KR20190098208A - 전기 기어 펌프 - Google Patents

Abstract

전기 기어 펌프는 외부 스퍼 로터 및 외부 스퍼 로터 외부에 배열된 내부 스퍼 로터를 포함하는, 회전축(A)을 중심으로 회전할 수 있는 제로터; 내부 스퍼 로터의 외부에 배열된 전기 권선을 갖는 스테이터; 내부 스퍼 로터에 외부에서 결합된 표면 커버링; 및 스테이터의 전기 권선에 전류가 공급될 때 제로터가 회전하게 하는 방식으로 표면 커버링과 내부 스퍼 로터 사이에 배열된 적어도 하나의 자석을 포함한다.

Description

전기 기어 펌프

본 발명은 전기 기어 펌프에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 제로터 전기 기어 펌프에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 펌프 조립체에 관한 것으로, 이는 직렬로

- 연료, 바람직하게는 디젤을 흡인하고 연료를 초기 압축하기 위한 저압 펌프(앞서 설명한 제로터 전기 기어 펌프); 및

- 연료를 추가 압축하고 고압으로 연료를 내연 기관에 공급하기 위한, 바람직하게는 펌핑 피스톤을 갖는 고압 펌프를 포함한다.

내연 기관에 대한 공급을 위한 고압 펌프 및 고압 펌프에 연료를 공급하기 위한 저압 펌프를 포함하는, 내연 기관에 연료, 특히 디젤을 공급하기 위한 시스템의 사용은 이미 알려져 있다. 고압 펌프는 샤프트에 의해 이동되며 저압에서 연료가 공급되는 실린더에 수용되는 적어도 하나의 펌핑 피스톤을 포함한다. 이러한 시스템을 위한 적어도 두 가지 다른 유형의 저압 펌프가 현재 존재한다.

제1 유형은 고압 펌프의 피스톤을 구동하는 동일한 샤프트에 의해 구동되는 기어 펌프를 포함한다. 특히, 이 기어 펌프는 "제로터" 펌프일 수 있다. 공지된 바와 같이, 제로터 펌프는 샤프트에 의해 회전되고 내부 스퍼 로터 내부에 수용되는 외부 스퍼 로터를 포함한다. 회전하는 동안 외부 스퍼 로터의 스퍼는 내부 스퍼 로터의 스퍼와 맞물리고, 외부 스퍼 로터보다 하나 더 많은 스퍼를 갖는다. 절대적으로 또는 상대적으로 또는 서로에 대해 회전하는 2개의 로터는 탱크에 연결된 입구로부터 고압 펌프에 연결된 출구로 연료를 펌핑한다.

제2 유형의 기어 펌프는 펌핑 피스톤을 구동하기 위해 샤프트에 의해 구동되지 않는 기어 펌프를 포함하며, 펌프는 전기적 또는 전자기적으로 구동된다. 이러한 유형의 펌프의 경우, 현재의 제로터 펌프에서, 내부 스퍼 로터 및 외부 스퍼 로터 중 적어도 하나는 철로 형성된 작은 플라크의 다발과 같은 자기 또는 강자성 모듈을 가지며, 이들은 내부 스퍼 로터의 외부에 배열된 스테이터와 전자기적으로 결합하며 전기 권선을 포함한다. 특히, 내부 스퍼 로터의 외부에 배치된 스테이터의 권선 부근에 또는 그 외부 표면의 부근에서 내부 스퍼 로터에 직접적으로 매설된, 일반적으로 평행육면체 구조를 갖는 자기 모듈을 수용하는 것이 현재 일반적이다.

상기 권선에 전류를 공급함으로써, 전자기 조건이 생성되어 제로터가 회전하기 시작하여 탱크와 고압 펌프 사이에서 연료를 펌핑한다.

이러한 유형의 제로터 전기 기어 펌프에서, 제로터를 움직이기 때문에 "전기 모터"로 정의될 수도 있는 전기 권선을 갖는 스테이터는 전자기 상호 작용을 증가시키기 위해 상기 제로터와 동일한 레벨에 배치된다. 제로터와 스테이터의 이러한 동심 배열은 현재 제로터의 내부 스퍼 로터의 외부 벽과 스테이터 사이에 배치된 베어링의 존재를 필요로 한다. 따라서, 상기 베어링에 결합된 내부 스퍼 로터의 외부 표면의 기하학적 원형도에 관한 기계적 기계가공과 관련하여 높은 정밀도가 필요하다.

제로터 전기 기어 펌프가 널리 사용되지만, 이러한 펌프의 현재 형태에는 다수의 단점이 있다.

특히, 앞서 설명한 바와 같이 내부 스퍼 로터 내에 자석을 배치하는 것은 어렵고 고가의 과정이다.

공지된 종래 기술에 비추어, 본 발명의 목적은 대안적인 기어 펌프, 바람직하게는 대안적인 제로터 전기 기어 펌프를 제조하는 것이다.

특히, 본 발명의 목적은 기능적 관점 및 구조적 관점 모두에서 앞서 설명된 대응하는 종래 기술의 펌프를 기능적 관점 및 구조적 관점 모두에서 간단하고 경제적으로 개선할 수 있게 하는 제로터 전기 기어 펌프를 제조하는 것이다.

이러한 목적에 따라, 본 발명은 전기 기어 펌프에 관한 것으로, 이는

- 외부 스퍼 로터와, 외부 스퍼 로터의 외부에 배열된 내부 스퍼 로터를 포함하는, 회전축(A)을 중심으로 회전할 수 있는 제로터;

- 내부 스퍼 로터의 외부에서 연결된 커버링;

- 커버링 외부에 배열된 전기 권선을 갖는 스테이터; 및

- 내부 스퍼 로터와 커버링 사이에 배열되고, 스테이터의 전기 권선에 전류가 공급될 때 제로터가 회전하게 하는 방식으로 내부 스퍼 로터에 강성적으로 고정된 자기 구조를 포함한다.

유리하게는, 이러한 방식으로, 하나 이상의 자석 또는 하나 이상의 강자성 구조의 형태를 취하는 자기 구조가 내부 스퍼 로터 내에 매설되지 않고 로터의 외부 표면과 그 커버링 사이에 위치되는 것에 의해 그에 강성적으로 고정된다. 아래에서 살펴볼 바와 같이, 자기 구조는 자기 구조와 커버링 및/또는 로터 사이의 직접 연결을 제공함으로써 이 위치에 견고히 보유되고, 시트에 압축 또는 클램핑함으로서 간단히 자기 구조를 제 위치에 있게 만드는 것이 또한 가능하다.

본 발명의 제1 실시예에 따라서, 자기 구조는 커버링 및 내부 스퍼 로터 모두에 연결된다. 바람직하게, 이 실시예에 따라서, 커버링 및 자기 구조 모두는 회전축(A)을 따라서 내부 스퍼 로터의 외부 표면과 동일한 높이를 갖는 원통형 슬리브의 형태로 형성된다. 이 실시예에서, 자기 원통형 슬리브와 커버링 사이 및 자기 원통형 슬리브와 내부 스퍼 로터 사이 둘 모두에 접착제가 사용된다. 본 발명의 이러한 실시예에 따라, 자기 구조는 따라서 접착제에 의해 제공되는 연결에 의해 로터에 강성적으로 고정되고, 커버링은 자기 구조에 대한 접착제 결합에 의해 간접적으로 로터에 연결되며, 자기 구조는 차례로 로터에 접착제 결합되게 된다.

유리하게는, 이러한 실시예에 따라서, 로터 또는 커버링의 표면에 대한 어떠한 특정한 기계가공도 요구되지 않는다.

본 발명의 다른 실시예에 따라서, 자기 구조는 커버링 또는 내부 스퍼 로터에 연결된다. 바람직하게, 자기 구조는 접착제에 의해 커버링 또는 내부 스퍼 로터에 연결되며, 커버링은 내부 스퍼 로터에 반경방향으로 형성된 나사형 구멍에 맞물리는 스크류에 의해 내부 스퍼 로터에 연결된다. 본 발명의 이러한 실시예의 2가지 상이한 변형에 따르면, 커버링 및 자기 구조는 정렬된 구멍을 갖는 원통형 슬리브의 형태로 이루어지거나 커버링은 구멍을 갖는 원통형 슬리브의 형태로 이루어지고 자기 구조는 커버링 내의 구멍과 일렬로 이격되어 있는 자기 섹터 형태로 이루어진다. 이러한 후자의 변형에서, 측방향 견부가 제공되어 자기 세그먼트의 위치설정을 용이하게 한다. 이러한 후자의, 본 발명의 변형 실시예에 따라서, 자기 구조는, 자기 구조가 커버링에 연결되고 커버링이 차례로 로터에 연결된다는 사실에 의해 로터에 강성적으로 고정된다. 바람직하게, 직전에 설명된 본 발명의 이러한 실시예에서 사용되는 스크류는 커버링 외부로 돌출하지 않는다.

유리하게, 이러한 방식으로 스크류는 커버링과 스테이터의 베어링 사이의 회전 결합에 부정적인 영향을 미치지 않는다.

본 발명의 다른 실시예에 따라서, 접착제는 사용되지 않으며, 자기 구조는 커버링을 로터에 대해 조이는 것에 의해 간단히 제 위치에 클램핑된다. 바람직하게, 이러한 실시예의 변형에 따라서, 내부 스퍼 로터는 적어도 하나의 원주방향 시트를 갖는 외부 표면을 포함하고, 자기 구조는 커버링에 의해 시트에 클램핑된 링의 형태로 이루어진다. 바람직하게, 로터의 커버링은 금속, 예를 들어, 강철이어서, 일반적으로 플라스틱, 예를 들어, PEEK로 이루어지는 스테이터의 베어링 상에서의 활주를 위한 기능적 표면을 제공한다.

당연히, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 전기 기어 펌프와 고압 펌프를 직렬로 포함하는 탱크로부터 내연 기관으로 연료를 공급하기 위한 펌프 조립체를 위해, 그리고, 현재 사용되는 펌프를 개선시키기 위해 사용될 수 있는 가능한 스페어 부품으로서 연관된 커버링을 갖는 내부 스퍼 로터만을 위해 양자 모두에 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부 도면의 도면을 참조하는, 본 발명의 두 가지 비제한적인 실시예에 대한 이하의 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.
도 1은 탱크로부터 내연 기관으로 연료, 바람직하게는 디젤을 공급하기 위한 펌프 조립체의 실시예의 개략도이며, 펌프 조립체는 저압 기어 펌프 및 펌핑 피스톤을 구비한 고압 펌프를 직렬로 포함한다.
도 2는 종래 기술에 따른 저압 제로터 기어 펌프의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예의 제로터의 회전축을 따른 개략도이다.
도 4는 IV로 표시된 도 3의 상세부의 부분 확대 개략 사시도이다.
도 5는 V-V 단면선을 따른 도 3의 단면의 개략도이다.
도 6은 VI-VI 단면선을 따른 도 3의 단면의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예를 도시한다.

도 1은 탱크로부터 내연 기관으로 연료, 바람직하게는 디젤을 공급하기 위한 펌프 조립체의 실시예의 개략도이며, 펌프 조립체는 직렬로, 저압 펌프 및 고압 펌프를 포함한다. 특히, 도 1은 펌프 조립체(1)를 도시하며, 이는

- 저압 전기 기어 펌프(4);

- 고압 펌프(5);

- 탱크(2)로부터 전기 기어 펌프(4)로 연료를 공급하기 위한 저압 흡입관(6);

- 전기 기어 펌프(4)로부터 고압 펌프(5)로 연료를 공급하기 위한 저압 전달관(7); 및

- 고압 펌프(5)로부터 내연 기관(3)으로 연료를 공급하기 위한 고압 전달관(8)을 포함한다.

이 예에서, 내연 기관(3)은 단지 개략적으로 도시되어 있고, 고압 전달관(8)에 의해 공급되는 공통 매니폴드(17) 및 내연 기관(3)의 실린더 내로 고압으로 연료를 분무 및 분사하도록 설계된 복수의 분사기(18)(도시되지 않음)를 포함한다. 도 1에서, 고압 펌프(5)는 단지 개략적으로 도시되어 있고, 공급 밸브(12)에서 저압으로 연료가 공급되고 엔진(3)에 고압으로 연료를 공급하기 위한 전달 밸브(13)에 연결되는 2개의 펌핑 피스톤(11)을 포함한다. 도 1은 또한 저압 펌프(4)의 하류에 배열된 필터(10), 필터(10)의 하류의 연료 측정 장치(14), 필터(10)와 연료 측정 장치(14) 사이의 릴리프 밸브(15), 매니폴드(17)에 연결된 압력 제한 밸브(19) 및 탱크(2)로의 전달을 위한 밸브(20)를 도시한다. 도 1에 도시된 화살표는 펌프 조립체(1)를 통한 연료의 경로를 나타낸다.

도 2는 종래 기술에 따른 제로터 전기 기어 펌프(4)를 도시한다. 상기 전기 기어 펌프(4)는,

- 외부 스퍼 로터(21) 및 외부 스퍼 로터(21)의 외부에 배열된 내부 스퍼 로터(22)를 포함하는, 회전축(A)을 중심으로 회전할 수 있는 제로터(9);

- 제로터(9)와 동일한 레벨에서 외부에 배열된 전기 권선(26)을 갖는 스테이터(25);

- 제로터(9)를 위한 지지 베이스(24);

- 공급관(6) 및 전달관(7)이 적어도 부분적으로 형성되는 베이스(24)에 결합될 수 있는 커버(27); 및

- 스테이터와 제로터(9), 특히 내부 스퍼 로터(22)의 외부 표면 사이의 관련 밀봉부(16)를 갖는 베어링(28)을 포함한다.

도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 내부 스퍼 로터(22)는 스테이터(25)의 권선(26)과의 전자기 상호 작용을 최대화하도록 베어링(28) 근방에 배열된 자기 구조(23)를 갖는다.

도 3은 본 발명의 실시예의 회전축(A)을 따른 개략도이다. 특히, 이러한 실시예에 따라서, 펌프(4)는 내부 스퍼 로터(22)의 외부 표면에 스크류(31)에 의해 결합된, 바람직하게는 강철로 이루어진 원통형 슬리브 형태의 커버링(29)을 포함한다. 자기 섹터 형태의 자기 구조(23)는 상기 커버링(29)과 내부 스퍼 로터(22) 사이에 클램핑된다. 스크류(31)를 조임으로서, 커버링(29)은 로터(22)에 연결되고, 동시에, 자기 구조(23)는 제 위치에 보유된다. 상기 자기 구조(23)는 따라서 커버링을 조이는 것에 의해 간단히 로터(22)에 강성적으로 고정될 수 있다. 그러나, 자석(23)은 커버링(29) 및/또는 로터(22)에 접착제 결합될 수 있다. 접착제가 자석(23)을 로터(22)에 결합하기 위해, 그리고, 자석(23)을 커버링(29)에 결합하기 위해 양자 모두의 목적으로 사용되는 경우, 스크류(31)는 제거될 수도 있다.

도 4는 IV로 표시된 도 3의 상세부의 부분 확대 개략 사시도이다. 상기 도면은 스크류(31)의 통과를 위해 커버링(29)에 형성된 구멍(32) 및 구멍(32) 옆에서 커버링에 접착제 결합된 섹터(23)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 바람직하게, 구멍(32)에서, 커버링(29)은 자기 섹터(23)의 측방향 접촉을 위한 견부를 갖는다.

도 5는 V-V 단면선을 따른 도 3의 섹션 단면의 개략도이다. 이 도면은 스크류(31)가 제로터의 회전 동안 스테이터(25)의 베어링(28)과 간섭하지 않도록 커버링(29) 외부로 돌출하지 않게 설계되는 방식을 보여준다.

도 6은 VI-VI 단면선을 따른 도 3의 단면의 개략도이다. 이 도면은 본 발명에 따라서, 스테이터에 대면하는 제로터의 외부 주연부가 내부로부터 외측을 향해 내부 스퍼 로터(22), 자기 구조(23) 및 스테이터(25)의 베어링(28)에 직접적으로 대면하는 커버링(29)을 포함하는 다층 구조라는 것을 단면으로 보여준다.

도 7은 내부 스퍼 로터(22)의 외부 표면이 링의 형태로 이루어진 자기 구조(23)를 수용하기 위한, 바람직하게는 원주방향 홈인 시트(30)를 포함하는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에 따라, 자기 링은 일 측면에서 시트(30)에 의해, 그리고, 외부에서 커버링(29)에 의해 제 위치에 클램핑된다. 시트(30)에 대한 적절한 치수의 선택에 의해, 접착제의 사용을 피하는 것이 가능하다.

마지막으로, 첨부된 청구항의 범위를 초과하지 않으면서 본원에 설명된 발명에 대한 보정 및 변형이 이루어질 수 있음이 명백하다.

Claims (10)

1. 전기 기어 펌프(4)이며,
   - 외부 스퍼 로터(21) 및 외부 스퍼 로터(21)의 외부에 배열된 내부 스퍼 로터(22)를 포함하는, 회전축(A)을 중심으로 회전할 수 있는 제로터(9);
   - 내부 스퍼 로터(22)에 외부에서 연결된 커버링(29);
   - 커버링(29) 외부에 배열된 전기 권선(26)을 갖는 스테이터(25);
   - 자기 구조(23)로서, 내부 스퍼 로터(22)와 커버링(29) 사이에 배열되고, 자기 구조(23)는 스테이터(25)의 전기 권선(26)에 전류가 공급될 때 제로터(9)가 회전하게 하는 방식으로 내부 스퍼 로터(22)에 강성적으로 고정되는, 자기 구조(23)를 포함하는, 펌프.
2. 제1항에 있어서, 자기 구조(23)는 커버링(29) 및 내부 스퍼 로터(22)에 연결되는, 펌프.
3. 제2항에 있어서, 커버링(29)은 원통형 슬리브의 형태로 이루어지고, 자기 구조(23)는 자기 원통형 슬리브의 형태로 이루어지며, 양 슬리브는 내부 스퍼 로터(22)와 동일한 높이에 있고, 자기 원통형 슬리브(23)와 커버링 사이 및 자기 원통형 슬리브(23)와 내부 스퍼 로터(22) 사이 모두에 접착제가 제공되는, 펌프.
4. 제1항에 있어서, 자기 구조(23)는 커버링(29) 또는 내부 스퍼 로터(22)에 연결되는, 펌프.
5. 제4항에 있어서, 자기 구조(23)는 접착제에 의해 커버링(29) 또는 내부 스퍼 로터(22)에 연결되고, 커버링(29)은 스크류(31)에 의해 내부 스퍼 로터(22)에 연결되는, 펌프.
6. 제5항에 있어서, 커버링(29) 및 자기 구조(23)는 정렬된 구멍을 갖는 원통형 슬리브의 형태로 이루어지거나, 커버링(29)은 구멍(32)을 갖는 원통형 슬리브의 형태로 이루어지고, 자기 구조(23)는 커버링(29) 내의 구멍(32)과 일렬로 이격되어 있는 자기 섹터 형태로 이루어지는, 펌프.
7. 제5항 및 제6항에 있어서, 스크류(31)는 커버링(29) 외부로 돌출되지 않는, 펌프.
8. 제1항에 있어서, 내부 스퍼 로터(22)는 자기 구조를 위한 적어도 하나의 시트(30)를 갖는 외부 표면을 포함하고, 자기 구조(23)는 커버링(29)에 의해 시트에 클램핑되는, 펌프.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 커버링(29)은 금속으로 이루어지는, 펌프.
10. 탱크(2)로부터 내연 기관(3)으로 연료를 공급하기 위한 펌프 조립체이며,
    펌프 조립체(1)는 직렬로 저압 전기 기어 펌프(4) 및 고압 펌프(5)를 포함하고,
    전기 기어 펌프(4)는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따라 제조되는, 펌프 조립체.

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