KR101610918B1 - 소음 및 중량 절감 가능한 차량용 전동 진공 펌프 - Google Patents

소음 및 중량 절감 가능한 차량용 전동 진공 펌프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동 진공 펌프에 관한 것으로, 전기 모터를 포함하여 외부에서 인가되는 전원에 의하여 구동력을 제공하는 모터 모듈과; 일측에 상기 모터 모듈을 결합 가능하게 마련된 하우징과; 공기가 흡입되는 펌프흡입구와 흡입된 공기가 배출되는 펌프배출구를 구비하고, 상기 하우징의 타측에 결합되는 펌프모듈과; 상기 펌프모듈을 덮도록 상기 하우징에 결합되는 펌프 커버와; 상기 하우징에 마련되어 상기 하우징 외부로 공기를 배출시키는 배출라인에 유체의 역류를 방지하는 체크밸브;를 포함하며, 상기 체크밸브는, 상기 배출라인에 결합되어 배출유로를 형성하는 시트와, 상기 시트와 접촉되어 상기 배출유로를 폐쇄하는 볼과, 상기 볼을 상기 시트측으로 탄성 가압 가능하게 상기 배출라인에 결합되는 탄성부재를 포함하는 것을 특징 한다.
이에, 본 발명에 따르면, 소음을 감소시킬 수 있고, 중량을 감소시킬 수 있으며 제품의 신뢰성과 수명을 향상시킬 수 있다.

Description

소음 및 중량 절감 가능한 차량용 전동 진공 펌프 {Vehicle Electric Vacuum Pump able to reduce the Noise and the Weight}
본 발명은, 전동 진공 펌프에 관한 것으로, 특히 소음 및 중량을 감소시킬 수 있도록 구조를 개선한 전동 진공 펌프이다.
자동차는 많은 부품들이 결합되는 총합적인 전자 및 기계장치로 현대의 대표적인 운송수단이다. 이러한 자동차는 일반적으로 운전자가 차량을 정지시키기 위한 장치로 제동 장치가 사용되고 있다. 제동 장치는 운전자의 조작력을 링크나 유공압을 이용해서 증대시켜 전달하는 조작기구와 그 힘을 받아서 제동력을 발생시키는 본체로 구성되어 있다. 그 중에서 배력식 브레이크는 조작력을 가볍게 하기 위해 진공이나 압축 공기를 이용하고 있다.
이러한 제동 장치에 사용되면서 제동력을 보조하는 진공 펌프는 엔진으로 구동되는 것과 모터에 의해 구동되는 것으로 구별된다. 최근에는 연비 향상 등을 고려하여 전기 모터에 의해 구동되는 전동식 진공 펌프가 다양한 종류의 차량에 적용되고 있는 실정이다. 또한, 차량의 연비 향상을 위하여 각종 부품은 강도 내지 안전성을 유지하면서도 무게를 감소시키는 추세이고, 각종 전자제어장치의 증가로 인해 이러한 전자제어장치의 구조가 간단하면서도 공간을 적게 차지하는 것이 바람직하다.
이러한 진공펌프가 등록특허공보 제10-0953626호(2010. 04. 20)에 개시되어 있다.
그리고, 베인식 전동 진공 펌프에서 기체가 흡입, 압축 및 배출되는 과정에서 맥동이 발생되므로 이러한 맥동에 의해 발생될 수 있는 소음을 감소시키고 일정하면서도 안정적인 진공도를 유지하고 중량을 감소시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 목적은, 소음을 감소시킬수 있는 전동 진공 펌프를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 중량을 감소시킬 수 있는 전동 진공 펌프를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은, 전동 진공 펌프에 있어서, 전기 모터를 포함하여 외부에서 인가되는 전원에 의하여 구동력을 제공하는 모터 모듈과; 일측에 상기 모터 모듈을 결합 가능하게 마련된 하우징과; 공기가 흡입되는 펌프흡입구와 흡입된 공기가 배출되는 펌프배출구를 구비하고, 상기 하우징의 타측에 결합되는 펌프모듈과; 상기 펌프모듈을 덮도록 상기 하우징에 결합되는 펌프 커버와; 상기 하우징에 마련되어 상기 하우징 외부로 공기를 배출시키는 배출라인에 유체의 역류를 방지하는 체크밸브;를 포함하며, 상기 체크밸브는, 상기 배출라인에 결합되어 배출유로를 형성하는 시트와, 상기 시트와 접촉되어 상기 배출유로를 폐쇄하는 볼과, 상기 볼을 상기 시트측으로 탄성 가압 가능하게 상기 배출라인에 결합되는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 진공 펌프에 의하여 달성된다.
또한, 상기 시트의 재질을 고무를 포함하고, 상기 볼의 재질은 합성수지를 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 목적은, 전동 진공 펌프에 있어서, 전기 모터를 포함하여 외부에서 인가되는 전원에 의하여 구동력을 제공하는 모터 모듈과; 일측에 상기 모터 모듈을 결합 가능하게 마련된 하우징과; 공기가 흡입되는 펌프흡입구와 흡입된 공기가 배출되는 펌프배출구를 구비하고, 상기 하우징의 타측에 결합되는 펌프모듈;을 포함하고, 상기 펌프모듈은, 상기 모터모듈과 결합되고 베인을 슬라이딩 가능하게 안내하는 로터와, 상기 로터의 외측에 마련되어 상기 베인의 단부와 접촉되는 캠링과, 상기 로터 및 상기 베인을 수용하여 상기 캠링에 결합되는 상 및 하플레이트를 포함하되, 상기 캠링은, 반경방향의 가로방향으로 형성되어 상기 베인의 단부와 접촉되는 내측벽과, 상기 내측벽으로부터 상기 반경방향으로 연장되어 외관을 형성하는 외측벽을 구비하고, 상기 외측벽은, 상기 내측벽으로 함몰 형성된 함몰 영역과, 상기 상 및 하플레이트를 결합하는 결합부재가 관통되는 영역은 상기 함몰 영역보다 돌출된 돌출 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 진공 펌프에 의해서도 달성된다.
또 다른 한편, 본 발명의 목적은, 전동 진공 펌프에 있어서, 전기 모터를 포함하여 외부에서 인가되는 전원에 의하여 구동력을 제공하는 모터 모듈과; 일측에 상기 모터 모듈을 결합 가능하게 마련된 하우징과; 공기가 흡입되는 펌프흡입구와 흡입된 공기가 배출되는 펌프배출구를 구비하고, 상기 하우징의 타측에 결합되는 펌프모듈;을 포함하고, 상기 펌프모듈은, 상기 모터모듈과 결합되고 베인을 슬라이딩 가능하게 안내하는 로터와, 상기 로터의 외측에 마련되어 상기 베인의 단부와 접촉되는 캠링과, 상기 로터 및 상기 베인을 수용하여 상기 캠링에 결합되는 상 및 하플레이트를 포함하되, 상기 캠링은, 반경방향의 가로방향으로 형성되어 상기 베인의 단부와 접촉되는 내측벽과, 상기 내측벽으로부터 상기 반경방향으로 연장되어 외관을 형성하는 외측벽을 구비하고, 상기 내측벽과 상기 외측벽 사이에는 상기 캠링의 반경방향의 가로방향으로 관통 형성된 복수의 공간 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 진공 펌프에 의해서도 달성된다.
본 발명에 따르면, 소음을 감소시킬수 있고, 중량을 감소시킬 수 있으며 제품의 신뢰성과 수명을 향상시킬 수 있는 전동 진공 펌프를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동 진공 펌프의 분해사시도,
도 2는 펌프모듈의 평단면도,
도 3은 체크 밸브의 단면도 및 분해도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 캠링의 사시도와 종래기술과 비교를 위한 평면도,
도 5는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 캠링의 평면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전동 진공 펌프(이하에서 '전동 진공 펌프'라 함)에 대하여 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동 진공 펌프의 분해사시도이고, 도 2는 펌프모듈의 평단면도이며, 도 3은 체크 밸브의 단면도 및 분해도이고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 캠링의 사시도와 종래기술과 비교를 위한 평면도이며, 도 5는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 캠링의 평면도이다.
전동 진공 펌프(100)는 전기적으로 구동되는 모터(131)를 포함하여 외부에서 인가되는 전원에 의하여 구동력을 제공하는 모터 모듈(130)과, 일측에 상기 모터 모듈(130)을 결합 가능하게 마련된 하우징(170)과, 공기가 흡입되는 펌프흡입구(119a)와 흡입된 공기가 배출되는 펌프토출구(119b)를 구비하고, 하우징(170)의 타측인 상측에 결합되는 펌프모듈(110)과, 펌프모듈(110)을 덮도록 하우징(170)에 결합되는 펌프 커버(150)와, 상기 하우징(170)에 마련되어 상기 하우징(170) 외부로 공기를 배출시키는 배출라인(177a)에 유체의 역류를 방지하는 체크밸브(160);를 포함하며, 상기 체크밸브(160)는, 상기 배출라인(177a)에 결합되어 배출유로(177b)를 형성하는 시트(163)와, 상기 시트(163)와 접촉되어 상기 배출유로(177b)를 폐쇄하는 볼(165)과, 상기 볼(165)을 상기 시트(163)측으로 탄성 가압 가능하게 상기 배출라인(177a)에 결합되는 탄성부재(167)를 구비한다.
모터 모듈(130)은 미도시된 고정자와 회전자를 구비한 모터(131)와, 모터(131)에 결합되어 펌프모듈(110)로 회전력을 전달하는 구동축(133)과, 모터(131)의 구동을 제어하도록 전기적인 릴레이와 같은 부품을 실장한 회로 기판(135)을 포함한다. 모터 모듈(130)에서 구동축(133)은 베어링(미도시)에 의해 회전 가능하게 지지되며, 오일 시일(미도시)을 구비하여 구동축(133)을 따라 펌프 모듈(110)에서 모터 모듈(130)로 물을 포함하는 수분이 유입되는 것을 예방할 수 있는 구조를 갖는 것이 바람직하다.
펌프 모듈(110)은 하우징(170)에 지지되어 공기를 흡입하고 흡입된 공기를 압축하여 배출하고, 구동축(133)에 결합되어 회전하는 로터(111)와, 로터(111)에 반경 방향으로 형성된 복수의 슬롯(111a)과, 슬롯(111a)에 결합되어 슬롯(111a)을 따라 출입하는 베인(111b)과, 로터(111)의 외측에 결합되어 로터(111) 사이에 공간을 형성하여 베인(111b)과 베인(111b) 사이에서 챔버(115)를 형성하는 캠링(113)과, 캠링(113), 로터(111) 및 베인(111b)을 사이에 두고 구동축(133)의 축방향으로 따라 양측에서 챔버(115)를 형성하도록 결합되는 상,하 플레이트(117a, 117b)를 구비하고, 상,하 플레이트(117a, 117b)에는 공기가 흡입되는 펌프흡입구(119a)와 공기가 배출되는 펌프토출구(119b)가 각각 마련되어 있다.
펌프흡입구(119a)는 펌프 커버(150)에 관통 형성되어 공기를 흡입하는 통로인 흡입공(151)과 연통되고, 펌프토출구(119b)는 하우징에 관통 형성되어 공기를 배출하는 통로인 토출공(177)과 연통된다.
하우징(170)은 펌프 커버(150)와 함께 외관을 형성하며, 펌프 모듈(110)과, 모터 모듈(130)을 지지한다. 하우징(170)은 펌프 모듈(110)을 지지하는 하우징본체(171)와, 하우징본체(171)에 결합되어 모터(131) 부분을 둘러싸는 모터케이싱(173)과, 모터케이싱(173)과 결합되어 모터(131)를 구동하는 회로 기판(135)을 지지하여 모터 모듈(130)을 수밀 가능하게 밀폐시키는 모터커버(175)로 이루어진다. 그리고, 하우징본체(171)에는 펌프토출구(119b)와 연통되어 공기를 배출시키는 통로인 토출공(177)에 결합되어 있다. 하우징(170)을 차량의 엔진, 프레임 등에 결합되도록 지지하는 체결 수단(191)이 구비되어 있다.
또한, 전동 진공 펌프(100)에는 각 부품 사이에서 기밀을 유지하도록 마련된 오링을 포함하는 미도시된 복수의 실링수단이 구비되어 있다.
본 발명의 다른 실시예는 하우징(170)과 펌프 커버(150)의 재질은 알루미늄 합금 등으로 이루어져 주조 등으로 이루어지며, 필요에 따라 강성을 충분히 유지할 수 있는 합성수지를 포함할 수도 있다. 이러한 재질로 인해 전동 진공 펌프(100)의 중량을 감소시킬 수 있다. 이러한 재질 변경을 통해 약 20~30% 정도의 무게를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서 모터 모듈(130)에 적용되는 모터(131)는 DC 모터와 BLDC 모터 중에서 선택할 수 있다. 여기서, DC 모터를 구동하기 위한 온-오프 릴레이를 포함하는 회로 기판(135)은, 모터 모듈(130)에 근접되게 하우징(170) 내부에 배치한 것이 바람직하다.
전동 진공 펌프(100)의 각 부품 사이에 기밀을 유지할 수 있도록 다양한 종류의 오링(193)이 구비되어 있다.
체크 밸브(160)는 도 3에 도시된 바와 같이, 시트(163)와, 볼(165)과, 탄성부재(167)로 구성되어 있고 이러한 구성들은 배출라인(177a)에 결합되어 있다. 여기서, 시트(163)의 재질은 고무를 포함하고, 볼(165)의 재질은 합성수지를 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 시트(163)의 외측은 배출라인(177a)에 결합되고, 시트(163)의 내측은 유체가 배출될 수 있는 통로인 배출유로(177b)를 구비하고 있으며, 볼(165)이 접촉되는 시트(163)에는 볼(165)의 형상에 대응하여 볼(165)이 접촉되어 기밀을 유지할 수 있는 시트면(163a)이 구비된다.
이러한 시트(163)와 볼(165)의 재질에 의하여 시트(163)와 볼(165)이 접촉되면서 발생되는 소음을 예방할 수 있으며 장시간 사용하더라도 접촉에 의해 마모되지 않아 수명을 향상시킬 수 있고 다소 부드러운 고무와 합성수지의 접촉 면적을 향상시킬 수 있어 기밀성을 증대시켜 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한. 이러한 고무와 볼은 미약하나마 강철로 되어 있는 체크 밸브보다 더 가벼워 중량을 감소시킬 수 있다.
이러한 체크 밸브(160)에 의해 전동 진공 펌프(100)가 정지시 외부에서 펌프 모듈(110)로 수분 등이 유입되지 않도록 예방할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 전동 진공 펌프(100, 200)의 또 다른 특징은 캠링(113)의 구조를 다소 변경하여 중량을 감소시킬 뿐만 아니라 유입되는 유체가 머무는 공간을 더욱 확장시켜 소음을 감소시킬 수 있고, 중량을 감소시킬 수 있으며 도 4a 내지 도 5를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전동 진공 펌프(100)는 도 4a를 참조하면, 펌프 모듈(110)을 포함하고, 상기 펌프 모듈(110)은, 상기 모터 모듈(130)과 결합되고 베인(111b)을 슬라이딩 가능하게 안내하는 로터(111)와, 상기 로터(111)의 외측에 마련되어 상기 베인(111b)의 단부와 접촉되는 캠링(113)과, 상기 로터(111) 및 상기 베인(111b)을 수용하여 상기 캠링(113)에 결합되는 상 및 하플레이트(117a, 117b)를 포함하되, 상기 캠링(113)은, 반경방향의 가로방향으로 형성되어 상기 베인(111b)의 단부와 접촉되는 내측벽(113a)과, 상기 내측벽(113a)으로부터 상기 반경방향으로 연장되어 외관을 형성하는 외측벽(113b)을 구비하고, 상기 외측벽(113b)은, 상기 내측벽(113a)으로 함몰 형성된 함몰 영역(113b1)과, 상기 상 및 하플레이트(117a, 117b)를 결합하는 볼트를 포함하는 결합부재(미도시)가 관통되는 영역은 상기 함몰 영역(113b1)보다 돌출된 돌출 영역(113b2)을 포함한다.
즉, 결합부재(미도시)가 관통되는 영역인 볼트 관통홀(113d)이 있는 영역에서는 돌출 영역(113b2)이 형성되어 있어, 캠링(113)의 반경 방향 두께가 돌출 영역(113b2)에서 두꺼워지고 함몰 영역(113b1)에서는 돌출 영역(113b2)보다 반경 방향으로 더 얇은 두께를 갖는다.
본 발명에 따른 이러한 캠링(113)을 종래기술의 캠링과 비교한 그림이 도 4b이다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 캠링(113)은 종래기술과 비교하여 빗금친 부분만큼 체적이 적어져 캠링(113)의 중량은 감소된다. 또한, 캠링(113)의 외측과 펌프 커버(150) 사이에 형성되어 공기가 유입되어 저장되는 공간이 더 넓어져 유입되는 공기가 저장되어 펌프 모듈(110)로 유입되기 전에 완충되는 공간이 증대되어 소음이 저감될 수 있는 효과를 갖는다.
다른 한편, 본 발명의 또 다른 전동 진공 펌프(100)는 도 5에 도시되어 있으며, 상기 캠링(213)은, 반경방향의 가로방향으로 형성되어 상기 베인(111b)의 단부와 접촉되는 내측벽(213a)과, 상기 내측벽(213a)으로부터 상기 반경방향으로 연장되어 외관을 형성하는 외측벽(213b)을 구비하고, 상기 내측벽(213a)과 상기 외측벽(213b) 사이에서 캠링(213)의 반경 방향의 가로방향으로 관통 형성된 복수의 공간 영역(213c)을 구비한다.
전술한 실시예에서와 같이 세 개의 볼트 관통홀(113d) 사이에 공간 영역(213c)만큼의 빈 공간이 형성되어 있다. 이러한 공간 영역(213c)과 같이 비어 있는 공간만큼 캠링(113)의 중량이 감소할 수 있고, 또한 펌프 모듈(110)이 작동하는 과정에서 외부로 전달되는 소음을 완충시킬 수 있는 공간이 되기도 하여 소음을 절감시킬 수 있다.
이에, 본 발명에 따르면, 소음을 감소시킬수 있고, 중량을 감소시킬 수 있으며 제품의 신뢰성과 수명을 향상시킬 수 있는 전동 진공 펌프를 제공할 수 있다.
여기서, 본 발명의 여러 실시예를 도시하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
100 : 전동 진공 펌프 110 : 펌프 모듈
111 : 로터 111a : 슬롯
111b : 베인 113 : 캠링
113a : 내측벽 113b : 외측벽
113b1 : 함몰 영역 113b2 : 돌출 영역
113d : 볼트 관통홀
115 : 챔버 117a, b : 상, 하 플레이트
119a, 119b : 펌프흡입구, 펌프토출구
130 : 모터 모듈 131 : 모터
133 : 구동축 135 : 회로기판
150 : 펌프 커버 151 : 흡입공
160 : 체크 밸브 163 : 시트
163a : 시트면
165 : 볼 167 : 탄성부재
170 : 하우징 171 : 하우징본체
173 : 모터케이싱 175 : 모터커버
177 : 토출공 177a : 배출라인
177b : 배출유로 191 : 체결수단
193 : 오링 213c : 공간 영역

Claims (4)

  1. 전동 진공 펌프에 있어서,
    전기 모터를 포함하여 외부에서 인가되는 전원에 의하여 구동력을 제공하는 모터 모듈과;
    일측에 상기 모터 모듈을 결합 가능하게 마련된 하우징과;
    공기가 흡입되는 펌프흡입구와 흡입된 공기가 배출되는 펌프배출구를 구비하고, 상기 하우징의 타측에 결합되는 펌프모듈;을 포함하고,
    상기 펌프모듈은, 상기 모터모듈과 결합되고 베인을 슬라이딩 가능하게 안내하는 로터와, 상기 로터의 외측에 마련되어 상기 베인의 단부와 접촉되는 캠링과, 상기 로터 및 상기 베인을 수용하여 상기 캠링에 결합되는 상 및 하플레이트를 포함하되,
    상기 캠링은, 상기 베인의 단부와 접촉되는 내측벽과, 상기 내측벽으로부터 반경방향으로 연장되어 외관을 형성하는 외측벽을 구비하고,
    상기 외측벽은 상기 내측벽으로 함몰 형성된 함몰 영역을 구비하여, 상기 펌프모듈을 둘러싸면서 상기 하우징에 결합된 펌프커버와 상기 외측벽 사이에 배출되는 공기가 머무는 공간이 확장되며,
    상기 하우징에 마련되어 상기 하우징 외부로 공기를 배출시키는 배출라인에 유체의 역류를 방지하는 체크밸브;를 포함하며,
    상기 체크밸브는, 상기 배출라인에 결합되어 배출유로를 형성하는 시트와, 상기 시트와 접촉되어 상기 배출유로를 폐쇄하는 볼과, 상기 볼을 상기 시트측으로 탄성 가압 가능하게 상기 배출라인에 결합되는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 진공 펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시트의 재질은 고무를 포함하고, 상기 볼의 재질은 합성수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 진공 펌프.
  3. 전동 진공 펌프에 있어서,
    전기 모터를 포함하여 외부에서 인가되는 전원에 의하여 구동력을 제공하는 모터 모듈과;
    일측에 상기 모터 모듈을 결합 가능하게 마련된 하우징과;
    공기가 흡입되는 펌프흡입구와 흡입된 공기가 배출되는 펌프배출구를 구비하고, 상기 하우징의 타측에 결합되는 펌프모듈;을 포함하고,
    상기 펌프모듈은, 상기 모터모듈과 결합되고 베인을 슬라이딩 가능하게 안내하는 로터와, 상기 로터의 외측에 마련되어 상기 베인의 단부와 접촉되는 캠링과,
    상기 로터 및 상기 베인을 수용하여 상기 캠링에 결합되는 상 및 하플레이트를 포함하되,
    상기 캠링은, 상기 베인의 단부와 접촉되는 내측벽과, 상기 내측벽으로부터 반경방향으로 연장되어 외관을 형성하는 외측벽을 구비하고,
    상기 외측벽은 상기 내측벽으로 함몰 형성된 함몰 영역과 상기 상 및 하플레이트를 결합하는 결합부재가 관통되는 영역은 상기 함몰 영역보다 돌출된 돌출영역을 포함하여, 상기 펌프모듈을 둘러싸면서 상기 하우징에 결합된 펌프커버와 상기 외측벽 사이에 배출되는 공기가 머무는 공간이 확장된 것을 특징으로 하는 전동 진공 펌프.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하우징에 마련되어 상기 하우징 외부로 공기를 배출시키는 배출라인에 유체의 역류를 방지하는 체크밸브;를 포함하고,
    상기 펌프커버와 상기 외측벽 사이에 저장된 공기는 상기 배출라인에 마련된 상기 체크밸브의 탄성가압력을 이기고 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 전동 진공 펌프.
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