 링(400)의 외주면 일 측에는 편심을 유지하도록 형성된 피니언 기어(800); 및 상기 피니언 기어(800)와 연결된 릴리프 밸브(870)를 포함한다.

Description

가변 베인 펌프{VARIABLE VANE PUMP}
본 발명은 가변 베인 펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오일의 압력을 이용하여 펌프 회전당 토출 유량을 가감시키는 가변 베인 펌프에 관한 것이다.
종래 기술에 따른 가변 베인 펌프는 외부 사용 기구에 높은 압력이 걸릴 때, 펌프 내압과 실린더 링을 이동시키는 컨트롤 밸브의 제 1 압력실과 제 2 압력실의 압력이 동일하게 되어도 실린더 링이 고정되어 안정된 유량을 토출할 수 있도록 하였다.
이러한 종래 가변 베인 펌프는 도 1에 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 가변 베인 펌프(10)는, 바디(14) 내에서 로터축(131)과 일체로 연결되며, 방향으로 분산 배치된 복수의 베인 홈 내를 따라 각각 직선 운동을 하는 베인(15)이 끼워져 있는 로터(13)와, 로터(13)에 편심지도록 외주를 감싸 형성됨과 아울러 베인(150)의 선단부에 접촉되는 마찰력에 의해 회전되며, 슬라이딩 공차로 편심되어 설치되어 있는 실린더 링(16)과, 실린더 링(16)의 외주면 일 측에는, 편심을 유지하기 위해 실린더 링(16)을 지지하도록 형성된 제 3 탄성 부재 지지 가이드(60)와, 실린더 링(16)의 외주면 타 측에는, 실린더 링(16)을 지지하는 컨트롤 밸브(30)를 포함하였다.
또한, 컨트롤 밸브(30)는, 밸브 홀의 측면을 둘러싸는 측벽 내에서 수평으로 이동하는 밸브 피스톤(41)과, 밸브 피스톤(41)을 지지하는 제 1 탄성 부재(32)와, 측벽을 덮는 제 1 밸브 캡(33)과, 측벽 내의 밸브 피스톤(41)의 일 측에 위치하는 제 1 압력실(20)과, 측벽 배의 밸브 피스톤(41)의 타 측에 위치하는 제 2 압력실(31)과, 컨트롤 밸브(30)와 밸브 홀 사이의 마찰에 의한 마모를 감소시키는 압력실(91, 92)로 이루어지며, 제 1 압력실(20) 및 제 2 압력실(31) 사이의 압력차에 의해 밸브 피스톤(41)이 이동하게 된다.
여기서, 종래의 가변 베인 펌프(10)는 상부가 U자 형상의 오목부를 가지며, 상부와 하부가 관통된 관통공을 갖는 가이드 바디와, 관통공을 하부로부터 관통하여 결합하는 조정 볼트와, 관통공이 형성된 상기 밸브 피스톤의 일 측이 가이드 바디의 관통공에 대응하도록 U자 형상의 오목부에 위치시 관통공들을 관통하여 결합된 조정 볼트의 단부에 나사결합되는 테이퍼 형상의 테이퍼 너트를 갖는 가이드 부재(40)를 더 포함한다.
이러한 가이드 부재(40)는 U자 형상의 오목부가 밸브 피스톤(41)의 일 측과 연결되며, 컨트롤 밸브(30)의 중앙 부위에 컨트롤 밸브(30)와 수직 방향으로 형성된 가이드 부재 이동 공간(50)에서, 가이드 부재(40)가 밸브 피스톤(41)의 이동에 의해 실린더 링(16)을 지지하며 이동시키게 된다.
즉, 경사각을 형성한 가이드 부재(40)에는 제 3 탄성 부재(62)의 압력과 실린더 링(16)의 편심된 단면적 차이의 압력이 작용하여 실린더 링(16)이 이동하게 된다.
하지만, 이와 같은 종래의 빗면을 갖는 가이드 부재(40)가 포함된 가변 베인 펌프는 다음과 같은 문제점이 발생하였다.
즉, 실린더 링(16)의 편심 단면적 압력이 가이드 부재(40)를 통하여 감압 밸브의 하단에 작용함으로써 높은 마찰력이 발생하고, 이러한 높은 마찰력으로 인해 감압 밸브의 내구성이 약화되는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 요구를 해소하기 위해 제안된 것으로서, 그 목적은 가이드 부재 대신에 실린더 링의 편심 단면적 압력이 감압 밸브의 하단에 작용시 높은 마찰력을 감소시킬 수 있는 렉기어 및 피니언 기어를 사용한 가변 베인 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 피니언 기어의 빗면이 일 방향으로 일정한 각도를 사용하는 파워스티어링 가변 베인 펌프와 피크점을 기준하여 서로 각도가 다른 좌우 빗면을 사용하는 자동 변속기용 가변 베인 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 가변 베인 펌프는, 구동축(300)과 스프라인으로 연결되며, 원주 방향으로 분산 배치된 복수의 베인 홈 내를 따라 각각 직선 운동을 하는 베인(100)이 끼워져 있는 로터(200)와, 상기 로터(200)에 편심지도록 외주를 감싸 형성된 실린더 링(400)과, 상기 실린더 링(400)의 외주면 일 측에는 편심을 유지하도록 형성된 피니언 기어(800); 및 상기 피니언 기어(800)와 연결된 릴리프 밸브(870)를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 가변 베인 펌프는, 정면에서 보았을 때, 내부가 중공이며 일 측이 개방된 공간에서 상기 일 측으로 삽입되는 상기 릴리프 밸브(870)는, 상기 피니언 기어(800)의 피니언 기어 이(810)와 연결되는 렉기어 이(710)를 상면의 소정 영역에 갖고 일 측에 오목부를 갖는 렉기어(700)와, 상기 오목부에 삽입되는 제 2 탄성 부재(874)와, 상기 제 2 탄성 부재(874)를 지지하며 상기 제 2 탄성 부재(874)의 반대 측에 오목부를 갖는 부싱(875)과, 상기 부싱(875)의 오목부에 일부가 삽입되는 릴리프 밸브 볼(873)과, 상기 제 2 탄성 부재(874)와, 상기 부싱(875)과, 상기 릴리프 밸브 볼(873)이 이탈되지 않도록 상기 렉기어(700)의 일 측에 형성된 오목부를 덮는 제 2 캡(872)과, 상기 제 2 캡을 지지하는 제 1 탄성 부재(871)와, 상기 제 1 탄성 부재(871)를 지지함과 아울러 상기 렉기어(700) 및 상기 제 1 탄성 부재(871)가 상기 공간으로부터 이탈되지 않도록 상기 공간의 일 측을 덮는 제 1 캡(880)을 포함하되, 상기 공간 내에 삽입된 상기 렉기어(700)의 일 측과 상기 제 1 캡(880) 사이에는 제 2 압력실(P2)이 형성되고, 상기 공간 내의 상기 렉기어(700)의 타 측에는 제 1 압력실(P1)이 형성된다.
또한, 본 발명에 따른 가변 베인 펌프는, 상기 실린더 링(400)의 외주면 일 측 및 상기 피니언 기어(800) 사이에는 상기 실린더 링(400)의 편심량을 제어하는 롤러 베어링(840)을 더 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 가변 베인 펌프는, 상기 실리더 링(400)에 형성된 롤러 베어링(840)과 소정 간격을 두고 이격된 영역에는 오목한 턱을 갖되, 상기 오목한 턱에는 상기 실린더 링(400)의 회전시 소정의 회전 반경을 넘지 않도록 하는 고정핀(850)을 더 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 가변 베인 펌프는, 오일이 흡입되는 흡입구(500)와, 상기 흡입구(500)를 통해 흡입된 오일이 이동하는 흡입 유로(510)와, 잔량의 오일이 상기 제 1 압력실(P1)로 이동하도록 하는 토출 유로(610)와, 상기 토출 유로(610)를 통해 이동한 오일이 토출되는 토출구(600)를 더 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 가변 베인 펌프는, 차량의 엔진이 고속 회전시 상기 제 1 압력실(P1) 내의 오일이 증가하게 되면, 증가한 상기 오일이 상기 토출구(600)로 토출시 마찰 저항에 의해 발생하는 상기 제 1 압력실(P1)의 마찰저항압력이 상기 제 1 탄성 부재(871)의 장력보다 커짐으로써, 상기 렉기어(700)가 상기 제 2 압력실(P2) 방향으로 이동한다.
또한, 본 발명에 따른 가변 베인 펌프는, 차량의 엔진이 저속 회전시 상기 제 1 압력실(P1) 내의 오일이 감소하게 되면, 감소한 상기 오일이 상기 토출구(600)로 토출시 마찰 저항에 의해 발생하는 상기 제 1 압력실(P1)의 마찰저항압력이 상기 제 1 탄성 부재(871)의 장력보다 작아짐으로써, 상기 렉기어(700)가 상기 제 1 압력실(P1) 방향으로 이동한다.
또한, 본 발명에 따른 가변 베인 펌프는, 정면에서 보았을 때, 상기 피니언 기어(800)는 상기 피니언 기어 이(810)가 형성된 영역의 반대 측 영역의 소정 위치에 높이가 가장 높은 피크점을 갖는 저속 영역(830)과, 상기 저속 영역(830)의 우측으로 소정 각도의 우측 사변(820)을 갖되, 상기 우측 사변(820)의 일 영역은 고속 영역이다.
또한, 본 발명에 따른 가변 베인 펌프는, 정면에서 보았을 때, 상기 피니언 기어(800)는 상기 피니언 기어 이(810)가 형성된 영역의 반대 측 영역의 소정 위치에 높이가 가장 높은 피크점을 갖는 중속 영역(830)과, 상기 중속 영역(830)의 좌측 및 우측으로 소정 각도의 사변을 갖되, 상기 중속 영역(830)의 좌측은 저속 영역(831)과, 상기 중속 영역(830)의 우측은 고속 영역(832)을 가진다.
이상에서 상술한 본 발명에 의하면, 가이드 부재 대신에 실린더 링의 편심 단면적 압력이 감압 밸브의 하단에 작용시 높은 마찰력을 감소시킬 수 있는 렉기어 및 피니언 기어를 사용함으로써, 릴리프 밸브의 내구성을 강화시키는 효과가 있다.
또한, 피니언 기어의 빗면이 일 방향으로 일정한 각도를 사용하는 파워스티어링 가변 베인 펌프와 피크점을 기준하여 서로 각도가 다른 좌우 빗면을 사용하는 자동 변속기용 가변 베인 펌프를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 가변 베인 펌프의 구조를 나타내는 정단면도.
도 2는 본 발명에 따른 상용차 파워스티어링에 사용되는 가변 베인 펌프의 구조에서 저속의 최대 유량을 나타내는 정단면도.
도 3은 본 발명에 따른 상용차 파워스티어링에 사용되는 가변 베인 펌프의 구조에서 고속의 최소 유량을 나타내는 정단면도.
도 4는 본 발명에 따른 자동변속기용 가변 베인 펌프에서 저속일 경우를 나타내는 정단면도.
도 5는 본 발명에 따른 자동변속기용 가변 베인 펌프에서 중속일 경우를 나타내는 정단면도.
도 6은 본 발명에 따른 자동변속기용 가변 베인 펌프에서 고속일 경우를 나타내는 정단면도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 도 2는 본 발명에 따른 상용차 파워스티어링에 사용되는 가변 베인 펌프의 구조에서 저속의 최대 유량을 나타내는 정단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 상용차 파워스티어링에 사용되는 가변 베인 펌프의 구조에서 고속의 최소 유량을 나타내는 정단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 가변 베인 펌프(1000)는 상용차 파워스티어링에 사용되는 가변 베인 펌프로써, 구동축(300)과 스프라인으로 연결되며, 원주 방향으로 분산 배치된 복수의 베인 홈 내를 따라 각각 직선 운동을 하는 베인(100)이 끼워져 있는 로터(200)와, 로터(200)에 편심지도록 외주를 감싸 형성된 실린더 링(400)과, 실린더 링(400)의 외주면 일 측에는 편심을 유지하도록 형성된 피니언 기어(800); 및 피니언 기어(800)와 연결된 릴리프 밸브(870)를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 가변 베인 펌프(1000)는, 실린더 링(400)의 외주면 일 측 및 피니언 기어(800) 사이에는 실린더 링(400)의 편심량을 제어하는 롤러 베어링(840)을 더 포함한다.
한편, 본 발명에 따른 가변 베인 펌프는, 실리더 링(400)에 형성된 롤러 베어링(840)과 소정 간격을 두고 이격된 영역에는 오목한 턱을 갖되, 오목한 턱에는 실린더 링(400)의 회전시 소정의 회전 반경을 넘지 않도록 하는 고정핀(850)을 더 포함한다.
본 발명에 따른 가변 베인 펌프(1000)를 살펴보면, 구동축(300)에는 로터(200)가 고정되고, 이러한 로터(200) 외측에는 원형으로 이루어진 실린더 링(400)이 편심으로 설치된다. 이러한 편심을 유지하기 위해, 실린더 링(400)의 외주면 일 측에는 편심을 유지하도록 형성된 피니언 기어(800)가 위치하고 이러한 피니언 기어(800)는 릴리프 밸브(870)와 연결된다.
또한, 본 발명에 따른 가변 베인 펌프(1000)에서 릴리프 밸브(870)는 정면에서 보았을 때, 내부가 중공이며 일 측이 개방된 공간에서 일 측으로 삽입되는 릴리프 밸브(870)는, 피니언 기어(800)의 피니언 기어 이(810)와 연결되는 렉기어 이(710)를 상면의 소정 영역에 갖고 일 측에 오목부를 갖는 렉기어(700)와, 오목부에 삽입되는 제 2 탄성 부재(874)와, 제 2 탄성 부재(874)를 지지하며 제 2 탄성 부재(874)의 반대 측에 오목부를 갖는 부싱(875)과, 부싱(875)의 오목부에 일부가 삽입되는 릴리프 밸브 볼(873)과, 제 2 탄성 부재(874)와, 부싱(875)과, 릴리프 밸브 볼(873)이 이탈되지 않도록 렉기어(700)의 일 측에 형성된 오목부를 덮는 제 2 캡(872)과, 제 2 캡을 지지하는 제 1 탄성 부재(871)와, 제 1 탄성 부재(871)를 지지함과 아울러 렉기어(700) 및 제 1 탄성 부재(871)가 공간으로부터 이탈되지 않도록 공간의 일 측을 덮는 제 1 캡(880)을 포함하되, 공간 내에 삽입된 렉기어(700)의 일 측과 제 1 캡(880) 사이에는 제 2 압력실(P2)이 형성되고, 공간 내의 렉기어(700)의 타 측에는 제 1 압력실(P1)이 형성된다.
또한, 본 발명에 따른 가변 베인 펌프는, 오일이 흡입되는 흡입구(500)와, 흡입구(500)를 통해 흡입된 오일이 이동하는 흡입 유로(510)와, 잔량의 오일이 제 1 압력실(P1)로 이동하도록 하는 토출 유로(610)와, 토출 유로(610)를 통해 이동한 오일이 토출되는 토출구(600)를 더 포함한다.
여기서, 정면에서 보았을 때, 피니언 기어(800)는 피니언 기어 이(810)가 형성된 영역의 반대 측 영역의 소정 위치에 높이가 가장 높은 피크점을 갖는 저속 영역(830)과, 저속 영역(830)의 우측으로 소정 각도의 우측 사변(820)을 갖되, 우측 사변(820)의 일 영역은 고속 영역이다.
즉, 내부가 중공이며 일 측이 개방된 공간에서 일 측으로 삽입되는 릴리프 밸브(870) 내부의 일 측에는 펌프에서 배출하는 오일이 직접 작용하는 제 1 압력실(P1)이 형성되고, 타측에는 배출 유로(610)를 지나 오리피스 관(860)을 통과한 오일이 작용하는 제 2 압력실(P2)이 형성되어 있다.
좀더 상세히 설명하면, 구동축(300)에 고정된 로터(200)가 회전을 하면, 베인 홈에 삽입되어있는 다수개의 베인(100)이 원심력에 의해 외부로 돌출하며 실린더 링(400)의 내면에 가압되어, 미끄럼 마찰력을 가지고 회전하게 된다. 또한, 실린더 링(400)의 외주면 일 측 및 피니언 기어(800) 사이에는 실린더 링(400)의 편심량을 제어하는 롤러 베어링(840)이 미끄럼 마찰력을 가지고 회전할 수 있도록 설치된다. 한편, 실린더 링(400)이 로터(200)와 편심이 형성될 수 있도록 실린더 링(400)의 외주면 일 측에는 편심을 유지하도록 형성된 피니언 기어(800)가 위치하고 이러한 피니언 기어(800)는 릴리프 밸브(870)와 연결된다.
이러한 릴리프 밸브(870)의 구조는 다음과 같다. 렉기어(700)는 피니언 기어(800)의 피니언 기어 이(810)와 연결되는 렉기어 이(710)를 상면의 소정 영역에 갖고 일 측에 오목부를 가진다. 또한, 상기 오목부에는 제 2 탄성 부재(874)가 삽입되고, 부싱(875)은 제 2 탄성 부재(874)를 지지하며 제 2 탄성 부재(874)의 반대 측에 오목부를 가진다. 부싱(875)의 오목부에는 릴리프 밸브 볼(873)의 일부가 삽입되고, 제 2 탄성 부재(874)와, 부싱(875)과, 릴리프 밸브 볼(873)이 이탈되지 않도록 렉기어(700)의 일 측에 형성된 제 2 캡(872)가 오목부를 덮는다. 한편, 제 1 탄성 부재(871)는 제 2 캡(872)을 지지하고, 제 1 캡(880)은 제 1 탄성 부재(871)를 지지함과 아울러 렉기어(700) 및 제 1 탄성 부재(871)가 공간으로부터 이탈되지 않도록 공간의 일 측을 덮는다.
이에 의해, 공간 내에 삽입된 렉기어(700)의 일 측과 제 1 캡(880) 사이에는 제 2 압력실(P2)이 형성되고, 공간 내의 렉기어(700)의 타 측에는 제 2 압력실(P1)이 형성된다.
여기서, 본 발명에 따른 가변 베인 펌프(1000)는, 차량의 엔진이 고속 회전시 제 1 압력실(P1) 내의 오일이 증가하게 되면, 증가한 오일이 토출구(600)로 토출시 마찰 저항에 의해 발생하는 제 1 압력실(P1)의 마찰저항압력이 제 1 탄성 부재(871)의 장력보다 커짐으로써, 렉기어(700)가 제 2 압력실(P2) 방향으로 이동한다. 이와 같이, 렉기어(700)가 제 2 압력실(P2) 방향으로 이동하게 되면, 피니언 기어((800)는 반시계 방향으로 구동하여 고속 영역에 위치하게 된다.
또한, 차량의 엔진이 저속 회전시 제 1 압력실(P1) 내의 오일이 감소하게 되면, 감소한 오일이 토출구(600)로 토출시 마찰 저항에 의해 발생하는 제 1 압력실(P1)의 마찰저항압력이 제 1 탄성 부재(871)의 장력보다 작아짐으로써, 렉기어(700)가 제 1 압력실(P1) 방향으로 이동한다. 이와 같이, 렉기어(700)가 제 1 압력실(P1) 방향으로 이동하게 되면, 피니언 기어((800)는 시계 방향으로 구동하여 저속 영역(831)에 위치하게 된다.
다음, 도 4는 본 발명에 따른 자동변속기용 가변 베인 펌프에서 저속일 경우를 나타내는 정단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 자동변속기용 가변 베인 펌프에서 중속일 경우를 나타내는 정단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 자동변속기용 가변 베인 펌프에서 고속일 경우를 나타내는 정단면도이다.
도 4 내지 도 6의 도면은 자동변속기용 가변 베인 펌프에 사용되며, 자동변속기용 가변 베인 펌프는 앞서 도 2 및 도 3에서 설명한 상용차 파워스티어링에 사용되는 가변 베인 펌프와 구조는 거의 동일하며, 단지 피니언 기어(800)가 하는 역할이 조금 다르다.
이에 대해 도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 가변 베인 펌프(1000)는, 정면에서 보았을 때, 피니언 기어(800)는 피니언 기어 이(810)가 형성된 영역의 반대 측 영역의 소정 위치에 높이가 가장 높은 피크점을 갖는 중속 영역(830)과, 중속 영역(830)의 좌측 및 우측으로 소정 각도의 사변을 갖되, 중속 영역(830)의 좌측은 저속 영역(831)과, 중속 영역(830)의 우측은 고속 영역(832)을 가진다.
우선, 도 4에 도시된 도면의 본 발명에 따른 가변 베인 펌프(1000)는, 차량의 엔진이 저속 회전일 경우이다. 즉, 차량의 엔진이 저속으로 회전할 경우에는 제 1 압력실(P1) 내의 오일이 중간 유량이며 피니언 기어(800)가 저속 영역(831)에 위치하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 가변 베인 펌프(1000)는, 차량의 엔진이 고속 회전시 제 1 압력실(P1) 내의 오일이 최대 유량으로 증가하게 되면, 증가한 오일이 토출구(600)로 토출시 마찰 저항에 의해 발생하는 제 1 압력실(P1)의 마찰저항압력이 제 1 탄성 부재(871)의 장력보다 커짐으로써, 렉기어(700)가 제 2 압력실(P2) 방향으로 이동한다.
한편, 차량의 엔진이 중속 회전시 제 1 압력실(P1) 내의 오일이 최소 유량으로 감소하게 되면, 감소한 오일이 토출구(600)로 토출시 마찰 저항에 의해 발생하는 제 1 압력실(P1)의 마찰저항압력이 제 1 탄성 부재(871)의 장력보다 작아짐으로써, 렉기어(700)가 제 1 압력실(P1) 방향으로 이동한다.
좀더 상세히 설명하면, 본 발명에 따른 가변 베인 펌프(1000)는 하우징 중앙에 설치되어 있는 구동축(300)과 구동축(300)에 결합되어 있는 로터(200)가 연결되어 설치된다. 로터(200)는 다수개의 베인 홈을 형성하며, 베인 홈에는 베인(100)이 설치되어 있다. 로터(200) 외부는 실린더 링(400)이 설치되고, 실린더 링(400)이 편심량을 제어하며 회전할 수 있도록 롤러 베어링(840)이 설치되어 있다.
로터(200)가 회전을 하고 베인 홈에 삽입되어 있던 베인(100)이 원심력에 의해 외주 방향으로 출몰하여 실린더 링(400)의 내면을 따라 미끄럼 마찰로 회전하면, 로터(200)와 실린더 링(400)은 편심지며, 일 측은 대원호를 형성하고, 타측은 소원호를 형성하게 된다. 소원호에서 대원호 사이는 흡입 유로(510)가 형성되고, 대원호에서 소원호 사이는 토출 유로(610)가 형성된다. 흡입 유로(510)는 좁은 공간에서 큰 공간으로 확장된 형상이며 외부에 있는 오일 탱크와 배관으로 연결되어 오일을 흡입하고, 토출 유로(610)는 큰 공간에서 작은 공간으로 감소된 형상이며 오일을 토출하게 된다. 이러한 토출 압력은 로터(200)와 실린더 링(400)에 작용하며, 로터(200)와 결합된 구동축(300)은 롤러 베어링(840)에 의해 편심량이 적절히 제어된다.
또한, 볼 베이링(840)은 편심을 유지하도록 형성된 피니언 기어(800)와 연결되고, 이 피니언 기어(800)는 릴리프 밸브(870)와 연결된다.
토출 유로(610)에서 배출되는 오일은 제 1 압력실(P1) 내에 유입된다. 차량의 엔진이 고속 회전시 제 1 압력실(P1) 내의 오일이 증가하게 되면, 증가한 오일이 토출구(600)로 토출시 마찰 저항에 의해 제 1 압력실(P1)의 마찰저항압력을 발생시키게 되고, 이와 같이 제 1 압력실(P1)에 발생되는 마찰저항압력이 제 1 탄성 부재(871)의 장력보다 커짐으로써, 렉기어(700)가 제 2 압력실(P2) 방향으로 이동하게 된다.
이후, 렉기어 이(710)가 제 2 압력실(P2) 방향으로 이동하면, 렉기어 이(710)와 맞물려 있는 피니언 기어 이(810)는 반시계 방향으로 이동하게 되며, 정면에서 보았을 때, 피니언 기어 이(810)가 형성된 영역의 반대 측 영역의 소정 위치에 높이가 가장 높은 피크점을 갖는 중속 영역(830), 즉 회전 속도가 중속인 영역으로 피니언 기어(800)가 이동하게 된다.
즉, 토출되는 오일은 엔진 회전 속도에 비례하여 펌프가 회전하므로 토출되는 오일량은 증가하게 되며, 증가하는 오일량은 배출구 관로(도시 생략)를 통과할 때 마찰 저항으로 압력이 발생하게 된다. 이러한 압력이 발생하면 제 1 압력실(P1)과 제 2 압력실(P2) 내에는 압력 차이가 발생되며 릴리프 밸브(870)의 렉기어(710)는 제 2 압력실(P2) 방향으로 이동하게 되는 것이다.
반대로, 엔진이 중속 회전시 제 1 압력실(P1) 내의 오일이 최소 유량으로 감소하게 되면, 감소한 오일이 토출구(600)로 토출시 마찰 저항에 의해 발생하는 제 1 압력실(P1)의 마찰저항압력이 제 1 탄성 부재(871)의 장력보다 작아짐으로써, 렉기어(700)가 상기 제 1 압력실(P1) 방향으로 이동하게 된다.
이후, 렉기어 이(710)가 제 1 압력실(P1) 방향으로 이동하면, 렉기어 이(710)와 맞물려 있는 피니언 기어 이(810)는 시계 방향으로 이동하게 되며, 정면에서 보았을 때, 피니언 기어 이(810)가 형성된 영역의 반대 측 영역의 소정 위치에 높이가 가장 높은 피크점을 갖는 중속 영역(830)의 우측으로 소정 각도의 사변을 갖는 측인 고속 영역(832), 즉 회전 속도가 고속인 영역으로 피니언 기어(800)가 이동하게 된다.
즉, 토출되는 오일량이 감소하게 되면, 감소하는 오일량은 배출구 관로(도시 생략)를 통과할 때 마찰 저항이 작게 발생하게 되며, 이러한 압력이 발생하면 제 1 압력실(P1)과 제 2 압력실(P2) 내에는 압력 차이가 발생하고, 릴리프 밸브(870)의 렉기어(710)는 제 1 압력실(P1) 방향으로 이동하게 되는 것이다.
이에 의해, 펌프의 용량을 가변시켜 오일의 마찰열을 감소시키고 펌프를 구동하는 동력을 감소시키는 효과가 있다.
이러한 이동으로 엔진 회전 속도가 고속으로 회전할 경우, 편심량은 더욱 줄어들게 되는 효과가 있다. 특히, 설정된 압력에 이르게 되면 제 2 압력실(P2)의 오일이 흡입 유로(510)로 복귀하게 된다.
환언하면, 편심으로 설치되어 있는 실린더 링(400)과 로터(200) 사이에는 좁은 공간에서 커지는 공간은 흡입 유로(510)가 되어 흡입구(500)를 통하여 오일을 흡입하고. 큰 공간에서 작아지는 공간은 토출 유로(610)가 되어 오일을 제 1 압력실(P1)로 토출한다.
제 1 압력실(P1)의 오일이 채워지기 시작하면, 1차 관로(620) 및 2차 관로(630)를 통해 오일은 토출구(600)로 토출된다. 이와 같이 1차 관로(620)와 2차 관로(630)를 오일이 통과할 때 마찰 압력이 발생되며, 이러한 마찰 압력이 제 1 탄성 부재(871)의 장력보다 높을시 렉기어(700)는 제 2 압력실(P2) 방향으로 이동한다.
이와 같이 렉기어(700)가 제 2 압력실(P2) 방향으로 이동시 렉기어 이(710)가 제 2 압력실(P2) 방향으로 이동하면, 렉기어 이(710)와 맞물려 있는 피니언 기어 이(810)는 반시계 방향으로 이동하게 되며, 정면에서 보았을 때, 피니언 기어 이(810)가 형성된 영역의 반대 측 영역의 소정 위치에 높이가 가장 높은 피크점을 갖는 중속 영역(830)으로 피니언 기어(800)가 이동하게 된다.
이러한 피니언 기어(800)의 이동으로 인해 실린더 링(400)의 편심 거리도 변하게 된다. 즉, 펌프 회전이 중속으로 증가하면 토출하는 오일량이 증가하면서 1차 관로(620)와 2차 관로(630)를 오일이 통과할 때 발생하는 마찰 압력이 증가하는 만큼 제 1 압력실(P1)과 제 2 압력실(P2)의 압력차가 발생됨으로써, 렉기어(700) 및 피니언 기어(800)의 이동으로 인해 편심 거리는 짧아진다. 그리고 오일을 토출하는 량이 적어진다.
또한, 엔진이 중속 회전시 제 1 압력실(P1) 내의 오일이 최소 유량으로 감소하게 되면, 감소한 오일이 1차 관로(620)와 2차 관로(630)를 통과할 때 발생하는 제 1 압력실(P1)의 마찰 압력이 제 1 탄성 부재(871)의 장력보다 작아지면, 렉기어(700)는 제 1 압력실(P1) 방향으로 이동한다.
이와 같이 렉기어(700)가 제 2 압력실(P1) 방향으로 이동시 렉기어 이(710)가 제 2 압력실(P1) 방향으로 이동하면, 렉기어 이(710)와 맞물려 있는 피니언 기어 이(810)는 시계 방향으로 이동하게 되며, 정면에서 보았을 때, 피니언 기어 이(810)가 형성된 영역의 반대 측 영역의 소정 위치에 높이가 가장 높은 피크점을 갖는 중속 영역(830)의 우측으로 소정 각도의 사변을 갖는 측인 고속 영역(832), 즉 회전 속도가 고속인 영역으로 피니언 기어(800)가 이동하게 된다.
이러한 피니언 기어(800)의 이동으로 인해 실린더 링(400)의 편심 거리도 변하게 된다. 즉, 펌프 회전이 저속으로 증가하면 토출하는 오일량이 감소하면서 1차 관로(620)와 2차 관로(630)를 오일이 통과할 때 발생하는 마찰 압력이 감소하는 만큼 제 1 압력실(P1)과 제 2 압력실(P2)의 압력차가 발생됨으로써, 렉기어(700) 및 피니언 기어(800)의 이동으로 인해 편심 거리는 길어진다. 그리고 오일을 토출하는 량이 많아지게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 베인
200 : 로터
300 : 구동축
400 : 실린더 링
500 : 흡입구
510 : 흡입 유로
600 : 토출구
610 : 토출 유로
700 : 렉기어
710 : 렉기어 이
800 : 피니언 기어
810 : 피니언 기어 이
820 : 우측 사면
830 : 고속 영역
840 : 롤러 베어링
850 : 고정핀
860 : 오리피스관
870 : 릴리프 밸브
871 : 제 1 탄성 부재
872 : 제 2 캡
873 : 릴리프 밸브 볼
874 : 제 2 탄성 부재
875 : 부싱
876 : 제 2 관통홀
877 : 제 1 관통홀
878 : 제 3 관통홀
880 : 제 1 캡
1000 : 가변 베인 펌프

Claims (9)

  1. 구동축(300)과 스프라인으로 연결되며, 원주 방향으로 분산 배치된 복수의 베인 홈 내를 따라 각각 직선 운동을 하는 베인(100)이 끼워져 있는 로터(200)와,
    상기 로터(200)에 편심지도록 외주를 감싸 형성된 실린더 링(400)과,
    상기 실린더 링(400)의 외주면 일 측에는 편심을 유지하도록 형성된 피니언 기어(800); 및
    상기 피니언 기어(800)와 연결된 릴리프 밸브(870)를 포함하는 가변 베인 펌프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    정면에서 보았을 때, 내부가 중공이며 일 측이 개방된 공간에서 상기 일 측으로 삽입되는 상기 릴리프 밸브(870)는,
    상기 피니언 기어(800)의 피니언 기어 이(810)와 연결되는 렉기어 이(710)를 상면의 소정 영역에 갖고 일 측에 오목부를 갖는 렉기어(700)와,
    상기 오목부에 삽입되는 제 2 탄성 부재(874)와,
    상기 제 2 탄성 부재(874)를 지지하며 상기 제 2 탄성 부재(874)의 반대 측에 오목부를 갖는 부싱(875)과,
    상기 부싱(875)의 오목부에 일부가 삽입되는 릴리프 밸브 볼(873)과,
    상기 제 2 탄성 부재(874)와, 상기 부싱(875)과, 상기 릴리프 밸브 볼(873)이 이탈되지 않도록 상기 렉기어(700)의 일 측에 형성된 오목부를 덮는 제 2 캡(872)과,
    상기 제 2 캡을 지지하는 제 1 탄성 부재(871)와,
    상기 제 1 탄성 부재(871)를 지지함과 아울러 상기 렉기어(700) 및 상기 제 1 탄성 부재(871)가 상기 공간으로부터 이탈되지 않도록 상기 공간의 일 측을 덮는 제 1 캡(880)을 포함하되,
    상기 공간 내에 삽입된 상기 렉기어(700)의 일 측과 상기 제 1 캡(880) 사이에는 제 2 압력실(P2)이 형성되고,
    상기 공간 내의 상기 렉기어(700)의 타 측에는 제 1 압력실(P1)이 형성되는 가변 베인 펌프.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 실린더 링(400)의 외주면 일 측 및 상기 피니언 기어(800) 사이에는 상기 실린더 링(400)의 편심량을 제어하는 롤러 베어링(840)을 더 포함하는 가변 베인 펌프.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 실리더 링(400)에 형성된 롤러 베어링(840)과 소정 간격을 두고 이격된 영역에는 오목한 턱을 갖되,
    상기 오목한 턱에는 상기 실린더 링(400)의 회전시 소정의 회전 반경을 넘지 않도록 하는 고정핀(830)을 더 포함하는 가변 베인 펌프.
  5. 제 2 항에 있어서,
    오일이 흡입되는 흡입구(500)와,
    상기 흡입구(500)를 통해 흡입된 오일이 이동하는 흡입 유로(510)와,
    잔량의 오일이 상기 제 1 압력실(P1)로 이동하도록 하는 토출 유로(610)와,
    상기 토출 유로(610)를 통해 이동한 오일이 토출되는 토출구(600)를 더 포함하는 가변 베인 펌프.
  6. 제 5 항에 있어서,
    차량의 엔진이 고속 회전시 상기 제 1 압력실(P1) 내의 오일이 증가하게 되면,
    증가한 상기 오일이 상기 토출구(600)로 토출시 마찰 저항에 의해 발생하는 상기 제 1 압력실(P1)의 마찰저항압력이 상기 제 1 탄성 부재(871)의 장력보다 커짐으로써, 상기 렉기어(700)가 상기 제 2 압력실(P2) 방향으로 이동하는 가변 베인 펌프.
  7. 제 5 항에 있어서,
    차량의 엔진이 저속 회전시 상기 제 1 압력실(P1) 내의 오일이 감소하게 되면,
    감소한 상기 오일이 상기 토출구(600)로 토출시 마찰 저항에 의해 발생하는 상기 제 1 압력실(P1)의 마찰저항압력이 상기 제 1 탄성 부재(871)의 장력보다 작아짐으로써, 상기 렉기어(700)가 상기 제 1 압력실(P1) 방향으로 이동하는 가변 베인 펌프.
  8. 제 7 항에 있어서,
    정면에서 보았을 때, 상기 피니언 기어(800)는 상기 피니언 기어 이(810)가 형성된 영역의 반대 측 영역의 소정 위치에 높이가 가장 높은 피크점을 갖는 저속 영역(830)과,
    상기 저속 영역(830)의 우측으로 소정 각도의 우측 사변(820)을 갖되,
    상기 우측 사변(820)의 일 영역은 고속 영역인 가변 베인 펌프.
  9. 제 7 항에 있어서,
    정면에서 보았을 때, 상기 피니언 기어(800)는 상기 피니언 기어 이(810)가 형성된 영역의 반대 측 영역의 소정 위치에 높이가 가장 높은 피크점을 갖는 중속 영역(830)과,
    상기 중속 영역(830)의 좌측 및 우측으로 소정 각도의 사변을 갖되,
    상기 중속 영역(830)의 좌측은 저속 영역(831)과, 상기 중속 영역(830)의 우측은 고속 영역(832)을 갖는 가변 베인 펌프.
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