펌프

펌프{PUMP}

본 발명은 제1항의 전제부에 따른 펌프에 관한 것이다.

여기에서 언급하는 종류의 펌프들은 이미 공지되어 있다. 유럽 특허 출원 EP 0 758 716 A2호에 공지된 펌프는 각각 하나의 흡입 영역과 토출 영역을 가진 2개의 펌프 섹션을 포함한다. 소비 장치로의 유출 영역을 포함하는 압력 챔버가 제공되며, 펌프는 작동 동안 유체를 흡입 영역들로부터 압력 챔버 내로 이송하고 계속해서 유출 영역을 통해 소비 장치로 이송한다. 펌프는 회전축을 중심으로 회전할 수 있는 샤프트에 작동적으로 연결된 회전자를 포함한다. 회전자 내에 이송 요소들이 -반경방향으로 볼 때- 변위 가능하게 수용되며, 이송 요소들이 베인으로서 형성됨에 따라, 공지된 펌프는 전체적으로 베인 펌프로서 형성된다. 펌프의 기능은, 회전자가 작동 동안 샤프트에 의해 구동되어 환형 외곽부 내에서 회전하고, 이에 의해 2개의 초승달형 이송 챔버가 형성되며, 이들 이송 챔버는 반경방향으로 변위 가능한 이송 요소들에 의해 관통된다. 그로 인해, 회전자의 회전 시 커지고 작아지는 공간들, 즉 흡입 영역 및 토출 영역이 생긴다. 회전자는 이송 요소들 내에서 반경방향으로 방출 영역들을 가지며, 이들 방출 영역은 제1 유체 경로에 의해 하나 이상의 토출 영역과 적어도 부분적으로 연결된다. 예컨대, 상기 베인 펌프의 경우 하측 베인 홈들이 제공되고, 이들을 통해 방출 영역들이 펌프의 기동 시 베인을 밀어내기 위해 하나 이상의 토출 영역과 유동 연결된다. 이송 요소들은 펌프의 작동 동안 회전자 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해서뿐만 아니라, 제1 유체 경로를 통해 방출 영역들에 인가되는 펌프 압력의 지원을 통해서도 반경방향으로 밖으로 밀려나며, 그 결과 이들 이송 요소는 환형 외곽부의 내주면에 밀착하여 작동한다. 일반적으로 펌프는 자신의 회전축이 실질적으로 수평 방향으로 뻗도록 배치된다. 펌프가 작동 상태 온도에서 멈추면, 상부에 배치된 이송 요소들이 중력 때문에 회전자에 제공된 상기 이송 요소들의 수용부 내로 슬라이딩되고, 그 결과 흡입 영역과 토출 영역 사이에 이송 요소들로 인해 존재할 수 있는 분할부가 배제된다. 그럼으로써 상부에 배치된 펌프 섹션에서 이를테면 단락이 발생한다. 하부에 배치된 이송 요소들은 중력 때문에 환형 외곽부과 접촉된 상태로 유지되므로, 이 경우 흡입 영역과 토출 영역은 밖으로 나온 이송 요소들에 의해 분리된다.

이제, 펌프에 의해 이송된 유체, 예컨대 유압유가 냉각되면 그 점도가 증가함에 따라, 이송 요소들의 운동성이 약화한다. 펌프가 작동되면, 냉간 시동 시 펌프 섹션 내 단락 때문에 어쨌든 이송 용량이 현저히 감소한다. 이런 문제를 피하기 위해, 유럽 특허 출원 EP 0 758 716 A2호에 따른 펌프의 경우 냉간 시동 장치가 제공되며, 이 냉간 시동 장치는 제1 기능 위치에서 예압되어 있는, 냉간 시동 플레이트 형태의 냉간 시동 요소를 포함한다. 이 냉간 시동 요소는 제1 기능 위치에서, 토출 영역들로부터 압력 챔버로 연결되는 제2 유체 경로를 차단한다. 바람직하게는, 동시에 양 펌프 섹션들의 양 토출 영역 간 유동 연결 역시 냉간 시동 요소에 의해 차단된다. 제2 기능 위치에서 냉간 시동 요소는 제2 유체 경로를 개방한다. 이 경우 냉간 시동 요소는, 펌프의 작동 동안 토출 영역들에서 발생한 펌프 압력에 의해 예압에 반하여 제2 기능 위치로 변위될 수 있도록 형성되고 배치된다. 제1 기능 위치에서는 토출 영역들과 압력 챔버 간 유동 연결이 형성되지 않으므로, 기동 시 펌프에 의해 이송되는 유체가 완전히 제1 유체 경로를 통해 방출 영역들로 이송된다. 이러한 방식으로 이송 요소들이 회전자에 제공된 이송 요소 수용부 밖으로 방출됨에 따라, 정지 상태에서 형성되어 있던, 흡입 영역과 토출 영역 간 단락이 종결된다. 특히 바람직하게 제1 유체 경로는, -회전자의 회전과 관련하여 볼 때- 즉각 흡입 영역을 관통하여 나아가는 그의 방출 영역들에 유체를 공급하도록 형성된다. 그럼으로써 펌프는 냉간 시동 시 신속하게 완전 이송 용량에 도달한다. 토출 영역들에서 펌프 압력이 냉간 시동 요소를 제1 기능 위치에 보유하는 예압력을 초과하면, 상기 냉간 시동 요소는 예압력에 반하여 자신의 제2 기능 위치로 변위되고, 그 결과 이제 토출 영역들로부터 압력 챔버로 뻗어 있는 제2 유체 경로도 개방한다. 그럼으로써 이제 펌프 압력이 충분하면 유체 역시 압력 챔버와 유출 영역을 거쳐 소비 장치로 이송된다.

이 경우, 냉간 시동 요소는 펌프의 작동 동안 항시 토출 영역들 반대편 측면에 방출 영역 내 전반적인 시스템 압력이 가해진다. 그러므로 가산되는 2개의 힘 성분이 한편으로는 제1 기능 위치의 방향으로 냉간 시동 요소에, 즉 예압력에 작용하고, 다른 한편으로는 유출 영역 내 전반적인 시스템 압력 때문에 작용하는 힘에 작용한다. 이들 힘은, 냉간 시동 요소가 계속 제2 기능 위치에 보유될 수 있도록 하기 위해, 펌프의 작동 동안 펌프 압력에 의해 평형을 이루어야 한다. 따라서 하나 이상의 토출 영역 내 펌프 압력은 언제나 예압력에 상응하는 크기만큼 유출 영역 내 전반적인 시스템 압력보다 더 커야 한다. 이러한 추가 압력차는 펌프에 의해 지속적으로 야기될 수 있으므로, 상기 펌프는 높은 출력 소모를 갖는다.

본 발명의 과제는 언급한 단점이 없는 펌프를 제공하는 것이다. 특히, 동일한 이송 용량에서 펌프의 출력 소모가 감소하며, 이 해법은 공간 절약적이면서도 경제적으로 구현되어야 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 제1항의 특징들을 가진 펌프가 제공된다. 제2 기능 위치에서 적어도 국부적으로 냉간 시동 요소의, 토출 영역 반대편을 향하는 감압면이 감압 수용부 내에 배치되어, 펌프의 작동 동안 상기 감압면에 유출 영역 내 시스템 압력보다 작은 압력이 가해짐으로써, 냉간 시동 요소를 전체적으로 제1 기능 위치로 밀어내는 힘이 현저히 감소한다. 즉, 냉간 시동 요소에 작용하는 압력이 국부적으로 감소함으로써 펌프의 작동 동안 상기 펌프가 계속해서 제2 기능 위치에서 개방되어 있도록 하기 위해 더 작은 힘이 요구되고, 그 결과 펌프 압력과 시스템 압력 간의 더 작은 압력차가 요구된다. 특히, 상기 해법에 따르면 더 이상 냉간 시동 요소의 토출 영역 반대편 표면 전체에 시스템 압력이 가해지는 것이 아니라, 오히려 어떠한 경우라도 감압면에 더 작은 압력이 가해짐으로써 상기 표면에 가해지는 압력이 국부적으로 경감된다. 특히 바람직하게는 이러한 더 작은 압력은 펌프의 주변 압력, 특히 펌프의 주변의 전반적인 대기 압력에 상응한다. 감압면과 감압 수용부는 펌프 내에 공간 절약적이면서도 경제적으로 제공될 수 있다. 이러한 감압을 통해 - 이미 설명한 것처럼 - 일측의 펌프 압력과 타측의 시스템 압력 간의 차이가 감소함에 따라, 펌프는 동일한 이송 용량에서 더 낮은 출력 소모량을 갖는다.

펌프의 한 바람직한 실시예는 베인 펌프로서 형성된다. 이 경우 회전자의 원주 벽에 슬롯들이 제공되며, 이들은 베인을 - 반경방향으로 볼 때 - 변위 가능하게 수용한다. 회전자가 펌프의 작동 동안 회전하면, 베인들은, 회전자의 회전각에 따라 회전자가 배치되어 있는 환형 외곽부의 내주벽의 윤곽부를 통해 사전에 설정된 거리만큼 슬롯으로부터 빠져나온다. 이때, 베인들은 환형 외곽부의 내주면에서 작동한다. 한편으로 원심력에 의해 그리고 다른 한편으로는 방출 영역들에 인가되는 펌프 압력에 의해 베인들이 환형 외곽부의 내주면으로 밀린다.

펌프의 또 다른 한 실시예는 롤러 셀 펌프로서 형성된다. 이때, 이송 요소들은 롤러로서 형성되며, 이들 롤러는 이에 상응하게 형성된, 회전자의 수용부 리세스 내에 - 반경방향으로 볼 때 - 변위 가능하게 수용되어 있다. 이 경우, 롤러들은 바람직하게 환형 외곽부의 내주면에서 활주하며, 환형 외곽부 내에 회전자가 배치된다. 나머지는 롤러 셀 펌프의 기능이 베인 펌프의 기능과 일치하므로, 베인 펌프의 설명을 참고한다.

펌프는 압력 챔버와 흡입 챔버를 포함하는 하나의 펌프 섹션만을 가질 수 있다. 토출 영역은 이 경우 바람직하게는 방출 영역들과 유동 연결되며, 이들은 - 원주 방향으로 볼 때 - 흡입 영역의 높이에 배치된다. 그러므로 펌프의 시동 시 이송 요소들은 흡입 영역에서 환형 외곽부로 밀림으로써 펌프의 흡입 기능이 시동 시부터 보장된다.

펌프가 복류식으로 형성되는 실시예 역시 바람직하다. 이런 경우, 펌프는 2개의 펌프 섹션을 포함하며, 제1 펌프 섹션은 제1 토출 영역 및 이것에 할당된 제1 흡입 영역을 가지며, 제2 펌프 섹션은 제2 흡입 영역과 이것에 할당된 제2 토출 영역을 갖는다. 이 경우, 바람직하게는 제1 토출 영역으로부터 방출 영역들로의 유동 연결이 제공되며, 이들은 - 원주 방향으로 볼 때 - 제2 흡입 영역의 높이에 배치된다. 이때, 제1 토출 영역은 바람직하게는 펌프를 정확하게 설치할 경우 아래에 배치된다. - 회전자의 회전 방향으로 볼 때 - 제1 토출 영역에 후행하는, 제2 흡입 영역은 이것에 할당된 방출 영역에서 펌프의 시동 시 유체를 공급받으므로, 상부에 놓인 제2 펌프 섹션 역시 거의 펌프의 시동 시부터 이송 용량을 발생시킬 수 있다.

제2 토출 영역과 방출 영역들 간 유동 연결이 제공될 수 있으며, 이들은 - 원주 방향으로 볼 때 - 제1 흡입 영역의 높이에 배치되어 있다. 대안으로서 바람직하게는 방출 영역들 역시 제1 흡입 영역의 높이에서 제1 토출 영역과 유동 연결될 수 있으며, 이런 경우 바람직하게는 제2 토출 영역은 방출 영역들과 유동 연결되지 않는다. 특히, 펌프의 형성과 관련하여 바람직하게는 정지 시 상측 펌프 섹션에 들어와 있는 이송 요소들을 이들의 기능 위치로 방출하기 위해, 규정에 맞게 설치할 경우 하측에 있는 펌프 섹션이 상측에 있는 펌프 섹션의 흡입 영역의 방출 영역들에 가압 유체를 공급한다. 추가로, 제1 토출 영역이 이에 할당된, 제1 흡입 영역의 방출 영역들과도 유동 연결될 수 있다. 이 냉간 시동 요소는 이의 제1 기능 위치에서 바람직하게는 제1 토출 영역과 제2 토출 영역 간 유동 연결 역시 차단한다.

냉간 시동 요소가 냉간 시동 플레이트로서 형성되는 것을 특징으로 하는 펌프가 바람직하다. 이런 경우에 냉간 시동 플레이트는 이의 제1 기능 위치에서 바람직하게는 하나 이상의 토출 영역을 커버하므로, 상기 토출 영역은 압력 챔버와 유동 연결되지 않는다. 냉간 시동 플레이트가 자신의 제1 기능 위치에 배치되는 경우, 복류식으로 형성된 펌프의 양 토출 영역들 간 유동 연결 역시 이 냉간 시동 플레이트에 의해 차단되는 것이 바람직하다. 하나의 토출 영역만이 방출 영역들과 유동 연결되는 실시예에서는, 냉간 시동 플레이트가 이 토출 영역을 커버하고 방출 영역들과 유동 연결되지 않은 제2 토출 영역과의 연결을 차단하면 그것으로 충분하다.

냉간 시동 요소, 특히 냉간 시동 플레이트는 바람직하게는 스프링 요소에 의해 자신의 제1 기능 위치로 예압된다. 이 스프링 요소는 바람직하게는 코일 스프링으로서 형성된다.

이런 펌프의 대안적 실시예에서, 냉간 시동 요소는 하나 이상의 냉간 시동-밸브 인서트를 포함한다. 이 펌프가 2개의 펌프 섹션들을 포함하면, 각 펌프 섹션에 바람직하게는 별도의 냉간 시동 밸브 인서트가 할당된다. 감압면은 이와 같은 실시예에서 바람직하게는 냉간 시동 밸브 인서트의 피스톤에 배치되므로, 피스톤에 작용하는 압력이 감소한다.

감압 수용부가 보어로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 펌프 역시 바람직하다. 바람직하게는 보어가 펌프의 하우징 내에 배치된다. 이와 같은 방식으로 감압 수용부 및 감압면의 콤팩트하고 공간 절약적인 배치가 가능하다. 특히, 펌프 하우징 내에 감압 수용부를 통합하면 별도의 요소가 필요하지 않다.

감압 수용부로 감압 보어가 통하는 것을 특징으로 하는 펌프 역시 바람직하다. 상기 감압 보어는 펌프의 주변과 또는 펌프에 의해 이송되는 유체 저장 탱크와 유동 연결된다. 이 감압 보어에 의해 감압 수용부에 작용하는 압력이 감소한다. 감압 보어가 펌프의 주변과 유동 연결되면, 감압 보어의 영역에 그리고 감압 수용부의 영역에서도 주위 압력, 바람직하게는 대기 압력이 우세하다. 이런 경우에 감압면에 제공되는 압력은 유출 영역 내 펌프의 압력보다 분명히 작다. 대안으로서 또는 추가로 감압 보어가 펌프에 의해 이송되는 유체 저장 탱크와 유동 연결된다. 이때, 펌프는 저장 탱크로부터 소비 장치로 유체를 이송하고, 소비 장치로부터 유체가 바람직하게 다시 저장 탱크 내로 복귀한다. 이때 펌프는 소비 장치를 이용하여 소비 장치에 유동 연결된 유출 영역과 저장 탱크 간의 압력차를 발생시킨다. 그런 점에서, 저장 탱크 내에는 항시, 유출 영역에서 소비 장치를 통해 사전 설정된 시스템 압력보다 더 작은 압력이 존재한다. 즉, 이런 경우에도 감압면은, 펌프의 작동 동안 유출 영역 내 시스템 압력보다 작은 압력을 제공받는다. 바람직하게는 저장 탱크가 무압력 상태로 형성됨에 따라, 여기에서도 대기압 또는 주변 압력이 존재한다. 이는 특히 저장 탱크가 주변에 대해 통기되는 경우이다.

감압 수용부가 원통형으로 형성되는 펌프 역시 바람직하다. 특히 바람직하게는 감압 수용부가 원통형 보어로서, 특히 펌프의 하우징에 형성된다. 특히 바람직하게는 감압 수용부가 원기둥 형태로, 특히 원기둥 형태의 보어로서 형성된다.

감압 수용부가 축방향 바닥면을 갖는 것을 특징으로 하는 펌프 역시 바람직하다. 이때, "바닥면" 개념은 펌프의 회전축에 대해 실질적으로 수직인, 바람직하게는 정확하게 수직으로 정렬된 면을 말하며, 이 바닥면은 - 축방향으로 볼 때 - 감압 수용부를 제한한다.

축방향이란 기본적으로 펌프의 회전축을 따라서 정렬된 방향을 말한다. 원주 방향은 회전축을 동심으로 에워싸는 방향이다. 반경방향은 회전축에 대해 수직인 방향이다.

감압 보어는 바람직하게는 바닥면으로 통한다. 감압면은 바람직하게는 제1 기능 위치에서 바닥면으로부터 제1 거리에 그리고 제2 기능 위치에서 제2 거리에 배치된다. 이때, 제2 거리는 제1 거리보다 짧다. 그러므로 냉간 시동 요소가 제1 기능 위치에서 제2 기능 위치로 변위되면 감압면은 바닥면으로 변위된다. 펌프의 일 실시예에서 감압면은 제2 기능 위치에서 축방향 바닥면에 접촉한다.

감압 수용부가 이를 에워싸는 벽에 축방향 단부면을 갖는 펌프의 실시예 역시 바람직하다. 이 축방향 단부면은 바람직하게는 환형 면으로서 형성된다. 축방향 단부면에 제1 밀봉 요소가 배치되며, 여기에 냉간 시동 요소의 후면이 제2 기능 위치에서 밀착된다. 상기 단부면은 바람직하게는 회전축에 대해 수직으로 정렬된다. 따라서 바람직하게는 냉간 시동 요소의 후면 역시 회전축에 대해 수직 방향으로 정렬된다. 제1 밀봉 요소는 상기 단부면을 따라서 원주 방향으로 연장되고, 그 결과 후면이 제2 기능 위치에서 상기 단부면에 밀착될 수 있다. 그로 인해, 감압 보어와 유동 연결되어 있는, 감압 수용부의 내부 체적이 압력 챔버에 대하여 밀봉됨으로써, 시스템 압력이 잔여 후면에만 작용하는 반면, 감압 수용부의 영역에 배치된 감압면은 감압 보어 또는 감압 수용부 내 우세 압력을 제공받으며, 이때 우세 압력은 시스템 압력보다 작다. 제1 밀봉 요소는 바람직하게 오링(O-ring)으로서 형성된다. 상기 단부면에 홈, 특히 환형 홈이 제공될 수 있으며, 이 환형 홈 내에 제1 밀봉 요소가 수용된다. 제1 밀봉 요소 및 바람직하게는 이것이 배치되는 환형 홈은 바람직하게 펌프의 회전축에 대해 동심으로 배치된다.

냉간 시동 요소가 토출 영역 반대편에 감압 돌출부를 가지며, 이 감압 돌출부에 감압면이 배치되는 것을 특징으로 하는 펌프가 바람직하다. 이때, 감압 돌출부는 감압 수용부 내에서 변위 가능하게 안내된다. 바람직하게는 감압 돌출부가 냉간 시동 요소의 후면에서 시작하여 토출 영역으로부터 실질적으로 회전축의 방향으로 멀어져서 감압 수용부 내로 연장된다. 감압면은 바람직하게는 토출 영역 반대편을 향하며 회전축에 대해 수직 방향으로 정렬된 축방향 단부면으로서 감압 돌출부에 형성된다.

한 바람직한 실시예에서 감압 돌출부는 감압 수용부의 횡단면 형상에 대응되는 횡단면 형상을 갖는다. 한 바람직한 실시예에서 감압 돌출부와 감압 수용부 모두 원통 대칭형으로, 특히 원기둥 형태로 형성된다. 감압 돌출부가 감압 수용부 내에 변위 가능하게 안내되는 또 다른 실시예들도 가능하다.

이런 맥락에서, 감압 돌출부가 유격이 있는 상태로 감압 수용부 내에서 안내되는 펌프의 실시예가 바람직하다. 이는 특히 감압 돌출부의 최대 외경이 감압 수용부의 최소 외경보다 적어도 약간 더 작음을 의미한다. 이런 실시의 장점은 감압 수용부의 벽과 감압 돌출부의 외주면 간 마찰력이 감소한다는 데 있다. 그러나 이러한 유격 끼워맞춤(clearance fit)은, 감압 수용부 내에서 감압 돌출부의 충분한 안내가 이루어져 제1 기능 위치로부터 제2 기능 위치로 또는 그 반대로 냉간 시동 요소의 변위 동안 감압 수용부 내에 감압 돌출부가 끼이지 않도록, 실시되는 것이 바람직하다.

감압 돌출부가 구형으로 형성되는 펌프의 실시예 역시 바람직하다. 이런 경우에 감압 돌출부는 - 회전축의 방향으로 볼 때 - 처음엔 후면에서 시작하여 최대 직경의 영역까지 증가하는 가변적인 외경을 가지며, 이것은 최대 직경의 상기 영역에서 시작하여 감압면으로 다시 감소한다. 감압 돌출부의 최대 외경 영역이 감압 수용부 내에서 센터링되어 안내된다. 감압 돌출부가 구형으로 설계됨으로써, 제1 기능 위치로부터 제2 기능 위치로 또는 그 반대로 냉간 시동 요소의 스트로크 시, 회전축에 대한 발생 가능한 젖혀짐 및/또는 각도 조정 시 냉간 시동 요소의 끼임이 효과적으로 방지된다. 이와 동시에, 최대 외경의 영역에서만 접촉이 이루어지기 때문에 감압 돌출부와 감압 수용부 간 마찰이 감소한다.

감압 돌출부에 배치된 감압면이 제2 밀봉 요소에 의해 에워싸이며, 상기 제2 밀봉 요소에 의해 감압 돌출부가 제2 기능 위치에서 축방향 바닥면에 밀착되는 펌프의 실시예 역시 바람직하다. 제2 밀봉 요소는 바람직하게 오링으로서 또는 성형 시일로서 형성된다. 예컨대 제1 밀봉 요소와 제2 밀봉 요소로서 밀봉 요소를 열거했다고 해서 이것이 이 펌프의 모든 실시예에서 반드시 여기에 그리고 하기에 언급하는 모든 밀봉 요소가 제공되어야 함을 결코 의미하지 않는다. 오히려 밀봉 요소들의 넘버링은 이들을 관념적으로 구별하는 데에만 이용된다. 즉, 제1 밀봉 요소만을 포함하는 펌프의 실시예가 가능하다. 제2 밀봉 요소만을 포함하는 펌프의 실시예 역시 가능하다. 또는, 제1 밀봉 요소와 제2 밀봉 요소를 모두 포함하는 펌프의 실시예 역시 가능하다.

제2 밀봉 요소는 바람직하게는 감압면의 영역에서 감압 돌출부에 영구적으로 고정된다. 이때, 감압 돌출부는, 적어도 냉간 시동 요소의 제2 기능 위치에서 축방향 바닥면에 확실히 밀착될 정도로 - 축방향으로 볼 때 - 축방향 바닥면을 향해 감압면 위로 돌출한다. 한 바람직한 실시예에서, 냉간 시동 요소는 - 반경방향으로 볼 때 - 감압 수용부의 벽으로부터 충분히 이격되도록 형성되며, 그 결과 냉간 시동 요소의 스트로크 시 제2 밀봉 요소에 의해 냉간 시동의 운동을 방해할 수도 있는 어떤 추가의 마찰력도 발생하지 않는다.

이와 같은 실시예는 감압 돌출부가 구형으로 형성되는 경우 특히 적절하게 구현될 수 있다. 이런 경우에 감압 돌출부의 외경은 감압면의 영역에서 감압 수용부의 벽과 상호 작용하는 최대 외경보다 어쨌든 더 작다. 그러므로 제2 밀봉 요소는 이것이 감압 수용부의 벽과 접촉하지 않도록 감압면의 영역에 배치될 수도 있다.

냉간 시동 요소가 제2 기능 위치에 도달하면, 제2 밀봉 요소는 축방향 바닥면에 밀착된다. 이때, 감압 보어는 - 반경방향으로 볼 때 - 제2 밀봉 요소 내에 배치되므로, 감압면의 영역이 반경방향으로 제2 밀봉 요소 내에서 상기 제2 밀봉 요소가 축방향 바닥면에 밀착된 후 시스템 압력과 관련하여 더 작은 압력을 받으므로, 냉간 시동 요소에 대한 압력이 전반적으로 감소한다.

작동 원리가 반대인 경우, 제2 밀봉 요소가 축방향 바닥면에 제공되는 것도 가능하다. 이 경우, 제2 밀봉 요소는 바람직하게 축방향 바닥면에 제공된 홈, 특히 환형 홈 내에 배치되며, 상기 환형 홈은 바람직하게 오링으로서 형성된다. 냉간 시동 요소의 제2 기능 위치에서 감압면은 제2 밀봉 요소에 밀착된다.

감압 돌출부를 - 이의 둘레를 따라서 - 에워싸는 제3 밀봉 요소가 감압 돌출부에 배치되는 펌프의 실시예 역시 바람직하다. 이때, 제3 밀봉 요소는 감압 수용부를 에워싸는 벽에 밀착된다. 제3 밀봉 요소는 바람직하게는 오링으로서 형성되어 있다. 한 바람직한 실시예에서 감압 돌출부는 그 외주면에 홈, 특히 환형 홈을 가지며, 상기 홈 내에 제3 밀봉 요소가 배치된다.

이런 경우에도 "제3 밀봉 요소"로서 밀봉 요소의 열거는 제1 밀봉 요소 및 제2 밀봉 요소와의 관념적 구별에만 이용된다. 어느 실시예도 3개 밀봉 요소 모두를 반드시 가져야 하는 것은 아니다.

제3 밀봉 요소로 감압 수용부의 반경방향 밀봉이 달성되는 반면, 제1 밀봉 요소 및/또는 제2 밀봉 요소로 축방향 밀봉이 달성된다. 제3 밀봉 요소는 냉간 시동 요소의 각 기능 위치에서 감압 수용부의 벽에 밀착된다. 그러므로 냉간 시동 요소의 개방 스트로크 동안의 누출 경로는, 상기 누출 경로가 아직 제2 기능 위치에 배치되지 않는 동안에는, 제3 밀봉 요소에 의해 차단된다. 감압 돌출부는 짧고 콤팩트하게 형성될 수 있다. 그러나 감압 돌출부의 둘레의 영역에 배치된 밀봉 요소는 스트로크 시 작용하는 마찰을 증가시키므로, 냉간 시동 요소가 제1 기능 위치로부터 제2 기능 위치로 변위되기 위해 힘의 증가가 필요하다. 그 외에도, 감압 돌출부와 감압 수용부의 짧은 구조는 스트로크 시 냉간 시동 요소의 끼임이 발생할 수 있다는 단점을 갖는다.

감압 돌출부가 실질적으로 유격 없이 감압 수용부 내에서 안내되는 펌프의 실시예 역시 바람직하다. 이런 경우에 감압 돌출부의 외경과 감압 보어의 벽의 내경이 서로 정확하게 맞게 제조되므로, 이 경우 작은 최소의 유격만이 생긴다. 감압 수용부 내에 감압 돌출부의 끼임은 실질적으로 유격 없는 안내를 통해 거의 배제되지만, 동시에 이들 요소 간 상대 운동은 여전히 가능하다. 그러므로 "실질적으로 유격 없이"라는 표현은 한편으로는 끼임이 방지되면서 밀착된 상태로 안내되고, 다른 한편으로 이들 요소 간의 변위 역시 가능함을 의미한다. 감압 돌출부 및 감압 수용부의 길이는 바람직하게는 이 경우, 실질적으로 유격 없는 안내에 기반하여 추가의 시일이 생략될 수 있을 정도로 감압 보어쪽으로의 누출이 작아지도록, 선택된다. 즉, 이런 경우에 바람직하게는 제1 밀봉 요소도, 제2 밀봉 요소도, 제3 밀봉 요소도 필요하지 않다. 그러나 충분한 밀봉을 위해 감압 돌출부의 축방향 연장이 필요하기 때문에 설치 공간 수요가 커진다. 또한, 감압 보어에 대한, 감압 돌출부와 감압 수용부 간 - 작을지라도 - 영구적 누출 경로가 잔존한다.

감압 돌출부가 원주면에서 하나 이상의 - 원주 방향으로 뻗은 - 감압 홈을 갖는 실시예가 바람직하다. 이미 공지된 방식으로 이와 같은 감압 홈을 통해 감압 돌출부의 영역에서 반경방향 힘이 억제되는데, 그 이유는 감압 돌출부 둘레에서 전면적으로 감압 홈에 의해 압력이 보상될 수 있기 때문이다. 그러므로 감압 돌출부는 하나 이상의 감압 홈을 통해 센터링된다. 이는 실질적으로 유격 없이 안내되는 피스톤의 일반적 형태이고, 이미 공지되어 있으므로 더 상세히 다루지 않는다.

그럼에도 불구하고, 감압 돌출부가 적어도 거의 유격 없이 감압 수용부 내에서 안내되는 실시예의 경우에, 제1 밀봉 요소의 형태로 및/또는 제2 밀봉 요소의 형태로 축방향 시일을 제공하는 것이 가능하다. 이런 경우에, 감압 수용부 내에서 감압 돌출부의 유격은, 적어도 감압 돌출부를 센터링하기 위한 감압 홈이 요구되지 않을 만큼 커질 수 있다. 그 결과로 증가하는 누출은 제1 밀봉 요소 및/또는 제2 밀봉 요소의 형태인 축방향 시일에 의해 냉간 시동 요소의 제2 기능 위치에서 감소한다.

냉간 시동 요소가 전반적으로 감압 수용부 내에서 국부적으로 안내되는 피스톤으로서 형성되는 펌프의 실시예 역시 바람직하다. 이와 같은 실시예에서 냉간 시동 요소는 감압 돌출부를 가지지 않고 오히려 전반적으로 감압 수용부 내에서 안내되는 외주면을 포함하는 피스톤으로서 형성된다. 이와 같은 방식으로 냉간 시동 요소의 특히 짧은 구조가 구현될 수 있으며, 감압면은 냉간 시동 요소의, 토출 영역을 반대편을 향하는 전체 면에 비해 매우 크게 형성된다. 특히, 감압면은 냉간 시동 요소의 토출 영역 반대편을 향하는 거의 전체 면을 포함한다. 그러므로 냉간 시동 요소가 매우 효과적으로 감압된다. 물론 이와 같은 실시예에서는 감압 수용부가 냉간 시동 요소의 전체 둘레에 맞아야 하기 때문에, 반경방향으로 설치 공간 수요가 증가한다.

냉간 시동 요소의 외주의 영역이 전체적으로 구형으로 형성될 수 있다. 그럼으로써, 제1 기능 위치로부터 제2 기능 위치로의 개방 스트로크 동안 그리고 제2 기능 위치로부터 제1 기능 위치로의 폐쇄 스트로크 동안에도 끼임이 방지된다. 동시에 마찰력이 감소한다.

냉간 시동 요소의, 축방향 바닥면을 향하는 정지면에 제4 밀봉 요소가 배치되는 것을 특징으로 하는 실시예 역시 바람직하다. 이러한 구성은, 냉간 시동 요소가 전반적으로 감압 수용부 내에서 국부적으로 안내되는 피스톤으로서 형성되는 경우에 바람직하다. 이때, 냉간 시동 요소는 제2 기능 위치에서 제4 밀봉 요소를 이용해 바닥면에 밀착된다.

제4 밀봉 요소는 바람직하게 오링으로서 형성된다. 특히 바람직하게는 정지면에 홈, 특히 환형 홈이 제공되며, 이 홈 내에 제4 밀봉 요소가 배치된다.

이런 경우에도, 제4 밀봉 요소라는 명칭은 열거라는 측면에서 다른 밀봉 요소들과의 관념적 구별에만 이용된다. 펌프의 각 실시예가 모든 밀봉 요소를 포함해야 하는 것은 아니다.

냉간 시동 요소가 전반적으로 감압 수용부 내에서 국부적으로 안내되는 피스톤으로서 형성되는 펌프의 실시예에서는, 바람직하게 스프링 요소가 국부적으로 냉간 시동 요소의 리세스 내에 배치되고, 이때 냉간 시동 요소는 감압면의 일부인 냉간 시동 요소의 후면에 지지된다.

하기에서 도면을 참고하여 본 발명을 상술한다.

도 1은 제1 기능 위치에서 냉간 시동 요소를 포함하는 펌프의 제1 실시예의 개략도이다.
도 2는 제2 기능 위치에서 상기 냉간 시동 요소를 포함하는 펌프의 제1 실시예의 개략도이다.
도 3은 펌프의 제2 실시예의 개략도이다.
도 4는 펌프의 제3 실시예의 개략도이다.
도 5는 펌프의 제4 실시예의 개략도이다.
도 6은 펌프의 제5 실시예의 개략도이다.

도 1에는, 베인 펌프로서 형성되어 있는 펌프(1)의 제1 실시예의 일부 섹션에 대한 개략도가 도시되어 있다. 펌프(1)는, 내부에 펌프 어셈블리(5)가 수용되어 있는 하우징(3)을 포함한다. 이 펌프 어셈블리는, 회전축(A)을 중심으로 회전할 수 있는 샤프트(9)에 고정적으로 연결되어 있는 회전자(7)를 포함한다. 회전자(7)는 반경방향으로 연장되는, 여기서는 슬롯으로서 형성된 수용부들을 포함하며, 이 수용부들 내에 이송 요소들(11)이 - 반경방향으로 볼 때, 즉 회전축(A)에 대해 수직 방향으로 - 변위 가능하게 수용되어 있다.

그 외에도, 회전자(7)는 이송 요소들(11) 내에서 반경방향으로, 즉 회전축(A) 방향으로 볼 때, 방출 영역들(13)을 포함하며, 이 방출 영역들에는 펌프(1)의 작동 동안 방출 영역들(13)과 유동 연결되어 있는 하측 이송 요소 홈들(14)을 통해 펌프 압력이 가해지며, 그 결과 이송 요소들(11)은 회전축(A)을 중심으로 하는 회전자(7)의 회전에 의한 원심력에 의해서뿐만 아니라, 방출 영역들(13) 내에서 이송 요소들에 반경방향으로 작용하는 압력에 의해서도 상기 수용부들로부터 방출될 수 있다. 이때, 이송 요소들(11)은 환형 외곽부(17)의 내주면(15) 쪽으로 밀린다. 상기 내주면은, 하나 이상의, 바람직하게는 2개의, 특히 바람직하게는 초승달 형상인 이송 챔버들이 형성되도록, 구성된다. 이들 이송 챔버는 이송 요소들(11)에 의해 관통되며, 이때 도시되지 않은 흡입 영역과 도 1에 도시되어 있는 토출 영역(19, 19')을 각각 하나씩 포함하는 2개의 펌프 섹션이 형성된다. 상기 토출 영역들(19, 19')은 예컨대 압력판(21)에서 압력 키드니(pressure kidney)로서 형성된다. 토출 영역들(19, 19') 중 적어도 하나가, 여기서는 구체적으로 하측 토출 영역(19)만, 하측 이송 요소 홈들(14)로 형성된 제1 유체 경로(20)를 통해 적어도 국부적으로 방출 영역들(13)과 유동 연결되며, 그 결과 이들 방출 영역에 펌프(1)의 작동 동안 적어도 국부적으로 - 특히 회전자(7)의 현재 회전각에 따라 - 토출 영역(19) 내 우세 펌프 압력이 가해진다.

회전자(7) 및 환형 외곽부(17)의 축방향 정면(8, 18)은 여기에 도시되지 않은 하우징(3)의 밀봉면에 밀착된다. 상기 두 부재의 - 축방향으로 볼 때 - 상호 맞은편에는 리세스로서, 예컨대 이른바 압력 키드니로서 토출 영역들(19, 19')을 포함하는 압력판(21)이 제공되며, 이 압력판을 통해 펌프(1)에 의해 이송된 유체가 펌프(1)의 작동 동안 압력 챔버(23) 내로 안내되며, 이때 압력 챔버는 소비 장치 쪽으로 유체를 안내하는 유출 영역(25)을 갖는다. 압력판(21)은 바람직하게 하우징 칼라(22)에 의해 환형 외곽부(17) 및 회전자(7)에 대해 지지된다. 압력판(21)은 예컨대 반경방향 밀봉 요소(27)에 의해 하우징(3)에 대하여 밀봉되며, 이때 밀봉 요소는 바람직하게는 오링으로서 형성된다. 압력판(21) 내에는, 도시된 베인 펌프의 실시예에서 하측 베인 홈으로서 형성되어 있는 하측 이송 요소 홈들(14)이 제공된다. 하측 이송 요소 홈들(14)은 일측으로는 토출 영역(19)과 그리고 타측으로는 국부적으로 방출 영역들(13)과 유동 연결된다.

펌프(1)는 냉간 시동 장치(29)를 가지며, 냉간 시동 장치는 도 1에 도시된 제1 기능 위치로 예압되어 있는, 여기서는 냉간 시동 플레이트(33)로서 형성된 냉간 시동 요소(31)를 포함한다. 토출 영역들(19, 19')로부터 압력 챔버(23) 쪽으로 형성되며 도 2에 화살표들로 표시된 제2 유체 경로(35)가 도 1에 도시된 냉간 시동 요소(31)의 제1 기능 위치에서는 차단되어 있다. 동시에, 제1 유체 경로(20) 역시 압력 챔버(23)에 대해 차단 또는 밀봉되어 있다. 이 경우, 도시된 실시예에서 냉간 시동 요소(31) 및 냉간 시동 플레이트(33)의 밀봉면(37)이 압력판(21)에 밀착됨에 따라, 토출 영역들(19, 19')이 압력 챔버(23)에 대하여 밀폐된다. 도시된 것처럼 토출 영역들(19, 19') 중 하나만, 즉 여기서는 토출 영역(19)만 방출 영역들(13)과 유동 연결되어 있는 실시예에서는, 기본적으로 냉간 시동 요소(31)가 상기 하나의 토출 영역(19)과 동시에 압력 챔버(23)에 대한 제1 유체 경로(20)도 밀폐하면 충분하다.

도시된 실시예의 경우, 냉간 시동 플레이트(33)는 그의 제1 기능 위치에서 양측 토출 영역(19, 19') 간 유동 연결도 완전히 분리한다.

도시된 실시예에서 냉간 시동 플레이트(33)는, 여기서 코일 스프링(41)으로서 형성된 스프링 요소(39)에 의해 제1 기능 위치로 변위되고, 그럼으로써 압력판(21) 쪽으로 밀린다. 따라서 상기 냉간 시동 플레이트는 스프링 요소(39)에 의해 제1 기능 위치로 예압된다. 이때, 코일 스프링(41)이 일측으로는 하우징(3)에, 특히 하우징에서 지지 숄더(43)에 지지되고, 타측으로는 냉간 시동 요소(31)의 후면(45)에 지지된다. 이때, 후면(45)은 토출 영역들(19, 19')의 반대편이자 압력 챔버(23) 쪽을 향한다. 상기 후면은 여기서 회전축(A)에 대해 수직 방향으로 뻗어 있다.

냉간 시동 장치(29)의 기능은 다음과 같다: 펌프(1)가 멈추면, 도 1에서 상부에 배치된 이송 요소들(11)이 중력 때문에 회전자(7)의 수용부 내로, 그 결과 방출 영역들(13) 내로 들어온다. 펌프가 냉각되면, 펌프(1)에 의해 이송되는 유체, 예컨대 유압유의 점도가 증가한다. 펌프(1)가 다시 시동되면, 이송 요소들(11)이 회전자(7) 내로 들어가 있는, 상부에 배치된 영역에서 흡입 영역과 상측 토출 영역(19') 사이에 단락이 생기고, 이때 이송 요소들(11)은 점성 냉유체 내에서 크게 움직일 수 없기 때문에 오직 원심력에 의해서만 서서히 회전자(7)로부터 배출된다. 따라서 펌프(1)는 전 이송 용량(full delivery capacity)을 발휘하기까지 비교적 긴 시동 시간 및/또는 높은 회전수를 필요로 한다.

이런 문제는 냉간 시동 장치(29)에 의해 해결된다. 펌프가 정지해 있을 때 압력 챔버(23)는 압력을 받지 않는다. 냉간 시동 요소(31)는 스프링 요소(39)에 의해 압력판(21) 쪽으로 밀려서 토출 영역들(19, 19')을 압력 챔버(23)에 대해 밀봉하며, 바람직하게는 토출 영역들을 서로에 대해 밀봉한다. 이제 펌프(1)가 시동되면, 처음에는 유체가 토출 영역(19, 19')을 통해 압력 챔버(23) 내로 이송되지 않는다. 오히려, 하측 토출 영역(19)을 통해 이송되는 모든 유체가 제1 유체 경로(20)를 통해 방출 영역들(13)에 도달함에 따라, 이송 요소들(11)은 시동 시 펌프(1)에 의해 이송되는 유체 및 그 결과 생긴 압력에 의해 방출된다. 따라서 펌프(1)는 매우 빠르게 전 이송 용량을 발휘한다. 그에 상응하게 토출 영역들(19, 19')에서의 압력이, 냉간 시동 요소(31)가 스프링 요소(39)의 스프링 힘에 반하여 작용하는 힘이 예압력보다 더 커지는 값을 초과하면, 냉간 시동 요소(31)가 - 도 1에서 - 우측으로 변위되어 제2 유체 경로(35)를 개방한다. 이제, 펌프는 유체를 토출 영역들(19, 19')을 통해 압력 챔버(23) 내로 이송하고, 유출 영역(25)을 통해 계속해서 여기에 도시되지 않은 소비 장치 쪽으로 이송한다. 이때, 압력 챔버(23) 내에는 특히 소비 장치에 의해 좌우되는 시스템 압력이 우세하다. 이 시스템 압력은 냉간 시동 플레이트(33)의 후면(45)도 압박한다. 그러므로 토출 영역들(19, 19') 내 우세 펌프 압력은, 냉간 시동 요소(31)가 펌프의 작동 동안 계속해서 스프링 요소(39)의 예압과 시스템 압력에 반하여 제2 기능 위치에서 개방된 상태로 보유되도록 하기 위해 충분히 커야 한다. 따라서 펌프의 출력 소모량은, 오직 냉간 시동 요소(31)가 계속 개방되어 있어야 하기 때문에 증가하는 것이다.

이 문제는 본원에서 제안하는 펌프(1)를 통해 해결된다. 이를 위해, 냉간 시동 요소(31)는 토출 영역들(19, 19') 반대편에 감압면(47)을 가지며, 이 감압면은 감압 수용부(49) 내에 배치되어 있다. 상기 감압 수용부는 도 1에 도시된 실시예에서 하우징(3) 내 보어로서 형성되어 있다.

또한, 냉간 시동 요소(31)는 여기에서 토출 영역들(19, 19') 반대쪽 면에, 즉 후면(45)에서 시작하는 감압 돌출부(51)를 가지며, 이 감압 돌출부에는 감압면(47)이 축방향 단부면으로서 배치되어 있다. 감압 돌출부(51)는 토출 영역들(19, 19')에서 떨어져 있는 후면(45)에서 시작하여 회전축(A)의 방향으로 감압 수용부(49) 내로 연장된다. 여기에서 감압면(47)은, 회전축(A)이 상기 감압면에 수직이 되도록 정렬된다.

감압 돌출부(51)는 바람직하게는 감압 수용부(49) 내에 밀착되게 끼워져 있다. 도 1에 도시된 실시예에서 감압 돌출부는 구형으로 형성되어 있으며, - 각각 축방향으로 볼 때 - 한편으로 후면(45)으로부터 그리고 다른 한편으로는 감압면(47)으로부터 이격되어 있는 최대 직경 영역(53)을 갖는다. 감압 돌출부(51)의 구형 설계로 인해, 감압 돌출부는 냉간 시동 요소(31)의 행정 중에 약간 기울어지더라도 감압 수용부(49) 내에 끼이지 않는 점이 보장된다. 그 외에도, 감압 돌출부(51)는 바람직하게 회전축(A)에 대해 대칭으로 형성된다.

감압 수용부(49)는 내주벽으로서 형성된 벽부(55)를 포함한다. 상기 벽부는 원통 대칭형으로 형성되며, 감압 돌출부가 감압 수용부(49) 내에 밀착되게 끼워지는 방식으로, 특히 - 실시예에 따라 유격을 가지고, 또는 실질적으로 유격이 없이, 즉 최소 유격으로 - 안내되는 방식으로, 벽부의 내경이 외경, 이 경우 감압 돌출부(51)의 최대 외경에 매칭된다.

감압 수용부(49) 내로 감압 보어(57)가 통하며, 이 감압 보어는 여기에 도시되지 않은 방식으로 펌프(1) 주변과 또는 펌프(1)에 의해 이송되는 유체용 리저버와 유동 연결된다. 따라서 감압 보어(57)에 의해 감압 수용부(49)가 감압되어, 항시 펌프(1)의 작동 동안 시스템 압력에 비해 더 낮은 주변 압력 또는 리저버 압력을 갖는다.

또한, 감압 수용부(49)는 축방향 바닥면(59)을 가지며, 이 바닥면으로 감압 보어(57)가 통한다. 본 실시예에서 축방향 바닥면(59)은 회전축(A)에 대해 수직으로 연장된다. 축방향 바닥면(59)은 감압면(47)에 평행하게 정렬된다. 이때, 감압면(47)은 도 1에 도시된 냉간 시동 요소(31)의 제1 기능 위치에서 축방향 바닥면(59)으로부터 제1 거리(d ₁ )에 배치되어 있다.

감압 돌출부(51)에 배치된 감압면(47)은 제2 밀봉 요소(61)로 에워싸여 있다. 이 밀봉 요소(61)는 바람직하게는 오링으로서 또는 성형 시일로서 형성된다. 밀봉 요소(61)가 제공되지 않는 펌프(1)의 실시예 역시 가능하며, 이 경우 상기 실시예에서 나머지 부분은 도 1에 도시된 것처럼 형성된다. 밀봉 요소(61)는 축방향 바닥면(59)에 접촉할 때 감압 돌출부(51)와 벽부(55) 사이의, 감압 보어(57)를 향하는 누출 유동을 저지하는 데 이용된다. 이와 같이 경우에 따라 존재할 수도 있는 누출이 용인되거나 부품들의 적절한 공차에 의해 최소화된다면, 밀봉 요소(61)가 생략될 수도 있다.

이 밀봉 요소(61)는 바람직하게는 감압면(47)의 영역 내에서 감압 돌출부(51)에 영구적으로 고정된다. 이 경우, 냉간 시동 요소(31)의 개방 스트로크에서 또는 폐쇄 스트로크에서도 벽부(55)의 영역에서 추가의 마찰력이 발생하지 않도록 하기 위해, 밀봉 요소는 벽부(55)로부터 반경방향으로 충분히 이격되도록 형성된다. 동시에, 밀봉 요소(61)는 - 축방향으로 볼 때 - 축방향 바닥면(59)을 향해 감압면(47) 위로 돌출함에 따라, 밀봉 요소는 축방향 바닥면(59)에 탄성적으로 밀착될 수 있다.

도 2에는 도 1에 따른 펌프(1)의 실시예가 냉간 시동 요소(31)의 제2 기능 위치에 도시되어 있다. 동일한 그리고 기능적으로 같은 요소들은 동일한 도면 부호를 가지므로, 이와 관련해서는 앞의 설명을 참고한다. 펌프(1)의 작동 동안 펌프 챔버들(19, 19') 내 우세 펌프 압력 때문에 냉간 시동 요소(31)는 스프링 요소(39)의 예압력에 의해 제2 기능 위치로 밀린다. 이때, 제2 유체 경로(35)가 개방됨에 따라, 펌프(1)에 의해 이송되는 유체가 토출 영역들(19, 19')을 통해 압력 챔버(23) 내로, 그리고 - 화살표(P)로 표시된 것처럼- 유출 영역(25)을 통해 도시되지 않은 소비 장치로 이송된다.

감압면(47)은 제2 기능 위치에서 바닥면(59)으로부터 제2 거리(d ₂ )에 배치되며, 제2 거리(d ₂ )는 도시된 실시예에서 0이거나 거의 0이므로, 감압면(47)은 이 경우 축방향 바닥면(59)에 실질적으로 - 압축된 밀봉 요소(61)에 의해 정해진 거리까지 - 접촉된다. 즉, 감압면(47) 위로 약간 돌출하는 제2 밀봉 요소(61)가 압축되며, 이때 제2 밀봉 요소는 축방향 바닥면(59)에 밀착된다. 경우에 따라 존재할 수 있는, 감압 돌출부(51)와 벽부(55) 사이의 누출이 이와 같은 방식으로 밀봉됨으로써, 압력 챔버(23)로부터 유체가 감압 보어(57)를 통해 새어나갈 수 없다. 이미 설명한 것처럼, 이들 부품의 적절한 공차 및/또는 미량 누출의 용인이 가능하다면 제2 밀봉 요소(61)는 생략될 수 있다. 이 경우, 그러한 펌프(1)의 실시예는 특히 경제적이다.

냉간 시동 요소(31)의 제2 기능 위치에서는, 펌프(1)의 작동 동안 냉간 시동 요소의 감압면(47)에 유출 영역(25) 내 시스템 압력보다 작은 압력이 가해지도록,냉간 시동 요소의 토출 영역(19, 19') 반대편 감압면(47)이 적어도 국부적으로 감압 수용부(49) 내에 배치된다.

제2 밀봉 요소(61) 내에서 반경방향으로 배치된 영역, 특히 감압면(47)이 감압 보어(57)에 의해 감압됨으로써, 이 경우 시스템 압력이 냉간 시동 요소(31)에 가해지지 않고 오히려 감압 보어(57) 내 더 작은 압력, 바람직하게는 주변 압력이 가해지거나 펌프(1)에 의해 이송되는 유체용 리저버 내 압력이 가해진다. 그 결과, 토출 영역들(19, 19') 내에서 냉간 시동 요소(31)의 개방에 필요한 힘이 감소하고, 그에 따라 이들 영역 내 펌프 압력과 압력 챔버(23) 내 또는 유출 영역(25) 내 시스템 압력 사이의 차가 감소한다. 따라서 펌프(1)의 출력 소모가 감소한다.

냉간 시동 플레이트(33)의 개방 스트로크 동안 감압 보어(57)에 대한 작은 누출 경로는, 제2 밀봉 요소(61)가 축방향 바닥면(59)에 밀착될 때까지는 어쨌든 생긴다. 그러나 일시적인 짧은 누출은 비교적 미량이라서 간단히 용인될 수 있다.

스프링 요소(39)의 예압력은 바람직하게 펌프(1)의 구체적인 요건들, 특히 스프링 요소들(11)을 밀어내는데 필요한 최저 압력 수준에 맞추어 조정된다. 즉, 스프링 요소(39)의 예압을 통해 냉간 시동 요소(31)의 개방 압력이 정해지고, 그 결과 펌프(1)가 유체를 이송하는 최저 펌프 내부 압력이 정해진다.

도 1 및 도 2에 따른 실시예는 콤팩트한, 특히 축방향으로 측정된 짧은 구조를 가지며, 이 경우 감압 돌출부(51)의 구형 설계에 의해 개방 스트로크 동안 및/또는 폐쇄 스트로크 동안 있을 수 있는 틸팅 운동 및/또는 냉간 시동 요소(31)와 감압 수용부(49) 사이의 축방향 각도 오류 시 감압 수용부(49) 내에 감압 돌출부의 끼임이 발생할 수 없다.

도 3에는 펌프(1)의 제2 실시예의 개략도가 도시되어 있다. 동일한 그리고 기능적으로 동일한 요소들이 동일한 도면 부호를 가지므로, 이와 관련해서는 앞의 설명을 참고한다. 도 3에 따른 실시예는, 감압 수용부(49)가 냉간 시동 요소(31)의 제2 기능 위치에서 상이하게 밀봉된다는 점에서만 도 1 및 도 2에 따른 제1 실시예와 다르다. 하기에서는 이들 실시예 간의 차이점만을 다룬다.

감압 수용부(49)는 도 3에 도시된 제2 실시예에서 벽부(55)에 환형 면으로서 형성되어 감압 수용부(49)를 에워싸는 단부면(63)을 가진다. 이 단부면(63)은 그 자체로는 도 1 및 도 2에 따른 제1 실시예에서도 제공되며 상응하게 도시되어 있다. 그러나 제1 실시예와 다르게, 도 3에 따른 제2 실시예는 단부면(63)에 배치되어 있는 제1 밀봉 요소(65)를 포함한다. 바람직하게는 단부면(63)에 홈, 특히 환형 홈이 제공되며, 그 내에 바람직하게는 오링으로서 형성된 제1 밀봉 요소(65)가 국부적으로 수용된다. 냉간 시동 요소(31), 여기서는 냉간 시동 플레이트(33)가 제2 기능 위치에서 후면(45)을 이용해 제1 밀봉 요소(63)에 밀착된다. 이와 같은 방식으로 감압 수용부(49)의 내부(67)는 압력 챔버(23)와 유출 영역(25)에 대하여 밀봉된다. 그러므로 제2 실시예에서 감압 수용부(49)의 전체 내부(67)가 감압 보어(57)에 의해 감압된다.

그 외에도, 도 3에 따른 제2 실시예에서는 이미 제1 실시예와 도 1 및 도 2와 관련하여 설명했던 동일한 장점들이 구현된다. 특히, 도 3에 따른 실시예 역시 콤팩트한, 축방향으로 볼 때 짧은 구조를 갖는다. 개방 스트로크 동안 및/또는 폐쇄 스트로크 동안 냉간 시동 요소(31)의 끼임은 감압 돌출부(51)를 구형으로 설계함으로써 효과적으로 방지된다.

도 4에는 펌프(1)의 제3 실시예의 개략도가 도시되어 있다. 동일한 그리고 기능적으로 동일한 요소들은 동일한 도면 부호를 가지므로, 이와 관련해서는 앞의 설명을 참고한다. 도 4와 관련해서도, 앞서 설명한 실시예들에 대한 차이점만이 설명되므로, 나머지는 전술한 설명을 참고한다.

제3 실시예의 경우 감압 돌출부(51)에 상기 감압 돌출부(51)를 그 둘레를 따라서 에워싸는 제3 밀봉 요소(69)가 배치된다. 이때, 제3 밀봉 요소(69)는 감압 수용부(49)를 에워싸는 벽부(55)에 밀착된다. 이는 본 실시예에서 냉간 시동 요소(31), 구체적으로는 냉간 시동 플레이트(33)의 모든 기능 위치에 대해 적용된다. 이와 같은 방식으로, 냉간 시동 요소(31)의 현재 기능 위치와 무관하게 항상 감압 보어(57) 쪽을 향한, 감압 돌출부(51)와 벽부(55) 사이의 추가 누출 경로가 방지되므로, 어느 시점에서도 감압 보어(57)를 통한 누출 유동이 나타나지 않는다. 그러나 이와 동시에, 벽부(55)에 밀착되어 있는 제3 밀봉 요소(69)에 의해 감압 돌출부(51)와 벽부(55) 사이의 마찰이 커지므로, 제1 기능 위치로부터 제2 기능 위치로 냉간 시동 요소(31)를 변위시키려면 앞서 설명한 실시예들에 비해 조금 증가한 펌프 압력이 필요하다. 물론 이는 도 4에 도시되지 않은, 예압력과 관련하여 적절하게 적응된 스프링 요소(39)의 사용을 통해서도 보상될 수 있다. 그러나 스프링 요소(39)는, 무압력 상태에서 마찰력에 의해 다시 제1 기능 위치로 냉간 시동 요소(31)를 복귀시키기 위해 충분한 예압력을 가져야 한다.

제3 실시예에서 바람직하게는 감압 돌출부(51)가 원통형으로, 특히 원기둥 형태로서 형성되며, 상기 감압 돌출부는 외주면(71)을 갖는다. 감압 수용부(49) 역시 바람직하게 원통형으로, 특히 원기둥 형태로 형성되며, 벽부(55)는 외측 원기둥으로서 형성된 감압 돌출부(51)가 내부에서 안내되는 내측 원기둥을 정의한다. 외주면(71) 내로 바람직하게 - 원주 방향으로 볼 때 - 환형 홈(73)이 제공되고, 이 환형 홈 내에 바람직하게 오링으로서 형성된 제3 밀봉 요소(69)가 배치된다.

도 4에 따른 제3 실시예 역시 특히 축방향으로 매우 작은 설치 공간만을 필요로 한다. 따라서 제 3 실시예는 매우 콤팩트하게 형성된다.

도 5에는 펌프(1)의 제4 실시예의 개략도가 도시되어 있다. 동일한 그리고 기능적으로 동일한 요소들은 동일한 도면 부호를 가지므로, 이와 관련해서는 앞의 설명을 참고한다. 도 5와 관련해서도, 하기에서 앞의 실시예들에 대한 차이점만이 설명되므로, 나머지는 앞의 설명을 참고한다.

도 5에 따른 실시예의 경우에, 감압 돌출부(51)는 실질적으로 유격 없이, 즉 끼임 없이 감압 수용부(49) 내로 안내된다. 이 경우, 감압 돌출부(51)와 벽부(55) 간 반경방향 간격이 협소하기 때문에 안전한 안내가 이루어져, 냉간 시동 요소(31), 특히 이 경우 냉간 시동 플레이트(33)의 젖혀짐 및/또는 기울어짐이 효과적으로 방지된다. 이와 동시에, 한편으로 감압 돌출부(51)가 그리고 다른 한편으로 벽부(55)가 - 축방향으로 볼 때 - 충분히 길게 형성됨에 따라, 감압 돌출부(51)와 벽부(55) 간의 협소한 반경방향 간격으로 인해 이들 요소 간 전체 접촉 길이에 걸쳐 유압 저항이 발생하고, 경우에 따라서는 감압 보어(57)로의 잔존하는 누출이 용인될 수 있거나 심지어는 무시해도 될 정도로 미량만 발생할 만큼 상기 유압 저항이 충분히 크다면, 시일은 생략될 수 있다.

또는, 감압 돌출부(51)와 벽부(55) 사이의 이처럼 좁은 공차에서 특히 감압 돌출부(51)의 상이한 측면들에서의 압력차로 인해 반경방향 힘이 상기 감압 돌출부에 작용하지 않도록 하기 위해, 감압 돌출부(51)는 이 경우 그 외주면(71)에 하나 이상의 감압 홈, 바람직하게는 복수의 감압 홈을 가지며, 이들 감압 홈들중 여기에서는 편의상 하나만 도면 부호(75)로 표시되어 있다. 감압 홈(75)은, - 원주 방향으로 볼 때 - 외주면(71)을 따라 연장되는 환형 홈으로서 형성된다. - 원주 방향으로 볼 때 - 가변 압력은 감압 홈(75)을 통한 보상 유동에 의해 보상되므로, 감압 돌출부(51)는 반경방향 힘을 받지 않으며, 이 경우 감압 돌출부는 감압 홈(75)을 통해 센터링된다.

감압 돌출부(51)는 본 실시예에서도 역시 바람직하게 원통형으로, 특히 원기둥 형태로 형성된다. 마찬가지로 감압 수용부(49)도 바람직하게 원통형으로, 특히 원기둥 형태로 형성된다.

여기서는 단부면(63)에 제1 밀봉 요소(65)가 제공된다는 점에서 도 5에 따른 제4 실시예에 비해 수정된 실시예가 가능하다. 이런 경우에, 적어도 냉간 시동 요소(31)의 제2 기능 위치에서 감압 보어(57)로의 누출이 제1 밀봉 요소(65)와 후면(45)의 밀착을 통해 방지된다. 그러므로 본 실시예에서도, 적어도 감압 홈들(75)이 생략될 수 있을 만큼에 한해, 감압 돌출부(51)와 벽부(55) 사이의 유격이 확대될 수 있다.

그 대안으로, 감압면(47) 또는 축방향 바닥면(59)의 영역에 제2 밀봉 요소(61)를 제공하는 것도 가능하다.

도 6에 는 펌프(1)의 제5 실시예의 개략도가 도시되어 있다. 동일한 그리고 기능적으로 동일한 요소들은 동일한 도면 부호를 가지므로, 이와 관련해서는 앞의 설명을 참고한다. 도 6과 관련해서도, 앞의 실시예들에 대한 차이점만이 설명되므로, 나머지는 이들에 대한 설명을 참고한다.

도 6에 도시된 제5 실시예에서는, 여기서 냉간 시동 플레이트(33)로서 형성된 냉간 시동 요소(31)가 전체적으로 감압 수용부(49)에서 국부적으로 안내되는 피스톤(77)으로서 형성되어 있다. 이는, 냉간 시동 요소(31)의 토출 영역들(19, 19') 반대편의 축방향 단부면(79)에서 매우 넓은 부분이 제2 기능 위치에서 감압된다는 장점을 갖는다. 즉, 감압면(47)은 이 경우 한편으로 바닥면(59)을 향하는, 바람직하게는 환형인 정지면(81)뿐만 아니라 냉간 시동 요소(31)의 리세스(83)에 배치된 후면(45)도 포함한다. 그럼으로써, 감압면(47)은 계단형으로 형성되며, 이때 정지면(81)과 후면(45)은 - 축방향으로 볼 때 - 서로 오프셋되게 배치된다. 그렇게 하여 생긴 리세스(83) 내에 코일 스프링(41)으로서 형성된 스프링 요소(39)가 배치된다. 그런 점에서 상기 스프링 요소는 이 경우 감압 수용부(49) 내에도 배치되며, 일측으로 후면(45)에 그리고 타측으로는 축방향 바닥면(59)에 지지된다.

정지면(81)에는 바람직하게 제4 밀봉 요소(85)가 배치되며, 이 경우 냉간 시동 요소(31)는 자신의 제2 기능 위치에서 바람직하게 오링으로서 형성된 제4 밀봉 요소(85)를 이용해 축방향 바닥면(59)에 밀착된다. 이때, 바람직하게는 정지면(81)에 홈, 특히 환형 홈(87)이 제공되고, 그 내에 제4 밀봉 요소(85)가 배치된다.

바람직하게는 축방향 바닥면(59)에 리세스(89)가 제공되고, 이 리세스 내로는 감압 보어(57)가 통한다. 바람직하게 상기 리세스(89)는 - 반경방향으로 볼 때- 제4 밀봉 요소(85)까지 연장되거나, 그 연장부가 후면(45) 및 반경방향으로 제4 밀봉 요소 내에 배치된 정지면(81)을 포함하여 감압면(47)에 완전히 부합되도록 형성된다. 이와 같은 방식으로, 제4 밀봉 요소(85)가 축방향 바닥면(59)에 밀착하는 제2 기능 위치에서도 전체 영역이 반경방향으로 상기 제4 밀봉 요소 내부에서 리세스(89)와 감압 보어(57)에 의해 감압되기 때문에, 전체 감압면(47)이 매우 효과적으로 감압된다.

피스톤(77)은 바람직하게 원통 대칭형으로, 특히 원기둥 형태로 형성된다. 이 경우, 피스톤은 원통형 외주면(71)을 갖는다. 감압 수용부(49) 역시 바람직하게는 원통형으로, 특히 원기둥 형태로 형성된다.

외주면(71)이 - 횡단면으로 볼 때 - 원 대칭형으로, 그러나 - 축방향으로 볼 때 - 적어도 벽부(55)과 상호 작용하는 영역에서는 구형으로 형성되는 실시예도 가능하다. 그 결과, 냉간 시동 요소(31) 또는 피스톤(77)으로서 형성된 냉간 시동 플레이트(33)가 그 스트로크 시 젖혀짐 및/또는 기울어짐으로 인해 끼이는 현상이 효과적으로 억제될 수 있다.

도 6에 도시된 제5 실시예는 - 축방향으로 볼 때 - 매우 짧은 구조를 가지므로 콤팩트하게 형성된다. 또 다른 장점은 - 이미 설명한 것처럼 - 더 큰 감압면(47)이 형성됨에 따라 매우 효과적인 감압이 구현된다는 점이다.

그러나 반경방향으로 볼 때 피스톤(77)은 전술한 실시예들의 감압 돌출부(51)보다 더 큰 연장부를 갖는다. 그러므로 도 6에 도시된 실시예에서 바람직하게 압력 챔버(23)의 유출 영역(25)은 경사지게, 바람직하게는 회전축(A)에 대해 수직 방향으로 배치되는 반면, 전술한 실시예들에서는 상기 유출 영역이 바람직하게 회전축(A)에 대해 실질적으로 평행하게 배치된다.

종합해볼때, 펌프(1)는 작동 동안 양호한 냉간 시동 거동을 보이면서도 그 출력 소모는 감소한다는 점을 알 수 있다.

1 펌프
3 하우징
5 펌프 어셈블리
7 회전자
8 정면
9 축
11 이송 요소
13 방출 영역
14 하측 이송 요소 홈
15 내주면
17 환형 외곽부
18 정면
19 토출 영역
20 제1 유체 경로
21 압력판
22 하우징 칼라
23 압력 챔버
25 방출 영역
27 반경방향 밀봉 요소
29 냉간 시동 장치
31 냉간 시동 요소
33 냉간 시동 플레이트
35 제2 유체 경로
37 밀봉면
39 스프링 요소
41 코일 스프링
43 지지 숄더
45 후면
47 감압면
49 감압 수용부
51 감압 돌출부
53 영역
55 벽
57 감압 보어
59 축방향 바닥면
61 제2 밀봉 요소
63 정면
65 제1 밀봉 요소
67 내부
69 제3 밀봉 요소
71 원주면
73 환형 홈
75 감압 홈
77 피스톤
79 단부면
81 정지면
83 리세스
85 제4 밀봉 요소
87 환형 홈
89 리세스
A 회전축
19' 토출 영역
d ₁ 제1 거리
d ₂ 제2 거리
P 화살표