KR101509898B1

KR101509898B1 - 작동소음이 저감되는 차량용 진공펌프

Info

Publication number: KR101509898B1
Application number: KR20130080308A
Authority: KR
Inventors: 오정한
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2013-07-09
Filing date: 2013-07-09
Publication date: 2015-04-07
Also published as: US20150017045A1; DE102013114166A1; DE102013114166B4; US9328733B2; KR20150006648A

Abstract

본 발명은 작동시 급격하게 압력이 변하는 구간에서 일부 압력이 해소되도록 하여 작동소음을 감소시킬 수 있도록 한 작동소음이 저감되는 차량용 진공펌프에 관한 것이다.
본 발명에 따른 작동소음이 저감되는 차량용 진공펌프는, 펌프바디(11)의 내부에 하우징(12)에 의해 형성된 공간(S)에 편심된 위치에서 회전하는 로터(14)와, 상기 로터(14)에 설치되어 상기 공간(S)의 내부에서 편심되게 회전하는 베인(15)을 포함하는 차량용 진공펌프(10)에 있어서, 상기 공간(S)의 내부로 유입된 윤활유가 상기 베인(15)에 의해 가압된 상태로 배출되었을 때, 자중에 의해 다시 상기 공간(S)으로 재유입되지 않도록 상기 공간(S)의 하한으로부터 정해진 높이 이상으로 상기 펌프바디(11)를 관통하는 오일토출구(16)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

작동소음이 저감되는 차량용 진공펌프{Vacuum pump of vehicle for reducing operation noise}

본 발명은 차량에 장착되어 진공압을 발생시키는 차량용 진공펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 작동시 급격하게 압력이 변하는 구간에서 일부 압력이 해소되도록 하여 작동소음을 감소시킬 수 있도록 한 작동소음이 저감되는 차량용 진공펌프에 관한 것이다.

차량에는 진공을 이용하는 각종 장치를 구동시키기 위해, 진공펌프가 구비된다.

예컨대, 디젤엔진이 탑재된 차량에서는 브레이크를 작동시키기 위한 제동장치, EGR밸브, 스로틀 바디, VGT 등의 장치를 작동시키는데 진공이 필요할 뿐만 아니라, 가솔린엔진이 탑재된 차량에서도, 각종 장치에 적절한 진공압이 안정적으로 작용하도록 일정수준의 이하의 진공압을 유지시키기 위해 진공펌프가 구비된다.

그러나, 종래기술에 따른 차량용 진공펌프에서는 상기 진공펌프의 작동에 따라 소음이 발생하는 문제점이 있었다.

즉, 상기 차량용 진공펌프는 하우징에 의해 형성된 공간의 내부에서 회전하는 로터와, 상기 로터에 의해 상기 하우징의 내부에 편심되게 회전하는 베인을 구비하고, 상기 베인이 회전하면서 상기 공간 내부의 공기를 압축하여 외부로 배출되도록 하여, 진공압을 발생시킨다.

이때, 차량용 진공펌프의 내부에는 상기 진공펌프의 작동을 원활하게 하는 윤활유가 공급된 후 배출되도록 하는데, 상기 윤활유의 배출과정에서, 차량용 진공펌프의 작동에 따른 소음이 발생한다.

이러한 소음은 차량의 주행성능에는 크게 영향을 미치지는 않으나, 운전자 및 탑승자에게 전달됨으로써, 쾌적함을 저해시키는 요인으로 작동한다. 또한, 차량에는 진공을 이용하는 장치가 증가하는 추세에 있어, 차량의 진공펌프가 작동하는 시간이 늘어가므로, 진공펌프의 작동으로 인한 불쾌감이 증가하게 된다.

한편, 하기의 선행기술문헌은 '차량용 진공펌프'에 관한 것으로서, 진공펌프의 내부로 유입된 이물질을 드레인 루프를 통해 진공 펌프의 외부로 배출하도록 한 차량용 진공펌프에 관한기술이 개시되어 있다.

KR

10-2010-0015053

A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 차량에 탑재된 진공펌프의 작동시 작동에 따른 소음을 저감시킬 수 있는 구조로 형성되는 작동소음이 저감되는 차량용 진공펌프를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 진공펌프의 작동시 소음을 감소하기 위해 급격하게 압력이 변동하는 현상을 방지할 수 있는 작동소음이 저감되는 차량용 진공펌프를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 작동소음이 저감되는 차량용 진공펌프는, 펌프바디의 내부에 하우징에 의해 형성된 공간에 편심된 위치에서 회전하는 로터와, 상기 로터에 설치되어 상기 공간의 내부에서 편심되게 회전하는 베인을 포함하는 차량용 진공펌프에 있어서, 상기 공간의 내부로 유입된 윤활유가 상기 베인에 의해 가압된 상태로 배출되었을 때, 자중에 의해 다시 상기 공간으로 재유입되지 않도록 상기 공간의 하한으로부터 정해진 높이 이상으로 상기 펌프바디를 관통하는 오일토출구가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 오일토출구는 상기 공간의 중심 상부에 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 베인의 회전시 상기 베인의 단부에 접하는 상기 하우징의 내측면에는 상기 오일토출구에 인접하게 상기 베인의 회전방향을 따라 사이드 그루브가 형성되고, 상기 베인의 회전시 상기 오일토출구의 전단보다 상기 베인과 먼저 통과하도록, 상기 베인의 회전시 상기 베인이 상기 오일토출구의 전단보다 상기 사이드 그루브의 전단을 먼저 통과하도록, 상기 사이드 그루브의 전단이 상기 오일토출구(16)의 전단보다 전방에 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기 로터의 회전중심에 대한 상기 오일토출구가 설치된 각도 구간보다 상기 사이드 그루브가 설치된 각도 구간이 더 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 사이드 그루브는 상기 베인의 회전구간 중에서 77도 내지 81도의 구간에 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 로터와 베인이 설치된 부분의 반대편인 상기 오일토출구의 배면에는, 상기 오일토출구를 통하여 배출되는 윤활유의 압력에 의해 회전하는 플레이트 밸브와 상기 플레이트 밸브의 회전하는 각도를 제한하는 밸브 스토퍼를 포함하는 배출밸브가 설치되고, 상기 밸브 스토퍼의 외측면에는 상기 밸브 스토퍼의 표면으로부터 일정 깊이로 형성되는 벤트 그루브가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 벤트 그루브는 그 깊이가 0.2mm 내지 0.6mm, 폭은 1.2mm 내지 1.6mm로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 작동소음이 저감되는 차량용 진공펌프에 의하면, 윤활유가 토출되는 오일토출구가 베인이 회전하는 공간의 상방에 위치하고 있어서, 윤활유의 토출시 윤활유의 역류를 방지하여 윤활유의 역류에 따른 소음을 방지한다.

또한, 베인의 회전시 상기 베인은 상기 윤활유 토출구보다 상기 사이드 그루브에 먼저 접하게되므로, 압력의 맥동을 줄여 진공펌프의 작동에 소음을 감소시킨다.

아울러, 상기 배출밸브에 형성된 벤트 그루브를 통하여 에어가 배출되도록 함으로써, 압력 맥동에 의한 소음을 감소시킨다.

도 1은 차량용 진공펌프의 외형을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 작동소음이 저감되는 차량용 진공펌프에서 커버를 분리한 상태를 도시한 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 작동소음이 저감되는 차량용 진공펌프에서 커버의 일부를 절개하여 사이드 그루브가 형성된 것을 도시한 정면도.
도 4는 본 발명에 따른 작동소음이 저감되는 차량용 진공펌프의 배면도.
도 5는 4의 A부분의 확대도.
도 6은 본 발명에 따른 작동소음이 저감되는 차량용 진공펌프에서 배출밸브를 도시한 분해 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 작동소음이 저감되는 차량용 진공펌프에서 오일토출구의 위치에 따른 진동을 측정한 그래프로서, (a)는 오일토출구가 하부에 형성된 상태에서 측정된 진동을 측정한 그래프이고, (b)는 오일토출구가 상부에 형성된 상태에서 측정된 진동을 측정한 그래프.
도 8은 본 발명에 따른 작동소음이 저감되는 차량용 진공펌프에서 사이드 그루브의 유무에 따른 소음을 측정한 그래프로서, (a)는 사이드 그루브가 형성되지 않은 상태에서 소음을 측정한 그래프이고, (b)는 사이드 그루브가 형성된 경우에서 소음을 측정한 그래프.
도 9는 본 발명에 따른 작동소음이 저감되는 차량용 진공펌프에서 벤트 그루브의 유무에 따른 소음을 측정한 그래프로서, (a)는 벤트 그루브가 형성되지 않은 상태에서 소음을 측정한 그래프이고, (b)는 벤트 그루브가 형성된 경우에서 소음을 측정한 그래프.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 작동소음이 저감되는 차량용 진공펌프에 대하여 자세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 작동소음이 저감되는 차량용 진공펌프에서, 공기를 외부로 배출되도록 하여 진공이 형성되도록 하는 차량용 진공펌프의 구조에 대하여 간단히 살펴보면 다음과 같다.

펌프바디(11)가 공간(S)을 형성할 수 있도록 상기 펌프바디(11)의 내부에는 하우징(12)이 형성되고, 상기 하우징(12)에 의해 형성된 공간(S)의 내부에 회전가능하게 로터(14)가 설치되고, 상기 로터(14)에 의해 베인(15)이 회전가능한 구조를 갖는다. 상기 로터(14)가 상기 하우징(12)에 편심되게 위치하고 있어서, 상기 로터(14)에 의해 도 2에서 화살표 b방향으로 회전하는 베인(15)은 편심되게 회전하면서, 상기 공간 내의 공기를 압축하여 외부로 배출함으로써, 진공압이 형성되도록 한다.

상기와 같은 구조를 갖는 차량용 진공펌프(10)는 작동에 따라 상기 진공펌프(10)로부터 토출된 윤활유가 자중에 의해 다시 진공펌프(10)로 유입되면서 압력이 해소되지 못하다가 일시적으로 압력이 해소되면서 진동과 소음이 발생하는데, 이를 줄이기 위하여, 상기 펌프바디(11)를 관통하게 형성되는 오일토출구(16)가 상기 펌프바디(11)의 내부에 형성되는 공간(S)의 하한으로부터 정해진 높이 이상으로 형성되도록 한다. 상기 오일토출구(16)가 상기 공간(S)의 하한으로부터 정해진 높이 이상으로 형성되기 때문에, 일단 토출된 오일은 자중에 의해 다시 진공펌프(10)의 내부로 역류하지 못하게 된다.

특히, 상기 오일토출구(16)는 상기 펌프바디(11)에서 상기 베인(15)이 회전하는 공간의 상부에 형성되도록 한다.

차량용 진공펌프(10)는 작동에 따른 마찰을 감소하고자 윤활유가 지속적으로 공급되고, 외부로 배출되는데, 상기 윤활유가 펌프바디(11)의 내부로부터 외부로 배출되는 통로인 오일토출구(16)를 상기 베인(15)이 회전하는 공간(S)의 상부에 위치하게 형성한다.

상기 오일토출구(16)가 상기 펌프바디(11)를 관통하도록 상기 공간(S)의 상부에 형성되어 있으므로, 상기 오일토출구(16)에서 배출된 윤활유는 자중에 의해 오일토출구(16)로부터 그 하부로 낙하되므로, 배출된 윤활유가 상기 오일토출구(16)로 역류하는 현상을 방지할 수 있다. 만약, 상기 오일토출구(16)가 상기 공간(S)의 중심보다 낮은 위치에 형성되면, 상기 오일토출구(16)로부터 배출된 윤활유가 자중에 의해 역류하여 상기 오일토출구(16)로 재유입될 수 있고, 이로 인하여 진공펌프(10)의 작동시 소음과 진동을 유발한다. 그러나, 상기 오일토출구(16)가 상기 공간의 하한으로부터 높이를 가지고 상대적으로 상부에 위치하고 있어서, 토출된 윤활유가 도 2의 화살표 a방향과 같이 낙하한 후 재유입되지 않으므로, 윤활유의 역류 또는 재유입에 따른 소음, 진동을 감소시킬 수 있다. 즉, 이와 같이 토출된 윤활유가 오일토출구(16)로 역류하는 현상이 방지되면 진공펌프(10) 내부의 압력해소를 원활히 할 수 있어서, 상기 진공펌프(10)의 작동으로 인한 소음과 진동을 저감시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 차량용 진공펌프(10)에서는 상기 오일토출구(16)가 위치한 부분에 인접하게 상기 하우징(12)의 내측면에 사이드 그루브(12a)가 형성되도록 한다.

상기 베인(15)은 회전시 양측단이 상기 하우징(12)의 내측면에 접한 상태를 유지하면서, 회전한다. 이때, 상기 베인(15)의 상단 또는 하단은 회전하면서 일부 구간에서 상기 오일토출구(16)를 통과하는데, 상기 오일토출구(16)와 처음 접하는 순간, 급격한 압력 변동이 발생하여 소음과 진동이 발생한다.

이를 방지하기 위하여, 상기 베인(15)의 회전시 상기 베인(15)의 양측단에 접하는 상기 하우징(12)의 내측면에 상기 베인(15)의 회전방향을 따라 사이드 그루브(12a)가 형성되도록 한다. 상기 사이드 그루브(12a)는 바람직하게는 상기 하우징(12)에서 커버(13)와 결합되는 부분에서 상기 베인(15)의 회전방향을 따라 형성되는 것이 바람직하다.

특히, 상기 사이드 그루브(12a)가 형성되는 각도(α, 도 3에서 선분OP와 선분OR에 형성되는 각도)는 상기 베인(15)의 회전구간 중에서, 77도 내지 81도, 바람직하게는 79도의 구간에 형성되는 것이 바람직하다. 도 3에는 사이드 그루브(12a)가 79도로 형성된 예가 도시되어있다.

이때, 상기 사이드 그루브(12a)는 전단(회전하는 베인과 처음 접하는 부분)이 상기 오일토출구(16)의 전단보다 전방에 위치하도록 하여, 상기 베인(15)이 상기 사이드 그루브(12a)와 접하도록 함으로써, 일부 압력이 해소되어 진공펌프(10)의 작동에 의한 소음을 줄일 수 있다. 즉, 도 3에서 상기 로터(14)의 회전중심(O)과 상기 사이드 그루브(12a)의 전단을 연결하는 선분OP가 상기 로터(14)의 회전중심(O)과 상기 오일토출구(16)의 전단을 연결하는 선분OQ보다 상기 베인(15)의 회전방향에 전단에 위치하여, 상기 베인(15)의 회전시 선분OP에 먼저 접하게 된다. 따라서, 상기 로터(14)의 회전중심(O)을 기준으로 상기 오일토출구(16)가 설치되는 각도 구간보다 상기 사이드 그루브(12a)가 설치된 각도 구간이 더 크게 형성된다.

또한, 상기 사이드 그루브(12a)의 깊이는 3mm가 되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 진공펌프(10)에서 도 4에 도시된 바와 같이, 진공펌프(10)의 배면에는 율활유의 배출을 단속하는 배출밸브(17)가 설치되는데, 상기 배출밸브(17)의 밸브 스토퍼(17b)에는 벤트 그루브(17c)가 형성되도록 한다.

상기 배출밸브(17)는 상기 펌프바디(11)의 외측에서 상기 오일토출구(16)를 덮도록 장착되고, 상기 윤활유의 배출압에 의해 회동하는 플레이트 밸브(17a)와, 상기 플레이트 밸브(17a)의 외측 고정된 상태로 설치되어 상기 플레이트 밸브(17a)의 개방각도를 제한하는 밸브 스토퍼(17b)를 포함한다.

여기서, 상기 밸브 스토퍼(17b)의 외측면에는 상기 밸브 스토퍼(17b)의 반경방향으로 상기 밸브 스토퍼(17b)의 표면으로부터 일정 깊이로 형성되는 벤트 그루브(17c)가 형성된다.

상기 벤트 그루브(17c)는 상기 윤활유의 배출시 인위적으로 에어가 혼합을 유도하여, 에어에 의해 윤활유의 배출시 발생되는 충격을 흡수하여 소음 및 진동이 저감되도록 한다.

여기서, 상기 벤트 그루브(17c)는 그 깊이가 0.2mm 내지 0.6mm, 폭은 1.2mm 내지 1.6mm로 형성되는 것이 바람직하다.

미설명 부호 11a는 압축된 공기를 외부로 배출하는 배기구이고, 14a는 상기 로터(14)로 회전력을 전달하는 캠샤프트 연결부이다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 작동소음이 저감되는 차량용 진공펌프의 작용에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 하우징(12)의 내부에서 로터(14)와 베인(15)의 회전에 의해서 상기 진공펌프(10)로 공급된 윤활유를 오일토출구(16)를 통하여 배출되는데, 상기 오일토출구(16)가 상기 베인(15)이 회전하는 공간(S)에서 정해진 높이 이상, 즉 상기 공간(S)의 중심보다 상부에 위치하고 있어서, 오일토출구(16)를 통하여 배출된 윤활유가 다시 역류하여 재유입하는 현상이 발생하지 않으므로, 차량용 진공펌프(10)의 작동에 의해 발생되는 소음과 진동이 줄어즐게 된다.

즉, 도 7에는 상기 오일토출구(16)의 위치에 따른 진동측정결과가 도시되어 있는데, 오일토출구(16)가 상기 공간(S)의 하부에 위치(도 7의 (a)참조)하였을 때보다, 상기 공간(S)에 상부에 위치(도 7의 (b)참조)하였을 때의 진동이 감소함을 알 수 있다. 진공펌프(10)의 작동에 따른 진동의 분포가 오일토출구(16)를 상기 공간(S)의 중심보다 상부에 설치하는 경우가 그렇지 않은 경우에 비하여 낮게 분포하고 있다. 따라서, 상기 오일토출구(16)를 상기 베인(15)이 회전하는 공간(S)의 중심보다 상부에 설치함으로써, 1차적으로 소음 및 진동효과를 얻을 수 있다.

도 8에는, 사이드 그루브(12a)를 형성함으로써 얻어지는 소음, 진동효과가 도시되어 있다.

사이드 그루브(12a)를 형성함으로써, 사이드 그루브(12a)를 형성하지 않은 경우에 비하여, 특정 대역에서 소음이 감소함을 알 수 있다.

즉, 도 8을 보면, 점선으로 표시된 동일한 대역대에서 사이드 그루브(12a)가 형성된 경우(도 8의 (b)참조)에서는 사이드 그루브(12a)가 형성되지 않은 경우(도 8의 (a)참조)에 비하여, 적색으로 도시되는 부분이 현저하게 줄어든 상태로 도시되어 있는데, 이는 상기 사이드 그루브(12a)를 통하여 압력이 해소됨으로써, 진동과 소음이 감소되었음을 알 수 있다.

한편, 도 9에는 밸브 스토퍼(17b)에 벤트 그루브(17c)를 형성함으로써 얻어지는 소음, 진동효과가 도시되어 있다.

상기 벤트 그루브(17c)를 형성함으로써, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 벤트 그루브(17c)가 형성되지 않은 경우(도 9의 (a)참조)에 비하여 점선으로 표시된 특정 대역대에서 적색으로 표시된 부분이 대폭 감소됨으로써, 소음과 진동이 감소됨을 알 수 있다.

10 : 진공펌프 11 : 펌프바디
11a : 배기구 12 : 하우징
12a : 사이드 그루브 13 : 커버
14 : 로터 14a : 캠샤프트 연결부
15 : 베인 16 : 오일토출구
17 : 배출밸브 17a : 플레이트 밸브
17b : 밸브 스토퍼 17c : 벤트 그루브

Claims

펌프바디의 내부에 하우징에 의해 형성된 공간에 편심된 위치에서 회전하는 로터와, 상기 로터에 설치되어 상기 공간의 내부에서 편심되게 회전하는 베인을 포함하는 차량용 진공펌프에 있어서,
상기 공간의 내부로 유입된 윤활유가 상기 베인에 의해 가압된 상태로 배출되었을 때, 자중에 의해 다시 상기 공간으로 재유입되지 않도록 상기 공간의 하한으로부터 정해진 높이 이상으로 상기 펌프바디를 관통하는 오일토출구가 형성되고,
상기 로터와 베인이 설치된 부분의 반대편인 상기 오일토출구의 배면에는, 상기 오일토출구를 통하여 배출되는 윤활유의 압력에 의해 회전하는 플레이트 밸브와 상기 플레이트 밸브의 회전하는 각도를 제한하는 밸브 스토퍼를 포함하는 배출밸브가 설치되며,
상기 밸브 스토퍼의 외측면에는 상기 밸브 스토퍼의 표면으로부터 일정 깊이로 형성되는 벤트 그루브가 형성되고,
상기 벤트 그루브는 그 깊이가 0.2mm 내지 0.6mm, 폭은 1.2mm 내지 1.6mm로 형성되는 것을 특징으로 하는 작동소음이 저감되는 차량용 진공펌프.
제1항에 있어서,
상기 오일토출구는 상기 공간의 중심 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 작동소음이 저감되는 차량용 진공펌프.
제2항에 있어서,
상기 베인의 회전시 상기 베인의 단부에 접하는 상기 하우징의 내측면에는 상기 오일토출구에 인접하게 상기 베인의 회전방향을 따라 사이드 그루브가 형성되고,
상기 베인의 회전시 상기 베인이 상기 오일토출구의 전단보다 상기 사이드 그루브의 전단을 먼저 통과하도록, 상기 사이드 그루브의 전단이 상기 오일토출구의 전단보다 전방에 위치하는 것을 특징으로 하는 작동소음이 저감되는 차량용 진공펌프.
제3항에 있어서,
상기 로터의 회전중심에 대한 상기 오일토출구가 설치된 각도 구간보다 상기 사이드 그루브가 설치된 각도 구간이 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 작동소음이 저감되는 차량용 진공펌프.
제3항에 있어서,
상기 사이드 그루브는 상기 베인의 회전구간 중에서 77도 내지 81도의 구간에 형성되는 것을 특징으로 하는 작동소음이 저감되는 차량용 진공펌프.
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