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WO2017026639A1 - 가변 용량 기어 펌프 - Google Patents

가변 용량 기어 펌프 Download PDF

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Publication number
WO2017026639A1
WO2017026639A1 PCT/KR2016/006390 KR2016006390W WO2017026639A1 WO 2017026639 A1 WO2017026639 A1 WO 2017026639A1 KR 2016006390 W KR2016006390 W KR 2016006390W WO 2017026639 A1 WO2017026639 A1 WO 2017026639A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gear
fixed
moving
block
cover
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/006390
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
장순길
Original Assignee
장순길
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020160009861A external-priority patent/KR102003107B1/ko
Application filed by 장순길 filed Critical 장순길
Priority to US15/579,196 priority Critical patent/US20180223839A1/en
Publication of WO2017026639A1 publication Critical patent/WO2017026639A1/ko
Priority to US16/732,612 priority patent/US20200141406A1/en
Priority to US16/732,598 priority patent/US11047382B2/en

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03C—POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINES DRIVEN BY LIQUIDS
    • F03C2/00—Rotary-piston engines
    • F03C2/08—Rotary-piston engines of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/18—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/12—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C2/14—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C2/18—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with similar tooth forms

Definitions

  • Hydraulic pumps or hydraulic motors can be made using vanes, pistons, gears, etc. and have different characteristics. Hydraulic pumps and hydraulic motors that use gears have more difficulty in making variable displacement types than vanes or pistons.
  • Hydraulic gear pump and hydraulic gear motor have the same basic structure and can be divided into external type, internal type and trocoid type.
  • the structure of the lobe pump is the same as the external gear pump.
  • the hydraulic gear pump creates a flow of fluid by repeating gear and gear engagement and disengagement, and the flow rate is proportional to the width of the gear and the mesh of the gear, so that if the gear and the gear mesh can be changed, the discharge amount can be changed. do. Changing the width at which the gears mesh with one another can be easily achieved by moving the two gears in opposite directions in the axial direction. On the other hand, it is a problem to be solved that the two relatively shifting gears do not leak the fluid to the unwanted place.
  • the structure is so complex that it is very difficult to make a variable displacement gear pump, missed the hidden problem and solved it, or it tended to be expensive to manufacture and maintain, and therefore vane type. In many cases, it could not attract attention because it was not competitive compared to a variable displacement pump made of a piston and a piston type.
  • the present invention solves the problems found so far with the subsequent inventions of Republic of Korea Publication No. 1020140140011 and WO 2014178483.
  • the hydraulic gear pump and the hydraulic gear motor will be referred to as both the hydraulic gear pump and the hydraulic gear motor as the hydraulic gear pump without separately mentioning them.
  • the present invention for achieving the above object uses the following means.
  • one gear in the casing is rotated in a fixed position, and the other gear in rotation rotates in the axial direction to adjust the discharge amount by changing the width where the two gears are engaged, but between the gear and the casing
  • variable-capacity trocoid gear pump one gear is rotated in a fixed position inside the casing, and the other gear rotated in the axial direction is moved in the axial direction to adjust the discharge amount by changing the width in which the two gears are engaged.
  • the gear ring and the gear block is installed on the side of the gear moving in the gear rotating in a fixed position to prevent the leakage of fluid,
  • variable capacity internal gear pump one gear is rotated in a fixed position inside the casing, and the other gear that is engaged and rotated moves in the axial direction to adjust the discharge amount by changing the width in which the two gears are engaged, but the moving gear
  • gear ring and gear block are installed on the side of the moving gear in the fixed gear to prevent the leakage of fluid, and the crescent plate is divided into the fixed gear and the moving gear, respectively. Move through the crescent plate hole.
  • variable displacement gear pumps or variable displacement gear motors that are easy to manufacture and maintain and inexpensive. Not only can be used alone as a variable displacement gear pump and a variable displacement gear motor, but it can also be used in various ways in connection with a continuously variable transmission, a continuously variable power distribution device, and the like.
  • the fixed gear ring 11 can be fitted to the moving gear 13 to move from side to side
  • the movable gear ring 12 can be fitted to the fixed gear 14 to move from side to side, and fluid will not leak when moving.
  • FIG. 2 shows a casing 22, a fixed cover 21, a moving cover 23, a moving gear block 24, and a moving gear block hole 27 used in a variable displacement external gear pump.
  • the moving gear block 24 is attached to the moving cover 23 and moves in contact with the ceiling inside the casing 22 and will penetrate the moving gear block hole 27.
  • FIG 3 shows a cross section of a variable displacement external gear pump in an assembled state of operation.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the arrow 31 of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the arrow 32 of FIG. 3.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the arrow 33 of FIG. 3.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the arrow 34 of FIG. 3.
  • FIG. 8 shows a variation of the variable displacement external gear pump shown in FIGS. 1 to 7.
  • the fixed gear block 85 is used together with the moving gear block 86. Both gears should be submerged in fluid, and the casing has no top and side, only bottom.
  • FIG. 9 shows two methods of decorating the continuously variable transmission using the variable displacement external gear pump shown in FIG. 8. In the figure on the right, four gears and four gear rings are omitted and not shown for simplicity.
  • FIG. 10 shows a fixed gear ring 101, a shift gear 102, a shift gear shaft 103, a shift gear auxiliary shaft 107, a fixed gear 104, and a shift gear ring 105 used in a variable displacement trocoid gear pump. ), Gear block 106, gear block hole 108, and gear block fixing device 109 are shown.
  • the fixed gear ring 101 is fitted to the outside of the moving gear 102 to move from side to side, and fluid does not leak when moving.
  • the moving gear ring 105 can be assembled with the gear block 106 to be inserted into the fixed gear 104 to move to the left and right in contact with the right side of the moving gear 102, and when the fluid moves, fluid between the fixed gear 104 and the fixed gear 104 moves. Not leaking
  • FIG. 11 shows a gear ring cover 111, a casing 112, a gear block cover 113, an inlet cover 114 and an outlet cover 115 for use in a variable displacement trocoid gear pump.
  • Figure 12 shows a cross section of a variable displacement trocoid gear pump in an assembled state of operation. A cross section cut at the arrow 141 of FIG. 14 is shown.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the arrow 121 of FIG. 12.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the arrow 122 of FIG. 12.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the arrow 123 of FIG. 12.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view taken along the arrow 124 of FIG. 12.
  • 17 is a cross-sectional view taken along the arrow 125 of FIG. 12.
  • the moving crescent plate 192 is attached to the gear block 191, and directly above the moving crescent plate 192 of the gear block 191 is a fixed crescent plate hole 196 through which the fixed crescent plate 214 will pass.
  • the departure prevention plate 194 also has a fixed crescent plate hole 197.
  • the 20 shows a fixed gear ring 201 and a moving gear 202 used in a variable displacement internal gear pump.
  • the fixed gear ring 201 is fitted to the outside of the moving gear 202 to move from side to side, and fluid does not leak when moving.
  • the moving gear 202 may be fixed to the moving gear shaft 203 to rotate together as necessary, or may not be fixed so as not to rotate together.
  • FIG. 21 shows a casing 211, a casing cover 212, a fixed gear ring cover 213, a fixed crescent plate 214 and a moving crescent plate hole 217 used in a variable displacement internal gear pump.
  • the fixed crescent plate 214 is attached to the fixed gear ring cover 213, and immediately below the fixed crescent plate 214 of the fixed gear ring cover 213, the moving crescent plate hole 217 through which the moving crescent plate 192 will pass There is.
  • the gear block 191 already shown in FIG. 19 is again shown assembled to the moving gear ring 193.
  • the fixed crescent plate 214 and the moving crescent plate 192 move in contact with each other.
  • FIG. 22 may be used to make irregularities such as the moving crescent plate concave row 221 and the fixed crescent plate convex row 222 so that the fixed crescent plate 214 and the moving crescent plate 192 do not deviate from each other when moving in contact with each other. have.
  • FIG. 23 shows a cross section of a variable displacement internal gear pump in an assembled state of operation.
  • 25 is a cross-sectional view taken along the arrow 251 of FIG.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view taken along the arrow 231 of FIG. 23.
  • 25 is a cross-sectional view taken along the arrow 232 of FIG.
  • FIG. 26 is a cross-sectional view taken along the arrow 233 of FIG. 23.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view taken along the arrow 234 of FIG.
  • FIG. 28 is a cross-sectional view taken along the arrow 235 of FIG.
  • 29 shows a passage of fluid leakage in a conventional variable displacement external gear pump.
  • FIG. 30 shows one method for decorating the endless power distribution apparatus using the variable displacement external gear pump shown in FIG. 8.
  • FIG. 31 shows a fixed gear 311 used in a variable displacement internal gear pump. There is no fixed gear shaft 182 compared with FIG. 18, and the center of the fixed gear plate 313 is drilled.
  • gear block 32 shows a gear block 321, a moving crescent plate 322, a moving gear ring 193, a departure preventing plate 324, a gear block support plate 328 and a gear block support plate hole (used in a variable displacement internal gear pump). 329).
  • the gear block support plate 328 is attached to the gear block 321 and penetrates through the gear block support plate hole 329 in the deviation preventing plate 324.
  • FIG. 33 shows a fixed gear ring 201 and a moving gear 332 for use in a variable displacement internal gear pump. Compared with FIG. 20, the moving gear shaft 333 is longer.
  • gear block 34 shows a casing 211, a casing cover 342, a fixed gear ring cover 213, a fixed crescent plate 214, a gear block 321, a moving crescent plate 322 used for a variable displacement internal gear pump,
  • the gear block support plate 328 attached to the moving gear ring 193 and the gear block 321 and the gear block support plate hole 348 in the casing cover 342 are shown.
  • the gear block support plate 328 will move through the gear block support plate hole 348 in the casing cover 342.
  • 36 shows a cross section of a variable displacement internal gear pump in an assembled state of operation.
  • 38 is a cross-sectional view taken along the arrow 381.
  • FIG. 37 is a cross-sectional view taken along the arrow 361 of FIG. 36.
  • FIG. 38 is a cross-sectional view taken along the arrow 362 of FIG. 36.
  • 39 is a cross-sectional view taken along the arrow 363 of FIG.
  • FIG. 40 is a cross-sectional view taken along the arrow 364 of FIG. 36.
  • 41 is a cross-sectional view taken along the arrow 365 of FIG. 36.
  • FIG. 42 shows another variation of the variable displacement external gear pump shown in FIGS. 1 to 7.
  • the fixed gear block 425 and the moving gear block 426 which the side surfaces touch each other are used. Both gears must be submerged in fluid and do not use casings.
  • FIG. 43 shows another variation of the variable displacement external gear pump shown in FIGS. 1 to 7.
  • the moving gear block 24 and the moving gear block hole 27 are not used, but the moving casing 434 is used instead.
  • FIG. 44 shows a sectional view according to FIG. 43.
  • FIG 45 shows another variation of the variable displacement external gear pump shown in FIGS. 1 to 7.
  • the casing 22, the moving gear block 24, the moving gear block hole 27 are not used, and instead, the fixed casing 455 and the moving casing 456 are used.
  • the description of the hydraulic gear pump is replaced with the description of the hydraulic gear motor.
  • external gear, internal gear and trocoid type are used for the hydraulic gear pump.
  • the description of the lobe pump is replaced with an external type description.
  • the present invention provides the structure and method of each variable displacement gear pump for these three forms.
  • FIG. 1 shows a fixed gear ring 11, a moving gear ring 12, a fixed gear 14, and a moving gear 13 constituting a variable displacement external gear pump
  • FIG. 2 shows a casing 22 and a fixed cover. 21, the movement cover 23, and the movement gear block hole 27 are shown. A part of the casing 22 where the end of the moving gear is in contact with the fixed casing 28 is called.
  • the fixed gear 14 is fitted with the moving gear ring 12 and installed using the small hole of the fixed cover 21 and the large hole of the moving cover 23, and the moving gear 13 is fixed gear ring 11. And insert it using the large hole of the fixed cover 21 and the small hole of the movable cover 23.
  • the fixed gear ring 11 rotates in the large hole of the fixed cover 21, and the fixed cover 21 is attached in front of the casing 22.
  • the moving gear ring 12 rotates in the large hole of the moving cover 23, and the moving cover 23 moves left and right inside the casing 22.
  • the shifting gear block 24 is attached to the shifting cover 23, upwardly touching the ceiling of the casing 22 and downwardly touching the end of the fixed gear 14, shifting gear in the fixed cover 21. It moves through the block hole 27.
  • the moving gear 13 is engaged with the stationary gear 14 from the inside of the casing 22 upwards, and the ends thereof are in contact with the casing 22.
  • the casing 22 of FIG. 2 is close to a rectangular parallelepiped for ease of drawing and understanding.
  • the shape of the cross section of the moving gear block 24 and the shape of the moving gear block hole 27 according to this are for the moving gear block 24 to abut on the end of the fixed gear 14 and to the casing 22. It is not limited to that shown in 2. Where the end of the moving gear 13 is in contact with the casing 22 is not limited to the bottom of the casing 22, and where the moving gear block 24 is in contact with the casing 22 is limited to the ceiling of the casing 22. It doesn't work.
  • the casing 22 has a top, bottom, left and right as shown in FIG. You can also reduce some. For example, if the installation site of the variable displacement external gear pump is at the bottom of the fluid tank or at the bottom of the crankcase of the internal combustion engine, the shifting gear 13 and the fixed gear 14 are arranged horizontally and the gear is submerged in the fluid. The casing 22 needs only one bottom. This can be done by shifting the positions of the fixed gear 14 and the moving gear block 24 in Figs. 1 to 7 laterally as in the positions of the fixed gear 84 and the moving gear block 86 shown in Fig. 8.
  • FIG. 8 illustrates the case where the fixed gear block 85 and the fixed gear block hole 73 are further used. In some cases, it may be difficult to precisely machine the floor.
  • a pump made without the bottom is shown in FIG. 43 and 44 show a method of not using the gear block and the gear block hole. In addition, a method of not using a casing is shown in FIG.
  • the variable displacement external gear pump according to the invention uses respective gear rings for two gears.
  • the gear block is placed between the two at the position where the end of the gear and the casing directly contact each other.
  • the gear block hole is a hole through which the gear block passes.
  • the gear block may be placed between one gear and the casing, or between the two gears and the casing, respectively, or may not be used.
  • the variable displacement external gear pump described in FIGS. 1 to 7 is applied to only one gear, and the variable displacement external gear pump shown in FIGS. 8, 9 and 42 is applied to both gears. What is shown is not applied.
  • FIGS. 4 to 7 shows a cross section of the assembled variable displacement external gear pump in operation.
  • the cross sections seen from the arrow positions 31 to 34 are shown again in FIGS. 4 to 7, respectively.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken at the arrow 31 in FIG. 3, in which the fixed gear ring 11 is contained in the large hole of the fixed cover 21, and the moving gear 13 is inserted therein.
  • the fixed gear shaft 15 penetrates through the small hole of the fixed cover 21, and the moving gear block 24 also penetrates the moving gear block hole 27 in the fixed cover 21. As shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the arrow 32 in FIG. 3, in which the fixed gear 14 and the moving gear 13 are engaged in the casing 22, and the moving gear block 24 above the fixed gear 14. You can see that it is touching.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken at the arrow 33 position in FIG. 3, in which the moving cover 23 is located in the casing 22, and the moving gear ring 12 is contained in the large hole of the moving cover 23, and fixed thereto. It can be seen that the gear 14 is fitted. The moving gear shaft 16 penetrates through the small hole of the moving cover 23.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken at the arrow 34 position of FIG. 3, in which the fixed gear 14 and the moving gear shaft 16 can be seen in the casing 22.
  • variable displacement external gear pump of FIG. 8 shows a variant of the variable displacement external gear pump shown in FIGS. 1 to 7. Compared to the variable displacement external gear pump shown in FIGS. 1 to 7, gear blocks and gear block holes have been added and the arrangement has changed.
  • the variable displacement external gear pump of FIG. 8 can be easily installed on the bottom of the oil tank or the bottom of the crankcase without the upper and side surfaces of the casing. If there is no upper and side surfaces of the casing, the two gears should be operated while fully submerged in the fluid, and the fluid hole 87 may be used as a discharge port or a suction port by connecting pipes.
  • FIG. 9 shows two examples of the method of using the variable displacement external gear pump shown in FIG. 8 in a continuously variable transmission.
  • the continuously variable transmission may be used by connecting a hydraulic pump and a hydraulic motor, but one or two may be variable capacitive type, but when both are variable capacitive type, the performance is better.
  • the method shown in the left figure of FIG. 9 is connected to the two through the fluid pipe 91 by applying the example of FIG. 8 as it is, and the method shown in the right figure installs a partition wall 92 between the pump and the motor. It is shown that instead of the fluid pipe 91 shown in the left figure by drilling the fluid hole 93 in 92, the use space is also reduced.
  • the picture on the right does not show four gears and four gear rings for convenience.
  • each variable displacement external gear pump is not limited to the variable displacement external gear pump shown in FIG. 8, but is not limited to the variable displacement external gear pump shown in FIGS.
  • the variable displacement external gear pump shown or the variable displacement external gear pump shown in Figs. 43 to 45 may be used.
  • variable displacement external gear pump shown in FIG. 8 in an endless power distribution device.
  • Two moving gears 303 and 319 mesh with one fixed gear 304, and the discharge amount of the two fluid holes 307 and 317 as the moving cover 302 moves along the moving direction 308 of the moving cover. This is different by connecting two fluid holes 307 and 317 to the respective hydraulic motors.
  • the fixed gear 304 and the moving gear 303, 319 must be immersed in the fluid, and the fluid must be in contact with the teeth of the three gears 304, 303, 319 and the gear blocks 305, 306, 316. Inhaled by rotation.
  • the variable displacement external gear pump which can be used here is not limited to what was shown in FIG. 8,
  • the variable displacement external gear pump shown in FIGS. 1-7, the variable displacement external gear pump shown in FIG. 42, or 43-45 is shown in FIG. It is also possible to use the variable displacement external gear pump shown.
  • FIG. 10 shows the fixed gear ring 101, the shift gear 102, the shift gear shaft 103, the fixed gear 104, the shift gear ring 105, the gear block 106, which constitute a variable displacement trocoid gear pump,
  • the moving gear auxiliary shaft 107, the gear block hole 108, and the gear block fixing device 109 are shown
  • FIG. 11 shows the gear ring cover 111, the casing 112, the gear block cover 113, and the inlet cover. 114, the discharge port cover 115, the suction port 116, and the discharge port 117 are shown.
  • the shifting gear 102, the shifting gear ring 105, and the gear block 106 abut in the fixed gear 104 and move left and right together, and the shifting gear 102 and the shifting gear ring 105 are fixed gear 104.
  • the fixed gear ring 101 is rotated in the hole of the gear ring cover 111 by being fitted to the outside of the moving gear 102, the gear block 106 is in contact with both ends of the fixed gear 104 It moves through the hole of the block cover 113.
  • the teeth used for the moving gear 102 and the fixed gear 104 are not limited to trocoids.
  • FIGS. 13 to 17 show a cross section of the assembled variable displacement trocoid gear pump in operation. It is a cross section cut at the arrow position of 141 of FIG. In order to show the assembly and operation state in more detail, the cross sections seen from the arrow positions 121 to 125 are shown again in FIGS. 13 to 17, respectively.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the arrow 121 of FIG. 12, wherein the fixed gear ring 101 is inserted into the hole of the gear ring cover 111, and the movable gear 102 is fitted into the fixed gear ring 101. can see.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the arrow 122 of FIG. 12, in which a fixed gear 104 is included in the casing 112, and the moving gear 102 is engaged with the fixed gear 104 to rotate. . When it rotates, it acts as a pump.
  • the moving gear ring 105 indicated by the dotted line is only shown to confirm the relative position of the moving gear ring 105 and is actually at the position where the moving gear 102 ends, where the moving gear ring 105 is located.
  • the shape of the gear block 106 can be seen in FIG.
  • the movable gear ring 105 blocks the periphery of the end of the contact where the fixed gear 104 and the movable gear 102 are in contact with each other, thereby preventing the formation of a leak passage of the fluid described in FIG. 29.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the arrow 123 of FIG. 12.
  • the fixed gear 104 is inserted into the casing 112, and the movable gear ring 105 is fitted into the fixed gear 104. It can be seen that the gear block 106 is assembled at the center of the 105, and the left and right sides of the gear block 106 are empty as the passages of the fluid.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view taken along the arrow 124 of FIG. 12, in which the fixed gear 104 is contained in the casing 112, and the gear block 106 is disposed on both sides of the fixed gear 104. In contact with this end, it can be seen that the interior is divided into the inlet and outlet sides.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the arrow 125 of FIG. 12, in which the gear block 106 penetrates inside the gear block cover 113 and shows two holes through which fluid flows to the inlet and the outlet.
  • FIG. 18 shows a fixed gear 181 constituting a variable displacement internal gear pump
  • FIG. 19 shows a gear block 191, a moving crescent plate 192, a fixed crescent plate hole 196, and a moving gear ring 193.
  • the anti-separation plate 194 and the shaft fixing device 195 are shown
  • FIG. 20 shows the fixed gear ring 201 and the moving gear 202
  • FIG. 21 shows the casing 211 and the casing cover 212.
  • the fixed gear ring cover 213, the fixed crescent plate 214, and the moving crescent plate hole 217 are shown.
  • the moving crescent plate 192 is attached to the gear block 191 and the shape of the moving gear ring 193 assembled to the gear block 191 can be seen in FIG. 21.
  • the separation prevention plate 194 is assembled after inserting the moving gear ring 193 to the gear block 191, and the diameter is slightly larger than the gear block 191 so that the gear ring 193 does not leave the gear block 191. .
  • the shaft fixation device 195 keeps the gear block 191 in contact with the side of the moving gear 202 and in a constant position on the moving gear shaft 203.
  • the moving gear ring 193 can be inserted into the fixed gear 181 and move left and right, and fluid does not leak when it moves.
  • the fixed gear ring 201 is fitted to the outside of the moving gear 202 to move from side to side, and fluid does not leak when moving.
  • the fixed crescent plate 214 is attached to the fixed gear ring cover 213, the fixed crescent plate 214 and the moving crescent plate 192 move left and right in contact with each other.
  • the fixed crescent plate 214 touches this end of the moving gear 202 upwards and moves through the fixed crescent plate hole 196
  • the moving crescent plate 192 touches this end of the fixed gear 181 downwards. It moves through the moving crescent plate hole 217.
  • the moving gear 202, the gear block 191, the moving gear ring 193, and the moving crescent plate 192 move left and right together, the width at which the two gears are engaged is changed to change the discharge amount.
  • the fixed crescent plate 214 and the moving crescent plate 192 move to make contact with each other so as not to be separated from each other to make irregularities such as the moving crescent plate concave row 221 and the fixed crescent plate convex row 222. It is good. This also helps to prevent the gear block 191 from rotating along the moving gear 202 and the moving gear ring 193. The gear block 191 is in contact with the moving gear ring 193 while supporting one side of the moving gear shaft 203 and receives a lot of rotational force.
  • the moving crescent plate 192 penetrates the moving crescent plate hole 217
  • the fixed crescent plate 214 penetrates the fixed crescent plate hole 196 and the moving crescent plate concave row 221 and the fixed crescent plate convex row.
  • a method of supporting the moving gear shaft 203 more firmly from the outside may be used.
  • 203 rotates only the moving gear 202 without rotation, and may firmly fix the gear block 191 to the moving gear shaft 203, and remove the fixed gear shaft 182 from the fixed gear 181.
  • the gear block 191 or the departure prevention plate 194 in Figure 10 Can be used by pasting blocks of the same shape as the gear block 106 shown There is also.
  • the moving gear shaft 203 is responsible for the transmission of the rotational force.
  • Figure 23 shows a cross section of the assembled variable displacement internal gear pump in operation. It is a cross section cut out at the arrow position of 251 in FIG. In order to show the assembly and operation state in more detail, the cross-sections seen from the positions 231 to 235 are shown again in FIGS. 24 to 28, respectively.
  • the gear block 191 and the moving gear ring 193 move side to side together, the space between the gear block 191 and the fixed gear plate 183 requires free entry of air to maintain a constant air pressure. . It is preferable to drill an air hole in the fixed gear plate 183.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view taken along the arrow 231 of FIG. 23, in which the large gear hole of the fixed gear ring cover 213 contains the fixed gear ring 201, and the moving gear 202 is fitted into the fixed gear ring 201.
  • the moving crescent plate 192 penetrates the moving crescent plate hole 217 of the fixed gear ring cover 213.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view taken along the arrow 232 of FIG. 23, in which the fixed gear 181 meshes with the moving gear 202 in the casing 211, and the fixed gear 181 and the moving crescent plate are located on opposite sides of the gear. It can be seen that 192, the fixed crescent plate 214, and the moving gear 202 touch one after another. When it rotates, it acts as a pump.
  • FIG. 26 is a cross-sectional view taken along the arrow 233 of FIG. 23, in which a moving gear ring 193 is fitted to the fixed gear 181 inside the casing 211, and the gear block 191 is inserted into the moving gear ring 193. It is seen that the movable gear shaft 203 penetrates through the round hole of the gear block 191, and the fixed crescent plate 214 penetrates the fixed crescent plate hole 196. It can be seen that the fluid is prevented from leaking out at the position where the fixed gear 181 and the movable gear 202 are engaged.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view taken along the arrow 234 of FIG. 23, where the fixed gear plate 183 can be seen inside the casing 211.
  • FIG. 28 is a cross-sectional view taken at the arrow 235 of FIG. 23, where the casing cover 212 and the fixed gear shaft 182 can be seen.
  • FIG. 29 shows a passage for leaking fluid which is not well known in the conventional variable displacement external gear pump.
  • the conventional variable displacement external gear pumps fixed gears, shifting gears and gear blocks meet at one end at the edge where the fixed gear and the shifting gear are engaged, and FIG. 29 shows fixed and shift gears of such a variable displacement external gear pump. And around where the gear blocks meet.
  • the left side of the fixed gear 291 is engaged with the moving gear 292
  • the right side is in contact with the gear block 293
  • the moving gear 292 and the gear block 293 also in contact with each other.
  • the high pressure portion and the low pressure portion are divided by the tangential line 295 of the fixed gear and the moving gear, which are drawn by the imaginary line, and the fluid cannot cross the tangent 295 of the fixed gear and the moving gear.
  • the fixed gear circumferential line 294 drawn in dotted lines depicts the point where the end edge of the moving gear 292 touches when the fixed gear 291 rotates.
  • Fig. 29 is drawn for the variable displacement external gear pump, but can also be applied to the variable displacement trocoid gear pump, and there are actually the same problems in the variable displacement trocoid gear pump.
  • 29 is adapted to a variable displacement trocoid gear pump, 291 is a fixed gear or outer rotor, 292 is a moving gear or inner rotor, 293 is a gear block or active piston.
  • Fig. 29 can be applied to a variable displacement internal gear pump as well, and there are actually the same problems among the variable displacement internal gear pumps.
  • 29 is adapted to the variable displacement internal gear pump, 291 is a fixed gear, 292 is a moving gear, and 293 is a gear block.
  • 31 to 41 show a method of supporting the gear block 321 more firmly so as not to rotate by changing things shown in FIGS. 18 to 28 little by little.
  • FIG. 31 shows a fixed gear 311 and a fixed gear plate 313. Compared with Fig. 18, there is no fixed gear shaft 182, and the fixed gear plate 313 also has a large hole in the center.
  • the gear block support plate 328 is attached to the gear block 321 as compared to FIG. 19. Since the departure prevention plate 324 is firmly fixed to the gear block 321, the gear block support plate 328 may be attached to the departure prevention plate 324. In addition, the separation prevention plate 324 has a gear block support plate hole 329.
  • FIG. 33 shows a slightly longer moving gear shaft 333 as compared to FIG. 20.
  • FIG. 34 shows that the gear block support plate hole 348 is formed in the casing cover 342 and the gear block support plate 328 is attached to the gear block 321 in comparison with FIG. 21.
  • the gear block support plate 328 will move through the gear block support plate hole 348.
  • FIG. 36 shows a cross section of the assembled variable displacement internal gear pump in operation. It is a cross section cut at the arrow position of 381 of FIG. In order to show the assembly and operation state in more detail, the cross sections seen from the positions 361 to 365 are shown again in FIGS. 37 to 41, respectively.
  • FIG. 37 is a cross-sectional view taken along the arrow 361 of FIG. 36, and will not be described differently from FIG. 24.
  • FIG. 38 is a cross-sectional view taken along the arrow 362 of FIG. 36, and will not be described differently from FIG. 25.
  • FIG. 39 is a cross-sectional view taken along the arrow 363 of FIG. 36, and will not be different from FIG. 26.
  • FIG. 40 is a cross-sectional view taken along the arrow 364 of FIG. 36, and it can be seen that there is a fixed gear plate 313, a gear block support plate 328, and a moving gear shaft 333 inside the casing 211.
  • FIG. 41 is a cross-sectional view taken along the arrow 365 of FIG. 36, and it is seen that the gear block support plate 328 is formed on the casing cover 342 and the moving gear shaft 333 is present.
  • FIG. 42 shows a variation of the variable displacement external gear pump shown in FIG. 8.
  • the shape of the gear blocks 85 and 86 shown in FIG. 8 is changed in the same manner as the fixed gear block 425 and the moving gear block 426 so that the two directly touch each other, and the gear block holes 73 and 74 shown in FIG.
  • the shape is changed like the fixed gear block hole 423 and the moving gear block hole 424. This eliminates the need for the casing 22 shown in FIG. If the variable displacement external gear pump shown in FIG. 8 required precise machining of the bottom, the variable displacement external gear pump of FIG. 42 is freed from the bottom, and can be more easily installed in the bottom of the oil tank or the bottom of the crankcase. If there is no casing, the two gears must be operated while sufficiently submerged in the fluid, and the fluid hole 427 can be used as a discharge port or a suction port by connecting pipes.
  • FIG. 43 shows the fixed cover 21, the casing 22, the moving cover 23, and the moving gear block 24 shown in FIG. 2, respectively, and the fixed cover 431, the casing 432, the moving cover 433, and the moving cover 24. It is shown that the casing 434 is changed so that the gear block and the gear block hole are not used.
  • a portion of the casing 432 in which the end of the moving gear is in contact with it is referred to as a fixed casing 438.
  • the fixed gear, the shift gear, the fixed gear ring and the shift gear ring can be used as shown in FIG. 1 as it is to make a variable displacement external gear pump. It can be used in an environment where it is easier to process the moving casing than to machine the gear block and the gear block hole.
  • FIG. 44 is a sectional view when the variable displacement external gear pump is constructed from those shown in FIG. 1 and those shown in FIG. 43.
  • FIG. 45 shows a structure in which the casing 432 does not use the casing 432 compared to the method shown in FIG. 43.
  • the fixed gear, the shift gear, the fixed gear ring and the shift gear ring can be used as shown in FIG. 1 as it is to make a variable displacement external gear pump.
  • the fixed casing 455 and the moving casing 456 are laterally touching each other so that fluid does not leak between them. It is recommended to operate while submerged in fluid.
  • Variable displacement gear pumps can be used to maintain a constant flow of fluid when the rotational speed of the shaft changes frequently, such as in an automobile oil pump.
  • the rotational speed of the shaft changes greatly, such as an air conditioner of an automobile
  • the flow of fluid can be used when a large change is required regardless of the rotating speed of the shaft.
  • the discharge amount of the refrigerant may be gradually reduced to use it to finely adjust the temperature. This is because the AC motor has difficulty in adjusting the rotational speed and is easily turned off and then on to adjust the temperature, so that the temperature change can be large around the set temperature. It can be used as a pump in a place where the change of flow volume is large.
  • An endless power distribution device can be created and used in a tank, bulldozer, or forkrain, where it is necessary to divert the direction of each other during the rotation of the left and right wheels.
  • a typical car if both driving wheels are connected to the hydraulic motors, the left and right differentials according to the direction change of the car can be actively realized.
  • variable displacement gear pumps can easily implement changes in flow rate and hydraulic pressure, while variable displacement gear motors can easily implement changes in torque. You can also use it to create a continuously variable transmission.

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Abstract

본 발명은 가변 용량 기어 펌프에 관한 것이다. 본 발명에 의한 가변 용량 기어 펌프는 종래의 기어 펌프에서 케이싱 내부에 맞물려 있는 두 기어 중 하나를 축 방향으로 이동하여 두 기어가 맞물리는 폭을 변경하여 토출량을 조정한다. 기어의 이동에 따라 케이싱 밖으로 나오는 기어와 케이싱 커버 사이 또는 기어와 기어 블록 사이에 유체의 누출을 막는 기어 링과, 기어와 케이싱의 사이 또는 기어의 측면과 기어의 사이에 유체의 누출을 막는 기어 블록을 설치하고 필요한 경우 기어 블록이 관통하는 기어 블록 구멍을 설치하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 가변 용량 기어 펌프는 그대로 가변 용량 기어 모터로서 사용 가능하며, 무단 변속기와 동력 분배 장치 등에 활용될 수 있다.

Description

가변 용량 기어 펌프
유압 펌프 또는 유압 모터는 베인, 피스톤, 기어 등을 사용하여 만들 수가 있으며 서로 다른 특성을 가지고 있다. 기어를 사용하는 유압 펌프와 유압 모터는 베인 또는 피스톤을 사용하는 경우보다 가변 용량형을 만드는데 어려움이 많았다.
유압 기어 펌프와 유압 기어 모터는 기본적인 구조가 같으며, 외접형, 내접형, 트로코이드형 등으로 나누어 볼 수 있다. 본 발명의 관점에서 로브 펌프의 구조는 외접형 기어 펌프와 같다. 유압 기어 펌프는 기어와 기어가 맞물림과 분리를 반복하면서 유체의 흐름을 만들고, 그 유량은 기어와 기어가 맞물리는 폭에 비례하기 때문에 기어와 기어가 맞물리는 폭을 변경할 수 있으면 토출량도 변경할 수 있게 된다. 기어와 기어가 맞물리는 폭을 변경하는 것은 두 기어를 축 방향으로 서로 반대 방향으로 이동하여 쉽게 달성할 수 있다. 반면, 이렇게 상대적으로 이동한 두 기어로 인해 유체가 원하지 않는 곳으로 새지 않도록 하는 것이 해결해야 할 문제이다. 종래에 기어가 축 방향으로 이동하여 양쪽으로 기어끼리 맞물리지 않고 나온 부분에 대해, 링을 한 개 사용하여 그렇게 나온 부분 중 하나의 겉이나 속에 끼워서 그 기어의 톱니와 톱니 사이에서 유체가 누출되지 않도록 하거나, 링을 두 개 사용하여 양쪽으로 나온 두 부분에 대해 각각 겉이나 속에 끼워서 각 기어의 톱니와 톱니 사이에서 유체가 누출되지 않도록 하거나, 기어의 이끝, 슬리브, 홈 등에 접하여 유체가 누출되지 않도록 하는 블록을 하나 또는 다수 사용하거나, 기어, 축, 블록 등을 둘러싸는 슬리브를 하나 또는 다수 사용하는 등의 방법으로 유체가 새지 않도록 하는 시도가 오래전부터 수없이 있어 왔다. 사용된 링에도 구멍이 뚫려 유체가 통과할 수 있도록 한 것도 있는 등 여러 종류가 있었다. 그러나, 개시된 종래의 방법들을 살펴보면 구조가 매우 복잡해서 가변 용량 기어 펌프를 만들기가 몹시 어렵거나, 숨어 있는 문제를 놓치고 해결되지 못했거나, 제조 비용과 유지 비용이 많이 드는 경향이 있었고, 그렇기 때문에 베인형과 피스톤형으로 만든 가변 용량형 펌프에 비해 경쟁력이 없어서 관심조차 끌지 못하는 경우가 많았다. 본 발명은 대한민국 공개번호1020140140011과 WO 2014178483의 후속 발명으로 그동안 발견된 문제를 해결하였다.
본 발명의 목적은 가변 용량 기어 펌프에 있어서 기어와 기어가 맞물리는 폭을 변경하기 위해 기어를 축 방향으로 이동할 때 기어 링과 기어 블록을 사용하여 유체가 원하지 않는 곳으로 새지 않도록 막는 간단한 방법을 제공함에 있다. 그것은 기어 펌프의 단순한 구조와 경제성 등 주요 특성을 가변 용량 기어 펌프에서도 유지하도록 하는 것이다. 그렇게 되면 베인형이나 피스톤형보다 더 경쟁력이 있는 가변 용량 기어 펌프와 가변 용량 기어 모터를 상용으로 쉽게 만들 수 있게 될 것이다. 이하 유압 기어 펌프와 유압 기어 모터를 반복해서 따로 언급하지 않고 유압 기어 펌프로서 유압 기어 펌프와 유압 기어 모터 모두에 대하기로 하겠다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다음과 같은 수단을 사용한다.
가변 용량 외접 기어 펌프의 경우에는 케이싱에서 한 기어는 고정된 자리에서 회전하도록 두고, 맞물려 회전하는 다른 기어는 축 방향으로 이동하여 두 기어가 맞물리는 폭을 변경하여 토출량을 조정하되, 기어와 케이싱 사이에는 기어 블록과 기어 블록 구멍, 기어와 케이싱 커버 사이에는 기어 링을 설치하여 유체의 누출을 막고,
가변 용량 트로코이드 기어 펌프의 경우에는 케이싱 내부에서 한 기어는 고정된 자리에서 회전하도록 두고, 맞물려 회전하는 다른 기어는 축 방향으로 이동하여 두 기어가 맞물리는 폭을 변경하여 토출량을 조정하되, 이동하는 기어와 케이싱 커버의 사이에는 기어 링, 고정된 자리에서 회전하는 기어의 속에서 이동하는 기어의 측면에는 기어 링과 기어 블록을 설치하여 유체의 누출을 막고,
가변 용량 내접 기어 펌프의 경우에는 케이싱 내부에서 한 기어는 고정된 자리에서 회전하도록 두고, 맞물려 회전하는 다른 기어는 축 방향으로 이동하여 두 기어가 맞물리는 폭을 변경하여 토출량을 조정하되, 이동하는 기어와 케이싱 커버의 사이에는 기어 링, 고정된 기어의 속에서 이동하는 기어의 측면에는 기어 링과 기어 블록을 설치하여 유체의 누출을 막고, 초승달 판은 고정된 기어 쪽과 이동하는 기어 쪽으로 나누고 각각 대응하는 초승달 판 구멍을 관통하여 움직인다.
유압 기어 펌프 또는 유압 기어 모터의 단순한 구조에 최소의 변경을 더하기 때문에 제작과 유지가 쉽고 비용이 적게 드는 경쟁력 있는 가변 용량 기어 펌프 또는 가변 용량 기어 모터를 만들 수 있게 된다. 가변 용량 기어 펌프와 가변 용량 기어 모터로서 단독으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 둘을 연결하여 무단 변속기, 무단 동력 분배 장치 등에 다양하게 사용될 수 있다.
도 1은 가변 용량 외접 기어 펌프에 사용되는 고정 기어 링(11), 이동 기어 링(12), 고정 기어(14) 및 이동 기어(13)를 보이고 있다. 고정 기어 링(11)은 이동 기어(13)에 끼워 좌우로 움직일 수 있으며, 이동 기어 링(12)은 고정 기어(14)에 끼워 좌우로 움직일 수 있으며, 움직일 때 유체가 새지 않는다.
도 2는 가변 용량 외접 기어 펌프에 사용되는 케이싱(22), 고정 커버(21), 이동 커버(23), 이동 기어 블록(24), 이동 기어 블록 구멍(27)을 보이고 있다. 이동 기어 블록(24)은 이동 커버(23)에 붙어 있으며 케이싱(22) 내부에서 천장에 닿은 상태로 이동하며, 이동 기어 블록 구멍(27)을 관통할 것이다.
도 3은 가변 용량 외접 기어 펌프가 조립되어 동작 중인 상태의 한 단면을 보이고 있다.
도 4는 도 3의 화살표 31 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 5는 도 3의 화살표 32 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 6은 도 3의 화살표 33 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 7은 도 3의 화살표 34 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 8은 도 1 내지 도 7에 보인 가변 용량 외접 기어 펌프의 한 변형을 보인 것이다. 여기에서는 고정 기어 블록(85)이 이동 기어 블록(86)과 함께 사용되고 있다. 두 기어가 유체에 잠기어야 하며, 케이싱은 윗면과 옆면이 없고 바닥뿐이다.
도 9는 도 8에 보인 가변 용량 외접 기어 펌프를 활용하여 무단 변속 장치를 꾸미는 방법을 두 가지 보이고 있다. 오른쪽 그림에서는 단순하게 보이도록 4개 기어와 4개 기어 링을 생략하고 그리지 않았다.
도 10은 가변 용량 트로코이드 기어 펌프에 사용되는 고정 기어 링(101), 이동 기어(102), 이동 기어 축(103), 이동 기어 보조 축(107), 고정 기어(104), 이동 기어 링(105), 기어 블록(106), 기어 블록 구멍(108) 및 기어 블록 고정 장치(109)를 보이고 있다. 고정 기어 링(101)은 이동 기어(102)의 겉에 끼워 좌우로 움직일 수 있으며, 움직일 때 유체가 새지 않는다. 이동 기어 링(105)은 기어 블록(106)과 조립하여 고정 기어(104)의 속에 끼워 이동 기어(102)의 우측에 접하여 좌우로 움직일 수 있고, 움직일 때 고정 기어(104)와의 사이에서 유체가 새지 않는다.
도 11은 가변 용량 트로코이드 기어 펌프에 사용되는 기어 링 커버(111), 케이싱(112), 기어 블록 커버(113), 흡입구 커버(114) 및 토출구 커버(115)를 보이고 있다.
도 12는 가변 용량 트로코이드 기어 펌프가 조립되어 동작 중인 상태의 한 단면을 보이고 있다. 도 14의 화살표 141 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 13은 도 12의 화살표 121 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 14는 도 12의 화살표 122 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 15는 도 12의 화살표 123 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 16은 도 12의 화살표 124 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 17은 도 12의 화살표 125 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 18은 가변 용량 내접 기어 펌프에 사용되는 고정 기어(181)를 보인 것이다.
도 19는 가변 용량 내접 기어 펌프에 사용되는 기어 블록(191), 이동 초승달 판(192), 이동 기어 링(193) 및 이탈 방지 판(194)을 보인 것이다. 이동 초승달 판(192)은 기어 블록(191)에 붙어 있고, 기어 블록(191)의 이동 초승달 판(192) 바로 위에는 고정 초승달 판(214)이 관통할 고정 초승달 판 구멍(196)이 있다. 이탈 방지 판(194)에도 고정 초승달 판 구멍(197)이 있다.
도 20은 가변 용량 내접 기어 펌프에 사용되는 고정 기어 링(201)과 이동 기어(202)를 보이고 있다. 고정 기어 링(201)은 이동 기어(202)의 겉에 끼워 좌우로 움직일 수 있고, 움직일 때 유체가 새지 않는다. 이동 기어(202)는 필요에 따라 이동 기어 축(203)에 고정하여 함께 회전할 수도 있고, 고정하지 않아 함께 회전하지 않도록 할 수도 있다.
도 21은 가변 용량 내접 기어 펌프에 사용되는 케이싱(211), 케이싱 커버(212), 고정 기어 링 커버(213), 고정 초승달 판(214) 및 이동 초승달 판 구멍(217)을 보이고 있다. 고정 초승달 판(214)은 고정 기어 링 커버(213)에 붙어 있고, 고정 기어 링 커버(213)의 고정 초승달 판(214) 바로 아래에는 이동 초승달 판(192)이 관통할 이동 초승달 판 구멍(217)이 있다. 도 19에서 이미 보인 기어 블록(191)이 이동 기어 링(193)에 조립된 형태로 다시 보이고 있다. 고정 초승달 판(214)과 이동 초승달 판(192)은 서로 닿은 상태로 움직인다.
도 22는 고정 초승달 판(214)과 이동 초승달 판(192)은 닿은 상태로 움직일 때 서로 이탈하지 않도록 이동 초승달 판 오목 줄(221)과 고정 초승달 판 볼록 줄(222)과 같은 요철을 만들어 사용할 수 있다.
도 23은 가변 용량 내접 기어 펌프가 조립되어 동작 중인 상태의 한 단면을 보이고 있다. 도 25의 화살표 251 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 24는 도 23의 화살표 231 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 25는 도 23의 화살표 232 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 26은 도 23의 화살표 233 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 27은 도 23의 화살표 234 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 28은 도 23의 화살표 235 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 29는 종래의 가변 용량 외접 기어 펌프에서 유체가 새는 통로를 보이고 있다.
도 30은 도 8에 보인 가변 용량 외접 기어 펌프를 활용하여 무단 동력 분배 장치를 꾸미는 방법을 한 가지 보이고 있다.
도 31은 가변 용량 내접 기어 펌프에 사용되는 고정 기어(311)를 보인 것이다. 도 18에 비해 고정 기어 축(182)이 없고, 고정 기어 판(313)의 중앙의 뚫려 있다.
도 32는 가변 용량 내접 기어 펌프에 사용되는 기어 블록(321), 이동 초승달 판(322), 이동 기어 링(193), 이탈 방지 판(324), 기어 블록 지지판(328)과 기어 블록 지지판 구멍(329)을 보인 것이다. 기어 블록 지지판(328)은 기어 블록(321)에 붙어 있고 이탈 방지 판(324)에 있는 기어 블록 지지판 구멍(329)을 관통한다.
도 33은 가변 용량 내접 기어 펌프에 사용되는 고정 기어 링(201)과 이동 기어(332)를 보이고 있다. 도 20에 비해 이동 기어 축(333)이 길다.
도 34는 가변 용량 내접 기어 펌프에 사용되는 케이싱(211), 케이싱 커버(342), 고정 기어 링 커버(213), 고정 초승달 판(214), 기어 블록(321), 이동 초승달 판(322), 이동 기어 링(193) 및 기어 블록(321)에 붙어 있는 기어 블록 지지판(328)과 케이싱 커버(342)에 있는 기어 블록 지지판 구멍(348)을 보이고 있다. 기어 블록 지지판(328)이 케이싱 커버(342)에 있는 기어 블록 지지판 구멍(348)을 관통하여 움직일 것이다.
도 35는 도 22에 보인 것과 같다.
도 36은 가변 용량 내접 기어 펌프가 조립되어 동작 중인 상태의 한 단면을 보이고 있다. 도 38의 화살표 381 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 37은 도 36의 화살표 361 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 38은 도 36의 화살표 362 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 39는 도 36의 화살표 363 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 40은 도 36의 화살표 364 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 41은 도 36의 화살표 365 위치에서 잘라 본 단면을 표시한 것이다.
도 42는 도 1 내지 도 7에 보인 가변 용량 외접 기어 펌프의 다른 변형을 보인 것이다. 여기에서는 옆면이 서로 닿는 고정 기어 블록(425)과 이동 기어 블록(426)을 사용하고 있다. 두 기어가 유체에 잠기어야 하며, 케이싱을 사용하지 않는다.
도 43은 도 1 내지 도 7에 보인 가변 용량 외접 기어 펌프의 다른 변형을 보인 것이다. 여기에서는 이동 기어 블록(24)과 이동 기어 블록 구멍(27)을 사용하지 않고 대신 이동 케이싱(434)를 사용한다.
도 44는 도 43에 따른 단면도를 보여 주고 있다.
도 45는 도 1 내지 도 7에 보인 가변 용량 외접 기어 펌프의 다른 변형 방법을 보인 것이다. 여기에서는 케이싱(22), 이동 기어 블록(24), 이동 기어 블록 구멍(27)을 사용하지 않고 대신 고정 케이싱(455)과 이동 케이싱(456)를 사용한다.
유압 기어 펌프와 유압 기어 모터는 기본적인 구조가 같으므로 유압 기어 펌프에 대한 설명으로 유압 기어 모터에 대한 설명을 갈음한다. 일반적으로 유압 기어 펌프에는 외접형, 내접형 및 트로코이드형이 사용된다. 로브 펌프에 대한 설명은 외접형의 설명으로 갈음한다. 본 발명에서는 이러한 세 가지 형태에 대한 각각의 가변 용량 기어 펌프의 구조와 방법을 제공한다.
도 1에는 가변 용량 외접 기어 펌프를 구성하는 고정 기어 링(11), 이동 기어 링(12), 고정 기어(14), 이동 기어(13)를 보이고 있고, 도 2에는 케이싱(22), 고정 커버(21), 이동 커버(23), 이동 기어 블록 구멍(27)을 보이고 있다. 케이싱(22) 중에서 이동 기어의 이끝이 접하는 부분을 고정 케이싱(28)이라고 부르기로 한다. 고정 기어(14)는 이동 기어 링(12)을 끼우고 고정 커버(21)의 작은 구멍과 이동 커버(23)의 큰 구멍을 이용하여 설치하고, 이동 기어(13)는 고정 기어 링(11)을 끼우고 고정 커버(21)의 큰 구멍과 이동 커버(23)의 작은 구멍을 이용하여 설치한다. 고정 기어 링(11)은 고정 커버(21)의 큰 구멍에서 회전하며, 고정 커버(21)는 케이싱(22)의 앞에 붙여진다. 이동 기어 링(12)은 이동 커버(23)의 큰 구멍에서 회전하며, 이동 커버(23)는 케이싱(22)의 내부에서 좌우로 움직인다. 이동 기어 블록(24)은 이동 커버(23)에 붙어 있으며, 위로는 케이싱(22)의 천장에 닿고, 아래로는 고정 기어(14)의 이끝에 닿으면서, 고정 커버(21)에 있는 이동 기어 블록 구멍(27)을 관통하여 움직인다. 이동 기어(13)는 케이싱(22)의 내부에서 위로는 고정 기어(14)와 맞물려 있으며, 아래로는 이끝이 케이싱(22)에 접해 있다. 이동 기어(13), 이동 기어 링(12), 이동 기어 블록(24) 및 이동 커버(23)가 함께 좌우로 움직임에 따라 두 기어가 맞물리는 폭이 변경되어 토출량이 달라진다. 도 2의 케이싱(22)이 직육면체에 가까운 것은 그리기 쉽고 이해를 돕기 위한 것이다. 이동 기어 블록(24)의 단면의 모양과 여기에 따른 이동 기어 블록 구멍(27)의 모양은 이동 기어 블록(24)이 고정 기어(14)의 이끝에 접하고 케이싱(22)에 접하기 위한 것으로 도 2에 보인 것으로 제한 되는 것은 아니다. 이동 기어(13)의 이끝이 케이싱(22)과 접하는 곳이 케이싱(22)의 바닥으로 한정되지 않고, 이동 기어 블록(24)이 케이싱(22)과 접하는 곳이 케이싱(22)의 천장으로 제한되지 않는다. 이동 기어(13)의 이끝이 케이싱(22)과 접하는 곳과 이동 기어 블록(24)이 케이싱(22)과 접하는 곳을 조정하면 케이싱(22)은 도 2에 보인 것과 같이 상하좌우가 다 있는 것에서 일부를 줄일 수도 있다. 예를 들어, 가변 용량 외접 기어 펌프의 설치 장소가 유체 탱크 내부의 바닥이거나 내연기관의 크랭크실 바닥 같은 곳이면 이동 기어(13)와 고정 기어(14)를 수평으로 배치하고 기어가 유체에 잠겨 있도록 하면 케이싱(22)은 바닥 하나만 있으면 된다. 이것은 도 1 내지 도 7에서 고정 기어(14)와 이동 기어 블록(24)의 위치를 도 8에 보이는 고정 기어(84)와 이동 기어 블록(86)의 위치와 같이 옆으로 옮겨 배치하면 된다. 도 8은 고정 기어 블록(85)과 고정 기어 블록 구멍(73)을 더 사용한 경우이다. 경우에 따라 바닥을 정밀하게 가공하는 것이 어려울 경우도 있다. 이럴 경우를 대비해서 바닥도 필요 없이 만든 펌프가 도 42에 보이고 있다. 또, 기어 블록과 기어 블록 구멍을 사용하지 않기 위한 방법을 도 43과 도 44에 개시한다. 거기에 더해 케이싱을 사용하지 않는 방법을 도 45에 개시한다.
본 발명에 따른 가변 용량 외접 기어 펌프는 두 기어에 각각의 기어 링을 사용한다. 그리고, 종래의 외접 기어 펌프에서 기어의 이끝과 케이싱이 직접 접하는 자리에 기어 블록을 그 둘 사이에 두는 것이다. 기어 블록 구멍은 기어 블록이 관통하기 위한 구멍이다. 기어 블록은 하나의 기어와 케이싱 사이에 둘 수도 있고, 두 기어와 케이싱의 사이에 각각 둘 수도 있고, 사용하지 않을 수도 있다. 도 1 내지 도 7에 설명한 가변 용량 외접 기어 펌프는 한 기어에만 적용한 경우이며, 도 8, 도 9, 도 42에 보인 가변 용량 외접 기어 펌프는 두 기어에 모두 적용한 경우이며, 도 43 내지 도 45에 보인 것은 적용하지 않은 경우이다.
도 3은 조립된 가변 용량 외접 기어 펌프가 작동 중인 상태의 한 단면을 보이고 있다. 조립과 작동 상태를 더욱 자세히 보이기 위해 부호 31 내지 부호 34의 화살표 위치에서 본 단면을 각각 도 4 내지 도 7에 다시 보이고 있다.
도 4는 도 3의 화살표 31 위치에서 잘라 본 단면으로, 고정 커버(21)의 큰 구멍에 고정 기어 링(11)이 들어 있으며, 거기에 이동 기어(13)가 끼워져 있는 것을 볼 수 있다. 고정 커버(21)의 작은 구멍에는 고정 기어 축(15)이 관통하고 있고, 이동 기어 블록(24)도 고정 커버(21)에 있는 이동 기어 블록 구멍(27)을 관통하고 있다.
도 5는 도 3의 화살표 32 위치에서 잘라 본 단면으로, 케이싱(22) 내에서 고정 기어(14)와 이동 기어(13)가 맞물려 있으며, 고정 기어(14)의 위로는 이동 기어 블록(24)이 닿아 있는 것을 볼 수 있다.
도 6은 도 3의 화살표 33 위치에서 잘라 본 단면으로, 케이싱(22) 내에 이동 커버(23)가 있고, 이동 커버(23)의 큰 구멍에 이동 기어 링(12)이 들어 있으며, 거기에 고정 기어(14)가 끼워져 있는 것을 볼 수 있다. 이동 커버(23)의 작은 구멍에는 이동 기어 축(16)이 관통하고 있다.
도 7은 도 3의 화살표 34 위치에서 잘라 본 단면으로, 케이싱(22) 내에 고정 기어(14)와 이동 기어 축(16)을 볼 수 있다.
도 3 내지 도 6을 통해 유체가 새지 않는 것을 확인할 수 있으며, 도 5를 통해 기어가 회전하면 유체가 흐른다는 것을 알 수 있으며, 케이싱(22) 내에서 이동 기어(13), 이동 기어 링(12), 이동 기어 블록(24) 및 이동 커버(23)의 위치를 조정하여 토출량을 조정할 수 있는 것을 확인할 수 있다.
도 8은 도 1 내지 도 7에 보인 가변 용량 외접 기어 펌프의 변형을 하나 보이고 있다. 도 1 내지 도 7에 보인 가변 용량 외접 기어 펌프와 비교하면 기어 블록과 기어 블록 구멍이 추가되었고 배치 방법도 바뀌었다. 도 8의 가변 용량 외접 기어 펌프는 케이싱의 윗면과 옆면이 없이 오일 탱크의 바닥이나 크랭크실의 바닥 등에 쉽게 설치할 수 있다. 케이싱의 윗면과 옆면이 없을 경우에는 두 기어가 유체에 충분히 잠긴 상태에서 가동해야 하며, 유체 구멍(87)은 파이프를 연결하여 토출구로 사용할 수도 있고 흡입구로 사용할 수도 있다.
도 9에는 도 8에 보인 가변 용량 외접 기어 펌프를 무단 변속 장치에 활용하는 방법을 두 가지 예로 보이고 있다. 무단 변속 장치는 유압 펌프와 유압 모터를 연결하여 사용하되 하나 또는 둘이 가변 용량형이면 되지만 둘 다 가변 용량형일 때 좀 더 성능이 좋다. 도 9의 좌측 그림에 보인 방법은 도 8의 예를 그대로 적용하여 유체 파이프(91)을 통해 둘을 연결한 것이며, 우측 그림에 보인 방법은 펌프와 모터 사이에 격벽(92)을 설치하되 격벽(92)에 유체 구멍(93)을 뚫어서 좌측 그림의 유체 파이프(91)를 대신하고, 사용 공간도 줄인 것을 보이고 있다. 우측 그림에는 편의를 위해 4개의 기어와 4개의 기어 링을 그리지 않았다. 케이싱의 윗면과 옆면이 없을 경우에는 기어들이 충분히 유체에 잠기도록 해야 한다. 도 9의 좌측 그림과 우측 그림에 있는 방식에 대해 각 가변 용량 외접 기어 펌프는 도 8에 보인 가변 용량 외접 기어 펌프로 한정되지 않으며, 도 1 내지 도 7에 보인 가변 용량 외접 기어 펌프나 도 42에 보인 가변 용량 외접 기어 펌프나 도 43 내지 도 45에 보인 가변 용량 외접 기어 펌프를 사용할 수도 있다.
도 30은 도 8에 보인 가변 용량 외접 기어 펌프를 무단 동력 분배 장치에 활용하는 방법을 한 가지 예로 보이고 있다. 하나의 고정 기어(304)에 두 이동 기어(303, 319)가 맞물려 이동하며, 이동 커버(302)가 이동 커버의 이동 방향(308)을 따라 움직임에 따라 두 유체 구멍(307, 317)의 토출량이 달라지는데, 두 유체 구멍(307, 317)을 각각의 유압 모터에 연결하면 된다. 고정 기어(304)와 이동 기어(303, 319)는 유체에 잠겨 있어야 하며, 유체는 세 기어(304, 303, 319)의 이끝원과 기어 블록(305, 306, 316)이 접하는 곳에서 기어의 회전에 따라 흡입된다. 또, 여기에 사용할 수 있는 가변 용량 외접 기어 펌프는 도 8에 보인 것으로 한정되지 않고 도 1 내지 도 7에 보인 가변 용량 외접 기어 펌프나 도 42에 보인 가변 용량 외접 기어 펌프나 도 43 내지 도 45에 보인 가변 용량 외접 기어 펌프를 사용할 수도 있다.
도 10에는 가변 용량 트로코이드 기어 펌프를 구성하는 고정 기어 링(101), 이동 기어(102), 이동 기어 축(103), 고정 기어(104), 이동 기어 링(105), 기어 블록(106), 이동 기어 보조 축(107), 기어 블록 구멍(108) 및 기어 블록 고정 장치(109)를 보이고 있고, 도 11에는 기어 링 커버(111), 케이싱(112), 기어 블록 커버(113), 흡입구 커버(114), 토출구 커버(115), 흡입구(116) 및 토출구(117)를 보이고 있다. 이동 기어(102), 이동 기어 링(105) 및 기어 블록(106)은 고정 기어(104)속에서 접하여 함께 좌우로 움직이고, 이동 기어(102)와 이동 기어 링(105)은 고정 기어(104)와 함께 회전하고, 고정 기어 링(101)은 이동 기어(102)의 겉에 끼워서 기어 링 커버(111)의 구멍에서 회전하고, 기어 블록(106)은 고정 기어(104)의 양쪽 이끝에 접하며 기어 블록 커버(113)의 구멍을 관통하여 움직인다. 이동 기어(102), 이동 기어 링(105) 및 기어 블록(106)이 함께 좌우로 움직임에 따라 두 기어가 맞물리는 폭이 변경되어 토출량이 달라진다. 이동 기어(102)와 고정 기어(104)에 사용되는 치형은 트로코이드로 한정되지 않는다.
도 12는 조립된 가변 용량 트로코이드 기어 펌프가 작동 중인 상태의 한 단면을 보이고 있다. 도 14의 부호 141의 화살표 위치에서 잘라 본 단면이다. 조립과 작동 상태를 더욱 자세히 보이기 위해 부호 121 내지 부호 125의 화살표 위치에서 본 단면을 각각 도 13 내지 도 17에 다시 보이고 있다.
도 13은 도 12의 화살표 121 위치에서 잘라 본 단면으로, 기어 링 커버(111)의 구멍에 고정 기어 링(101)이 들어 있고, 고정 기어 링(101)에 이동 기어(102)가 끼워져 있는 것을 볼 수 있다.
도 14는 도 12의 화살표 122 위치에서 잘라 본 단면으로, 케이싱(112) 내부에 고정 기어(104)가 들어 있고, 고정 기어(104) 내부에 이동 기어(102)가 맞물려 회전하는 모양을 보이고 있다. 회전하면 펌프 작용을 하는 부분이다. 점선으로 표시한 이동 기어 링(105)은 단지 이동 기어 링(105)의 상대적인 위치를 확인시켜 주기 위해 표시한 것이며 실제로는 이동 기어(102)가 끝나는 위치에 있으며, 거기서의 이동 기어 링(105)과 기어 블록(106)의 모양은 도 15에서 확인할 수 있다. 이동 기어 링(105)은 고정 기어(104)와 이동 기어(102)가 맞물려 닿아 있는 접점의 끝 주변을 막고 있어서 도 29에서 설명하는 유체의 누출 통로가 형성되는 것을 방지하고 있는 것을 확인할 수 있다.
도 15는 도 12의 화살표 123 위치에서 잘라 본 단면으로, 케이싱(112) 내부에 고정 기어(104)가 들어 있고, 고정 기어(104) 내부에 이동 기어 링(105)이 끼워져 있으며, 이동 기어 링(105)의 중앙에 기어 블록(106)이 조립되어 있고, 기어 블록(106)의 좌우는 유체의 통로로서 비어 있는 것을 볼 수 있다.
도 16은 도 12의 화살표 124 위치에서 잘라 본 단면으로, 케이싱(112) 내부에 고정 기어(104)가 들어 있고, 고정 기어(104) 내부에 기어 블록(106)이 고정 기어(104)의 양쪽 이끝에 접하여 내부를 흡입구 측과 토출구 측으로 나누고 있는 것을 볼 수 있다.
도 17은 도 12의 화살표 125 위치에서 잘라 본 단면으로, 기어 블록 커버(113) 내부에 기어 블록(106)이 관통을 하고 있으며, 흡입구와 토출구로 유체가 흐르는 두 구멍들을 볼 수 있다.
도 12 내지 도 17을 통해 유체가 새지 않는 것을 확인할 수 있으며, 도 14를 통해 기어가 회전하면 유체가 흐른다는 것을 알 수 있으며, 케이싱(112) 내에서 이동 기어(102), 이동 기어 링(105) 및 기어 블록(106)의 위치를 조정하여 토출량을 조정할 수 있는 것을 확인할 수 있다.
도 18에는 가변 용량 내접 기어 펌프를 구성하는 고정 기어(181)를 보이고 있고, 도 19에는 기어 블록(191), 이동 초승달 판(192), 고정 초승달 판 구멍(196), 이동 기어 링(193), 이탈 방지 판(194), 축 고정 장치(195)를 보이고 있고, 도 20에는 고정 기어 링(201)과 이동 기어(202)를 보이고 있고, 도 21에는 케이싱(211), 케이싱 커버(212), 고정 기어 링 커버(213), 고정 초승달 판(214), 이동 초승달 판 구멍(217)을 보이고 있다. 이동 초승달 판(192)은 기어 블록(191)에 붙어 있으며, 기어 블록(191)에 이동 기어 링(193)이 조립된 형태를 도 21에서 확인할 수 있다. 이탈 방지 판(194)은 기어 블록(191)에 이동 기어 링(193)을 끼운 후 조립하며, 기어 링(193)이 기어 블록(191)에서 이탈하지 않도록 지름이 기어 블록(191)보다 조금 크다. 축 고정 장치(195)는 기어 블록(191)이 이동 기어(202)의 측면과 접촉을 유지하며 이동 기어 축(203)의 일정한 위치에 있도록 한다. 이동 기어 링(193)은 고정 기어(181)의 속에 끼워 좌우로 움직일 수 있고, 움직일 때 유체가 새지 않는다. 고정 기어 링(201)은 이동 기어(202)의 겉에 끼워 좌우로 움직일 수 있고, 움직일 때 유체가 새지 않는다. 고정 초승달 판(214)은 고정 기어 링 커버(213)에 붙어 있으며, 고정 초승달 판(214)과 이동 초승달 판(192)은 서로 닿은 상태로 좌우로 움직인다. 또, 고정 초승달 판(214)은 위로 이동 기어(202)의 이끝에 닿고 고정 초승달 판 구멍(196)을 관통하여 움직이며, 이동 초승달 판(192)은 아래로 고정 기어(181)의 이끝에 닿고 이동 초승달 판 구멍(217)을 관통하여 움직인다. 이동 기어(202), 기어 블록(191), 이동 기어 링(193) 및 이동 초승달 판(192)이 함께 좌우로 움직임에 따라 두 기어가 맞물리는 폭이 변경되어 토출량이 달라진다.
도 22에 보인 것처럼 고정 초승달 판(214)과 이동 초승달 판(192)이 닿은 상태로 움직일 때 서로 이탈하지 않도록 이동 초승달 판 오목 줄(221)과 고정 초승달 판 볼록 줄(222)과 같은 요철을 만드는 것이 좋다. 이것은 기어 블록(191)이 이동 기어(202)와 이동 기어 링(193)을 따라 회전하지 않도록 하는 데에도 도움이 된다. 기어 블록(191)은 이동 기어 축(203)의 한쪽을 지지하면서 이동 기어 링(193)에 접하고 있어 많은 회전력을 받는다. 이동 초승달 판(192)이 이동 초승달 판 구멍(217)을 관통하고, 고정 초승달 판(214)이 고정 초승달 판 구멍(196)을 관통하는 것과 이동 초승달 판 오목 줄(221)과 고정 초승달 판 볼록 줄(222)과 같은 요철을 통해 기어 블록(191)이 회전하지 않도록 하는데 필요한 충분한 힘을 받을 수 없는 경우에는 이동 기어 축(203)을 외부에서 더 튼튼하게 지지하는 방법을 사용할 수도 있고, 이동 기어 축(203)은 회전을 하지 않고 이동 기어(202)만 회전하며 이동 기어 축(203)에 기어 블록(191)을 단단히 고정시킬 수도 있고, 고정 기어(181)에서 고정 기어 축(182)을 제거하고, 고정 기어 판(183)의 중심에 큰 구멍을 내고, 케이싱 커버(212)를 도 11의 기어 블록 커버(113)처럼 변경하고, 기어 블록(191)이나 이탈 방지 판(194)에 도 10에 보인 기어 블록(106)과 같은 형태의 블록을 붙여서 사용할 수도 있다. 이렇게 변경할 경우에는 이동 기어 축(203)이 회전력의 전달을 담당한다.
도 23은 조립된 가변 용량 내접 기어 펌프가 작동 중인 상태의 한 단면을 보이고 있다. 도 25의 부호 251의 화살표 위치에서 잘라 본 단면이다. 조립과 작동 상태를 더욱 자세히 보이기 위해 부호 231 내지 부호 235의 위치에서 본 단면을 각각 도 24 내지 도 28에 다시 보이고 있다. 기어 블록(191)과 이동 기어 링(193)이 함께 좌우로 움직임에 따라 기어 블록(191)과 고정 기어 판(183) 사이의 공간은 공기압을 일정하게 유지하기 위해 공기의 자유로운 출입이 필요하게 된다. 고정 기어 판(183)에 공기 구멍을 뚫어 주는 것이 좋다.
도 24는 도 23의 화살표 231 위치에서 잘라 본 단면으로, 고정 기어 링 커버(213)의 큰 구멍에 고정 기어 링(201)이 들어 있고, 고정 기어 링(201)에 이동 기어(202)가 끼워져 있고, 고정 기어 링 커버(213)의 이동 초승달 판 구멍(217)을 이동 초승달 판(192)이 관통하고 있는 것을 볼 수 있다.
도 25는 도 23의 화살표 232 위치에서 잘라 본 단면으로, 케이싱(211) 내부에 고정 기어(181)가 이동 기어(202)와 맞물려 있고, 기어가 맞물린 반대편에는 고정 기어(181), 이동 초승달 판(192), 고정 초승달 판(214), 이동 기어(202)가 차례로 닿아 있는 것을 볼 수 있다. 회전하면 펌프 작용을 하는 부분이다.
도 26은 도 23의 화살표 233 위치에서 잘라 본 단면으로, 케이싱(211) 내부에서 고정 기어(181)에 이동 기어 링(193)이 끼워져 있고, 이동 기어 링(193)의 안으로 기어 블록(191)이 조립되어 있으며, 기어 블록(191)의 둥근 구멍에는 이동 기어 축(203)이 관통하고 있고, 고정 초승달 판 구멍(196)을 고정 초승달 판(214)이 관통하고 있는 것을 볼 수 있다. 고정 기어(181)와 이동 기어(202)의 맞물림이 끝나는 위치에서 빈틈없이 유체의 누출을 막고 있는 것을 확인할 수 있다.
도 27은 도 23의 화살표 234 위치에서 잘라 본 단면으로, 케이싱(211) 내부에서 고정 기어 판(183)을 볼 수 있다.
도 28은 도 23의 화살표 235 위치에서 잘라 본 단면으로, 케이싱 커버(212)와 고정 기어 축(182)을 볼 수 있다.
도 23 내지 도 26을 통해 유체가 새지 않는 것을 확인할 수 있으며, 도 25를 통해 기어가 회전하면 유체가 흐른다는 것을 알 수 있으며, 케이싱(211) 내에서 이동 기어(202), 기어 블록(191), 이동 기어 링(193) 및 이동 초승달 판(192)의 위치를 조정하여 토출량을 조정할 수 있는 것을 확인할 수 있다.
도 29는 종래의 가변 용량 외접 기어 펌프에서 잘 알려지지 않았던 유체가 새는 통로를 하나 보이고 있다. 종래의 가변 용량 외접 기어 펌프 중에는 고정 기어와 이동 기어의 맞물림이 끝나는 가장자리에 고정 기어, 이동 기어 및 기어 블록이 한 곳에서 만나는 것이 있는데, 도 29는 그런 가변 용량 외접 기어 펌프의 고정 기어, 이동 기어 및 기어 블록이 만나는 곳 주변을 그린 것이다. 그림에서 고정 기어(291)의 왼쪽은 이동 기어(292)와 맞물려 있으며, 오른쪽은 이끝이 기어 블록(293)에 접하여 있고, 이동 기어(292)와 기어 블록(293)도 서로 접하여 있다. 가상의 선으로 점선으로 그은 고정 기어와 이동 기어의 접선(295)을 경계로 고압 부분과 저압 부분이 나뉘어 지고, 유체는 고정 기어와 이동 기어의 접선(295)을 넘어 갈 수 없다. 점선으로 그은 고정 기어 둘레 선(294)은 고정 기어(291)가 회전할 때 이동 기어(292)의 끝 부분 모서리가 닿는 점을 그린 것이다. 고정 기어(291)의 이끝들과 기어 블록(293)이 접하고 있는 지점의 중심 주위에 고정 기어(291)의 골면과 잇면, 기어 블록(293), 이동 기어(292)의 한 톱니의 오른쪽 측면 및 케이싱 커버로 둘러싸여 폐쇄된 기둥 형태의 공간이 하나 형성되어 있는 것을 볼 수 있는데, 그런데 자세히 보면 이 공간의 좌측에 있는 이동 기어(292)의 톱니는 고정 기어(291)의 두 톱니 사이에 빈틈없이 꼭 들어맞는 것이 아니라 좌우에 빈틈이 있다. 이동 기어(292)의 모서리를 나타내는 실선과 고정 기어의 둘레 선(294)인 점선 사이에 틈이 있는 것을 확인할 수 있다. 이것은 기어의 맞물림에서는 당연히 생기는 것이다. 그러므로 상기 공간은 완전히 폐쇄되지 못하고 좌측으로 두 개의 틈이 열려 있는데, 그것은 펌프의 고압 부분과 저압 부분으로 하나씩 연결되어 있는 것이다. 이것을 달리 보면 펌프의 고압 부분과 저압 부분은 이동 기어(292)의 우측에 있는 공간을 통해 통하고 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 이 틈을 막지 않으면 펌프 고압 부분의 압력과 유체가 펌프 저압 부분으로 새는 결과를 가져오게 되어 펌프로서 제대로 작용을 할 수 없는 것이다. 도 29는 가변 용량 외접 기어 펌프에 대하여 그린 것이나 가변 용량 트로코이드 기어 펌프에도 같이 적용할 수 있고, 실제로 가변 용량 트로코이드 기어 펌프 중에도 같은 문제가 있는 것들이 있었다. 도 29를 가변 용량 트로코이드 기어 펌프에 맞게 바꾸어 그리면, 부호 291은 고정 기어 또는 outer rotor, 부호 292는 이동 기어 또는 inner rotor, 부호 293은 기어 블록 또는 active piston이 된다. 마찬가지로, 도 29는 가변 용량 내접 기어 펌프에도 같이 적용할 수 있고, 실제로 가변 용량 내접 기어 펌프 중에도 같은 문제가 있는 것들이 있었다. 도 29를 가변 용량 내접 기어 펌프에 맞게 바꾸어 그리면, 부호 291은 고정 기어, 부호 292는 이동 기어, 부호 293은 기어 블록이 된다.
도 31 내지 도 41에는 도 18 내지 도 28에 보인 것들을 조금씩 변경하여 기어 블록(321)이 회전하지 않도록 더 단단히 지지하는 방법을 보이고 있다.
도 31은 고정 기어(311)와 고정 기어 판(313)을 보여 주고 있다. 도 18과 비교해 볼 때 고정 기어 축(182)이 없고, 고정 기어 판(313)도 중앙에 큰 구멍이 있다.
도 32는 도 19와 비교해 볼 때 기어 블록 지지판(328)이 기어 블록(321)에 붙어 있는 것을 보이고 있다. 기어 블록(321)에 이탈 방지 판(324)이 단단히 고정되므로 기어 블록 지지판(328)은 이탈 방지 판(324)에 붙어 있어도 된다. 또, 이탈 방지 판(324)에는 기어 블록 지지판 구멍(329)이 있다.
도 33은 도 20과 비교해 볼 때 이동 기어 축(333)이 조금 길다.
도 34는 도 21과 비교해 볼 때 케이싱 커버(342)에 기어 블록 지지판 구멍(348)이 형성된 것과 기어 블록(321)에 기어 블록 지지판(328)이 붙어 있는 것을 보여 주고 있다. 기어 블록 지지판(328)이 기어 블록 지지판 구멍(348)을 관통하여 움직일 것이다.
도 35는 도 22와 다른 것이 없다.
도 36은 조립된 가변 용량 내접 기어 펌프가 작동 중인 상태의 한 단면을 보이고 있다. 도 38의 부호 381의 화살표 위치에서 잘라 본 단면이다. 조립과 작동 상태를 더욱 자세히 보이기 위해 부호 361 내지 부호 365의 위치에서 본 단면을 각각 도 37 내지 도 41에 다시 보이고 있다.
도 37은 도 36의 화살표 361 위치에서 잘라 본 단면으로 도 24와 다르게 설명할 것이 없다.
도 38은 도 36의 화살표 362 위치에서 잘라 본 단면으로 도 25와 다르게 설명할 것이 없다.
도 39는 도 36의 화살표 363 위치에서 잘라 본 단면으로 도 26과 다르게 설명할 것이 없다.
도 40은 도 36의 화살표 364 위치에서 잘라 본 단면으로, 케이싱(211) 내부에 고정 기어 판(313), 기어 블록 지지판(328), 이동 기어 축(333)이 있는 것을 볼 수 있다.
도 41은 도 36의 화살표 365 위치에서 잘라 본 단면으로, 케이싱 커버(342)에 기어 블록 지지판(328)이 형성되어 있고, 이동 기어 축(333)이 있는 것을 볼 수 있다.
도 36 내지 도 39를 통해 유체가 새지 않는 것을 확인할 수 있으며, 도 38을 통해 기어가 회전하면 유체가 흐른다는 것을 알 수 있으며, 케이싱(211) 내에서 이동 기어(332), 기어 블록(321), 이동 기어 링(193) 및 이동 초승달 판(322)의 위치를 조정하여 토출량을 조정할 수 있는 것을 확인할 수 있다.
도 42는 도 8에 보인 가변 용량 외접 기어 펌프의 변형을 보이고 있다. 도 8에 보인 기어 블록(85, 86)의 모양을 고정 기어 블록(425), 이동 기어 블록(426)과 같이 변경하여 둘이 직접 닿도록 하고, 도 8에 보인 기어 블록 구멍(73, 74)의 모양을 고정 기어 블록 구멍(423), 이동 기어 블록 구멍(424)과 같이 변경한다. 이렇게 하면 도 2에 보인 케이싱(22)이 필요 없게 된다. 도 8에 보인 가변 용량 외접 기어 펌프는 바닥의 정밀한 가공이 필요하였다면 도 42의 가변 용량 외접 기어 펌프는 바닥으로부터 자유로워져서 오일 탱크의 바닥이나 크랭크실의 바닥 등에 더 쉽게 설치할 수 있다. 케이싱이 없는 경우에는 두 기어가 유체에 충분히 잠긴 상태에서 가동해야 하며, 유체 구멍(427)은 파이프를 연결하여 토출구로 사용할 수도 있고 흡입구로 사용할 수도 있다.
도 43는 도 2에 보인 고정 커버(21), 케이싱(22), 이동 커버(23), 이동 기어 블록(24)를 각각 고정 커버(431), 케이싱(432), 이동 커버(433), 이동 케이싱(434)과 같이 변경하여 기어 블록과 기어 블록 구멍을 사용하지 않도록 한 것을 보이고 있다. 케이싱(432) 중에서 이동 기어의 이끝이 접하는 부분을 고정 케이싱(438)이라고 부르기로 한다. 고정 기어, 이동 기어, 고정 기어 링, 이동 기어 링은 도 1에 보인 것들을 그대로 사용하여 가변 용량 외접 기어 펌프를 만들 수 있다. 기어 블록과 기어 블록 구멍을 가공하는 것보다 이동 케이싱을 가공하는 것이 용이한 환경에서 사용할 수 있다.
도 44는 도 1에 보인 것들과 도 43에 보인 것들로 가변 용량 외접 기어 펌프를 구성하였을 경우의 단면도를 보이고 있다.
도 45는 도 43에 보인 방법이 케이싱(432)를 사용하고 있는 것에 비해 케이싱을 사용하지 않는 구조를 보인 것이다. 고정 기어, 이동 기어, 고정 기어 링, 이동 기어 링은 도 1에 보인 것들을 그대로 사용하여 가변 용량 외접 기어 펌프를 만들 수 있다. 고정 케이싱(455)과 이동 케이싱(456)은 옆으로 서로 닿아 있어서 유체가 둘 사이에서 새지 않는다. 유체에 잠겨 있는 상태에서 가동하는 것이 좋다.
가변 용량 기어 펌프는 자동차의 오일 펌프와 같이 축의 회전 속도가 큰 폭으로 자주 변화할 때 유체의 흐름을 일정하게 유지하기 위해서 이용할 수 있다. 또, 자동차의 에어컨과 같이 축의 회전 속도가 큰 폭으로 변화하는 중에 유체의 흐름은 축의 회전 속도와 관계없이 큰 폭으로 다른 변화를 요구할 때 이용할 수 있다. 교류 전동기를 사용하는 냉장고나 에어컨에서 측정 온도가 설정 온도에 가까워짐에 따라 냉매의 토출량을 점차 줄여서 온도 조정을 세밀하게 하려고 할 때 이용할 수 있다. 교류 전동기는 회전 속도 조정에 어려움이 있어서 껐다 켰다 하는 것으로 온도 조정을 하기 쉬워 설정 온도 주변에서 온도 변화가 클 수 있기 때문이다. 유량의 변화가 큰 장소에 펌프로서 이용할 수 있다. 무단 동력 분배 장치를 만들어 탱크, 불도저, 포크레인 등의 무한 궤도에서 좌우 바퀴의 회전 중에 서로 속도를 달리하여 방향 전환을 해야 하는 곳에서 이용할 수 있다. 일반적인 자동차에서 좌우 양쪽의 구동 바퀴를 각각의 유압 모터에 연결한다면 자동차의 방향 전환에 따른 좌우 차동을 능동적으로 실현할 수 있다. 유압 장치에서 가변 용량 기어 펌프는 유량과 유압의 변화를 쉽게 구현할 수 있고, 가변 용량 기어 모터는 토크의 변화를 쉽게 구현할 수 있다. 이것을 이용하여 무단 변속기를 만들 수도 있다.

Claims (7)

  1. 가변 용량 기어 펌프에 있어서,
    고정된 자리에서 회전하는 고정 기어;
    축 방향으로 이동 가능한 이동 기어;
    이동 기어의 겉에 끼워서 축 방향으로 이동 가능한 고정 기어 링;
    고정 기어의 겉에 끼워서 축 방향으로 이동 가능한 이동 기어 링;
    고정 기어 링이 회전하는 구멍이 있는 고정 커버;
    이동 기어 링이 회전하는 구멍이 있는 이동 커버;
    고정 커버에 붙어 있는 고정 기어 블록; 및
    이동 커버에 붙어 있는 이동 기어 블록;을 포함하되,
    고정 기어와 이동 기어가 맞물리고, 고정 기어의 겉에 끼운 이동 기어 링이 이동 커버의 구멍에서 회전하고, 이동 기어의 겉에 끼운 고정 기어 링이 고정 커버의 구멍에서 회전하고, 이동 기어가 이동 커버, 이동 기어, 이동 기어 블록과 함께 기어의 축 방향으로 이동하여 고정 기어와 이동 기어가 맞물리는 폭을 변경하여 기어의 일 회전에 따른 토출량을 조정하는 것을 특징으로 하는 가변 용량 기어 펌프.
  2. 청구항 1에 있어서,
    고정 기어 블록을 고정 케이싱으로, 이동 기어 블록을 이동 케이싱으로 임의 대체하여 구비하는 것을 특징으로 하는 가변 용량 기어 펌프.
  3. 가변 용량 기어 펌프에 있어서,
    고정된 자리에서 회전하는 고정 기어;
    고정 기어보다 톱니가 하나 적고 축 방향으로 이동 가능한 이동 기어;
    이동 기어의 겉에 끼워서 축 방향으로 이동 가능한 고정 기어 링;
    고정 기어의 속에 끼워서 축 방향으로 이동 가능한 이동 기어 링;
    이동 기어 링을 겉에 끼우고 고정 기어의 속에 끼워서 축 방향으로 이동 가능한 기어 블록;
    고정 기어, 이동 기어, 이동 기어 링 및 기어 블록을 담는 케이싱;
    고정 기어 링이 회전하는 구멍이 있는 기어 링 커버; 및
    기어 블록이 드나드는 구멍과 유체 흡입 구멍 및 유체 토출 구멍이 있는 기어 블록 커버;를 포함하되,
    고정 기어와 이동 기어가 맞물리고, 이동 기어의 겉에 끼운 고정 기어 링이 기어 링 커버의 구멍에서 회전하고, 이동 기어 링과 기어 블록이 고정 기어의 속에 끼워져 이동 기어의 측면에 접하여 이동 기어 링은 고정 기어와 함께 회전하고, 기어 블록은 고정 기어의 이끝에 접하면서 기어 블록 커버의 구멍을 관통하여 움직이고, 이동 기어, 이동 기어 링 및 기어 블록이 함께 기어의 축 방향으로 이동하여 고정 기어와 이동 기어가 맞물리는 폭을 변경하여 기어의 일 회전에 따른 토출량을 조정하는 것을 특징으로 하는 가변 용량 기어 펌프.
  4. 가변 용량 기어 펌프에 있어서,
    고정된 자리에서 회전하는 고정 기어;
    축 방향으로 이동 가능한 이동 기어;
    이동 기어의 겉에 끼워서 축 방향으로 이동 가능한 고정 기어 링;
    고정 기어의 속에 끼워서 축 방향으로 이동 가능한 이동 기어 링;
    고정 초승달 판 구멍이 있으며 이동 기어 링에 속에 끼우는 기어 블록;
    고정 기어 링이 회전하는 구멍과 이동 초승달 판 구멍이 있는 고정 기어 링 커버;
    기어 블록에 붙어 있는 이동 초승달 판;
    고정 기어 링 커버에 붙어 있는 고정 초승달 판; 및
    고정 기어, 이동 기어, 이동 기어 링, 기어 블록, 고정 초승달 판, 이동 초승달 판을 담는 케이싱;을 포함하되,
    고정 기어와 이동 기어가 맞물리고, 이동 기어의 겉에 끼운 고정 기어 링이 고정 기어 링 커버의 구멍에서 회전하고, 고정 초승달 판은 이동 기어와 접하고, 이동 초승달 판은 고정 초승달 판과 고정 기어에 접하고, 이동 기어 링과 기어 블록이 이동 기어의 측면에 접하여 이동 기어 링은 고정 기어와 함께 회전하고, 이동 기어, 이동 기어 링, 기어 블록 및 이동 초승달 판이 함께 기어의 축 방향으로 이동하여 고정 기어와 이동 기어가 맞물리는 폭을 변경하여 기어의 일 회전에 따른 토출량을 조정하는 것을 특징으로 하는 가변 용량 기어 펌프.
  5. 청구항 4에 있어서,
    기어 블록 지지판 및 기어 블록 지지판 구멍이 있는 케이싱 커버;를 구비하여,
    기어 블록에 기어 블록 지지판을 달고 기어 블록 지지판을 케이싱 커버에 있는 기어 블록 지지판 구멍을 관통하도록 한는 것을 특징으로 하는 가변 용량 기어 펌프.
  6. 가변 용량 기어 펌프에 있어서,
    고정된 자리에서 회전하는 고정 기어;
    축 방향으로 이동 가능한 이동 기어 두 개;
    이동 기어의 겉에 끼워서 축 방향으로 이동 가능한 고정 기어 링 두 개;
    고정 기어의 겉에 끼워서 축 방향으로 이동 가능한 이동 기어 링;
    고정 기어 링이 회전하는 구멍이 있는 고정 커버 두 개;
    이동 기어 링이 회전하는 구멍이 있는 이동 커버;
    고정 커버에 붙어 있는 고정 기어 블록; 및
    이동 커버에 붙어 있는 이동 기어 블록 두 개;를 포함하되,
    이동 커버를 사이에 두고 양쪽에서 두 이동 기어가 일직선으로 연결되고, 각 이동 기어의 겉에 끼운 고정 기어 링은 각각의 고정 커버의 구멍에서 회전하고, 고정 기어의 겉에 끼운 이동 기어 링은 이동 커버의 구멍에서 회전하고, 고정 기어와 두 이동 기어가 맞물리고, 두 이동 기어가 이동 커버, 이동 기어 링, 두 이동 기어 블록과 함께 기어의 축 방향으로 이동하여 고정 기어와 각 이동 기어가 맞물리는 폭을 변경하여 기어의 일 회전에 따른 각 토출구의 토출량을 조정하는 것을 특징으로 하는 가변 용량 기어 펌프.
  7. 청구항 6에 있어서,
    고정 기어 블록을 고정 케이싱으로, 두 이동 기어 블록을 두 이동 케이싱으로 임의 대체하여 구비하는 것을 특징으로 하는 가변 용량 기어 펌프.
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