KR100325593B1 - 필링부재가없는내접기어장치 - Google Patents

필링부재가없는내접기어장치 Download PDF

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Abstract

필링부재(filling member)가 없는 내접 기어장치(internal-gear unit)는 축에 대해 횡단하게, 하지만 회전은 불가능하게 케이싱내의 보어에 이동 가능하게 수용된 베어링을 구비한 케이싱을 포함한다. 안쪽으로 이가 형성된 환상 기어가 베어링 링 안에 회전 가능하게 장착되며 상기 케이싱 내에 회전 가능하게 장착된 피니언(pinion)과 맞물린다. 베어링 링은 케이싱 내의 보어에 대해 축에 평행한 피벗축 주위를 선회할 수 있다. 피벗축은 맞물리지 않은 환상기어 영역과 연관된 베어링 링의 링부가 적어도 압력실내의 환상기어에 작용하는 유압력에 의해 피니언축을 향해 거의 반경방향으로 이동되게 배치된다.

Description

필링부재가 없는 내접 기어 장치
본 발명은 필링부재(filling member)가 없는 내접 기어 장치에 관한 것이다.
필링부재가 없는 내접 기어 펌프의 통상적인 형태는 축에 대하여 가로방향으로는 움직일 수 있지만 회전은 불가능하게 케이싱내의 보어 안에 수용된 베어링 링을 구비한 케이싱을 내부에 포함한다. 안쪽으로 이가 형성된 환상 기어가 베어링 링안에 회전 가능하게 장착되고, 케이싱내에 회전 가능하게 장착된 피니언은 환상 기어와 맞물리는 이를 구비하며, 이 피니언과 환상기어의 맞물림은 흡입실과 압력실을 형성한다. 이러한 종류의 내접기어 펌프는, DE 195 17 296 A1 에 개시되어 있는 바와 같이, 환상 기어가 그 내부에서 회전하는 베어링 링이 0.2 mm 정도의 반지름방향 유동(radial play)을 갖고 케이싱 내의 보어에 수용된다. 베어링 링은 축을 가로지르는 방향으로는 이 반지름방향 유동범위까지 움직일 수 있지만, 케이싱의 흡입측에 배치된 스터드 볼트에 의해 회전할 수는 없다. 베어링 링내의 반지름방향 개구 및 환상기어내의 반지름방향 개구를 통해 치열(tooth arrangement)에 의해 형성된 압력 또는 배출측과 통하는 다수의 압력영역에 형성된 얕은 오목부가 케이싱내의 보어의 벽내의 케이싱의 압력 또는 배출측에 제공된다.
치열의 압력실 안의 압력은 환상 기어가 피니언으로부터 멀어지도록 하는 효과를 갖는다. 이는 맞물리지 않는 환상기어 영역내의 피니언 및 환상기어의 이 끝사이에서처럼, 피니언의 이가 환상기어의 이 사이의 틈으로부터 실질적으로 완전히 빠져나오는 흡입실로부터 압력실을 구분하기 위해 존재하는 기밀접촉이 감소되거나 완전히 없어지는 문제를 발생시킨다. 하지만 이러한 경향은, 압력영역에 의해 발생하며 상술된 반지름방향 유동범위 내에서 환상기어와 함께 베어링 링을 흡입측으로 향하게 이동시키는 압력에 의해 억제된다. 환상기어와의 베어링 링의 운동에 의해 피니언과 환상 기어의 이 끝 사이의 기밀접촉은 압력측에서 얻어지는 압력에 비례하여 유지된다.
케이싱내의 오목부에 압력영역을 제공하고 이를 조립체의 치열의 압력실과 통하게 하는 것은 상대적으로 복잡하여 펌프와 같은 내접 기어 장치의 제조비용을 증가시키게 된다. 게다가, 압력측상의 베어링 링에 제공되고 이를 통해 압력이 압력영역에 인가되는 개구부는 부하 및 베어링 링의 변형에 대해 비균일성을 초래하고, 이는 베어링내의 환상기어의 회전운동에 악영향을 미칠 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 만족스럽게 동작하면서도 구성이 보다 간단한 펌프와 같은 내접 기어 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 장치의 내에서 얻어지는 압력이 구조를 복잡하게 하지 않으면서 장치의 작동을 개선하는데 이용될 수 있도록 설계된 필링부재 없는 내접기어 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 장치내의 작동환경에 대해 자기조절작용을 포함하는 필링부재가 없는 내접 기어 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 펌프의 형태에 있어서 내접기어장치의 제 1 실시예로서 도 2의 선 Ⅰ-Ⅰ을 따라 취한 단면도,
도 2는 도 1의 선 Ⅱ-Ⅱ를 따라 취한 축방향 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 펌프의 제 2 실시예로서 도 4의 선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 취한 단면도,
도 4는 도 3의 선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 취한 축방향 단면도,
도 5는 연관된 축 플레이트 또는 디스크를 도시한 도 4의 선 Ⅴ-Ⅴ를 따라 취한 케이싱 커버의 내부를 도시하는 도,
도 6은 도 4와 유사한, 본 발명에 따른 펌프의 제 3 실시예를 도시하는 축방향 단면도,
도 7은 도 5에 대응하는, 도 6의 선 Ⅶ-Ⅶ를 따라 취한 케이싱 커버의 내부를 도시하는 단면도,
도 8은 도 4와 유사한, 본 발명에 따른 펌프의 제 4 실시예를 도시하는 축방향 단면도,
도 9는 도 8의 선 Ⅸ-Ⅸ를 따라 취한 도 5에 대응하는 단면도,
도 10은 도 11의 선 Ⅹ-Ⅹ를 따라 취한, 본 발명에 따른 펌프의 제 5 실시예를 도시하는 단면도,
도 11은 도 10의 선 ⅩⅠ-ⅩⅠ을 따라 취한 축방향 단면도,
도 12는 도 11의 선 ⅩⅡ-ⅩⅡ를 따라 취한 도 5에 대응하는 단면도,
도 13은 도 14의 선 ⅩⅢ-ⅩⅢ을 따라 취한 본 발명에 따른 펌프의 제 6 실시예를 도시하는 단면도,
도 14는 도 13의 선 ⅩⅣ-ⅩⅣ를 따라 취한 축방향 단면도,
도 15는 도 14의 선 ⅩⅤ-ⅩⅤ를 따라 취한 도 5에 대응하는 단면도,
도 16은 도 17의 선 ⅩⅥ-ⅩⅥ을 따라 취한 본 발명에 따른 펌프의 제 7 실시예를 도시하는 단면도,
도 17은 도 16의 선 ⅩⅦ-ⅩⅦ을 따라 취한 축방향 단면도, 및
도 18은 도 17의 선 ⅩⅧ-ⅩⅧ을 따라 취한 도 5에 대응하는 단면도이다.
본 발명의 원리에 따라 상기 및 그 밖의 목적은 베어링 링이 축방향을 가로지르는 방향으로는 움직일 수 있지만 회전은 불가능하게 케이싱 내의 보어 안에 수용되는 케이싱을 포함하는 필링부재가 없는 내접기어 유닛에 의해 달성된다. 안쪽으로 이가 형성된 환상 기어는 베어링 링내에 회전 가능하게 장착되고 케이싱 내에 회전 가능하게 장착된 피니언은 환상 기어와 맞물리는 이를 구비하며, 한편으로는 환상 기어의 이 사이의 틈 안으로 피니언의 이가 완전히 맞물리는 것에 의해, 다른 한편으로는 환상기어 이 사이의 틈안으로 피니언 이의 맞물림 영역에 거의 직경상으로 대향하는 맞물리지 않는 환상기어 영역내의 환상기어의 이 끝과의 기밀접촉에 의해 치열내에 흡입실 및 압력실을 형성한다. 베어링 링은 케이싱 내의 보어에 대해 축에 평행한 피벗축 주위로 피벗 가능하다. 피벗축은 맞물리지 않는 환상 기어 영역과 연관된 베어링 링의 링부분이 상기 환상 기어상의 압력실에 작용하는 압력에 의해서만 피니언 축을 향해 거의 반경방향으로 움직이도록 배치된다.
도면을 참조하여 설명되는 실시예로부터 더 상세하 알 수 있듯이, 본 발명의 내접기어 유닛 또한 베어링 링이 케이싱 내의 보어 안에 예를 들어 0.2mm 의 반지름방향 유동 또는 간극을 가지고 수용되지만, 케이싱 내의 보어 내에서 베어링 링의 축에 평행한 피벗축 주위를 피벗 가능하게 배치되어 보어 안에서는 이동할 수 없게 구성된다.
피벗축은 베어링 링이 피벗운동을 할 때, 한편으로는 맞물리지 않는 환상 기어 영역자체와 함께 맞물리지 않는 환상 기어 영역과 연관된 링 부분이 피니언 축에 대해 가능한 반지름방향으로 이동하도록 배치된다. 이러한 방식으로, 피니언 및 환상 기어의 이끝은 맞물리지 않는 환상 기어 영역에서 기밀접촉을 제공하도록 서로에 대하여 압착된다. 이러한 운동방향은, 맞물리지 않는 환상기어 영역에 대해 피벗축이 조립체의 원주 상에서 아주 거의 직각으로 이동된다면 최상으로 달성된다. 그러나 한편으로는 피벗축은 또한 압력실에서 얻어지는 유압력의 합력에 대해 압력이 피벗축 주위에 피니언 및 환상 기어의 이끝이 맞물리지 않는 환상기어 영역에서 서로 접근하도록 하는 회전모멘트를 발생하도록 배치되어야 한다.
그러므로 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 피벗축의 가장 유리한 위치는 유압력의 합력선과 맞물리지 않는 환상기어의 영역과 연관된 베어링 링의 링부분 사이에 압력실측에 배치되는 것이다.
본 발명의 특히 바람직한 실시형태에 있어서, 피벗축은 맞물리지 않는 환상 기어 영역과 연관된 링부분 보다 합력선에 더 가깝게 배치된다.
따라서, 본 명세서의 서두에 설명되었던 공지된 내접 기어 펌프와는 달리, 맞물리지 않는 환상기어 영역내의 이 끝 사이에서와 같이 치형에 의해 제공되는 기밀접촉을 유지하기 위해 베어링 링에 작용하고 그것에 의해 환상기어와 함께 베어링 링이 압력실에서 얻어지는 힘과 관련하여 지탱되는 압력영역이 필요없게 된다. 이와 반대로 압력실의 압력 자체는 베어링 링이 환상기어를 경유하여 피벗축 주위로 피벗운동하도록 하는데 이용되어 맞물지리 않는 환상기어 영역은 적당하게 재조절되고 기밀접촉은 연관된 압력이 크기에 비례하여 유지된다.
베어링 링에 대한 피벗 장착은, 예를 들어 베어링 링 자체에 제공되고 케이싱 내의 대응하는 오목부 안으로 맞물리는 돌출부를 갖춤으로써 다른 방식으로 수행될 수 있다. 하지만 더 유리하고 더 단순한 구조를 포함하는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 베어링 링에 대한 피벗 장착은 케이싱 내에 고정되고 베어링 링의 외주에 있는 축방향 홈 내의 베어링 표면처럼 베어링 링의 원주표면부에 수용되는 장착핀에 의해 제공된다. 대략적으로 설명된 바와 같이 상기 구성에 있어서, 베어링 링은 압력실에서 얻어지는 힘에 의해 장착핀에 기대어 축방향 홈과 압착되기 때문에, 부분적으로 원통형인 축방향 홈은 장착핀에 대한 치수의 관점에서 정합되어 표면압력에 관한 압력은 가능한한 균일하다. 동시에 장착핀은 베어링 링이 케이싱 내의 보어 안에서 회전하는 것을 방지한다.
상술된 내접 기어 장치는 단순한 실시예로서, 피니언, 환상 기어, 및 베어링링이 케이싱의 벽에 기대어 각각의 면에 직접적으로 밀봉하게 닿는 형상일 수 있다는 것을 알 수 있다. 하지만 효율을 향상시키기 위해서 펌프와 같은 내접 기어 장치는 최소한 피니언 및 환상 기어의 끝면과 기밀접촉하면서 압력영역에 의해 지지되는 축 플레이트 또는 디스크를 구비할 수 있다. 압력영역은 케이싱 벽 내에 그리고/또는 축 플레이트 또는 디스크의 끝면내에 제공될 수 있고, 이것은 피니언 및 환상 기어의 치형과 떨어져 있다.
만일 상기 유닛이 베어링 링 및 환상 기어와 함께 축 플레이트 또는 디스크가 이끝 사이의 기밀접촉을 유지하기 위해 요구되는 보상운동을 수행할 수 있도록 구성된다면, 축 플레이트 또는 디스크를 구비하는 본 발명에 따른 내접 기어 장치의 효율증가가 이루어질 수 있다. 따라서, 이를 위한 설계 형상은 축 플레이트 및 디스크내의 제어슬롯 및 미리채움 슬롯(pre-filling slot)에 의해 공지된 방법으로 수행되는 압력실 및 흡입실 내의 유압환경의 제어가 각각 환상기어 및 베어링 링의 운동과 무관하게 최적상태로 유지되는 것을 보장할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적, 특징 및 장점이 펌프와 같은 본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예를 설명하는 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.
첨부 도면인 도 1과 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 필링부재가 없는 내접 기어 유닛은 일반적으로 동일 참조 번호에 의해 표시되고, 컵 형태의 케이싱부(11) 및 케이싱부(11)의 끝면(end face)에 고정되는 케이싱 커버 또는 종판(end plate, 12)으로 구성된 케이싱을 포함한다. 피니언(2)은 피니언 샤프트(14)상에 회전 불가능하게 고정된 체로, 피니언 샤프트(14)는 컵형상의 케이싱부(11)에 회전 가능하게 장착된다. 상기 피니언(2)은 베어링 링(4) 안에 수용되고 안쪽으로 이가 형성된 환상기어(3)와 맞물리는 이를 구비하고 환상기어(3)안에 회전 가능하게 장착된다. 도 1에 상세하게 도시된 바와 같이, 피니언(2)과 환상 기어(3)는 e로 표시된 편심량 만큼 서로에 대해 편심되어 장착된다. 피니언(2)의 축과 환상 기어(3)의 축 사이의 거리인 편심률 e 는 피니언(2)과 환상 기어(3)의 이론적인 치형에 대응하고, 치형은 유동없이 서로에 대해 구르거나 미끄러지게 된다. 피니언(2)과 환상 기어(3)의 치형은 A로 표시된 분리된 영역에서, 도 1의 좌측편에서는 피니언(2)의 이가 환상 기어(3)의 이 사이의 틈 안으로 완전히 맞물리면서 이뿌리면 까지 닿고, 반면에 도 1의 반대의 우측편에서는 피니언(2)의 이가 환상 기어(3)의 이들 사이의 틈에서 완전히 빠져나온다. 피니언(2)과 환상 기어(3) 사이의 이가 맞물리지 않는 환상 기어(3)의 영역은 도 1에서 참조번호 E로 표시되고, 이하에서는 맞물리지 않는 환상기어 영역(E)으로 언급된다. 맞물리지 않는 환상기어 영역(E)에서 피니언 (2)과 환상 기어(3)의 다수의 이끝은 회전 운동 중에 서로에 대하여 연속적으로 닿는다. 실시예에 도시된 바와 같이, 피니언(2)상의 3개의 이 끝은 환상 기어(3)의 3개의 이끝에 대하여 기밀접촉을 한다. 서로 맞물리는 치열의 형상 및 잇수는 상기한 형태의 맞물림이 발생할 수 있도록 선택된다.
상술된 실시예에서, 이뿌리면은 인벌류트 곡선형상이고, 이의 끝은 구름 및 미끄럼 접촉을 제공하고 기밀접촉을 제공하기 위해 둥글게된다. 환상 기어(3)의 잇수는 피니언(2)의 잇수와 1개가 차이난다.
피니언(2)이 도 1의 화살표로 표시된 방향으로 회전될 때, 분리선(A) 위에서피니언(2)의 이가 환상 기어(3)의 이와 완전히 맞물리는 상태로부터 시작하여 도 1의 오른쪽에서 상기 분리선(A)을 횡단할 때 도 1에 도시된 상태에 도달할 때까지 구성요소들의 이 사이의 틈에 의해 형성되는 공간이 점차적으로 확대된다. 이러한 방법으로, (S)로 표시된 내접 기어 펌프의 흡입실이 형성된다. 분리선(A) 아래에서, 이 사이의 틈에 의해 형성된 자유 공간은 점차적으로 다시 줄어들어 압력실(D)을 형성한다. 흡입실(S) 및 압력실(D)은 도 1에서 그 돌출부로 표시되나, 상기 흡입실(S) 및 압력실(D)은 서로 치열내의 외주부 방향으로 연장되는 것을 알 수 있을 것이다.
베어링 링(4)은 케이싱내의 보어(15)안에 특히 컵 형태의 케이싱부(11) 내에 2mm 정도의 반지름방향 유동을 가지고 수용된다. 장착핀(16)은 케이싱 내의 보어 (15)의 벽을 부분적으로 관통하고, 보어(15)의 바닥으로 단단히 가압된다. 케이싱 내의 보어(15)의 벽위로 돌출하는 장착핀(16)의 거의 반원통형부는 베어링 링(4)의 외주부 표면내에 축방향 홈(17)에 수용된다. 축방향 홈(17)은 장착핀(16)의 형상과 정합되므로 또한 부분-원통형이다.
축방향 홈(17)과 맞물리는 장착핀(16)은 베어링 링(4)에 대해 피니언(2) 및 환상 기어(3)의 축에 평행하게 연장되고, 베어링 링(4)이 케이싱내의 보어(15)내에서 상술한 반지름방향 유동의 범위 내에서 피벗 가능한 피벗축을 형성한다. 도 1에 도시된 바와같이, 상술된 피벗축은 맞물리지 않는 환상 기어 영역(E) 및 압력 실(D)의 중간 사이에서 연장되는 베어링 링(4)의 4분원에 배치된다. 도시된 실시예에서, 피벗축은 맞물리지 않는 환상 기어 영역(E)의 꼭지점으로부터 약 80°떨어진 각도로 피벗축이 배치된다. 이 꼭지점에서 피니언(2) 및 환상 기어(3)의 2개의 이는 이 끝이 거의 서로 정렬되어 서로 닿는다.
도 1 및 도 2을 참조하여 본 발명에 따른 내접 기어 펌프의 구조를 설명하였고, 이하에 그 작동 모드가 설명된다.
피니언(2)이 화살표로 표시된 회전방향으로 회전할 때, 펌프에 의하여 운반될 매체가 흡입 통로(도시되지 않음)를 통과하여 피니언(2) 및 환상 기어(3)의 치열 사이의 흡입실(S)로 유입된다. 운반될 매체는 압력통로(도시되지 않음)를 통하여 상승된 압력으로 압력실(D)으로부터 빠져나오게 된다. 이 내접 기어 펌프에 대한 구조는 공지되어 있어 본 명세서에 더 상세히 설명될 필요는 없다.
피니언(2) 및 환상 기어(3)가 서로 맞물리는 치형 사이에서와 같이, 압력실 (D)에서 얻어지는 가압력은 도 1에 (R)로 표시된 합력을 따라서 작용하여 환상 기어(3)가 피니언(2)으로부터 멀어지려고 하고, 환언하면 피니언(2) 및 환상 기어(3)의 이 사이에서와 같이 치형에 의해 존재하는 접촉, 특히 맞물리지 않는 환상 기어 영역(E)의 이끝 사이의 기밀첩촉이 손실되는 경향이 있다. 하지만 장착 핀(16) 및 장착 핀(16)의 축방향 홈(17)과의 맞물림에 의하여 형성된 베어링 링(4)의 피벗축은 합력(R)선 보다 맞물리지 않는 환상기어 영역(E)에 더 가깝다. 합력(R)이 환상 기어(3)에 의해 베어링 링(4) 상에 작용하기 때문에, 도 1의 반시계 방향으로 피벗축(16, 17) 주위로의 회전 운동이 발생한다. 상기 회전 운동은 베어링 링(4)이 피벗축(16, 17) 주위로 피벗되게 하여 맞물리지 않는 환상기어 영역(E)에 상응하는 링 부분은 피니언(2)의 축에 대해 거의 반경 방향으로 피니언(2)의 축을 향해 이동된다. 결과적으로, 맞물리지 않는 환상기어 영역(E)에 있어서, 피니언(2) 및 환상 기어(3)의 이끝은 합력(R)의 크기에 비례하는 힘으로 서로를 향하게 이동되게 된다. 이는 맞물리는 치열의 영역에서 압력에 비례하여 기밀접촉을 유지시킨다.
맞물리지 않는 환상 기어 영역(E)의 꼭지점과 연관된 위치에서, 베어링 링 (4)은 외주부에 직사각형 단면의 축방향 홈(18)을 더 포함한다. 수용 보어(19)은 케이싱내의 보어(15)의 바닥에서 축방향 홈(18)과 조합된다. 머리핀 스프링(20)의 형상으로 도시된 스프링은 수용 보어(19) 내에 수용된다. 스프링(20)은 축방향 홈 (18) 안으로 돌출하고 반경 방향으로 베어링 링(4)에 하중을 가하여 환상 기어(3)의 이는 맞물리지 않는 환상 기어 영역(E)에서 이끝으로 서로 압착된다. 하중을 가하는 방향은 베어링 링(4)이 피벗축(16, 17) 주위로의 피벗운동 결과로서 수행하는 운동방향에 거의 상응한다. 머리핀 스프링(20)의 힘은 내접기어 펌프를 시동하는 작동단계에서, 환언하면 압력실(D)에서 작동압력이 아직 발생되지 않아 압력이 아직 작용하지 않을 때 맞물리지 않는 환상 기어 영역(E)내의 이끝 사이에 필요한 기밀접촉을 보장할 정도만으로 상대적으로 낮게 유지될 수 있다.
합력(R)의 위치 및 방향은 거의 미리 정해질 수 있고 도 1에 도시된 것과 거의 상응한다. 압력실(D)의 압력증강은 피니언(2) 및/또는 미리채움 슬롯(pre-filling slot)에 의해 공지된 방법으로 이루어질 수 있어 예를 들어 압력실(D)내의 이 사이의 틈에 걸쳐 압력이 거의 동일하다. 이 경우 합력(R)이 도 1에 도시된 실선으로 도시되고 맞물리지 않는 환상 기어 영역(E)의 꼭지점을 환상 기어의 이 사이의 틈으로 완전히 맞물리는 피니언의 이에 연결되는 선에 수직으로 배치된다.
도 1 및 도 2의 상술된 실시예와는 달리, 피니언 및 환상 기어의 각 치형의 끝에 밀봉되게 닿는 축 방향 플레이트 및 디스크를 구비하는 펌프의 형태로 도시된 본 발명에 따른 내접 기어 장치의 실시예가 도 3 내지 도 18을 참조하여 설명된다. 하지만 피니언 및 환상 기어의 상호작동, 베어링 링내의 피니언 및 환상기어의 장착, 및 케이싱내의 보어에 대한 피니언 및 환상기어의 운동성은 도 1 및 도 2에 도시된 구조의 상응하는 것과 동일하므로 특별히 여기서 언급할 필요는 없다.
도 3 내지 도 5를 참조로 도시된 본 발명에 따른 내접기어 펌프의 실시예는 장착 부시(113)에 의해 컵 형상의 케이싱부(111) 및 케이싱 커버(112)에 장착된 피니언 샤프트(114)를 구비한다. 베어링 링(104)의 내주부에, 베어링 링(104)은 베어링 링안에서 압착되어 베어링 링(104)과 단일 유닛을 형성하는 러닝 링(105)을 구비한다. 러닝 링(105)은 베어링 금속 예를 들면 청동으로 구성되고, 환상 기어 (103)가 그곳에서 지지된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 베어링 링(104) 및 러닝 링(105)은 피니언(102) 및 환상 기어(103)의 폭을 상당히 초과하고 케이싱부(111) 및 커버(112)의 벽 표면에 각각 치환가능하게 닿는다. 각각의 축 플레이트 및 디스크(130)와는 대조적으로, 도 5에서 도시된 형태는 피니언(102) 및 환상 기어 (103)의 치형의 끝면에 대하여 각 측면에서 밀봉되어 닿는다. 2 개의 축 플레이트 또는 디스크(103)의 각각은 각 치형을 향하는 표면상에 압력영역(107)을 구비한다. 압력영역(107)에서, 케이싱 커버(112)의 측면 상에 배치된 축 플레이트 및 디스크 (130)는 압력실로부터 케이싱 커버(112)내의 압력 배출 통로(도시되지 않았음)에 이르는 3 가지 개구부(108)을 구비한다. 압력 배출 통로에 직정상으로 대향한 위치에, 케이싱 커버(112)는 흡입 영역(110)을 형성하기 위하여 흡입 개구부에 그 크기가 증가되는 흡입통로(109)를 구비한다. 축 플레이트 또는 디스크(130)가 외부로부터 내부 압력영역(107)의 작용에 대해 작동되는 각 압력영역(131)은 케이싱부 (111) 및 케이싱 커버(112)의 벽에 표시되어 있고, 축 플레이트 또는 디스크는 모든 작동 상태에서 피니언(102) 및 환상 기어(103)와 기밀접촉을 유지한다. 축 플레이트 또는 디스크 상의 압력영역의 구조 및 작동 모드는 이와 관련된 상황에 있어서 공지되어 있으므로 이 점에서 더 상세히 설명할 필요가 없다.
피니언 및 환상 기어의 치형을 향하는 표면상에, 축 플레이트 또는 디스크 (130)는 그것에 의해 치열의 압력실에서 압력분포가 제어되는 미리채움 슬롯(132)을 구비한다. 정위치에 각 축 플레이트 또는 디스크(130)를 고정시킬 목적으로, 각 축 플레이트 또는 디스크(130)는 한편으로는 연관된 장착 부시(113) 상에 장착 보어(133)의 외주에 의해 다른 한편으로는 케이싱부(111) 및 케이싱 커버(112)에 각각 고정된 핀(134)에 기대어 지지된다. 핀(134)는 축 플레이트 또는 디스크 (130)의 외측 끝면내의 블라인드 보어(blind bore) 안으로 돌출하여 정위치에 축방향으로 수용된다.
도 6 및 도 7을 참조하여, 도 6 및 도 7에 도시된 실시예는 축 플레이트 또는 디스크(130)는 각각의 연관된 장착 부시(213) 상의 장착 보어(233)의 내주부로 지지되는 것이 아니라 피니언 샤프트(214) 상에 직접 지지된다는 점에서 도 3내지 도 5에 도시된 것과는 다르다. 따라서 부시(213)는 축 플레이트 또는 디스크(230)에 못미쳐서 끝난다.
도 8 및 도 9에 도시된 실시예에서, 축 플레이트 또는 디스크(330)은 거의 낫모양의 형상에 가깝고 장착부시(313)상에 지지되지 않고 연관된 장착 부시(313) 주위로 연장한다. 축 플레이트 또는 디스크(330)를 정위치에 고정하기 위해, 이 경우에 상기 장치는 각 축 플레이트 및 디스크(330)용의 2개의 핀(334, 335)을 구비한다. 핀(334, 335)은 한편으로는 축 플레이트 및 디스크(330)의 끝영역에서 블라인드 보어안으로 맞물리고, 다른 한편으로는 케이싱의 대응하는 보어안으로 각각 맞물린다. 이 실시예에서, 부시(313)는 축 플레이트 또는 디스크(330)의 아래에서 피니언 및 환상 기어의 치열에 가깝게 연장한다.
도 3 내지 도 9에 도시된 바와 같이 상술된 실시예에 있어서 축 플레이트 또는 디스크는 케이싱에 대해 고정적으로 배치되는 것을 볼 수 있다. 이는 펌프의 작동에 의해 야기되는 하우징에 대한 피니언, 환상 기어, 및 베어링 링의 운동을 갖는 내접 기어 펌프의 작동에 있어서, 베어링 링의 허용된 피벗운동으로 인해 치형내의 압력실 또한 압력영역에 대한 위치와 축 플레이트 및 디스크에 제공된 제어슬롯에 대한 압력실의 위치를 변경한다는 것을 의미한다. 이는 부득이하게 최적의 설정 위치로부터의 이탈을 발생시키기 때문에, 결과적으로 효율이 감소될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 도 10 내지 18에 도시된 실시예는 축 플레이트 또는 디스크가 피니언, 환상 기어, 및 베어링 링과 연결되어 함께 운동할 수 있도록 배열된다. 이러한 관점에서, 모든 경우에 축 플레이트 또는 디스크는 이의 끝에 대해 요구되는 기밀접촉을 방해하지 않기 위해 베어링 링의 피벗운동을 따를 수 있는, 예를 들어 피니언 샤프트에 대한 베어링 유동등 유동의 제한범위내에서 충분히 자유롭다.
도 10 내지 도 12에 도시된 실시예를 참조하여, 도 11의 우측에 있는 베어링 링(404)은 양면에 방지름방향 홈(440)을 구비하고, 이 반지름방향 홈(440)의 바닥은 피니언 및 환상 기어의 치열의 끝면과 동일평면에 있다. 축 플레이트 또는 디스크(430)는 외부 가장자리에, 유동을 가지고 홈(440) 내부로 돌출하고 그 안에서 안내되는 돌출부(441)을 구비한다. 축 플레이트 또는 디스크(430)는 피니언 샤프트(413)의 외주상에, 소정량의 베어링 간극을 가지고 장착 보어(433)의 내주에 의해 지지된다. 이 지지구조는 다른 한편으로는 돌출부(441)가 홈(440)안에서 안내된다는 사실과 함께 각각의 축 디스크(430)가 피니언, 환상기어, 및 베어링 링으로 구성된 운동유닛에 결합됨을 제공하여 피니언, 환상기어, 및 베어링 링과 함께 운동을 수행한다.
또한, 축 플레이트 또는 디스크(430)의 각각의 압력영역(407)과 연관된 외부 압력영역(431)은 축 플레이트 또는 디스크(430)의 각각의 외향표면상에만 제공된다. 베어링 링(404)이 내접 기어 펌프의 작동으로 인해 장착 핀(416)에 대한 피벗운동을 수행할 때, 압력실에 대한 압력영역(407, 431) 및 제어슬롯(432)의 위치는 거의 변화없이 유지된다. 베어링 링(404)에 가압되는 러닝 링(405)은 환상 기어의 폭으로 제한된다.
도 13 내지 도 15에 도시된 실시예는 530으로 표시된 축 플레이트 또는 디스크의 모양 및 정위치에 고정되는 방식면에서, 도 10 내지 도 12의 도시된 상술된 실시예와 상이하다. 이 경우, 축 플레이트 또는 디스크(530)는 원형인 경계 또는 가장자리를 구비하고 한편으로는 피니언 및 환상 기어사이에, 다른 한편으로는 관련 케이싱 벽 사이에 완전히 수용되며, 관련 케이싱 벽사이의 공간은 환상기어 및 피니언보다 큰 베어링 링(504)의 폭만큼 제공된다. 이러한 경우에도, 베어링 링 (504)에 가압되는 러닝 링(505)의 폭은 환상 기어의 폭으로 제한된다. 축 플레이트 또는 디스크(530)의 외주는 베어링 링(504)의 노출된 내주에 대해 꼭 맞고, 베어링 링(504)의 각 끝면상에 제공되는 반지름방향 홈(540)안으로 같이 맞물리는 작은 돌출부(541)를 구비한다. 축 플레이트 또는 디스크(530)가 베어링 링(504) 내에서 베이링 링(504)의 외주부를 통해 지지되듯이 장착 보어(533)의 외주는 본 실시예에서 정해진 간극으로 피니언 샤프트(513)를 감싼다.
본 실시예에서, 축 플레이트 또는 디스크(530)가 끝에서 피니언 및 환상기어를 완전히 덮기 때문에 흡입통로(509)로부터 치열로 운반될 매개물의 유입흐름을 허용하는 부분원형 개구(536)가 치열의 흡입실의 영역에 제공된다.
도 16 내지 도 18에 도시된 실시예에 있어서, 축 플레이트 또는 디스크(630)는 원형이지만 큰 외경을 가져 환상기어를 넘어 베어링 링(604)위로 연장한다. 이 목적을 위하여, 베어링 링(604) 안에 압입된 러닝 링(605)과 함께 베어링 링(604)의 폭은 환상 기어 및 피니언의 폭으로 제한된다. 또한 축 플레이트 또는 디스크 (630)를 피니언, 환상 기어, 및 베어링 링으로 구성되는 운동유닛의 일부로 만들기 위하여, 베어링 링(604)은 축방향으로 관통하여 연장하고 핀(642)이 그 안에 수용된 보어를 구비한다. 핀(642)은 양단에서 베어링 링(604)의 표면을 넘어서 축 플레이트(630)내의 슬롯(643) 안으로 돌출한다. 이 경우에, 축 플레이트 또는 디스크(603)는 피니언 샤프트(613)상에서 좁은 베어링 간극으로 장착 보어(633)의 내주에 지지된다. 상기 배열과 핀(642)에 의해, 축 플레이트 및 디스크(630)는 베어링 (604)과의 단일운동을 위해 베어링 링(604)에 연결된다. 따라서 도 10 내지 15에 도시된 상술된 실시예에서와 같이, 치열에 대한 제어 슬롯(632) 및 압력영역 (607, 631)의 상대적인 위치는 각각 유지된다. 또, 이 경우에 있어서, 흡입실의 영역에서 축 플레이트 또는 디스크(630)는 운반될 매체에 대한 접근을 허용하는 개구 (636)을 구비한다.
본 발명은 도면에 도시된 바와 같이 상술된 특정 실시예에 따른 펌프 등과 같은 내접 기어 장치 또는 유닛의 구조에 한정되지 않는다. 따라서, 원칙적으로 피니언 및 환상 기어에 사용된 둥근 이끝을 구비한 인벌류트 치형 대신에 트로코이드 치형 또는 사이클로이드 치형을 채택할 수 있다. 또한, 피니언(2)이 양 방향으로 회전하도록 내접 기어 장치가 설계된 경우를 위해 피벗축용 축 홈에 대응하는 축 홈이 분리선 A(도 1)에 대해 거울 이미지 관계로 베어링 링에 제공될 수 있다. 이 경우에, 피벗축을 형성하는 장착 핀은 케이싱 내에 대응하도록 배치된 위치에 배열된다. 마지막으로, 베어링 링(도 10 내지 13에 도시됨)의 면내의 홈은 오직 제조를 단순화할 목적으로 베어링 링의 외주표면을 반지름 방향으로 관통할 필요는 없지만, 홈은 베어링 링의 내주로 제한되는 오목부일 수 있다. 또한 돌출부와 오목부의 위치는 축 플레이트 또는 디스크와 베어링 링 사이의 요구되는 잠금결합 (locking connection)을 위해 상호교환 될 수 있다.
비록 축 플레이트 또는 디스크를 구비한 상술된 모든 실시예들이 2개로 구성되지만, 원칙적으로 본 발명에 따른 장치가 오직 하나의 축 플레이트 또는 디스크만을 구비할 수 있고, 이 경우 아마도 요구되는 제어슬롯 및 압력영역은 피니언 및 환상기어가 각 끝에서 기대어 닿는 케이싱의 벽에 직접적으로 제공되야 한다. 마지막으로, 계속 핀 형태로 설명되고 도시된 베어링 링용 피벗축 또한 케이싱 내의 보어의 부분구형의 오목부 내에 수용되는 볼 형태일 수 있다. 이러한 배열에 의해 연관된 각각의 구성요소들의 형상의 변화에 적응하기 위한 운동을 수행할 수 있도록 베어링 링은 피니언 축에 평행인 피벗축에 대하여 뿐만 아니라, 모든 방향에서 피벗 가능하다.
본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 상술된 구조와 또 다른 변형예나 변경예들이 만들어질 수 있다.
본 발명에 의하여 만족스럽게 동작하면서도 구성이 보다 간단한 펌프와 같은 내접 기어 장치를 제공할 수 있고, 장치의 내에서 얻어지는 압력이 구조를 복잡하게 하지 않으면서 장치의 작동을 개선하는데 이용될 수 있도록 설계된 필링부재 없는 내접기어 장치를 제공할 수 있으며, 장치내의 작동환경에 대해 자기조절작용을 포함하는 필링부재가 없는 내접 기어 장치를 제공할 수 있게 된다.

Claims (19)

  1. 케이싱(1),
    자체의 축에 대하여 횡단하여서는 이동 가능하지만 회전은 불가능하게 상기 케이싱 내의 보어(15) 안에 수용되는 베어링 링(4),
    상기 베어링 링 내에 회전 가능하게 장착되는 안쪽으로 이가 형성된 환상 기어(3),
    상기 케이싱 내에 회전 가능하게 장착되고 상기 환상 기어에 맞물리며, 그 이들이 한편으로는 환상 기어의 이 사이의 틈에 완전하게 맞물림으로써 치열의 흡입실(S) 및 압력실(D)을 형성하고, 다른 한편으로는 상기 이 사이의 틈 안으로의 맞물림 부분과 거의 직경상으로 대향하는 맞물리지 않는 환상기어 영역(E)내의 상기 환상기어의 이 끝과 기밀접촉을 형성하는 피니언(2)을 포함하며,
    상기 베어링 링(4)은 베어링 링 축에 평행한 피벗축(16,17) 주위로 보어(15)에 대해 피벗 가능하고, 상기 피벗축은 최소한 상기 맞물리지 않는 환상 기어 영역(E)에 연관된 베어링 링(4)의 링부분이 오직 상기 환상 기어(3)상의 압력실(D)에서 작용하는 압력에 의해서만 상기 피니언의 축을 향해 거의 반경방향으로 이동되게 배치되는 것을 특징으로 하는 필링부재가 없는 내접 기어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피벗축(16,17)은 상기 압력의 합력(R)선 및 상기 맞물리지 않는 환상기어 영역(E)과 연관된 상기 베어링 링의 링부분 사이의 압력실(D)측에 배치되는 것을 특징으로 하는 내접 기어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 피벗축은 상기 맞물리지 않는 환상기어 영역(E)과 연관된 상기 링부분 보다 합력(R)선에 더 가깝게 배치되는 것을 특징으로 하는 내접 기어 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피벗축은 상기 베어링 링의 외주에 배치되는 것을 특징으로 하는 내접 기어 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 피벗축은 상기 케이싱에 대해 고정되고 상기 베어링 링의 외주 표면내의 축방향 홈(17)에 그 외주면이 부분적으로 수용되는 장착 핀(16)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 내접 기어 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 맞물리지 않는 환상 기어 영역(E)과 연관된 상기 링부분은 상기 피니언 샤프트를 향하여 반경 방향으로 스프링 하중을 받는 것을 특징으로 하는 내접 기어 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 맞물리지 않는 환상기어 영역(E)과 연관된 상기 링부분은 외주에 상기 케이싱(1)상에서 지지되는 스프링(20)이 그 안으로 맞물리는 오목부(18)를 구비하는 것을 특징으로 하는 내접 기어 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력실(D)은 상기 피니언과 환상 기어의 치열의 끝단에 기대어 닿는 축 플레이트 또는 디스크(130 내지 630)에 의해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 내접 기어 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    각각의 축 플레이트(130, 230)은 적어도 하나의 돌출부(핀, 134)에 의해 상기 케이싱 상에 지지되고, 장착보어(113, 233)에 의해 상기 피니언 샤프트(114, 214) 상의 지지되는 것을 특징으로 하는 내접 기어 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    각각의 축 플레이트(330)는 적어도 2개의 돌출부(핀, 334, 335)에 의해 상기 케이싱상에 지지되는 것을 특징으로 하는 내접 기어 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 축 플레이트(430, 530, 630)은 상기 베어링 링(404, 504, 604)및 상기 환상 기어와 함께 상기 케이싱에 대해 피벗 가능한 것을 특징으로 하는 내접 기어 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 베어링 링은 상기 축 플레이트에 견고하게 잠금결합되는 것을 특징으로 하는 내접 기어 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 베어링 링(404, 504)은 각각의 축 플레이트(430, 530)상에 제공된 돌출부(441, 541)가 그 안으로 맞물리는 적어도 하나의 오목부(440, 540)를 구비하는 것을 특징으로 하는 내접 기어 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 축 플레이트의 각 돌출부는 상기 베어링 링내의 개개의 오목부와 연관되는 것을 특징으로 하는 내접 기어 장치.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 베어링 링내의 상기 오목부 내에서 유동을 가지고 안내되고 상기 축 플레이트는 상기 피니언 샤프트 상의 장착보어(433, 533)에 지지되는 것을 특징으로 하는 내접 기어 장치.
  16. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    각각의 축 플레이트(530)는 원형이며 상기 베어링 링(504)내에 그 외주가 수용되는 것을 특징으로 하는 내접 기어 장치.
  17. 제 11 항에 있어서,
    각각의 축 플레이트(630)는 원형이고 상기 베어링 링(604)의 연관된 끝면 상에서 지지되며 장착보어(633)에 맞게 상기 피니언 샤프트 상에 지지되는 것을 특징으로 하는 내접 기어 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 축 플레이트는 상기 베어링 링에 견고하게 잠금결합되는 것을 특징으로 하는 내접 기어 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 견고한 잠금결합은 상기 베어링 링내의 보어 및 상기 축 플레이트 내의 슬롯(643) 안으로 맞물리는 핀(642)을 포함하는 것을 특징으로 하는 내접 기어 장치.
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