KR100770965B1 - 내부 기어 펌프 - Google Patents

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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 내치 링기어(11), 및 펌프 작동을 발생시키기 위해 링기어(11)와 상호 작용하는 외치 피니언(3)을 포함하는, 내연 기관에 연료를 펌핑하기 위한 내부 기어 펌프에 관한 것이다. 시동 회전 속도 동안 펌핑량을 높이고, 내부 기어 펌프의 수명을 증가시키기 위해, 피니언(3)은 링기어(11)에 대해 편심으로 베어링 샤프트 단부(5)에 방사 방향으로 이동하도록 장착된다. 또한, 피니언(3)과 링기어(11) 사이의 방사 방향 유격(R)을 보상하기 위해 장치(12)가 제공된다.
내부 기어 펌프, 링기어, 피니언, 베어링 샤프트 단부, 판 스프링.

Description

내부 기어 펌프 {Internal gear pump}
본 발명은 내치 링기어, 및 펌프 작용을 발생시키기 위해 상기 링기어와 상호 작용하는 외치 피니언을 포함하는, 내연 기관 내에서 연료를 펌핑하기 위한 내부 기어 펌프에 관한 것이다.
상기 방식의 내부 기어 펌프는 링기어 펌프 또는 기어-회전자 펌프(gear-rotor pump)라고도 한다. 링기어 및 피니언은 펌프 엘리먼트이고, 외부 회전자 및 내부 회전자라고도 한다. DE 38 27 573 A1 에는 내부 기어 펌프가 공지되어 있고, 상기 내부 기어 펌프의 링기어가 전기 모터를 통해 구동된다. 상기 2 개의 펌프 엘리먼트의 톱니 사이에 존재하는 내부 기어 펌프의 펌핑실은 축방향으로 가압 플레이트에 의해 커버링된다. 압축 스프링으로서 형성된 나선 스프링은 가압 플레이트에 대해 초기 응력을 받고, 내연 기관의 시동시 축방향 유격이 0이 되게 한다.
본 발명의 목적은 시동 회전 속도 동안 펌핑량을 높이고 전술한 내부 기어 펌프의 수명을 증가시키는 데 있다. 또한, 본 발명에 따른 내부 기어 펌프는 저렴하게 제조될 수 있어야 한다.
상기 목적은 내치 링기어 및 펌프 작용을 발생시키기 위해 상기 링기어와 상호 작용하는 외치 피니언을 포함하는, 내연 기관 내에서 연료를 펌핑하기 위한 내부 기어 펌프에서, 피니언이 링기어에 대해 편심으로, 베어링 샤프트 단부 상에 방사 방향으로 이동 가능하게 지지되고, 피니언과 링기어 사이의 방사 방향 유격을, 특히 내연 기관의 시동시 보상하기 위한 장치가 제공됨으로써 달성된다.
내연 기관의 시동시 내부 기어 펌프 내의 압력이 0이다. 본 발명에 따른 스프링 장치에 의해 서로 맞물린 2 개의 펌프 엘리먼트 톱니들 사이의 헤드 유격이 내연 기관의 시동시 보상된다. 내연 기관의 공회전 회전 속도가 달성된 이후에 펌핑 압력은 상승하고, 스프링력에 대해 대항한다. 이것은 방사 방향 유격이 증가하게 하고, 이로 인해 펌핑량이 감소하고, 헤드 유격의 증가에 의해 펌프 내의 마찰 조건이 개선된다.
본 발명의 바람직한 실시예는 내부 기어 펌프의 편심 축에 대해 실질적으로 평행하게 배치되고, 피니언용 베어링 부시를 방사 방향으로 안내하기 위해 사용되는 2 개의 평면이 베어링 샤프트 단부의 둘레에 형성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 2 개의 평면은 펌프의 펌핑실을 밀봉하기 위한 밀봉 플레이트를 축방향으로 안내하고, 밀봉 플레이트의 회전 운동을 방지하기 위해 사용된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예는, 상기 장치가 2 개의 레그들을 포함한 판 스프링으로 형성되고, 상기 2개의 레그들은 실질적으로 서로 직각으로 배치되고, 제 1 레그는 베어링 샤프트 단부의 단부면에 배치되고, 제 2 레그는 베어링 샤프트 단부와 피니언용 베어링 부시 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다. 베어링 샤프트 단부에 인접한 레그에 의해 스프링 장치가 조립된 상태에서 고정된다. 스프링 장치의 제 2 레그는 방사 방향 유격을 보상하기 위해 사용된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예는, 베어링 샤프트 단부와 피니언용 베어링 부시 사이에 배치된 판 스프링의 레그가 종방향으로 및/또는 횡방향으로 구부러지도록 형성되는 것을 특징으로 한다. 레그의 구부러진 형태에 의해, 판 스프링의 스프링 작용이 개선된다. 판 스프링은 한번 또는 여러 번 구부러지도록 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예는, 상기 장치가 나선 스프링으로 형성되고, 상기 나선 스프링은 베어링 샤프트 단부와 피니언용 베어링 부시 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다. 또한, 나선 스프링을 조립된 상태에서 제 위치에 유지하기 위해, 베어링 샤프트 단부 내에 나선 스프링의 일부를 수용하기 위한 홈이 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예는, 베어링 샤프트 단부에 베어링 부시용 스토퍼가 형성되는 것을 특징으로 한다. 상기 스토퍼는 시동 과정 이후에 방사 방향 유격을 제한시키기 위해 사용된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예는, 방사 방향 유격을 보상하기 위한 상기 장치가 슬릿으로 형성되고, 상기 슬릿은 베어링 샤프트 단부의 종방향으로 연장되는 것을 특징으로 한다. 이로 인해 매우 간단한 방식으로 방사 방향의 베어링 샤프트 단부의 탄성이 얻어진다. 전술한 베어링 부시 및 스프링은 생략될 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예는 방사 방향 유격을 보상하기 위한 장치가, 경사부를 포함하는 긴 리세스로 형성되고, 볼이 스프링에 의해 상기 경사부에 대해 초기 응력을 받는 것을 특징으로 한다. 볼이 경사부에 대해 더 강하게 가압 될수록, 피니언과 링기어 사이의 방사 방향 유격은 더 작아진다. 베어링 샤프트 단부 내의 리세스는, 볼이 베어링 샤프트 단부뿐만 아니라 베어링 부시의 내부 둘레에도 놓이도록 설계된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예는 스프링의 초기 응력이 나사에 의해 조정될 수 있는 것을 특징으로 한다. 상기 나사는 예컨대 내부 기어 펌프의 하우징 내의 나사선 보어 내에서 안내될 수 있다. 나사의 회전을 통해 스프링의 초기 응력 및 피니언과 링기어 사이의 방사 방향 유격이 무단으로 조정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예는, 피니언이 올덤 커플링(Oldham-coupling) 또는 방사방향으로 탄성적인 커플링에 의해 구동 샤프트에 결합되는 것을 특징으로 한다. 올덤 커플링에 의해 경우에 따라 존재하는 구동 샤프트와 베어링 샤프트 단부 사이에서 일어날 수 있는 축방향 편차(offset)가 보상될 수 있다. 올덤 커플링은 교차 원판식 커플링(Kreuzscheibenkupplung)이라고도 하며, 또한 방사 방향 유격을 보상하기 위해 필요한 피니언의 방사 방향 운동을 가능하게 한다.
도 1은 본 발명에 따른 내부 기어 펌프의 실시예의 평면도이고,
도 2는 도 1의 II-II 라인을 따른 단면도이고,
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 스프링 장치의 다양한 실시예의 사시도이고,
도 6은 도 5의 VI-VI 라인을 따른 단면도이고,
도 7은 본 발명에 따른 스프링 장치의 또 다른 실시예를 포함한 도 1의 일부의 단면도이고,
도 8은 조정 나사를 구비한 본 발명에 따른 내부 기어 펌프의 또 다른 실시예의 평면도이고,
도 9는 도 8의 IX-IX 라인을 따라 자른 단면도이고,
도 10은 슬릿을 포함한 본 발명에 따른 내부 기어 펌프의 또 다른 실시예의 평면도이고,
도 11은 도 10의 XI-XI 라인을 따라 자른 단면도이다.
도 1에는 내부 기어 펌프(2)가 설치되어 있는 고압 펌프(1)가 도시되어 있다. 내부 기어 펌프(2) 내에는 외치 피니언(3)이 베어링 부시(4)에 의해 베어링 샤프트 단부(5) 상에 회전 가능하도록 지지되어 있다. 외치 피니언(3)은 내치 링기어(11)에 대해 편심으로 지지된다. 내부 기어 펌프(2)는 흡입 채널(6) 및 압력 채널(7)을 통해 고압 펌프(1)에 연결된다.
베어링 샤프트 단부(5)에 2 개의 평면들(8과 9)이 형성되어 있다. 베어링 부시(4)의 횡단면은 종방향 홀(10)의 형태이고, 상기 종방향 홀의 용적이 베어링 샤프트 단부(5)의 용적에 매칭된다. II-II 라인 방향으로, 베어링 부시(4)와 베어링 샤프트 단부(5) 사이의 양측 상에 약간의 유격이 제공된다. 상기 방사 방향 유격은 베어링 마모 및/또는 기어 마모가 발생할 경우 방사 방향 유격의 보상을 가능하게 한다. 이러한 목적으로 베어링 샤프트 단부(5)와 베어링 부시(4) 사이의 유격 공간에 있는 하나의 측면 상에 하나의 스프링(12)이 수용된다. 스프링(12)에 의해, 피니언(3)의 톱니 헤드(13)가 내연 기관의 시동시 링기어(11)의 톱니 헤드(14)에 접촉하여 유지된다.
도 2에 도시된 단면도에서, 내부 기어 펌프(2)가 하우징(20)에 의해 둘러싸이고, 상기 하우징은 고압 펌프(1)의 하우징에 고정된다. 베어링 샤프트 단부(5)는 내부 기어 펌프(2)의 하우징(20)의 부분이다. 샤프트 단부(21)는 고압 펌프(1)로부터 내부 기어 펌프(2) 내로 돌출한다. 샤프트 단부(21)에는 2 개의 평면들이 형성되고, 도 2에는 상기 평면 중에서 하나의 평면(26)만이 도시되어 있다. 상기 구동 샤프트 단부(21)는 커플링 부분(22) 내에 수용된다. 커플링 부분(22)은 교차 원판식 커플링으로도 불리는, 소위 올덤 커플링에 포함된다. 올덤 커플링은 구동 샤프트 단부(21)의 회전 운동을 내부 기어 펌프(2)의 외치 피니언(3) 상으로 전달하는데 사용된다. 이 경우 올덤 커플링은 구동 샤프트 단부(21)와 베어링 샤프트 단부(5) 사이의 축방향 편차를 보상할 수 있다.
베어링 샤프트 단부(5)에 대한 베어링 부시(4)의 방사 방향 유격은 도 2에서 도면 부호 R로 표시된다. 베어링 부시(4)의 방사 방향 운동은 베어링 샤프트 단부(5)에 형성된, 하나의 스토퍼(stopper)(23)에 의해 제한된다. 방사 방향 유격(R) 내에서 베어링 부시(4)의 방사 방향 운동은, 스프링(12)의 초기 응력을 극복할 정도로 내부 기어 펌프(2)에서 압력이 충분할 경우에만 가능하다.
피니언(3)의 외부 톱니와 링기어(11)의 내부 톱니 사이에 형성된 펌핑실은 하우징(20) 쪽으로 밀봉 플레이트(24)에 의해 밀봉된다. 이러한 목적으로 밀봉 플레이트(24)는 내부 기어 펌프(2)의 하우징(20)에 지지된 디스크 스프링(25)에 의해 피니언(3) 및 링기어(11)에 대해 초기 응력을 받는다. 밀봉 플레이트(24) 내에 보어(34)가 제공되고, 상기 보어는 가압 측에 대한 연결부를 형성한다.
작동시에 고압 펌프(1)의 하우징에 장착된 내부 기어 펌프(2)가 고압 펌프(1)의 구동 샤프트(21)에 의해 구동된다. 하우징(20) 내에서 구동 샤프트 단부(21)와 베어링 샤프트 단부(5) 사이에서 발생할 수 있는 축방향 편차는 올덤 커플링(22)에 의해 보상된다. 또한, 올덤 커플링(22)의 목적은 피니언(3)의 방사 방향 운동을 가능하게 하는데 있다. 베어링 샤프트 단부(5)에 있는 2 개의 평면들(8 및 9)은 한편으로는 밀봉 플레이트(24)를 축방향으로 안내하기 위해 사용된다. 다른 한편으로, 베어링 샤프트 단부(5)에 있는 2 개의 평면들(8 및 9)은 베어링 부시(4)를 방사 방향으로 안내하기 위해 사용된다. 이러한 목적으로 베어링 샤프트 단부(5)에 있는 2 개의 평면들(8 및 9)은 내부 기어 펌프(2)의 편심축(II-II)에 대해 대략 평행하게 배치되어야 한다.
내연 기관의 시동시 스프링(12)의 스프링력은 베어링 부시(4) 및 피니언(3) 상에서 작용한다. 이로 인해 헤드 유격(13/14)은 0으로 감소된다. 내연 기관의 공회전 속도가 달성된 이후에, 펌핑 압력은 상승하고 베어링 부시(4)는 베어링 샤프트 단부(5)에 있는 스토퍼(23)까지 이동된다. 따라서 톱니 헤드(13 및 14)에 있는 방사 방향 유격은 내연 기관의 연속 작동에 의해 0보다 큰 값으로 조정된다.
도 3 내지 도 5에는 판 스프링(12)의 3 개의 상이한 실시예의 사시도가 도시된다. 간단하게 나타나기 위해, 유사한 부품에는 동일한 도면 부호가 사용된다. 판 스프링(12)은 각각 서로 직각으로 배치된 2 개의 레그들(31 및 32)을 포함한다. 판 스프링(12)의 제 1 레그(31)는 편평하게 형성되고, 조립된 상태에서 베어링 샤프트 단부(5)의 자유 단부에 놓인다.
도 3에 도시된 판 스프링(12)의 실시예에서는 제 2 레그(32)가 종방향으로 파형으로 형성된다. 도 4에 도시된 실시예에서는 판 스프링(12)의 제 2 레그(32)가 종방향으로 외부로 향해 구부러지도록 형성된다. 도 5에 도시된 실시예에서는 판 스프링(12)의 제 2 레그(32)가 횡방향으로 구부러지도록 형성된다. 제 2 레그(32)의 곡률은 도 6에 도시된 횡단면도에 가장 잘 나타난다.
도 7에 도시된 본 발명의 실시예에서는 베어링 샤프트 단부(5)와 피니언(3)의 베어링 부시(4) 사이에 나선 스프링(12)이 배치된다. 이 경우 나선 스프링(12)의 축은 베어링 샤프트 단부(5)의 축에 대해 수직으로 연장된다. 나선 스프링(12)의 고정을 위해 베어링 샤프트 단부(5)에 횡단면으로 반원형 홈이 형성된다.
도 8, 도 9 및 도 10, 도 11에 도시된 본 발명에 따른 내부 기어 펌프의 실시예들은 도 1 및 도 2에 도시된 실시예들과 유사하다. 간단하게 나타내기 위해, 동일하거나 유사한 부품에는 동일한 도면 부호가 사용된다. 반복 설명을 방지하기 위해, 하기에서는 개별 실시예 간의 차이점만 설명하겠다.
도 8 및 도 9에 도시된 실시예에서 베어링 샤프트 단부(5) 내에 긴 리세스(41)가 형성된다. 긴 리세스(41)는 한쪽 단부면에는 경사부(42)가 제공된 종방향으로 2등분된 원형 실린더 형태를 가진다. 긴 리세스(41)는 그 용적이 리세스(41)의 용적보다 더 큰 볼(43)을 수용하기 위해 사용된다. 이로 인해 볼(43)의 부분이 리세스(41)로부터 돌출하는 것이 보장된다. 볼(43)의 상기 돌출한 부분은 베어링 부시(4)의 내부 둘레에 접촉하게 위치한다.
도 9에 도시된 단면도에서, 볼(43)은 스프링(44)에 의해 긴 리세스(41) 내의 경사부(42)에 대해 가압된다. 스프링(44)의 초기 응력은 자유 단부가 스프링(44)에 놓인 나사(45)를 통해 조정될 수 있다. 나사(45)는 내부 기어 펌프의 하우징(20)의 나사선 보어 내에 회전 가능하도록 수용된다.
도 10 및 도 11에 도시된 본 발명에 따른 내부 기어 펌프의 실시예에서는, 베어링 샤프트 단부(5) 내에 슬릿(51)이 형성된다. 슬릿(51)은 베어링 샤프트 단부(5)의 종방향으로 배치되고, 횡단면으로 볼 때, 원형 현(chord)의 형태를 가진다. 슬릿(51)의 용적에 의해 방사 방향 유격의 크기가 영향을 받을 수 있다.

Claims (10)

  1. 내치 링기어(11), 및 펌프 작용을 발생시키기 위해 상기 링기어(11)와 상호 작용하는 외치 피니언(3)을 포함하는, 내연 기관 내에서 연료를 펌핑하기 위한 내부 기어 펌프에 있어서,
    상기 피니언(3)은 상기 링기어(11)에 대해 편심으로, 베어링 샤프트 단부(5) 상에 방사 방향으로 이동 가능하게 지지되고,
    상기 피니언(3)과 상기 링기어(11) 사이의 방사 방향 유격(R)을 특히 내연 기관의 시동시 보상하기 위한 장치(12)가 제공되는 것을 특징으로 하는 내부 기어 펌프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 베어링 샤프트 단부(5) 둘레에 2 개의 평면들(8, 9)이 형성되고, 상기 2 개의 평면들은 상기 내부 기어 펌프(2)의 편심축에 대해 실질적으로 평행하게 배치되고, 상기 피니언(3)용 베어링 부시(4)를 방사 방향으로 안내하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 내부 기어 펌프.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 장치(12)는 2 개의 레그들(31, 32)을 가진 판 스프링으로 형성되고, 상기 2 개의 레그들은 실질적으로 서로 직각으로 배치되고, 상기 제 1 레그(31)는 상기 베어링 샤프트 단부(5)의 단부면에 배치되고, 상기 제 2 레그(32)는 상기 베어링 샤프트 단부(5)와 상기 피니언(3)용 베어링 부시(4) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 내부 기어 펌프.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 베어링 샤프트 단부(5)와 상기 피니언(3)용 상기 베어링 부시(4) 사이에 배치된 상기 판 스프링(12)의 상기 제 2 레그(32)가 종방향으로 및/또는 횡방향으로 구부러지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 내부 기어 펌프.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 장치(12)가 상기 베어링 샤프트 단부(5)와 상기 피니언(3)용 베어링 부시(4) 사이에 배치된 나선 스프링으로 형성되는 것을 특징으로 하는 내부 기어 펌프.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 베어링 샤프트 단부(5)에 베어링 부시(4)용 스토퍼(23)가 형성되는 것을 특징으로 하는 내부 기어 펌프.
  7. 제 1 항에 있어서,
    방사 방향 유격을 보상하기 위한 상기 장치는, 상기 베어링 샤프트 단부(5)의 종방향으로 연장되는 슬릿(51)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 내부 기어 펌프.
  8. 제 1 항에 있어서,
    방사 방향 유격을 보상하기 위한 상기 장치는, 경사부(42)를 포함하는 긴 리세스(41)로 형성되고, 볼(43)이 스프링(44)에 의해 상기 경사부(42)에 대해 초기 응력을 받는 것을 특징으로 하는 내부 기어 펌프.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 스프링(44)의 초기 응력이 나사(45)에 의해 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 내부 기어 펌프.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 피니언(3)이 올덤 커플링(22) 또는 방사 방향으로 탄성적인 커플링에 의해 구동 샤프트(21)에 결합되는 것을 특징으로 하는 내부 기어 펌프.
KR1020027003459A 2000-07-21 2001-07-14 내부 기어 펌프 KR100770965B1 (ko)

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