KR960003387B1 - 가변 출력 오일 펌프 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

가변 출력 오일 펌프

제1도는 구동배열을 도시한 개략적 도면.

제2도는 제1도의 2-2선 단면도.

제3도는 제1도와 유사하나 단면이 각기 다른 부분을 갖는 도면.

제4도는 제3도에서 화살표(4) 방향으로의 단부 단면도.

제5도는 제4도의 5-5선 단면도.

제6, 7 및 8도는 제3도의 부분과 유사하나 한 사이클의 각기 다른 점에서 각기 다른 위치에 있는 구성 성분을 도시한 도면.

제9도는 제3도의 부분과 유사하나 상이한 디자인을 도시한 도면.

제10도는 설명적 수행 그래프를 도시한 도면

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 케이싱 12 : 편심바퀴

14 : 환상부 16 : 회전자

18 :축 20,22 : 기어링(gear ring)

29, 34 : 커트 피니언(cut pinion) 38 : 클록 스프링(clock spring)

60 : 스푸울(spool) 62,66 : 웨이스트(waist)

102 : 피스톤 106 : 스프링

108 : 단부접합점(end abutment) 110 : 구동핀

124 : 레버(lever).

본 발명은 n개의 로브(lobe)를 갖는 단일의 숫 로브(male lobe)회전자가 n+x 로브(대개는 x=1)의 한쌍의 나란한 암 로브 환상 고리를 관통연장되고 이에 맞물리며, 각 환상고리가 따로따로의 편심바퀴링으로 저어널식으로 연결되며 외부기어를 갖고, 각각의 편심바퀴링이 펌프의 동체내에서 저어널식으로 연결되는 예를들어 EPA 제0174734호에서 설명된 종류의 가변출력 오일 펌프에 관한 것이다. 두 개의 기어가 반대방향으로 회전되므로써 환상고기가 일직선으로 맞추어진 때 편심바퀴가 동일한 위치로부터 거울상 반대편의 정렬되지 않은 위치로 가도록 한다. 이같은 이동은 펌프의 유입구 및 배출구 포트와 관련하며 그 효과는 로브들 사이에 형성된 펌프 챔버의 최대 체적으로부터 최소 체적으로 가는 것이고, 따라서 이같은 이동이 펌프를 최대출력으로부터 최소 출력으로 또는 그 반대로 변경하도록 한다. 그러나 실제 출력은 회전속도와 비례하거나 적어도 근사 비례한다.

본 발명 의도는 예를 들어 엔진 윤활유와 같은 주입된 유체 요구가 예를들어 엔진으로부터 구동된 기어에 의해 펌프가 구동된 때 펌프속도에 비례하지 않기 때문에 필요한 양극단 사이의 가면 출력을 제공하고자 함이다.

본 발명의 목적은 출력이 효과적으로 자동 조정되는 종류의 개선된 펌프를 제공하는 것이다. 펌프를 구동시키기 위해 사용되는 전력은 어느 정도 출력에 비례하며, 따라서 헛된 높은 출력을 피하도록 한다.

본 발명에 따라 설명된 종류의 펌프는 전술한 기어를 반대방향으로 구동시키기 위해 직접, 간접으로 획득된 압력을 사용하는 수압시스템의 제공을 특징으로 한다. 실제의 펌프 배출구 압력이 사용될 수 있으며, 예를들어 이같은 배출구는 피스톤에 연결되어 상기 기어를 구동시키도록 하거나 엔진의 주 윤활도관에서 오일압력이 사용될 수 있다.

하기에서는 도면을 참조하여 본 발명을 더욱더 설명한다.

제1도 및 2도에서, 부분(10)은 편심바퀴(12)를 수용하기위한 펌프용의 한 케이싱을 형성시키며, 편심바퀴는 다음에 회전자(16)를 둘러싸는 내부에 이가난 환상부(14)를 수용한다. 도시된 회전자(16)는 다섯개의 치형을 가지며 환상부(14)는 6개의 치형을 가진다. 그러나 다른 형성이 가능하며, 회전자는 축(18)에 의해 구동된다.

회전자(16)는 단일구성 성분이나 환상부(14)는 축방향 끝과 끝을 접하여 위치가 정해진 한 쌍의 구성성분이며 각 환상부는 상응하는 한 편심바퀴내에서 그 위치가 정해진다.

제2도에서 가장 잘 도시되는 바와 같이, 편심바퀴 각각은 일직선의 커트 스퍼 피니언 치형(cut spurpinion teech)(20,22)을 갖추고 있으며, 두 세트의 피니언 치형사이에서 두 개의 축방향으로 연장된 끝과 끝을 접한 로울러 세트(26,28)를 갖는 두 개의 로울러 지지케이지(24)가 연장되며 개별적인 케이지 세트가 반대회전을 허용케한다. 니들 로울러(needle roller) 베어링은 두 편심 바퀴 구성요소(12)와 케이싱(10)사이에서 사용된다.

니들 로울러와 치형의 위치는 참고번호(20/24)로 제1도에 표시된다.

구동배치는 제2도에 가장 잘 도시되며, 구동축(27)이 기어링(22)에 맞물린 일직선 커트 피니언(29)으로 속박된다. (30)에서는 구동축이 피니언(34)에 맞추어지며, 이같은 피니언(32)이 축(36)에서 저어널 연결된 피니언(34)에 맞물리게 되고, 기어링(20)에 맞물린다. 축(27)이 회전하는 때 피니언(29,34)은 반대방향으로 회전하며, 기어링(20,22)에 따라서 두 편심 바퀴(12)의 경우도 마찬가지이다.

클록 스프링(38) 또는 다른 비틀림 스프링은 예들들어 편심이 최대인 위치로 되돌려 보내기 위해 축(27)에 제공 및 연결된다.

축(27)을 구동시키기 위하여 피니언(29)이 랙(40)에 또한 맞물리게되며, 전술한 랙이 피스톤 로드(42)에 단단히 고정되며(제3도), 피스톤로드(42)가 주 구동실린더(46)내에 위치한 피스톤(44)을 지니고 나선의 압축스프링(48)이 피스톤에 부착되며 일정한 환경하에서 피스톤의 귀환행정 일부를 제공하도록 한다.

조정보어(control bore)(50)가 주 실린더(46)에 평행하며, 이들이 제5도 내지 8도에 관련 더욱 설명되는 바와 같이 통로 시스템에 의해 상호 연결된다.

조정보어내에는 방사상 간격이 떨어진 웨이스트(waist)(62,66), 관통보어(66) 그리고 횡단보어(68)를 갖는 스푸울(spool)(60)이 놓여진다. 조정보어는 제3도의 출구포드(70)과 통하는 측방 연장통로(72)에 의해 펌프출구 압력에 노출된다.

앞서 언급한 바와 같이, 조정보어는 예를들어 엔진 겔러리(engine gallery)와 같은 선택적 압력 소스내로 통하게 될 수 있다.

부분들이 제3도 위치에 있는 때 출구압이 스푸울(60)의 단부면내 방사상 연장 채널(74)(제8도)에 의해 스푸울(60)의 전단면영역을 가로질러 전달되며, 제3도 위치에서 출구압력이 축통로(66)로 통하여 웨이스트(64)로 통하게 되며, 포트(76)중 하나를 통하여 제4도 및 5도 교차통로(78)를 경유하여 주 실린더의 정면으로 통하는 조정보어로 부터 개방되므로 해서 주 피스통(44)에 작용하도록 하고 이를 도면내 우측으로 이동시키도록 하며, 따라서 랙을 동방향으로 이동시키고 그리고 앞서 설명된 목적을 위해 편심링으로 구동을 적용시킨다.

예를들어 엔진 배수조(emgine sump)로 고갈되도록 조정보어로 개방된 개구를 통한 다음 더욱더 통로(84)를 통해 또다른 경사진 통로(80)(제5도)를 경유하여 유체가 피스톤 뒤 공간으로부터 유출되기 때문에 오른쪽으로의 피스톤 이동이 가능하다. 이때 통로(82,84)모두는 제어 스푸울 뒤 영역으로 배치되며 이때의 스푸울은 제3도에 도시된 바와 같은 위치에 있다. 주 피스톤은 이때 가장 오른쪽 위치(제7도)를 향하여 이동하며, 이는 완전한 펌프출력 모드에 상응된다.

스푸울을 오른쪽으로 이동시키기 위해 조정스푸울에 작용하는 압력이 균형을 이루고 제어 스프링(90)에 의해 제공되는 압력을 초과하도록 펌프 출력 압력이 증가하는 때 스푸울(92,94)의 전직경부분이 제7도에 도시되는바와 같이 포트(76,82)를 폐쇄시키는 때까지 이동된다. 제8도 위치를 향해 오른 쪽으로의 제어 스푸울의 더 이상의 이동은 초기에 포트를 부분적으로 벗기며 통로(80)(제5도)를 통해 이동하도록 유출구 포트로부터 주 피스톤 뒤 공간(98)으로의 흐름을 허용하여 피스톤 이동을 거꾸로 하도록 한다. 그와 같은 거꾸로의 피스톤 이동중에 피스톤 정면에서 통로(78,76)는 실린더(46)로부터의 오일방출을 허용한다. 주 피스톤의 이같은 거꾸로의 이동은 편심바퀴를 거꾸로하며 펌프출력을 줄이고 압력 강하가 스프링(90) 등에 의해 제어 스프링이 복귀하도록 허용함을 알 수 있게 될 것이다.

피스톤에 작용하는 주 스프링(48)은 스프링이 그 속에 놓인 실린더 보다 짧으며 따라서 피스톤 이동의 일부분에서는 비효과적이나, 피스톤이 제6도에 도시된 바와 같이 가장 좌측위체에 있는 때에는 유효하며, 이는 펌프가 최초 설치되는 때 또는 시동시에 예를들어 만약 클록스프링이 그렇게 효과적이지 않다면 또는 사용되지 않는다면 전체 배열이 오일펌프가 최소의 출력위치에 있지 않게 되는 한 위치에 있게 됨을 보장한다.

제 9도에서, 이같은 배열은 주 실린더(100)가 랙(104)에 연결된 피스톤(102)을 포함한다는 점에서 제1도내지 제8도, 그리고 특히 제 3도와 대체로 유사하다.

제9도는 가장 먼 위치에 있는 랙을 도시한 것이며, 회전자가 가령 시동으로서 최대 체적 출력을 갖도록 정렬된다. 스프링(106)은 피스통(102)과 부시(112)내에서 활동가능한 구동핀(110)에 고정된 단부접합점(108)사이에 연장된 경압축 스프링이다. 평행한 조정보어내에서 스푸울(114)은 구동 핀(110)에 평행한 펌프동체로부터 돌출한 선단돌출부(nose)를 제외하고는 제1도 내지 8도 배열에서의 스푸울과 대체로 유사하다. 제3의 평행한 핀(120)은 (112)에서 양 핀에 접하는 레버(124)를 위한 지레받침을 제공한다. 경 스프링(126)은 펌프가 가동되지 않는 때 설명된 위치로 스푸울을 되돌려 보내도록 제공된다. 조정 스푸울(control spool)은 허리가 잘룩해지고 배출구가 나 있으며, 제어 실린더 제1-8도에서와 같은 방법 및 효과로 배출구가 나 있으며 주 실린더에 연결된다.

제9도 배치는 운전중 시동시가 도시된 것이다. 펌프는 최대 체적으로 고정된 때이다. 구동 속도가 증가하는 때 체적측정 출력이 증가되며, 보어(103)를 통해 연결되는 시스템 내 압력이 증가된다. 포팅(porting)은 전달된 압력이 회전자내 피스톤(102)을 최대 체적 유치로 유지시키도록 한다.

압력이 스푸울을 왼쪽으로 이동시키는 때 첫 번째 결과는 주 실린더의 왼쪽으로 유체를 전달시키는 포트(132)를 폐쇄시키는 것이다. 동시에 레버(124)를 통한 선단 돌출부(116)가 스프링(106) 장하를 시작하도록 단부접합점(108)을 이동시킨다.

스푸울의 더 이상의 작은 이동은 포트(132)를 스푸울의 주웨이스트를 통하여 배기구(136)에 연결시키며(130)내 압력소스를 포트(138)를 통하여 주 실린더의 오른편 단부로 연결시키므로써 피스톤(102)이 왼쪽으로 이동되도록 한다. 동시에 스푸울 선단 돌출부(116)는 스프링 캡을 오른쪽으로 이동시키도록 레버를 더욱더 이동시킨다. 랙상의 이같은 점으로부터 피니언이 위치를 찾아 부동하며 이에 작용하는 획득된 압력에 의해 균형을 이루고 이를 왼쪽 방향으로 이동시키며 스프링(106)을 통하여 제어 스푸울을 오른쪽 방향으로 이동시키고, 이동을 일으키는 획득된 압력의 소스를 줄이거나 중단시킨다. 또한 랜드(land)(140)가 포트(138)와 같은 너비를 가지며 이는 작은 이동이 이럭저럭 포트(138)를 선택적으로 배출 또는 공급구(136,140)로 연결시킴을 이미한다.

이들 수단에 의해 일정한 범위의 속도에서 압력(그리고 체적 측정출력)을 안정화시킴이 가능하다. 더구나 특히 스프링(106)에 대한 파라미터의 적절한 선택에 의하여 부동(floating) 및 안정된 압력 안정하상(安定河床)이 유효하여 상당한 전력 절약을 일으키기 이전 압력이 증가하는 때 랙이 전진하여 이동하게 함이 가능하다.

전력절약 점은 제10도에서 설명된다. 제10도는 세 개의 각기 다른 펌프에 대한 펌프출력 압력/구동속도 관계를 도시한 그래프이다. 라인 A-B는 랙이 고정된다면 예를들어 본 발명의 펌프와 같은 일정한 출력펌프에 대한 가능한 일직선 관계이다. 라인 A, C, D, E는 제1도 내지 8도 펌프로부터의 결과를 도시하며, 부분 A, C, D는 스프링(48)이 유효해질 때까지 작은 전진 랙 이동에 기인한 것이고 부분 D, E는 스프링 효과에 기인한 것이다. 라인 A, C, E는 랙 피스톤의 부동 또는 규형작용으로부터 기인되는 부분 C, E와 함께 제9도 변형의 효과를 도시한다(점 E는 펌프에 의해 도달되어질 바람직한 압력/속도 관계이다). 빗금친 부분의 면적은 제1도 내지 8도에 의해 달성된 전력 절약이며 열십자로 빗금친 부분의 면적은 제9도에 의해 달성된 전력 절약이고 이 두 경우 모두는 고정된 체적펌프와 비교된 때이다.

Claims (4)

1. n+x 로브의 한쌍의 나란한 암로브 환상부(14)를 관통하여 연장되며 이에 맞물린 n개 로브를 갖는 단일의 숫로브 회전자(16)를 포함하며, 각 환상부가 외부기어를 갖는 분리된 편심바퀴(12) 내에서 저어널 연결되고 펌프의 동체내에서 저어널 연결되며, 기어들을 반대방향으로 회전시키기 위한 랙과 피니언을 포함하여 최대 펌프 출력을 위한 정렬된 동일한 위치와 최소 펌프 출력을 위한 정렬되지 않은 거울상 위치들 사이의 환상부를 형성하도록 하고, 이와 같은 최대와 최소 출력사이의 이동이 펌프의 고정된 유입구와 유출구 포트와 관련하는 가변출력 오일펌프에 있어서, 반대방향으로 상기 기어들을 구동시키기 위해 펌프출력으로부터 직접 또는 간접으로 획득된 압력을 사용하는 수압 시스템을 포함함을 특징으로 하는 가변 출력 오일펌프.
2. 제1항에 있어서, 상기 기어들이 실린더내 피스톤에 의해 구동되며, 압력 유체가 조정 보어내에 놓여지며 통로에 의해 실린더에 연결된 스푸울 밸브에 의해 상기 피스톤의 맞은편측으로 향하도록 됨을 특징으로 하는 가변출력 오일펌프.
3. 제2항에 있어서, 획득된 펌프출력에 의해 한 방향으로 그리고 피스톤 이동으로부터 획득된 압력에 의해 그 반대방향으로 이동시키도록 작용받도록 스푸울 밸브(60)가 배치됨을 특징으로 하는 가변출력 오일펌프.
4. 제3항에 있어서, 스푸울 밸브(60)가 압축 스프링(90)을 위한 접합점을 형성하는 레버 시스템에 기계적으로 연결되며, 피스톤이 전술한 스프링의 맞은편 단부 접합점을 형성시킴을 특징으로 하는 가변출력 오일펌프.

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