KR20170028462A - 2열 기어 펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 2열 기어 펌프는, 외부의 회전동력을 인가 받아 회전하는 회전 축(100); 회전 중심에 상기 회전 축(100)을 관통하여 결합되고 상기 회전 축(100)의 회전에 의하여 회전하는 2열의 드라이빙 기어(210); 상기 드라이빙 기어(210)와 맞물려 회전하는 2열의 아이들러 기어(220); 상기 드라이빙 기어(210) 및 아이들러 기어(220)의 외경과 일치하는 내경을 갖추고 상기 드라이빙 기어(210) 및 아이들러 기어(220)를 수용하는 2개의 기어 하우징(200); 일측에 작동유가 유입되는 작동유 유입홀(310) 및 타측에 작동유가 배출되는 작동유 배출홀(320)이 형성되고 상기 2개의 기어 하우징(200) 사이에 개재되는 작동유로 하우징(300); 상기 기어 하우징(200)의 일측에 연결되고, 일측에 작동유가 유입되는 작동유 유입홀(310) 및 타측에 작동유가 배출되는 작동유 배출홀(320)과 과유량을 토출하는 과유량 토출구(410)를 구비하며, 과도한 압력을 배출하기 위한 릴리프 밸브(420)가 형성되고, 내부에 작동유의 유량 분배 및 조절을 수행하는 프라이어리티 밸브(430)가 구비되는 밸브 하우징(400); 상기 밸브 하우징(400)이 결합된 면의 타측 기어 하우징(200)에 결합되고, 상기 회전 축(100)을 수용하는 회전축 수용홀(510)이 형성된 마운팅 플렌지(500);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

2열 기어 펌프{DUAL-ROW GEAR PUMP}
본 발명은 엔진의 파워팩에 부착되어 엔진과 같은 내연기관 또는 전기모터로부터 회전동력을 전달받아 필요한 유량을 강제로 흘려보내 조향에 필요한 힘을 생성하는 유압 기어 펌프에 관한 것이다.
일반적인 기어펌프는 서로 맞물리는 2개의 기어를 이것에 외접(外接)하는 케이스 내에 넣고 기어를 회전시켜 톱니의 홈과 둘레의 벽 사이에 생기는 공간을 통해 유체를 유동시키는 펌프이다.
이에 관해서는 등록특허 제10-1413694호가 공개된 바 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 기어펌프의 구조 및 작동원리에 관하여 설명하면, 먼저 기어펌프에는 외관을 형성하는 베어링 하우징(1)이 설치되어 있고, 베어링 하우징(1)의 일측에는 감속기 박스(2)가 결합되어 있으며, 베어링 하우징(1)의 타측에는 케이싱(3)이 결합되어 있다.
감속기 박스(2) 내에는 모터(도시하지 않음.)와 축(4) 연결되어 상기 모터의 구동력을 전달받아 회전하는 제1감속기어(5)와, 제1감속기어와 맞물린 상태에서 회전속도를 감속하도록 제1감속기어(5)의 직경보다 큰 직경을 갖는 제2감속기어(6)가 내장되어 있으며, 제1감속기어(5)와 제2감속기어(6)는 서로 반대방향으로 회전된다.
베어링 하우징(1) 내에는 제1감속기어(5)와 축 연결되어 상기 제1감속기어(5)에 의해 회전되는 제1회전기어(7)와, 제1회전기어(7)에 맞물려서 제1회전기어(7)의 회전에 따라 회전하는 제2회전기어(8)가 내장되어 있으며, 제1회전기어(7)와 제2회전기어(8)는 서로 반대방향으로 회전된다.
케이싱(3)의 내부에는 제1회전기어(7)와 축 연결되어 제1회전기어(7)의 회전력을 전달받아 회전하는 제1로브기어 임펠러(9)와, 제2회전기어(8)와 축 연결됨과 함께 상기 제1로브기어 임펠러(9)와 맞물려서 제2회전기어(8)의 회전력을 전달받아 회전하는 제2로브기어 임펠러(10)가 내장되어 있으며, 제1로브기어 임펠러(9)와 제2로브기어 임펠러(10)는 서로 반대방향으로 회전되며, 제1,2기어 임펠러(9,10)의 회전에 따라 유체가 이송된다.
모터의 축과 각 기어를 연결하는 축에는 축을 지지함과 함께 축의 회전을 원활하게 이루어지도록 하는 베어링이 각각 결합되어 있다.
제1회전기어(7)와 제1로브기어 임펠러(9) 사이 및 상기 제2회전기어(8)와 제2로브기어 임펠러(10) 사이에는 고온, 고압하에서 고속으로 회전하는 축 부분으로부터의 유체의 누설을 방지하도록 메커니컬실(mechanical seal)(11)이 결합되어 있다.
케이싱(3)의 외측에는 케이싱(3)의 내부로 유체가 유입되도록 유체의 유로 즉, 원형의 유입공(13)을 갖는 유입부(12)가 형성되어 있고, 유입부(12)의 대향되는 위치인 케이싱(3)의 외측에는 케이싱(3)의 내부에서 외부로 유체가 토출되도록 토출되는 유체의 유로 즉, 원형의 토출공(15)을 갖는 토출부(14)가 형성되어 있으며, 케이싱(3)의 외측인 유입부(12)와 토출부(14)의 단부에는 배관이 결합되는 플렌지부(16)가 각각 형성되어 있다.
이러한 종래의 기어펌프는 전원이 인가되어 모터(도시하지 않음.)가 구동되면서 회전력이 발생되어 상기 모터에 연결된 축(4)이 회전되고, 회전하는 축(4)에 의해 감속기 박스(2) 내에 설치된 제1감속기어(5)가 회전된다.
제1감속기어(5)의 회전에 따라 제1감속기어(5)와 맞물린 제2감속기어(6)가 제1감속기어(5)와 반대방향으로 회전되는데, 이때 제2감속기어(6)의 직경이 제1감속기어(5)의 직경보다 큼에 따라 제1감속기어(5)의 회전수(rpm)는 제2감속기어(6)에 의해 감속된다.
제2감속기어(6)에 의해 회전수가 감속된 상태에서 베어링 하우징(1) 내에 설치되어 상기 제2감속기어(6)와 축연결된 제1회전기어(7)가 제2감속기어(6)의 회전력을 전달받아 회전된다.
이와 동시에, 제1회전기어(7)와 맞물린 제2회전기어(8)도 상기 회전되는 제1회전기어(7)를 따라 회전되는데, 제2회전기어(8)는 제1회전기어(7)와 맞물린 상태임에 따라 제1,2회전기어(7,8)는 서로 반대방향으로 회전된다.
그리고, 케이싱(3) 내에 설치되어 상기 제1,2회전기어(7,8)와 각각 축 연결된 제1,2기어 임펠러(9,10)도 회전되는데, 즉 제1회전기어(7)는 제2로브기어 임펠러(10)와 축 연결됨과 함께 제2회전기어(8)는 제1로브기어 임펠러(9)와 축 연결되고, 제1로브기어 임펠러(9)와 제2로브기어 임펠러(10)는 서로 맞물린 상태임에 따라 제1로브기어 임펠러(9)와 제2로브기어 임펠러(10)는 회전하는 제1,2회전기어(7,8)와 함께 회전됨은 물론 도면상에 도시한 화살표방향과 같이 서로 반대방향으로 회전된다.
그러므로, 케이싱(3)의 유입부(12)에 형성된 유입공(13)을 통해 상기 케이싱(3) 내로 유입되는 유체는 상기 맞물린 상태에서 회전되는 각 제1,2기어 임펠러(9,10)의 외주면과 케이싱(3)의 내면 사이에 형성된 공간을 통해흐르면서 유입부(12)의 반대방향으로 이송된다.
케이싱(3)의 내면과 제1,2기어 임펠러(9,10)의 외주면 사이에 형성된 공간을 따라 이송된 유체는 토출부(14)의토출공(15)으로 보내지고, 보내진 유체는 계속해서 회전되는 제1,2기어 임펠러(9,10)에 의해 이송되는 유체에 의해 밀리면서 토출공(15)을 통해서 기어펌프의 외측으로 토출된다.
한편, 상술한 기어 펌프에서의 작동압력(working pressure)(즉, 유체의 압력)은 기어의 회전속도에 의해 좌우되는데, 일반적으로 매우 고압(170bar)으로 정해져 있으며, 이는 기어 펌프에 의해 구동되는 액츄에이터의 압력보다 높은 압력이다.
따라서, 액츄에이터에 과도한 압력이 인가되어, 액츄에이터가 쉽게 손상되거나 오작동 될 우려가 있다.
이를 해결하기 위하여, 별도의 감압기를 추가할 수 있으나, 이 경우 추가 비용이 발생하고 장치의 구조가 복잡해지는 문제점이 있다.
KR 10-2007-7018869 KR 10-2012-0009019 KR 10-2007-0130200
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은, 단일 구성의 기어펌프에서 탈피하여, 2열의 기어를 구성하여, 작동유를 안정적으로 지속하여 펌핑할 수 있어, 조향에 필요한 유압에너지를 안정적으로 공급할 수 있도록 하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 2열 기어 펌프는, 외부의 회전동력을 인가 받아 회전하는 회전 축(100); 회전 중심에 상기 회전 축(100)을 관통하여 결합되고 상기 회전 축(100)의 회전에 의하여 회전하는 2열의 드라이빙 기어(210); 상기 드라이빙 기어(210)와 맞물려 회전하는 2열의 아이들러 기어(220); 상기 드라이빙 기어(210) 및 아이들러 기어(220)의 외경과 일치하는 내경을 갖추고 상기 드라이빙 기어(210) 및 아이들러 기어(220)를 수용하는 2개의 기어 하우징(200); 일측에 작동유가 유입되는 작동유 유입홀(310) 및 타측에 작동유가 배출되는 작동유 배출홀(320)이 형성되고 상기 2개의 기어 하우징(200) 사이에 개재되는 작동유로 하우징(300); 상기 기어 하우징(200)의 일측에 연결되고, 일측에 작동유가 유입되는 작동유 유입홀(310) 및 타측에 작동유가 배출되는 작동유 배출홀(320)과 과유량을 토출하는 과유량 토출구(410)를 구비하며, 과도한 압력을 배출하기 위한 릴리프 밸브(420)가 형성되고, 내부에 작동유의 유량 분배 및 조절을 수행하는 프라이어리티 밸브(430)가 구비되는 밸브 하우징(400); 상기 밸브 하우징(400)이 결합된 면의 타측 기어 하우징(200)에 결합되고, 상기 회전 축(100)을 수용하는 회전축 수용홀(510)이 형성된 마운팅 플렌지(500);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명은 회전 축(100)으로부터 전달되는 회전동력을 이용하여 2열의 드라이빙 기어(210) 및 아이들러 기어(220)의 맞물림으로 인하여 작동유를 안정적으로 지속하여 펌핑할 수 있어, 조향에 필요한 유압에너지를 안정적으로 공급할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 기존의 기어펌프를 설명하기 위한 예시도이다;
도 2는 기존의 기어펌프를 설명하기 위한 예시도이다;
도 3은 기존의 기어펌프를 설명하기 위한 예시도이다;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 2열 기어 펌프의 전면 및 후면의 사시도이다;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 2열 기어 펌프의 단면도이다;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 2열 기어 펌프의 기어 작동 예시도이다;
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 본 발명에 따른 2열 기어 펌프는, 외부의 회전동력을 인가 받아 회전하는 회전 축(100); 회전 중심에 상기 회전 축(100)을 관통하여 결합되고 상기 회전 축(100)의 회전에 의하여 회전하는 2열의 드라이빙 기어(210); 상기 드라이빙 기어(210)와 맞물려 회전하는 2열의 아이들러 기어(220); 상기 드라이빙 기어(210) 및 아이들러 기어(220)의 외경과 일치하는 내경을 갖추고 상기 드라이빙 기어(210) 및 아이들러 기어(220)를 수용하는 2개의 기어 하우징(200); 일측에 작동유가 유입되는 작동유 유입홀(310) 및 타측에 작동유가 배출되는 작동유 배출홀(320)이 형성되고 상기 2개의 기어 하우징(200) 사이에 개재되는 작동유로 하우징(300); 상기 기어 하우징(200)의 일측에 연결되고, 일측에 작동유가 유입되는 작동유 유입홀(310) 및 타측에 작동유가 배출되는 작동유 배출홀(320)과 과유량을 토출하는 과유량 토출구(410)를 구비하며, 과도한 압력을 배출하기 위한 릴리프 밸브(420)가 형성되고, 내부에 작동유의 유량 분배 및 조절을 수행하는 프라이어리티 밸브(430)가 구비되는 밸브 하우징(400); 상기 밸브 하우징(400)이 결합된 면의 타측 기어 하우징(200)에 결합되고, 상기 회전 축(100)을 수용하는 회전축 수용홀(510)이 형성된 마운팅 플렌지(500);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 본 발명은 엔진의 파워팩에 부착되어 엔진과 같은 내연기관 또는 전기모터로부터 회전동력을 전달받아 필요한 유량을 강제로 흘려보내 조향에 필요한 유압에너지를 생성하는 장치로써 외부 전기모터의 회전 동력을 상기 회전 축(100)이 전달받아 이러한 회전 축(100)에 결합되는 상기 2열의 드라이빙 기어(210)로 전달하고, 드라이빙 기어(210)와 맞물리는 아이들러 기어(220)가 동시에 회전함으로써, 기어 맞물림에 의한 작동유의 지속적인 펌핑을 개시한다.
이러한 작용은, 도 6을 참고하면 명확해 지는데, 도 6의 하단 그림과 같이, 기어의 맞물림으로 인하여, 기어의 전면에 있던 작동유가 기어의 후면으로 지속적으로 이동하는 작동기작을 형성함으로, 작동유가 지속적으로 펌핑되는 원리이다.
본 발명의 상기 드라이빙 기어(210) 및 아이들러 기어(220)의 형상은 동일한 치형을 가진 평기어의 형상을 하는 것을 기본으로 하며, 추가적으로 기어가 사선으로 형성되는 헬리컬 기어 또는, 톱니의 형상이 'V'형인 더블 헬리컬 기어를 적용할 수 있다.
이러한 기어의 형상은 본 발명의 맥동 저감 및 안정성 유지에 중요한 요소이며, 상기에서 설명한 바와 같이, 더블 헬리컬 기어형으로 드라이빙 기어(210) 및 아이들러 기어(220)를 구성하면, 일반적인 평기어와는 달리, 압력이 가해지는 작용점이 좁은 지점에서 넓은 지점으로 서서히 가압하게 되므로, 맥동저감의 효과를 가지게 된다.
이 때, 상기 더블 헬리컬 기어의 'V'형의 끝단이 지향하는 방향성은 작동유를 밀어내는 방향을 지향하도록 구성하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 6을 참고하면, 상기 회전 축(100)은, 하나의 단일형 축이 아닌, 상기 2열의 드라이빙 기어(210)와 연결된 부분을 포함하도록 각각 분리되는 구성을 취하는데, 이는, 상기 기어 하우징(200), 작동유로 하우징(300), 밸브 하우징(400), 마운팅 플렌지(500)가 각각 분리가 가능하여, 이러한 분리 시의 수리나, 청소와 같은 후속 관리를 쉽도록 하기 위해, 단일 회전 축(100)이 아닌, 2열의 기어에 각각 맞도록 두개로 분리된 구조를 취하며, 상기 분리된 부분을 서로 동력적으로 연결하는 연결 샤프트(110)로 결합되도록 한다.
이 때, 상기 분리된 회전 축(100)의 분리된 부분은 상기 연결 샤프트를 수용할 수 있도록 홈을 형성하고, 상기 연결 샤프트(110)는 회전동력을 두개의 회전축에 동시에 전달하기 위하여 헛도는 현상을 방지토록 외면에 그루브를 형성하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 기어 하우징(200), 작동유로 하우징(300), 밸브 하우징(400), 마운팅 플렌지(500)의 사이에는 작동유의 누출을 막는 오일실링(OS)을 개재하여 결합하도록 하는데, 이는, 고압의 작동유가 각각의 결합부위를 침투하여 외부로 유출되는 것을 방지하기 위함으로써, 이러한 오일실링(OS)의 재질은 실리콘을 기본으로 하며, 기타 합성 수지재로써 일정한 신축성을 가지는 재질을 선택하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 마운팅 플렌지(500)의 회전축 수용홀(510)은, 회전 축(100)의 회전에 의한 작동유 유출을 막기 위한 오일 베어링(520)을 더 포함하포함 하는 것이 바람직하며, 상기 오일 베어링(520)의 경우, 확실한 실링을 위하여 다수의 베어링이 직렬로 상기 회전 축(100)에 관통 결합하여 구성될 수 있으며, 상기 오일 베어링(520)의 외주면에 추가적으로 오일실링(OS)을 개재하여 결합될 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
100 : 회전축
200 : 2개의 기어 하우징
210 : 드라이빙 기어
220 : 아이들러 기어
300 : 작동유로 하우징
310 : 작동유 유입홀
320 : 작동유 배출홀
400 : 밸브 하우징
410 : 과유량 토출구
420 : 릴리프 밸브
430 : 프라이어리티 밸브
500 : 마운팅 플렌지
510 : 회전축 수용홀
520 : 오일 베어링

Claims (4)

  1. 외부의 회전동력을 인가 받아 회전하는 회전 축(100);
    회전 중심에 상기 회전 축(100)을 관통하여 결합되고 상기 회전 축(100)의 회전에 의하여 회전하는 2열의 드라이빙 기어(210);
    상기 드라이빙 기어(210)와 맞물려 회전하는 2열의 아이들러 기어(220);
    상기 드라이빙 기어(210) 및 아이들러 기어(220)의 외경과 일치하는 내경을 갖추고 상기 드라이빙 기어(210) 및 아이들러 기어(220)를 수용하는 2개의 기어 하우징(200);
    일측에 작동유가 유입되는 작동유 유입홀(310) 및 타측에 작동유가 배출되는 작동유 배출홀(320)이 형성되고 상기 2개의 기어 하우징(200) 사이에 개재되는 작동유로 하우징(300);
    상기 기어 하우징(200)의 일측에 연결되고, 일측에 작동유가 유입되는 작동유 유입홀(310) 및 타측에 작동유가 배출되는 작동유 배출홀(320)과 과유량을 토출하는 과유량 토출구(410)를 구비하며, 과도한 압력을 배출하기 위한 릴리프 밸브(420)가 형성되고, 내부에 작동유의 유량 분배 및 조절을 수행하는 프라이어리티 밸브(430)가 구비되는 밸브 하우징(400);
    상기 밸브 하우징(400)이 결합된 면의 타측 기어 하우징(200)에 결합되고, 상기 회전 축(100)을 수용하는 회전축 수용홀(510)이 형성된 마운팅 플렌지(500);를 포함하는 것을 특징으로 하는 2열 기어 펌프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 축(100)은, 상기 2열의 드라이빙 기어(210)와 연결된 부분을 포함하도록 각각 분리되고, 상기 분리된 부분을 서로 동력적으로 연결하는 연결 샤프트(110)로 결합되는 것을 특징으로 하는 2열 기어 펌프.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기어 하우징(200), 작동유로 하우징(300), 밸브 하우징(400), 마운팅 플렌지(500)의 사이에는 작동유의 누출을 막는 오일실링(OS)을 개재하여 결합되는 것을 특징으로 하는 2열 기어 펌프.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 마운팅 플렌지(500)의 회전축 수용홀(510)은, 회전 축(100)의 회전에 의한 작동유 유출을 막기 위한 오일 베어링(520)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2열 기어 펌프.
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CN108443473A (zh) * 2018-04-23 2018-08-24 浙江创想节能科技有限公司 一种配套用于阀门驱动装置的防漏油装置

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