KR20020033178A - 내부 기어 펌프 - Google Patents

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KR20020033178A
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Abstract

본 발명은 환형 내치 기어(11) 및 펌프 작동을 발생시키기 위해 환형 기어(11)와 상호 작용하는 외치 피니언(3)을 포함하는, 내연 기관에 연료를 송출하기 위한 내부 기어 펌프에 관한 것이다. 스타트 회전 속도동안 송출량을 높이고, 내부 기어 펌프의 수명을 증가시키기 위해, 피니언(3)은 환형 기어(11)에 대해 편심으로 방사 방향으로 이동하도록 베어링 샤프트 단부(5)에 장착된다. 또한 피니언(3)과 환형 기어(11) 사이의 방사 방향 유격(R)을 보상하기 위해 장치(12)가 제공된다.

Description

내부 기어 펌프 {Internal gear pump}
상기 방식의 내부 기어 펌프는 환형 기어 펌프 또는 Gerotor 펌프로도 표기된다. 환형 기어 및 피니언은 펌프 엘리먼트이고, 외부 회전자 및 내부 회전자로도 표기된다. DE 38 27 573 A1 에는 그 환형 기어가 전기 모터를 통해 구동되는 내부 기어 펌프가 공지되어 있다. 2 개의 펌프 엘리먼트의 맞물림 사이에 존재하는 내부 기어 펌프의 송출 챔버는 축방향으로 가압 플레이트에 의해 커버링된다. 가압 플레이트에 대해 초기 응력을 받는, 가압 스프링으로서 형성된 나사 스프링에 의해 내연 기관의 스타트시 축방향 유격이 0이 된다.
본 발명은 환형 내치 기어 및 펌프 작동을 발생시키기 위해 환형 기어와 상호 작용하는 외치 피니언을 포함하는, 내연 기관에 연료를 송출하기 위한 내부 기어 펌프에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 내부 기어 펌프의 실시예의 평면도이고,
도 2는 도 1의 II-II 라인을 따라 자른 단면의 전면도이고,
도 3 내지 5는 본 발명의 따른 스프링 장치의 상이한 실시예의 투시도이고,
도 6은 도 5의 VI-VI 라인을 따라 자른 단면의 전면도이고,
도 7은 본 발명의 따른 스프링 장치의 추가 실시예를 포함한 도 1의 발췌도이고,
도 8은 세팅 플레이트를 포함한 본 발명의 내부 기어 펌프의 추가 실시예의평면도이고,
도 9는 도 8의 IX-IX 라인을 따라 자른 단면의 전면도이고,
도 10은 슬릿을 포함한 본 발명에 다른 내부 기어 펌프의 추가 실시예의 평면도이고,
도 11은 도 10의 XI-XI 라인을 따라 자른 단면의 전면도를 도시한다.
본 발명의 목적은 스타트 회전 속도동안 송출량을 높이고 서두에 기술된 내부 기어 펌프의 수명을 증가시키는 데 있다. 이 경우 본 발명에 따른 내부 기어 펌프는 저렴하게 제조될 수 있어야 한다.
상기 목적은 환형 내치 기어 및 펌프 작동을 발생시키기 위해 환형 기어와상호 작용하는 외치 피니언을 포함하는, 내연 기관에 연료를 송출하기 위한 내부 기어 펌프에서, 피니언이 환형 기어에 대해 편심으로, 방사 방향으로 이동하도록 베어링 샤프트 단부상에 장착되고, 특히 내연 기관의 스타트시 피니언과 환형 기어 사이의 방사 방향 유격을 보상하기 위해 장치가 제공됨으로써 달성된다.
내연 기관의 스타트시 내부 기어 펌프 내의 압력이 0이다. 본 발명에 따른 스프링 장치에 의해 서로 맞물린 2 개의 펌프 엘리먼트 사이의 헤드 유격이 내연 기관의 스타트시 보상된다. 내연 기관의 공회전 회전 속도가 달성된 이후에 펌핑 압력이 상승하고, 스프링력에 대해 반작용한다. 이로 인해 방사 방향 유격이 증가하고, 그 결과로 송출량이 감소되며, 펌프 내의 마찰 조건이 헤드 유격의 확대에 의해 개선된다.
본 발명의 바람직한 실시예는 내부 기어 펌프의 편심축에 대해 실질적으로 평행하게 배치되고, 피니언용 베어링 부시를 방사 방향으로 안내하기 위해 사용되는 2 개의 평면이 베어링 샤프트 단부의 둘레에 형성되는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 2 개의 평면은 펌프의 송출 챔버를 밀봉하기 위한 밀봉 플레이트를 축방향으로 안내하고, 밀봉 플레이트의 회전 운동에 대해 보호하기 위해 사용된다.
본 발명의 바람직한 추가 실시예는 실질적으로 서로 직각으로 배치되고, 제 1 아암은 베어링 샤프트 단부의 전면에 배치되고, 제 2 아암은 베어링 샤프트 단부와 피니언용 베어링 부시 사이에 배치된, 2 개의 아암을 포함한 판 스프링의 장치가 형성되는 것을 특징으로 한다. 베어링 샤프트 단부에 인접한 아암에 의해 스프링 장치가 조립된 상태에서 고정된다. 스프링 장치의 제 2 아암은 방사 방향 유격을 보상하기 위해 사용된다.
본 발명의 바람직한 추가 실시예는 베어링 샤프트 단부와 피니언용 베어링 부시 사이에 배치된 판 스프링의 아암이 종방향으로 및/또는 횡방향으로 구부러지도록 형성되는 것을 특징으로 한다. 아암의 구부러진 형상에 의해, 판 스프링의 개선된 스프링 작동이 제공된다. 이 경우 판 스프링은 한번 또는 여러 번 구부러지도록 형성된다.
본 발명의 바람직한 추가 실시예는 베어링 샤프트 단부와 피니언용 베어링 부시 사이에 배치된 나사 스프링의 장치가 형성되는 것을 특징으로 한다. 이 경우 나사 스프링을 조립된 상태로 위치에 고정하기 위해, 베어링 샤프트 단부 내에 나사 스프링의 일부를 수용하기 위한 홈이 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 추가 실시예는 베어링 샤프트 단부에 베어링 부시용 스토퍼가 형성되는 것을 특징으로 한다. 상기 스토퍼는 방사 방향 유격을 스타트 과정 이후에 제한시키기 위해 사용된다.
본 발명의 바람직한 추가 실시예는 베어링 샤프트 단부의 종방향으로 연장되는 슬릿의 방사 방향 유격을 보상하기 위한 장치가 형성되는 것을 특징으로 한다. 이로 인해 매우 간단한 방식 및 방법으로 베어링 샤프트 단부의 탄성이 방사 방향으로 가능해진다. 상기 베어링 부시 및 스프링이 생략될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예는 종방향 리세스의 방사 방향 유격을 보상하기 위한 장치가 경사로 형성되고, 볼이 스프링에 의해 상기 경사에 대해 초기 응력을 받는 것을 특징으로 한다. 볼이 경사에 대해 더 강하게 가압될수록, 피니언과 환형 기어 사이의 방사 방향 유격은 더 작아진다. 베어링 샤프트 단부 내의 리세스는 볼이 베어링 샤프트 단부뿐만 아니라 베어링 부시의 내부 둘레에도 인접하도록 설계된다.
본 발명의 바람직한 추가 실시예는 스프링의 초기 응력이 나사에 의해 조정될 수 있는 것을 특징으로 한다. 상기 나사는 예컨대 내부 기어 펌프의 하우징 내의 권선 보어 내에 안내될 수 있다. 나사의 회전을 통해 스프링의 초기 응력 및 피니언과 환형 기어 사이의 방사 방향 유격이 단 없이 조정될 수 있다.
본 발명의 바람직한 추가 실시예는 피니언이 올덤 커플링(Oldham-coupling) 또는 방사방향으로 탄력적인 커플링에 의해 구동 샤프트에 결합되는 것을 특징으로 한다. 올덤 커플링에 의해 경우에 따라 존재하는 구동 샤프트와 베어링 샤프트 단부 사이의 축방향 오프셋이 보상될 수 있다. 또한 올덤 커플링은 방사 방향 유격을 보상하기 위해 필요한 피니언의 방사 방향 운동을 가능하게 한다.
도 1에는 내부 기어 펌프(2)가 설치되어 있는 고압 펌프(1)가 도시된다. 내부 기어 펌프(2)에는 외치 피니언(3)이 베어링 부시(4)에 의해 베어링 샤프트 단부(5)상에 회전 가능하도록 장착된다. 외치 피니언(3)은 환형 내치 기어(11)에 대해 편심으로 장착된다. 내부 기어 펌프(2)는 흡입 채널(6) 및 압력 채널(7)을 통해 고압 펌프(1)에 연결된다.
베어링 샤프트 단부(5)에 2 개의 평면(8과 9)이 형성된다. 베어링 부시(4)의 횡단면은 그 용적이 베어링 샤프트 단부(5)의 용적에 매칭되는 종방향 홀(10) 형태이다. II-II 라인 방향으로, 베어링 부시(4)와 베어링 샤프트 단부(5) 사이에서 양측 상에 약간의 유격이 제공된다. 상기 방사 방향 유격은 베어링 마모 및/도는 기어 마모가 발생할 경우 방사 방향 유격의 보상을 가능하게 한다. 이러한 목적을 위해 베어링 샤프트 단부(5)와 베어링 부시(4) 사이의 유격 공간에 있는 하나의 측면에 하나의 스프링(12)이 수용된다. 스프링(12)에 의해, 피니언(3)의 톱니 헤드(13)가 장치 내에 있는 내연 기관의 스타트시 환형 기어(11)의 톱니 헤드(14)에 고정된다.
도 2에 도시된 전단면도에서, 내부 기어 펌프(2)가 하우징(20)에 의해 둘러싸이고, 상기 하우징은 고압 펌프(1)의 하우징에 고정된다. 베어링 샤프트 단부(5)는 내부 기어 펌프(2)의 하우징(20)의 한 부분이다. 샤프트 단부(21)가 고압 펌프(1)로부터 내부 기어 펌프(2)로 돌출한다. 샤프트 단부(21)에는 2 개의 평면이 형성되고, 도 2에는 상기 평면 중에서 하나의 평면(26) 만이 도시될 수 있다. 구동 샤프트 단부(21)가 커플링 부품(22) 내에 수용된다. 커플링 부품(22)은 소위 올덤 커플링에 속한다. 올덤 커플링은 구동 샤프트 단부(21)의 회전 운동을 내부 기어 펌프(2)의 외치 피니언(3)으로 전달하는 데 사용된다. 이 경우 올덤 커플링은 구동 샤프트 단부(21)와 베어링 샤프트 단부(5) 사이의 축방향 오프셋이 보상될 수 있도록 할 수 있다.
베어링 샤프트 단부(5)에 대한 베어링 부시(4)의 방사 방향 유격은 도 2에서 도면 부호 R로 표시된다. 베어링 부시(4)의 방사 방향 운동은 베어링 샤프트 단부(5)에 형성된 하나의 스토퍼(23)에 의해 제한된다. 방사 방향 유격(R)의 내부에서 베어링 부시(4)의 방사 방향 운동은, 스프링(12)의 초기 응력을 극복할 정도로 내부 기어 펌프(2)에서 압력이 충분할 경우에만 가능하다.
피니언(3)의 외부 맞물림과 환형 기어(11)의 내부 맞물림 사이에 형성된 펌프 공간은 하우징(20) 쪽으로 밀봉 플레이트(24)에 의해 밀봉된다. 이러한 목적을 위해 밀봉 플레이트(24)는 내부 기어 펌프(2)의 하우징(20)에 지지된 디스크 스프링(25)에 의해 피니언(3) 및 환형 기어(11)에 대해 초기 응력을 받는다. 밀봉 플레이트(24) 내에 보어(34)가 제공되고, 상기 보어는 가압측에 대한 연결부를 형성한다.
작동시 고압 펌프(1)의 하우징에 장착된 내부 기어 펌프(2)는 고압 펌프(1)의 구동 샤프트(21)에 의해 구동된다. 하우징(20) 내에서 구동 샤프트 단부(21)와 베어링 샤프트 단부(5) 사이에서 경우에 따라 발생하는 축방향 오프셋이 올덤 커플링(22)에 의해 보상된다. 또한 올덤 커플링(22)의 목적은 피니언(3)의 방사 방향 운동을 가능하게 하는데 있다. 베어링 샤프트 단부(5)에 있는 2 개의 평면(8과 9)은 한편으로는 밀봉 플레이트(24)를 축방향으로 안내하기 위해 사용된다. 베어링 샤프트 단부(5)에 있는 2 개의 평면(8과 9)은 다른 한편으로는 베어링 부시(4)를 방사 방향으로 안내하기 위해 사용된다. 이러한 목적을 위해 베어링 샤프트 단부(5)에 있는 2 개의 평면(8과 9)은 내부 기어 펌프(2)의 편심축(II-II)에 대해 대략 평행하게 배치되어야 한다.
내연 기관의 스타트시 스프링(12)의 스프링력은 베어링 부시(4) 및 피니언(3)에 작용한다. 이로 인해 헤드 유격(13/14)은 0으로 감소된다. 내연 기관의 공회전 회전 속도가 달성된 이후에 펌핑 압력이 상승하고, 베어링 부시(4)는 베어링 샤프트 단부(5)에 있는 스토퍼(23)까지 이동된다. 따라서 톱니 헤드(13 및 14)에 있는 방사 방향 유격은 내연 기관의 연속 운전에 의해 0보다 큰 값으로 조정된다.
도 3 내지 5에는 판 스프링(12)의 3 개의 상이한 실시예의 투시도가 도시된다. 간단하게 나타나기 위해, 유사한 부품에는 동일한 도면 부호가 사용된다. 판 스프링(12)은 각각 서로 직각으로 배치된 2 개의 아암을 포함한다. 판 스프링(12)의 아암(31)은 평탄하게 형성되고, 조립된 상태에서 베어링 샤프트 단부(5)의 자유 단부에 인접한다.
도 3에 도시된 판 스프링(12)의 실시예에서 아암(32)은 종방향으로 웨이브형으로 형성된다. 도 4에 도시된 실시예에서 판 스프링(12)의 아암(32)은 종방향으로 외부로 향해 구부러지도록 형성된다. 도 5에 도시된 실시예에서 판 스프링(12)의 아암(32)은 횡방향으로 구부러지도록 형성된다. 아암(32)의 곡률은 도 6에 도시된 횡단면도에서 가장 잘 나타난다.
도 7에 도시된 본 발명의 실시예에서 베어링 샤프트 단부(5)와 피니언(3)의 베어링 부시(4) 사이에 나사 스프링(12)이 배치된다. 이 경우 나사 스프링(1)2의 축은 베어링 샤프트 단부(5)의 축에 대해 수직으로 연장된다. 나사 스프링(12)의 고정을 위해 베어링 샤프트 단부(5)에 횡단면으로 세미 서클형 홈이 형성된다.
도 8,9 및 10,11에 도시된 본 발명에 따른 내부 기어 펌프의 실시예는 도 1 및 2에 도시된 실시예와 유사하다. 간단하게 나타내기 위해, 동일하거나 유사한 부품에는 동일한 도면 부호가 사용된다. 반복을 방지하기 위해, 하기에서는 개별 실시예간의 차이점만 설명하겠다.
도 8 및 9에 도시된 실시예에서 베어링 샤프트 단부(5) 내에 종방향 리세스(41)가 형성된다. 종방향 리세스(41)는 한쪽 전면에는 경사(42)가 제공된 종방향으로 2등분된 원형 실린더 형태를 가진다. 종방향 리세스(41)는 그 용적이 리세스(41)의 용적보다 큰 볼(43)을 수용하기 위해 사용된다. 이로 인해 볼(43)의 단면이 리세스(41)로부터 돌출하는 것이 보장된다. 상기 볼(43)의 돌출 단면은 베어링 부시(4)의 내부 둘레에 있는 장치에 위치한다.
도 9에 도시된 단면도에서, 볼(43)은 스프링(44)에 의해 종방향 리세스(41)의 경사(42)에 대해 가압된다. 스프링(44)의 초기 응력은 그 자유 단부가 스프링(44)에 인접한 나사(45)를 통해 조정될 수 있다. 나사(45)는 회전 가능하도록 내부 기어 펌프의 하우징(20)의 권선 보어 내에 수용된다.
도 10 및 11에 도시된 본 발명에 따른 내부 기어 펌프의 실시예에서, 베어링 샤프트 단부(5) 내에 슬릿(51)이 형성된다. 슬릿(51)은 베어링 샤프트 단부(5)의 종방향으로 배치되고, 횡단면으로 볼 때, 시위(chord) 형태를 가진다. 슬릿(51)의 용적에 걸쳐 방사 방향 유격의 크기가 영향을 미칠 수 있다.

Claims (10)

  1. 환형 내치 기어(11) 및, 펌프 작동을 발생시키기 위해 상기 환형 기어(11)와 상호 작용하는 외치 피니언(3)을 포함하는, 내연 기관에 연료를 송출하기 위한 내부 기어 펌프에 있어서,
    상기 피니언(3)은 상기 환형 기어(11)에 대해 편심으로, 방사 방향으로 이동하도록 베어링 샤프트 단부(5)에 장착되고,
    특히 내연 기관의 스타트시 상기 피니언(3)과 상기 환형 기어(11) 사이의 방사 방향 유격(R)을 보상하기 위해 장치(12)가 제공되는 것을 특징으로 하는 내부 기어 펌프.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 베어링 샤프트 단부(5) 둘레에 2 개의 평면(8,9)이 형성되고, 상기 2 평면은 상기 내부 기어 펌프(2)의 편심축에 대해 실질적으로 평행하게 배치되고, 상기 피니언(3)용 베어링 부시(4)를 방사 방향으로 안내하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 내부 기어 펌프.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    판 스프링(12)의 장치가 2 개의 아암(31,32)으로 형성되고, 상기 2 개의 아암은 실질적으로 서로 직각으로 배치되고, 제 1 아암(31)은 상기 베어링 샤프트 단부(5)의 전면에 배치되고, 제 2 아암(32)은 상기 베어링 샤프트 단부(5)와 상기 피니언(3)용 베어링 부시(4) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 내부 기어 펌프.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 베어링 샤프트 단부(4)와 상기 피니언(3)용 베어링 부시(4) 사이에 배치된 상기 판 스프링(12)의 아암(32)이 종방향으로 및/또는 횡방향으로 구부러지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 내부 기어 펌프.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 베어링 샤프트 단부(4)와 상기 피니언(3)용 베어링 부시(4) 사이에 배치된 나사 스프링의 장치(12)가 형성되는 것을 특징으로 하는 내부 기어 펌프.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베어링 샤프트 단부(5)에 상기 베어링 부시(4)용 스토퍼(23)가 형성되는 것을 특징으로 하는 내부 기어 펌프.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 베어링 샤프트 단부(5)의 종방향으로 연장되는 슬릿(51)의 방사 방향 유격을 보상하기 위한 장치가 형성되는 것을 특징으로 하는 내부 기어 펌프.
  8. 제 1항에 있어서,
    종방향 리세스(41)의 방사 방향 유격을 보상하기 위한 장치가 경사(42)로 형성되고, 볼(43)이 스프링(44)에 의해 상기 경사(42)에 대해 초기 응력을 받는 것을 특징으로 하는 내부 기어 펌프.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 스프링(44)의 초기 응력이 나사(45)에 의해 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 내부 기어 펌프.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피니언(3)이 올덤 커플링(22) 또는 방사 방향으로 탄력적인 커플링에 의해 구동 샤프트(21)에 결합되는 것을 특징으로 하는 내부 기어 펌프.
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