KR870001783B1 - 베인(Vane)펌프 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

베인(Vane)펌프

제1도는 본 발명의 실시예에 따른 베이펌프의 횡단면도.

제2도는 제1도의 베이펌프에 대한 평편도.

제3도는 제1도의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도.

제4도는 제1도의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도.

제5도는 제1도의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

A : 스푸울(spool) B : 구멍

C, D : 환형홈 E, F, G : 통로구멍

H : 릴리이브밸브 I : 구멍

J : 스프링 K : 채널홈

10 : 베인펌프 11 : 몸체

12 : 헤드 13 : 회전자

13a : 베인 14 : 캠링

14a : 캠내부면 15 : 펌프카트리지(Pump Cartridge)

16 : 토출구 17 : 유량조절밸브

18 : 회전축 19 : 흡입구

20 : 흡입측통로 21 : 토출측압력실

22 : 토출측통로 30 : 축공부

30a : 돌출부 31 : 펌프수용공간

31a : 환형공간 31b : 단부

32 : 측판 33 : 보울트

34 : 토출측개구 35 : 통로구멍

36 : 요홈 37 : 흡입측개구

38 : 구멍 39a, 39b : O링

40 : 통로공간 40a : 개구선단

41 : 요홈 42 : 위치결정핀

43 : 통로구멍 44 : 밸브구멍

45a, 45b : O링 46 : 베어링

47 : 밀봉재 47a : 오일시일부

48 : 환형홈 49 : 통로구멍

50 : 홈

본 발명은 자동차의 핸들조작을 감소시키기 위한 동력조향장치에 사용되는 베이펌프에 관한 것이다.

이러한 동력조향장치에 사용되는 베인펌프에 있어서는 기계적 구조가 간단하면서 쉽게 생산조립할 수 있고, 또 각 부품을 쉽게 만들 수 있고 가볍고 소형이며, 게다가 값이 싸서 펌프의 성능면에서도 뛰어난 펌프가 요구되어 왔었다.

종래에도 각기 다른 구조 및 형태로 된 여러가지 베이펌프가 제안되었으나, 이러한 종래의 베인펌프에 있어서는 어느것도 일장일단이 있어 모든 조건을 만족시키는 펌프가 아직까지 제안되지 못하였다.

예컨데 종래의 간단한 베인펌프에 있어서는 베인이 끼워져 지지되는 회전자를 갖춘 캠링이 펌프와 몸체와 헤드 사이에 끼워지도록하여 각 부분의 구성이 간소화되도록 하였으나, 이러한 구조의 베인펌프에 있어서는 펌프의 몸체와 헤드를 연결시키는 유체통로를 몸체와 헤드의 내면에 형성시켜야 하기때문에 힘이 많이 들고 시간이 많이 소모되고, 또 설정된 요구용량을 가지도록 토출측의 통로공간을 고도로 정교하게 성형하기가 어려울 뿐아니라, 특히 몸체와 헤드가 주물로 주조되어지기 때문에 내부채널을 효과적으로 형성하기 위한 코어(core)의 형상이 복잡하게 되어 생산가가 높을질 뿐만아니라 토출측 압력실로 작용하는 채널공간이 설정된 요구용량을 가지도록 성형시키기가 힘들었고, 이 결과 펌프토출측에서 맥동류가 발생하여 펌프의 성능을 저하시키는 문제가 있었다. 또 상기산 바와같이 회전자를 갖춘 캠링이 끼워져 설치되는 헤드와 몸체를 주조형성시킨 것에 있어서는 회전자 주위에 형성되어 있는 펌프실에 대해 개방된 흡입구와 토출구를 고도로 정밀하게 가공하기가 어렵고, 이러한 일련의 경향이 토출측에서 특히 펌프성능에 좋지 아니한 현상을 유발하게 되었다.

게다가 상기한 바와같은 종래 펌프 구성에 있어서는 몸체와 헤드를 연결시키는 통로를 반드시 캠링이나 캠링을 보호지지하기 위한 중간몸체에 형성시켜야 하므로 상기 통로가 캠링에 형성될때 캠링의 형상이 복잡하게 되어 가고성과 기밀성의 면에서 문제점이 발생하게 되고, 이로 인하여 경제적으로 유요하게 이용되지 못하였다.

한편 상기한 바와같이 통로를 캠링을 지지하는 중간몸체에 형성시키면 캠링의 형상이 복잡해지고 부품의 갯수가 증가하게 되고 전체적인 펌프의 사이즈가 커지게 된다.

또다른 증류의 베인펌프로서 회전자 갖춘 캠링이 한쌍의 판사이에 끼워져 조립된 조립체가 펌프몸체내에 설치되도록한 펌프가 있지만, 이러한 구조의 베인펌프에 있어서는 소요부품의 갯수가 많아지고 전체적인 펌프의 사이즈가 커지게 되면서 가격도 상승하게 된다. 더우기 이러한 베인펌프에서는 누출오일이 회전자의 회전축을 지지하는 몸체의 바깥면에 형성된 오밀봉부로부터 누출되는 누출유체가 통로구멍을 거쳐 몸체내에 설치된 유량조절밸브의 밸브홀 근처에서 형성된 펌프흡입채널로 순환하게 되는 구조로 되어 있으나, 통로구멍을 형성시킬때 플래시(flash) 등이 형성되지 않도록 정확하게 가공하기가 어렵고, 또 순환오일에는 상기 통로구멍에서 발생된 기포가 포함되어 있기때문에 흡입통로속에서 케비테이션 발생하게 되어 유체의 흐름을 방해할 뿐아니라 유량조절 밸브의 동작에 악영향을 미치게 되어 펌프의 성능을 해치게 되는 문제점이 있었다

이에 본 발명에서는 각 요소의 부품들의 성형가공을 용이하고 적절하게 할 수가 있고, 염가이면서도 성능이 우수하고 펌프전체가 소형이며 가변운 베인펌플르 제공하는데 그 목적이 있는 것으로서, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 베인펌프는 헤드와 함께 펌프몸체를 이루는 몸체에 회전자의 캠링 및 측판이 설치되고, 몸체 아랫부분의 내면과 측판사이에서 부분적으로 토출측 압력실로 작용하는 펌프수용공간이 형성되어 있음과 동시에 앞쪽 수용공간의 내면 일부분에 홈이 형성되어 몸체에 형성된 통로구멍을 통하여 회전자의 회전축에 대한 밀봉채와 연결되어 있으며, 또한 상기 홈은 캠링과 긴밀하게 밀착되어 있는 측판의 표면에 형성된 통로구멍을 통하여 흡입펌프와 연결되어 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도에 있어서 베인펌프(10)는 몸체(11)와 헤드(12)를 갖추고 있고, 상기 몸체(11)와, 헤드(12)속에는 펌프카트리지(15)와 유량조절밸브(17) 및 회전축(18)등이 배열되어 있다. 상기 펌프카트리지(15)는 베인(13a)이 내재되어 있는 회전자(13) 및 이 회전자(13)가 수용되는 반타원형의 캠내부면(14a)에 의해 한쌍의 펌프실을 이루는 캠링(14)으로 이루어지고, 상기 유량조절밸브(17)는 펌프카트리지(15)내에 있는 펌프실로부터 토출되는 토출유량을 제어하여 설정된 유속으로 토출구(16)로 배출시키며, 상기 회전축(18)은 한쪽 선단부가 몸체(11)의 바깥쪽으로 뻗어나와 있으며 다른쪽 선단부에는 회전자(13)가 설치되어 있다.

또 상기 몸체(11)와 헤드(12)내에는 흡입구(19)에서 흡입되는 유체를 펌프카트리지(15)의 펌프실쪽으로 안내하기 위한 흡입측통로(20)와 펌프로실로부터 토출된 유체를 안내하는 토출측압력실(21) 및 이 토출측압력실(21)과 연결되고 상기 유량조절밸브(17)가 삽입설치되어 토출구(16)로 내보내는 토출측통로(22)가 형성되어 있다.

이러한 구조로 함으로서 전체적인 주조 및 조립작업을 효과적으로 행할 수가 있고, 간단한 구조로서 훨씬 뛰어난 성능을 발휘하고, 이러한 결과로서 가볍고 소형인 염가의 펌프를 얻을 수 있는 것이다.

특히 제1도에서 상세하게 나타낸 바와같이 몸체(11)에는 환형의 펌프수용공간(31)이 형성되어 있으며, 이 펌프수용공간(31)은 헤드(12)가 인접되어 있는 몸체(11)의 표면으로 개방되어 있고, 상기 회전자(13)의 회전축(18)을 지지하는 축공부(30) 주위에 환형공간(31a)이 형성된 바닥부를 가진다. 회전자(13)와 캠링(14)으로이루어지는 펌프카트리지(15)와 이 펌프카트리지(15)의 한쪽면에 긴밀하게 접촉되어 있는 측판(32)은 펌프수용공간(31)속에 적층상태로 수용되고, 또 펌프카트리지(15)의 다른쪽면에는 몸체(11)에 보울트(33)등으로 결합되어 펌프수용공간(31)의 개방단을 폐쇄시키는 헤드(12)의 내측면에 긴밀하게 접촉되어 있다.

여기서 주목해야 할 것은 펌프수용공간(31)내에 펌프카트리지(15)와 적충수용된 측판(32)에 의해 이 수용공간(31)의 바닥부에 형성되어 있는 환형공간(31a)부에 토출측 압력실(21)이 형성되어 있다는 것으로서, 이렇게 함으로서 종래의 베인펌프에서는 복잡한 형상의 코어(core)를 이용하여 토출측압력실을 형성시켜왔기 때문에 압력실을 형성시키가 어렵고 이의 용량을 적절하게 할 수 없었으나, 본 발명에서는 토출측압력실(21)은 원하는 용량대로 간단하게 만들수가 있고, 또한 측판(32)을 이용함으로서 제1도 내지 제4도에서까지 나타낸 바와같이 펌프카트리지(15)의 펌프실에 대해 개방되어 있는 펌프토출측 개방구(34)의 형성 위치를 정확하게 할 수 있으며, 또 이렇게 함으로서 펌프의 성능을 훨씬 향상시킬 수 있다고 하는 잇점이 있다.

한편, 상기 측판(32)는 제1도에서 나타낸 바와같이 회전축(18)을 지지하는 축공부(30)를 이루는 돌출부(30a)의 내측선단부에 걸쳐 펌프수용공간(31)의 설정된 지점에 위치하게 되고, 이 측판(32)의 두께는 펌프카트라지(15)의 다른 측면이 펌프수용공간(31)의 개구단면과 일치되어지도록 펌프카트리지(15)의 두께에 따라 결정되어지게 된다.

또 상기 측판(32)에는 측판(32)에 형성된 토출측개구(34)를 토출측압력실(21)과 연통시키는 구멍(35)이 형성되어 있고, 헤드(12)에 형성된 흡입측개부(37)에 대향하는 요홈(36)이 형성되어 있으며, 토출측압력실(21)로부터 회전자(13)의 베인(13a)중심에 가까운 위치(기부)로 압력유체를 공급하기 위한 구멍(38)에 형성되어 있는 한편, 측판(32)의 일측면에는 토출측압력실(21)을 밀봉시키기 위한 O링(39a, 39b)이 설치되어 있다.

상기 헤드(12)에는 제1도와 제5도에서 나타낸 바와같이 흡입측통로(20)를 이루는 Y형의 통로공간(40)이 형성되어 있고, 이 통로공간(40)은 헤드(12)의 내측면에 형성된 흡입측개부(37)와 연통되어 있으며, 또 헤드(12)에는 측판(32)의 토츨측개구(34)와 마주보는 반대쪽 위치에 요홈(41)이 형성되어 있다. 그리고 이 헤드(12)와 펌프카트리지(15)의 캠링(14)과 측판(32)은 두개의 위치결정핀(42)에 의해 그 회전방향의 위치가 결정된 상태에서 일체적으로 지지되어 있다.

또한 이 헤드(12)에 형성되어 있는 통로공간(40)의 개구선단(40a)은 제1도에 나타낸 바와같이 몸체(11)의 펌프수용공간(31) 상부에 형성된 통로구멍(43)과 연통되고, 이 통로구멍(43)은 몸체(11)의 상부에 형성된 흡입구(19)와의 연통됨과 더불어 부분적으로 유량조절밸브(17)의 밸브구멍(44)에 대해 개방연통되어 있다. 따라서 이 통로구멍(43)에 의하여 펌프토출특 압력실(21)내에 필요이상의 과다유량이 있게되면 유량조절밸브(17)에 의해 펌프흡입측으로 순환하도록 조절되어지게 된다. 이러한 장치에 있어서 유량조절은 유량조절밸브(17)에 의해 조절되어지는데, 동력조항유니트로 공급되는 유량이 자동차의 고속작동시(예 : 펌프가 엔진에 의해 고속으로 회전될 때) 설정치 이하로 유지되게 하는바, 즉 본 발명의 장치에 있어서의 유량조절은 소위 말하는 수하특성(垂下特性)을 갖추고 있는 것이다.

제3도에서 도면부호 B는 토출압력실(21)로부터 통로구멍(43)까지 연장되어 있는 통로의 중간부분에 형성된 구멍을 나타내고, 도면부호 C와 D는 각각 구멍(B)과 함께 가변오리피스를 이루는 스푸울(A)의 표면에 형성된 소 및 대구경의 환형홈(C, D)를 나타내며, 도면부호 E, F, G는 상기 가변오리피스를 통하여 흐르는 압력유체를 토출구(16)로 안내하기 위하여 환형홈(C, D)고 연통되어 있는 통로구멍이다.

상기 스푸울(A)에는 릴리이프밸브(H)가 설치되어 있고, 또한 이 스푸울(A)에는 압력유체를 가변오리피스의 하류측에 있는 스푸울(A)의 왼쪽체임버롤 안내하기 위한 구멍(I)이 형성되어 있으며, 또 평상시에 스푸울(A)을 오른쪽 체임버쪽으로 밀어부치도록 된 스프링(J)이 갖추어져 있고, 가변오리피스의 상류측에 있는 압축유체는 토출츨압력실(21)로부터 채널홈(K)을 통하여 스푸울(A)의 오른쪽 체임버로 안내되어지게 된다.

여기서 헤드(12)에 형성되어 있는 통로공간(40)은 매우 간단한 형태이므로 코어에 의해 간단하게 형성시킬 수 있고, 또한 몸체(11)에 형성되어 있는 통로구멍(43)은 이의 내면으로부터 기계가공에 의해 간단하게 가공할 수가 있으며, 몸체(11)와 헤드(12) 사이에는 흡입측통로(20)부분과 펌프수용공간(31)부를 밀봉시키기 위한 O링(45a, 45b)이 설치되어 있다.

또 몸체(11)의 축공부(30)에 설치된 회전자(13)의 회전축(18)은 베어링(46)에 위해 회전가능하게 지지됨과 더불어 축공부(30)의 바깥단부가 밀봉재(47)에 밀봉되어 있다.

종래의 베인펌프에 있어서는 펌프실로부터 밀봉재(47)의 오일시일부(47a)로 유체가 누출되어 떨어질때 누출된 유체를 순환 또는 귀환시키기 위한 위치를 결정하는데 문제점이 있었지만, 본 발명의 베인펌포에 있어서는 펌프수용공간(31)을 내부 표면의 일부분에 간단한 기계 또는 코어를 이용하여 환형홈(48)을 형성시켜 이 환형홈(48)을 몸체(11)에 형성된 통로구멍(49)를 통하여 오일시일부(47a)와 연통시킴고 동시에 순환유체를 펌프카트리지(15)와 함께 긴밀하게 밀착되어지는 측판(32)의 표면에 형성시킨 홈(50)을 통하여 펌프실로 순환시킨 다음, 펌프홉입측에 형성된 요홈(36)을 통하여 순환시키도록 구성되어 있다.

따라서 이와같이 베인펌프에 있어서는 밀봉재(47)의 내부로 유출되는 누출유체를 직접 펌프실의 흡입측으로 귀환시킬 수 있기때문에 종래의 경우에 있어서와 같이 누출유체를 밸브구멍(44)에 근접하여 있는 흡입측통로(20)로 귀환시키므로 야기되는 귀환유체의 흐름이 방해를 받지 않게 된다. 즉, 다시말하면 펌프 흡입측에서의 유체의 흐름이 방해를 받지 않을 뿐아니라 유랴조절밸브(17)의 작동이 방해를 받지 않는다는 것이다.

또한 본 발명에 있어서는 환형홈(48), 통로구멍(49) 및 홈(50)을 쉽게 형성시킬 수 있으며, 베인펌프 전체의 사이즈가 크게 되는 우려도 없다고 하는 잇점이 있다.

여기서 본 실시예에서는 제3도 및 제4도에 나타낸 바와같이 밀봉재(47)의 오일시일부(47a)로부터 시작되는 통로구멍(49)이 밸브구멍(44)에 대해 원주형의 방햐을 따라 90°로 이격되어 형성된 경우를 나타내고 있지만, 통로구멍(49)을 밸브구멍(44)에 대해 적당한 각도만큼 이격시킬 수도 있다.

또 본 발명의 실시예에 있어서는 통로구멍(49)을 직선으로 형성시키기 위해 토출측압력실(21)을 형성하는 펌펌수용공간(31)의 환형공간(31a)을 구획지우는 부분의 일부분을 단부(31b)로 남겨두고 있지만 이러한 구성적인 배열은 임의로 변경할 수 있다.

그리고 본 발명의 베인펌프(10)가 상기한 바와같은 구조를 가지므로서 각 부분의 요소, 특히 몸체(11)를 종래에 비하여 극히 간단하면서 적적하게 성형가공할 수 있으며, 이에 따라 펌프의 가격이 싸게 될뿐만 아니라 조립성이 뛰어나고 펌프의 성능을 뛰어나게 향상시킬 수 있다.

또한 상기한 바의 구성을 함으로서 종래의 펌프카트리지를 수정하지 않고 그대로 사용할 수 있고, 펌프의 토출량은 펌프카트리지(15)와 측판(32)의 두께를 변화시키므로서 용이하게 가변시킬 수 있고, 그밖의 다른 요소들도 공통적으로 이용될 수 있다.

본 발명은 상기한 바와같은 동력조항장치에 한정되지 않고 여러가지의 기기에 적용될 수 있으며, 또 본발명에 따른 베이펌프는 회전자와 캠링 및 이 회전자와 캠링의 일측에 설치된 측판을 헤드와 함께 펌프몸체를 이루는 몸체내부에 적층수용하고, 몸체의 바닥부 내면과 측판 사이에 토출측압력시로 작용하는 펌프수용공간이 형성되는 동시에 펌프수용간의 내주면의 일부에 회전자의 회전축쪽 선단면의 밀봉부와 통로구멍을 통하여 연통된 환형홈이 형성되어 있으며,이 환형홈을 상기 측판에 형성된 통로구멍을 통하여 측판의 펌프흡입측과 연통시키므로서 다음과 같은 다양한 효과를 얻게 된다.

(1) 전체적인 구조가 간다하게 되고, 각 부품의 요소 특히 몸체를 형성할때 코어의 형상을 간단하게 할수 있고 주조 및 일련의 기계적 작업을 용이하게 할 수 있으므로서 가격을 낮출수 있고, 또 토출측압력실을 펌프수용공간의 바닥부내에 형성된 공간에 의해 이루어지게 함으로서 토출측압력실의 용량을 그대화시킬 수 있게 하고, 맥동류를 방지하며 펌프의 성능을 향상 시킬 수 있다.

(2) 회전축의 밀봉재내부에 고이는 누출유체를 유량조절밸브등에 영향을 받지 않고 펌프흡입측으로 귀환 시킬 수 있기때문에, 펌프성능이 향상되고 또 펌프를 소형경량화시킬 수가 있다.

(3) 회전자 캠링으로 이루어지는 펌프카트리지가 펌프수용공간 내부에 측판과 함께 결합되어 있기 때문에 가볍고 소형이면서 값싼 펌프를 얻을 수 있고, 종래에 이용하던 펌프카트리지를 변화시키지 않고도 그대로 이용할 수 있으며, 펌프카트리지와 측판의 두께를 임의로 선택하므로 펌프의 토출유량을 간단하게 변경시킬 수 있으며, 그 이외의 기타 다른 부품요소를 공통적으로 이용할 수 있게 하므로서 부품요소들을 쉽게 표준화 시킬 수가 있다.

Claims (3)

1. 유체흡입구(19)와 토출구(16), 펌프수용공간(31) 내부를 한정구획지우는 내벽, 축공부(30)및 밸브구멍(44)을 가지는 몸체(11)와, 상기 펌프수용공간(31)내부에 설치된 펌프카트리지(15), 상기 펌프수용공간(31) 내부에 펌프카트리지(15)와 함께 설치되어 한쪽 측면과 몸체의 바닥부가 펌프수용공간 내부에서 토출측 압력실(21)을 구획지우고 다른쪽 측면이 상기 몸체의 개단면과 일치되게 배열되는 팜프카트리지의 일측과 긴밀하게 접촉되게한 측판(32), 상기의 축공부(30)를 통하여 펌프카트리지내에 설치된 회전축(18), 상기 밸브구멍(44)을 통하여 토출측압력실(21)고 연통되도록 몸체에 설치되어 상기 토출측 압력실(21)로부터 공급되는 유량을 조절하는 유량조절밸브(17) 및 몸체(11)에 설치되어 상기한 몸체의 개단면을 막도록 된 헤드(12)로 이루어진 베인펌프.
2. 제1항에 있어서, 펌프카트리지는 상기 측판과 긴밀하게 접촉되는 캠링과 상기 캠링에 설치되어 베인을 수용하는 회전자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 베인펌프.
3. 제1항에 있어서, 몸체의 내벽에 홈이 형성되어 있고, 상기 홈은 측판(32)의 일측면에 형성된 통로구멍(38)을 통하여 회전자(13)주위에 형성된 흡입펌프실 및 몸체에 형성된 통로구멍(49)을 통하여 회전축의 밀봉재(47)와 연통되게 배열된 것을 특징으로 하는 베인펌프.

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