KR100733520B1 - Structure of gerotor oil pump - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제로터 오일 펌프의 구조에 관한 것으로, 보다 상세히는 내부기어 및 외부기어의 연동에 의한 하우징 내 작동유체의 이동 시 압력맥동이 저감되도록 한 제로터 오일 펌프의 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a structure of a gerotor oil pump, and more particularly, to a structure of a gerotor oil pump to reduce pressure pulsation during movement of a working fluid in a housing by interlocking an internal gear and an external gear.
본 발명은, 작동유체가 이동하는 원호형상의 흡입 포트 및 토출 포트가 각각 상호 대향으로 구비된 하우징에 회전가능하게 설치된 축에 연결된 내부기어 및 상기 내부기어와 연동하는 외부기어를 포함하고, 상기 내부기어는 상기 외부기어로부터 소정 거리만큼 떨어진 회전축선을 중심으로 상기 축과 함께 회전하는 제로터 오일 펌프의 구조에 있어서, 상호 대향하는 상기 흡입 포트 및 토출 포트 각각의 일단에는 흡입 릴리프 그루브 및 토출 릴리프 그루브가 연장 형성되어, 작동유체가 흡입 포트를 통과하여 토출 포트로 진입할 때의 압력맥동이 저감되도록 하되, 연장 형성된 상기 흡입 및 토출 릴리프 그루부의 형상은 작동유체가 흡입 포트를 통과하여 토출 포트로 진입하기 직전의 순간에 위치하는 외부기어의 치형과 일치되도록 한 것을 특징으로 한다.The present invention includes an inner gear connected to an axis rotatably installed in a housing in which arc-shaped suction ports and discharge ports each of which a working fluid moves are opposed to each other, and an external gear that interlocks with the internal gears. In the structure of the zero rotor oil pump in which the gear rotates with the shaft about a rotation axis away from the external gear by a predetermined distance, the suction relief groove and the discharge relief groove are provided at one end of each of the mutually opposite suction and discharge ports. Is extended so that the pressure pulsation when the working fluid passes through the suction port and enters the discharge port is reduced, but the shape of the extended suction and discharge relief groove portion is such that the working fluid enters the discharge port through the suction port. Characterized by matching the teeth of the external gear located at the moment just before do.
제로터, 오일 펌프, 릴리프 그루브, 하우징, 내부기어, 외부기어, 흡입 포트, 토출 포트, 압력맥동 Gerotor, oil pump, relief groove, housing, internal gear, external gear, suction port, discharge port, pressure pulsation
Description
도 1은 종래 제로터 오일 펌프의 구조를 나타낸 개념도1 is a conceptual diagram showing the structure of a conventional gerotor oil pump
도 2는 종래 제로터 오일 펌프의 하우징 내 압력변화를 나타낸 그래프Figure 2 is a graph showing the pressure change in the housing of the conventional gerotor oil pump
도 3은 본 발명에 따른 제로터 오일 펌프의 구조를 나타낸 개념도3 is a conceptual diagram showing the structure of the gerotor oil pump according to the present invention;
도 4는 본 발명의 주요부인 흡입 릴리프 그루브의 구조를 나타낸 개념도4 is a conceptual diagram showing the structure of the suction relief groove which is the main part of the present invention;
도 5는 본 발명의 주요부인 토출 릴리프 그루브의 구조를 나타낸 개념도5 is a conceptual diagram showing the structure of the discharge relief groove which is the main part of the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 제로터 오일 펌프의 하우징 내 압력변화를 나타낸 그래프Figure 6 is a graph showing the pressure change in the housing of the gerotor oil pump according to the present invention
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10...내부기어 20...외부기어10 ...
40...흡입 포트 50...토출 포트40 ...
60...축 70...하우징60
본 발명은 제로터 오일 펌프의 구조에 관한 것으로, 보다 상세히는 자동차 엔진 오일 공급용으로 사용되는 제로터 오일 펌프의 내부기어 및 외부기어의 연동 에 따른 하우징 내의 압력맥동이 저감되도록 한 제로터 오일 펌프의 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a structure of a gerotor oil pump, and more particularly, to a gutter oil pump in which a pressure pulsation in a housing is reduced according to an interlock between an internal gear and an external gear of a gerotor oil pump used for automobile engine oil supply. It is about the structure.
일반적으로 제로터(Gerotor) 오일 펌프는 구조가 간단하고 같은 크기의 다른 펌프에 비해 1 회전당 토출 유량이 많기 때문에 소형화에 유리하며, 자동차의 엔진 윤활유 공급원 및 동력전달장치와 자동변속기의 유압원으로 널리 사용되고 있을 뿐 아니라 가공기술의 발달로 각종 유압시스템에서 그 응용범위가 확대되고 있는 추세이다.In general, the Gerotor oil pump has a simple structure and has a large discharge flow rate per revolution compared to other pumps of the same size, which is advantageous for miniaturization.It is a source of engine lubricating oil of a vehicle and a hydraulic source of a power transmission device and an automatic transmission. Not only is it widely used, but the development of processing technology is expanding the range of applications in various hydraulic systems.
도 1은 종래 제로터 오일 펌프의 전체적인 구성을 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing the overall configuration of a conventional gerotor oil pump.
도시된 바와 같이, 제로터 오일 펌프는 내접 기어 기구로서 원호 형상의 치형을 가지고 있는 외부기어(2)에 트로코이드(trochoid) 치형을 가지고 있는 내부기어(1)가 흡입 포트(4) 및 토출 포트(5)가 각각 상호 대향으로 구비된 하우징(7)내를 내접하여 회전하는 것으로, 상기 내부기어(1)의 이[齒] 수는 외부기어(2)의 이 수보다 1개 작은 것을 특징으로 하고 있다.As shown, the gerotor oil pump has an
그러나, 종래 제로터 오일 펌프는 상기 내부 및 외부기어(1, 2)의 연동에 따라 하우징(7) 내의 작동유체가 상기 흡입포트(4)에서 토출포트(5)로 이동하는 과정에서 상기 하우징(7) 내에 캐비테이션(Cavitation) 및 급격한 압력맥동이 발생하게 된다.However, in the conventional gerotor oil pump, the housing fluid in the process of moving the working fluid in the
도 2는 종래 제로터 오일 펌프의 하우징 내 압력변화를 나타낸 그래프이다.Figure 2 is a graph showing the pressure change in the housing of the conventional gerotor oil pump.
도시된 바와 같이, 도 2의 X축은 상기 하우징(7, 도 1 참고) 내에서 내부 및 외부기어(1, 2 도 1 참고)의 위치를, Y축은 하우징(7) 내의 압력을 나타낸다.As shown, the X axis of FIG. 2 represents the position of the internal and external gears (see FIGS. 1 and 2) in the housing 7 (see FIG. 1), and the Y axis represents the pressure within the
도 2의 X축 상 흡입 포트(4)의 위치에서 내부 및 외부기어(1, 2)의 연동에 의해 상기 흡입 포트(4, 도 1 참고)가 닫히는 순간 급격한 압력하강이 발생하게 된다.In the position of the
그리고, X축 상 토출 포트(5)의 위치에서 상기 토출 포트(5, 도 1 참고)가 열리는 순간 급격한 압력상승이 발생하게 된다.In addition, when the discharge port 5 (see FIG. 1) is opened at the position of the
상기와 같은 흡입 및 토출 포트(4, 5)에서의 급격한 압력맥동으로 인한 소음 및 진동은 제로터 오일 펌프의 가동에 심각한 지장을 주게 되므로 고장이 발생하거나 수명이 단축되는 등의 문제가 발생하게 된다.Noise and vibration due to rapid pressure pulsation at the suction and
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 지금까지 행한 대부분의 연구는 내부 및 외부기어의 치형 설계에 치중한 것이며, 각 치형의 접촉부에 발생하는 마멸과 접촉응력 등에 관한 연구에 주안점을 두어왔다.In order to solve the above problems, most of the studies conducted so far have focused on tooth design of internal and external gears, and have focused on research on abrasion and contact stress occurring in contact portions of each tooth.
그러나, 작동유체가 흡입 및 토출되는 하우징 내의 흡입 및 토출포트의 형상을 고려하지 않았으므로, 제로터 오일 펌프 내부의 작동유체 거동, 특히 압력맥동이 펌프의 동적 특성에 미치는 영향을 정확하게 알 수 없는 문제점이 있다.However, since the shape of the suction and discharge ports in the housing into which the working fluid is sucked and discharged is not taken into consideration, the effect of the working fluid behavior inside the gerotor oil pump, especially the pressure pulsation, on the dynamic characteristics of the pump cannot be accurately known. There is this.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 제로터 오일 펌프의 하우징 내에서 내부 및 외부 기어의 연동에 의해 흡입·토출되는 작동유체의 급격한 압력맥동이 저감되도록 하는 제로터 오일 펌프의 구조를 제공하고자 하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, of the gerotor oil pump to reduce the sudden pressure pulsation of the working fluid sucked and discharged by the interlocking of the internal and external gears in the housing of the gerotor oil pump The purpose is to provide a structure.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 제로터 오일 펌프의 구조는, 작동유체가 이동하는 원호형상의 흡입 포트 및 토출 포트가 각각 상호 대향으로 구비된 하우징에 회전가능하게 설치된 축에 연결된 내부기어 및 상기 내부기어와 연동하는 외부기어를 포함하고, 상기 내부기어는 상기 외부기어로부터 소정 거리만큼 떨어진 회전축선을 중심으로 상기 축과 함께 회전하는 제로터 오일 펌프의 구조에 있어서, 상호 대향하는 상기 흡입 포트 및 토출 포트 각각의 일단에는 흡입 릴리프 그루브 및 토출 릴리프 그루브가 연장 형성되어, 작동유체가 흡입 포트를 통과하여 토출 포트로 진입할 때의 압력맥동이 저감되도록 하되, 연장 형성된 상기 흡입 및 토출 릴리프 그루부의 형상은 작동유체가 흡입 포트를 통과하여 토출 포트로 진입하기 직전의 순간에 위치하는 외부기어의 치형과 일치되도록 한 것을 특징으로 한다.The structure of the gerotor oil pump according to the present invention for achieving the above object is an internal gear connected to the shaft rotatably installed in a housing provided with an inlet port and an outlet port of the arc shape in which the working fluid moves, respectively; And an external gear interlocked with the inner gear, wherein the inner gear rotates with the shaft about a rotation axis spaced apart from the outer gear by a predetermined distance. And an intake relief groove and an outlet relief groove are formed at one end of each of the discharge ports to reduce pressure pulsation when the working fluid passes through the suction port and enters the discharge port, and the extended suction and discharge relief grooves are formed. The shape is the moment just before the working fluid passes through the suction port and enters the discharge port. And characterized in that to match the teeth of the external gear is located.
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이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 제로터 오일 펌프의 구조를 나타낸 개념도이며, 도 4는 본 발명의 주요부인 흡입 릴리프 그루브의 구조를 나타낸 개념도이며, 도 5는 본 발명의 주요부인 토출 릴리프 그루브의 구조를 나타낸 개념도이다.3 is a conceptual diagram showing the structure of the gerotor oil pump according to the present invention, Figure 4 is a conceptual diagram showing the structure of the suction relief groove which is the main part of the present invention, Figure 5 is a structure of the discharge relief groove which is the main part of the present invention. The conceptual diagram shown.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 크게 제로터 오일 펌프 하우징(70)에 구비된 흡입 및 토출 포트(40, 50)각각의 일단에 흡입 및 토출 릴리프 그루브(41, 51)가 연장 형성된 구성이다.As shown in FIG. 3, the present invention has a configuration in which suction and
상기 흡입 및 토출 포트(40, 50)는 일측에서 타측으로 갈수록 면적이 점증하 는 원호 형상으로 상호 대향하는 위치에 배치되며, 상기 하우징(70)에 관통 형성되어 흡입 및 토출 포트(40, 50)에 연결된 배관(미도시)을 통해 작동유체의 이동이 이루어지게 된다.The suction and
작동유체의 이동은 상기 하우징(70) 내의 내부 기어(10)가 외부 기어(20)와의 미끄럼 접촉에 의한 회전을 통해 이루어지게 되며, 상기 내부 및 외부기어(10, 20)가 접촉되는 각 치형과 치형 사이에서 발생되는 공간의 이동에 따라 작동유체가 이동하게 된다.Movement of the working fluid is achieved by rotation of the
상기 흡입 포트(40)로부터 유입된 작동유체가 내부 및 외부기어(10, 20)의 연동에 따라 흡입 포트(40)를 통과하여 토출 포트(50)측으로 진입할 때, 상기 외부기어(20)와 내부기어(10) 사이의 체적이 가장 최대가 된다.When the working fluid introduced from the
상기 내부기어(10)와 외부기어(20) 사이의 체적이 가장 최대가 되는 것은 내부기어(10)가 외부기어(20)의 중심(C)으로부터 소정 거리만큼 떨어진 회전축선(C')을 중심으로 축(60)과 함께 회전하게 되는 기하학적 특성과 함께 일측에서 타측으로 갈수록 면적이 점증하는 상기 흡입 및 토출 포트(40, 50)의 형상때문이다.The largest volume between the
상기 흡입 및 토출 릴리프 그루브(41, 51)는 상기 흡입 및 토출 포트(40, 50) 각각의 일단에 소정 폭과 길이를 갖는 슬릿 형상으로 연장 형성되며, 상기 흡입 및 토출 포트(40, 50)와 마찬가지로 상기 하우징(70)에 관통형성된다.The suction and
여기서, 상기 흡입 및 토출 릴리프 그루브(41, 51)는 내부 및 외부기어(10, 20)가 이동하여 하우징(70)내의 흡입 포트(40)를 지나 토출 포트(50)측으로 진입하는 순간에 상기 흡입 및 토출 포트(40, 50)가 상기 내부기어(10)가 외부기어(20)와 이루는 면적, 즉 소통 면적의 갑작스런 축소에 따른 압력맥동을 저감하는 역할을 담당하게 된다.Here, the suction and
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 흡입 및 토출 릴리프 그루브(41, 51)의 길이(C'D', C"D")는 작동유체가 흡입 포트(40)를 통과하여 토출 포트(50)로 진입하기 직전의 순간에 위치하는 외부기어(20)의 치형에 일치되도록 한다.As shown in FIGS. 4 and 5, the lengths C'D 'and C "D" of the suction and
그리고, 상기 흡입 릴리프 그루브(41)의 폭(B'C', A'D') 및 토출 릴리프 그루브(51)의 폭(B"C", A"D")은 작동유체가 흡입 포트(40)를 통과하여 토출 포트(50)로 진입하기 직전의 순간에 위치하는 외부기어(20)의 이 높이에 일치되도록 하거나 다소 낮게 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the widths B'C 'and A'D' of the
상기 흡입 및 토출 릴리프 그루브(41, 51)의 길이(C'D', C"D")가 외부기어(20)의 치형보다 크거나, 상기 폭(B'C', A'D', B"C", A"D")이 외부기어(20)의 이 높이보다 클 경우, 상기 내부 및 외부기어(10, 20)와 하우징(70)의 흡입 및 토출 포트(40, 50) 사이의 간극을 통해 과도한 작동유체의 누설이나 압력 손실이 발생하게 된다.Lengths C'D 'and C "D" of the suction and
그리고, 상기 흡입 및 토출 릴리프 그루브(41, 51)의 길이(C'D', C"D")가 외부기어(20)의 치형보다 작거나, 상기 폭(B'C', A'D', B"C", A"D")이 외부기어(20)의 이 높이보다 과도하게 낮아질 경우, 상기 하우징(70) 내 작동유체로 인한 압력맥동이 발생하게 된다.The lengths C'D 'and C "D" of the suction and
본원 발명에 따른 흡입 및 토출 릴리프 그루브(41, 51)의 위치를 보다 상세히 설계하면 다음과 같다.The positions of the suction and
우선, 작동유체는 무한의 체적탄성계수를 지니고 누설을 무시한다는 가정 하에서 하우징(70) 내 작동유체로 인한 압력맥동의 해석을 실시한다.First, an analysis of pressure pulsation caused by the working fluid in the
실제 작동유체의 체적탄성계수는 대략 1.62×106kPa이고 압축성을 거의 가지지 않기 때문에 위의 가정은 유효하다.The above assumption is valid because the volume modulus of elasticity of the actual working fluid is approximately 1.62 × 10 6 kPa and has little compressibility.
작동유체의 체적탄성계수를 고려했을 때, 미세한 체적변화에도 하우징(7, 도1 참고) 내의 압력변화가 도 2에 나타난 바와 같이 급격하게 변하므로 흡입포트(40)와 토출포트(50)의 간격은 하나의 챔버가 완전하게 채워지는 공간이어야 한다.Considering the volume modulus of elasticity of the working fluid, the pressure change in the housing (see Fig. 1) changes rapidly as shown in Fig. 2 even in the case of minute volume changes, so that the distance between the
여기서, 챔버는 상기 하우징(70)내의 내부 및 외부기어(10, 20)가 이루는 공간으로 정의한다.Here, the chamber is defined as a space formed by the inner and
상기 흡입포트(40)와 토출포트(50)가 오버랩(overlap) 상태에 가까울 정도로 간격이 좁혀지게 되면 상기 토출포트(50)에서 흡입포트(40)로 토출유량 손실이 발생하게 되며, 간격이 커지면 작동유체의 체적탄성계수의 영향으로 인해 챔버의 압력이 급격히 증가하여 기구가 파손되거나 펌프의 운전에 지장을 받게 된다.When the interval is narrowed so that the
상기와 같이 설계된 본원 발명의 흡입 및 토출 릴리프 그루브(41, 51)에 의한 하우징(70) 내의 압력변화를 살펴보면 다음과 같다.Looking at the pressure change in the
도 6은 본 발명에 따른 제로터 오일 펌프의 하우징 내 압력변화를 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the pressure change in the housing of the gerotor oil pump according to the present invention.
도 6의 X축은 상기 하우징(70, 도 3 참고) 내에서 내부 및 외부기어(10, 20 도 3 참고)의 위치를, Y축은 하우징(70) 내의 압력을 나타낸다.The X axis of FIG. 6 represents the positions of the inner and
도시된 바와 같이, 도 6의 X축 상 흡입 포트(40)의 위치에서 내부 및 외부기어(10, 20)의 연동에 의해 상기 흡입 포트(40, 도 3 참고)가 닫히는 순간, 급격한 압력강하에 따른 언더슛(undershoot)이 대폭 저감됨을 알 수 있다.As shown, in the position of the
이것은, 본원 발명에 따른 흡입 릴리프 그루브(41, 도 3 참고)가 없는 경우 종래 선행기술의 흡입포트(4, 도 1 참고) 말단측에서 큰 압력강하가 발생하는 도 2와 비교하면, 확실한 개선이 이루어졌음을 알 수 있게 된다.This is a clear improvement compared to FIG. 2 where a large pressure drop occurs at the distal side of the suction port 4 (see FIG. 1) of the prior art in the absence of a suction relief groove 41 (see FIG. 3) according to the invention. You can see that it was done.
그리고, 도 6의 X축 상 토출 포트(50)의 위치에서 상기 토출 포트(50, 도 3 참고)가 열리는 순간, 급격한 압력상승에 따른 오버슛(overshoot)이 대폭 저감됨을 알 수 있다.In addition, as the discharge port 50 (see FIG. 3) is opened at the position of the
이것은, 본원 발명에 따른 토출 릴리프 그루브(51, 도 3 참고)가 없는 경우 종래 선행기술의 토출포트(5, 도 1 참고) 진입측에서 큰 압력상승이 발생하는 도 2와 비교하면, 확실한 개선이 이루어졌음을 알 수 있게 된다.This is a significant improvement compared to Fig. 2, where a large pressure rise occurs on the inlet side of the prior
이와 같이, 상기 흡입 및 토출 릴리프 그루브(41, 51)의 위치는 내부 및 외부기어(10, 20)의 연동에 따른 상기 챔버의 체적변화율이 0이 되는 위치, 즉 작동유체의 체적이 최대가 되는 위치에 가까울수록 압력맥동의 저감효과가 커지게 된다.As such, the positions of the suction and discharge
그리고, 상기 흡입 및 토출 릴리프 그루브(41, 51)의 폭(B'C', A'D', B"C", A"D")이 커질수록 작동유체가 상기 흡입포트(40)로부터 나오거나 토출포트(50)로 들어가는 순간 흡입 및 토출포트(40, 50)의 개구면적을 증가시키게 되므로 압력맥동을 저감할 수 있게 된다.And, as the widths B'C ', A'D', B "C", and A "D" of the suction and discharge
이상에 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면, 내부기어 및 외부기어의 연동에 의한 하우징 내 작동유체의 이동 시 압력맥동이 저감되도록 한 제로터 오일 펌프의 구조를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.As described above, according to the present invention, it is a basic technical idea to provide a structure of a gerotor oil pump in which a pressure pulsation is reduced during movement of a working fluid in a housing by interlocking an internal gear and an external gear. Able to know.
그리고, 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 자동차 엔진 오일 펌프 뿐 아니라 건설 기계, 공작 기계 및 각종 유압 시스템에 적용될 수 있는 등의 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.In addition, within the scope of the basic technical idea of the present invention, to those skilled in the art, many other modifications such as those applicable to not only automobile engine oil pumps but also construction machinery, machine tools and various hydraulic systems, etc. Of course this is possible.
본 발명에 의하면, 흡입 및 토출 릴리프 그루브에 의하여 제로터 오일 펌프의 하우징 내 작동유체에 의한 흡입 및 토출 포트 각각의 일단에 발생되는 급격한 압력강하 및 압력상승을 저감시킬 수 있게 되므로, 압력맥동으로 인한 소음·진동을 차단하여 고장 발생 및 수명 단축 등의 문제를 미연에 방지할 수 있게 된다.According to the present invention, it is possible to reduce the sudden pressure drop and the pressure rise generated at one end of each of the suction and discharge ports by the working fluid in the housing of the gerotor oil pump by the suction and discharge relief grooves. By blocking noise and vibration, problems such as failure and shortening of life can be prevented in advance.
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- 2005-06-24 KR KR1020050054892A patent/KR100733520B1/en not_active IP Right Cessation
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