KR102454935B1 - 헬리컬 기어펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기어펌프의 구동 도중 축단을 지지하는 유체의 압력을 고압으로 유지할 수 있도록 구현한 헬리컬 기어펌프에 관한 것으로, 양측에 유체의 유입구와 토출구가 각각 형성되는 본체부; 상기 본체부의 전단 개구부를 덮는 프론트커버; 상기 본체부의 후단 개구부를 덮는 리어커버; 및 상기 본체부의 내측에서 서로 맞물려 연결 설치되는 제1 헬리컬 기어와 제2헬리컬 기어로 이루어지는 기어부;를 포함한다.

Description

헬리컬 기어펌프{HELICAL GEAR PUMP}

본 발명은 헬리컬 기어펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기어펌프의 구동 도중 축단을 지지하는 유체의 압력을 고압으로 유지할 수 있도록 구현한 헬리컬 기어펌프에 관한 것이다.

기어펌프는 엔진이나 전동모터 등에 의해 구동되어 유압원으로서 오일이나 작동유를 포함하는 유체가 펌프 하우징 내부에 흡입되고, 정압을 이용하여 흡입된 유체가 펌프 하우징 외부에 토출되도록 함으로써 여러 가지 유압 장치에 소정의 구동력 또는 유압을 공급하는 장치로 사용되고 있다.

종래의 일반적인 기어펌프는 한 쌍의 인벌루트 평기어들이 맞물려 회전함에 따라 오일이 토출되도록 하는 구조로 이루어져 있는데, 인벌루트 평기어는 치형의 절삭이 용이하고 치형의 다듬질 치수 측정도 용이하여 고정밀도의 기어를 얻을 수 있다는 장점이 있다.

그러나, 종래의 헬리컬 기어 펌프의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 기어와 기어를 지지하는 피스톤 간에 기어의 축력과 유압에 의한 피스톤 간의 충격 등으로 인해 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 피스톤이 파손되거나, 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이 피스톤이 기어와의 밀착에 따라 그 형상이 변형될 수 있다는 문제점을 가지고 있다.

한편, 전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

한국등록특허 제10-0863981호

본 발명의 일측면은 기어펌프의 구동 도중 축단을 지지하는 유체의 압력을 고압으로 유지할 수 있도록 구현한 헬리컬 기어펌프를 제공한다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 헬리컬 기어펌프는, 양측에 유체의 유입구와 토출구가 각각 형성되는 본체부; 상기 본체부의 전단 개구부를 덮는 프론트커버;

상기 본체부의 후단 개구부를 덮는 리어커버; 및 상기 본체부의 내측에서 서로 맞물려 연결 설치되는 제1 헬리컬 기어와 제2헬리컬 기어로 이루어지는 기어부;를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 제1 헬리컬 기어 및 상기 제2헬리컬 기어는, 각각의 전단 및 후단이 전단 가이드부 및 후단 가이드에 결합된 상태로 상기 본체부의 내측에 설치될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 리어커버는, 일측 단부가 상기 토출구 측과 연통되고 타측 단부는 상기 제1 헬리컬 기어 및 상기 제2헬리컬 기어의 기어축 후단에 의해 밀폐되어 상기 토출구 측으로부터 유입되는 유체를 상기 제1 헬리컬 기어 및 상기 제2헬리컬 기어의 기어축 후단으로 공급하는 유체공급부가 구비될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 유체공급부는, 리어커버 내측면의 상기 제1 헬리컬 기어 및 상기 제2헬리컬 기어의 기어축과 대응되는 위치에 각각 형성되는 제1 수용홈 및 제2수용홈; 상기 제1 수용홈 및 상기 제2수용홈과 연통되도록 하여 리어커버의 내부에 형성되는 한 쌍의 유체공급로; 상기 토출구 측에 위치되는 상기 리어커버의 내측면과 상기 유체공급로의 사이에 연결 설치되어 상기 토출구 측으로부터 유체를 유입하여 상기 유체공급로로 공급하는 한 쌍의 유체도입로; 및 상기 제1 수용홈 및 상기 제2수용홈에 각각 설치되어 상기 제1 수용홈 및 상기 제2수용홈과 대향하는 상기 제1 헬리컬 기어 및 상기 제2헬리컬 기어의 각 기어축의 후단을 지지하는 제1 피스톤 및 제2 피스톤;을 포함하여 구성될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 피스톤은, 상기 제1 수용홈으로 공급되는 유체가 오리피스 구조를 관통하여 상기 제1 헬리컬 기어의 기어축 후단으로 방향으로 배출되어 상기 제1 헬리컬 기어의 기어축 후단으로부터 전달되는 축력을 상쇄시킬 수 있도록 전후 길이 방향으로 관통 형성되는 오리피스(Orifice) 구조를 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 오리피스 구조는, 상기 제1 수용홈으로 유체를 공급하는 상기 유체공급로의 입구와 대향하는 상기 제1 피스톤의 후단에 형성되는 제1 관통홀; 상기 제1 헬리컬 기어의 기어축 후단과 대향하는 상기 제1 피스톤의 전단에 형성되는 제2 관통홀; 및 상기 제1 관통홀로부터 상기 제2 관통홀로 유체를 전달할 수 있도록 상기 제1 관통홀과 상기 제2 관통홀 사이를 관통하고 형성되는 제3 관통홀;을 포함할 수 있다.

상기 제2 관통홀은, 상기 제1 헬리컬 기어의 기어축 후단과 상기 제1 피스톤 사이에 유막을 형성하여 상기 제1 헬리컬 기어의 기어축 후단과 상기 제1 피스톤 간의 충격을 방지하여 상기 제1 피스톤의 변형을 방지하고 상기 제1 피스톤의 내구성을 향상시킬 수 있도록 상기 제1 관통홀보다 지름이 크게 형성되고, 제1 관통홀보다 전후 관통 길이가 짧게 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제3 관통홀은, 상기 제1 관통홀로부터 상기 제2 관통홀로 전달되는 유체가 상기 제2 관통홀을 통해 소용돌이를 형성하면서 배출될 수 있도록 내주면을 따라 나선 방향으로 연장 형성되는 나선 벽체가 일정한 간격으로 다수 개 형성될 수 있다.

상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 헬리컬 기어의 기어축 후단과 피스톤 사이에 유막을 형성하여 헬리컬 기어의 기어축 후단과 피스톤 간의 충격을 방지하여 피스톤의 변형을 방지하고 피스톤의 내구성을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.

도 1은 종래 헬리컬 기어펌프의 연결 구조를 보여주는 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 헬리컬 기어펌프의 개략적인 구성이 도시된 도면들이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명에 따른 기어부를 보여주는 도면들이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 다른 유체공급부를 보여주는 도면들이다.
도 10은 제1 피스톤에 형성되는 오리피스 구조를 보여주는 도면이다.
도 11은 도 10의 오리피스 구조에 의한 축력 상쇄를 설명하는 도면이다.
도 12는 도 10의 제3 관통홀의 일 실시예를 보여주는 도면이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 헬리컬 기어펌프의 개략적인 구성이 도시된 도면들이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 헬리컬 기어펌프(10)는, 본체부(100), 프론트커버(200), 리어커버(300) 및 기어부(400)를 포함한다.

본체부(100)는, 양측에 유체의 유입구(110)와 토출구(120)가 각각 형성되고, 전단에 프론트커버(200)가 설치되고, 후단에 리어커버(300)가 설치되며, 내측에 기어부(400)가 설치된다.

프론트커버(200)는, 본체부(100)의 전단 개구부를 덮는다.

리어커버(300)는, 본체부(100)의 후단 개구부를 덮는다.

기어부(400)는, 도 4에 도시된 바와 같이 본체부(100)의 내측에서 서로 맞물려 연결 설치되는 제1 헬리컬 기어(410)와 제2헬리컬 기어(420)로 이루어진다.

일 실시예에서, 제1 헬리컬 기어(410) 및 제2헬리컬 기어(420)는, 도 5에 도시된 바와 같이 각각의 전단 및 후단이 전단 가이드부(431, 432) 및 후단 가이드(433, 434)에 결합된 상태로 본체부(100)의 내측에 설치될 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 헬리컬 기어펌프(10)는, 기어펌프의 구동 도중 축단을 지지하는 유체의 압력을 고압으로 유지할 수 있다.

도 8 및 도 9는 본 발명에 다른 유체공급부를 보여주는 도면들이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 리어커버(300)는, 일측 단부가 토출구(120) 측과 연통되고 타측 단부는 제1 헬리컬 기어(410) 및 제2헬리컬 기어(420)의 기어축 후단에 의해 밀폐되어 토출구(120) 측으로부터 유입되는 유체를 제1 헬리컬 기어(410) 및 제2헬리컬 기어(420)의 기어축 후단으로 공급하는 유체공급부(310)가 구비된다.

일 실시예에서, 유체공급부(310)는, 제1 수용홈(311), 제2수용홈(312), 한 쌍의 유체공급로(313a, 313b), 한 쌍의 유체도입로(314), 제1 피스톤(315) 및 제2 피스톤(316)을 포함한다.

제1 수용홈(311) 및 제2수용홈(312)은, 제1 피스톤(315) 및 제2 피스톤(316)이 안착되어 제1 헬리컬 기어(410) 및 제2헬리컬 기어(420)의 각 후단을 지지할 수 있도록 리어커버(300) 내측면의 제1 헬리컬 기어(410) 및 제2헬리컬 기어(420)의 기어축과 대응되는 위치에 각각 형성된다.

유체공급로(313a, 313b)는, 제1 수용홈(311) 및 제2수용홈(312)과 연통되도록 하여 리어커버(300)의 내부에 형성된다.

유체도입로(314)는, 토출구(120) 측에 위치되는 리어커버(300)의 내측면과 유체공급로(313a, 313b)의 사이에 연결 설치되어 토출구(120) 측으로부터 유체를 유입하여 유체공급로(313a, 313b)로 공급한다.

제1 피스톤(315) 및 제2 피스톤(316)은, 제1 수용홈(311) 및 제2수용홈(312)에 각각 설치되어 제1 수용홈(311) 및 제2수용홈(312)과 대향하는 제1 헬리컬 기어(410) 및 제2헬리컬 기어(420)의 각 기어축의 후단을 지지한다.

일 실시예에서, 제1 피스톤(315) 및 제2 피스톤(316)은, 제1 수용홈(311)으로 공급되는 유체가 오리피스 구조(500)를 관통하여 제1 헬리컬 기어(410)의 기어축 후단으로 방향으로 배출되어 제1 헬리컬 기어(410)의 기어축 후단으로부터 전달되는 축력을 상쇄시킬 수 있도록 전후 길이 방향으로 관통 형성되는 오리피스(Orifice) 구조를 형성될 수 있다.

도 10은 제1 피스톤에 형성되는 오리피스 구조를 보여주는 도면이다.

도 10을 참조하면, 오리피스 구조(500)는, 제1 관통홀(510), 제2 관통홀(520) 및 제3 관통홀(530)을 포함한다.

여기서, 제2 피스톤(316)은, 제1 피스톤(315)과 동일한 기능을 수행하는 구성으로써, 후술하는 오리피스 구조(500)의 제1 관통홀(510), 제2 관통홀(520) 및 제3 관통홀(530) 등이 동일하게 적용될 수 있는 바, 설명의 중복을 피하기 위해 그 설명을 생략하기로 한다.

제1 관통홀(510)은, 제1 수용홈(311)으로 유체를 공급하는 유체공급로 유체공급로(313a)의 입구(G1)와 대향하는 제1 피스톤(315)의 후단에 형성되며, 유체공급로 유체공급로(313a)를 통해 전달되는 유체를 제3 관통홀(530)로의 이동을 유도한다.

제2 관통홀(520)은, 제1 헬리컬 기어(410)의 기어축 후단과 대향하는 제1 피스톤(315)의 전단에 형성되며, 제3 관통홀(530)을 통해 전달되는 유체를 이용하여 제1 피스톤(315)과 제1 헬리컬 기어(410)의 기어축 후단과의 사이에 유막을 형성시킨다.

제3 관통홀(530)은, 제1 관통홀(510)로부터 제2 관통홀(520)로 유체를 전달할 수 있도록 제1 관통홀(510)과 제2 관통홀(520) 사이를 관통하고 형성된다.

일 실시예에서, 제2 관통홀(520)은, 제1 헬리컬 기어(410)의 기어축 후단과 제1 피스톤(315) 사이에 유막을 형성하여 제1 헬리컬 기어(410)의 기어축 후단과 제1 피스톤(315) 간의 충격을 방지하여 제1 피스톤(315)의 변형을 방지하고 제1 피스톤(315)의 내구성을 향상시킬 수 있도록 제1 관통홀(510)보다 지름이 크게 형성되고, 제1 관통홀(510)보다 전후 관통 길이가 짧게 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 제3 관통홀(530)은, 제1 관통홀(510)로부터 제2 관통홀(520)로 전달되는 유체가 제2 관통홀(520)을 통해 소용돌이를 형성하면서 배출될 수 있도록 내주면을 따라 나선 방향으로 연장 형성되는 나선 벽체(540)가 일정한 간격으로 다수 개 형성될 수 있다.

이에 따라, 제3 관통홀(530)을 통해 배출되는 소용돌이를 형성하는 유체를 이용하여 제1 헬리컬 기어(410)의 기어축을 지지함으로써, 제1 헬리컬 기어(410)의 기어축의 축력 감쇄가 보다 효과적으로 이루어지도록 할 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 오리피스 구조(500)는, 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이 제1 헬리컬 기어(410)의 기어축이 축력에 의해 제1 피스톤(315) 방향으로 밀착하려고 하는 경우 제1 헬리컬 기어(410)의 기어축과 제1 피스톤(315) 사이에 유막을 형성할 수 있다.

이때, 제1 관통홀(510)과 제3 관통홀(530) 사이에 위치하는 제2 관통홀(520)은, 제1 관통홀(510)과 제3 관통홀(530)의 압력 차이를 유발하여 제1 피스톤(315)을 제1 헬리컬 기어(410)측으로 부드럽게 밀착되도록 할 수 있다.

이에 따라, 제1 헬리컬 기어(410)의 기어축과 제1 피스톤(315) 사이에 형성되는 유막에 의해 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 제1 헬리컬 기어(410)의 기어축 후단과 제1 피스톤(315)이 서로 충격 되지 아니하도록 할 수 있을 뿐만 아니라, 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이 제1 헬리컬 기어(410)의 기어축 후단과 제1 피스톤(315)이 서로 충격 되어 제1 피스톤(315)에 변형이 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

상술된 실시예들은 예시를 위한 것이며, 상술된 실시예들이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 상술된 실시예들이 갖는 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 명세서를 통해 보호받고자 하는 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

10: 헬리컬 기어펌프
100: 본체부
200: 프론트커버
300: 리어커버
400: 기어부
500: 오리피스 구조
510: 제1 관통홀
520: 제2 관통홀
530: 제3 관통홀

Claims (2)

1. 양측에 유체의 유입구와 토출구가 각각 형성되는 본체부;
   상기 본체부의 전단 개구부를 덮는 프론트커버;
   상기 본체부의 후단 개구부를 덮는 리어커버; 및
   상기 본체부의 내측에서 서로 맞물려 연결 설치되는 제1 헬리컬 기어와 제2헬리컬 기어로 이루어지는 기어부;를 포함하며,
   상기 제1 헬리컬 기어 및 상기 제2헬리컬 기어는,
   각각의 전단 및 후단이 전단 가이드부 및 후단 가이드에 결합된 상태로 상기 본체부의 내측에 설치되며,
   상기 리어커버는,
   일측 단부가 상기 토출구 측과 연통되고 타측 단부는 상기 제1 헬리컬 기어 및 상기 제2헬리컬 기어의 기어축 후단에 의해 밀폐되어 상기 토출구 측으로부터 유입되는 유체를 상기 제1 헬리컬 기어 및 상기 제2헬리컬 기어의 기어축 후단으로 공급하는 유체공급부가 구비되되,
   상기 유체공급부는,
   리어커버 내측면의 상기 제1 헬리컬 기어 및 상기 제2헬리컬 기어의 기어축과 대응되는 위치에 각각 형성되는 제1 수용홈 및 제2수용홈;
   상기 제1 수용홈 및 상기 제2수용홈과 연통되도록 하여 리어커버의 내부에 형성되는 한 쌍의 유체공급로;
   상기 토출구 측에 위치되는 상기 리어커버의 내측면과 상기 유체공급로의 사이에 연결 설치되어 상기 토출구 측으로부터 유체를 유입하여 상기 유체공급로로 공급하는 한 쌍의 유체도입로; 및
   상기 제1 수용홈 및 상기 제2수용홈에 각각 설치되어 상기 제1 수용홈 및 상기 제2수용홈과 대향하는 상기 제1 헬리컬 기어 및 상기 제2헬리컬 기어의 각 기어축의 후단을 지지하는 제1 피스톤 및 제2 피스톤;을 포함하여 구성되고,
   상기 제1 피스톤은,
   상기 제1 수용홈으로 공급되는 유체가 오리피스 구조를 관통하여 상기 제1 헬리컬 기어의 기어축 후단으로 방향으로 배출되어 상기 제1 헬리컬 기어의 기어축 후단으로부터 전달되는 축력을 상쇄시킬 수 있도록 전후 길이 방향으로 관통 형성되는 오리피스(Orifice) 구조를 형성되며,
   상기 오리피스 구조는,
   상기 제1 수용홈으로 유체를 공급하는 상기 유체공급로의 입구와 대향하는 상기 제1 피스톤의 후단에 형성되는 제1 관통홀;
   상기 제1 헬리컬 기어의 기어축 후단과 대향하는 상기 제1 피스톤의 전단에 형성되는 제2 관통홀; 및
   상기 제1 관통홀로부터 상기 제2 관통홀로 유체를 전달할 수 있도록 상기 제1 관통홀과 상기 제2 관통홀 사이를 관통하고 형성되는 제3 관통홀;을 포함하며,
   상기 제2 관통홀은,
   상기 제1 헬리컬 기어의 기어축 후단과 상기 제1 피스톤 사이에 유막을 형성하여 상기 제1 헬리컬 기어의 기어축 후단과 상기 제1 피스톤 간의 충격을 방지하여 상기 제1 피스톤의 변형을 방지하고 상기 제1 피스톤의 내구성을 향상시킬 수 있도록 상기 제1 관통홀보다 지름이 크게 형성되고, 상기 제1 관통홀보다 전후 관통 길이가 짧게 형성되며,
   상기 제3 관통홀은,
   상기 제1 관통홀로부터 상기 제2 관통홀로 전달되는 유체가 상기 제2 관통홀을 통해 소용돌이를 형성하면서 배출될 수 있도록 내주면을 따라 나선 방향으로 연장 형성되는 나선 벽체가 일정한 간격으로 다수 개 형성되는, 헬리컬 기어펌프.
   
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