WO2018194224A1 - 단흡입 양토출 전동 베인 펌프 - Google Patents

단흡입 양토출 전동 베인 펌프 Download PDF

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WO2018194224A1
WO2018194224A1 PCT/KR2017/009840 KR2017009840W WO2018194224A1 WO 2018194224 A1 WO2018194224 A1 WO 2018194224A1 KR 2017009840 W KR2017009840 W KR 2017009840W WO 2018194224 A1 WO2018194224 A1 WO 2018194224A1
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pump
coupled
pressure discharge
low pressure
pump housing
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PCT/KR2017/009840
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김인상
차성욱
류희도
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영신정공 주식회사
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/30—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C2/34—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C2/344—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/18—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber
    • F04C14/22—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber by changing the eccentricity between cooperating members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0003—Sealing arrangements in rotary-piston machines or pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/06—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet

Definitions

  • the present invention relates to a single suction double-discharge electric vane pump, and more particularly, to stably induce the flow of fluid while changing the discharged pressure or adjusting the discharged amount by a plurality of discharge portions in one pump. It is related with the electric bale pump which improved the structure.
  • vane pumps and gear pumps are used as pumps to supply oil to engines and missions of vehicles.
  • the ISG device automatically turns the engine off under a predetermined condition such as when the idle state of the engine is maintained for a predetermined time or more due to the stopping of the vehicle, and then restarts are required by the driver's will and the vehicle's own condition. If the engine control system is automatically turned on (Go), the engine control system is applied to enable the normal operation.
  • a vane pump is used to control a mission part, which is a transmission that controls a change in speed of a vehicle, by using oil as a fluid.
  • an object of the present invention to provide an electric variable vane pump capable of supplying high and low pressure discharge pressures with a simple structure.
  • another object of the present invention is to provide an electric vane pump capable of more efficiently arranging the positions of two discharge ports and maintaining a volume to smoothly flow the fluid.
  • another object of the present invention is to provide an electric vane pump capable of preventing breakage of an oil seal which may be generated when high pressure fluid is introduced into a motor module.
  • one side supports the motor module for providing a driving force and the other side is coupled to the pump module coupled to the motor module and rotates about a rotation axis;
  • a pump cover coupled with the pump housing to receive the pump module;
  • the pump module includes a rotor that is coupled to the motor module and rotates, a plurality of vanes coupled to the rotor so as to be accessible to the rotor, and end portions of the vanes are in contact with each other to guide the vanes and suck and discharge fluid.
  • a cam ring coupled to the pump housing so as to form a pressure chamber in the pressure chamber, wherein the pressure chamber is divided into a suction part sucked in as the volume increases and a discharge part gradually decreases in volume, and is provided upstream of the discharge part to pressurize the fluid. It is achieved by an electric vane pump, characterized in that it comprises a low pressure discharge portion to be discharged and a high pressure discharge portion provided on the downstream side of the discharge region discharged pressurized fluid.
  • the low pressure discharge part and the high pressure discharge part may include low pressure and high pressure discharge grooves formed in the pump housing or the pump cover, and low pressure and high pressure discharge holes extending from the low pressure and high pressure discharge grooves to guide the outside of the pump housing. It includes, but the first depth of the high pressure discharge groove from the plate surface of the pump housing is preferably larger than the second depth of the low pressure discharge groove.
  • the first angle from the downstream of the suction part to the upstream of the low pressure discharge part in the pressure chamber and the second angle from the downstream of the low pressure discharge part to the downstream of the high pressure discharge part in the pressure chamber about the rotation axis are the same.
  • the number of vanes includes nine, and the first and second angles include 41 °, the first depth is 15 mm, and the second depth includes 5 mm.
  • the oil seal coupled to the pump housing to which the rotating shaft and the motor module are coupled to maintain airtightness, the area to which the oil seal is coupled, and the suction port communicate with each other.
  • the pressure and flow rate of the low pressure discharge portion is 4bar, 8.6liter / min, it is preferable that the pressure and flow rate of the high pressure discharge portion includes 16bar, 10.8liter / min.
  • the present invention it is possible to provide a high-pressure and low-pressure discharge pressure with a simple structure, to more efficiently arrange the position of the two discharge ports and maintain the volume, to provide an electric vane pump that can smooth the flow of the fluid Can be.
  • FIG. 1 is a perspective view of an electric vane pump according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view when the pump cover of FIG. 1 is removed and FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of only the pump housing in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 3;
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 3;
  • 6A to 6C are schematic views for explaining an operation process of the electric vane pump.
  • cam ring 136 positioning pin
  • pump housing 150a cam ring receiving portion
  • suction hole 153a suction groove
  • pump cover 180 O-ring
  • a single suction positive displacement electric vane pump 100 (hereinafter, referred to as a vane pump) according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6C.
  • FIG. 1 is a perspective view of an electric vane pump according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view of the plane with the pump cover of FIG. 1 removed
  • FIG. 3 is a plan view of the pump housing only in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line V-V in FIG. 3
  • FIGS. 6A to 6C are diagrams for describing an operation process of the electric vane pump. Schematic diagram.
  • the vane pump 100 according to the present invention, one side supports the motor module 110 to provide a driving force, the other side is coupled to the motor module 110 and the rotating shaft ( A pump housing 150 coupled with the pump module 130 rotating about 113; A pump cover (170) coupled with the pump housing (150) to receive the pump module (130);
  • the pump module 130 may include a rotor 131 coupled to the motor module 110 to rotate, a plurality of vanes 133 coupled to the rotor 131 to be accessible, and a vane 133 of the vane 133.
  • a cam ring 135 coupled to the pump housing 150 to form a pressure chamber 137 between the rotor 131 so as to contact the end to guide the vane 133 and suck and discharge the fluid,
  • the pressure chamber 137 is divided into a suction part 137s1 which is sucked as the volume is gradually increased, and discharge parts 137d1 and 137d2 where the volume is gradually reduced, and is provided at an upstream side which is a front part of the discharge parts 137d1 and 137d2.
  • the motor module 110 is rotated by the power supplied from the battery of the vehicle, and has a motor shaft not shown at the end thereof and is coupled by the rotation shaft 113 and the coupling 117 to provide the rotational force to the pump module 130. .
  • the rotor 131 supports the cam hole 135 without moving the slot 131a and the vane 133 provided radially to allow the shaft hole 131b and the vane 133 to move in and out inward.
  • the vane stopper 133a is coupled.
  • the cam ring 135 is accommodated in the cam ring accommodating part 150a inside the pump housing 150 to guide the rotation of the vane 133 in contact with the inside of the cam ring 135.
  • the pressure chamber 137 is formed by the pump housing 150 and the pump cover 170 in the thickness and the up and down direction of the outer side of the rotor 131 and the inner side of the cam ring 135 in the radial direction and the vanes 133 adjacent in the rotational direction. It means the space formed. As the pressure chamber 137 rotates the vane 133, the inside of the cam ring 135 and the center of the rotor 131 show a difference in their volume.
  • the area where the volume becomes larger is the suction area (see the marking portion of 'suction' in FIG. 2), and the area where the volume becomes smaller is called the discharge area ('discharge1' and 'discharge 2' in FIG. 2). See the marked section).
  • the low pressure discharge part 137d1 to the low pressure discharge groove 155a is located in the upstream side of the vane 133 to the rotor 131 in the upstream, which is the rear of the vane 133 to the rotor 131 in the rotational direction.
  • high pressure discharge portions 137d2 to high pressure discharge grooves 157a are formed, respectively.
  • the suction part 137s1 is an area through which the fluid is sucked and is formed through the pump housing 150 to guide the fluid to the pressure chamber 137, the suction hole 153 and the pressure chamber 137. And a suction groove 153a recessed in the pump housing 150 and / or the pump cover 170 to connect the lower and / or upper side of the pump housing 150 and / or the pump cover 170.
  • the low pressure discharge part 137d1 is formed through the pump housing 150 to guide the fluid pressurized by the pressure chamber 137 to the outside, the low pressure discharge hole 155 and the pressure chamber. And a low pressure discharge groove 155a recessed in the pump housing 150 and / or the pump cover 170 so as to connect and communicate with the lower and / or upper side of the 137.
  • the high pressure discharge part 137d2 is formed through the pump housing 150 to guide the fluid pressurized by the pressure chamber 137 to the outside, the high pressure discharge hole 157 and the pressure chamber. And a high pressure discharge groove 157a recessed in the pump housing 150 and / or the pump cover 170 so as to connect the lower side and / or the upper side of the 137.
  • 180 ' is a seal member including an O-ring to maintain the airtight between the pump housing 150 and the pump cover 170
  • reference numeral' 136 ' is a cam ring accommodation portion 150a of the pump housing 150 to the cam ring 135
  • the number of vanes 133 is nine, and the oil discharged from the low pressure discharge part 137d1 may be a low pressure that functions as a lubricating oil in the mission oil pump.
  • the flow rate is 8.6liter / min
  • oil discharged from the high pressure discharge portion (137d2) is a high pressure, for example, 16bar
  • the flow rate is 10.8liter / min to function to form a variable hydraulic pressure.
  • the first angle from the pressure chamber 137 to the upstream of the low pressure discharge part 137d1 to the upstream of the low pressure discharge part 137d1 around the rotating shaft 113 is shown in FIG. 3. It is preferable that the second angle (see 'A3' in FIG. 3) from the downstream of the low pressure discharge part 137d1 to the downstream of the high pressure discharge part 137d2 is the same.
  • a first depth (see 'd2' of FIG. 4) of the high pressure discharge groove 157a from the plate surface of the pump housing 150 is a second depth of the low pressure discharge groove 155a ('d1' of FIG. 4). Larger). This difference in depth is related to the discharge capacity and the like, and is preferably determined in consideration of the volume of the high pressure discharge groove 157a at the pressure chamber 137.
  • first angle and the second angle are particularly preferably 41 degrees, more preferably the first depth is 15 mm and the second depth is 5 mm.
  • the first angle and the second angle of 41 degrees consider the thickness of the vanes 133, the number of vanes 133, ease of manufacturing, and the like.
  • the preferred values of the first depth and the second depth are 15 mm and 5 mm, respectively, through various experiments, taking into consideration the required flow rate and the area of the low pressure and high pressure discharge grooves 155a and 157a in the pressure chamber 137. The most preferable thing was confirmed.
  • the number of vanes 133 is nine, the angle between the vanes 133 is 40 degrees, and thus, 41 degrees is derived as the most preferable through various tests as described above.
  • the upstream and downstream sides of the low pressure discharge portion 137d1 between the first angle and the second angle are preferably formed at an angle of 10 degrees in the pressure chamber 137 about the rotation shaft 113.
  • the present invention is coupled to the pump housing 150 to which the rotary shaft 113 and the motor module 110 is coupled, the oil seal 115 to maintain airtightness, the region in which the oil seal 115 is coupled And a vent flow passage 119 through which the suction part 137s1 communicates.
  • the vent passage 119 may prevent damage including breakage of the oil seal 115 by pressure when the high pressure fluid pressurized by the pump module 130 flows into the oil seal 115 along the rotation shaft 113. It serves to guide the high pressure to the low pressure suction unit (137s1).
  • the motor of the motor module 110 rotates so that the rotating shaft 113 rotates counterclockwise as shown in FIG. 6A and the rotor 131 coupled with the rotating shaft 113.
  • the vane 133 rotates, the fluid is sucked as the volume of the pressure chamber 137 on the suction part 137s1 side increases.
  • the low pressure fluid when the pressure chamber 137 reaches the upstream side of the low pressure discharge unit 137d1, the low pressure fluid, which is not completely compressed, is discharged through the low pressure discharge groove 155a. It may be discharged to 155 and guided to a place requiring low pressure.
  • the rotor 131 is further rotated and as shown in FIG. 6C, when the pressure chamber 137 reaches the downstream side of the high pressure discharge part 137d2, the volume of the pressure chamber 137 becomes smaller and more compression is achieved.
  • the formed high pressure fluid may be discharged to the high pressure discharge hole 157 through the high pressure discharge groove 157a and guided to a place requiring high pressure.
  • the present invention it is possible to provide a high-pressure and low-pressure discharge pressure with a simple structure, to more efficiently arrange the position of the two discharge ports and maintain the volume, to provide an electric vane pump that can smooth the flow of the fluid Can be.

Abstract

본 발명은, 베인 펌프에 관한 것으로, 일측은 구동력을 제공하는 모터 모듈을 지지하고 타측은 상기 모터 모듈과 결합되어 회전축을 중심으로 회전하는 펌프 모듈과 결합되는 펌프 하우징과; 상기 펌프 모듈을 수용 가능하게 상기 펌프 하우징과 결합되는 펌프 커버와; 상기 펌프 모듈은, 상기 모터 모듈과 결합되어 회전하는 로터와, 상기 로터에 출입 가능하게 결합된 복수의 베인과, 상기 베인의 단부가 접촉되어 상기 베인을 안내하고 유체를 흡입 토출 가능하게 상기 로터 사이에 압력실을 형성하도록 상기 펌프 하우징에 결합되는 캠링을 포함하되, 상기 압력실은 체적이 점점 증가하면서 흡입되는 흡입부와 체적이 점점 감소하는 토출부로 구분되고 상기 토출부의 상류측에 마련되어 가압된 유체가 토출되는 저압 토출부와 상기 토출영역의 하류측에 마련되어 가압된 유체가 토출되는 고압 토출부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에, 구조가 간단하고 하나의 펌프로 고압 및 저압을 형성할 수 있는 베인 펌프를 제공할 수 있다.

Description

단흡입 양토출 전동 베인 펌프
본 발명은 단흡입 양토출 전동 베인 펌프에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 하나의 펌프에서 토출부를 복수로 하여 토출되는 압력을 변화시키거나 토출되는 량을 조절하면서 유체의 흐름을 안정적으로 유도할 수 있도록 구조를 개선한 전동 베일 펌프에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 엔진이나 미션 등에 오일을 공급하는 펌프로 베인 펌프와 기어 펌프 등을 사용한다.
한편, 최근에는 차량의 연비를 향상시키기 위해 많은 기술개발이 이루어지고 있으며, 이러한 기술 중 하나가 ISG(Idle Stop and Go) 장치이며, 최근 들어 연비증대와 에미션 안정화를 위해 ISG 장치가 적용되는 엔진의 차량이 증가하고 있다.
ISG 장치는 차량의 정지로 인하여 엔진의 아이들 상태가 설정된 소정시간 이상 유지되는 경우 등과 같이 정해진 조건하에서 자동적으로 엔진 시동을 오프 시키고(Idle Stop), 이후 운전자의 의지 및 차량 자체 조건에 의해 재출발이 요구되는 경우 자동적으로 엔진 시동을 온 시켜(Go) 정상 운전이 가능하게 하는 기능이 적용되는 엔진제어 시스템이다.
이러한 ISG 장치가 사용되는 경우에도 차량의 속도 변화를 제어하는 변속기인 미션부분을 유체인 오일로 제어하는 경우 베인펌프가 사용된다.
이와 같은 변속기용 펌프의 일예가 공개특허공보 제2012-0118369호 (2012. 10.26)에 개시되어 있다.
이러한 베인 펌프에서도 고압과 저압을 토출할 수도 그 구조가 간단하고 유로의 저항을 최소로 할 수 있는 형태가 바람직하다.
따라서, 본 발명의 목적은, 간단한 구조로 고압 및 저압의 토출압을 공급할 수 있는 전동 가변 베인 펌프를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 두 개의 토출구의 위치를 보다 효율적으로 배치하고 체적을 유지하여, 유체의 흐름을 원활하게 할 수 있는 전동 베인 펌프를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 고압의 유체가 모터모듈로 유입됨에 따라 발생될 수 있는 오일 실의 파손 등을 예방할 수 있는 전동 베인 펌프를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은, 베인 펌프에 있어서, 일측은 구동력을 제공하는 모터 모듈을 지지하고 타측은 상기 모터 모듈과 결합되어 회전축을 중심으로 회전하는 펌프 모듈과 결합되는 펌프 하우징과; 상기 펌프 모듈을 수용 가능하게 상기 펌프 하우징과 결합되는 펌프 커버와; 상기 펌프 모듈은, 상기 모터 모듈과 결합되어 회전하는 로터와, 상기 로터에 출입 가능하게 결합된 복수의 베인과, 상기 베인의 단부가 접촉되어 상기 베인을 안내하고 유체를 흡입 토출 가능하게 상기 로터 사이에 압력실을 형성하도록 상기 펌프 하우징에 결합되는 캠링을 포함하되, 상기 압력실은 체적이 점점 증가하면서 흡입되는 흡입부와 체적이 점점 감소하는 토출부로 구분되고 상기 토출부의 상류측에 마련되어 가압된 유체가 토출되는 저압 토출부와 상기 토출영역의 하류측에 마련되어 가압된 유체가 토출되는 고압 토출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 베인 펌프에 의하여 달성된다.
또한, 상기 저압 토출부 및 상기 고압 토출부는, 상기 펌프 하우징 또는 상기 펌프커버에 함몰 형성된 저압 및 고압 토출그루브와 상기 저압 및 고압 토출그루브에서 연장되어 상기 펌프 하우징의 외측으로 안내하는 저압 및 고압 토출공을 포함하되, 상기 펌프하우징의 판면으로부터 상기 고압 토출그루브의 제1 깊이는 상기 저압 토출그루브의 제2 깊이보다 큰 것이 바람직하다.
또한, 상기 회전축을 중심으로 상기 압력실에서 상기 흡입부의 하류에서 상기 저압 토출부의 상류까지의 제1 각도와 상기 저압 토출부의 하류에서 상기 고압 토출부의 하류까지의 제2 각도는 동일한 것이 바람직하다.
상기 베인의 매수는 9개를 포함하며, 상기 제1 각도와 상기 제2 각도는 41°를 포함하고, 상기 제1 깊이는 15mm이고, 상기 제2 깊이는 5mm를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 회전축과 상기 모터모듈이 결합되는 상기 펌프하우징에 결합되어 기밀을 유지하는 오일 실과, 상기 오일 실이 결합되는 영역과 상기 흡입구가 연통된 것이 바람직하다.
또한, 상기 저압 토출부의 압력과 유량은 4bar, 8.6liter/min를 포함하고, 상기 고압 토출부의 압력과 유량은 16bar, 10.8liter/min를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 간단한 구조로 고압 및 저압의 토출압을 공급할 수 있고, 두 개의 토출구의 위치를 보다 효율적으로 배치하고 체적을 유지하여, 유체의 흐름을 원활하게 할 수 있는 전동 베인 펌프를 제공할 수 있다.
또한, 고압의 유체가 모터모듈로 유입됨에 따라 발생될 수 있는 오일 실의 파손 등을 예방할 수 있는 전동 베인 펌프를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동 베인 펌프의 사시도,
도 2는 도 1의 펌프커버를 제거하여 평면에서 본 평면도,
도 3은 도 2에서 펌프하우징만을 평면에서 본 평면도,
도 4는 도 3에서 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 절단한 단면도,
도 5는 도 3에서 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 절단한 단면도,
도 6a 내지 도 6c는 전동 베인 펌프의 작동 과정을 설명하기 위한 개략도이다.
[부호의 설명]
100 : 베인 펌프 110 : 모터 모듈
113 : 회전축 115 : 오일 실
117 : 커플링 119 : 벤트유로
130 : 펌프 모듈 131 : 로터
131a : 슬롯 131b : 축홀
133 : 베인 133a : 베인스토퍼
135 : 캠링 136 : 위치결정핀
137 : 압력실 137s1 : 흡입부
137d1 : 저압 토출부 137d2 : 고압 토출부
150 : 펌프 하우징 150a : 캠링수용부
153 : 흡입공 153a : 흡입 그루브
155 : 저압 토출공 155a : 저압 토출그루브
157 : 고압 토출공 157a : 고압 토출그루브
170 : 펌프 커버 180 : 오링
본 발명의 일실시예에 따른 단흡입 양토출 전동 베인 펌프(100, 이하에서 '베인 펌프'라 함)에 대하여 도 1 내지 도 6c를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동 베인 펌프의 사시도이고, 도 2는 도 1의 펌프커버를 제거하여 평면에서 본 평면도이며, 도 3은 도 2에서 펌프하우징만을 평면에서 본 평면도이고, 도 4는 도 3에서 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 절단한 단면도이며, 도 5는 도 3에서 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 절단한 단면도이고, 도 6a 내지 도 6c는 전동 베인 펌프의 작동 과정을 설명하기 위한 개략도이다.
본 발명에 따른 베인 펌프(100)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일측은 구동력을 제공하는 모터 모듈(110)을 지지하고, 타측은 상기 모터 모듈(110)과 결합되어 회전축(113)을 중심으로 회전하는 펌프 모듈(130)과 결합되는 펌프 하우징(150)과; 상기 펌프 모듈(130)을 수용 가능하게 상기 펌프 하우징(150)과 결합되는 펌프 커버(170)와; 상기 펌프 모듈(130)은, 상기 모터 모듈(110)과 결합되어 회전하는 로터(131)와, 상기 로터(131)에 출입 가능하게 결합된 복수의 베인(133)과, 상기 베인(133)의 단부가 접촉되어 상기 베인(133)을 안내하고 유체를 흡입 토출 가능하게 상기 로터(131) 사이에 압력실(137)을 형성하도록 상기 펌프 하우징(150)에 결합되는 캠링(135)을 포함하되, 상기 압력실(137)은 체적이 점점 증가하면서 흡입되는 흡입부(137s1)와 체적이 점점 감소하는 토출부(137d1, 137d2)로 구분되고 상기 토출부(137d1, 137d2)의 전방부인 상류측에 마련되어 가압된 유체가 토출되는 저압 토출부(137d1)와 상기 토출부(137d1, 137d2)의 후방부인 하류측에 마련되어 가압된 유체가 토출되는 고압 토출부(137d2)를 구비하는 것이 바람직하다.
모터 모듈(110)은 차량의 배터리 등에서 공급되는 전원에 의하여 회전하고 단부에 미도시한 모터축을 구비하여 회전축(113)과 커플링(117)에 의하여 결합되어 회전력을 펌프 모듈(130)로 제공한다.
로터(131)는 회전축(113)과 결합되는 축공(131b)과 베인(133)이 출입 가능하게 방사상으로 마련된 슬롯(131a)과 베인(133)이 내측으로 이동하지 않고 캠링(135)측으로 지지하는 베인스토퍼(133a)가 결합된다.
캠링(135)은, 펌프 하우징(150) 내측인 캠링수용부(150a)에 수용되어 캠링(135)의 내측에 접촉하는 베인(133)의 회전을 안내한다.
압력실(137)은 회전방향으로 인접한 베인(133)과 반경방향으로 로터(131)의 외측과 캠링(135)의 내측과 두께 내지 상하방향으로 펌프 하우징(150) 및 펌프 커버(170)에 의해 형성된 공간을 의미한다. 이러한 압력실(137)은 베인(133)이 회전함에 따라 캠링(135)의 내측과 로터(131)의 중심이 차이를 보이면서 그 체적이 변한다.
압력실(137)에서는 체적이 점점 커지는 영역이 흡입영역(도 2에서 'suction'이라는 표시 부분 참조)이고, 체적이 점점 적어지는 영역이 토출영역(도 2에서 'discharge1' 및 ‘discharge 2’라고 표시된 부분 참조)이다.
토출영역에는 베인(133) 내지 로터(131)의 회전방향의 전방인 상류측에 저압 토출부(137d1) 내지 저압 토출그루브(155a)가 베인(133) 내지 로터(131)의 회전방향의 후방인 하류측에 고압 토출부(137d2) 내지 고압 토출그루브(157a)가 각각 형성되어 있다.
흡입부(137s1)는, 유체가 흡입되는 영역으로 펌프 하우징(150)에 관통 형성되어 압력실(137)로 유체를 안내하는 흡입공(153)과, 흡입공(153)과 압력실(137)의 하측 및/또는 상측을 연결하여 통하도록 펌프 하우징(150) 및/또는 펌프 커버(170)에 함몰 형성된 흡입 그루브(153a)를 포함한다.
마찬가지로, 저압 토출부(137d1)는, 펌프 하우징(150)에 관통 형성되어 압력실(137)에서 가압된 유체를 외부로 안내하는 저압 토출공(155)과, 저압 토출공(155)과 압력실(137)의 하측 및/또는 상측을 연결하여 통하도록 펌프 하우징(150) 및/또는 펌프 커버(170)에 함몰 형성된 저압 토출그루브(155a)를 포함한다.
그리고, 고압 토출부(137d2)는, 펌프 하우징(150)에 관통 형성되어 압력실(137)에서 가압된 유체를 외부로 안내하는 고압 토출공(157)과, 고압 토출공(157)과 압력실(137)의 하측 및/또는 상측을 연결하여 통하도록 펌프 하우징(150) 및/또는 펌프 커버(170)에 함몰 형성된 고압 토출그루브(157a)를 포함한다.
이렇게 흡입부(137s1), 저압 토출부(137d1) 및 고압 토출부(137d2)의 체적을 충분하게 크게 할 수 있기 때문에 유체의 흡입, 토출에 따른 맥동이나 소음을 예방할 수 있다.한편, 참조번호 '180'은 펌프 하우징(150) 및 펌프 커버(170) 사이의 기밀을 유지하는 오링을 포함하는 실 부재이고, 참조번호 ‘136’은 캠링(135)을 펌프하우징(150)의 캠링수용부(150a)에 결합시 안정적으로 위치를 결정할 수 있는 위치결정핀이다.
본 발명의 일실시예에 따른 베인 펌프(100)에서는 베인(133)의 매수가 9매이고, 저압 토출부(137d1)에서 토출되는 오일은 미션오일펌프에서 윤활유 기능을 하는 저압, 예를 들면, 4bar이고, 유량은 8.6liter/min이며, 고압 토출부(137d2)에서 토출되는 오일은 변속 유압을 형성하는 기능을 하는 고압, 예를 들면, 16bar이고, 유량은 10.8liter/min인 것을 예로 든다.
이 경우에 도 3에 도시된 바와 같이, 회전축(113)을 중심으로 압력실(137)에서 흡입부(137s1)의 하류에서 저압 토출부(137d1)의 상류까지의 제1 각도(도 3에서 ‘A1’ 참조)와 저압 토출부(137d1)의 하류에서 고압 토출부(137d2)의 하류까지의 제2 각도(도 3에서 ‘A3’ 참조)는 동일한 것이 바람직하다.
또한, 상기 펌프하우징(150)의 판면으로부터 상기 고압 토출그루브(157a)의 제1 깊이(도 4의 ‘d2’ 참조)는 상기 저압 토출그루브(155a)의 제2 깊이(도 4의 ‘d1’참조)보다 큰 것이 바람직하다. 이러한 깊이의 차이는 토출 용량 등과 관련이 있으며 압력실(137) 측에서 고압 토출그루브(157a)의 용적 등을 고려하여 결정하는 것이 바람직하다.
그리고, 제1 각도와 제2 각도는 특히 41도인 것이 바람직하고, 제1 깊이는 15mm, 제2 깊이는 5mm인 것이 더욱 바람직하다.
제1 각도와 제2 각도를 41도로 하는 것은 베인(133)의 두께, 베인(133)의 매수, 제조하는 과정에서의 용이함 등을 고려한 것이다. 제1 깊이와 제2 깊이의 바람직한 수치는 필요로 하는 유량, 압력실(137)에서 저압 및 고압 토출그루브(155a, 157a)의 면적 등을 고려하여 다양한 실험을 통해 각각 15mm와 5mm로 선택하는 것이 가장 바람직한 것을 확인하였다. 여기서, 베인(133)의 매수가 9매인 경우 베인(133) 사이의 각도가 40도이므로 상기와 같이 다양한 시험을 통해 41도가 가장 바람직한 것으로 도출하였다.
아울러, 제1 각도와 제2 각도 사이의 저압 토출부(137d1)의 상류측 및 하류측이 회전축(113)을 중심으로 압력실(137)에서 이루는 각도는 10도인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명은 상기 회전축(113)과 상기 모터 모듈(110)이 결합되는 상기 펌프하우징(150)에 결합되어 기밀을 유지하는 오일 실(115)과, 상기 오일 실(115)이 결합되는 영역과 상기 흡입부(137s1)가 연통되는 벤트유로(119)를 구비하는 것이 바람직하다.
이러한 벤트유로(119)는 펌프 모듈(130)에서 가압된 고압의 유체가 회전축(113)을 따라 오일 실(115)측으로 유입된 경우 압력에 의해 오일 실(115)의 파손을 포함하는 손상을 예방할 수 있도록 고압의 압력을 저압인 흡입부(137s1)로 안내하는 기능을 한다.
이러한 구성을 갖는 베인 펌프(100)의 작동 과정을 도 6a 내지 도 6c를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
모터 모듈(110)에 전원이 인가되면 모터 모듈(110)의 모터가 회전하여 회전축(113)이 도 6a에 도시된 바와 같이 반시계 방향으로 회전하면 회전축(113)과 결합된 로터(131)와 베인(133)이 회전하면서 흡입부(137s1)측의 압력실(137)의 체적이 점점 증가하면서 유체가 흡입된다.
계속 회전하여 도 6b에 도시된 바와 같이, 압력실(137)이 저압 토출부(137d1)의 상류측에 이르면 압축이 완전하게 이루어지지 않은 저압의 유체가 저압 토출그루브(155a)를 통해 저압 토출공(155)으로 토출되어 저압을 필요로 하는 곳으로 안내될 수 있다.
그리고, 로터(131)가 더 회전하여 도 6c에 도시된 바와 같이, 압력실(137)이 고압 토출부(137d2)의 하류측에 이르면 압력실(137)의 체적이 점점 더 적어져 압축이 더 이루어진 고압의 유체가 고압 토출그루브(157a)를 통해 고압 토출공(157)으로 토출되어 고압을 필요로 하는 곳으로 안내될 수 있다.
이러한 과정에서 고압의 오일 내지 유체가 회전축(113)을 통해 모터 모듈(110)로 유입되어 오일 실(115)이 결합된 영역에 도달하면 고압의 오일이 흡입부(137s1) 측으로 벤트유로(119)를 통해 안내될 수 있어 오일 실(115)의 손상을 예방할 수 있다.
이에 본 발명에 따르면, 간단한 구조로 고압 및 저압의 토출압을 공급할 수 있고, 두 개의 토출구의 위치를 보다 효율적으로 배치하고 체적을 유지하여, 유체의 흐름을 원활하게 할 수 있는 전동 베인 펌프를 제공할 수 있다.
또한, 고압의 유체가 모터모듈로 유입됨에 따라 발생될 수 있는 오일 실의 파손 등을 예방할 수 있는 전동 베인 펌프를 제공할 수 있다.
여기서, 본 발명의 여러 실시예들을 도시하여 설명하였지만, 본 발명의 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
본 발명에 따르면, 간단한 구조로 고압 및 저압의 토출압을 공급할 수 있고, 두 개의 토출구의 위치를 보다 효율적으로 배치하고 체적을 유지하여, 유체의 흐름을 원활하게 할 수 있는 전동 베인 펌프를 제공할 수 있다.
또한, 고압의 유체가 모터모듈로 유입됨에 따라 발생될 수 있는 오일 실의 파손 등을 예방할 수 있는 전동 베인 펌프를 제공할 수 있다.

Claims (6)

  1. 베인 펌프에 있어서,
    일측은 구동력을 제공하는 모터 모듈을 지지하고 타측은 상기 모터 모듈과 결합되어 회전축을 중심으로 회전하는 펌프 모듈과 결합되는 펌프 하우징과;
    상기 펌프 모듈을 수용 가능하게 상기 펌프 하우징과 결합되는 펌프 커버와;
    상기 펌프 모듈은, 상기 모터 모듈과 결합되어 회전하는 로터와, 상기 로터에 출입 가능하게 결합된 복수의 베인과, 상기 베인의 단부가 접촉되어 상기 베인을 안내하고 유체를 흡입 토출 가능하게 상기 로터 사이에 압력실을 형성하도록 상기 펌프 하우징에 결합되는 캠링을 포함하되,
    상기 압력실은 체적이 점점 증가하면서 흡입되는 흡입부와 체적이 점점 감소하는 토출부로 구분되고 상기 토출부의 상류측에 마련되어 가압된 유체가 토출되는 저압 토출부와 상기 토출영역의 하류측에 마련되어 가압된 유체가 토출되는 고압 토출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 베인 펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저압 토출부 및 상기 고압 토출부는, 상기 펌프 하우징 또는 상기 펌프커버에 함몰 형성된 저압 및 고압 토출그루브와 상기 저압 및 고압 토출그루브에서 연장되어 상기 펌프 하우징의 외측으로 안내하는 저압 및 고압 토출공을 포함하되,
    상기 펌프하우징의 판면으로부터 상기 고압 토출그루브의 제1 깊이는 상기 저압 토출그루브의 제2 깊이보다 큰 것을 특징으로 하는 전동 베인 펌프.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회전축을 중심으로 상기 압력실에서 상기 흡입부의 하류에서 상기 저압 토출부의 상류까지의 제1 각도와 상기 저압 토출부의 하류에서 상기 고압 토출부의 하류까지의 제2 각도는 동일한 것을 특징으로 하는 전동 베인 펌프.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 베인의 매수는 9개를 포함하며,
    상기 제1 각도와 상기 제2 각도는 41°를 포함하고,
    상기 제1 깊이는 15mm이고, 상기 제2 깊이는 5mm를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 베인 펌프.
  5. 제1항에서 있어서,
    상기 회전축과 상기 모터모듈이 결합되는 상기 펌프하우징에 결합되어 기밀을 유지하는 오일 실과,
    상기 오일 실이 결합되는 영역과 상기 흡입구가 연통된 것을 특징으로 하는 전동 베인 펌프.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 저압 토출부의 압력과 유량은 4bar, 8.6liter/min를 포함하고,
    상기 고압 토출부의 압력과 유량은 16bar, 10.8liter/min를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 베인 펌프.
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