KR20230160891A - 힘 균형 및 내부 냉각 피처를 갖춘 유압 기어 펌프용 조립체 - Google Patents

힘 균형 및 내부 냉각 피처를 갖춘 유압 기어 펌프용 조립체 Download PDF

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사티쉬 쿠마르 라주 칼리딘디
하오 장
유-센 추
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파커-한니핀 코포레이션
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Abstract

예시적인 기어 펌프는, 펌프 하우징으로서, 펌프 하우징 채널 및 펌프 하우징의 내부 표면에 배치된 아치형 홈을 갖는, 펌프 하우징; 펌프 하우징 내에 배치되고 펌프 하우징에 대해 회전 가능한 펌프 링 기어; 펌프 피니언으로서, 펌프 피니언의 톱니가 펌프 링 기어의 내접 톱니와 맞물리도록 펌프 링 기어 내부에 배치되는 펌프 피니언; 및 제1 포트와 제2 포트를 갖는 펌프 포트 블록을 포함하고, 펌프 피니언이 펌프 링 기어 내에서 회전함에 따라, 유체가 제1 포트를 통해 흡인되어 배출을 위해 제2 포트에 제공되고, 제2 포트에 제공되는 유체의 일부는 펌프 하우징 채널에 제공되고, 펌프 하우징 채널로부터의 유체는 펌프 링 기어에 반경방향 내향력을 인가하기 위해 아치형 홈에 제공된다.

Description

힘 균형 및 내부 냉각 피처를 갖춘 유압 기어 펌프용 조립체
[관련 출원에 대한 상호 참조]
본 출원은 2021년 4월 30일자로 출원된 미국 가출원 번호 제63/182,072호에 대한 우선권을 주장하며, 이는 전문이 본 명세서에 참조로 포함된다.
기어 펌프는 기어 맞물림을 사용하여 변위만큼 유체를 펌핑한다. 2가지의 주요 변형, 즉, 2개의 외접 스퍼 기어를 사용하는 외접 기어 펌프와, 외접(예를 들어, 피니언) 및 내접(예를 들어, 링) 스퍼 기어를 사용하는 내접 기어 펌프가 존재한다. 기어 펌프는 고정된 변위를 가지며, 여기서, 펌프는 각각의 회전마다 일정한 양의 유체를 제공할 수 있다.
펌프의 기어가 회전함에 따라, 그 톱니가 펌프의 유입측에서 분리되어, 공극 및 흡입을 생성하고 나서, 공극에 유체가 채워진다. 유체는 기어에 의해 펌프의 배출측 또는 출구측으로 운반되고, 기어의 맞물림으로 인해 압력 하에서 유체가 변위된다. 일부 경우에, 펌프 출구측의 고압 유체가 내접 기어 펌프의 링 기어를 펌프 하우징을 향해 밀 수 있고, 이에 의해 마찰로 인한 마모 가능성이 증가된다. 따라서, 마모를 감소시키기 위해 고압 유체에 의해 기어에 인가되는 힘에 대응하는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 펌프의 동작 중에는, 그 하우징이 가열될 수 있다. 따라서, 펌프 하우징의 과열로 인해 발생하는 임의의 문제를 완화하기 위해 펌프 하우징을 냉각하는 것이 바람직할 수 있다.
전기 모터는 펌프를 구동하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 전기 모터의 로터는 펌프의 샤프트에 결합될 수 있고, 로터의 회전은 펌프의 회전 그룹을 회전시켜 유체 유동을 제공할 수 있게 된다.
인버터와 모터 제어기를 포함하는 전자 구동 디바이스는 전형적으로 모터로부터 분리되어 있으며 케이블을 통해 전기 모터의 스테이터의 와이어 권선에 연결된다. 펌프 및 전자 구동 디바이스를 전기 모터와 통합하는 조립체를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 방식으로, 샤프트, 베어링 등과 같은 기계적 구성요소가 유압 펌프와 모터 사이에 공유될 수 있으며, 제어기와 모터 사이에 연장되는 케이블을 제거할 수 있다.
이들 및 다른 고려사항과 관련하여 본 명세서에서 이루어진 개시내용이 제시된다.
본 개시내용은 힘 균형 및 내부 냉각 피처를 갖춘 유압 기어 펌프용 조립체에 관한 구현을 설명한다.
예시적인 제1 구현에서, 본 개시내용은 기어 펌프를 설명하며, 기어 펌프는: 펌프 하우징으로서, (i) 펌프 하우징 채널, 및 (ii) 펌프 하우징의 내부 표면에 배치된 아치형 홈을 갖는, 펌프 하우징; 펌프 하우징 내에 배치되고 펌프 하우징에 대해 회전 가능한 펌프 링 기어; 펌프 피니언으로서, 펌프 피니언의 외접 톱니가 펌프 링 기어의 내접 톱니와 맞물리도록 펌프 링 기어 내부에 배치되는 펌프 피니언; 및 제1 포트와 제2 포트를 갖는 펌프 포트 블록을 포함하고, 펌프 피니언이 펌프 링 기어 내에서 회전함에 따라, 유체가 제1 포트로부터 흡인되어 배출을 위해 제2 포트에 제공되고, 제2 포트에 제공되는 유체의 일부는 펌프 하우징을 냉각시키기 위해 펌프 하우징 채널에 제공되고, 펌프 하우징 채널로부터의 유체는 아치형 홈에 제공되고, 아치형 홈 내의 유체는 펌프 링 기어에 반경방향 내향력을 인가한다.
예시적인 제2 구현에서, 본 개시내용은 조립체를 설명한다. 조립체는: 내부에 내부 챔버를 갖는 메인 하우징; 메인 하우징의 내부 챔버에 배치되고, (i) 메인 하우징의 내부 챔버에 고정식으로 위치되는 스테이터, 및 (ii) 스테이터 내에 위치되며 스테이터에 대해 회전 가능한 로터를 포함하는 전기 모터; 및 예시적인 제1 구현의 기어 펌프를 포함하고, 기어 펌프는 메인 하우징에서, 적어도 부분적으로 전기 모터의 로터 내에 위치되며, 펌프 피니언은 펌프 구동 샤프트에 장착되고, 전기 모터의 로터에 회전 가능하게 결합된다.
전술한 요약은 예시적인 것일 뿐이며 어떤 식으로든 제한되게 하려는 것은 아니다. 앞서 설명한 예시적인 양태, 구현, 및 특징에 더하여, 추가의 양태, 구현, 및 특징은 도면 및 하기의 상세한 설명을 참조하여 명백해질 것이다.
예시적인 예의 특성으로 고려되는 신규한 특징은 첨부된 청구범위에 설명되어 있다. 그러나, 예시적인 예뿐만 아니라 바람직한 사용 모드, 추가의 목적 및 이에 대한 설명은 첨부 도면과 함께 숙독될 때 본 개시내용의 예시적인 예의 하기의 상세한 설명을 참조하여 가장 잘 이해될 것이다.
도 1은 예시적인 구현에 따른, 조립체의 사시도를 예시한다.
도 2는 예시적인 구현에 따른, 도 1의 조립체의 측단면도를 예시한다.
도 3은 예시적인 다른 구현에 따른, 도 1의 조립체의 분해 사시도를 예시한다.
도 4는 예시적인 구현에 따른, 기어 펌프의 사시도를 예시한다.
도 5는 예시적인 구현에 따른, 도 4의 기어 펌프의 측단면도를 예시한다.
도 6은 예시적인 구현에 따른, 도 4의 기어 펌프의 분해 사시도를 예시한다.
도 7은 예시적인 구현에 따른, 동작 동안의 조립체 내의 유체 경로를 보여주는 도 4의 기어 펌프의 평면 단면도를 예시한다.
도 8a는 예시적인 구현에 따른, 펌프 하우징의 사시도를 예시한다.
도 8b는 예시적인 구현에 따른, 다른 각도에서 본 도 8a의 펌프 하우징의 다른 사시도를 예시한다.
도 9a는 예시적인 구현에 따른, 펌프 하우징의 사시도를 예시한다.
도 9b는 예시적인 구현에 따른, 다른 각도에서 본 도 9a의 펌프 하우징의 다른 사시도를 예시한다.
본 개시내용은 힘 균형 및 내부 냉각 피처를 갖춘 기어 펌프에 관한 것이다. 본 개시내용은 또한 구성요소를 공유함으로써 비용을 절감하고, 공간을 절약하며, 신뢰성을 개선하는 콤팩트한 구성을 제공하는 조립체를 갖도록 기어 펌프 및 전자 구동 디바이스(예를 들어, 모터 제어기뿐만 아니라 인버터)를 전기 모터와 통합 또는 내장하는 것에 관한 것이다.
예시적인 구현에 따라, 도 1은 조립체(100)의 사시도를 예시하고, 도 2는 조립체(100)의 측단면도를 예시하고, 도 3은 조립체(100)의 분해 사시도를 예시한다. 도 1 내지 도 3을 함께 설명한다.
조립체(100)는 함께 통합된 전기 모터(102), 기어 펌프(104), 및 전자 구동 디바이스(106)를 포함한다. 조립체(100)는 내부에 전기 모터(102) 및 기어 펌프(104)의 구성요소가 배치되는 내부 챔버(110)를 갖는 메인 하우징(108)을 포함한다.
전기 모터(102)는 메인 하우징(108)의 내부 챔버(110) 내에 고정식으로 위치된 스테이터(112)를 포함한다. 스테이터(112)는 자기장을 발생시키도록 구성된다. 특히, 스테이터(112)는 스테이터(112)의 본체(예를 들어, 라미네이션 스택) 주위를 감싸는 와이어 권선(도시되지 않음)을 포함할 수 있으며, 와이어 권선을 통해 전류가 제공될 때, 자기장이 발생된다.
전기 모터(102)는 스테이터(112) 내에 위치된 로터(114)를 더 포함한다. 전기 모터(102)는 스테이터(112)와 로터(114) 사이의 환형 공간에서 로터(114)에 장착된 자석(116)을 더 포함할 수 있다. 예로서, 자석(116)은 도 3에 도시된 바와 같이 로터(114) 주위에 축방향으로 이격되어 배치된 2개의 원주방향 자석 어레이를 포함한다.
자석(116)은 로터(114)를 회전시키고 토크를 생성하기 위해 스테이터(112)에 의해 발생된 자기장과 상호작용하도록 구성된다. 예시적인 다른 구현에서, 영구 자석을 포함하지 않는 다른 유형의 전기 모터가 사용될 수도 있다.
기어 펌프(104)는 메인 하우징(108) 내에, 그리고 적어도 부분적으로 전기 모터(102)의 로터(114) 및 스테이터(112) 내에 장착된다. 조립체(100)는 제1 포트(118), 제2 포트(119), 및 드레인 포트(120)를 갖는 펌프 포트 블록(117)을 갖는다.
기어 펌프(104)는 펌프 하우징(202) 내에 배치된 펌프 피니언(122)(예를 들어, 그 외주면에 외접 톱니가 형성된 스퍼 기어) 및 펌프 링 기어(124)(예를 들어, 그 내주면에 내접 톱니가 형성된 링 기어)를 갖는 내접 기어 펌프로 구성된다. 도 2에 묘사된 바와 같이, 펌프 피니언(122)은 펌프 구동 샤프트(126)에 장착되거나 또는 그 일체형 부분이고, 펌프 피니언(122)의 톱니는 펌프 링 기어(124)의 톱니와 맞물린다. 또한, 펌프 피니언(122)은 펌프 링 기어(124)에 대해 중심을 벗어나 장착되고, 즉, 펌프 피니언(122)의 회전 중심은 펌프 링 기어(124)의 회전 중심에 대해 편심되거나 또는 그로부터 오프셋된다.
펌프 포트 블록(117)은 볼트(127)와 같은 복수의 체결구 또는 볼트를 통해 메인 하우징(108)에 결합된다.
로터(114)는 원통형 부분(128)과 스핀들 부분(130)을 갖는다. 스핀들 부분(130)은 모터 로터(114)가 메인 하우징(108) 및 전자 디바이스 하우징(132)에 대해 회전할 수 있게 하도록 모터 로터(114)의 스핀들 부분(130)의 외부 표면 주위에 배치된 베어링(134)을 통해 전자 구동 디바이스(106)의 전자 디바이스 하우징(132) 내에 지지된다.
펌프 구동 샤프트(126)는 스플라인 맞물림부를 통해 로터(114)에 회전 가능하게 결합된다. 특히, 펌프 구동 샤프트(126)는 펌프 구동 샤프트(126)의 외부 표면 주위에 형성되고 로터(114)의 스핀들 부분(130)의 내부 표면에 형성된 각각의 스플라인과 맞물리도록 구성된 스플라인(예를 들어, 도 4 내지 도 6과 관련하여 아래에 설명된 스플라인(204))을 갖는다. 이러한 방식으로, 로터(114)는 펌프 구동 샤프트(126)에 구동 가능하게 연결되고 동작 중에 펌프 구동 샤프트(126)에 회전 운동을 전달하도록 구성된다.
앞서 언급한 바와 같이, 로터(114), 특히 그 스핀들 부분(130)은 베어링(134)을 통해 그 외부 표면 주위에 지지된다. 추가적으로, 펌프 구동 샤프트(126)는 또한 도 2에 도시된 바와 같이 로터(114)의 내부 표면에 대한 지지를 제공하는 증가된 직경 부분(136)에서 로터(114)를 지지한다. 이와 같이, 로터(114)는 2개의 영역 또는 지점, 즉, 베어링(134)에 의해 지지되는 그 외부 표면 주위의 영역 및 로터(114)가 펌프 구동 샤프트(126)에 의해 지지되는 그 내부 표면 주위의 영역에서 지지된다. 이러한 구성으로, 펌프 구동 샤프트(126)는 로터(114)에 대한 확장된 지지를 제공하고 동작 중에 로터(114)의 오정렬 또는 비틀림을 방지할 수 있다.
동작 중에, 로터(114)가 회전함에 따라, 펌프 구동 샤프트(126)와의 스플라인 맞물림은 로터(114)의 회전 운동이 펌프 구동 샤프트(126)로 전달되게 한다. 스플라인 맞물림부를 윤활 상태로 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 윤활은 조립체(100)의 구성요소(예를 들어, 로터(114) 및 펌프 구동 샤프트(126))의 수명을 연장시킨다. 예를 들어, 그리스를 사용하여 스플라인 맞물림부를 윤활시킬 수 있다.
스플라인 맞물림부의 영역에서 그리스 또는 임의의 윤활 유체를 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 이와 같이, 조립체(100)는 펌프 구동 샤프트(126)의 외부 표면 주위에 형성된 홈(139)(도 5 및 도 7 참조)에 배치된 제1 밀봉부(138)(예를 들어, O-링)를 포함한다. 또한, 조립체(100)는 로터(114)의 스핀들 부분(130) 내에 삽입된 캡(140)을 포함하고, 캡(140)은 캡(140)의 각각의 외부 표면 주위에 형성된 홈에 배치된 제2 밀봉부(142)(예를 들어, O-링)를 갖는다.
제1 밀봉부(138)와 제2 밀봉부(142)는 펌프 구동 샤프트(126)의 스플라인과 스핀들 부분(130)에 걸쳐 있다. 이러한 방식으로, 스플라인 맞물림부의 영역에서 임의의 윤활제가 밀봉되고 제1 밀봉부(138)와 제2 밀봉부(142) 사이에 유지된다. 이 구성에 의하면, 윤활제가 스플라인 맞물림부의 영역 외부로 누설되지 않을 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 조립체(100)는 펌프 구동 샤프트(126)의 외부 표면 주위에 또한 배치되고 기어 펌프(104)로부터 전기 모터(102)로의 유체의 누설을 방지하도록 구성된 샤프트 밀봉부(144)를 더 포함한다.
전자 디바이스 하우징(132)은 도 3에 도시된 볼트(146)와 같은 볼트를 통해 메인 하우징에 결합된다. 전자 디바이스 하우징(132)은 도 1에 도시된 볼트(149)와 같은 복수의 체결구를 통해 전자기기 하우징 커버(148)에 추가로 결합된다. 이러한 구성으로, 전자 디바이스 하우징(132) 및 전자기기 하우징 커버(148)는 전자 구동 디바이스(106)의 전자 보드 및 구성요소가 배치되는 인클로저를 형성한다. 이러한 방식으로, 전자 구동 디바이스(106)는 조립체(100)의 전기 모터(102) 및 기어 펌프(104)와 통합된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전자 구동 디바이스(106)는 묘사된 바와 같이 서로 전기적으로 결합되고 축방향으로 오프셋되는 제어기 보드(150) 및 인버터 보드(152)와 같은 하나 이상의 전자 보드를 포함할 수 있다. 제어기 보드(150) 및 인버터 보드(152)는 인쇄 회로 기판(PCB)으로 구성될 수 있다. PCB는 비전도성 기판의 시트 층 상에 및/또는 시트 층 사이에 하나 이상의 구리 라미네이트 시트 층으로부터 에칭된 전도성 트랙, 패드, 및 기타 피처를 사용하여 전자 구성요소(예를 들어, 마이크로프로세서, 통합 칩, 커패시터, 레지스터 등)를 기계적으로 지지하고 전기적으로 연결한다. 구성요소는 일반적으로 PCB에 납땜되어 양자가 전기적으로 연결되고 기계적으로 체결된다.
인버터 보드(152)는, 예를 들어 격리 애자를 통해 제어기 보드(150)와 분리 및 결합될 수 있다. 인버터 보드(152)는 직류(DC) 전력을 수신하며 인버터 보드(152)에 실장된 구성요소에 전력을 제공하도록 구성되는 복수의 전기 전도성 버스 바(bus bar)를 포함할 수 있다.
예로서, DC 전력은 배터리로부터 인버터 보드(152)에 제공될 수 있다. 이러한 구성으로, 버스 바에 DC 전력이 제공되고, 이때 버스 바는 인버터 보드(152)의 다른 구성요소에 전력을 송신한다.
인버터 보드(152)는 전기 모터(102)를 구동하기 위해 인버터 보드(152)에서 수신된 DC 전력을 스테이터(112)의 와이어 권선에 제공될 수 있는 3상 교류(AC) 전력으로 변환하는 전력 컨버터로서 구성될 수 있다. 예를 들어, 인버터 보드(152)는 인버터 보드(152)에 실장되어 양극 DC 단자 및 음극 DC 단자에 전기적으로 연결되도록 구성된 반도체 스위칭 매트릭스를 포함할 수 있다. 인버터 보드(152)는 인버터 보드(152)와 제어기 보드(150) 사이의 축방향 공간에 배치된 복수의 커패시터를 더 포함할 수 있다.
반도체 스위칭 매트릭스는 DC-3상 전력 변환을 지원하는 반도체 스위칭 디바이스의 임의의 배열을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체 스위칭 매트릭스는 입력 DC 단자에 전기적으로 결합되고 3상 AC 출력 단자에 연결된 브리지 요소가 있는 3상을 포함할 수 있다.
예로서, 반도체 스위칭 매트릭스는 복수의 트랜지스터(예를 들어, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터 또는 금속-산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터)를 포함한다. 트랜지스터는, 예를 들어 제어기 보드(150)에 실장된 마이크로프로세서에 의해 제공되는 펄스 폭 변조(PWM) 신호를 통해 활성화 또는 "온(on)" 상태와 비활성화 또는 "오프(off)" 상태 사이에서 전환 가능하다. 마이크로프로세서는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 범용 프로세서(예를 들어, INTEL® 싱글 코어 마이크로프로세서 또는 INTEL® 멀티코어 마이크로프로세서) 또는 특수 목적 프로세서(예를 들어, 디지털 신호 프로세서, 그래픽 프로세서, 또는 주문형 집적 회로(ASIC) 프로세서)를 포함할 수 있다. 프로세서는 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령어(CRPI)를 실행하여 본 명세서 전반에 걸쳐 설명하는 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 프로세서는 소프트웨어 코딩 기능에 더하여 또는 그 대안으로서(예를 들어, CRPI를 통해) 하드 코딩 기능을 실행하도록 구성될 수 있다.
반도체 스위칭 매트릭스의 트랜지스터가 PWM 신호를 통해 특정 시간에 활성화 및 비활성화됨에 따라, AC 전압 파형은 AC 출력 단자에서 발생된다. 이와 같이, AC 출력 단자에서의 전압 파형은 펄스 폭 변조되고 전압 전위 DC+와 전압 전위 DC- 사이에서 스윙한다. 그 후, 전기 모터(102)를 구동하기 위해 AC 전압 파형이 스테이터(112)의 와이어 권선에 제공된다. 제어기 보드(150) 및 인버터 보드(152)는 그 사이에서 그리고 조립체(100)의 다른 구성요소 또는 외부 구성요소에 대한 신호 및 전력의 수신 및 송신을 용이하게 하기 위해 여러 접속부를 포함할 수 있다.
전자 구동 디바이스(106)는 복수의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 구동 디바이스(106)는 전기 모터(102)의 동작 온도 및/또는 기어 펌프(104)를 통해 유동하는 유압 유체의 유체 온도를 나타내는 정보를 제공하도록 구성된 온도 센서를 포함할 수 있다. 전자 구동 디바이스(106)는 또한 스테이터(112)의 권선에서 전류 레벨을 나타내는 정보를 제공하는 홀 효과(Hall-Effect) 전류 센서를 포함할 수 있다.
전자 구동 디바이스(106)는 조립체(100) 내의 유체의 압력 레벨을 나타내는 압력 센서를 더 포함할 수 있다. 전자 구동 디바이스(106)는 또한 로터(114) 및 펌프 구동 샤프트(126)의 각도 위치를 나타내는 센서 정보를 제공하도록 구성된 회전 위치 센서를 포함할 수 있다. 회전 위치 센서 정보는 폐루프 피드백 제어 구성에서 로터(114)에 의해 생성된 속도 및 토크를 제어하기 위해 전기 모터(102)를 제어하는 마이크로프로세서에 의해 사용될 수 있다.
예를 들어, 제어기 보드(150)는 도 2에 도시된 바와 같이 로터(114)의 스핀들 부분(130) 근방에 장착되는 센서 칩 또는 인코더(154)를 포함할 수 있다. 인코더(154)는 캡(140)에 배치된 자석(156)과 상호작용하도록 구성될 수 있다. 인코더(154)는 로터(114)의 각도 위치 또는 운동을 전기 모터(102)를 제어하는 마이크로프로세서에 제공되는 아날로그 또는 디지털 출력 신호로 변환하는 전기 기계 디바이스로 구성된다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 전자 구동 디바이스(106)는 제어기 보드(150)의 전도성 트랙에 전기적으로 연결되는 복수의 전도체 핀을 수용하는 중공 플라스틱 구성요소로 구성된 전기 커넥터(158)를 더 포함할 수 있다. 암형 핀을 갖는 커넥터 소켓(도시되지 않음)은 전도체 핀이 커넥터 소켓의 암형 핀과 접촉하도록 전기 커넥터(158)에 장착 또는 삽입될 수 있다. 전기 커넥터(158)의 전도체 핀에 신호를 제공하고 이로부터 신호를 수신하기 위해 와이어가 암형 핀에 연결될 수 있다.
이러한 구성으로, 전자 구동 디바이스(106)는 전기 커넥터(158)를 통해 다양한 입력 및 센서 신호를 수신하고 수신된 정보에 응답하여 명령을 제공할 수 있다. 예를 들어, 전자 구동 디바이스(106)는 기어 펌프(104)에 의해 제공되는 원하는 유체 압력 및 유체 유량을 나타내는 기계의 입력 디바이스(예를 들어, 휠 로더, 굴착기 또는 굴삭기와 같은 유압 기계의 조이스틱)로부터 또는 중앙 제어기로부터 명령 신호를 수신할 수 있다. 그 후, 전자 구동 디바이스(106)는 원하는 유체 압력 레벨 및 유량을 달성하기 위해 펌프 구동 샤프트(126)에서 특정 속도 및 토크를 발생시키도록 스테이터(112)에 제공되는 AC 전력을 제어할 수 있다. 전자 구동 디바이스(106)는 또한 전기 커넥터(158)를 통해 다른 중앙 제어기에 (예를 들어, 인코더(154)로부터의) 센서 신호를 제공할 수 있다.
이와 같이, 전자 구동 디바이스(106)는 조립체(100)뿐만 아니라 조립체(100)에 의해 제어되는 액추에이터에 대한 제어기로서 사용될 수 있다. 특히, 전자 구동 디바이스(106)는 조립체(100) 내부의 센서 및 액추에이터와 연관된 센서로부터 명령 입력 및 센서 신호를 수신하고, 그에 응답하여 전기 모터(102) 및 기어 펌프(104)를 제어하여 액추에이터의 원하는 또는 명령된 동작을 달성한다.
위에서는 기어 펌프(104)가 전기 모터(102)와 전자 구동 디바이스(106)를 포함하는 조립체(100)에 통합된 것으로 설명되었지만, 기어 펌프(104)는 독립형 펌프로서 사용될 수 있다. 다음으로 기어 펌프(104)의 상세를 설명한다.
예시적인 구현에 따라, 도 4는 기어 펌프(104)의 사시도를 예시하고, 도 5는 기어 펌프(104)의 측단면도를 예시하며, 도 6은 기어 펌프(104)의 분해 사시도를 예시한다. 도 4 내지 도 6을 함께 설명한다.
기어 펌프(104)는 펌프 포트 블록(117)과 단부 커버(200) 사이에 장착되거나 개재된다. 앞서 설명한 바와 같이, 펌프 포트 블록(117)은 제1 포트(118), 제2 포트(119), 및 드레인 포트(120)를 포함한다. 샤프트 밀봉부(144)가 단부 커버(200)의 내부 표면과 펌프 구동 샤프트(126)의 외부 표면 사이에 배치되도록, 샤프트 밀봉부(144)는 단부 커버(200)에 형성된 공동에 배치된다.
기어 펌프(104)는 기어 펌프(104)의 구성요소를 수용하도록 구성된 펌프 하우징(202)을 갖는다. 펌프 구동 샤프트(126)는 스플라인(204)을 통해 로터(114)의 스핀들 부분(130)에 회전 가능하게 결합되어 펌프 구동 샤프트(126)를 통해 펌프 피니언(122) 및 펌프 링 기어(124)에 회전 운동을 제공한다.
펌프 링 기어(124) 및 펌프 피니언(122)은 (i) 펌프 링 기어(124) 및 펌프 피니언(122)의 원위측에 배치된 제1 추력 플레이트(206), 및 (ii) 펌프 링 기어(124) 및 펌프 피니언(122)의 근위측에 배치된 제2 추력 플레이트(208)를 통해 펌프 하우징(202) 내에서 축방향으로 지지된다. 이와 같이, 추력 플레이트(206, 208) 사이에는 펌프 피니언(122)과 펌프 링 기어(124)가 개재 또는 끼워진다. 아래에 설명되는 바와 같이, 추력 플레이트(206, 208)는 기어 펌프(104) 내의 누설을 감소시키고 그 효율을 개선할 수 있는 축방향 보상기로서 동작할 수 있다.
추력 플레이트(206, 208)는 차례로 제1 펌프 커버(210)와 제2 펌프 커버(212)에 의해 지지된다. 특히, 추력 플레이트(206)는 인터페이스(209)에서 펌프 커버(210)와 인터페이스되고, 추력 플레이트(208)는 인터페이스(211)에서 펌프 커버(212)와 인터페이스된다. 본 명세서에서 "인터페이스"라는 용어는 두 구성요소가 만나고 상호작용하는 지점, 평면, 또는 공간(또는 평면이나 공간의 일부)을 나타내는 데 사용된다(예를 들어, 여기서, 추력 플레이트(206, 208)는 각각 펌프 커버(210, 212)와 만나고 상호작용함).
도 5 및 도 6에 예시된 바와 같이, 제1 펌프 커버(210)는 펌프 포트 블록(117)과 인터페이스된다. 유사하게, 제2 펌프 커버(212)는 단부 커버(200)와 인터페이스된다. 펌프 커버(210, 212)는 펌프 하우징(202)이 펌프 커버(210, 212) 사이에 개재되도록 펌프 하우징(202)을 축방향으로 지지하는 각각의 리세스 또는 견부를 갖는다. 기어 펌프(104)는 기어 펌프(104)의 외부 환경으로 유체가 누설되는 것을 방지하기 위해 서로 다른 구성요소 사이의 인터페이스에 여러 개의 면 밀봉부를 포함할 수 있다.
펌프 포트 블록(117), 제1 펌프 커버(210), 제2 펌프 커버(212) 및 단부 커버(200)는 원형 어레이로 배치된 체결구 관통 구멍을 가져서, 도 6에 도시된 볼트(213)(예를 들어, 소켓 헤드 볼트)가 견고한 축방향 조립체에서 이들을 축방향으로 함께 결합하는 데 사용될 수 있도록 한다. 이와 같이, 펌프 포트 블록(117), 제1 펌프 커버(210), 제2 펌프 커버(212), 및 단부 커버(200)와 그 사이에 배치된 기어 펌프(104)의 구성요소를 정렬 및 적층되고 나서, 볼트(213)를 사용하여 함께 볼트결합될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 기어 펌프(104)의 구성요소는 펌프 커버(210, 212) 사이에 개재되어 지지되고, 결국 펌프 포트 블록(117)과 단부 커버(200)에 의해 지지된다. 도 5에 묘사된 바와 같이, 단부 커버(200), 펌프 커버(210, 212) 및 추력 플레이트(206, 208)는 각각 중앙 관통 구멍을 포함하여 이를 통해 펌프 구동 샤프트(126)를 수용한다. 펌프 포트 블록(117)은 펌프 구동 샤프트(126)의 원위 단부가 배치되는 공동(214)을 갖는다. 또한, 기어 펌프(104)는 펌프 구동 샤프트(126) 주위에서 그 외부 표면과 펌프 커버(210, 212) 및 추력 플레이트(206, 208)의 내부 표면 사이의 배치된 부싱(216)과 부싱(218)을 포함하여 펌프 구동 샤프트(126)의 회전을 허용한다. 예로서, 부싱(216, 218)은 강철 보강재가 있는 청동 및 TeflonTM으로 제조된 건식 무윤활(DU) 부싱일 수 있다. 부싱(216, 218)은 펌프 구동 샤프트(126)의 회전을 용이하게 하는 베어링으로 구성된다.
추력 플레이트(206, 208)는 볼트(213)로 볼트결합되지 않고, 오히려 임의의 축방향 간극을 보상하고 기어 펌프(104) 내의 내부 누설을 감소시키기 위해 아래에 설명되는 바와 같이 축방향으로 이동할 수 있는 플로팅 구성요소로 구성된다.
기어 펌프(104)는 양방향 펌프로 동작하도록 구성된다. 특히, 제1 포트(118)는 (예를 들어, 임의의 유압 라인의 호스를 통해) 조립체(100)에 유체적으로 결합된 유체 저장소로부터 유체를 수용하도록 구성된 입구 포트로서 동작할 수 있으며, 제2 포트(119)는 기어 펌프(104)로부터 배출되는 가압된 유체를 조립체(100)에 유체적으로 결합된 유압 액추에이터에 제공하기 위한 출구 또는 배출 포트로서 동작할 수 있다. 유압 액추에이터는, 예를 들어 내부에서 선형으로 움직이는 피스톤을 갖는 유압 실린더일 수 있거나 또는 유압 모터일 수 있다. 이러한 동작 모드에서, 펌프 피니언(122)과 펌프 링 기어(124)는 제1 회전 방향으로 회전하고 유압 액추에이터는 제1 방향으로 이동할 수 있다.
다른 동작 모드에서, 제1 포트(118)는 기어 펌프(104)로부터 배출되는 가압된 유체를 유압 액추에이터에 제공하기 위한 배출 포트로 동작할 수 있으며, 제2 포트(119)는 유체 저장소로부터 유체를 수용하도록 구성된 입구 포트로 동작할 수 있다. 이러한 동작 모드에서, 펌프 피니언(122) 및 펌프 링 기어(124)는 제1 회전 방향과 반대인 제2 회전 방향으로 회전하고, 유압 액추에이터는 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 이동할 수 있다.
다음으로, 기어 펌프(104)가 주어진 방향으로 회전한다고 가정하여 그 동작을 설명한다. 그러나, 기어 펌프(104)는 포트 및 유체 체적의 동작이 반전되는 다른 방향으로도 동작할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
동작 중에, 펌프 구동 샤프트(126)가 회전함에 따라, 펌프 피니언(122)은 펌프 링 기어(124) 내에서 회전한다. 펌프 피니언(122)의 외접 기어 톱니와 펌프 링 기어(124)의 내접 기어 톱니가 분리 또는 해제됨에 따라, 팽창 체적(즉, 팽창 챔버)이 생성된다. 팽창 체적은 분리되는 톱니 사이에 형성된 다수의 포켓을 집합적으로 나타낸다. 팽창 체적은 입구 포트(예를 들어, 제1 포트(118))에 유체적으로 결합되는 기어 펌프(104)의 유입측의 분리되는 톱니 사이에 형성되는 흡입 공극으로서 동작한다. 따라서, 입구 포트로부터의 유체는 톱니 사이의 팽창 체적을 채운다.
유체는 펌프 피니언(122)과 펌프 링 기어(124)의 기어 톱니에 의해, 기어 펌프(104)의 배출측의, 출구 포트(예를 들어, 제2 포트(119))에 유체적으로 결합되는 다른 챔버 또는 체적으로 운반된다. 펌프 피니언(122)과 펌프 링 기어(124)의 기어 톱니의 맞물림은 유체를 변위시키고, 이어서 유체는 출구 포트에 제공된다. 이와 같이, 기어 펌프(104)의 배출측에서 펌프 피니언(122)과 펌프 링 기어(124)의 톱니가 서로 맞물리게 되면서, 체적이 감소되고 유체가 압력에 의해 밀려나오게 된다.
펌프 피니언(122)과 펌프 링 기어(124)의 톱니가 맞물림에 따라, 입구 포트로부터 수용된 저압 유체를 갖는 팽창 체적과 배출 또는 출구 포트에서 맞물리고 있거나 맞물리려고 하는 톱니 사이의 체적 사이에 밀봉부가 형성된다. 맞물린 톱니에 의해 생성된 밀봉부는 유체를 배출 포트 밖으로 밀어내고 유체가 입구 포트를 향해 다시 유동하는 것을 방지한다.
또한, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 기어 펌프(104)는 내부 크레센트(220) 및 상부 또는 외부 크레센트(222)를 포함하는 크레센트 밀봉 조립체를 포함한다. "내부" 및 "외부"라는 용어는 크레센트의 반경방향 위치를 나타내며, 여기서, 내부 크레센트(220)는 외부 크레센트(222)에 대해 반경방향으로 내측에 배치된다.
내부 크레센트(220)와 외부 크레센트(222)는 도 2에 묘사된 제1 위치결정 핀(224) 및 제2 위치결정 핀(226)(위치결정 핀(226)은 도 3에도 도시됨)에 의해 펌프 링 기어(124)와 펌프 피니언(122) 사이의 내부 공간 내에서 축방향으로 지지된다. 도 5 및 도 6을 함께 참조하면, 위치결정 핀(224)은 제1 펌프 커버(210)에 형성된 막힌 구멍 또는 공동에 부분적으로 배치되고 추력 플레이트(206)의 위치결정 핀 관통 구멍(225)을 통해 연장되어 크레센트(220, 222)의 원위 단부와 축방향으로 인터페이스된다. 유사하게, 위치결정 핀(226)은 제2 펌프 커버(212)에 형성된 막힌 구멍 또는 공동에 부분적으로 배치되고 추력 플레이트(208)의 위치결정 핀 관통 구멍(227)을 통해 연장되어 크레센트(220, 222)의 근위 단부와 축방향으로 인터페이스된다.
이러한 구성에 의하면, 내부 크레센트(220)와 외부 크레센트(222)는 위치결정 핀(224, 226)에 의해 축방향으로 제위치에 유지되고, 위치결정 핀(224, 226)은 또한 크레센트(220, 222)의 배향을 유지한다. 달리 말해서, 위치결정 핀(224, 226)은 크레센트 밀봉 조립체(내부 크레센트(220) 및 외부 크레센트(222))를 축방향으로 지지한다.
기어 펌프(104)의 동작 중에 펌프 피니언(122)과 펌프 링 기어(124)가 회전함에 따라, 크레센트(220, 222)는 유체가 저압 흡입 팽창 체적으로부터 배출 포트에 결합된 체적으로 운반될 때 유체를 분할한다. 따라서, 크레센트(220, 222)는 저압 체적과 고압 체적 사이에 밀봉부를 형성할 수 있다.
특히, 외부 크레센트(222)의 외부 표면(즉, 반경방향 외향 표면)은 펌프 링 기어(124)의 내부 톱니와 인터페이스되어 그 사이에 밀봉부를 생성한다. 외부 크레센트(222)의 외부 표면과 펌프 링 기어(124)의 내부 톱니 사이의 효과적인 밀봉부는 고압 체적에서 저압 체적으로의 누설을 방지할 수 있다. 유체 유동을 "방지한다" 또는 "차단한다"라는 용어는, 예를 들어 분당 최소 액적 유동을 제외하고는 유체 유동을 실질적으로 방지한다는 것을 나타내기 위해 본 명세서에 사용된다.
유사한 방식으로, 내부 크레센트(220)의 내부 표면(즉, 반경방향 내향 표면)은 펌프 피니언(122)의 외접 톱니와 인터페이스되어 그 사이에 밀봉부를 생성한다. 내부 크레센트(220)의 내부 표면과 펌프 피니언(122)의 외접 톱니 사이의 효과적인 밀봉부는 고압 체적에서 저압 체적으로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
크레센트(220, 222)의 크레센트 밀봉 조립체의 구성은 효과적인 밀봉부를 제공하고 크레센트(220, 222)와 기어 톱니 사이의 반경방향 간극을 보상하여 효과적인 밀봉부를 생성한다. 특히, 팽창 체적 또는 고압 체적의 어느 하나로부터 외부 크레센트(222)와 내부 크레센트(220) 사이의 인터페이스를 통해 배어나오는 유체는 크레센트(220, 222)를 반경방향으로 밀어낼 수 있다. 따라서, 크레센트(220, 222) 사이의 유체는 외부 크레센트(222)를 펌프 링 기어(124)의 내부 톱니를 향해 반경방향 외향으로 밀어낼 수 있으며, 이에 의해 그 사이의 임의의 반경방향 공간 또는 간극이 제거되고 효과적인 밀봉부가 형성된다. 유사하게, 크레센트(220, 222) 사이의 유체는 내부 크레센트(220)를 펌프 피니언(122)의 외접 톱니를 향해 반경방향 내향으로 밀어낼 수 있으며, 이에 의해 그 사이의 임의의 반경방향 공간 또는 간극이 제거되고 효과적인 밀봉부가 형성된다.
또한, 크레센트(220, 222)는 그 사이에 적어도 하나의 스프링 공동이 형성되도록 구성될 수 있다. 스프링 공동은 외부 크레센트(222)의 내부 표면에 리세스로서 형성될 수 있다. 예시적인 다른 구현에서, 스프링 공동은 내부 크레센트(220)의 외부 표면에 리세스로서 형성될 수 있다. 다른 예에서, 내부 크레센트(220)와 외부 크레센트(222) 모두는 그 사이에 스프링 공동을 형성하는 정합 또는 대면 리세스를 가질 수 있다.
스프링 공동은 내부에 판 스프링과 같은 스프링을 수용할 수 있다. 크레센트(220, 222)를 반경방향으로 밀어내는 유체에 더하여, 스프링 공동에 배치된 판 스프링도 크레센트(220, 222)를 반경방향으로 밀어낼 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 판 스프링은 외부 크레센트(222)를 펌프 링 기어(124)의 내부 톱니를 향해 반경방향 외향으로 밀어낼 수 있으며, 이에 의해 그 사이의 밀봉부의 유효성이 개선된다. 유사하게, 판 스프링은 내부 크레센트(220)를 펌프 피니언(122)의 외접 톱니를 향해 반경방향 내향으로 밀어낼 수 있으며, 이에 의해 그 사이의 밀봉부의 유효성이 개선된다. 본 명세서에서는 예시적인 바이어싱 요소로서 판 스프링이 사용된다. 웨이브 스프링 또는 코일 스프링과 같은 다른 유형의 스프링이 사용될 수 있다.
또한, 크레센트 밀봉 조립체는 펌프 구동 샤프트(126)의 회전 방향에 무관하게 고압 체적에서 저압 체적으로의 유체 유동을 방지하기 위해 크레센트(220, 222) 사이에 체크 밸브를 포함할 수 있다. 특히, 외부 크레센트(222)와 내부 크레센트(220)는 그 사이에 체크 밸브 공동 또는 리세스를 형성하는 리세스 또는 홈을 가질 수 있다. 체크 핀(check pin)은 이러한 체크 밸브 공동에 위치될 수 있다.
고압 체적으로부터 저압 체적으로 크레센트(220, 222) 사이에서 배어나오는 가압된 유체는 체크 핀용 자리를 형성하는 크레센트(220, 222)의 표면에 대해 체크 핀을 밀어낸다. 따라서, 체크 핀은 크레센트의 표면과 밀봉부를 생성하고 그곳을 가로지르는 누설을 방지한다. 반대 방향으로 배치된 다른 체크 핀과 체크 밸브 공동은 펌프 구동 샤프트(126)가 다른 회전 방향으로 회전할 때 다른 방향으로의 누설을 방지 또는 차단할 수 있다.
따라서, 크레센트 밀봉 조립체의 이러한 구성은 기어 펌프(104)가 양방향이 될 수 있게 한다. 유체가 제1 포트(118)를 통해 흡인된 다음 제2 포트(119)로 변위되든, 또는 그 반대로 변위되든 간에, 체크 핀은 어느 방향으로든 누설 유체 유동을 차단하는 반대 체크 밸브로서 동작한다. 기어 펌프(104)의 유입측과 배출측 사이의 밀봉부를 더욱 강화하기 위해 추가적인 체크 핀이 추가될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 펌프 피니언(122) 및 펌프 링 기어(124)의 원위측에서, 제1 펌프 커버(210)는 제1 펌프 커버(210)를 통한 유체 연통을 허용하기 위해 각각 제1 포트(118) 및 제2 포트(119)에 대응하며 정렬되는 관통 구멍(228) 및 관통 구멍(230)을 가질 수 있다. 유사하게, 추력 플레이트(206)는 일반적으로 신장(kidney) 형상이고 이를 통한 유체 연통을 허용하는 관통 구멍(232) 및 관통 구멍(234)을 갖는다.
펌프 피니언(122)과 펌프 링 기어(124)의 근위측에서, 추력 플레이트(208)는 무엇보다도 관통 구멍(236), 관통 구멍(238)과 같은 다수의 관통 구멍을 가지며, 이를 통한 유체 연통을 허용한다. 따라서, 펌프 피니언(122)과 펌프 링 기어(124) 사이에 형성된 팽창 체적 및 고압 체적의 유체는 추력 플레이트(206, 208)의 관통 구멍을 통해 양방향으로 축방향으로 연통될 수 있다. 따라서, 유체는 추력 플레이트(206, 208)와 펌프 커버(210, 212) 사이의 인터페이스(209, 211)에 각각 도달한다(도 5 참조).
추력 플레이트(206)와 제1 펌프 커버(210) 사이의 인터페이스(209)에 갇힌 유체는 펌프 피니언(122)과 펌프 링 기어(124)의 원위 단부면을 향해 추력 플레이트(206)에 축방향 유체력을 인가한다. 이러한 방식으로, 추력 플레이트(206)와 펌프 피니언(122) 및 펌프 링 기어(124)의 원위 단부면 사이에 금속-금속 밀봉부가 생성된다. 유사하게, 추력 플레이트(208)와 제2 펌프 커버(212) 사이의 인터페이스(211)에 갇힌 유체는 펌프 피니언(122)과 펌프 링 기어(124)의 근위 단부면을 향해 추력 플레이트(208)에 축방향 유체력을 인가한다. 이러한 방식으로, 추력 플레이트(208)와 펌프 피니언(122) 및 펌프 링 기어(124)의 근위 단부면 사이에 금속-금속 밀봉부가 생성된다.
펌프 피니언(122) 및 펌프 링 기어(124)를 향해 추력 플레이트(206, 208)에 작용하는 유체력은 추력 플레이트(206, 208)를 펌프 피니언(122) 및 펌프 링 기어(124)에 대해 축방향으로 밀거나 압착하고, 이에 의해 효과적인 밀봉부가 생성되고 그 사이의 임의의 축방향 간격이 제거된다. 이와 같이, 추력 플레이트(206, 208)는 추력 플레이트(206, 208)와 그 사이에 배치된 펌프 피니언(122) 및 펌프 링 기어(124)와의 사이의 임의의 축방향 간격을 보상할 수 있기 때문에 축방향 보상기라고 지칭될 수 있으며, 이에 의해 누설이 감소되고 기어 펌프(104)의 효율이 개선된다.
도 6을 참조하면, 기어 펌프(104)는 추력 플레이트(206)의 원위측의 윤곽이 있는 밀봉 공동 또는 리세스에 배치될 수 있는 제1 신장 형상 밀봉부 세트(240)와 같은 제1 밀봉부 세트를 포함할 수 있으며, 여기서, 리세스는 제1 신장 형상 밀봉부 세트(240)의 형상과 일치하는 형상을 갖는다. 이러한 구성으로, 제1 신장 형상 밀봉부 세트(240)는 추력 플레이트(206)와 제1 펌프 커버(210) 사이의 인터페이스(209)에 연통되는 (고압 체적으로부터의) 고압 유체를 추력 플레이트(206)와 펌프 커버(210) 사이의 인터페이스(209)에 연통되는 (팽창 체적으로부터의) 저압 유체로부터 격리 또는 밀봉한다. 따라서, 제1 신장 형상 밀봉부 세트(240)는 고압측에서 저압측으로의 교차 유동 또는 누설을 방지할 수 있다.
유사하게, 기어 펌프(104)는 추력 플레이트(208)의 근위측의 윤곽이 있는 밀봉 공동 또는 리세스에 배치된 제2 신장 형상 밀봉부 세트(242)와 같은 제2 밀봉부 세트를 포함할 수 있으며, 여기서, 리세스는 제2 신장 형상 밀봉부 세트(242)의 형상과 일치하는 형상을 갖는다. 제2 신장 형상 밀봉부 세트(242)는 추력 플레이트(208)와 제2 펌프 커버(212) 사이의 인터페이스(211)에 연통되는 (고압 체적으로부터의) 고압 유체를 추력 플레이트(208)와 제2 펌프 커버(212) 사이의 인터페이스(211)에 연통되는 (팽창 체적으로부터의) 저압 유체로부터 격리 또는 밀봉할 수 있다. 따라서, 제2 신장 형상 밀봉부 세트(242)는 고압측에서 저압측으로의 교차 유동 또는 누설을 방지할 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 제2 펌프 커버(212)는 제2 펌프 커버(212)와 추력 플레이트(208) 사이의 인터페이스(211)에서 유체를 단부 커버(200)의 공동 또는 리세스(244)에 연통하도록 구성된 채널(도시되지 않음)을 가질 수 있다. 리세스(244)는 결국 기어 펌프(104) 내의 내부 압력을 감소시키기 위해 단부 커버(200)에 도달하는 임의의 고압 유체를 배수하도록 드레인 통로(246)를 통해 드레인 포트(120)에 유체적으로 결합된다.
유사하게, 제1 펌프 커버(210)는 펌프 포트 블록(117)의 공동(214)에 유체를 연통시킬 수 있는 채널(도시되지 않음)을 가질 수 있다. 공동(214)은 결국 드레인 통로(248)를 통해 드레인 포트(120)에 유체적으로 결합되어 펌프 포트 블록(117)에 도달하는 임의의 고압 유체를 배수하고 기어 펌프(104) 내의 내부 압력을 감소시킨다.
앞서 언급한 바와 같이, 기어 펌프(104) 유입측에서 펌프 피니언(122)의 외접 톱니가 펌프 링 기어(124)의 내접 톱니로부터 분리됨에 따라, 저압으로 팽창 체적이 생성된다. 기어 펌프(104)의 배출측에서, 펌프 피니언(122)의 외접 톱니가 펌프 링 기어(124)의 내접 톱니와 맞물림에 따라, 체적이 감소하면 유체가 압력을 받아 밖으로 밀려나가게 된다.
배출측에서 펌프 피니언(122)과 펌프 링 기어(124) 사이의 이러한 가압된 유체는 펌프 하우징(202)을 향해 펌프 링 기어(124)에 반경방향 외향력을 인가할 수 있다. 결과적으로, 반경방향 외향력이 펌프 링 기어(124)를 펌프 하우징(202)을 향해 밀어내는 구역에서 펌프 링 기어(124)와 펌프 하우징(202) 사이의 인터페이스에서 마찰과 마모가 발생할 수 있다.
이러한 인터페이스 구역은 펌프 피니언(122)의 회전 방향에 기초하여 상이할 수 있다. 특히, 펌프 피니언(122)이 제1 방향으로 회전할 때(예를 들어, 제1 포트(118)가 입구 포트이고 제2 포트(119)가 출구 포트인 경우) 마모되는 경향이 있거나 마찰을 받게 되는 구역은, 펌프 피니언(122)이 제2 방향으로 회전할 때(예를 들어, 제2 포트(119)가 입구 포트이고 제1 포트(118)가 출구 포트인 경우) 마모되는 경향이 있거나 마찰을 받게 되는 각각의 구역과 상이할 수 있다.
또한, 동작 중에, 열이 발생되어 기어 펌프(104)의 구성요소를 손상시킬 수 있다. 본 명세서에 개시된 기어 펌프(104)는 이러한 마찰을 완화하기 위해 펌프 링 기어(124)에 반경방향 외향력을 인가하는 고압 유체로 인한 마찰력에 대응하도록 구성되고, 또한 기어 펌프(104)의 적어도 일부 구성요소를 냉각시키기 위한 냉각 회로를 제공하도록 구성된다.
도 7은 예시적인 구현에 따른, 동작 동안의 조립체 내의 유체 경로를 보여주는 기어 펌프(104)의 평면 단면도를 예시한다. 도 7의 평면 단면도는 도 5의 측단면도의 각각의 평면에 수직인 평면을 따라 취해진 것이다.
도 7에서, 제1 포트(118)는 유체 저장소로부터 유체를 수용하는 입구 포트이고, 제2 포트(119)는 기어 펌프(104)가 가압된 유체를 유압 액추에이터로 배출하는 출구 포트이다. 제1 포트(118)에 수용된 유체는 입구 유체 통로(700)를 통해, 펌프 피니언(122)이 펌프 링 기어(124) 내에서 회전할 때 형성된 팽창 챔버로 유동한다. 펌프 피니언(122)이 펌프 링 기어(124) 내에서 회전함에 따라, 유체는 압력을 받아 출구 유체 통로(702)로 밀려나오게 되고, 이어서 유체가 제2 포트(119)에 제공된다.
또한, 제2 포트(119)에 제공되는 유체는 펌프 하우징(202)을 냉각시키는 데 사용된다. 특히, 출구 유체 통로로부터의 유체의 일부는 펌프 포트 블록(117)에 형성된 채널(704)을 통해, 이어서 채널(706)이 채널(704)과 정렬되는 펌프 커버(210)에 형성된 채널(706)을 통해, 그리고 나서 펌프 하우징(202)에 형성된 제1 펌프 하우징 채널(708)을 통해 유동하도록 분기되거나 전환된다.
도 8a는 예시적인 구현에 따른, 펌프 하우징(202)의 사시도를 예시하고, 도 8b는 다른 각도에서 본 펌프 하우징(202)의 다른 사시도를 예시한다. 도 7 및 도 8a를 함께 참조하면, 펌프 하우징(202)의 제1 펌프 하우징 채널(708)은 경사져 있으며, 유체를 펌프 하우징의 개구 또는 구멍(800)을 통해 펌프 하우징(202)의 내부 표면에 형성된 제1 아치형 홈(802)에 제공한다.
펌프 링 기어(124)가 회전함에 따라, 구멍(800)을 통해 수용된 유체는 펌프 링 기어(124)의 외부 표면과 펌프 하우징(202)의 내부 표면 사이의 간극 또는 환형 공간에서 순환할 수 있으며 도 8b에 도시된 제2 아치형 홈(804)에 제공된다. 펌프 하우징(202)은 제2 아치형 홈(804)에 배치된 구멍(806)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 제2 아치형 홈(804)은 펌프 하우징(202)의 내주면을 따라 제1 아치형 홈(802)으로부터 각지게 이격된다.
도 7 및 도 8b를 함께 참조하면, 제2 아치형 홈(804)의 유체는 구멍(806)을 통해 제2 펌프 하우징 채널(710)에 이어서, 펌프 커버(210)에 형성된 채널(712)을 통해, 그리고 나서 펌프 포트 블록(117)에 형성된 채널(714)을 통해 제공되며, 여기서, 채널(714)은 채널(712)과 정렬된다. 그 후, 이 유체는 펌프 피니언(122)과 펌프 링 기어(124)의 톱니 사이에 형성된 팽창 챔버에 제공될 제1 포트(118)로부터의 유체와 합류한다.
이와 같이, 출구 유체 통로(702)로부터의 유체는 펌프 하우징(202)을 통해 순환하고, 따라서 펌프 하우징(202)을 냉각시키고 그 온도를 감소시킬 수 있다. 추가적으로, 제1 아치형 홈(802)에 제공되는 유체는 펌프 링 기어(124)와 펌프 하우징(202) 사이의 마모 및 마찰을 감소시킬 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 펌프 피니언(122)과 펌프 링 기어(124) 사이의 가압된 유체는 펌프 하우징(202)을 향해 펌프 링 기어(124)에 반경방향 외향력을 인가한다. 출구 유체 통로(702) 및 제1 펌프 하우징 채널(708)을 통해 제공된 가압된 유체는 유체의 포켓으로서 동작하는 제1 아치형 홈(802)에 축적될 수 있다. 제1 아치형 홈(802) 내의 가압된 유체는 펌프 링 기어(124)에 작용하는 반경방향 외향력에 반대되거나 균형을 이루는 반경방향 내향력을 펌프 링 기어(124)에 인가한다. 결과적으로, 펌프 링 기어(124)와 펌프 하우징(202) 사이의 마찰이 감소되고, 펌프 링 기어(124)와 펌프 하우징(202)의 마모가 완화될 수 있다.
특히, 앞서 언급한 바와 같이, 기어 펌프(104)는 양방향 펌프로 구성되며, 펌프 구동 샤프트(126)가 반대 방향으로 구동되는 경우에는, 제2 포트(119)가 입구 포트이고, 마모되는 구역은 상이할 수 있다. 이 경우, 가압된 유체의 각각의 부분은 제1 아치형 홈(802)이 아닌 제2 아치형 홈(804)에 제공되고, 제2 아치형 홈(804) 내의 가압된 유체는 펌프 피니언(122)과 펌프 링 기어(124)의 톱니에 의해 압착되는 유체의 반경방향 외향력에 반대되는 각각의 반경방향 내향력을 인가한다. 달리 말해서, 기어 펌프(104)의 방향이 반전되면 기어 펌프(104)의 채널과 홈의 동작이 반전된다.
구멍(800, 806)은 그 각각의 아치형 홈 내에 배치되는 것으로 도시되어 있지만, 예시적인 다른 구현에서는 구멍이 홈 내에 배치되지 않는다. 달리 말해서, 아치형 홈은 구멍으로부터 원주방향으로 이격되거나 또는 각지게 이격될 수 있다.
도 9a는 예시적인 구현에 따른, 펌프 하우징(900)의 사시도를 예시하고, 도 9b는 다른 각도에서 본 펌프 하우징(900)의 다른 사시도를 예시한다. 펌프 하우징(900)은 제1 아치형 홈(902) 및 제2 아치형 홈(904)을 갖는다.
펌프 하우징(900)은 구멍(800)이 제1 아치형 홈(902) 내에 배치되지 않으며, 구멍(806)이 제2 아치형 홈(904) 내에 배치되지 않는다는 점에서 펌프 하우징(202)과 상이하다. 오히려, 제1 아치형 홈(902)은 구멍(800)으로부터 각지게 이격되며, 제2 아치형 홈(904)은 구멍(806)으로부터 각지게 이격된다.
기어 펌프(104)가 제1 방향으로 동작할 때, 유체는 제1 펌프 하우징 채널(708)로부터 구멍(800)을 통해 제공되고 나서, 펌프 링 기어(124)가 펌프 하우징(900) 내에서 회전함에 따라 제1 아치형 홈(902)으로 끌려가 축적된다. 기어 펌프(104)가 제2 방향으로 동작할 때, 유체는 제2 펌프 하우징 채널(710)로부터 구멍(806)을 통해 제공되고 나서, 펌프 링 기어(124)가 펌프 하우징(900) 내에서 회전함에 따라 제2 아치형 홈(904)으로 끌려가 축적된다.
이와 같이, 아치형 홈(예를 들어, 아치형 홈(902, 904))은 가장 큰 마찰을 받게 되는 펌프 하우징의 내부 표면의 구역에 위치될 수 있다. 이러한 방식으로, 마모가 감소될 수 있으며 펌프 하우징과 펌프 링 기어의 수명이 개선될 수 있다.
상기의 상세한 설명은 첨부 도면을 참조하여 개시된 시스템의 다양한 특징 및 동작을 설명하고 있다. 본 명세서에 설명된 예시적인 구현은 제한을 의미하는 것은 아니다. 개시된 시스템의 특정 양태는 전부가 본 명세서에서 고려되는 매우 다양한 상이한 구성으로 배열되고 조합될 수 있다.
또한, 문맥상 달리 제시되지 않는 한, 각각의 도면에 예시되어 있는 특징은 서로 조합하여 사용될 수도 있다. 따라서, 도면은 예시된 모든 특징이 각각의 구현에 필요한 것은 아니라는 이해를 갖고, 일반적으로 하나 이상의 전체 구현의 구성요소 양태로서 고려되어야 한다.
추가적으로, 본 명세서 또는 청구범위에서의 임의의 요소, 블록, 또는 단계의 열거는 명확성을 위한 것이다. 따라서, 이러한 열거는 이러한 요소, 블록, 또는 단계가 특정 배열을 고수하거나 특정 순서로 수행되어야 하는 것을 요구하거나 암시하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
또한, 디바이스 또는 시스템은 도면에 제시된 기능을 수행하도록 사용되거나 구성될 수도 있다. 일부 사례에서, 디바이스 및/또는 시스템의 구성요소는 구성요소가 실제로 이러한 수행이 가능하도록 구성되고 구조화되도록 (하드웨어 및/또는 소프트웨어로) 기능을 수행하게 구성될 수도 있다. 다른 예에서, 디바이스 및/또는 시스템의 구성요소는, 예컨대 특정 방식으로 동작될 때, 기능을 수행하도록 적응되거나, 기능을 수행하는 것이 가능하거나, 또는 기능을 수행하기에 적합하도록 배열될 수 있다.
용어 "실질적으로(substantially)"라는 것은, 언급된 특성, 파라미터 또는 값이 정확하게 달성될 필요는 없고, 예를 들어 공차, 측정 에러, 측정 정확도 한계 및 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 공지된 다른 인자를 포함하여, 특성이 제공하려 했던 효과를 배제하지 않는 정도로 편차 또는 변화가 발생될 수도 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에 설명된 배열은 단지 예를 위한 것이다. 이와 같이, 본 기술 분야의 통상의 기술자는 다른 배열 및 다른 요소(예를 들어, 기계, 인터페이스, 동작, 순서, 및 동작의 그룹 등)가 대신 사용될 수 있고, 일부 요소는 원하는 결과에 따라 전적으로 생략될 수도 있다는 것을 인식할 것이다. 또한, 설명된 다수의 요소는 임의의 적절한 조합 및 위치에서, 별개의 또는 분산된 구성요소로 또는 다른 구성요소와 함께 구현될 수도 있는 기능적 엔티티이다.
다양한 양태 및 구현이 본 명세서에 개시되었지만, 다른 양태 및 구현이 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본 명세서에 개시된 다양한 양태 및 구현은 예시의 목적이고 제한되게 하려는 의도가 아니며, 진정한 범주는 이러한 청구범위에 부여된 등가물의 전체 범주와 함께, 하기의 청구범위에 의해 지시된다. 또한, 본 명세서에 사용된 용어는 단지 특정 구현을 설명하기 위한 것이고, 제한되게 하려는 의도는 아니다.
따라서, 본 개시내용의 실시예는 하기의 목록에 열거된 예시적인 실시예(EEE) 중 하나에 관련될 수 있다.
EEE 1은 기어 펌프이며, 기어 펌프는: 펌프 하우징으로서, (i) 펌프 하우징 채널, 및 (ii) 펌프 하우징의 내부 표면에 배치된 아치형 홈을 갖는, 펌프 하우징; 펌프 하우징 내에 배치되고 펌프 하우징에 대해 회전 가능한 펌프 링 기어; 펌프 피니언으로서, 펌프 피니언의 외접 톱니가 펌프 링 기어의 내접 톱니와 맞물리도록 펌프 링 기어 내부에 배치되는 펌프 피니언; 및 제1 포트와 제2 포트를 갖는 펌프 포트 블록을 포함하고, 펌프 피니언이 펌프 링 기어 내에서 회전함에 따라, 유체가 제1 포트로부터 흡인되어 배출을 위해 제2 포트에 제공되고, 제2 포트에 제공되는 유체의 일부는 펌프 하우징을 냉각시키기 위해 펌프 하우징 채널에 제공되고, 펌프 하우징 채널로부터의 유체는 아치형 홈에 제공되고, 아치형 홈 내의 유체는 펌프 링 기어에 반경방향 내향력을 인가하는, 기어 펌프이다.
EEE 2는 EEE 1의 기어 펌프이며, 펌프 하우징은 펌프 하우징 채널에 유체적으로 결합되는 구멍을 더 포함하여, 유체가 펌프 하우징 채널로부터 구멍을 통해 아치형 홈으로 유동하도록 하는, 기어 펌프이다.
EEE 3은 EEE 2의 기어 펌프이며, 구멍은 아치형 홈 내에 배치되는, 기어 펌프이다.
EEE 4는 EEE 2 내지 EEE 3 중 어느 하나의 기어 펌프이며, 아치형 홈은 펌프 하우징의 내부 표면을 따라 구멍으로부터 각지게 이격되며, 펌프 피니언이 회전함에 따라, 펌프 링 기어가 회전하고, 이에 의해 구멍을 통해 수용된 유체가 아치형 홈에 제공되는, 기어 펌프이다.
EEE 5는 EEE 1 내지 EEE 4 중 어느 하나의 기어 펌프이며, 펌프 피니언이 회전함에 따라, 제2 포트에 제공되는 펌프 피니언의 외접 톱니와 펌프 링 기어의 내접 톱니 사이의 유체는 펌프 링 기어에 반경방향 외향력을 인가하며, 아치형 홈 내의 유체에 의해 인가되는 반경방향 내향력은 펌프 링 기어에 인가되는 반경방향 외향력에 반대되는, 기어 펌프이다.
EEE 6은 EEE 1 내지 EEE 5 중 어느 하나의 기어 펌프이며, 펌프 하우징 채널은 제1 펌프 하우징 채널이고, 펌프 하우징은 제2 펌프 하우징 채널을 더 포함하며, 펌프 링 기어가 회전함에 따라, 제1 펌프 하우징 채널을 통해 수용된 유체는 제2 펌프 하우징 채널에 제공되고 나서, 제2 펌프 하우징 채널의 유체는 제1 포트를 통해 수용된 유체와 합류하는, 기어 펌프이다.
EEE 7은 EEE 6의 기어 펌프이며, 아치형 홈은 제1 아치형 홈이고, 펌프 하우징은 펌프 하우징의 내부 표면을 따라 제1 아치형 홈으로부터 각지게 이격되는 제2 아치형 홈을 더 포함하고, 펌프 피니언이 펌프 링 기어 내에서 반대 방향으로 회전함에 따라, 유체는 제2 포트로부터 흡인되며 배출을 위해 제1 포트에 제공되고, 제1 포트에 제공되는 유체의 각각의 부분은 펌프 하우징을 냉각시키기 위해 제2 펌프 하우징 채널로 전환되고, 제2 펌프 하우징 채널로부터의 유체는 제2 아치형 홈에 제공되며, 제2 아치형 홈의 유체는 펌프 링 기어에 각각의 반경방향 내향력을 인가하는, 기어 펌프이다.
EEE 8은 EEE 1 내지 EEE 7 중 어느 하나의 기어 펌프이며, 펌프 포트 블록과 펌프 하우징 사이에 개재되는 펌프 커버를 더 포함하고, 펌프 커버는 펌프 하우징 채널과 정렬되는 채널을 포함하며, 펌프 하우징 채널로 전환된 유체의 일부는 펌프 커버의 채널을 통해 펌프 하우징 채널로 유동하는, 기어 펌프이다.
EEE 9는 EEE 8의 기어 펌프이며, 펌프 커버와 펌프 링 기어 사이에 개재되는 추력 플레이트; 및 추력 플레이트와 펌프 커버 사이의 인터페이스에 형성된 밀봉 공동 내에 배치된 밀봉부를 더 포함하는, 기어 펌프이다.
EEE 10은 EEE 9의 기어 펌프이며, 펌프 피니언과 펌프 링 기어 사이에서 펌프 링 기어 내에 배치된 외부 크레센트와 내부 크레센트를 포함하는 크레센트 밀봉 조립체; 및 위치결정 핀으로서, 위치결정 핀이 펌프 커버로부터 축방향으로 돌출하도록, 펌프 커버에 형성된 공동에 배치되는, 위치결정 핀을 더 포함하고, 추력 플레이트는 위치결정 핀 관통 구멍을 포함하고, 위치결정 핀은 위치결정 핀 관통 구멍을 통해 연장되고 추력 플레이트로부터 돌출하여 크레센트 밀봉 조립체와 인터페이스되고, 이에 의해 크레센트 밀봉 조립체가 축방향으로 지지되는, 기어 펌프이다.
EEE 11은 조립체이며, 조립체는: 내부에 내부 챔버를 갖는 메인 하우징; 메인 하우징의 내부 챔버에 배치되고, (i) 메인 하우징의 내부 챔버에 고정식으로 위치되는 스테이터, 및 (ii) 스테이터 내에 위치되며 스테이터에 대해 회전 가능한 로터를 포함하는 전기 모터; 및 메인 하우징에서, 적어도 부분적으로 전기 모터의 로터 내에 위치되는 기어 펌프를 포함하고, 기어 펌프는: 펌프 하우징으로서, (i) 펌프 하우징 채널, 및 (ii) 펌프 하우징의 내부 표면에 배치된 아치형 홈을 갖는, 펌프 하우징, 펌프 하우징 내에 배치되고 펌프 하우징에 대해 회전 가능한 펌프 링 기어, 펌프 피니언으로서, 펌프 피니언의 외접 톱니가 펌프 링 기어의 내접 톱니와 맞물리도록 펌프 링 기어 내에 배치되고, 펌프 피니언은 펌프 구동 샤프트에 장착되며 전기 모터의 로터에 회전 가능하게 결합되는, 펌프 피니언, 및 제1 포트와 제2 포트를 갖는 펌프 포트 블록을 포함하고, 전기 모터의 로터가 펌프 링 기어 내의 펌프 피니언을 회전시킴에 따라, 유체가 제1 포트로부터 흡인되며 배출을 위해 제2 포트에 제공되고, 제2 포트에 제공되는 유체의 일부는 펌프 하우징을 냉각시키기 위해 펌프 하우징 채널에 제공되고, 펌프 하우징 채널로부터의 유체는 아치형 홈에 제공되고, 아치형 홈 내의 유체는 펌프 링 기어에 반경방향 내향력을 인가하는, 조립체이다.
EEE 12는 EEE 11의 조립체이며, 로터는 (i) 기어 펌프가 적어도 부분적으로 배치되는 원통형 부분, 및 (ii) 스핀들 부분을 포함하고, 펌프 구동 샤프트는 로터의 스핀들 부분에 회전 가능하게 결합되는, 조립체이다.
EEE 13은 EEE 12의 조립체이며, 펌프 구동 샤프트는 스플라인 맞물림부를 통해 로터의 스핀들 부분에 회전 가능하게 결합되고, 조립체는 제1 밀봉부와 제2 밀봉부를 포함하고, 스플라인 맞물림부는 제1 밀봉부와 제2 밀봉부 사이에 개재되어, 윤활제가 제1 밀봉부와 제2 밀봉부 사이의 스플라인 맞물림부에서 밀봉되도록 하는, 조립체이다.
EEE 14는 EEE 13의 조립체이며, 로터의 스핀들 부분의 단부에 배치된 캡을 더 포함하고, 제1 밀봉부는 펌프 구동 샤프트의 외부 표면 주위의 제1 홈에 배치되고, 제2 밀봉부는 캡의 각각의 외부 표면 주위의 제2 홈에 배치되는, 조립체이다.
EEE 15는 EEE 11 내지 EEE 14 중 어느 하나의 조립체이며, 메인 하우징에 결합된 전자 디바이스 하우징; 전자기기 하우징 커버로서, 전자 디바이스 하우징에 결합되어, 전자기기 하우징 커버와 전자 디바이스 하우징에 의해 인클로저가 형성되도록 하는, 전자기기 하우징 커버; 및 인클로저에 배치된 하나 이상의 전자 보드를 더 포함하는, 조립체이다.
EEE 16은 EEE 15의 조립체이며, 하나 이상의 전자 보드는: 반도체 스위칭 매트릭스가 실장되어 있는 인버터 보드로서, 반도체 스위칭 매트릭스는 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하여 전기 모터를 구동하도록 구성된 복수의 반도체 스위칭 디바이스를 포함하는, 인버터 보드; 및 인버터 보드로부터 축방향으로 오프셋되며 인버터 보드에 전기적으로 결합된 제어기 보드로서, 제어기 보드는 반도체 스위칭 매트릭스를 동작시키기 위한 스위칭 신호를 발생시키도록 구성된 프로세서를 포함하는, 제어기 보드를 포함하는, 조립체이다.
EEE 17은 EEE 16의 조립체이며, 제어기 보드는 로터의 회전 위치를 나타내는 센서 정보를 프로세서에 제공하기 위해 제어기 보드에 장착되어 로터에 결합된 자석과 상호작용하도록 구성된 인코더를 더 포함하는, 조립체이다.
EEE 18은 EEE 11 내지 EEE 17 중 어느 하나의 조립체이며, 펌프 피니언이 회전함에 따라, 제2 포트에 제공되는 펌프 피니언의 외접 톱니와 펌프 링 기어의 내접 톱니 사이의 유체는 펌프 링 기어에 반경방향 외향력을 인가하며, 아치형 홈 내의 유체에 의해 인가되는 반경방향 내향력은 펌프 링 기어에 인가되는 반경방향 외향력에 반대되는, 조립체이다.
EEE 19는 EEE 11 내지 EEE 18 중 어느 하나의 조립체이며, 펌프 하우징 채널은 제1 펌프 하우징 채널이고, 펌프 하우징은 제2 펌프 하우징 채널을 더 포함하며, 펌프 링 기어가 회전함에 따라, 제1 펌프 하우징 채널을 통해 수용된 유체는 제2 펌프 하우징 채널에 제공되고 나서, 제2 펌프 하우징 채널의 유체는 제1 포트를 통해 수용된 유체와 합류하는, 조립체이다.
EEE 20은 EEE 19의 조립체이며, 아치형 홈은 제1 아치형 홈이고, 펌프 하우징은 펌프 하우징의 내부 표면을 따라 제1 아치형 홈으로부터 각지게 이격되는 제2 아치형 홈을 더 포함하고, 로터가 펌프 링 기어 내에서 펌프 피니언을 반대 방향으로 회전시킴에 따라, 유체가 제2 포트로부터 흡인되며 배출을 위해 제1 포트에 제공되고, 제1 포트에 제공되는 유체의 각각의 부분은 펌프 하우징을 냉각시키기 위해 제2 펌프 하우징 채널로 전환되고, 제2 펌프 하우징 채널로부터의 유체는 제2 아치형 홈에 제공되며, 제2 아치형 홈의 유체는 펌프 링 기어에 각각의 반경방향 내향력을 인가하는, 조립체이다.

Claims (20)

  1. 기어 펌프이며,
    펌프 하우징으로서, (i) 펌프 하우징 채널, 및 (ii) 펌프 하우징의 내부 표면에 배치된 아치형 홈을 갖는, 펌프 하우징;
    펌프 하우징 내에 배치되고 펌프 하우징에 대해 회전 가능한 펌프 링 기어;
    펌프 피니언으로서, 펌프 피니언의 외접 톱니가 펌프 링 기어의 내접 톱니와 맞물리도록 펌프 링 기어 내부에 배치되는 펌프 피니언; 및
    제1 포트와 제2 포트를 갖는 펌프 포트 블록을 포함하고,
    펌프 피니언이 펌프 링 기어 내에서 회전함에 따라, 유체가 제1 포트를 통해 흡인되어 배출을 위해 제2 포트에 제공되고, 제2 포트에 제공되는 유체의 일부는 펌프 하우징을 냉각시키기 위해 펌프 하우징 채널에 제공되고, 펌프 하우징 채널로부터의 유체는 아치형 홈에 제공되고, 아치형 홈 내의 유체는 펌프 링 기어에 반경방향 내향력을 인가하는, 기어 펌프.
  2. 제1항에 있어서, 펌프 하우징은 펌프 하우징 채널에 유체적으로 결합되는 구멍을 더 포함하여, 유체가 펌프 하우징 채널로부터 구멍을 통해 아치형 홈으로 유동하도록 하는, 기어 펌프.
  3. 제2항에 있어서, 구멍은 아치형 홈 내에 배치되는, 기어 펌프.
  4. 제2항에 있어서, 아치형 홈은 펌프 하우징의 내부 표면을 따라 구멍으로부터 각지게 이격되며, 펌프 피니언이 회전함에 따라, 펌프 링 기어가 회전하고, 이에 의해 구멍을 통해 수용된 유체가 아치형 홈에 제공되는, 기어 펌프.
  5. 제1항에 있어서, 펌프 피니언이 회전함에 따라, 제2 포트에 제공되는 펌프 피니언의 외접 톱니와 펌프 링 기어의 내접 톱니 사이의 유체는 펌프 링 기어에 반경방향 외향력을 인가하며, 아치형 홈 내의 유체에 의해 인가되는 반경방향 내향력은 펌프 링 기어에 인가되는 반경방향 외향력에 반대되는, 기어 펌프.
  6. 제1항에 있어서, 펌프 하우징 채널은 제1 펌프 하우징 채널이고, 펌프 하우징은 제2 펌프 하우징 채널을 더 포함하며, 펌프 링 기어가 회전함에 따라, 제1 펌프 하우징 채널을 통해 수용된 유체는 제2 펌프 하우징 채널에 제공되고 나서, 제2 펌프 하우징 채널의 유체는 제1 포트를 통해 수용된 유체와 합류하는, 기어 펌프.
  7. 제6항에 있어서, 아치형 홈은 제1 아치형 홈이고, 펌프 하우징은 펌프 하우징의 내부 표면을 따라 제1 아치형 홈으로부터 각지게 이격되는 제2 아치형 홈을 더 포함하고,
    펌프 피니언이 펌프 링 기어 내에서 반대 방향으로 회전함에 따라, 유체는 제2 포트로부터 흡인되며 배출을 위해 제1 포트에 제공되고, 제1 포트에 제공되는 유체의 각각의 부분은 펌프 하우징을 냉각시키기 위해 제2 펌프 하우징 채널로 전환되고, 제2 펌프 하우징 채널로부터의 유체는 제2 아치형 홈에 제공되며, 제2 아치형 홈의 유체는 펌프 링 기어에 각각의 반경방향 내향력을 인가하는, 기어 펌프.
  8. 제1항에 있어서,
    펌프 포트 블록과 펌프 하우징 사이에 개재되는 펌프 커버를 더 포함하고,
    펌프 커버는 펌프 하우징 채널과 정렬되는 채널을 포함하며, 펌프 하우징 채널로 전환된 유체의 일부는 펌프 커버의 채널을 통해 펌프 하우징 채널로 유동하는, 기어 펌프.
  9. 제8항에 있어서,
    펌프 커버와 펌프 링 기어 사이에 개재되는 추력 플레이트; 및
    추력 플레이트와 펌프 커버 사이의 인터페이스에 형성된 밀봉 공동 내에 배치된 밀봉부를 더 포함하는, 기어 펌프.
  10. 제9항에 있어서,
    펌프 피니언과 펌프 링 기어 사이에서 펌프 링 기어 내에 배치된 외부 크레센트와 내부 크레센트를 포함하는 크레센트 밀봉 조립체; 및
    위치결정 핀으로서, 위치결정 핀이 펌프 커버로부터 축방향으로 돌출하도록, 펌프 커버에 형성된 공동에 배치되는, 위치결정 핀을 더 포함하고,
    추력 플레이트는 위치결정 핀 관통 구멍을 포함하고, 위치결정 핀은 위치결정 핀 관통 구멍을 통해 연장되고 추력 플레이트로부터 돌출하여 크레센트 밀봉 조립체와 인터페이스되고, 이에 의해 크레센트 밀봉 조립체가 축방향으로 지지되는, 기어 펌프.
  11. 조립체이며,
    내부에 내부 챔버를 갖는 메인 하우징;
    메인 하우징의 내부 챔버에 배치되고, (i) 메인 하우징의 내부 챔버에 고정식으로 위치되는 스테이터, 및 (ii) 스테이터 내에 위치되며 스테이터에 대해 회전 가능한 로터를 포함하는 전기 모터; 및
    메인 하우징에서, 적어도 부분적으로 전기 모터의 로터 내에 위치되는 기어 펌프를 포함하고,
    기어 펌프는:
    펌프 하우징으로서, (i) 펌프 하우징 채널, 및 (ii) 펌프 하우징의 내부 표면에 배치된 아치형 홈을 갖는, 펌프 하우징,
    펌프 하우징 내에 배치되고 펌프 하우징에 대해 회전 가능한 펌프 링 기어,
    펌프 피니언으로서, 펌프 피니언의 외접 톱니가 펌프 링 기어의 내접 톱니와 맞물리도록 펌프 링 기어 내부에 배치되고, 펌프 피니언은 펌프 구동 샤프트에 장착되고 전기 모터의 로터에 회전 가능하게 결합되는, 펌프 피니언,
    제1 포트와 제2 포트를 갖는 펌프 포트 블록을 포함하고,
    전기 모터의 로터가 펌프 링 기어 내의 펌프 피니언을 회전시킴에 따라, 유체가 제1 포트를 통해 흡인되며 배출을 위해 제2 포트에 제공되고, 제2 포트에 제공되는 유체의 일부는 펌프 하우징을 냉각시키기 위해 펌프 하우징 채널에 제공되고, 펌프 하우징 채널로부터의 유체는 아치형 홈에 제공되고, 아치형 홈 내의 유체는 펌프 링 기어에 반경방향 내향력을 인가하는, 조립체.
  12. 제11항에 있어서, 로터는 (i) 기어 펌프가 적어도 부분적으로 배치되는 원통형 부분, 및 (ii) 스핀들 부분을 포함하고, 펌프 구동 샤프트는 로터의 스핀들 부분에 회전 가능하게 결합되는, 조립체.
  13. 제12항에 있어서, 펌프 구동 샤프트는 스플라인 맞물림부를 통해 로터의 스핀들 부분에 회전 가능하게 결합되고, 조립체는 제1 밀봉부와 제2 밀봉부를 포함하고, 스플라인 맞물림부는 제1 밀봉부와 제2 밀봉부 사이에 개재되어, 윤활제가 제1 밀봉부와 제2 밀봉부 사이의 스플라인 맞물림부에서 밀봉되도록 하는, 조립체.
  14. 제13항에 있어서,
    로터의 스핀들 부분의 단부에 배치된 캡을 더 포함하고, 제1 밀봉부는 펌프 구동 샤프트의 외부 표면 주위의 제1 홈에 배치되고, 제2 밀봉부는 캡의 각각의 외부 표면 주위의 제2 홈에 배치되는, 조립체.
  15. 제11항에 있어서,
    메인 하우징에 결합된 전자 디바이스 하우징;
    전자기기 하우징 커버로서, 전자 디바이스 하우징에 결합되어, 전자기기 하우징 커버와 전자 디바이스 하우징에 의해 인클로저가 형성되도록 하는, 전자기기 하우징 커버; 및
    인클로저에 배치된 하나 이상의 전자 보드를 더 포함하는, 조립체.
  16. 제15항에 있어서, 하나 이상의 전자 보드는:
    반도체 스위칭 매트릭스가 실장되어 있는 인버터 보드로서, 반도체 스위칭 매트릭스는 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하여 전기 모터를 구동하도록 구성된 복수의 반도체 스위칭 디바이스를 포함하는, 인버터 보드; 및
    인버터 보드로부터 축방향으로 오프셋되며 인버터 보드에 전기적으로 결합된 제어기 보드로서, 제어기 보드는 반도체 스위칭 매트릭스를 동작시키기 위한 스위칭 신호를 발생시키도록 구성된 프로세서를 포함하는, 제어기 보드를 포함하는, 조립체.
  17. 제16항에 있어서, 제어기 보드는 로터의 회전 위치를 나타내는 센서 정보를 프로세서에 제공하기 위해 제어기 보드에 장착되어 로터에 결합된 자석과 상호작용하도록 구성된 인코더를 더 포함하는, 조립체.
  18. 제11항에 있어서, 펌프 피니언이 회전함에 따라, 제2 포트에 제공되는 펌프 피니언의 외접 톱니와 펌프 링 기어의 내접 톱니 사이의 유체는 펌프 링 기어에 반경방향 외향력을 인가하며, 아치형 홈 내의 유체에 의해 인가되는 반경방향 내향력은 펌프 링 기어에 인가되는 반경방향 외향력에 반대되는, 조립체.
  19. 제11항에 있어서, 펌프 하우징 채널은 제1 펌프 하우징 채널이고, 펌프 하우징은 제2 펌프 하우징 채널을 더 포함하며, 펌프 링 기어가 회전함에 따라, 제1 펌프 하우징 채널을 통해 수용된 유체는 제2 펌프 하우징 채널에 제공되고 나서, 제2 펌프 하우징 채널의 유체는 제1 포트를 통해 수용된 유체와 합류하는, 조립체.
  20. 제19항에 있어서, 아치형 홈은 제1 아치형 홈이고, 펌프 하우징은 펌프 하우징의 내부 표면을 따라 제1 아치형 홈으로부터 각지게 이격되는 제2 아치형 홈을 더 포함하고,
    로터가 펌프 링 기어 내에서 펌프 피니언을 반대 방향으로 회전시킴에 따라, 유체가 제2 포트로부터 흡인되며 배출을 위해 제1 포트에 제공되고, 제1 포트에 제공되는 유체의 각각의 부분은 펌프 하우징을 냉각시키기 위해 제2 펌프 하우징 채널로 전환되고, 제2 펌프 하우징 채널로부터의 유체는 제2 아치형 홈에 제공되며, 제2 아치형 홈의 유체는 펌프 링 기어에 각각의 반경방향 내향력을 인가하는, 조립체.
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