원심력저감기능을 갖는 차량용 베인펌프{An automotive vane pump for generating anti-centrifugal force}
본 발명은 원심력저감기능을 갖는 차량용 베인펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전속도에 관계없이 일정한 토출압력과 토출량을 유지하여 동력손실을 방지함은 물론 안정된 작동을 통해 내구성도 향상시킬 수 있도록 된 원심력저감기능을 갖는 차량용 베인펌프에 관한 것이다. 일반적으로 파워조향장치와 같이 유압을 매개로 작동되는 차량용 장치들은 통상, 엔진출력에 의해 구동되어 유압을 발생하는 베인펌프(Vane Pump)를 이용하게 되는바, 이는 도 1에 도시된 바와 같이 엔진에 의해 구동되는 풀리(1)에 결합된 샤프트(2)에 의해 회전되면서 원심력에 의해 가변되는 다수의 블레이드(6)를 방사상으로 구비한 로터(5)를 수용한 스테이트(4)와, 커버(7)를 매개로 스테이트(4)가 수용되는 하우징(3)으로 구성되어진다. 이에 따라, 엔진과 함께 회전되는 풀리(1)와 함께 샤프트(2)가 회전하면 하우징(3)에 수용된 로터(5)가 동일하게 회전되고, 이 로터(5)의 회전원심력에 따라 블레이드(6)가 방사방향으로 출몰하여 로터(5)를 수용한 스테이트(4)를 따라 미끄럼 접촉하여 흡입구간(도시되어 있지 않음)에 가변적으로 용적이 증가하게 되고, 이로 인해 흡입구간에는 진공흡입력이 발생되어 오일탱크(도시되어 있지 않음)로부터 작동유를 흡입하여 유압을 발생 즉, 상기 스테이트(4)내로 유입된 작동유를 스테이트(4)의 좁은 부분으로 밀어 작동유를 압축시켜 유압을 발생시키게 된다. 그러나, 이와 같이 회전되는 로터(5)로부터 원심력을 통해 방사상으로 돌출되는 블레이드(6)를 매개로 유입된 작동유를 압축하면, 고속 회전 시 베인펌프의 압축량과 압력이 함께 증가되면서 블레이드(6)의 원심력도 동시에 증가하면서 스테이트(4)와의 마찰도 증가하고 결국, 서로 마찰되는 블레이드(6)와 스테이트(4)의 마모가 발생되고 소음도 심하게 증가되는 문제가 있게 된다. 또한, 이와 같이 서로 마찰되는 블레이드(6)와 스테이트(4)는 진동도 함께 발생시켜 엔진과 같이 주변장치들의 공진을 유발시켜 차량의 수명과 품질을 저하하는 심각한 문제가 발생됨은 물론이다.
이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 회전 시 블레이드에 작용하는 원심력에 반하게 작용하여 회전력의 증가에 따라 블레이드의 방사상 돌출을 억제하여 스테이트와 직접 접촉되지 않고 항상 일정한 간격을 유지시키도록 함에 그 목적이 있다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 베인펌프가 엔진에 의해 회전되는 풀리와 함께 샤프트를 매개로 회전되어 블레이드를 인출시키는 원심력의 크기에 상응되는 크기로 반대로 작용하도록 원심력을 발생하는 원심력발생수단이 구비된 로터를 수용한 스테이트와, 이 스테이트와 샤프트등에 의해 유·출입되는 작동유의 밀폐등을 위한 커버를 매개로 기밀을 유지하는 하우징으로 구성되되, 상기 원심력발생수단은 로터에 방사상으로 형성되어 블레이드가 수용된 슬랏에 구비되어 블레이드의 이동에 의해 압축되는 스프링으로 이루어진 탄성부재와, 상기 블레이드가 수용된 슬랏에 이어진 연결홈을 통해 중앙의 개구된 연통홈으로 노출되는 원심추로 구성되는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래에 따른 베인펌프의 분리 구성도 도 2는 본 발명에 따른 원심력저감기능을 갖는 차량용 베인펌프의 분리 구성도 도 3은 본 발명에 따른 원심력저감기능을 갖는 반 원심력발생수단의 사시도 도 4는 본 발명에 따른 원심력저감기능을 갖는 반 원심력발생수단의 부분 단면도 도 5는 본 발명에 따른 원심력저감기능을 갖는 반 원심력발생수단의 작동 상태도 <도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> 1 : 풀리 2 : 샤프트 3 : 하우징 4 : 스테이트 5 : 로터 5a : 슬릿 5b : 연결홈 5c : 연통홈 6 : 가변수단 6a,...,6N : 블레이드 7 : 커버 8: 케이스 9 : 원심력발생수단 9a : 탄성부재 9b : 원심추 9b1 : 제1링크 9b1' : 힌지 9b1" : 제2링크 9b1'" : 구 9c : 연결링
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 원심력저감기능을 갖는 차량용 베인펌프의 분리 구성도를 도시한 것인바, 본 발명의 베인펌프는 엔진에 의해 구동되는 풀리(1)에 결합된 샤프트(2)와, 이 샤프트(2)에 결합되어 함께 회전되면서 발생되는 원심력의 크기에 따라 가변적으로 인출되는 다수의 블레이드(6)를 방사상으로 구비한 로터(5)를 내부에 수용한 스테이트(4), 이 스테이트(4)에 수용된 로터(5)에 구비되어 블레이드(6)의 방사상 인출에 반하여 블레이드(6)를 로터(5)내로 끌어당기도록 원심력을 발생하는 원심력발생수단(9), 상기 스테이트(4)와 샤프트(2)등이 수용되면서 작동유의 유·출입구조를 갖는 하우징(3) 및 이 하우징(3)의 밀폐등을 위한 커버(7)로 구성되어진다. 여기서, 상기 원심력발생수단(9)은 도 3에 도시된 바와 같이 로터(5)에 방사상으로 형성되어 블레이드(6)가 수용된 슬랏(5a)에 구비되어 블레이드(6)의 이동에 의해 압축되는 스프링으로 이루어진 탄성부재(9a)와, 상기 블레이드(6)가 수용된 슬랏(5a)에 이어진 연결홈(5b)을 통해 중앙의 개구된 연통홈(5c)으로 노출되는 원심추(9b)로 구성되어 진다. 즉, 상기 원심추(9b)는 도 4에 도시된 바와 같이 블레이드(6)의 한 쪽 끝에 고정된 제1링크(9b1)와, 이 제1링크(9b1)에 힌지(9b1')를 매개로 결합된 제2링크( 9b1") 및 이제2링크(9b1")의 한쪽 끝에 결합된 일정 무게를 갖는 구(9b1'")로 구성되어진다. 여기서, 상기 원심추(9b)는 로터(5)의 연통홈(5c)에 삽입되어 원심력에 의해 상·하 이동되는 연결링(9c)을 매개로 방사상으로 구비된 다수의 블레이드(6)에 각각 구비된 제1·2링크(9b1,9b1")를 결합하는 힌지(9b1')가 구비되어진다. 미설명 도면부호 8은 상기 원심추(9b)를 감싸주도록 로터(5)에 구비된 케이스이다. 이하 본 발명의 작동을 상세히 설명한다. 본 발명의 베인펌프는 전술한 종래의 경우와 같이 엔진과 함께 회전되는 풀리(1)의 회전력을 샤프트(2)를 매개로 전달받아 회전하는 로터(5)에 의해 발생되는 원심력에 따라 블레이드(6)가 방사방향으로 출몰하여 스테이트(4)내에서 오일탱크로부터 작동유를 흡입하도록 진공흡입력을 발생하면서 유입된 작동유를 압축시켜 유압을 발생시키게 된다. 이때, 상기 블레이드(6)가 방사상으로 출몰하도록 작용하는 로터(5)의 회전력은 원심력발생수단(9)의 원심추(9b)를 함께 회전시켜 그 원심력의 크기에 따라 상기 블레이드(6)를 로터(5)내부로 유입시키게 되는데, 이를 로터(5)의 회전속도에 따라 상세히 설명한다. 먼저, 상기 로터(5)가 저속 회전을 하게 되면 로터(5)의 회전에 따라 발생된 원심력이 블레이드(6)를 로터(5)밖으로 최대한 인출시키게 되는데 이때, 상기 로터(5)와 함께 회전되는 원심력발생수단(9)의 원심추(9b)에도 원심력이 작용하지만, 상기 로터(5)의 중심에서 원심추(9b)의 구(9b1'")까지의 반경이 상기 블레이드(6)의 한쪽 끝까지의 반경에 비해 작아 상대적으로 작은 크기의 원심력이 발생함과 더불어 로터(5)의 슬랏(5a)에 구비된 탄성부재(9a)인 스프링 탄성력의 반발력이 블레이드(6)를 밖으로 밀어내도록 작용하게 된다. 이에 따라, 상기 원심추(9b)에 발생된 원심력은 블레이드(6)를 로터(5)쪽으로 잡아당기지 못하게 되어, 로터(5)로부터 블레이드(6)가 최대한 인출되어 스테이트(4)와 미끄럼 접촉되면서 큰 압축력을 발생하여 큰 유압을 발생하게된다. 이어, 상기 로터(5)의 회전이 저속에서 중속으로 빨라지면 회전되는 로터(5)에 의해 발생되는 원심력은 블레이드(6)를 바깥쪽으로 더욱 큰 힘으로 밀러내려 하지만 일정무게를 갖는 구(9b1'")를 구비한 원심추(9b)의 원심력이 상대적으로 더욱 크게 되어 블레이드(6)를 로터(5)의 안쪽으로 끌어드리게 된다. 즉, 상기 원심추(9b)의 원심력이 밖으로 나가려는 블레이드(6)의 원심력을 저지하고 안쪽으로 끌어당기면서 탄성부재(9a)인 스프링의 반발력을 이겨내고 압축시키면서 블레이드(6)를 안 쪽으로 끌어들이게 된다. 이에 따라, 상기 블레이드(6)는 스테이트(4)의 내면과 약간의 간격을 두고 즉, 미끄럼 마찰되지 않으면서 회전되므로 저속 회전시에 비해 상대적으로 작은 압축력을 발생하게 되지만, 이러한 압축력 손실은 속도의 증가에 따른 압축력 상승에 비해 그리 크지 않으므로 작동유의 유압을 저하시키지 않게 됨은 물론이다. 또한, 상기 로터(5)의 회전이 중속에서 고속으로 더욱 빨라지면 회전되는 로터(5)에 의해 발생되는 원심력은 원심추(9b)의 원심력을 더욱 크게 발생시켜 블레이드(6)를 로터(5)의 안쪽으로 더욱 깊이 끌어드리게 된다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 원심추(9b)의 원심력이 밖으로 나가려는 블레이드(6)의 원심력을 저지하고 안쪽으로 끌어당기면서 탄성부재(9a)인 스프링을 압축시키면서 블레이드(6)를 안 쪽으로 끌어들이게 되는데 이때, 상기 원심추(9b)의 연결링(9c)은 로터(5)의 면 쪽으로 눕혀지는 구(9b1'")에 의해 상승되는 제1·2링크(9b1,9b1")를 결합한 힌지(9b1')와 함께 위로 상승되어 진다. 이에 따라, 상기 블레이드(6)는 스테이트(4)의 내면과 로터(5)의 중속 회전시에 비해 좀더 큰 간격을 두고 미끄럼 마찰되지 않으면서 회전되지만, 저속이나 중속 회전시에 비해 상대적으로 큰 속도로 회전되므로 큰 압축력을 발생시켜 작동유의 유압을 크게 상승시키게 된다. 이와 같이, 블레이드(6)가 스테이트(4)의 내면과 미끄럼 마찰되면서 회전되는 로터(5)의 저속 회전에 비해 중속과 고속 회전 시 상기 블레이드(6)가 스테이트(4)의 내면과 약간의 간격을 두고 회전되므로 마찰과 소음이 발생되지 않게 됨은 물론이다. 한편, 상기 로터(5)의 회전이 고속에서 중속으로 다시 중속에서 저속으로 저하되면 원심력 발생수단(9)의 원심추(9b)에 작용하는 원심력이 작아지게 되고, 이에 따라 탄성부재(9a)인 스프링이 복원되면서 블레이드(6)를 로터(5)밖으로 밀어내어 하방으로 이동되는 제1·2링크(9b1,9b1")를 결합한 힌지(9b1')와 함께 연결링(9c)이 하강되어 도 4와 같은 형상을 이루게됨은 물론이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 원심력을 매개로 블레이드를 방사상으로 출몰시키는 로터에 의해 블레이드를 로터안 쪽으로 잡아당기도록 반대로 작용하는 원심력을 발생시켜 증가되는 로터의 회전 속도에 의해 블레이드와 스테이트사이에 간격을 형성하여 마찰을 방지함은 물론 소음의 발생도 방지하여 회전속도에 관계없이 일정한 토출압력과 토출량을 유지하여 동력손실을 방지함은 물론 안정된 작동을 통해 내구성도 향상시키는 효과가 있게 된다. |
