ベーンポンプ

本発明は、ベーンポンプ(VANE PUMP)に関し、より詳細には、ベーンの破損や騒音の発生を抑制しつつ、ロータリーチャンバに吸入される作動流体のスムーズな吸入が可能であり、流量、体積効率の観点から優れた性能を示し、さらに内部のキャビテーションを効果的に低減することができるベーンポンプに関する。

ポンプは、エンジンの円滑な作動のためにエンジンの各部分へ作動流体を供給する役割を果たすものであって、例えば、電動機、内燃機関または蒸気タービンなどのような原動機の機械的エネルギーを用いて作動流体に圧力を加えた後、エンジンの各部分に移動させるように構成されてなるが、構造によってギア型と、ベーン型と、ピストン型に区分される。

一方、ポンプは、負荷の変動によってポンプの吐出量が常に一定の定量ポンプと、負荷の変動によって吐出量が変わる可変容量ポンプとがある。

ベーン型として、負荷の変動によって吐出量が変わる可変式ベーンポンプは、図1ないし図2に示されたように、ハウジング11とカバー12とで構成されたケーシング10、駆動軸の回転に伴って回転するロータ30と、前記ロータ30と偏心するように設けられたアウターカムリング20、前記アウターカムリング20を付勢しており、前記アウターカムリング20とロータ30が互いに偏心するように位置した状態を保持する支持バネ60、および、前記アウターカムリング20の内周面に接しながら回転して外部に作動流体を圧送する多数のベーン31、を含む。

図3は、従来のアウターカムリング20の内部を示した斜視図であり、図4は、従来の可変容量ベーン型ポンプにおいて作動流体がロータリーチャンバに流入される過程を説明するための図であって、従来のアウターカムリング20は、前記ロータリーチャンバRSの一側に対応する上側開口と下側開口に連通された吸入ポート40を介して作動流体が前記ロータリーチャンバRSに吸入された後、ベーン31の加圧によってロータリーチャンバRSの他側に圧送され、前記ロータリーチャンバRSの他側に対応する上側開口と下側開口に連通された排出ポート50を介して排出されるように形成されている。

しかしながら、従来のアウターカムリング20は、吸入される作動流体の吸入抵抗によりロータリーチャンバRSに吸入される作動流体がスムーズに吸入されないことから、キャビテーションや騒音が発生する問題があった。

これを解決するために、図5に示されたように、韓国公開特許公報第10-2014-0104671号において、多層吸入流路を有した無段変速機用ベーンポンプについて開示されているが、但し、上記韓国公開特許公報に開示された無段変速機用ベーンポンプの場合にも、単にカムリング80に円形の貫通ホールbを穿孔することで上述した問題を解決しようとしたが、その効果は微々たるものに過ぎなかった。

また、カムリング80の上部と下部に凹んで形成された段差部aを形成することで作動流体がスムーズに吸入されるようにしたが、前記段差部aによってベーンの遊動が発生してしまうようになり、円滑な圧送が行われず、また、ベーンの破損や騒音が誘発される原因となった。

したがって、キャビテーションや騒音を効果的に防止しつつも、作動流体のスムーズな吸入のためのベーンポンプの構造改善が要求されている実情である。

韓国公開特許公報第10−2014−0104671号(公開日:2014年8月29日)

前記従来の技術による問題点を解決するために、本発明の目的は、ベーンの破損や騒音の発生を抑制しつつ、ロータリーチャンバに吸入される作動流体のスムーズな吸入が可能であり、流量、体積効率の観点から優れた性能を示し、さらに内部のキャビテーションを効果的に低減することができるベーンポンプを提供することにある。

上記技術的課題を解決するための本発明によるベーンポンプは、アウターカムリングとロータとの間に形成されたロータリーチャンバの一側に流入された作動流体が、前記ロータリーチャンバの他側に排出されるように構成されたベーンポンプにおいて、前記作動流体が前記ロータリーチャンバに流入される側に対応する前記アウターカムリングの対応部分には、前記アウターカムリングの円周方向に沿って延びる貫通スリットが形成される。

好ましくは、前記貫通スリットが形成された前記アウターカムリングの上段部は、前記アウターカムリングの残りの上段部と同一の高さとなるように形成され、前記貫通スリットが形成された前記アウターカムリングの下段部は、前記アウターカムリングの残りの下段部と同一の高さとなるように形成されていてもよい。

好ましくは、前記貫通スリットが形成された前記アウターカムリングの上段部の内側と下段部の内側は、面取り処理されていてもよい。

好ましくは、前記貫通スリットが形成された前記アウターカムリングの上段部の形成厚さと、前記貫通スリットが形成された前記アウターカムリングの下段部の厚さとが同一の厚さに形成され、前記貫通スリットの形成幅は、前記貫通スリットが形成された前記アウターカムリングの上段部または下段部の厚さの少なくとも2倍の長さに形成され、前記貫通スリットが矩形状に形成されていてもよい。

好ましくは、前記貫通スリットの形成高さは、前記貫通スリットが形成された前記アウターカムリングの上段部または下段部の厚さの2.5倍〜3倍の長さに形成されていてもよい。

好ましくは、前記貫通スリットが形成された前記アウターカムリングの上段部の形成厚さと、前記貫通スリットが形成された前記アウターカムリングの下段部の厚さが、作動流体の移動方向の反対方向に沿って徐々に厚くなるように形成され、これに対応して前記貫通スリットの形成幅が徐々に広くなるように形成されていてもよい。

好ましくは、前記貫通スリットが形成された前記アウターカムリングの上段部と、前記貫通スリットが形成された前記アウターカムリングの下段部とは、互いに上下対称になるように形成されていてもよい。

好ましくは、前記貫通スリットは、前記作動流体が前記ロータリーチャンバに流入される側に前記ロータリーチャンバと連通されるように構成された吸入ポートの作動流体の移動方向の反対方向側に対応する端部まで延設されていてもよい。

上述したような本発明は、ベーンの破損や騒音の発生を抑制しつつ、ロータリーチャンバに吸入される作動流体のスムーズな吸入が可能であり、流量、体積効率の観点から優れた性能を示し、さらに内部のキャビテーションを効果的に低減することができるという利点がある。

従来のベーンポンプを示した斜視図である。

従来のベーンポンプを示した一部の分解斜視図である。

従来のベーンポンプを構成しているアウターカムリングの内部を示した斜視図である。

従来のベーンポンプにおいて、作動流体がロータリーチャンバに流入される過程を説明するための図である。

従来の多層吸入流路を有した無段変速機用ベーンポンプを構成しているカムリングを示した斜視図である。

本発明の第1実施例によるベーンポンプを構成しているアウターカムリングを示した斜視図である。

本発明の第2実施例によるベーンポンプを構成しているアウターカムリングを示した斜視図である。

従来の多層吸入流路を有した無段変速機用ベーンポンプに構成されたカムリングと、本発明の第1、2実施例によるベーンポンプを構成しているアウターカムリングにおいて、ポンプの回転速度が6500RPMである場合に関する解釈結果である。

従来の多層吸入流路を有した無段変速機用ベーンポンプに構成されたカムリングと本発明の第1、2実施例のベーンポンプを構成しているアウターカムリングにおいて、ポンプの回転速度が12000RPMである場合に関する解釈結果である。

従来の多層吸入流路を有した無段変速機用ベーンポンプに構成されたカムリングと、本発明の第1、2実施例のベーンポンプを構成しているアウターカムリングにおいて、ポンプの回転速度が6500RPM、12000RPMである場合の流量、体積効率、ガス残量を比較して示した表である。

本発明は、その技術的思想または主な特徴から外れることなく、他の様々な形態で実施することができる。したがって、本発明の実施例は、すべての点で単なる例示に過ぎないものであり、限定的に解釈されてはならないものである。

第1、第2のような用語は、多様な構成要素を説明するために用いられるが、上記構成要素は、上記用語によって限定されてはならない。

上記用語は、1つの構成要素を他の構成要素から区別するための目的でのみ使用される。例えば、本発明の権利範囲を逸脱することなく、第1の構成要素は第2の構成要素と命名されることが可能であり、同様に第2の構成要素も第1の構成要素と命名されることが可能である。

および/または用語は、複数の関連する記載の項目の組み合わせまたは複数の関連する記載の項目のうちいずれかの項目を含む。

ある構成要素が別の構成要素に“連結されて”いるか、または“接続されて”いると言及された場合には、その別の構成要素に直接連結されているか、または接続されていることもできるが、その中間に他の構成要素が存在することもあり得ると理解すべきである。

一方、ある構成要素が別の構成要素に“直接連結されて”いるか、または“直接接続されて”いると言及された場合には、その中間に他の構成要素は存在しないものと理解すべきである。

本出願において使用した用語は、単に特定の実施例を説明するために使用されたものであって、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上、明白に違うことを意味しない限り、複数の表現を含んでいる。

本出願において、“含む”または“備える”、“有する”等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、1つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたもの等の存在または付加可能性を前もって排除しないものと理解すべきである。

別途で定義されない限り、技術的或いは科学的な用語を含めてここで使用されるすべての用語は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同一の意味を有する。

一般的に使用される辞典に定義されているものと同一の用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有するものと解釈すべきであり、本出願において明白に定義しない限り、理想的か、若しくは過度に形式的な意味で解釈されない。

以下において、添付の図面を参照しながら本発明による好ましい実施例を詳しく説明するが、図面符号に関係なく、同一または対応の構成要素には同一の参照番号を付与し、これに対する重複の説明は省略することにする。

本発明を説明する上で関連のある公知技術に対する具体的な説明が、本発明の要旨をぼかすおそれがあると判断される場合、その詳細な説明を省略する。

本発明の一実施例によるベーンポンプは、アウターカムリングとロータとの間に形成されたロータリーチャンバの一側に流入された作動流体が、前記ロータリーチャンバの他側に排出されるように構成されたベーンポンプであって、全体的な構成要素は、従来のベーンポンプと類似した構成からなり得るが、例えば、ハウジングとカバーとで構成されたケーシング、駆動軸の回転に伴って回転するロータと、前記ロータと偏心するように設けられたアウターカムリング、前記アウターカムリングを付勢しているが、前記アウターカムリングとロータが互いに偏心するように位置した状態を保持する支持バネ、および、前記アウターカムリングの内周面に接しながら回転して外部に作動流体を圧送する多数のベーンを含んで構成され得る。

図6は、本発明の第1実施例によるベーンポンプを構成しているアウターカムリングを示した斜視図であり、図7は、本発明の第2実施例によるベーンポンプを構成しているアウターカムリングを示した斜視図であって、以下においては、本発明のベーンポンプを構成しているアウターカムリングの形状について具体的に説明する。

本発明のベーンポンプを構成しているアウターカムリング100、200は、図6および図7に示されたように、作動流体がロータリーチャンバに流入される側に対応する前記アウターカムリング100、200の対応部分に、前記アウターカムリング100、200の円周方向に沿って延びる貫通スリット100h、200hが形成されている。

先ず、図6を参照して第1実施例のアウターカムリング100について説明する。

前記第1実施例のアウターカムリング100は、作動流体がロータリーチャンバに流入される側に対応する前記アウターカムリング100の対応部分に、前記アウターカムリング100の円周方向に沿って延びる、矩形状の貫通スリット100hが形成されている。

具体的に、前記矩形状の貫通スリット100hが形成された前記アウターカムリング100の上段部111は、前記アウターカムリング100の残りの上段部と同一の高さとなるように形成され、前記貫通スリット100hが形成された前記アウターカムリング100の下段部113は、前記アウターカムリング100の残りの下段部と同一の高さとなるように形成されている。すなわち、アウターカムリング100の上部と下部が、全体的に平らに形成されるものである。

一方、前記貫通スリット100hが形成された前記アウターカムリング100の上段部111の形成厚さと、前記貫通スリット100hが形成された前記アウターカムリング100の下段部113の厚さとが同一の厚さに形成されることが好ましく、この時、前記貫通スリット100hの形成幅は、前記貫通スリット100hが形成された前記アウターカムリング100の上段部111または下段部113の厚さの少なくとも2倍の長さに形成されることが好ましい。具体的に、前記貫通スリット100hの形成高さは、前記貫通スリット100hが形成された前記アウターカムリング100の上段部111または下段部113の厚さの2.5倍〜3倍の長さに形成されることが好ましいが、この範囲を外れた場合、キャビテーションや騒音の発生が増加する問題が発生するか、或いは流量が小さくなるという短所が発生することがある。

一方、前記貫通スリット100hが形成された前記アウターカムリング100の上段部111の内側と下段部113の内側は、Cの曲線に沿って面取り処理されていることが好ましく、このようなCの曲線に沿った面取り処理を通じて作動流体の滑らかな流入が可能となる。

前記貫通スリット100hは、前記作動流体が前記ロータリーチャンバに流入される側に前記ロータリーチャンバと連通されるように構成された吸入ポートの作動流体のAに関する移動方向の反対方向側に対応する端部まで延設されることができる。

次いで、図7を参照しながら第2実施例のアウターカムリング200について説明する。

前記第2実施例のアウターカムリング200は、作動流体がロータリーチャンバに流入される側に対応する前記アウターカムリング200の対応部分に、前記アウターカムリング200の円周方向に沿って延びる略二等辺三角形状の貫通スリット200hが形成されている。すなわち、前記貫通スリット200hが形成された前記アウターカムリング200の上段部211と、前記貫通スリット200hが形成された前記アウターカムリング200の下段部213とは、互いに上下対称になるように形成されるものである。

具体的に、前記二等辺三角形状の貫通スリット200hが形成された前記アウターカムリング200の上段部211の形成厚さと、前記貫通スリット200hが形成された前記アウターカムリング200の下段部213の厚さとが、作動流体のAに関する移動方向の反対方向に沿って徐々に厚くなるように形成されており、これに対応して、前記貫通スリット200hの形成幅が徐々に広くなるように形成され、第1実施例と同様に、アウターカムリング200の上部と下部とが全体的に平らに形成されるものである。

一方、前記二等辺三角形状の貫通スリット200hの両辺に対応する部分は、直線ではなく、外側に膨らんだ形状の緩やかな曲線状に形成されることが好ましい。

また、第1実施例と同様に、前記貫通スリット200hが形成された前記アウターカムリング200の上段部211の内側と下段部213の内側は、面取りC処理されていることが好ましいが、このような面取りC処理を通じて作動流体の滑らかな流入が可能となる。

前記貫通スリット200hは、前記作動流体が前記ロータリーチャンバに流入される側に前記ロータリーチャンバと連通されるように構成された吸入ポートの作動流体のAに関する移動方向の反対方向側に対応する端部まで延設されることができる。

図8は、従来の多層吸入流路を有した無段変速機用ベーンポンプに構成されているカムリングと、本発明の第1、2実施例によるベーンポンプを構成しているアウターカムリングとにおいて、ポンプの回転速度が6500RPMである場合に関する解釈結果である。

図8に示されたように、単にカムリングに円形の貫通ホールを穿孔した従来の場合には、貫通ホールの周りにキャビテーション(ガス)が依然として発生していることが確認されるが、本願発明の第1実施例と第2実施例のアウターカムリング100、200は、貫通スリット100h、200hの周りにキャビテーション(ガス)の発生が顕著に低減したことを確認することができる。

図9は、従来の多層吸入流路を有した無段変速機用ベーンポンプに構成されているカムリングと、本願発明の第1、2実施例によるベーンポンプを構成しているアウターカムリングとにおいて、ポンプの回転速度が12000RPMである場合に関する解釈結果である。

図9に示されたように、ベーンポンプのRPMが高速である場合には、キャビテーション(ガス)の発生がさらに多くなることを確認することができ、従来の場合には、貫通ホールの周りに多量のキャビテーション(ガス)が発生していることを確認することができるが、本願発明の第1実施例と第2実施例のアウターカムリング100、200は、貫通スリット100h、200hの周りに微量のキャビテーション(ガス)が発生していることを確認することができる。

図10は、従来の多層吸入流路を有した無段変速機用ベーンポンプに構成されているカムリングと、本願発明の第1、2実施例によるベーンポンプを構成しているアウターカムリングとにおいて、ポンプの回転速度が6500RPM、12000RPMである場合の流量、体積効率、ガス残量を比較して示した表である。

図10に示されているように、本願発明の第1、2実施例のアウターカムリング100、200が適用されたベーンポンプは、従来に比べて高い流量を有し、体積効率が高い結果を示しており、キャビテーション(ガス)の発生は、従来の場合よりも小さいことを確認することができる。

上述した通り、本願発明の第1、2実施例のアウターカムリング100、200が適用されたベーンポンプは、流量と体積効率は高くしながら、キャビテーション(ガス)が低減されるようにしているところ、長所はさらに大きくするとともに、短所は小さくすることができる構造からなるものである。

本発明は、添付の図面を参照しながら好ましい実施例を中心に記述されたが、当業者であれば、このような記載から本発明の範疇を外れることなく、多くの多様で且つ自明な変形が可能であることは明白である。したがって、本発明の範疇は、このような多くの変形例を含むように記述された特許請求の範囲によって解釈されなければならない。