KR100777961B1 - 축 방향 유격이 최적화된 펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 펌프 커버(2)와 펌프 플랜지(3)로 이뤄진 펌프 하우징을 포함하고, 펌프 커버(2)와 펌프 플랜지(3) 사이에 하나 이상의 기어 세트(4)가 배치되며, 펌프 커버(2)와 펌프 플랜지(3)는 하나 이상의 스페이서 요소(5)를 경유하여 연결되는 펌프, 특히 내연 엔진용 오일 펌프에 관한 것이다.
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펌프, 커버, 플랜지, 하우징, 기어 세트, 스페이서

Description

축 방향 유격이 최적화된 펌프{GEAR PUMP HAVING OPTIMAL AXIAL PLAY}
본 발명은 펌프 커버와 펌프 플랜지로 이뤄진 펌프 하우징을 포함하고, 펌프 커버와 펌프 플랜지 사이에 하나 이상의 기어 세트가 배치되며, 펌프 커버와 펌프 플랜지가 하나 이상의 스페이서 요소를 경유하여 연결되는 펌프, 특히 내연 엔진용 오일 펌프에 관한 것이다.
연료 소비가 낮은 자동차의 개발에는 차량 부품들 및 엔진 부품들의 최적화가 필요하다. 그와 관련하여, 빈번하게 등장하는 근거리 교통 및 시내 교통에서의 자동차 에너지 소비에는 그 무엇보다도 보조 유닛들의 구동에 기인하는 손실이 매우 중요하다. 그 중에서도 특히, 엔진 윤활을 보장하는 오일 펌프의 구동 출력이 고유의 엔진 출력을 감소시킬 수 있고, 그로 인해 연료 소비가 급격하게 늘어나게 된다.
-40℃까지에서 엔진 윤활 기능 및 충분히 신속한 엔진 윤활이 보장되어야 하고, 160℃까지의 고온 공전 운전 시에 오일 공급이 결핍을 보이지 않아야 한다. 고온 공전 운전은 오일 펌프의 내부 누출이 높고, 엔진의 오일 수요가 상대적으로 높다는 것으로 특징져진다. 고온 공전 운전은 오일 펌프의 크기를 설정하는데 핵심적인 운전 포인트이다.
일반적으로, 전통적인 펌프 설계에서는 오일 펌프가 그러한 운전 포인트에 맞춰 설계된다. 그로 인해, 통상의 차량 운전에서는 오일 펌프의 크기가 과도하게 설정되는 결과를 초래하는데, 그 이유는 내연 엔진의 오일 흡수 곡선이 회전수에 걸쳐 점차 감소하는데도 오일 펌프의 급송 특성 곡선이 회전수에 따라 선형적으로 증가하기 때문이다. 그로부터 결과적으로 생기는 오일의 과도한 공급은 에너지 소모적으로 과압 제한 밸브를 경유하여 분출되게 된다.
전술된 문제점은 특히 자동차 산업이 저 유동성 오일의 사용을 선호함으로 인해 더욱 증폭되게 된다. 저 유동성 오일을 사용함으로써, 영하의 온도에서 펌프의 기능이 개선되기는 하지만, 고온에서의 체적 효율이 열악해진다.
또 다른 문제점은 거의 모든 펌프 하우징들이 사용되는 기어 세트들과 대비하여 상이한 재료로 제작된다는데 있다. 다수의 펌프 하우징들은 예컨대 중량 절감의 이유로 알루미늄 다이캐스트로 제조되는데 반해, 기어 세트들은 강, 특히 소결 강으로 제조된다. 펌프 하우징들과 기어 세트들의 상이한 열 팽창 계수들에 기인하여, 필요로 하는 기어 세트와 펌프 하우징 사이의 설계 축 방향 유격이 온도 상승 및/또는 온도 하강 시에 변하는 일이 생기게 된다. 온도 상승 시에는, 축 방향 유격이 대략 선형적으로 증가하여 50 내지 60%에 달할 수 있는 추가의 체적 효율 손실이 발생한다. 펌프의 체적 효율은 온도 상승 시에 대략 선형적으로 감소한다.
전술된 문제점은 다음과 같은 특성 값들을 갖는 슬라이딩 베인 펌프의 예에서 더 커진다:
하우징: 알루미늄 다이캐스트
기어 세트: 소결 강
기어 세트 높이: 46㎜
온도 범위: -40℃ 내지 150℃
열 팽창 계수: 알루미늄 다이캐스트: 0.0000238℃-1
소결 강: 0.000012℃-1
펌프의 축 방향 유격은 20℃에서 0.07㎜로 설계된다.
온도 차 130℃(20℃ 내지 150℃):
알루미늄 하우징의 팽창:
46.07㎜ + 46.07㎜ * 0.0000238℃-1 * 130℃ = 46.213㎜
소결 강 기어 세트의 팽창:
46.00㎜ + 46.00㎜ * 0.000012℃-1 * 130℃ = 46.07㎜
그로부터, 0.143㎜의 축 방향 유격이 나온다.
온도 차 60℃(-40℃ 내지 20℃):
알루미늄 하우징의 수축:
46.07㎜ - 46.07㎜ * 0.0000238℃-1 * 60℃ = 46.004㎜
소결 강 기어 세트의 수축:
46.00㎜ - 46.00㎜ * 0.000012℃-1 * 60℃ = 45.967㎜
그로부터, 0.037㎜의 축 방향 유격이 나온다.
재료의 상이한 열 팽창으로 인해, 축 방향 유격이 150℃에서 0.143㎜로 확대되고, -40℃에서 0.037㎜로 축소된다. 축 방향 유격이 배가되고 매체의 점도가 감소함으로 인해, 50 내지 60%의 체적 효율 손실이 초래된다. 저온에서는, 축 방향 유격의 감소로 인해 기능 장애가 일어나고, 기계 효율의 상당한 저하가 발생한다. 0.01㎜의 축 방향 유격 증가는 100℃, 5.5bar, 550U/min에서 약 1ℓ/min의 급송류 감소를 의미한다(진술: TV-H Nov. 98). 오일 펌프의 설계 시에, 그러한 체적 효율 손실을 감안해야 하고, 그에 상응하게 더 큰 펌프를 설계해야만 한다. 펌프를 더 크게 설계함으로 인해, 높은 회전수에서 출력 소모적으로 반출되어야 하는 오일의 과도 공급이 발생하게 된다.
본 발명의 목적은 -40℃ 내지 160℃의 온도 범위에서 작은 정도로만 다른 축 방향 유격을 갖고, 그러한 온도 범위에 걸쳐 단지 작게만 떨어지는 체적 효율을 보이는 펌프를 형성하는 것이다.
그러한 목적은 본 발명에 따라 펌프 커버와 펌프 플랜지로 이뤄진 펌프 하우징을 포함하고, 펌프 커버와 펌프 플랜지 사이에 하나 이상의 기어 세트가 배치되며, 펌프 커버와 펌프 플랜지가 하나 이상의 스페이서 요소를 경유하여 연결되고, 스페이서 요소가 펌프 커버, 펌프 플랜지, 및 기어 세트보다 더 작은 열 팽창 계수를 갖는 펌프, 특히 내연 엔진용 오일 펌프에 의해 달성되게 된다.
본 발명에 따라 구성되는 펌프는 알루미늄 다이캐스트로 이뤄진 펌프 하우징과 강으로 이뤄진 기어 세트를 구비하는 펌프에 비해 40 내지 50% 정도의 체적 효율 개선을 가능하게 한다. 본 발명에 따른 펌프의 체적 효율은 강으로 이뤄진 펌프 하우징과 기어 세트를 구비하는 펌프에 비해 약 20 내지 25% 정도 더 높다. 또한, 저온에서 기계 효율이 개선되게 된다. 펌프 설계에 미치는 영향과 관련하여 또 다른 장점이 있게 되는데, 그것은 펌프 크기를 감소시킬 수 있기 때문이다. 게다가, 펌프의 출력 소비 및 중량의 감소가 가능하고, 무엇보다도 연료 소비의 감소가 가능하게 된다. 본 발명에 따른 펌프의 구성에 의해, 거의 모든 펌프 종류 대해 최상의 효율로 최적의 축 방향 유격을 산출해낼 수 있게 된다. 그러한 최적화는 다수의 펌프 타입들에서 비용 저렴하게 보완될 수 있다.
본 발명에 따른 펌프의 구성의 장점들을 선행 기술에서 그 효능이 인정된 슬라이딩 베인 펌프의 예에서 논증해 보이기로 한다:
최적화된 슬라이딩 베인 펌프:
Invar의 열 팽창 계수 = 0.0000015℃-1
Invar(니켈 강)로 이뤄진 스페이서 요소의 팽창:
46.09㎜ + 46.09㎜ * 0.0000015℃-1 * 130℃ = 46.098㎜
소결 강 기어 세트의 팽창:
46.00㎜ + 46.00㎜ * 0.000012℃-1 * 130℃ = 46.072㎜
그로부터, 0.026㎜의 축 방향 유격이 나온다.
Invar(니켈 강)로 이뤄진 스페이서 요소의 수축:
46.09㎜ - 46.09㎜ * 0.0000015℃-1 * 60℃ = 46.086㎜
소결 강 기어 세트의 수축:
46.00㎜ - 46.00㎜ * 0.000012℃-1 * 60℃ = 45.96㎜
그로부터, 0.119㎜의 축 방향 유격이 나온다.
열 팽창 계수가 0.000015℃-1인 스페이서 요소를 조립함으로써, 축 방향 유격이 150℃에서 0.026㎜로 축소되고, -40℃에서 0.0119㎜로 확대된다. 즉, 예컨대 니켈 36%를 함유한 니켈 강(Invar)(열 팽창 계수 0.0000015)으로 이뤄진 스페이서 요소를 펌프 하우징에 조립함으로써, 열 팽창의 마이너스 작용이 플러스로 반전되게 된다. 다시 말해서, 축 방향 유격이 고온에서 축소되고, 저온에서 확대되게 된다.
온도에 걸친 축 방향 유격에 대한 열 팽창의 작용이 도 6에 그래프로 도시되어 있다.
삭제
본 그래프는 강으로 이뤄진 펌프 하우징을 강으로 이뤄진 기어 세트와 조합할 경우에 펌프 하우징과 기어 세트가 동일한 열 팽창 계수를 갖기 때문에 온도에 걸친 설계 축 방향 유격이 일정하게 유지됨을 나타내고 있다. 중량에 있어 최적화된 알루미늄 다이캐스트로 이뤄진 펌프 하우징은 소결 강으로 이뤄진 기어 세트와의 조합 시에 고온에서 증가하는 축 방향 유격을 나타내고, 그로 인해 바람직하지 않은 내부 누출이 발생하게 된다. 본 발명에 따라 알루미늄 다이캐스트로 이뤄진 경량의 펌프 하우징을 소결 강 기어 세트 및 열 팽창 계수가 기어 세트와 펌프 하우징보다 더 낮은 스페이서 요소와 조합할 경우, 온도 상승 시에 축 방향 유격의 감소가 나타나고 있다.
또한, 도 7에 도시된 그래프를 통해, 선행 기술에 따라 제조된 펌프에 있어 체적 효율이 압력 상승 및 온도 상승시에 어떠한 거동을 보이는지를 나타내는바, 여기서는 다음과 같은 시험 조건들이 제시되어 있다:
펌프 하우징: 회주철
기어 세트: 소결 강
기어 세트 타입: 유성 로터 세트
기어 세트 폭: 18.00㎜
행정 체적: 5.40㎤/U
매체: ATF 트랜스미션 오일
회전수: 500U/min
삭제
선행 기술에 따라 제조된 펌프의 체적 효율이 20℃에서 압력 상승 시에 약 7% 정도 떨어지는 것을 명확하게 알 수 있다. 온도가 80℃로 상승한 때에는, 체적 효율이 약 30% 정도 떨어진다.
그에 반해, 도 8에 도시된 그래프는 본 발명에 따른 펌프의 경우에 체적 효율이 압력 상승 및 온도 상승 시에 어떠한 거동을 보이는지를 나타내고 있는바, 여기서는 다음과 같은 시험 조건들이 제시되어 있다:
펌프 하우징: Invar(니켈 36%를 함유한 니켈 강)로 이뤄진 스페이서 요소가 조립된 회주철
기어 세트: 소결 강
기어 세트 타입: 유성 로터 세트
기어 세트 폭: 18.00㎜
행정 체적: 5.40㎤/U
매체: ATF 트랜스미션 오일
회전수: 500U/min
삭제
본 발명에 따른 펌프의 체적 효율이 압력 상승 시에 온도와 거의 무관하게 단지 약 7% 정도만 떨어지는 것을 알 수 있다.
본 발명의 바람직한 구성에서는, 펌프 커버와 펌프 플랜지 사이에 펌프 링 플레이트가 배치되고, 그 펌프 링 플레이트 내에 하나 이상의 기어 세트가 장착되고, 펌프 링 플레이트가 스페이서 요소와 동일하거나 그보다 더 큰 열 팽창 계수를 갖도록 하는 조치가 취해진다.
본 발명의 다른 바람직한 구성에서는, 스페이서 요소의 열 팽창 계수가 펌프 커버, 펌프 플랜지, 기어 세트, 및/또는 펌프 링 플레이트의 각각의 열 팽창 계수보다 약 10배 정도 더 작도록 하는 조치가 취해진다.
본 발명의 매우 바람직한 구성에서는, 스페이서 요소의 열 팽창 계수가 0.00002℃-1 미만으로 되도록 하는 조치가 취해진다.
본 발명의 또 다른 바람직한 구성에서는, 스페이서 요소가 니켈 강, 바람직하게는 니켈 함량이 36 %인 니켈 강으로 이뤄지도록 하는 조치가 취해진다.
본 발명의 또 다른 바람직한 구성에서는, 스페이서 요소가 소결 부품으로 되도록 하는 조치가 취해진다. 스페이서 요소가 용도에 맞춰진 열 팽창 계수를 얻도록 하기 위해, 소결되는 금속 부품은 그에 상응하는 합금 원소들을 함유할 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 구성에서는, 펌프 링 플레이트 내에 유성 로터 세트가 편심적으로 장착되고, 내부 로터가 구동 축에 연결되고, 펌프 커버, 펌프 링 플레이트, 및 펌프 플랜지가 서로 밀봉되게 분리되며, 그 높이가 유성 로터 세트의 높이보다 설계 축 방향 유격의 크기만큼 더 높은 스페이서 요소가 마련되고, 펌프 링 플레이트의 높이가 스페이서 요소보다 열 팽창 크기만큼 더 낮으며, 펌프 커버와 펌프 링 플레이트와 펌프 플랜지 사이에 존재하는 팽창 틈새가 밀봉 요소에 의해 밀봉되도록 하는 조치가 취해진다.
본 발명의 매우 바람직한 구성에서는, 펌프 커버가 펌프 링 플레이트 내로 돌출하는 플랜지를 구비하고, 펌프 링 플레이트 내에 유성 로터 세트가 장착되고, 펌프 링 플레이트에는 펌프 커버 및 펌프 플랜지와 접촉하는 하나 이상의 스페이서 요소가 삽입되도록 하는 조치가 취해진다.
본 발명의 또 다른 바람직한 구성에서는, 펌프 커버와 펌프 플랜지가 펌프 링 플레이트 내로 돌출하는 플랜지를 구비하고, 펌프 링 플레이트 내에 유성 로터 세트가 장착되고, 펌프 링 플레이트에는 펌프 커버 및 펌프 플랜지와 접촉하는 하나 이상의 스페이서 요소가 삽입되도록 하는 조치가 취해진다.
도 1.1은 플레이트 구조의 본 발명에 따른 펌프를 도 1.2의 A-A 선을 따라 나타낸 단면도이고,
도 1.2는 도 1.1의 평면도이며,
도 1.3은 도 1.1에 따른 세부 X1의 상세도이고,
도 2.1은 본 발명에 따른 제1 변형 실시예의 단면도이며,
도 2.2는 도 2.1에 따른 세부 X2의 상세도이고,
도 3.1은 본 발명에 따른 제2 변형 실시예의 단면도이며,
도 3.2는 도 3.1에 따른 세부 X3의 상세도이고,
도 4.1은 본 발명에 따른 제3 변형 실시예의 단면도이며,
도 4.2는 도 4.1에 따른 세부 X4의 상세도이고,
도 5.1은 본 발명에 따른 제4 변형 실시예의 단면도이며,
도 5.2는 도 5.1에 따른 세부 X5의 상세도이고,
도 6은 온도에 대비한 축 방향 유격의 변화에 관한 그래프를 나타낸 도면이며,
도 7은 선행 기술에 따른 펌프에서 온도 및 압력에 대비한 체적 효율의 변화에 관한 그래프를 나타낸 도면이고,
도 8은 본 발명에 따른 펌프에서 온도 및 압력에 대비한 체적 효율의 변화에 관한 그래프를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명을 실시예들의 개략적인 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도 1.1은 펌프 커버(2), 펌프 링 플레이트(6), 및 펌프 플랜지(3)로 이뤄지는 플레이트 구조의 펌프 하우징의 단면도를 나타낸 것이다. 펌프 링 플레이트(6) 내에는 외부 로터(16), 유성 로터들(17), 및 내부 로터(7)로 이뤄진 유성 로터 세트(4)가 편심적으로 장착된다. 내부 로터(7)는 구동 축(9)을 경유하여 구동된다. 펌프 링 플레이트(6)에는 스페이서 부시(5)용의 베어링 구멍(14)이 마련된다. 펌프 커버(2) 및 펌프 플랜지(3)에는 O링 홈(12)이 마련되어 그 O링 홈(12)에 바깥쪽으로의 누출을 방지하는 밀봉 링(11)(O링)이 삽입된다.
스페이서 부시(5)는 그 스페이서 부시(5)가 유성 로터 세트(4)의 높이보다 꼭 설계 축 방향 유격(24.1, 24.2)의 높이만큼 더 높도록 유성 로터 세트(4)의 높이와 맞춰진다. 스페이서 부시(5)와 유성 로터 세트(4) 사이의 높이 차는 주위 온도에서의 축 방향 유격(24)에 해당한다.
펌프 링 플레이트(6)는 그 펌프 링 플레이트(6)가 스페이서 부시(5)보다 열 팽창 크기(열 팽창 계수(펌프 링 플레이트) * 높이(펌프 링 플레이트) * 온도)만큼 더 낮도록 스페이서 부시(5)와 맞춰진다. 그것은 팽창 틈새(15.1, 15.2)에 해당한다.
펌프(1)의 나사 체결 시에, 펌프 커버(2)와 펌프 플랜지(3)는 스페이서 부시(5) 상에 눌려진다. 펌프 커버(2)와 펌프 링 플레이트(6)와 펌프 플랜지(3) 사이에는 팽창 틈새(15.1, 15.2)가 생기고, 그 팽창 틈새(15.1, 15.2)는 O링(11.1, 11.2)에 의해 밀봉된다.
스페이서 부시(5)의 재료는 열 팽창 계수가 항상 기어 세트(4) 및 펌프 링 플레이트(6)의 열 팽창 계수들보다 더 작게 되도록 선택된다. 그 경우, 니켈 36%를 함유한 니켈 강(Invar)을 스페이서 부시(5)의 재료로서 사용하는 것이 바람직하다. 그러한 재료의 열 팽창 계수는 0.0000015℃-1로서, 그것은 소결 강 또는 강의 열 팽창 계수보다 10배 정도 더 작다. 기어 세트(4)가 소결 알루미늄 Si 14로 형성되는 것도 바람직하다.
도 1.2는 펌프 커버(2)에서 부분 원 상에 8개의 관통 구멍(13)이 마련되고, 펌프 플랜지(3)에 나사에 의한 나사 체결을 위한 8개의 나사 구멍이 마련되는 것을 나타내고 있다. 펌프 링 플레이트(6)에는 펌프 커버(2)의 것과 동일한 부분 원 상에, 그리고 관통 구멍(13)과 동일한 위치에 스페이서 부시(5)로서 형성된 스페이서 요소용의 베어링 구멍(14)이 마련된다.
도 1.3은 도 1.1에 따른 세부를 나타낸 것으로, 펌프 커버(2)와 펌프 플랜지(3) 사이에 펌프 링 플레이트(6)와, 외부 로터(16), 유성 로터들(17), 및 내부 로터(7)로 이뤄진 유성 로터 세트(4)가 편심적으로 장착되어 있다. 펌프 커버(2)와 펌프 플랜지(3)에는 O링 홈(12.1, 12.2)이 마련되고, 그 O링 홈(12.1, 12.2)에는 바깥쪽으로의 누출을 방지하는 밀봉 링(11.1, 11.2)(O링)이 삽입된다. 스페이서 요소(5)는 펌프 링 플레이트(6)보다 더 높은 높이를 가져 팽창 틈새(15.1, 15.2)가 주어지게 된다.
도 1.1, 도 1.2, 및 도 1.3에 따른 본 발명의 펌프에서는, 펌프 시험 시에 다음과 같은 값들이 주어진다:
20℃에서의 축 방향 유격: 0.05㎜
소결 강으로 이뤄진 기어 세트: 높이 20.00㎜
니켈 강(36% Ni)으로 이뤄진 스페이서 요소: 높이 20.05㎜
온도 차 130℃: (20 내지 150℃)
기어 세트가 다음 값으로 팽창: 20.0312㎜
스페이서 요소가 다음 값으로 팽창: 20.0539㎜
즉, 150℃에서 0.0227㎜의 축 방향 유격이 생기게 된다.
온도 차 60℃: (-40 내지 20℃)
기어 세트가 다음 값으로 수축: 19.9856㎜
스페이서 요소가 다음 값으로 수축: 20.0482㎜
즉, -40℃에서 0.0625㎜의 축 방향 유격이 생기게 된다.
점도는 다음과 같다:
ATF 트랜스미션 오일 150℃에서 약 3.4㎟/s(cSt)
ATF 트랜스미션 오일 -40℃에서 약 100002/s (cSt)
도 2.1은 도 1에 따른 펌프(1)와 동일한 거동을 구현하는 본 발명의 또 다른 구성 양태를 나타낸 것이다. 그러한 구조는 좁은 기어 세트에 가장 적합하다. 펌프 커버(2)는 펌프 링 플레이트(6) 내로 돌출하는 플랜지(18)를 구비한다. 그러한 플랜지(18)는 펌프 링 플레이트(6) 내에 끼워 맞춰진다. 펌프 커버(2)가 스페이서 부시(5) 상에 착석되기 때문에, 온도 상승 시에는 플랜지 길이(19)가 기어 세트(4) 쪽으로 늘어나 축 방향 유격(24.1, 24.2)에 영향을 미친다. 축 방향 유격(24.1, 24.2)의 설계 시에, 펌프 커버(2)의 플랜지 길이(19)의 팽창에 의해 필요한 축 방향 유격(24.1, 24.2)이 설정되도록 플랜지 길이(19)를 설계한다. 펌프 커버(2)는 알루미늄 다이캐스트로 이뤄지고, 기어 세트는 강 또는 소결 강으로 이뤄진다. 펌프 링 플레이트(6)는 알루미늄 다이캐스트로 이뤄지고, 스페이서 부시(5)는 니켈 36%를 함유한 니켈 강(Invar)으로 이뤄진다. 본 구조에서는, 펌프 플랜지(3)의 재료가 팽창에 영향을 미치지 않는다. 플랜지(18)의 열 팽창 계수는 가능한 한 높아야 한다.
도 2.2는 도 2.1에 따른 세부를 나타낸 것이다.
그러한 본 발명에 따른 구조에 대해 다음과 같은 값들이 주어진다:
20℃에서의 축 방향 유격: = 0.05㎜
기어 세트 폭: = 5.0㎜
스페이서 부시 길이: 기어 세트 폭 + 플랜지 길이 + 축 방향 유격
= 12.04㎜
온도 차: = 130℃
스페이서 부시(Invar)의 팽창:
12.04㎜ + 12.04㎜ * 0.0000015℃-1 * 130℃ = 12.0423㎜
기어 세트(소결 강)의 팽창:
5.0㎜ + 5.0㎜ * 0.000012℃-1 * 130℃ = 5.0078㎜
알루미늄 플랜지 길이의 팽창:
7.0㎜ + 7.0㎜ * 0.0000238℃-1 * 130℃ = 7.021㎜
즉, 150℃에서 다음과 같은 축 방향 유격이 생기게 된다:
12.0423㎜ - 5.0078㎜ - 7.021㎜ = 0.013㎜
또 다른 구조적 방안은 펌프 링 플레이트를 니켈 36%를 함유한 니켈 강(Invar)으로 제조하는 것이다. 대안적으로, 펌프 링 플레이트는 황동 또는 단동(red brass)으로 제조될 수도 있는데, 그 경우에 열 팽창 계수는 약 0.000018℃-1에 달한다.
도 3.1은 도 2.1과 유사한 구조의 단면도를 나타낸 것으로, 그러한 구조에서는 펌프 커버(2)와 펌프 플랜지(3)의 양자가 모두 플랜지(18.1, 18.2)를 구비한다. 펌프 커버(2)와 펌프 플랜지(3)는 알루미늄으로 이뤄지거나 유사한 열 팽창 계수를 갖는 재료로 이뤄져야 한다. 플랜지(18.1, 18.2)의 열 팽창 계수는 가능 한 한 높아야 한다.
도 3.2는 도 3.1에 따른 세부를 나타낸 것이다.
도 4.1은 펌프 링 플레이트(6)와 펌프 플랜지(3)가 콤팩트한 펌프 하우징(20)에 의해 대체되는 또 다른 구조의 단면도를 나타낸 것이다. 펌프 하우징(20)의 재료는 예컨대 회주철 또는 알루미늄 다이캐스트일 수 있다. 스페이서 부시(5)용의 베어링 구멍의 깊이(21)는 기어 세트의 폭(22)과 일치해야 한다. 베어링 구멍의 깊이(21) 변동 및 그에 따른 스페이서 부시(5)의 길이 변동에 의해, 축 방향 유격(24.1, 24.2)에 부가적으로 영향을 미칠 수 있게 된다.
도 4.2는 도 4.1에 따른 세부를 나타낸 것이다.
도 5.1은 베어링 구멍의 깊이(21) 및 그에 따른 스페이서 요소의 높이가 기어 세트의 폭(22)보다 더 작은, 도 4.1에 대비된 본 발명의 구성을 나타낸 것이다. 특히, 기어 세트가 예컨대 30㎜ 이상으로 넓은 경우에 기어 세트(4)의 재료와 스페이서 요소(5)의 재료 사이의 열 팽창 차가 너무 커서 축 방향 유격(24)이 0으로 가는 문제점이 발생한다. 그에 대한 해결책은 스페이서 요소(5)가 기어 세트의 폭(22)보다 더 작은 높이를 갖도록 하는 것이다. 스페이서 요소(5)의 팽창은 다음과 같이 산출된다:
L2 * (열 팽창 계수( 하우징 )) * 온도 + L1 * (열 팽창 계수( 스페이서 요소)) * 온도
도 5.2는 도 5.1에 따른 세부를 나타낸 것이다.

Claims (9)

  1. 펌프 커버(2)와 펌프 플랜지(3)로 이뤄진 펌프 하우징을 포함하고, 상기 펌프 커버(2)와 상기 펌프 플랜지(3) 사이에 하나 이상의 유성 로터 세트(4)가 배치되며, 상기 펌프 커버(2)와 상기 펌프 플랜지(3)는 하나 이상의 스페이서 요소(5)를 경유하여 연결되고, 상기 스페이서 요소(5)는 상기 펌프 커버(2), 상기 펌프 플랜지(3), 및 상기 유성 로터 세트(4)보다 더 작은 열 팽창 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 펌프(1).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 펌프 커버(2)와 상기 펌프 플랜지(3) 사이에 펌프 링 플레이트(6)가 배치되고, 상기 펌프 링 플레이트(6) 내에 하나 이상의 상기 유성 로터 세트(4)가 장착되고, 상기 펌프 링 플레이트(6)는 상기 스페이서 요소(5)보다 더 큰 열 팽창 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 펌프(1).
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 스페이서 요소(5)의 열 팽창 계수는 상기 펌프 커버(2), 상기 펌프 플랜지(3), 상기 유성 로터 세트(4), 및 상기 펌프 링 플레이트(6)의 각각의 열 팽창 계수보다 약 10배 정도 더 작은 것을 특징으로 하는 펌프(1).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 스페이서 요소(5)의 열 팽창 계수는 0.00002℃-1 미만인 것을 특징으로 하는 펌프(1).
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 스페이서 요소(5)는 니켈 강, 바람직하게는 니켈 함량이 36 %인 니켈 강으로 이뤄지는 것을 특징으로 하는 펌프(1).
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 스페이서 요소(5)는 소결 부품인 것을 특징으로 하는 펌프(1).
  7. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 펌프(1)는 구동 축(9)을 더 포함하고,
    상기 유성 로터 세트(4)는 상기 구동 축(9)에 연결되어 있는 내부 로터(7)를 포함하고 상기 펌프 링 플레이트(6) 내에 편심적으로 장착되어 있고,
    상기 펌프 커버(2), 상기 펌프 링 플레이트(6) 및 상기 펌프 플렌지(3)는 팽창 틈새(15, 또는 15.1 및 15.2)를 두고 서로 분리되어 있고, 상기 팽창 틈새(15, 또는 15.1 및 15.2)는 밀봉 링(11, 또는 11.1 및 11.2)에 의해 밀봉되어 있고,
    상기 스페이서 요소(5)의 높이는 상기 유성 로터 세트(4)의 높이보다 설계 축 방향 유격의 크기만큼 더 높고,
    상기 펌프 링 플레이트(6)의 높이는 상기 스페이서 요소(5)보다 열 팽창 크기만큼 더 낮은 것을 특징으로 하는 펌프(1).
  8. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 펌프 커버(2)는 상기 펌프 링 플레이트(6) 내로 돌출하는 플랜지(18)를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나 이상의 스페이서 요소(5)가 상기 펌프 커버(2) 및 상기 펌프 플랜지(3)와 접촉하여 있는 것을 특징으로 하는 펌프(1).
  9. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 펌프 커버(2)와 상기 펌프 플랜지(3)는 상기 펌프 링 플레이트(6) 내로 돌출하는 플랜지(18.1, 18.2)를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나 이상의 스페이서 요소(5)가 상기 펌프 커버(2) 및 상기 펌프 플랜지(3)와 접촉하여 있는 것을 특징으로 하는 펌프(1).
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