KR0163386B1 - 내접 치차식 회전 펌프 - Google Patents

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KR0163386B1
KR0163386B1 KR1019960025075A KR19960025075A KR0163386B1 KR 0163386 B1 KR0163386 B1 KR 0163386B1 KR 1019960025075 A KR1019960025075 A KR 1019960025075A KR 19960025075 A KR19960025075 A KR 19960025075A KR 0163386 B1 KR0163386 B1 KR 0163386B1
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무쯔미 미타라이
아쯔시 고베야시
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모리 찌사또
쟈토코 가부시끼가이샤
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Abstract

내부 로터와 외부 로터의 결합에 의해 규정된 용적실내에 작동유가 밀봉유지되는 폐쇄부에서의 펌프 하우징의 외주연 벽부에서, 액체 압력은 외부 로터의 외주연 표면을 따라 용적실로부터 활주 갭까지 작동유의 액체 압력을 완화시키기 위한 액체 압력 완화 홈에 의해 완화된다.

Description

내접 치차식 회전 펌프
제1도는 내접 치차식 회전 펌프의 제1실시예로서 커버가 제거된 상태를 도시하는 정면도.
제2a도는 본 발명의 내접 치차식 회전 펌프의 제1실시예의 펌프 하우징의 정면도.
제2b도는 제2a도의 A-A'선의 단면도.
제3도는 내접 치차식 회전 펌프의 제1실시예의 폐쇄부 근처의 구조체를 도시하는 확대도.
제4a도는 본 발명의 내접 치차식 회전 펌프의 제2실시예의 펌프 하우징의 정면도.
제4b도는 제4a도의 B-B'선의 단면도.
제5도는 펌프 회전 속도와 배출압의 변동 레벨사이의 관계를 도시하는 특성 곡선도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 내부 로터 2 : 구동 샤프트
3 : 외부 로터 4 : 용적실
5 : 펌프 하우징 6 : 흡입 포트
7 : 배출 포트 10A,11A : 반경방향 홈
10B,11B : 분산 홈
본 발명은 내접 치차식 회전 펌프(an internal gear type rotary pump)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 흡입 포트로부터 상호 맞물림 치차 치형부를 구비한 내부 로터사이에 규정된 용적실내로 작동유를 도입시키고, 회전에 따른 용적실의 용적의 변동에 따라 배출 포트로부터 자동유를 가압 및 배출시키는 형태의 내접 치차식 회전 펌프에 관한 것이다.
종래에, 이러한 종류의 내접 치차식 회전 펌프는 내연 기관의 윤활유를 순환시키기 위한 오일 펌프용으로 적당한 펌프로 종종 이용되고 있다. 이러한 내접 치차식 회전 펌프는 적은 수의 부품, 소형 및 경량에 의해 설치를 위한 넓은 공간이 필요 없으며 저렴하게 제조된다. 또한, 내접 치차식 회전 펌프는 대량 생산을 용이하게 한다. 이러한 내접 치차식 회전 펌프를 구성하는 내부 및 외부 로터의 치차상에는, 원활한 맞물림을 실현하기 위해 다양한 트로코이드 곡선 치형부 등등이 사용된다. 치차 치형부의 다양한 구성은 발명의 명칭이 트로코이드식 오일 펌프인 일본 특허 출원 공개 제138893/1986 및 81588/1986호와, 발명의 명칭이 내접 치차 펌프인 일본 특허 출원 공개 제83494/1986호에 기술되어 있다.
상기의 일본 특허 출원 공개 제138893/1986호에는 내부 로터의 치차 치형부의 측벽 표면과 활주식으로 접촉하는 하우징 홈은 폐쇄부를 가로질러 배출 포트로 경사진 위치에 제공되며, 용적실의 용적은 상기 폐쇄부에서 최대가 된다. 또한, 용적실과 하우징 홈사이를 연통시키기 위해서, 로터 홈은 배출 포트로부터 폐쇄부에 근접한 용적실까지 오일이 역유동하는 것을 방지하고, 로터의 회전의 변동으로 인해 야기될 수 있는 치차 치형부의 소음 및 마모를 방지하기 위해 내부 로터의 치차 치형부의 측면 표면상에 형성된다. 한편, 일본 특허 출원 공개 제83491/1986호에 기술된 바와 같이, 원주방향으로 연장하는 홈은 인접한 용적실사이를 연통시키기 위해 외부 로터의 측면 표면상에 형성된다. 선택적으로, 일본 특허 출원 공개 제81588/1986호에 기술된 바와 같이, 원주방향으로 연장하는 홈은 인접한 용적실사이에 연통을 형성하고, 홈을 경유하여 폐쇄부 근처의 배출 포트로 용적실을 연통시키기 위해 내부 로터의 측면 표면상에 형성되어, 폐쇄부 근처에서의 갑작스런 압력 변동 및 피크 압력의 발생이 방지될 수 있다.
즉, 상술한 설명으로부터 분명해지는 바와 같이, 내접 치차식 회전 펌프에서, 원심력은 내부 및 외부 로터의 회전과 관련되어 작동유상에서 작동한다. 따라서, 폐쇄부 근처에서, 용적실내의 외부 로터의 치차 치형부의 바닥에서의 갑작스런 압력 상승으로 인해 액체 압력은 가해져서 압력의 피크는 배출 포트로의 용적실의 변동시에 상당한 압력 변동을 야기시킨다. 더우기, 압력 변동이 크게 되기 때문에 펌프의 회전속도가 높게 된다. 이러한 문제를 고려할 때 다양한 제안이 상술한 바와 같이 이뤄진다.
그러나, 용적실로부터 유체 압력을 수용하기 위한 유체 통로 홈이 내부 로터나 외부 로터의 치차 치형부의 측면 표면상에 또는 종래 기술과 같이 하우징의 대향 측면 표면상에 형성될 경우, 액체 압력의 상승은 외부 로터의 치차 치형부의 바닥에서 대부분 갑작스럽게 이뤄지기 때문에, 이러한 구조체는 가공하기가 번거로우며, 갑작스런 압력 변동의 제거는 불충분하다.
한편, 많은 수의 액체 통로 홈이 형성되어야 하므로, 액체 통로 홈이 형성되는 부분과 활주식으로 접촉하는 표면상에 쉽게 마모가 발생한다.
또한, 액체 통로 홈을 형성하기 위한 방향은 원주방향 또는 회전 방향에 대해 구심적으로 형성되며, 원심력의 방향으로의 작동유의 유동은 압력 완화 효과를 감소시키는 것을 차단한다. 또한, 배출 측면 및 흡입 측면은 다수의 유체 통로 홈을 경유하여 일정하게 연통되기 때문에, 배출양을 본질적으로 감소시킨다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하는 것이다. 따라서, 본 발명의 목적은 폐쇄부 등의 근처에서 야기되는 갑작스런 압력 변동을 충분히 회피할 수 있는 내접 치차식 회전 펌프를 간단한 구조체로 제공하는 것이다.
상술한 목적을 성취하기 위해서, 본 발명에 따른 내접 치차식 회전 펌프는 내부 로터의 외접 치차 치형부와 외부 로터의 내접 치차 치형부를 맞물게 함으로서 형성된 용적실내의 작동유가 내부에 밀봉상태로 유지되는 폐쇄부와 결합부에서, 적어도 상기 폐쇄부에 대응하게 위치된 펌프 하우징의 벽면상에 상기 외부 로터의 외주연 표면과 상기 펌프 하우징의 활주식 접촉면사이에 형성된 활주 갭과 용적실사이에 연통을 형성하는 얇은 홈이 설치되고, 상기 얇은 홈에 의해 상기 작동유의 액체 압력을 완화시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 작동유는 폐쇄부와 결합부에서 밀봉상태로 유지되며, 로터의 회전에 의해 발생된 원심력은 외부 로터의 치차 치형부의 바닥상에서 작용한다. 다음에, 펌프 하우징의 벽 표면을 따라 형성된 얇은 홈에 의해서, 자동유의 일부분은 외부 로터의 외주연 표면과, 액체 압력을 완화시키기 위해 용적실로부터 이에 활주식으로 접촉하는 표면사이의 갭내로 유도된다. 따라서, 높은 회전 속도에서 유도될 수 있는 배출 압력의 변동은 제한되어 낮아질 수 있다.
이러한 구조에서, 내부 로터의 외접 치차 치형부와 외부 로터의 내접 치차 치형부를 맞물게 함으로서 형성된 용적실내의 작동유가 내부에 밀봉상태로 유지되는 폐쇄부와 결합부에서, 적어도 상기 폐쇄부에 대응하게 위치된 펌프 하우징의 벽면상에 상기 외부 로터의 외주연 표면과 상기 펌프 하우징의 활주식 접촉면사이에 형성된 활주 갭과 용적실사이에 연통을 형성하는 얇은 홈이 설치되고, 상기 얇은 홈에 의해 상기 작동유의 액체 압력을 완화시키는 내접 치차식 회전 펌프를 제공하여, 특히 폐쇄부 근처에서 용적실내의 액체 압력의 갑작스런 상승으로 인한 압력 변동은 간단한 구조에 의해 효과적으로 제한될 수 있다.
상술한 효과에 더불어, 작동유는 하우징의 외주연 벽 표면과 측면 표면상에 규정된 양 갭으로 공급되며, 외부 로터는 반경방향 홈 및 분산 홈을 경유하여 하우징상에서 활주식으로 접촉한다. 따라서, 하우징의 펌프실내의 외주연 표면과 외부 로터의 외주연 표면사이의 갭의 정밀도는 펌프 효율을 향상시키도록 개선될 수 있다.
본 발명은 이후에 기술된 상세한 설명 및 본 발명의 양호한 실시예의 첨부 도면으로부터 보다 자 이해될 수 있지만, 본 발명은 이에 의해 제한되지 않으며, 이것은 단지 이해를 돕기 위한 설명이다.
본 발명의 양호한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 구체적으로 상세하게 설명한다. 하기의 설명에서, 도면부호는 본 발명의 충분한 이해를 돕기 위해서 사용한 것이다. 그러나, 본 발명이 이러한 설명없이도 실시할 수 있다는 것은 본 기술 분야에 숙련된 자들에게는 자명하다. 또한, 공지된 구조체는 본 발명을 불명료하게 하는 것을 방지하기 위해 도시하지 않는다.
제1도 내지 제3도는 본 발명에 따른 내접 치차식 회전 펌프의 제1실시예를 도시한 것이다. 도시한 실시예의 내접 치차식 회전 펌프는 자동차 동력 전달장치에서 토크 컨버터와 동력 전달장치사이에 설치된다. 제1도에서 도면부호 1은 다수의 외접 치차 치형부(1A)를 구비한 내부 로터를 나타내며, 구동 샤프트(2)에 의해 회전하도록 구동된다. 도면부호 3은 내접 치차 치형부(3A)를 구비한 외부 로터를 나타내며, 내접 치차 치형부의 갯수는 내부 로터(1)의 외접 치차 치형부(1A)의 갯수보다 하나 많다. 외부 로터(3)는 내부 로터(1)의 외접 치차 치형부(1A)와 내접 치차 치형부(3A)가 맞물림으로서 회전하도록 구동된다. 외접 치차 치형부(1A) 및 내접 치차 치형부(3A)는 예를 들면 트로코이드 치차 형상(trochoidal gear shape)으로 형성된다. 상호 대조적으로 도시한 바와 같이 내부 로터(1)의 내접 치차 치형부(1A) 및 외부 로터(3)의 내접 치차 치형부(3A)를 배열함으로서, 치차 치형부는 치차 치형부사이에 펌핑실(용적실)를 형성한다. 도면부호 5는 내부 로터(1)를 회전식으로 수납하는 펌프 하우징을 표시한 것이며, 외부 로터(3,6,7)는 펌프 하우징(5)내에 제공된 흡입 포트 및 배출 포트를 가리킨다.
제2a도에 도시한 바와 같이, 흡입 포트(6) 및 배출 포트(7)는 원주방향으로 각기 다수의 용적실상으로 연장하는 연장된 흡입부(6A) 및 연장된 배출부(7A)를 갖고 있다. 한편, 도면부호 8A는 상사점(페쇄부)을 그리고 8B는 하사점(결합부)을 가리킨다. 펌프 하우징(5)의 로터 활주 벽은 용적실(4)이 폐쇄부(8A) 및 결합부(8B)에서 폐쇄되도록 형성된다. 로터(1,3)는 치차 치형부를 결합하도록 조합되는데, 이는 용적실(4)의 용적이 폐쇄부(8A) 근처에서 최대가 되고 결합부(8B) 근처에서 최소가 되도록 수축되게 하기 위함이다. 도시한 바와 같이, 폐쇄부(8A) 및 결합부(8B)는 구동 샤프트(2)의 중심축에 대해 대칭 위치에 위치된다. 여기에서, 화살표(R)는 내부 로터(1) 및 외부 로터(3)의 회전 방향을 나타낸 것이다. 제2a도에 도시한 바와 같이, 액밀식으로 구동 샤프트(2)를 수납하기 위한 베어링 보어(5A)와, 내부 로터(1)와 함께 외부 로터(3)를 회전식으로 수납시키기 위한 리세스부(펌프실; 5B)는 펌프 하우징(5)내에 제공된다. 펌프 하우징(5)에 도시하지 않은 커버 부재를 접촉 고정시킴으로서, 펌프실(5B)의 액밀 시일이 형성될 수 있다.
도면부호 10 및 11은 본 발명에 따른 액압 수용 홈을 나타낸 것이다. 제2a도에 도시한 바와 같이, 액압 수용 홈(10,11)은 펌프 하우징(5)의 폐쇄부(8A) 및 결합부(8B)내에 각기 제공된다. 도면부호 10A 및 11A는 반경방향으로 연장하는 액압 수용 홈(10,11)내의 홈(이후에는 반경방향 홈(radial groove)이라고 함)이며, 도면부호 10B 및 11B는 반경방향 홈(10A,11A)에 이어지고 펌프실(5B)의 원주방향 표면을 따라 원주방향으로 연장한 홈(이후에는 분산 홈(distributed grooves)이라고 함)을 가리킨다. 반경방향 홈(10A,11A) 및 분산 홈(10B,11B)은 소정의 깊이 및 홈 폭을 갖는다. 예를 들면 도시한 실시예에서 깊이는 약 0.8mm이며, 홈 폭은 약 1 내지 2mm이다.
다음에, 상술한 바와 같이 구성된 내접 치차식 회전 펌프의 작동유 공급 작동체를 설명한다.
이러한 회전 펌프는 내연 기관의 크랭크샤프트와 결합된 오일 펌프로서 사용되는 것이 일반적이다. 제1도에 도시한 바와같이, 화살표(R)방향으로 구동 샤프트(2)를 회전시킴으로서, 내부 로터(1)와, 내부 로터(1)와 맞물리는 외부 로터(3)는 동일 방향으로 회전하도록 구동된다. 이러한 회전과 관련해서, 결합부(9B)의 용적을 최소로 유지하는 용적실(4)은 점진적으로 증가한다. 용적실(4)의 용적의 증가에 따라서, 작동유(오일 펌프의 경우에 윤활유)는 흡입 포트(6) 및 연장된 흡입부(6A)를 통해 용적실(4)내로 도입된다. 용적실(4)의 용적은 폐쇄부(8A)에서 실제로 최대가 된다. 따라서, 용적실(4)은 연장된 배출부(7A)와 연통하며, 연장된 배출부(7A)를 경유하여 배출부(7)내로 작동유를 배출하게 하는 회전에 따라 용적이 점차 축소된다. 다음에, 가압된 작동유는 배출 포트(7)로부터 순환 시스템내로 공급된다.
이러한 펌핑 작동에서, 큰 원심력은 로터(1,3)의 회전운동에 의해 용적실(4)에서 오일(작동유)을 작동시킨다. 다음에, 특히 외부 로터(3; 제3도)의 치차 치형부의 바닥에서의 액체 압력은 상승되며, 폐쇄부(8A)를 가로질러 통과한 후의 위치의 바로 근처에서 최대가 된다. 결과적으로, 액체 압력은 용적실(4)과 연장된 배출부(7A)사이를 연통시킴으로서 갑자기 하강한다. 배출 압력의 변화는 이러한 위치의 근처에서 매우 중요하다. 한편, 용적실(4)의 연속적인 축소와 관련해서, 작동유는 액체 압력을 상승시키도록 배출측으로 밀려진다. 그러나 도시한 실시예에서, 제3도에 도시한 바와 같이 폐쇄부(8A)에서 하우징(5)의 벽면상에 제공된 액체 압력 완호 홈(10)에 의해서, 용적실(4)의 액체 압력은 외부 로터(3)의 외주연 표면(3C)과 펌프 하우징(5)의 펌핑실(5B)의 주연부 벽면(5C)사이에서 활주 갭(12)내로 도입되어, 갭(12)을 경유하여 흡입 포트(6)로 향하는 액체 압력을 완화시킨다. 활주 갭(12)은 외부 로터(3)의 외주연 표면(3C)을 따라 전체 원주상에 형성된다.
한편, 유사하게 액체 압력 완화 홈(11)에 의해서, 결합부(8B)에서의 용적실(4)내의 액체 압력은 회전을 위해 갭(12)내로 도입되며 이에 의해 흡입 포트(6)를 완화시킨다. 액체 압력이 흡입 포트(6)쪽으로 완화된다는 이유는 액체 압력이 배출 포트(7)로부터 작동한다는 것이다. 도시한 실시예에서 커버(도시하지 않음) 측면에 대한 설명이 없지만, 유사한 반경방향 홈(도시하지 않음)의 형상은 폐쇄부(8A) 및 결합부(8B)에서 커버 측면의 반경방향 홈(10A,11A)에 대향한 위치에 제공될 수 있다. 이것은 상술한 분산 홈(10B,11B)과 이러한 반경방향 홈을 연통시킬 수 있다.
제4도는 본 발명의 제2실시예를 도시한 것이다. 도시한 실시예에서는 폐쇄부(8A)에서 펌프 하우징(5)의 벽면상에 액체 압력 완화 홈으로서 단지 반경방향 홈(10A)만이 제공된다. 용적실(4)에서 액체 압력은 폐쇄부(8A) 근처에서 외부 로터(3)의 치차 치형부의 바닥에서 최대가 된다. 따라서, 액체 압력은 이러한 부분의 벽면을 한정함으로서 효과적으로 완화된다. 이때에, 활주 갭(12)이 외부 로터(3)의 단부면과 펌프 하우징(5)의 벽면사이의 갭보다 크기 때문에, 분산 홈이 주연부 표면(5C) 사이에 제공되지 않기 때문에 문제가 발생되지 않는다. 또한, 결합부(5B)에 단지 반경방향 홈(11A)만이 제공되는 것도 유사하게 이뤄질 수 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 도시한 실시예에 부가하여 커버 측면에 유사한 반경방향 홈이 제공될 수 있다.
도시한 실시예에서, 상술한 제1실시예와 비교할 때 가공 비용을 더 낮추면서도 제1실시예와 동등한 효과를 성취할 수 있다.
제5도는 펌프 회전수(r.p.m.)와 배출 압력의 변동으로 인한 진동 변화(dB)사이의 관계를 도시한 것이다. 본 발명에 따르면, 액체 압력의 변동은 측정이 이뤄지지 않은 종래 기술과 비교할 때 500r.p.m 보다 크거나 동일한 높은 펌프 회전 속도에서 진동 레벨(dB)을 효과적으로 낮출 수 있도록 제한될 수 있다. 제5도에서 흑색의 사각형은 종래 기술의 측정값을 나타내며, 백색 사각형은 본 발명의 제1실시예에서의 측정값을 나타낸다.
액체 압력 완화 홈(10,11)에는 반경방향 홈 및 분산 홈이 각기 제공되어 있으며, 이러한 구조는 본 발명에 있어서 필수적인 것은 아니다. 예를 들면, 제2실시예의 것과 유사한 액체 압력 완화 홈(10,11)중 하나를 위한 단지 반경방향 홈을 제공하는 것도 가능하다.
본 발명을 그 예시적인 실시예와 관련해서 도시하고 기술하였지만, 본 기술 분야에 숙련된 자들은 본 발명의 정신 및 영역을 벗어남이 없이 상술한 것에 다양한 다른 수정, 생략 및 추가를 실시할 수 있다. 따라서, 본 발명은 상술한 특정 실시예에 의해 제한되지 않으며, 첨부한 특허청구범위에 기술된 영역 및 그와 동등한 것내에서 실시할 수 있는 모든 가능한 실시예를 포함한다.

Claims (10)

  1. 내접 치차식 회전 펌프에 있어서, 내부 로터의 외접 치차 치형부와 외부 로터의 내접 치차 치형부를 맞물게 함으로서 형성된 용적실내의 작동유가 내부에 밀봉상태로 유지되는 폐쇄부와 결합부에서, 적어도 상기 폐쇄부에 대응하게 위치된 펌프 하우징의 벽면상에 상기 외부 로터의 외주연 표면과 상기 펌프 하우징의 활주식 접촉면사이에 형성된 활주 갭과 용적실사이에 연통을 형성하는 얇은 홈이 설치되고, 상기 얇은 홈에 의해 상기 작동유의 액체 압력을 완화시키는 것을 특징으로 하는 내접 치차식 회전 펌프.
  2. 제1항에 있어서, 상기 얇은 홈이 상기 외부 로터의 측면 표면과 활주식으로 접촉하는 벽면으로부터 상기 외부 로터의 외주연 표면과 활주식으로 접촉하는 벽면까지 연장되는 내접 치차식 회전 펌프.
  3. 제1항에 있어서, 상기 얇은 홈이 상기 외부 로터의 측면 표면과 활주식으로 접촉하는 벽면상으로만 연장되는 내접 치차식 회전 펌프.
  4. 제1항에 있어서, 상기 외부 로터의 측면과 활주식으로 접촉하는 벽면상에 제공된 상기 얇은 홈이 반경방향으로 연장하는 내접 치차식 회전 펌프.
  5. 제1항에 있어서, 상기 얇은 홈이 상기 폐쇄부에서 상기 펌프 하우징의 벽면상에 제공되는 내접 치차식 회전 펌프.
  6. 제1항에 있어서, 상기 얇은 홈이 상기 외부 로터의 측면이 활주식으로 접촉하는 외부 로터의 반경방향으로 상기 펌프 하우징의 벽면상에 형성된 반경방향 홈과, 상기 반경방향 홈에 연속되며 상기 외부 로터의 축 방향을 따라 상기 내부 및 외부 로터의 펌프실 하우징의 외주연 표면상에 형성된 분산 홈을 포함하는 내접 치차식 회전 펌프.
  7. 펌프 하우징과, 상기 펌프 하우징내에 배치되며 내접 치차 치형부를 구비하는 외부 로터로서, 상기 외부 로터의 외주연부는 상기 펌프 하우징의 내주연부와 활주식으로 결합하여 이들 사이에 원주방향으로 연장하는 갭을 형성하는, 상기 외부 로터와, 상기 외부 로터내에 배치되며 상기 외부 로터의 내접 치차 치형부와 결합하는 외접 치차 치형부를 구비하여, 폐쇄부에서의 최대 용적과 결합부에서의 최소 용적사이로 그 용적을 변화시키는 내부 로터와, 상기 폐쇄부에서의 상기 가변 용적실과 상기 가변 용적실내의 액체 압력을 완화시키기 위한 원주방향으로 연장한 갭사이를 액체 연통시키기 위해 상기 외부 로터의 측면상에 형성된 제1얇은 홈을 포함하는 내접 치차식 회전 펌프.
  8. 제7항에 있어서, 상기 가변 용적실내의 액체 압력을 완화시키기 위해 상기 겨합부에서의 가변 용적실과 원주방향으로 연장하는 갭사이를 액체 연통시키도록 상기 외부 로터의 상기 측면상에 형성된 제2얇은 홈을 더 포함하는 내접 치차식 회전 펌프.
  9. 제7항에 있어서, 상기 얇은 홈이 반경방향으로 연장하는 반경방향 부분과, 축 방향으로 연장하는 축방향 부분을 구비한 내접 치차식 회전 펌프.
  10. 제7항에 있어서, 상기 펌프 하우징은 작동유를 도입하기 위한 흡입 포트와 작동유를 배출하기 위한 출구 포트를 규정하며, 상기 가변 용적실은 상기 폐쇄부 근처의 위치에서 적어도 상기 흡입 포트와, 그리고 상기 결합부 근처의 위치에서 적어도 상기 배출 포트와 연통하며, 상기 원주방향으로 연장하는 갭은 상기 흡입 포트 및 배출 포트와 연통하는 내부 치차식 회전 펌프.
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