KR20140140011A

KR20140140011A - 가변 용량형 기어 펌프

Info

Publication number: KR20140140011A
Application number: KR1020147006597A
Authority: KR
Inventors: 장순길
Original assignee: 장순길
Priority date: 2013-05-03
Filing date: 2013-07-03
Publication date: 2014-12-08
Also published as: WO2014178483A1

Abstract

본 발명은 가변 용량형 기어 펌프에 관한 것이다.
본 발명에 의한 가변 용량형 기어 펌프는 종래의 기어 펌프에서 케이싱 내부의 맞물려 있는 두 기어 중 하나를 축 방향으로 이동하여 두 기어가 맞물리는 면의 넓이를 변경하여 토출량을 조정한다. 기어의 이동에 따라 케이싱 밖으로 나오는 기어와 케이싱 커버 사이에 유체의 누출을 막는 기어 링과, 케이싱의 안 반대편에서 기어의 이동으로 생긴 빈 자리에 유체의 누출을 막는 기어 블록을 설치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 가변 용량형 기어 펌프의 구조는 그대로 가변 용량형 기어 모터로서 사용 가능하며, 기어 펌프와 기어 모터의 특성을 살리면서 가변 용량형을 구현하여 단독으로 사용할 수 있을 뿐 아니라 무단 변속기와 차동 장치에 활용될 수 있다.

Description

가변 용량형 기어 펌프 {VARIABLE DISPLACEMENT GEAR PUMP}

유압 펌프 또는 유압 모터는 베인, 피스톤, 기어 등을 사용하여 만들 수가 있으며 서로 다른 특성을 가지고 있다. 기어를 사용하는 펌프와 모터는 베인 또는 피스톤을 사용하는 경우보다 가변 용량형을 만드는데 어려움이 많았다.

기어 펌프와 기어 모터는 기본적인 구조가 같으며, 외접형, 내접형, 트로코이드형으로 나누어 볼 수 있다. 본 발명의 관점에서 로브 펌프의 구조는 외접형 기어 펌프와 같다. 기어 펌프는 기어와 기어가 맞물리기와 분리를 반복하면서 유체의 흐름을 만들기 때문에 기어가 맞물리는 면의 넓이를 변경할 수 있으면 동일한 회전에 대해 토출량을 변경할 수 있게 된다. 그러나, 종래에는 기어가 맞물리는 면의 넓이를 변경하는 방법에 있어서 기어나 블록을 이동할 때 유체의 누출을 차단하는 방법이 너무 복잡하다거나, 기어의 폭을 넓게 만들어야 한다든가 하여, 만들기가 어렵고, 유체의 점성에 대한 영향도 많이 받고, 비용도 많이 들기 때문에 아직 상업용으로 나온 가변 용량형 기어 펌프를 볼 수 없었다. 이하 기어 펌프와 기어 모터를 따로 언급하지 않고 기어 펌프로서 기어 펌프와 기어 모터 모두에 대하기로 하겠다.

본 발명의 목적은 가변 용량형 기어 펌프에 있어서 기어와 기어가 맞물리는 면의 넓이를 변경할 때 쉽게 기어와 블록을 이동하고, 간단하게 유체의 누출을 막는 방법을 제공함에 있다. 그렇게 되면 가변 용량형 기어 펌프와 가변 용량형 기어 모터를 상업용으로 만들 수 있게 될 것이다.

기어 펌프의 케이싱 내부에서 한 기어는 고정된 자리에서 회전하도록 두고, 맞물린 다른 기어를 축 방향으로 이동하여 두 기어가 맞물리는 면의 넓이를 변경하여 토출량을 조정하되, 케이싱 밖으로 나오는 기어와 케이싱 커버 사이에는 기어 링을 설치하여 유체의 누출을 막고, 반대편 케이싱 커버에는 기어 블록과 같은 모양의 구멍을 내고, 이 구멍으로 기어 블록이 드나들며 케이싱 내부의 기어가 이동하여 생긴 빈 자리에서 흡입 부분과 토출 부분의 사이에 유체의 누출을 막는 역할을 한다.

기어 펌프 또는 기어 모터의 단순한 구조적 특성을 살리면서 동시에 토출량을 쉽게 조정할 수 있게 된다. 가변 용량형 기어 펌프와 기어 모터로서 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 둘을 연결하여 무단 변속기, 차동 장치 등으로 사용될 수 있다.

도 1은 외접형 기어 펌프에 사용되는 기어 링(1), 기어 블록(2), 고정 기어(4) 및 이동 기어(3)를 보여 주고 있다. 기어 링(1)은 이동 기어(3)에 끼워 좌우로 움직일 수 있으며 기어 링(1)과 이동 기어(3) 사이에서 유체가 새지 않는다. 기어 블록(2)은 이동 기어(3)의 측면에 접촉을 유지하고 있게 된다.
도 2는 케이싱(13)과 그 양쪽을 막는 기어 링 케이싱 커버(11)와 기어 블록 케이싱 커버(12)를 보여 주고 있다. 14는 흡입구, 15는 토출구, 16은 기어 블록 받침이다.
도 3은 케이싱(13)과 기어 링 케이싱 커버(11)와 기어 블록 케이싱 커버(12) 내부에 고정 기어(4), 이동 기어(3), 기어 링(1) 및 기어 블록(2)이 설치된 상태의 단면을 표시하고 있다.
도 4는 도 3의 화살표 25 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 5는 도 3의 화살표 26 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 6은 도 3의 화살표 27 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 7은 도 3의 화살표 28 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 8은 도 3에 나타낸 기어 펌프의 상부에 기어의 너비가 작은 보조 기어(5)를 하나 더 추가 설치한 것을 표시하고 있다. 55는 기어 링 케이싱 커버, 56은 3단 케이싱, 57은 3단 케이싱 커버이다.
도 9는 도 8의 화살표 45 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 10은 도 8의 화살표 46 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 11은 도 8의 화살표 47 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 12는 도 8의 화살표 48 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 13은 도 8의 화살표 49 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 14는 도 8에 나타낸 기어 펌프를 조정 기어(61)의 양쪽에 하나씩 배치하고 조정 막대(62, 63)를 통해 한꺼번에 조정하는 방법을 보여 주고 있다.
도 15는 5개의 기어를 사용한 기어 펌프로서 2개의 기어를 사용할 때에 비하여 4배의 토출량을 만들거나, 기어 모터로 사용할 경우에 4배의 토크를 얻을 수 있도록 하는 방법을 보여 주고 있다.
도 16은 도 15의 기어 펌프를 가변 용량형으로 만들 때 필요한 기어 블록을 보여 주고 있다.
도 17은 트로코이드 펌프에 있어서 기어 링(131), 기어 블록(132), 이동 기어(133) 및 고정 기어(134)를 보여 주고 있다. 기어 링(131)은 이동 기어(133)에 끼워 좌우로 움직일 수 있으며 기어 링(131)과 이동 기어(133) 사이에서 유체가 새지 않는다. 기어 블록(132)은 이동 기어(133)의 측면에 접촉을 유지하고 있게 된다. 135는 이동 기어 축이다.
도 18은 케이싱(143), 기어 링 케이싱 커버(141), 기어 블록 케이싱 커버(142), 흡입구 커버(146) 및 토출구 커버(147)를 보여 주고 있다. 144는 흡입구, 145는 토출구이다.
도 19는 도 17과 도 18의 부품들을 조립한 상태의 단면을 보여 주고 있다.
도 20은 도 19의 화살표 151 위치에서 잘라 본 단면을 보여 주고 있다.
도 21은 도 19의 화살표 152 위치에서 잘라 본 단면을 보여 주고 있다.
도 22는 도 19의 화살표 153 위치에서 잘라 본 단면을 보여 주고 있다.
도 23은 도 19의 화살표 154 위치에서 잘라 본 단면을 보여 주고 있다.
도 24는 내접형 기어 펌프에 사용되는 기어 링(171)을 보여 주고 있다.
도 25는 내접형 기어 펌프에 사용되는 기어 블록(172)을 보여 주고 있다.
도 26은 내접형 기어 펌프에 사용되는 이동 기어(173)를 보여 주고 있다. 도 24의 기어 링(171)은 이동 기어(173)에 끼워 좌우로 움직일 수 있으며 기어 링(171)과 이동 기어(173) 사이에서 유체가 새지 않는다. 도 25의 기어 블록(172)은 이동 기어(173)의 측면에 접촉을 유지하고 있게 된다. 176은 이동 기어 축이다.
도 27은 고정 기어(174)를 보여 주고 있다. 고정 기어(174)를 보면 관의 왼쪽에만 톱니를 만들고 오른쪽 끝 부분에는 톱니가 없다. 톱니가 있는 부분에 한하여 도 26의 이동 기어(173)가 내부에서 맞물리게 된다.
도 28은 케이싱(213)과 그 양쪽을 막는 기어 링 케이싱 커버(211)와 기어 블록 케이싱 커버(212)를 보여 주고 있다. 기어 블록 케이싱 커버(212)에는 초승달 벽(175)이 붙어 있다. 214는 흡입구, 215는 토출구이다.
도 29는 케이싱(213)과 기어 링 케이싱 커버(211)와 기어 블록 케이싱 커버(212) 내부에 고정 기어(174), 이동 기어(173), 초승달 벽(175), 기어 링(171) 및 기어 블록(172)이 설치된 상태의 단면을 표시하고 있다.
도 30은 도 29의 화살표 221 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 31은 도 29의 화살표 222 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 32는 도 29의 화살표 223 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 33은 도 29의 화살표 224 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 34는 도 29의 화살표 225 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 35는 기어 블록(172)의 단면과 보인 기어 블록 케이싱 커버(212)에 있는 구멍의 모양을 나뭇잎처럼 변경한 모양을 보인 것이다. 281은 기어 블록이다.

기어 펌프와 기어 모터는 기본적인 구조가 같으므로 기어 펌프에 대한 설명으로 기어 모터에 대한 설명도 갈음한다. 일반적으로 기어 펌프에는 외접형, 내접형 및 트로코이드형이 사용된다. 로브 펌프는 외접형의 설명으로 갈음한다. 본 발명에서는 이러한 세 가지 형태에 대한 각각의 가변 용량형 기어 펌프의 구조와 방법을 제공한다.

도 1에는 외접형 기어 펌프를 구성하는 두 개의 기어로서 이동 기어(3), 고정 기어(4)에 더하여 기어 링(1)과 기어 블록(2)을 볼 수 있다. 기어 링(1)은 이동 기어(3)에 끼워 좌우로 움직일 수 있으며, 도 2에 보인 기어 링 케이싱 커버(11)의 큰 구멍에서 회전할 것이다. 기어 블록(2)은 위로 고정 기어(4)의 톱니와 접하고, 아래로 케이싱(13)에 접하고, 이동 기어(3)의 오른쪽 측면에 접하여 이동 기어(3)과 함께 좌우로 이동하지만 회전하지는 않는다. 기어 블록(2)은 왼쪽으로 이동 기어(3)에 접촉하고 있고, 위쪽으로 고정 기어(4)에 접촉하고 있으므로 두 기어가 회전할 때 마찰에 의한 회전력을 받는다. 도 2의 기어 블록 받침(16)은 기어 블록(2)이 회전하지 않고 자세를 유지할 수 있도록 지지하는 역할을 한다. 또, 기어 블록(2)은 기어 블록 케이싱 커버(12)에 있는 구멍을 통하여 좌우로 이동한다. 케이싱(13) 내부의 압력이 이동 기어(3)의 오른쪽 측면과 기어 블록(2)의 왼쪽 측면에 작용하기 때문에 두 측면의 넓이를 같게 하면 이동 기어(3)와 기어 블록(2)이 받는 힘을 서로 상쇄시킬 때 유리하다. 도 1 내지 도 4에서 14는 흡입구, 15는 토출구이다.

도 3 내지 도 7에는 조립된 상태의 단면들을 보여 주고 있다. 도 3의 화살표 25의 위치에서 잘라 본 단면도가 도 4의 그림이며, 화살표 28의 위치에서 잘라 본 단면도가 도 7의 그림이다. 도 3의 화살표 26의 위치에서 잘라 본 단면도가 도 5의 그림인데, 여기에서는 종래의 외접형 기어 펌프와 같이 두 기어가 맞물려 있음을 볼 수 있고, 기어의 회전에 따라 유체의 흡입과 토출이 일어난다. 도 3의 화살표 27의 위치에서 잘라 본 단면도가 도 6의 그림인데, 여기에서는 고정 기어(4)가 위로는 케이싱(13)에, 아래로는 기어 블록(2)에 접하고 있음을 볼 수 있다. 이 경우는 고정 기어(4)의 회전에 따라 고정 기어(4)의 위쪽과 아래쪽에서 동일한 양의 유체가 서로 반대 방향으로 이동하기 때문에, 고정 기어(4)가 어느 방향으로 회전해도 유체의 흡입과 토출에는 영향을 미치지 못한다.

이것을 통하여 알 수 있는 것은 도 3에서 이동 기어(3)와 기어 블록(2)이 오른쪽으로 이동하면 고정 기어(4)와 이동 기어(3)가 맞물리는 면이 커지고, 고정 기어(4)와 이동 기어(3)가 맞물리는 면이 커지면 도 5와 같이 표시할 수 있는 공간이 커지고, 그러면 토출량도 커지고, 반대로 이동 기어(3)와 기어 블록(2)이 왼쪽으로 이동하면 토출량도 작아진다는 것이다. 이것으로 이동 기어(3)와 기어 블록(2)을 좌우로 이동하여 토출량을 조정할 수 있는 가변 용량형 외접 기어 펌프가 완성되었다. 1은 기어 링, 11은 기어 링 케이싱 커버, 12는 기어 블록 케이싱 커버, 14는 흡입구, 15는 토출구, 16은 기어 블록 받침이다.

도 3에서 이동 기어(3)를 왼쪽 끝으로 이동하면 토출량을 0으로 할 수 있을 것이다. 그런데 그렇게 하기 위해 이동 기어(3)를 왼쪽으로 끝까지 이동하면 고정 기어(4)와 맞물림이 빠지게 되어 다시 이동 기어(3)를 오른쪽으로 이동하여 고정 기어(4)와 맞물리게 하는 것이 쉽지 않을 수 있다. 그리고 기어의 회전 방향을 바꾸지 않고서는 토출 방향을 바꿀 수는 없다. 도 8에는 이러한 문제를 해결하기 위한 장치의 단면도가 나타나 있다. 도 8에 있는 단면도를 5개의 화살표(45, 46, 47, 48, 49) 위치에서 잘라 본 다른 단면도가 도 9 내지 도 13에 차례로 나타나 있다. 도 8 내지 도 13에는 도 3에 보인 장치에 더하여 고정 기어(4)의 위쪽에 보조 기어(5)가 설치된 것을 보여 주고 있다. 도 10을 보면 보조 기어(5)와 이동 기어(3)는 회전 방향이 같기 때문에 보조 기어(5)와 이동 기어(3)가 각각 3단 케이싱(56)과 접하는 면에서 서로 반대 방향으로 유체를 이동시키서 서로의 작용을 상쇄시키게 된다. 그렇기 때문에 도 8에서 이동 기어(3)와 고정 기어(4)가 맞물려 있는 면이 보조 기어(5)와 고정 기어(4)가 맞물려 있는 면보다 크면 보조 기어(5)에 의한 상쇄 작용을 제외한 크기의 토출량을 보일 것이며, 같으면 토출량은 0이 될 것이고, 작으면 토출량은 역방향으로 생성될 것이다. 도 8 내지 도 13에서 1은 기어 링, 2는 기어 블록, 11은 기어 링 케이싱 커버, 12는 기어 블록 케이싱 커버, 13은 케이싱, 14는 흡입구, 15는 토출구, 16은 기어 블록 받침, 55는 기어 링 케이싱 커버, 56은 3단 케이싱, 57은 3단 케이싱 커버이다.

도 14에는 도 8에 보인 기어 펌프 2개를 조정 기어(61)와 조정 막대(62, 63)를 사용하여 연결한 것을 보여 주고 있다. 왼쪽의 기어 펌프에 자동차의 왼쪽 바퀴에 달린 유압 모터, 오른쪽 펌프에 오른쪽 바퀴에 달린 유압 모터가 각각 연결되어 있다고 했을 때, 조정 기어(61)를 왼쪽으로 밀면 오른쪽 바퀴가 빠르고 왼쪽 바퀴가 느리게 회전하게 되고, 조정 기어(61)를 오른쪽으로 밀면 오른쪽 바퀴가 느리고 왼쪽 바퀴가 빠르게 회전하게 된다. 그리고 조정 기어(61)를 오른쪽으로 돌리면 두 바퀴가 동시에 더 빠르게 회전하고, 왼쪽으로 돌리면 두 바퀴가 동시에 더 느리게 회전하게 되며, 왼쪽으로 더 돌리면 마침내는 회전이 정지되고, 그 다음에는 역방향으로 점차 속도를 올려 회전하게 된다. 전진에서 후진까지도 연속적으로 속도 조정이 가능하다.

자동차가 진행 방향을 바꾸고 있는 중에는 좌우 바퀴의 회전 속도가 달라져야 한다. 종래의 차동 기어를 사용하면 바퀴와 지면의 마찰에 의해 양 쪽 바퀴의 회전 속도가 결정된다. 따라서, 한 쪽 바퀴가 지면과 마찰이 없어지면 그 바퀴만 빨리 돌고 다른 바퀴는 멈추게 된다. 눈 길이나 진흙탕 길에서 발생하는 문제가 대부분 이런 것이기 때문에 이런 경우 할 수 있는 것이라고는 차동 기능을 잠시 없애는 것이다. 두 바퀴가 같은 속도로 돌도록 하여 문제에서 벗어나도록 하고 있다. 이것을 수동적인 차동이라고 한다면, 상기 도 14의 설명에서 소개한 차동은 원천적으로 두 바퀴를 스티어링에서부터 다른 속도로 회전시키는 능동적인 것이다. 무한 궤도에도 쉽게 적용될 수 있다.

도 14의 오른쪽 기어 펌프를 기어 모터로 사용하기로 하고 왼쪽 기어 펌프의 토출구와 흡입구를 각각 오른쪽 기어 모터의 흡입구와 토출구에 연결하면 이것은 하나의 무단 변속기가 된다. 조정 기어(61)를 왼쪽으로 밀면 기어 모터의 축이 저속 회전하고 오른쪽으로 밀면 고속 회전하게 된다.

도 15에는 기어 펌프의 토출량을 늘이기 위해 5개의 기어를 조립한 펌프를 보여 주고 있다. 2개의 기어를 사용할 때에 비해 토출량이 4배로 늘어난다. 만약, 기어 모터로 사용할 경우, 같은 흡입 압력에 대해 출력 토크가 4배로 증가한다. 이러한 모양의 기어 펌프도 가변 용량형으로 만들 수 있다. 중앙에 있는 기어에 대해 도 1에서 보인 기어 링(1)과 기어 블록(2)을 적용할 수 있는데, 기어 링은 도 1의 기어 링(1)과 모양이 같고, 기어 블록은 도 16에 있는 것과 같은 것을 적용할 수 있다. 뿐만 아니라 도 8에서 보인 보조 기어(5)도 적용할 수 있는데, 가장자리에 있는 4개의 기어 중 하나 또는 그 이상에 대해 보조 기어를 적용할 수 있다. 이렇게 만든 가변 용량형 기어 펌프와 모터를 도 14에 적용하면 출력이 큰 자동차의 차동 장치와 무단 변속기 제작에 편리할 것이다.

도 17의 이동 기어(133)와 고정 기어(134)는 종래의 트로코이드 펌프에서 각각 내부 회전자와 외부 회전자의 특성을 가진 기어이다. 기어 링(131)은 이동 기어(133)에 끼워 회전하면서 좌우로 움직일 수 있다. 기어 블록(132)은 고정 기어(134)의 속에서 위아래로 고정 기어(134)의 톱니에 접하고, 이동 기어(133)의 오른쪽에 위치하여, 이동 기어(133)와 접촉을 유지하며 좌우로 움직이지만 회전하지는 않는다.

도 18은 도 17에 보인 부품들을 내부에 담아 조립하는 겉의 틀이다. 기어 링 케이싱 커버(141)의 구멍에서 기어 링(131)이 회전하며, 3개의 구멍이 있는 기어 블록 케이싱 커버(142)의 중앙에 있는 구멍을 통하여 기어 블록(132)이 좌우로 움직일 것이다. 흡입구 커버(146)와 토출구 커버(147)는 기어 블록 케이싱 커버(142)에 있는 두 원호형 구멍의 오른쪽에 설치하여 각각 흡입구(144)와 토출구(145)로 유체가 흐를 수 있도록 할 것이다. 케이싱(143) 내부의 압력이 이동 기어(133)의 오른쪽 측면과 기어 블록(132)의 왼쪽 측면에 작용하기 때문에 두 측면의 넓이를 같게 하면 이동 기어(133)와 기어 블록(132)이 받는 힘을 서로 상쇄시킬 때 유리하다. 135는 이동 기어 축이다.

도 19는 도 17과 도 18에 있는 부품들을 조립한 상태의 단면도이며, 도 21의 단면도로 볼 때 화살표 161의 위치에서 잘라 본 그림이다. 도 19에 있는 단면도의 화살표 151 내지 154의 위치에서 잘라 본 다른 단면도가 각각 도 20 내지 도 23에 차례로 그려져 있다. 도 21의 단면도는 종래의 트로코이드 펌프의 전형적인 단면도와 모양이 같다는 것을 알 수 있고, 이동 기어(133)와 고정 기어(134)의 회전 방향에 따라 유체가 흐르는 방향이 결정된다. 그렇지만, 도 22의 단면도에서는 고정 기어(134)가 회전하면, 기어 블록(132)의 상부와 하부에서 동일량의 유체가 서로 반대 방향으로 흐르기 때문에, 고정 기어(134)가 어떤 방향으로 회전해도 흡입과 토출에 영향을 미치지 못하는 것을 알 수 있다. 그러므로 도 19에서 이동 기어(133)와 기어 블록(132)이 오른쪽으로 갈수록 토출량이 늘어나게 된다는 것을 알 수 있다. 이것으로 이동 기어(133)와 기어 블록(132)을 좌우로 움직여 토출량을 조정할 수 있는 가변 용량형 트로코이드 펌프가 완성되었다. 131은 기어 링, 135는 이동 기어 축, 141은 기어 링 케이싱 커버, 142는 기어 블록 케이싱 커버, 143은 케이싱이다.

도 24는 내접형 기어 펌프를 가변 용량형으로 만들 때 필요한 기어 링(171)을 보여 주고 있다. 기어 링(171)은 도 26의 이동 기어(173)에 끼워 좌우로 움직일 수 있으며 도 28의 기어 링 케이싱 커버(211)의 구멍 내부에서 회전할 것이다.

도 25는 기어 블록(172)을 보여 주고 있는데, 기어 블록(172)은 도 27의 고정 기어(174) 속에서 위로 고정 기어(174)에 접하고, 아래로 도 28에 보인 초승달 벽(175)에 접하고, 왼쪽으로 이동 기어(173)의 측면에 접하여 이동 기어(173)과 함께 좌우로 이동하지만 회전하지는 않는다. 기어 블록(172)은 도 28의 기어 블록 케이싱 커버(212)의 구멍을 통하여 좌우로 이동한다.

도 26은 이동 기어(173)을 보여 주고 있다. 도 27에 보인 고정 기어(174)에 내접한 상태에서 좌우로 이동할 것이다. 도 28에 보인 케이싱(213) 내부의 압력이 이동 기어(173)의 오른쪽 측면과 기어 블록(172)의 왼쪽 측면에 작용하기 때문에 두 측면의 넓이를 같게 하면 이동 기어(173)와 기어 블록(172)이 받는 힘을 서로 상쇄시킬 때 유리하다.

도 27은 고정 기어(174)를 보여 주고 있다. 고정 기어(174)는 관 모양으로 한 쪽만 톱니로 되어 있고 반대편 끝 부분에는 톱니가 없다.

도 28은 케이싱(213)과 기어 링 케이싱 커버(211)와 기어 블록 케이싱 커버(212)를 보여 주고 있다. 초생달 벽(175)은 기어 블록 케이싱 커버(212)에 고정 설치된다. 214는 흡입구, 215는 토출구이다.

도 29는 도 24 내지 도 28에 있는 부품들을 조립한 상태의 단면도이며, 도 31의 단면도로 볼 때 화살표 141 위치에서 잘라 본 그림이다. 그리고, 도 29의 화살표 221 내지 화살표 225의 위치에서 잘라 본 다른 방향의 단면도가 각각 도 30 내지 도 35에 차례로 나타나 있다. 도 31의 그림은 도 29의 화살표 222 위치에서 잘라 본 단면도인데, 이것은 종래의 내접형 기어 펌프의 전형적인 단면도와 모양이 같다는 것을 알 수 있다. 즉, 이동 기어(173)와 고정 기어(174)가 맞물려 회전하면 유체의 흡입 및 토출이 일어난다. 도 32의 그림은 도 29의 화살표 223 위치에서 잘라 본 단면도이다. 이 위치에서는 기어 블록(172)의 위쪽과 아래쪽에서 고정 기어(174)가 케이싱(213)과 접하며 회전하는데 기어 블록(172)를 중심으로 동일한 양의 유체를 좌우 서로 반대 방향으로 나르게 되어, 고정 기어(174)가 어느 방향으로 회전해도 유체의 흡입과 토출에는 영향을 미치지 못한다. 도 33의 그림은 도 29의 화살표 224 위치에서 잘라 본 단면도로, 이 위치에서는 톱니가 없어 유체의 흐름에 영향을 미치지 못한다. 171은 기어 링, 175는 초승달 벽, 176은 이동 기어 축, 211은 기어 링 케이싱 커버, 212는 기어 블록 케이싱 커버, 213은 케이싱이다.

이것을 통하여 알 수 있는 것은 도 29에서 이동 기어(173)와 기어 블록(172)이 오른쪽으로 이동하면 고정 기어(174)와 이동 기어(173)가 맞물리는 면이 커지고, 고정 기어(174)와 이동 기어(173)가 맞물리는 면이 커지면 도 31에 나타난 것과 같이 펌프 작용을 하는 공간이 커져 토출량도 커지고, 반대로 이동 기어(173)와 기어 블록(172)이 왼쪽으로 이동하면 토출량도 작아진다는 것이다. 이것으로 이동 기어(173)와 기어 블록(172)을 좌우로 이동하여 토출량을 조정할 수 있는 가변 용량형내접 기어 펌프가 완성되었다.

도 35에는 다른 모양의 기어 블록(281)을 보여 주고 있다. 기어 블록(281)의단면 모양이 달라지면 기어 블록 케이싱 커버(212)에 있는 구멍의 모양도 거기에 맞추어 달라져야 한다. 기어 블록(172)의 단면 모양은 여러 가지로 변경이 가능한데, 우선 가공이 쉽고 경제적인 것을 고려해 보기로 하겠다. 도 25에 보인 기어 블록(172)을 가공하는 데에는 2번의 원기둥 표면 가공, 4번의 평면 가공과 1번의 구멍 가공이 필요하며, 도 28의 기어 블록 케이싱 커버(212)에 있는 구멍을 가공하는 데에는 2번의 원기둥 내면 가공과 2번의 평면 가공이 필요하다. 그러나, 도 35와 같이 변경하면 기어 블록은 2번의 원기둥 표면 가공, 2번의 평면 가공과 1번의 구멍 가공이 필요하며, 기어 블록 케이싱 커버의 구멍은 2번의 원기둥 내면 가공이 필요하다. 평면 가공이 많이 준 것을 알 수 있다.

가변 용량형 기어 펌프는 자동차의 오일 펌프와 같이 축의 회전 속도가 큰 폭으로 변화할 때 유체의 흐름을 일정하게 유지하기 위해서 이용할 수 있다. 또, 자동차의 에어컨과 같이 축의 회전 속도가 큰 폭으로 변화하는 중에 유체의 흐름은 축의 회전 속도와 관계없이 큰 폭으로 다른 변화를 요구할 때 이용할 수 있다. 탱크, 불도저 등에서 사용하는 무한 궤도에서 좌우 바퀴의 회전 중에 서로 속도를 달리하여 방향 전환을 해야 하는 곳에서 이용할 수 있다. 일반적인 자동차에서 좌우 양쪽의 구동 바퀴를 각각의 유압 모터에 연결한다면 자동차의 방향 전환에 따른 좌우 차동을 능동적으로 실현할 수 있다. 유압 장치에서 가변 용량형 기어 펌프는 유량과 유압의 변화를 쉽게 구현할 수 있고, 가변 용량형 기어 모터는 토크의 변화를 쉽게 구현할 수 있다. 이것을 이용하여 무단 변속기를 만들 수 있다.

Claims

기어 펌프에 있어서,
고정된 자리에서 회전하는 고정 기어와;
고정 기어와 맞물려 회전하면서 축 방향으로 이동 가능한 이동 기어와;
안쪽의 톱니가 이동 기어와 맞물리며 축 방향으로 이동 가능한 기어 링과;
고정 기어의 이끝원과 이동 기어의 측면과 케이싱에 접하는 기어 블록과;
고정 기어와 이동 기어와 기어 블록을 담는 케이싱과;
기어 링이 회전하는 구멍이 있는 기어링 케이싱 커버와;
기어 블록이 드나드는 구멍이 있는 기어 블록 케이싱 커버;를 포함하되,
케이싱 내부에 고정 기어와 이동 기어가 맞물려 설치되고, 이동 기어에 끼운 기어 링이 기어 링 케이싱 커버의 구멍에서 회전하고, 기어 블록 케이싱 커버의 구멍으로 끼운 기어 블록이 케이싱 내부에서 이동 기어와 접촉을 유지하는 가운데 축 방향으로 이동하여 이동 기어와 고정 기어가 맞물리는 면의 넓이를 변경하여 기어의 회전에 따른 토출량을 조정한다;는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 기어 펌프.
기어 펌프에 있어서,
치형에 트로코이드 곡선을 사용한 외부 회전자인 고정 기어와;
고정 기어보다 톱니가 하나 적은 내부 회전자이며 축 방향으로 이동 가능한 이동 기어와;
안쪽의 톱니가 이동 기어와 맞물리며 축 방향으로 이동 가능한 기어 링과;
고정 기어의 이끝원과 이동 기어의 측면에 접하는 기어 블록과;
고정 기어와 이동 기어와 기어 블록을 담는 케이싱과;
기어 링이 회전하는 구멍이 있는 기어 링 케이싱 커버와;
기어 블록이 드나드는 구멍과 유체의 흡입 및 토출 구멍이 있는 기어 블록 케이싱 커버와;
기어 블록 케이싱 커버의 유체 흡입 구멍을 덮어 흡입구를 형성하는 흡입구 커버와 기어 블록 케이싱 커버의 유체 토출 구멍을 덮어 토출구를 형성하는 토출구 커버;를 포함하되,
케이싱 내부에 고정 기어와 이동 기어가 맞물려 설치되고, 이동 기어에 끼운 기어 링이 기어 링 케이싱 커버의 구멍에서 회전하고, 기어 블록 케이싱 커버의 구멍으로 끼운 기어 블록이 고정 기어의 내부에서 이동 기어와 접촉을 유지하는 가운데 축 방향으로 이동하여 이동 기어와 고정 기어가 맞물리는 면의 넓이를 변경하여 기어의 회전에 따른 토출량을 조정한다;는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 기어 펌프.
기어 펌프에 있어서,
관의 한 쪽에 톱니를 만든 고정 기어와;
고정 기어에 내접하며 축 방향으로 이동 가능한 이동 기어와;
고정 기어와 이동 기어의 사이에서 두 기어에 접하는 초승달 벽과;
안쪽의 톱니가 이동 기어와 맞물리며 축 방향으로 이동 가능한 기어 링과;
고정 기어의 이끝원과 이동 기어의 측면과 초승달 벽에 접하는 기어 블록과;
고정 기어와 이동 기어와 초승달 벽과 기어 블록을 담는 케이싱과;
기어 링이 회전하는 구멍이 있는 기어 링 케이싱 커버와;
초승달 벽이 붙고, 기어 블록이 드나드는 구멍이 있는 기어 블록 케이싱 커버;를 포함하되,
케이싱 내부에 고정 기어와 이동 기어가 맞물려 설치되고, 이동 기어에 끼운 기어 링이 기어 링 케이싱 커버의 구멍에서 회전하고, 초승달 벽이 붙은 기어 블록 케이싱 커버의 구멍으로 끼운 기어 블록이 고정 기어의 내부에서 이동 기어와 접촉을 유지하는 가운데 축 방향으로 이동하여 이동 기어와 고정 기어가 맞물리는 면의 넓이를 변경하여 기어의 회전에 따른 토출량을 조정한다;는 것을 특징으로 하는 가변 용량형 기어 펌프.