KR20130141564A

KR20130141564A - 내접 기어 펌프

Info

Publication number: KR20130141564A
Application number: KR1020137013896A
Authority: KR
Inventors: 레네 셰프; 코르넬리우스 뢰브
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2011-11-24
Publication date: 2013-12-26
Also published as: DE102010062219A1; WO2012072492A2; JP5719451B2; JP2013543950A; KR101859362B1; US9039398B2; CN103429896A; CN103429896B; US20130330223A1; EP2646689A2; WO2012072492A3

Abstract

본 발명은 내접 기어 펌프(1)에 관한 것이다. 유체 역학적 윤활을 위해 본 발명은 내접 기어 펌프의 축방향 디스크(16) 및 링 기어(2) 및 피니언 사이의 웨지 갭(24), 및/또는 축방향 디스크(16)를 관통하는 보어(25)가 제안되고, 상기 보어는 내접 기어 펌프(1)의 흡인 영역(8)과 통하고, 링 기어(2)와 피니언의 회전 구동시 축방향 디스크(16) 및 링 기어(2) 및 피니언 사이의 윤활막의 형성은 축방향 미끄럼 베어링의 유체 역학적 윤활과 유사하게 형성된다.

Description

내접 기어 펌프{INTERNAL GEAR PUMP}

본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 내접 기어 펌프에 관한 것이다.

내접 기어 펌프는 특허 공보 DE 196 13 883 B4호에 공지되어 있다. 상기 펌프는 2개의 기어, 즉 내부 기어라고도 할 수 있는 링 기어와 하기에서 확실한 구분을 위해 피니언이라고 하는 외부 기어를 포함한다. 링 기어와 피니언은 함께 기어라고도 한다. 피니언은 링 기어 내에 편심으로 배치되므로, 2개의 기어는 원주 섹션에서 서로 맞물린다. 2개의 기어 사이에서 낫 모양의 펌프 챔버가 제한되고, 상기 펌프 챔버는 원주 방향으로 내접 기어 펌프의 흡인 영역으로부터 압력 영역으로 연장된다. 펌프 챔버는 2개의 기어들이 서로 맞물리는 원주 섹션의 외부에서 연장된다. 상기 내접 기어 펌프의 펌프 챔버는 일부에서는 변위 챔버라고도 하고, 또는 간단하게 중간 챔버 또는 자유 챔버라고도 한다. 링 기어는 펌프 챔버를 외부로 제한하고, 피니언은 상기 펌프 챔버를 내부로 제한한다. 흡인 영역은 내접 기어 펌프의 유입부라고 할 수 있고, 압력 영역은 내접 기어 펌프의 배출부라고 할 수도 있다.

펌프 챔버의 측면 제한을 위해 공지된 내접 기어 펌프는 2개의 기어의 각각의 단부면에 소위 축방향 디스크를 포함하고, 기어를 향한 상기 디스크의 내측면은 기어의 단부면에 접촉하고, 기어로부터 떨어져 있는 상기 디스크의 외측면에는 압력이 가해진다. 축방향 디스크의 내측면과 외측면은 상기 디스크의 단부면이다. 축방향 디스크들은 내접 기어 펌프의 기어에 대해 밀봉하고, 고정된 축방향 디스크는 회전하는 기어에 대해 작은 마찰을 갖는다. 축방향 디스크들은 기밀 방식으로 밀봉하지 않고, 축방향 디스크와 기어 사이에 누설이 발생한다. 축방향 디스크와 기어들 사이의 양호한 밀봉 작용과 작은 마찰 간의 양호한 절충안을 찾는 것이 필요하다.

본 발명의 과제는 고정된 축방향 디스크와 회전하는 기어 사이의 윤활이 개선된 내접 기어 펌프를 제공하는 것이다.

상기 과제는 청구항 제 1 항의 특징을 포함하는 내접 기어 펌프에 의해 해결된다.

청구항 제 1 항의 특징을 포함하는 본 발명에 따른 내접 기어 펌프는 내접 기어 펌프의 기어들 즉, 링 기어와 피니언의 단부면에 적어도 하나의 축방향 디스크를 포함하고, 상기 디스크의 외측면에 압력이 가해지고, 그 내측면은 내접 기어 펌프의 기어들의 단부면에 대해 가압된다. 바람직하게 본 발명에 따른 내접 기어 펌프는 2개의 축방향 디스크를, 즉 기어들의 각각의 단부면에 하나의 축방향 디스크를 포함하고, 상기 디스크는 외측면에 압력이 가해짐으로써 내측면에 의해 내접 기어 펌프의 기어들의 단부면에 대해 가압된다. 본 발명은 내접 기어 펌프의 흡인 영역으로부터 내접 기어 펌프의 축방향 디스크(들)과 기어들 사이로 윤활제 공급을 제안한다. 내접 기어 펌프의 작동시 내접 기어 펌프의 회전 기어, 즉 링 기어와 피니언은 흡인 영역으로부터, 즉 내접 기어 펌프의 유입부로부터 회전하는 기어와 고정된 축방향 디스크(들) 사이로 액체를 송출한다. 내접 기어 펌프에 의해 송출되는 액체는 내접 기어 펌프의 기어들의 단부면에서 피막으로서 기어들과 축방향 디스크(들) 사이로 송출되는 액체이고, 상기 액체는 윤활제로서 이용된다. 이러한 과정은 유체 역학 축방향 미끄럼 베어링의 윤활과 유사할 수 있다. 본 발명은 외측면에 압력이 가해짐으로써 내측면에 의해 내접 기어 펌프의 회전하는 기어들에 대해 가압되는 고정된 축방향 디스크(들)와 회전하는 기어들 사이의 윤활을 개선한다. 기어들과 축방향 디스크(들) 사이의 마찰과 마모가 감소되고, 수명이 연장되고, 내접 기어 펌프의 효율이 개선된다. 내접 기어 펌프의 작동 중에 본 발명은 내접 기어 펌프의 회전하는 기어들과 외부로부터 기어들에 대해 가압되는 고정된 축방향 디스크 사이의 혼합 마찰 또는 건조 마찰을 방지하거나, 또는 본 발명은 마찰과 마모를 증가시키고 효율과 수명을 단축시키는 상기 혼합 마찰 또는 건조 마찰의 위험을 감소시킨다. 내접 기어 펌프의 정지 및 이동시에만 기어들과 축방향 디스크(들) 사이의 혼합 마찰 또는 건조 마찰이 나타날 수 있고, 본 발명은 내접 기어 펌프의 시동시 기어들과 축방향 디스크들 사이의 윤활 막 형성을 개선하고 촉진한다.

본 발명에 따른 내접 기어 펌프는 낫 형상 즉, 피니언의 톱니의 톱니 헤드가 슬라이딩할 수 있는 내측면과 링 기어의 톱니의 톱니 헤드가 슬라이딩할 수 있는 외측면을 가진, 링 기어와 피니언 사이의 펌프 챔버에 일반적으로 낫 형상의 바디를 가진 소위 낫 형상 펌프일 수 있거나, 낫 형상을 포함하지 않는 소위 내접 기어 펌프일 수 있다. 축방향 디스크(들)의 외측면(들)에는 선행기술에 공지된 바와 같이 압력 영역, 즉 내접 기어 펌프의 배출부로부터 액체가 공급될 수 있고, 이로써 축방향 디스크(들)은 내접 기어 펌프의 기어들에 대해 가압될 수 있다.

청구항 제 1 항에 제시된 본 발명의 바람직한 실시예 및 개선예는 종속 청구항의 대상이다.

본 발명의 실시예에 따라 축방향 디스크(들) 내에 윤활제 공급부로서 윤활제 채널이 제공되고, 상기 채널은 내접 기어 펌프의 흡인 영역과 통하고, 축방향 디스크(들)의 내측면에서는 링 기어 및/또는 피니언의 단부면에 이른다. 윤활제 채널은 2개의 기어들로 분할되거나 또는 2개의 (또는 그 이상의) 윤활제 채널이 제공된다.

본 발명의 이러한 실시예의 개선에 따라, 윤활제 채널은 축방향 디스크(들)을 외측면으로부터 내측면으로 관통하고, 예를 들어 하나 또는 다수의 보어들이 축방향 디스크(들)을 통과하는 윤활제 채널을 형성하는 것이 제안된다.

창구항 제 4 항은 축방향 디스크(들)과 내접 기어 펌프의 하나 또는 2개의 기어 사이에 웨지 갭을 형성하는 것을 제안하고, 상기 갭은 흡인 영역으로부터 기어들의 회전 방향으로 및 내접 기어 펌프의 송출 방향으로 테이퍼링된다. 웨지 갭을 형성하기 위해 축방향 디스크(들)은 경사면을 갖고, 상기 경사면은 내접 기어 펌프의 흡인 영역에서 내접 기어 펌프의 기어들과 간격을 갖고, 상기 간격은 내접 기어 펌프의 기어의 회전 방향으로 및 송출 방향으로 축소된다. 그러나 경사면은 평평하지 않은 면일 수 있고, 평평하지 않은 면이어도 된다. 웨지 갭은 그 넓은 영역에서 내접 기어 펌프의 흡인 영역과 통하므로, 내접 기어 펌프의 기어들은 내접 기어 펌프의 작동시 회전되는 경우에, 드래깅 효과로 인해 액체를 흡인 영역으로부터 좁아지는 웨지 갭 내로 및 회전하는 기어들의 단부면과 축방향 디스크(들)의 내측면 사이로 송출한다. 축방향 디스크(들)의 경사면과 내접 기어 펌프의 기어들 사이의 웨지 갭은 윤활제 공급부를 형성하고, 축방향 디스크(들) 내에 하나의 윤활제 채널로만 또는 다수의 윤활제 채널들과 함께 구현될 수 있다.

본 발명은 하기에서 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 내접 기어 펌프의 정면도.
도 2는 도 1의 내접 기어 펌프의 축방향 디스크의 내측면을 도시한 도면.
도 3은 도 1의 내접 기어 펌프의 링 기어와 축방향 디스크의 단면도.

도 1에 도시된 본 발명에 따른 내접 기어 펌프(1)는 링 기어(2), 즉 내부 기어와 여기에서 피니언(3)이라고도 하는 외부 기어를 포함한다. 피니언(3)은 샤프트(4) 상에 상대 회전 불가능하게 배치된다. 링 기어(2)는 베어링 링(5) 내에서 회전 가능하게 미끄럼 지지되고, 상기 베어링 링은 도시되지 않은 펌프 하우징 내로 압입된다. 피니언(3)과 링 기어(2)는 동일한 너비와 평행한 축들을 갖고, 상기 축들은 피니언(3)과 링 기어(2)가 원주 섹션에서 서로 맞물리도록 서로 편심으로 배치된다. 샤프트(4)의 회전 구동에 의해 피니언(3)은 회전 구동하고, 링 기어(2)도 회전 구동하고, 회전 방향은 화살표(6)로 도시된다. 피니언(3)과 링 기어(2)는 함께 내접 기어 펌프(1)의 기어(2, 3)라고도 한다.

피니언(3)과 링 기어(2)가 서로 맞물리지 않는 원주 섹션에서, 이들은 사이에서 낫 모양 펌프 챔버(7)를 제한하고, 이 경우 링 기어(2)는 펌프 챔버(7)를 외부로 제한하고, 피니언(3)은 펌프 챔버(7)를 내부로 제한한다. 펌프 챔버(7)는 흡인 영역(8)으로부터 압력 영역(9)으로 연장된다. 흡인 영역(8) 내로 유입부(10)로서 보어가 통한다. 펌프 챔버(7) 내에 여기서 낫 형상(11)이라고 하는 낫 형상 바디가 배치되고, 상기 바디는 흡인 영역(8)을 압력 영역(9)과 분리한다. 낫 형상(11)은 그것의 실린더형 외부면을 따라 링 기어(2)의 톱니 헤드가 슬라이딩하고, 그것의 실린더형 내부면을 따라 피니언(3)의 톱니 헤드가 슬라이딩할 정도의 폭을 갖는다. 낫 형상(11)은 링 기어(2)와 피니언(3)의 톱니 중간 챔버에 유체 체적을 포함하고, 상기 체적은 내접 기어 펌프(1)의 작동시 회전하는 피니언(3)과 회전하는 링 기어(2)에 의해 흡입측(8)으로부터 압력측(9)으로 송출된다. 본 발명의 도시된 실시예에서 낫 형상(11)은 2개의 부분으로 이루어진 바디이고, 상기 바디의 2개의 부분들은 힌지식으로 서로 연결되고, 삽입된 레그 스프링(12)에 의해 외부로 링 기어(2)의 톱니 헤드에 대해 가압되고, 내부로는 피니언(3)의 톱니 헤드에 대해 가압된다. 또한, 낫 형상(11)의 내측 부분과 외측 부분 사이의 갭(13)은 압력 영역(9)과 통하므로, 낫 형상(11)의 2개의 부분들은 외부로는 링 기어(2)의 톱니 헤드에 대해 가압되고, 내부로는 피니언(3)의 톱니 헤드에 대해 가압된다. 핀(14)은 낫 형상(11)을 고정하고, 상기 낫 형상은 원주방향으로 스토퍼 핀(15)에서 압력측(9)으로부터 제공된 압력에 대해 지지된다.

피니언(3)과 링 기어(2)의 양 측면에 축방향 디스크들(16)이 배치되고, 상기 디스크들 중 하나가 도 2에 도시된다. 축방향 디스크들(16)은 도시되지 않은 펌프 하우징 내에 고정 배치되고, 피니언(3) 및 링 기어(2)와 함께 회전되지 않는다. 축방향 디스크들(16)의 내측면은 피니언(3)과 링 기어(2)의 단부면에 접촉한다. 축방향 디스크들(16)은 펌프 챔버(7)를 측면으로 제한한다. 축방향 디스크들(16)의 내측면과 외측면은 축방향 디스크들(16)의 단부면이다.

본 발명의 도시된 실시예에서, 축방향 디스크들(16)은 대략 원 세그먼트 형태로, 즉 원호 및 현에 의해 제한되고, 이 경우 축방향 디스크들(16)은 반원보다 크다. 현의 방향으로 연장된 축방향 디스크(16)의 가장자리(17)는 경사단 형태의 노치(18)에 의해 끝난다. 축방향 디스크들(16)의 이러한 형태가 본 발명에 필수적인 것은 아니다. 축방향 디스크들(16)은 내접 기어 펌프(1)의 샤프트(4)를 위한 관통 보어(19) 및 낫 형상(11)을 위한 스토퍼 핀(15)용 보어(20)를 포함한다.

축방향 디스크들(16)이 피니언(3)과 링 기어(2)에 대해 밀봉될 수 있도록 하기 위해, 상기 디스크들의 외측면에 압력이 가해진다(도 2는 하나의 축방향 디스크(16)의 내측면을 도시함). 압력을 제공하기 위해 축방향 디스크들(16)의 외측면은 소위 압력 필드(21)를 갖고, 상기 압력 필드는 도 2에서 파선으로 도시되고, 도 3의 단면도에 도시된다. 압력 필드(21)는 예컨대 낫 형태를 갖는 축방향 디스크(16)의 외측면 내의 홈이다. 압력 필드(21)는 도시되지 않은 펌프 하우징 내에 형성될 수도 있다. 실시예에서 압력 필드(21)는 축방향 디스크(16)를 가로 방향으로 관통하는 대략 4분원 형태의 슬롯(22)을 통해 펌프 챔버(7)의 압력 영역(9)과 통한다.

현 방향으로 연장된 축방향 디스크들(16)의 가장자리(17)를 따라 본 발명에 따른 내접 기어 펌프(1)의 축방향 디스크들(16)은 축방향 디스크들(16)의 내측면에 경사면(23)을 갖는다. 경사면(23)은 축방향 디스크들(16)의 가장자리(17)에 대해 평행하게 스트립으로 연장된다. 경사면(23)은 피니언(3)과 링 기어(2)에 접촉하는 축방향 디스크들(16)의 내측면에서 경사면과 피니언(3) 및 링 기어(2)의 단부면들 사이의 웨지 갭(24)을 제한한다. 웨지 갭(24)은, 링 기어(2)의 섹션, 및 이에 대해 평행하게, 링 기어(2)의 톱니의 높이에서 외부로 오프셋된 축방향 디스크(16)의 섹션을 도시한 도 3에 도시된다. 모든 나머지 부분들은 명확하게 나타내기 위해 도 3에서 생략된다. 축방향 디스크(16)와 링 기어(2) 사이의 웨지 갭(24)은 축방향 디스크(16)와 피니언(3) 사이에도 배치된다. 웨지 갭(24)은 링 기어(2)와 피니언(3)의 회전 방향(6)으로 좁아진다. 도 3에서 파선으로 도시된 흡인 영역(8)으로 웨지 갭(24)이 개방된다. 도 3에서 내접 기어 펌프(1)의 유입부(10)를 형성하는, 펌프 챔버(7)의 흡인 영역(8)으로 통하는 보어도 파선으로 도시된다.

내접 기어 펌프(1)의 작동시 웨지 갭(24)은 축방향 디스크(16)와 피니언(3)과 링 기어(2) 사이의 유체 역학적 윤활 작용을 하거나 또는 윤활을 개선한다. 즉, 피니언(3)과 링 기어(2)는 회전에 의해 단부면에 부착된 액체를 흡인 영역(8)으로부터 윤활 막으로서 흡입 영역과 축방향 디스크(16) 사이로 송출한다. 축방향 디스크들(16)과 피니언(3) 및 링 기어(2) 사이에 축방향 디스크들(16)의 경사면(23)을 형성하는 웨지 갭(24)은 윤활 막의 형성을 개선한다. 외부에서 압력이 제공됨으로써 피니언(3)과 링 기어(2)에 대해 가압되는 축방향 디스크들(16) 사이에 윤활 막의 형성은 유체 역학적 축방향 미끄럼 베어링의 윤활 막 형성과 유사하다. 윤활 막은 마찰과 마모를 감소시킨다.

피니언(3)과 링 기어(2)의 높이에서 방사방향으로 볼 때 그리고 스토퍼 핀(15)용 보어(20)의 높이에서 원주방향으로 볼 때, 본 발명에 따른 내접 기어 펌프(1)의 축방향 디스크들(16)은 보어(25, 26)를 포함하고, 상기 보어들은 본 발명에 따른 내접 기어 펌프(1)의 축방향 디스크들(16)을 가로 방향으로 관통한다. 다시 말해서, 보어들(25, 26)은 축방향 디스크들(16)의 가장자리(17)에 가깝게 배치되고, 상기 가장자리에서 피니언(3)과 링 기어(2)는 회전 구동시 축방향 디스크들(16) 사이로 이동한다. 도 3에 파선으로 도시된 바와 같이, 축방향 디스크들(16) 내의 보어들(25, 26)은 내접 기어 펌프(1)의 측벽의 채널(27)을 통해 펌프 챔버(7)의 흡인 영역(8) 또는 내접 기어 펌프(1)의 유입부(10)와 통한다. 보어들(25, 26)을 통해 액체는 내접 기어 펌프(1)의 유입부(10) 또는 흡인 영역(8)으로부터 피니언(3) 및 링 기어(2)의 단부면에 도달하고, 피니언(3) 및 링 기어(2)의 회전 구동시 외부에 놓인 축방향 디스크들(16)과 피니언(3)과 링 기어(2) 사이로 송출된다. 이로써 보어들(25, 26)을 통해 축방향 디스크들(16) 사이의 피니언(3)과 링 기어(2)의 유체 역학적 윤활이 이루어진다. 보어들(25, 26)은 추가로 또는 경사면(23)에 대신에 제공될 수 있다. 윤활막으로서 액체를 축방향 디스크들(16)과 피니언(3) 및 링 기어(2) 사이의 다른 위치로 공급할 수 있기 위해, 보어들(25, 26) 또는 추가 보어들이 축방향 디스크들(16)의 다른 위치에 제공되는 것이 고려될 수 있다(도시되지 않음).

웨지 갭(24)은 보어들(25, 26)처럼 축방향 디스크들(16)과 피니언(3) 및 링 기어(2) 사이의 윤활제 공급부를 형성하고, 이 경우 축방향 디스크들(16) 내의 보어들(25, 26)은 윤활제 채널보다 일반적인 것으로 파악될 수 있다.

2 링 기어
3 피니언
7 펌프 챔버
8 흡인 영역
9 압력 영역
16 축방향 디스크
25, 26 윤활제 채널

Claims

링 기어(2), 상기 링 기어(2) 내에 편심으로 배치되고 원주 섹션에서 상기 링 기어(2)와 맞물리는 피니언(3) 및, 적어도 하나의 축방향 디스크(16)를 포함하는 내접 기어 펌프로서, 상기 링 기어(2)와 상기 피니언(3)은 이들 사이의 펌프 챔버(7)를 외부로 및 내부로 제한하고, 상기 펌프 챔버는 상기 링 기어(2)와 상기 피니언(3)이 맞물리는 원주 섹션의 외부에서 흡인 영역(8)으로부터 압력 영역(9)으로 원주 방향으로 연장되고, 상기 축방향 디스크는 상기 링 기어(2)와 상기 피니언(3)의 단부면에 배치되며 상기 링 기어(2)와 상기 피니언(3)의 단부면에 접촉하고, 상기 링 기어(2)와 상기 피니언(3)으로부터 떨어져 있는 상기 축방향 디스크의 외측면에 압력이 제공되고, 상기 축방향 디스크는 한 측면에서 상기 펌프 챔버(7)를 제한하는, 내접 기어 펌프에 있어서,
상기 내접 기어 펌프(1)는 적어도 하나의 축방향 디스크(16)와 상기 링 기어(2) 및/또는 상기 피니언(3) 사이의 흡인 영역으로부터 윤활제 공급부를 포함하는 것을 특징으로 내접 기어 펌프.
제 1 항에 있어서, 상기 윤활제 공급부는 상기 적어도 하나의 축방향 디스크(16)에 윤활제 채널(25, 26)을 포함하고, 상기 채널은 상기 내접 기어 펌프(1)의 상기 흡인 영역(8)과 통하고, 상기 적어도 하나의 축방향 디스크(16)의 내측면에 서는 상기 링 기어(2) 및/또는 상기 피니언(3)의 단부면에 이르는 것을 특징으로 하는 내접 기어 펌프.
제 2 항에 있어서, 상기 윤활제 채널(25, 26)은 상기 적어도 하나의 축방향 디스크(16)를 상기 외측면으로부터 상기 내측면으로 관통하는 것을 특징으로 하는 내접 기어 펌프.
제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 축방향 디스크(16)는 상기 링 기어(2)와 상기 피니언(3)을 향한 내측면에 경사면(23)을 갖고, 상기 경사면은 상기 내접 기어 펌프(1)의 상기 흡인 영역(8)에서 상기 링 기어(2) 및/또는 상기 피니언(3)과 간격을 갖고, 상기 내접 기어 펌프(1)의 이송 방향으로 상기 링 기어(2) 및/또는 상기 피니언(3)에 가까워지고, 상기 적어도 하나의 축방향 디스크(16)와 상기 링 기어(2) 및/또는 상기 피니언(3) 사이의, 이송 방향으로 좁아지는 웨지 갭(24)을 제한하고, 상기 웨지 갭은 상기 흡인 영역(8)과 통하고 윤활제 공급부를 형성하는 것을 특징으로 하는 내접 기어 펌프.