KR20170003666U - 용적 조절이 가능한 내접기어펌프 - Google Patents

Abstract

본 고안의 용적조절이 가능한 내접기어펌프는, 케이싱의 설치공 내에 설치되는 링기어를 피니언기어와의 편심 방향 및 편심 반대 방향으로 이동부를 통해 이동시킬 수 있도록 하여 내접기어펌프 내부의 용적을 가변적으로 제어할 수 있기 때문에 구동상황에 따라 알맞은 유량을 제어할 수 있도록 한 것이다.

Description

용적 조절이 가능한 내접기어펌프{Volume adjustable internal gear pump}

본 고안은 내접기어펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내접기어펌프 내부에 구비되는 링기어의 이동을 통해 구동상황에 따라 유량의 제어가 가능하도록 구비됨으로써, 불필요한 에너지의 손실을 줄일 수 있는 새로운 형태에 따른 내접기어펌프에 관한 것이다.

일반적으로 기어펌프는 두 기어를 서로 맞물리게 하여 해당 기어의 이(齒)와 이(齒) 사이의 공간에 갇힌 압유(예, 오일 등)를 이송하는 펌프로써, 흡입 양정이 크고, 고점도액의 이송에 적합하며, 토출압력이 회전수에 영향을 받지 않는다는 장점에 의해 많이 사용되고 있다.

이와 같은 기어펌프는 내접 기어펌프와 외접 기어펌프, 트로코이드 펌프(trochoid pump)로 구분되며, 이 중 상기 내접 기어펌프는 링기어에 내접한 피니언기어를 회전시켜 상기 두 기어가 동시에 회전되도록 하며, 이러한 링기어와 피니언기어 사이의 틈새에 부압(마이너스 압력)을 형성하여 이 부압으로 유체탱크 내의 압유를 펌핑하여 유압시스템과 연결된 압력측으로 공급하도록 이루어진다.

이와 관련하여 공개특허 제10-2006-0129309호, 공개특허 제10-2014-0140011호, 공개특허 제10-2015-0062164호, 공개특허 제10-2015-0069399호 등에서 다양하게 개시하고 있다.

그러나 종래의 내접기어펌프는 내부의 용적 조절이 불가한 구조를 가지기 때문에 항상 일정한 양의 압유가 공급되어야만 한다. 즉, 소량의 압유가 공급되어도 충분히 구동가능한 상황임에도 불구하고, 늘 일정한 양의 압유가 공급되어야만 하기 때문에 불필요한 압유가 소모되는 문제점이 있다.

공개특허 제10-2006-0129309호 공개특허 제10-2014-0140011호 공개특허 제10-2015-0062164호 공개특허 제10-2015-0069399호

따라서, 본 고안의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 구동상황에 관계없이 항상 일정한 양의 압유가 공급되어야만 하는 내접기어펌프의 내부구조를 개선함으로써, 불필요하게 압유가 소모되는 상황을 방지할 수 있는 새로운 형태에 따른 내접기어펌프를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징에 따르면, 본 고안에 의한 용적 조절이 가능한 내접기어펌프는 내측 중심부에 설치공이 형성됨과 더불어 외측 둘레면에는 압유가 유입 및 유출되는 유입구와 유출구가 각각 형성되어 이루어진 케이싱; 내치형 기어로 구성되며 상기 케이싱의 설치공 내에 이동 가능하게 설치되는 링기어; 외치형 기어로 구성되며 상기 링기어 내에 편심되게 배치되어 상기 링기어와 맞물려 회전되도록 설치되는 피니언기어; 상기 케이싱에 설치되면서 상기 링기어를 상기 피니언기어와의 편심 방향 혹은, 편심 반대 방향으로 강제 이동시키는 이동부;를 포함하여 구성된다.

상기 이동부는 상기 케이싱의 설치공 내주면 중 상기 피니언기어와의 편심 방향측 및 편심 반대 방향측에 각각 요입 형성되어 이루어진 두 유압실과, 상기 두 유압실 내에 위치됨과 더불어 해당 유압실의 요입 방향으로 이동 가능하게 설치되면서 상기 링기어를 가압하는 두 가압부재를 포함하여 구성된다.

상기 두 유압실은 하나 혹은, 둘 이상의 복수의 유압실린더에 의해 어느 한 유압실로만 압유가 공급되어 해당 유압실 내의 가압부재가 이동되도록 구성된다.

상기 두 가압부재는 상기 유압실 내에 기밀을 유지하면서 이동되도록 구성되고, 상기 두 가압부재의 각 부위 중 상기 링기어에 접촉되는 접촉면은 상기 링기어의 외주면에 밀착되도록 상기 링기어와 동일한 곡률로 라운드지게 형성되어 이루어짐을 특징으로 한다.

그리고 상기 케이싱에 형성되는 설치공은 상기 링기어의 이동 방향으로 더욱 긴 트랙형의 구조로 형성됨을 특징으로 한다.

본 고안에 의하면, 내접기어펌프 내부에 구비되는 링기어가 피니언기어와의 편심 방향으로 이동 가능하도록 구비되어 내접기어펌프 내부의 용적을 가변적으로 제어할 수 있기 때문에 구동상황에 따라 알맞은 유량을 공급할 수 있는 장점이 있다.

이로써, 불필요한 압유의 손실을 막을 수 있는 효과가 있으므로, 내접기어펌프가 장착되는 중장비 등의 유지보수 비용절감에도 효과가 있다.

또한, 링기어와 피니언기어 사이에 압축되는 압유가 적정량으로 공급되도록 제어되기 때문에 압유의 공급량이 초과되거나 미달되는 상황을 방지함으로써, 링기어의 안정적인 회전 상태를 유지할 수 있으므로 케이싱 내주면의 마모를 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 내접기어펌프 내부 구조를 나타낸 측면도
도 2는 본 고안에 의한 용적 조절이 가능한 내접기어펌프 중 링기어와 피니언기어 및 구동샤프트를 나타낸 분해 단면도
도 3은 본 고안에 의한 용적 조절이 가능한 내접기어펌프의 초기상태를 나타낸 측면도
도 4는 본 고안에 의한 용적 조절이 가능한 내접기어펌프 중 링기어가 하강된 상태를 설명하기 위해 나타낸 측면도
도 5는 본 고안에 의한 용적 조절이 가능한 내접기어펌프 중 링기어가 상승된 상태를 설명하기 위해 나타낸 측면도
도 6은 본 고안에 의한 용적 조절이 가능한 내접기어펌프 중 링기어와 피니언기어의 용적을 설명하기 위해 나타낸 측면도

이하 본 고안에 의한 용적 조절이 가능한 내접기어펌프의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1에는 종래의 내접기어펌프 내부 구조가 측면도로 도시되어 있다. 도 2에는 본 고안에 의한 용적 조절이 가능한 내접기어펌프 중 링기어와 피니언기어 및 구동샤프트가 분해 단면도로 도시되어 있으며, 도 3에는 본 고안에 의한 용적 조절이 가능한 내접기어펌프의 초기상태가 측면도로 도시되어 있다. 도 4에는 본 고안에 의한 용적 조절이 가능한 내접기어펌프 중 링기어의 하강된 상태가 측면도로 도시되어 있으며, 도 5에는 본 고안에 의한 용적 조절이 가능한 내접기어펌프 중 링기어의 상승된 상태가 측면도로 도시되어 있다. 그리고 도 6에는 본 고안에 의한 용적 조절이 가능한 내접기어펌프 중 링기어와 피니언기어의 용적이 측면도로 도시되어 있다.

이에 도시된 바와 같이, 본 고안의 실시 예에 따른 용적 조절이 가능한 내접기어펌프는 크게 케이싱(100)과, 링기어(200)와, 피니언기어(300)를 포함하여 구성되며, 특히 상기 링기어(200)는 상기 피니언기어(300)와의 편심 방향 혹은, 편심 반대 방향으로 이동할 수 있도록 구성됨과 더불어 이러한 링기어(200)를 강제 이동시키는 이동부(400)를 추가로 제공하여 내접기어펌프 내부의 용적을 가변적으로 제어할 수 있도록 함을 특징으로 제시한다.

이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하도록 한다.

먼저, 상기 케이싱(100)은 내접기어펌프의 몸체를 이루는 부위이다.

이러한 케이싱(100)은 알루미늄(Al) 재질로 이루어지면서 설치공(101)이 전후 관통되게 형성됨과 더불어 둘레면에는 압유가 유입되는 유입구(110) 및 압유가 유출되는 유출구(120)가 각각 형성되어 이루어진다. 이러한 상기 유입구(110) 및 유출구(120)는 상기 설치공(101) 내부와 서로 연통되게 형성되면서 상기 설치공(101)을 사이에 두고 나란하게 위치된다.

특히 본 고안의 실시예에서는 상기 설치공(101)이 후술될 링기어(200)와 피니언기어(300) 간의 편심 방향으로 더욱 긴 트랙형 구조로 형성됨을 제시한다.

즉, 상기한 설치공(101)의 형상적 특징에 의해 링기어(200)가 피니언기어(300)와의 편심 방향으로 이동할 수 있도록 한 것이다.

그리고 본 고안의 첨부된 도면에서는 도시되지 않았지만, 상기 케이싱(100)의 전면 및 배면에는 상기 설치공(101)의 내부를 폐쇄하면서 분리 가능하게 결합되는 별도의 케이스가 더 포함된다.

다음으로, 상기 링기어(200)는 내치형 기어로 구비되며 상기 케이싱(100)의 설치공(101) 내에 회전 가능하게 설치되고, 내주면을 따라 기어잇(210)이 형성되어 이루어진 링 형의 기어이다. 상기 링기어(200)는 후술할 피니언기어(300)와 함께 압축실을 형성하는 역할을 하며, 특히 상기 케이싱(100)의 설치공(101) 내부를 따라 피니언기어(300)와의 편심 방향으로 이동가능하게 설치된다.

다음으로, 상기 피니언기어(300)는 상기 링기어(200)를 회전시키면서 상기 링기어(200)와의 사이에 형성되는 압축실 내의 압유를 압축시키는 부위이다.

이러한 피니언기어(300)는 상기 링기어(200)의 내경에 비해 작은 외경을 갖도록 형성됨과 더불어 그의 외주면을 따라 기어잇(310)이 형성된다. 그리고 상기 링기어(200)와는 편심되게 배치된 상태로 맞물려 회전되도록 설치된다. 본 고안의 실시 예에서는 상기 링기어(200)로부터의 편심 방향이 상하 방향임을 예로 하며, 이로써 설치공(101)은 상하로 긴 트랙형으로 형성됨과 더불어 링기어(200)는 상기 설치공(101) 내에서 상하 이동되도록 구성됨을 그 예로 한다.

이와 함께 상기 피니언기어(300)의 중심부에는 구동샤프트(130)가 구비된다.

상기 구동샤프트(130)는 상기 피니언기어(300)를 회전시키는 부위로써, 상기 피니언기어(300)의 회전 중심에 고정되면서 양 끝단이 케이스(미도시)를 관통하도록 설치된다. 그리고 상기 구동샤프트(130)의 어느 한 끝단은 구동력을 제공하는 구동부(예, 모터나 엔진 등)로부터 동력을 전달받도록 연결된다.

다음으로, 상기 이동부(400)는 상기 링기어(200)를 상기 피니언기어(300)와의 편심 방향 혹은, 편심 반대 방향으로 강제 이동시키는 부위이다.

이와 같은 이동부(400)는 유압실(410)과 가압부재(422,424)로 구성된다.

여기서, 상기 유압실(410)은 상기 케이싱(100)의 설치공(101) 내주면 중 상기 피니언기어(300)와의 편심 방향측(도면상 하측) 및 편심 반대 방향측(도면상 상측)에 각각 요입 형성되어 이루어진다. 특히, 상기 두 유압실(410)은 하나 혹은, 둘 이상 복수의 유압실린더에 의해 어느 한 유입실로만 압유가 공급되어 해당 유압실 내의 가압부재(422,424)가 이동되도록 구성된다.

즉, 상기 유압실(410)은 상기 케이싱(100)의 설치공(101)을 사이에 두고 상기 케이싱(100)의 외측 둘레면으로부터 상기 설치공(101)의 내주면에 이르기까지 나란하게 관통 형성되며, 외부로부터 유입되는 압유가 유동되는 공간을 제공하는 부위이다.

보다 상세하게 첨부된 도 3 내지 도 5와 같이, 상기 케이싱(100)의 둘레면은 압유가 유입되는 입구가 되어, 상기 설치공(101)의 내주면에 이르기까지 압유가 유동될 수 있도록 안내하는 역할을 한다.

또한, 상기 가압부재(422,424)는 스틸 소재로 구비되며, 상기 두 유압실(410) 내에 각각 위치됨과 더불어 해당 유압실(410)의 요입 방향으로 이동 가능하게 설치된다. 즉, 상기 가압부재(422,424)는 상기 링기어(200)의 상측 둘레면 일부분을 가압하는 상부가압부재(422)와, 상기 링기어(200)의 하측 둘레면 일부분을 가압하는 하부가압부재(424)로 각각 구분되어 제공된다.

그리고 상기 두 가압부재(422,424)는 상기 유압실(410) 내에 기밀을 유지하면서 이동되도록 구성되고, 상기 두 가압부재(422,424)의 각 부위 중 상기 링기어(200)에 접촉되는 접촉면(430)은 상기 링기어(200)의 외주면에 밀착되도록 상기 링기어(200)와 동일한 곡률로 라운드지게 형성되어 이루어진다.

이렇듯 상기 접촉면(430)이 상기 링기어(200)의 둘레면과 동일한 곡률로 형성되는 것은, 상기 두 가압부재(422,424)의 접촉면(430)과 상기 링기어(200) 사이에 틈새가 생기지 않도록 하면서도 상기 링기어(200)의 회전은 가능하도록 하기 위함이다.

한편, 상기 링기어(200)와 피니언기어(300) 사이에는 세그먼트(500)가 구비된다.

상기 세그먼트(500)는 상기 링기어(200) 및 피니언기어(300) 사이에 위치된 상태로 상기 링기어(200)의 각 기어잇(210)들 사이의 공간과 상기 피니언기어(300)의 각 기어잇(310)들 사이의 공간을 폐쇄하는 부위이다. 이에 따라 상기 폐쇄된 공간을 따라 압유가 이송될 수 있도록하여 고압측과 저압측이 서로 분리되도록 하는 역할을 한다.

이하에서는, 본 고안에 의한 용적 조절이 가능한 내접기어펌프의 작용을 첨부된 도면을 통해 살펴본다.

먼저, 외부로부터 전달되는 구동력이 구동샤프트(130)로 전달되어 상기 구동샤프트(130)를 회전시키게 된다. 이러한 구동샤프트(130)의 회전이 이루어지면 상기 구동샤프트(130)에 고정된 피니언기어(300)가 회전되고, 이어 상기 피니언기어(300)와 맞물린 링기어(200)가 회전된다.

따라서, 상기 피니언기어(300)와 링기어(200) 사이의 공간은 세그먼트(500)를 기준으로 케이싱(100)의 유입구(110)가 형성된 저압측과 유출구(120)가 형성된 고압측을 형성하게 되며, 이로 인해 상기 유입구(110)를 통해 압유가 유입되어 상기 피니언기어(300)와 링기어(200) 사이의 세그먼트(500)로 폐쇄된 각 기어잇(210,310) 사이의 공간을 따라 압유가 이송된 후 유출구(120)를 통해 유출된다.

이러한 과정에서 상기 유출구(120)로 유출되는 압유의 유출량을 제어하기 위해 케이싱(100)에 형성된 유압실(410)로 압유가 공급된다.

예컨대, 첨부된 도 3과 같은 최초 상태(링기어가 이동되지 않은 상태)에서 상기 링기어(200)를 기준으로 상측에 구비되는 유압실(410)로 압유가 공급되면 첨부된 도 4에 도시된 바와 같이 상부가압부재(422)가 상기 압유의 영향으로 하향 이동되면서 상기 링기어(200)의 상측 둘레면을 가압하게 된다.

따라서, 상기 링기어(200)의 기어잇(210)과 상기 피니언기어(300)의 기어잇(310) 사이의 공간(압축공간)이 줄어들게 되므로, 상기 링기어(200)와 피니언기어(300) 사이에 압축되는 압유가 감소하게 된다. 이로 인해 상기 유출구(120)로 펌핑되는 압유가 감소하게 된다.

반면, 첨부된 도 3과 같은 최초 상태에서 상기 링기어(200)를 기준으로 하측에 구비되는 유압실(410)로 압유가 공급되면 첨부된 도 5에 도시된 바와 같이, 하부가압부재(424)가 상기 압유의 영향으로 상향 이동되면서 상기 링기어(200)의 하측 둘레면을 가압하게 된다. 이로 인해 상기 링기어(200)는 설치공(101)의 내주면을 따라 상승이동하게 된다.

따라서, 상기 링기어(200)의 기어잇(210)과 상기 피니언기어(300)의 기어잇(310) 간의 공간(압축공간)이 늘어나게 되므로, 상기 링기어(200)와 피니언기어(300) 사이에 압축되는 압유의 양이 증가하게 된다. 이로 인해 상기 유출구(120)로 펌핑되는 압유 또한 증가하게 된다.

결국, 상기 유압실(410)을 통해 유압이 가해짐으로써 가압부재(422,424)가 상기 링기어(200)의 둘레면 일부를 가압하게 되고, 이에 상기 링기어(200)가 설치공(101)의 내주면을 따라 상하로 이동하게 되는 것이다. 그러므로 상기 각 기어잇(210,310)의 사이 공간이 가변적으로 넓어지거나 좁아지게 되므로, 상기 링기어(200)와 피니언기어(300) 및 세그먼트(500)에 의해 형성되는 압축실에서 펌핑되는 유량이 가변적으로 변하게 된다.

이로써, 사용자의 제어에 따라 소량의 압유가 필요한 상황에서는 용적을 감소시키고, 대량의 압유가 필요한 상황에서는 용적을 다시 증가시킴으로써, 보다 효율적인 장비의 구동이 가능하게 되고 이와 더불어 불필요한 압유의 손실을 줄일 수 있게 된다.

한편, 본 고안의 실시 예에 따른 상기 이동부(400)는 전술된 실시 예로만 구성되어야 하는 것은 아니다. 예컨대, 상기 가압부재(422,424)를 별도로 제공되는 실린더의 플런저에 직결시키거나 혹은, 모터의 구동력을 전달받아 강제적인 상하 이동이 이루어지도록 구성할 수도 있는 것이다.

이렇듯, 본 고안에 의한 용적 조절이 가능한 내접기어펌프는 상기 내접기어펌프가 장착되는 중장비 등의 구동상황에 따라 유량을 제어할 수 있도록 함으로써, 불필요한 에너지의 손실을 막을 수 있는 유용한 고안이라 할 수 있다.

이러한 본 고안의 범위는 상기에서 예시한 실시 예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당 업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 고안을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 고안에 개시된 실시 예들은 본 고안의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 고안의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

100. 케이싱 101. 설치공
110. 유입구 120. 유출구
130. 구동샤프트 200. 링기어
210. 기어잇 300. 피니언기어
310. 기어잇 400. 이동부
410. 유압실 422. 상부가압부재
424. 하부가압부재 430. 접촉면
500. 세그먼트

Claims (2)

1. 내측 중심부에 설치공이 형성됨과 더불어 외측 둘레면에는 압유가 유입 및 유출되는 유입구와 유출구가 각각 형성되어 이루어진 케이싱;
   내치형 기어로 구성되며, 상기 케이싱의 설치공 내에 이동 가능하게 설치되는 링기어;
   외치형 기어로 구성되며, 상기 링기어 내에 편심되게 배치되어 상기 링기어와 맞물려 회전되도록 설치되는 피니언기어;
   상기 케이싱에 설치되면서 상기 링기어를 상기 피니언기어와의 편심 방향 혹은, 편심 반대 방향으로 강제 이동시키는 이동부;를 포함하여 이루어지며,
   상기 이동부는 상기 케이싱의 설치공 내주면 중 상기 피니언기어와의 편심 방향측 및 편심 반대 방향측에 각각 요입 형성되어 이루어진 두 유압실과, 상기 두 유압실 내에 위치됨과 더불어 해당 유압실의 요입 방향으로 이동 가능하게 설치되면서 상기 링기어를 가압하는 두 가압부재를 포함하여 구성되고,
   상기 두 가압부재의 각 부위 중 상기 링기어에 접촉되는 접촉면은 상기 링기어의 외주면에 밀착되도록 상기 링기어와 동일한 곡률로 라운드지게 형성되며,
   상기 케이싱에 형성되는 설치공은 상기 링기어의 이동 방향으로 더욱 긴 트랙형의 구조로 형성됨을 특징으로 하는 용적 조절이 가능한 내접기어펌프.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 두 유압실은 하나 혹은, 둘 이상의 복수의 유압실린더에 의해 어느 한 유압실로만 압유가 공급되어 해당 유압실 내의 가압부재가 이동되도록 구성됨을 특징으로 하는 용적 조절이 가능한 내접기어펌프.

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