KR20150069399A - 내접형 기어펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 회전동력을 제공받아 회전하며, 외주면에 외치가 형성된 이너로터; 상기 이너로터를 감싸는 형상으로 상기 이너로터의 회전축에 대해 편심되도록 구비되며, 내주면에 내치가 형성되고, 상기 내치의 일부가 상기 이너로터의 외치 일부와 상시 치합상태로 구비된 아우터로터; 중단에 홀이 형성되며, 상기 홀 내에 아우터로터가 구비된 펌프하우징; 및 상기 이너로터의 회전시, 이너로터와 아우터로터가 치합되는 부분에 가해지는 하중을 저감하도록 구성된 하중저감수단;을 포함하여 구성되는 내접형 기어펌프가 소개된다.

Description

내접형 기어펌프{INTERNAL GEAR TYPE GEAR PUMP}

본 발명은 내접형 기어펌프에 관한 것으로, 펌프 구동시, 이너로터와 아우터로터의 치합된 부분에 가해지는 압력을 저감하여 치 접촉에 의한 소음을 개선하도록 한 내접형 기어펌프에 관한 것이다.

자동변속기에는 엔진에 의해서 구동되는 오일펌프가 장착되어 있으며, 오일팬에 고여있는 오일을 흡입하여 변속기 내의 각 요소에 필요한 유량과 유압을 생성하여 공급하는 역할을 한다.

이러한, 오일펌프는 토크 컨버터의 후단이나, 혹은 변속기의 최후단에 설치되어, 토크 컨버터와 유압제어기구에 작동유압을 공급하며, 유성기어세트, 입력축, 각 변속단의 마찰요소 등 마찰부분에 작동 및 윤활에 필요한 유압을 공급하게 된다.

통상, 오일펌프는 내접형과 외접형으로 나뉘며, 내접형 구조의 오일펌프 중에서는 파라코이드 타입의 오일펌프가 주로 사용된다.

종래 오일펌프의 구조에 대해 간단하게 설명하면, 펌프하우징과, 상기 펌프하우징과 일정한 간극을 갖도록 그 내부에 설치된 아우터로터와, 상기 아우터로터와 맞물리도록 설치된 이너로터가 설치된다. 그리고, 상기 이너로터의 회전축에는 토크컨버터가 직결되어 엔진의 동력이 상기 이너로터에 전달된다.

한편, 오일펌프의 소음은 크게 이너로터와 아우터로터 간의 치합에 의한 소음, 그리고 오일펌프에 의하여 발생된 압력 변동에 의한 소음으로 나타난다. 특히 오일펌프의 1차 및 2차 소음성분은 이너로터와 아우터로터 간의 치 접촉에 의한 영향성이 크게 나타난다. 또한 오일펌프의 하모닉 소음(3차 소음성분 이상)은 압력 변동이나 오일의 순환성 문제에 의하여 발생된다.

이 중, 가장 문제가 되는 소음은 오일펌프의 1차 소음성분과 2차 소음성분이다.

도 1은 차량에서 측정한 오일펌프에 대한 실내소음을 나타낸 그래프로서, 저속구간에서 오일펌프 2차 소음성분이 발생하다가 rpm이 상승하면서 1차 성분이 발생하게 된다. 차량에서 2,000rpm 이하의 저속 구간은 주변 소음이 낮으므로 오일펌프소음이 인지되기 쉬우므로, 이 영역에서 발생하는 오일펌프 1차 및 2차 소음성분을 개선하는 것이 가장 중요하다 할 것이다.

한편, 종래에 한국 공개특허공보 공개번호 제10-2002-0015773호의 "자동변속기용 오일펌프"가 소개된바 있다.

그러나, 이같은 방식에 의해서도 저속 구간 영역에서 오일펌프 작동에 따른 소음을 개선하는 것이 쉽지 않은 문제가 있었다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-2002-0015773 A

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 펌프 구동시, 이너로터와 아우터로터의 치합된 부분에 가해지는 압력을 저감하여 치 접촉에 의한 소음을 개선하도록 한 내접형 기어펌프를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 회전동력을 제공받아 회전하며, 외주면에 외치가 형성된 이너로터; 상기 이너로터를 감싸는 형상으로 상기 이너로터의 회전축에 대해 편심되도록 구비되며, 내주면에 내치가 형성되고, 상기 내치의 일부가 상기 이너로터의 외치 일부와 상시 치합상태로 구비된 아우터로터; 중단에 홀이 형성되며, 상기 홀 내에 아우터로터가 구비된 펌프하우징; 및 상기 이너로터의 회전시, 이너로터와 아우터로터가 치합되는 부분에 가해지는 하중을 저감하도록 구성된 하중저감수단;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 하중저감수단은, 상기 아우터로터의 가상의 중심부 위치에 대해 홀의 가상의 중심부 위치가 아우터로터와 이너로터가 치합된 부분을 향하도록 위치함으로써, 아우터로터의 외경이 홀의 내경 내에서 편심되게 구비될 수 있다.

상기 아우터로터의 가상의 중심부 위치는, 홀의 가상의 중심부 위치와 40~50㎛ 의 길이로 이격될 수 있다.

상기 하중저감수단은, 상기 홀의 내주면과 아우터로터의 외주면 사이에 간극이 마련되며; 상기 이너로터와 아우터로터 사이에 최대 유체압력이 형성되는 구간과 인접한 지점의 간극이, 나머지 간극보다 더 좁게 마련될 수 있다.

상기 하중저감수단은, 상기 아우터로터의 가상의 중심부를 기준으로, 상기 이너로터의 외치와 아우터로터의 내치가 치합되는 구간과 대향되는 지점의 간극이, 나머지 간극보다 더 좁게 마련될 수 있다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 오일펌프의 작동에 따라 오일압력이 상승하여 아우터로터를 상측으로 밀게 되면, 아우터로터와 홀의 상단 사이 간극이 상대적으로 좁혀져 있는바, 아우터로터의 상단 이동량이 줄어들게 된다. 따라서, 저감된 이동량만큼 아우터로터 및 이너로터의 치가 접촉된 부분에서의 압력이 줄어들면서, 치 접촉에 의해 발생되는 소음성분을 저감하는 효과가 있다.

도 1은 종래 오일펌프의 작동에 의한 1차 및 2차 소음 발생영역을 나타낸 위한 도면.
도 2는 본 발명에 의한 내접형 기어펌프의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 의해 1차 및 2차 소음성분의 개선된 실험결과를 나타낸 도면.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 내접형 기어펌프의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 내접형 기어펌프는 크게, 이너로터(10)와, 아우터로터(20)와, 펌프하우징(30) 및 하중저감수단을 포함하여 구성된다.

도 2를 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 엔진으로부터 동력을 제공받아 회전하며, 외주면에 외치(12)가 형성된 이너로터(10); 상기 이너로터(10)를 감싸는 형상으로 상기 이너로터(10)의 회전축에 대해 편심되도록 구비되며, 내주면에 내치(22)가 형성되고, 상기 내치(22)의 일부가 상기 이너로터(10)의 외치(12) 일부와 상시 치합상태로 구비된 아우터로터(20); 중단에 홀(32)이 형성되며, 상기 홀(32) 내에 아우터로터(20)가 구비된 펌프하우징(30); 및 상기 이너로터(10)의 회전시, 이너로터(10)와 아우터로터(20)가 치합되는 부분에 가해지는 하중을 저감하도록 구성된 하중저감수단;을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 기어펌프는 자동변속기에 사용되는 오일펌프일 수 있다.

즉, 오일 펌프가 구동할 때, 오일펌프 내에서 오일의 최대압력이 형성되는 시점은 오일이 토출포트를 통해 토출되기 직전으로 오일펌프의 상단부에 오일의 최대압력이 형성된다. 이처럼, 펌프 상단에서 최대압력이 형성되면 이너로터(10)는 토크컨버터와 동축상에서 회전됨으로써, 아우터로터(20)가 상측으로 밀려진다.

따라서, 아우터로터(20) 하단의 내치(22)와 이너로터(10) 하단의 외치(12)의 치간 접촉시, 상기 오일압력에 의해 치 접촉된 부분에 큰 하중이 가해지게 되는데, 이때 하중저감수단을 통해 치 접촉된 부분에 가해지는 하중을 보정 및 저감하게 됨으로써, 이너로터(10)와 아우터로터(20)의 치간 접촉된 부분에서 발생되는 소음을 개선하게 되는 것이다.

본 발명에서, 상기 하중저감수단은, 상기 아우터로터(20)의 가상의 중심부(Oc) 위치에 대해 홀(32)의 가상의 중심부(Hc) 위치가 아우터로터(20)와 이너로터(10)가 치합된 부분을 향하도록 위치함으로써, 아우터로터(20)의 외경이 홀(32)의 내경 내에서 편심되게 구비될 수 있다.

여기서, 상기 아우터로터(20)의 가상의 중심부(Oc) 위치는, 홀(32)의 가상의 중심부(Hc) 위치와 40~50㎛ 의 길이(L)로 이격되어 설치될 수 있다.

즉, 도 2를 참조할 때에, 펌프하우징(30)의 홀(32) 내경이 아우터로터(20)의 외경에 대해 하방으로 편심된 상태로 위치되면, 아우터로터(20)의 상단 외주면과 홀(32)의 상단 내주면 사이의 간극(t1)이, 아우터로터(20)의 하단 외주면과 홀(32)의 하단 내주면 사이의 간극(t2)보다 좁아지게 된다.

따라서, 오일펌프의 작동에 따라 오일압력이 상승하여 아우터로터(20)를 상측으로 밀게 되면, 아우터로터(20)의 상단 외주면과 홀(32)의 상단 내주면 사이의 간극(t1)이 상대적으로 좁혀진 상태로 설치되어 있는바, 아우터로터(20)의 상단 이동량이 줄어들게 된다. 이에, 저감된 이동량만큼 아우터로터(20) 및 이너로터(10)의 치가 접촉된 부분에서의 압력(하중)이 줄어들게 되면서, 치 접촉 부분에서 발생되는 소음을 저감하게 되는 것이다.

한편, 본 발명에서, 상기 하중저감수단은, 상기 홀(32)의 내주면과 아우터로터(20)의 외주면 사이에 간극이 마련되며; 상기 이너로터(10)와 아우터로터(20) 사이에 최대 유체압력이 형성되는 구간과 인접한 지점의 간극(t1)이, 나머지 간극보다 더 좁게 마련될 수 있다.

구체적으로, 상기 하중저감수단은, 상기 아우터로터(20)의 가상의 중심부(Oc)를 기준으로, 상기 이너로터(10)의 외치(12)와 아우터로터(20)의 내치(22)가 치합되는 구간과 대향되는 지점의 간극(t1)이, 나머지 간극보다 더 좁게 마련될 수 있다.

도 3은 본 발명에 의해 1차 및 2차 소음성분의 개선된 실험결과를 나타낸 도면으로, 이를 참조하면 치합 소음인 1차 소음성분 및 2차 소음성분이 저속 rpm 영역에서 약 10dB 이상 개선된 것을 확인할 수 있다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

10 : 이너로터 12 : 외치
20 : 아우터로터 22 : 내치
30 : 펌프하우징 32 : 홀

Claims (5)

1. 회전동력을 제공받아 회전하며, 외주면에 외치가 형성된 이너로터;
   상기 이너로터를 감싸는 형상으로 상기 이너로터의 회전축에 대해 편심되도록 구비되며, 내주면에 내치가 형성되고, 상기 내치의 일부가 상기 이너로터의 외치 일부와 상시 치합상태로 구비된 아우터로터;
   중단에 홀이 형성되며, 상기 홀 내에 아우터로터가 구비된 펌프하우징; 및
   상기 이너로터의 회전시, 이너로터와 아우터로터가 치합되는 부분에 가해지는 하중을 저감하도록 구성된 하중저감수단;을 포함하는 내접형 기어펌프.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 하중저감수단은,
   상기 아우터로터의 가상의 중심부 위치에 대해 홀의 가상의 중심부 위치가 아우터로터와 이너로터가 치합된 부분을 향하도록 위치함으로써, 아우터로터의 외경이 홀의 내경 내에서 편심되게 구비된 것을 특징으로 하는 내접형 기어펌프.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 아우터로터의 가상의 중심부 위치는, 홀의 가상의 중심부 위치와 40~50㎛ 의 길이로 이격된 것을 특징으로 하는 내접형 기어펌프.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 하중저감수단은,
   상기 홀의 내주면과 아우터로터의 외주면 사이에 간극이 마련되며;
   상기 이너로터와 아우터로터 사이에 최대 유체압력이 형성되는 구간과 인접한 지점의 간극이, 나머지 간극보다 더 좁게 마련된 것을 특징으로 하는 내접형 기어펌프.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 하중저감수단은,
   상기 아우터로터의 가상의 중심부를 기준으로, 상기 이너로터의 외치와 아우터로터의 내치가 치합되는 구간과 대향되는 지점의 간극이, 나머지 간극보다 더 좁게 마련된 것을 특징으로 하는 내접형 기어펌프.

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