KR100375060B1 - 자동차용 오일 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 오일펌프에 관한 것으로서, 본 발명의 오일펌프는 실린더블럭의 일측에 장착되는 하우징(100)과; 오일팬과 연결되는 부분으로서, 상기 하우징(100)의 일측에 상기 펌핑수단의 흡입측으로 형성되는 인입포트(102)와; 상기 펌핑수단의 토출측이면서 상기 오일필터와 연결되는 부분으로서, 상기 하우징(100)의 인입포트(102)에 대향하는 위치에 형성되는 토출포트(104)와; 상기 오일필터에서 여과된 오일이 유입된 후 실질적인 엔진 윤활부로 공급되는 경로로서, 엔진 실린더블럭에 구비된 메인 갤러리 입구와 연통되도록 상기 하우징(100)의 또 다른 일측에 형성되는 토출통로(106)와; 상기 토출통로(106)의 오일 압력을 감지하여 압력이 설정치 이상일 경우에는 상기 인입포트(102)와 토출포트(104)를 연통시키도록 동작하고, 압력이 설정치 이하일 경우에는 인입포트(102)와 토출포트(104)를 폐쇄시키는 압력조절수단(200);으로 구성된다.

이러한 본 발명은 실린더블럭의 메인 갤러리 즉, 실질적으로 엔진의 윤활부에 작용하는 부분의 오일압력에 따라 압력조절작용이 이루어짐으로써, 압력조절 후의 오일이 예컨대, 오일쿨러 및/또는 오일필터 등을 경유하면서 압력변동되는 과정이 없으므로, 실질적인 엔진 윤활부로 공급되는 오일의 압력을 직접적, 효과적, 그리고 안정적으로 제어가능함으로써 보다 향상된 엔진을 제공할 수 있다.

Description

자동차용 오일 펌프{Oil Pump For Automotive Vehicle}

본 발명은 자동차용 오일펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실린더블럭의 메인 갤러리측 오일압력을 제어함으로써 실질적인 윤활부에 작용하는 오일 압력을 용이하고 정확하게 제어되도록 하여 엔진 윤활부 오일압력을 보다 안정적으로 유지가능한 자동차용 오일펌프에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이 자동차 엔진에서는 예를들어 크랭크기구, 밸브기구, 피스톤기구 등에서의 접동부 마모를 방지하면서 원활한 작동이 가능하도록 함으로써 엔진의 내구수명 향상과 더불어 기계효율을 극대화하고자 윤활장치를 두고 있다.

첨부된 도면 도 1은 이러한 윤활장치의 종래 전형적인 구성요소와 오일 흐름과정을 회로적으로 나타내고 있는 바, 종래에는 오일팬에 수용된 오일을 오일펌프의 펌핑작용으로 흡인하여 일정한 압력으로 토출하고, 이의 토출되는 오일은 오일쿨러를 거치면서 냉각된 다음, 오일필터를 통과하면서 여과되고, 여과된 오일이 엔진 각부로 공급되어 윤활작용을 수행한 후, 다시 오일팬으로 귀환되는 흐름 경로로 구성되어 있다.

그런데, 엔진 각부에서는 엔진 운전조건에 부합하는 소정의 오일압력이 유지되어야 하는 바, 이러한 역할을 수행하기 위한 것이 앞서 도 1에서 미설명된 릴리프밸브이다. 상기 릴리프밸브는 통상 오일펌프의 하우징 일측에 설치되어서, 오일펌프의 토출구측 압력이 소정압력 이상으로 높아지면 플런저와 스프링의 작용으로 토출구와 인입구를 연통시켜 토출측의 압력이 인입측으로 바이패스 되게 함으로써 엔진 윤활부로 과도하게 많은 오일이 공급되지 않도록 하면서 엔진 운전조건에 부합하는 소정의 일정한 압력을 유지하도록 하고 있다.

첨부도면 도 2는 상기한 종래의 오일펌프의 전형을 도시한 것이다. 여기에서 사선의 단면선으로 표현한 부분, 즉 해칭(hatching)으로 표현한 부분은 하우징(10)의 페이싱(facing)면으로써 엔진 실린더블럭에 면착하게 되는 부분이다. 이는 하우징(10)의 실제적인 절단면을 나타내는 것은 아니지만 이해를 돕기 위하여 단면선으로 표현하고 있다.

도시된 오일펌프(2)의 하우징(10)에는 그 중간에 2점쇄선으로 도시된 내측 로터(4)와 외측 로터(6)가 편심치합되어 있고, 하우징(10)의 일측에는 오일팬에 저장된 오일이 유입되는 인입구(12)가 형성됨과 아울러 이의 인입구(12)로부터 상기 로터(4)(6)들 아래까지 연장되는 인입포트(14)가 형성되어 있으며, 이 인입포트(14)의 반대측에는 토출포트(16)가 형성됨과 아울러 이의 토출포트(16)로부터는 오일쿨러(40)측으로 오일을 압송시키기 위한 토출구(18)가 형성되어 있고, 또한 하우징(10)의 다른부분에는 오일필터(50)로부터 토출되는 오일이 유입되어서 엔진 실린더블럭에 형성된 메인 갤러리 입구와 연통되는 토출통로(20)가 형성되어있다.

또한, 상기 토출포트(16)의 일측에는 토출포트(16)와 인입포트(14)를 연결하는 바이패스통로(22)가 마련되고, 이의 바이패스통로(22)에는 릴리프밸브(60)가 갖추어져 있다.

이러한 종래의 오일펌프(2)의 작동과정은, 먼저 엔진의 크랭크축이 작동하면, 이의 크랭크축에 연결된 내측로터(4)가 회전함으로써 이에 치합되어 있는 외측로터(6)를 회전시키게 되고, 이러한 과정에서 상기 내측로터(4)와 외측로터(6) 사이에 일정한 공간이 형성되게 된다. 이와 같이 내측로터(4)와 외측로터(6) 사이에 형성되는 공간의 체적은 인입포트(14)측에서는 커지고 토출포트(16)측에서는 작아짐으로써 로터(4)(6)의 회전에 따라 오일의 흡인과 토출동작이 자연적으로 수행되는 것이다. 상기 로터(4)(6)들의 회전에 따라 인입포트(14)로부터 토출포트(16)로 압송된 오일은, 상기 토출포트(16)로부터 연장된 토출구(18)를 통하여 오일쿨러(40)로 압송되고, 오일쿨러(40)로부터 오일필터(50)로 유입되어 여과된 다음, 다시 하우징(10)의 일측에 마련된 토출통로(20)로 유입된다. 그리고, 상기 토출통로(20)의 말단부분은 엔진 실린더블럭측의 메인 갤러리와 연통되어 있기 때문에 토출통로(20)로 압송된 오일이 엔진 각부 윤활부로 토출되게 되는 것이다.

이러한 과정중, 엔진의 윤활부에서 요구되는 압력보다 더 높은 압력으로 오일이 공급되려고 할 시에는, 그에 따른 압력상승이 토출포트(16)로 미치게 되는데, 이의 토출포트(16)의 일측에는 릴리프밸브(60)가 마련되어 있으므로, 토출포트(16)의 오일 압력이 릴리프밸브(60)의 플런저(62)를 통하여 스프링(64)에 작용하게 되고, 오일의 압력상승이 스프링(64)의 탄발력보다 크게 되면 스프링(64)이 수축하면서 플런저(62)가 후퇴하여 바이패스통로(22)를 연통시킴으로써 토출포트(16)의 오일이 인입포트(14)측으로 바이패스되어 압력강하가 이루어진다. 또한, 정상적인 오일 공급시에는 스프링(64)과 플런저(62)의 작용으로 바이패스통로(22)가 막히게 되어 펌핑되는 오일이 엔진 윤활부로 공급되게 되는 것이다.

위와 같이 종래의 오일펌프(2)에 있어서, 상기 릴리프밸브(60)는 오일의 압력과승을 방지함으로써 윤활부에 너무 많은 오일이 공급되는 것을 방지하는 중요한 역할을 수행하고 있다고 할 것이나, 릴리프밸브(60)로써 오일의 압력을 감지하는 부분이 엔진 윤활부와는 경로적으로 먼 토출포트(16)부분이기 때문에, 상기 릴리프밸브(60)가 실질적인 엔진 윤활부의 압력을 조절하고 있다고 볼 수 없다.

오일펌프(2)로부터 엔진의 윤활부까지의 실질적인 오일 흐름과정에서는, 상기 토출포트(16)로부터 토출되는 오일은 오일쿨러(40)를 거치면서, 그리고 다시 오일필터(50)를 거치면서 압력강하가 생기게 마련이므로, 실질적인 엔진의 윤활부에는 토출포트(16)의 오일압력보다 낮은 오일압력으로 공급되는 것이다.

결국, 엔진의 윤활부에 작용하는 오일과 토출포트(16)에서의 오일 간에는 압력차이가 발생할 수 밖에 없고, 더구나 이들의 압력차이는 오일쿨러(40)의 온도상태와 오일필터(50)의 필터상태 등의 주변조건, 그리고 냉시동시와 정상운전시의 오일점도 등, 제반 변수에 의해 그 변동의 폭이 크면서 수시로 변하게 되는 것이다. 이 때문에 종래의 오일펌프로써는 실질적인 윤활부에서의 압력을 엔진 운전조건에 부합하여 안정적으로 제어하기가 어려운 폐단이 있는 것이다.

본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제를 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 실린더블럭의 메인 갤러리 입구 부분에서의 오일압력을 제어할 수 있는 자동차용 오일펌프를 제공하는 것이다. 이에, 오일 흐름 경로중 오일 압력에 영향을 주는 조건들에 지배받지 않으면서 실질적인 윤활부에 작용하는 오일 압력을 정확하게 제어가능함으로써 엔진 윤활부의 오일압력을 보다 일정하고 안정적으로 유지할 수 있도록 하는 것이다.

도 1은 종래의 오일 흐름과정을 나타내는 회로도

도 2는 종래의 오일펌프를 하우징 페이스면에서 바라본 도면

도 3은 본 발명에 따른 오일 흐름과정을 나타내는 회로도

도 4는 본 발명에 따른 오일펌프 하우징을 나타내는 도면

도 5는 도 4에서 릴리프밸브 부분을 단면으로 나타내는 도면

도 6은 도 4의 A-A 단면도

도 7은 도 6에서 릴리프밸브가 열려 바이패스되는 상태를 나타내는 도면

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 하우징 102 : 인입포트

104 : 토출포트 106 : 토출통로

108 : 연통공 130 : 내측로터

132 : 외측로터 140 : 오일쿨러

150 : 오일필터 200 : 압력조절수단

202 : 실린더 204 : 피스톤

206 : 탄성부재 208 : 해제부

210 : 캡부재

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 자동차 엔진의 실린더블럭에 장착되어서 크랭크축에 의하여 구동되는 기어, 로터 등의 펌핑수단의 회전에 의하여 오일팬에 수용되어 있는 오일을 펌핑한 후, 오일필터로 여과하여 엔진 각 윤활부로 통하는 실린더블럭의 메인 갤러리로 오일을 토출하는 오일펌프에 있어서, 상기 실린더블럭의 일측에 장착되는 하우징과; 상기 오일팬과 연결되는 부분으로서, 상기 하우징의 일측에 상기 펌핑수단의 흡입측으로 형성되는 인입포트와; 상기 펌핑수단의 토출측이면서 상기 오일필터와 연결되는 부분으로서, 상기 하우징의 인입포트에 대향하는 위치에 형성되는 토출포트와; 상기 오일필터에서 여과된 오일이 유입된 후 실질적인 엔진 윤활부로 공급되는 경로로서, 엔진 실린더블럭에 구비된 메인 갤러리 입구와 연통되도록 상기 하우징의 또 다른 일측에 형성되는 토출통로와; 상기 토출통로의 오일 압력을 감지하여 압력이 설정치 이상일 경우에는 상기 인입포트와 토출포트를 연통시키도록 동작하고, 압력이 설정치 이하일 경우에는 인입포트와 토출포트를 폐쇄시키는 압력조절수단;을 포함하며, 상기 압력조절은, 상기 인입포트와 토출포트에 일측이 연통되면서 형성되는 실린더와; 상기 실린더내에 슬라이딩가능하게 삽입되면서 탄성부재로써 탄력지지됨과 아울러, 그 외경부에는 상기 탄성부재가 압축되는 방향으로 슬라이딩될 시, 상기 인입포트와 토출포트를 연통시킬 수 있도록 작은 직경으로 일정길이의 해제부가 형성되어 있는 피스톤과; 상기 토출통로의 일측으로부터 상기 실린더의 내측 끝부분으로 연통형성됨으로써 상기 피스톤 단부에 토출통로측의 오일압력이 작용되도록 하는 연통공;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

위와 같은 기술적 특징을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 보다 상세하게 설명한다.

첨부도면 도 3은 본 발명에 따른 오일 흐름과정을 나타내는 회로도로서, 본 발명에서 구현하고자 하는 오일 흐름과정을 나타내고 있다.

본 발명에서는 종래의 릴리프밸브에 해당되는 압력조절수단을 오일필터와 엔진 윤활부 사이에 오도록 배치하는 것을 기본적 기술개념으로 하여, 오일펌프에서 펌핑된 오일이 오일쿨러와 오일필터를 경유하면서 압력강하된 다음 엔진의 실제 윤활부에 공급되기 바로 직전, 즉 실린더블럭의 메인 갤러리의 입구 부분에서 윤활부로 공급되는 오일의 압력을 감지하여, 이의 압력에 따라 오일을 계속적으로 공급하기도 하고 바이패스시키기도 함으로써, 실린더의 메인 갤러리로 유입되는 오일압력을 일정하게 제어할 수 있도록 하는 것이다.

첨부도면 도 4 내지 도 6은 위와 같은 본 발명의 오일 흐름 개념을 실질적으로 구현한 오일펌프를 나타내는 것이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 오일펌프는, 자동차 엔진의 실린더블럭에 장착되는 하우징(100)을 갖추고, 이 하우징(100)의 중간에 펌핑수단으로서의 내측로터(130) 및 외측로터(132)가 결합되어서 상기 내측로터(130)가 미도시된 크랭크축에 구동연결된다.

상기 하우징(100)에는 상기 로터(130)(132)의 흡입측 부분에 오일팬과 연결되는 인입포트(102)가 형성되고, 상기 인입포트(102)와 대향하는 위치인 상기 로터(130)(132)의 토출측 부분에 그 말단부가 오일쿨러(140) 또는 오일필터(150)와 연결되는 토출포트(104)가 형성되며, 하우징(100)의 다른 부분에는 상기 오일필터(150)를 경유한 오일이 유입됨과 아울러 유입된 오일을 엔진 실린더의 메인 갤러리로 유도하는 토출통로(106)가 형성된다.

특히, 상기 토출통로(106), 인입포트(102) 및 토출포트(104)에 걸쳐 압력조절수단(200)이 마련되는데, 이의 압력조절수단(200)은 상기 토출통로(106)의 오일압력을 감지하여 압력이 설정치 이상일 경우에는 상기 인입포트(102)와 토출포트(104)를 연통시키도록 동작하고, 압력이 설정치 이하일 경우에는 인입포트(102)와 토출포트(104)를 폐쇄시키는 동작하게 되는 바, 본 실시예에서는 상기 인입포트(102)와 토출포트(104)에 일측이 연통되면서 형성되는 실린더(202)가 갖추어지고, 이의 실린더(202) 내에는 피스톤(204)를 슬라이딩가능하게 삽입되는데, 이의 피스톤(204)은 그 일측이 탄성부재(206)로써 탄력지지되어 캡부재(210)로써 막음되어 있으며, 아울러 그 외경부에는 상기 탄성부재(206)가 압축되는 방향으로 슬라이딩될 시, 상기 인입포트(102)와 입출포트(104)를 연통시킬 수 있도록 작은 직경으로 일정길의 해제부(208)가 형성된 구조로 되어 있다. 또한, 상기 토출통로(106)의 일측으로부터 상기 실린더(202)의 내측 끝부분으로 연통공(108)이 연통형성되어 있다. 이의 연통공(108)을 통하여 상기 피스톤(204) 단부에 토출통로(106)측의 오일압력이 작용되도록 함으로써 토출통로(106)의 오일압력에 따라서 상기 피스톤(204)이 실린더(202)내를 슬라이딩하도록 하고 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 자동차용 오일펌프의 동작과정을 살펴본다.

도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 먼저 엔진의 크랭크축이 작동하면, 이의 크랭크축에 연결된 내측로터(130)가 회전함으로써 이에 치합되어 있는 외측로터(132)를 회전시키면서, 내측로터(130)와 외측로터(132) 사이에 형성되는 공간의 크기가 변하면서 펌핑동작을 수행하게 되는 바, 상기 로터(130)(132)들의회전에 따라 인입포트(102)로부터 토출포트(104)로 압송된 오일은, 상기 토출포트(104)로부터 말단부 부분에서 오일쿨러(140)로 압송되고(참고로, 이 오일쿨러는 자동차에 따라 있을 수도 있고, 없을 수도 있다), 오일쿨러(140)로부터 오일필터(150)로 유입되어 여과된다.

오일필터(150)를 통과하면서 여과된 오일은 하우징(100)의 일측에 마련된 토출통로(106)로 유입되는 바, 이 토출통로(106)의 말단부 부분이 엔진 실린더블럭측의 메인 갤러리와 연통되어 있기 때문에 토출통로(106)로 유입된 오일이 실린더블럭의 메인 갤러리를 통하여 엔진 각부 윤활부로 토출됨으로써 윤활이 수행될 수 있는 것이다.

위와 같은 윤활 과정중, 엔진의 윤활부에서 요구되는 압력보다 더 높은 압력으로 오일이 공급되려고 할때에는 즉, 실린더블럭의 메인 갤러리측 압력이 상승하면, 이의 압력상승이 곧바로 상기 토출통로(106)로 미치게 된다. 이때, 상기 토출통로(106)의 일측에는 압력조절수단(200)이 마련되어 있는 바, 토출통로(106)의 상승된 오일 압력이 연통공(108)을 통하여 압력조절수단(200)의 실린더(202)로 전달되어 피스톤(204) 단부에 작용하고, 이의 압력이 탄성부재(206)의 설정 탄발력보다 크게 될 시, 탄성부재(206)가 압축되면서 피스톤(204)이 후퇴하게 된다. 그러면, 상기 피스톤(204)의 작은 직경 부분인 해제부(208) 사이에 상기 인입포트(102)와 토출포트(104)가 모두 위치하게 됨으로써 서로 연통되게 되며, 이로써 토출포트(104)로 펌핑되는 오일이 인입포트(102)측으로 바이패스되어 압력해제되는것이다.

이와 같이 펌핑되는 오일이 바이패스됨으로써 압력해제되어 토출통로(106)측의 압력이 정상적으로 되면, 압축되어 있던 탄성부재(206)가 토출통로(106)로부터 전달되는 압력을 이기면서 확장되어 피스톤(204)를 복귀시키게 된다. 이에따라 피스톤(204)의 해제부(208)는 토출포트(104)에만 위치하고, 인입포트(102)에는 피스톤(204)의 외경에 의해 막혀 기밀유지됨으로써, 상기 인입포트(102)와 토출포트(104)의 연통이 막히게 되고, 이에 따라 오일의 바이패스가 차단된다. 따라서 펌핑되는 오일이 실린더블럭의 메인 갤러리로 정상적으로 전량 공급되게 되는 것이다.

이상 설명한 본 발명에서는 펌핑수단이 내측로터(130)와 외측로터(132)로 이루어진 로터(rotor)식 펌프를 예로 들어 설명하였지만, 청구범위 제1항의 전제부에 기재된 바와 같이, 상기 펌핑수단은 당업계에서 오래전부터 알려져 있는 시클펌프(sickel pump) 또는 기어펌프(gear pump)등에도 동일한 개념으로 적용가능함은 당업자라면 누구나 알수 있는 것이며, 이러한 펌프들 사이에는 위의 펌핑수단만을 달리하면서 각 구성요소 즉, 인입포트, 토출포트, 토출통로 등의 구조는 약간의 변형만 있을 뿐, 기본적으로 동일한 기술로 구성되기 때문에, 본 발명을 적용하는데 어려움이 없을 것이다.

위와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 오일펌프에 의하면, 압력조절수단이 실린더블럭의 메인 갤러리와 직접 통하는 토출통로의 압력을 감지하여 토출포트의 오일압력을 인입포트측으로 바이패스시키게 된다.

결국, 본 발명에 의하면, 실린더블럭의 메인 갤러리 즉, 실질적으로 엔진의 윤활부에 작용하는 부분의 오일압력에 따라 압력조절작용이 이루어짐으로써, 압력조절 후의 오일이 예컨대, 오일쿨러 및/또는 오일필터 등을 경유하면서 압력변동되는 과정이 없으므로, 실질적인 엔진 윤활부로 공급되는 오일의 압력을 직접적, 효과적, 그리고 안정적으로 제어가능하며, 이로써 보다 향상된 엔진을 제공할 수 있게 되는 것이다.

Claims (2)

1. 자동차 엔진의 실린더블럭에 장착되어서 크랭크축에 의하여 구동되는 기어, 로터 등의 펌핑수단의 회전에 의하여 오일팬에 수용되어 있는 오일을 펌핑한 후, 오일필터로 여과하여 엔진 각 윤활부로 통하는 실린더블럭의 메인 갤러리로 오일을 토출하는 오일펌프에 있어서,

   상기 실린더블럭의 일측에 장착되는 하우징(100)과;

   상기 오일팬과 연결되는 부분으로서, 상기 하우징(100)의 일측에 상기 펌핑수단의 흡입측으로 형성되는 인입포트(102)와;

   상기 펌핑수단의 토출측이면서 상기 오일필터와 연결되는 부분으로서, 상기 하우징(100)의 인입포트(102)에 대향하는 위치에 형성되는 토출포트(104)와;

   상기 오일필터에서 여과된 오일이 유입된 후 실질적인 엔진 윤활부로 공급되는 경로로서, 엔진 실린더블럭에 구비된 메인 갤러리 입구와 연통되도록 상기 하우징(100)의 또 다른 일측에 형성되는 토출통로(106)와;

   상기 토출통로(106)의 오일 압력을 감지하여 압력이 설정치 이상일 경우에는 상기 인입포트(102)와 토출포트(104)를 연통시키도록 동작하고, 압력이 설정치 이하일 경우에는 인입포트(102)와 토출포트(104)를 폐쇄시키는 압력조절수단(200);을 포함하며,

   상기 압력조절수단(200)은, 상기 인입포트(102)와 토출포트(104)에 일측이 연통되면서 형성되는 실린더(202)와;

   상기 실린더(202)내에 슬라이딩가능하게 삽입되면서 탄성부재(206)로써 탄력지지됨과 아울러, 그 외경부에는 상기 탄성부재(206)가 압축되는 방향으로 슬라이딩될 시, 상기 인입포트(102)와 토출포트(104)를 연통시킬 수 있도록 작은 직경으로 일정길이의 해제부(208)가 형성되어 있는 피스톤(210)과;

   상기 토출통로(106)의 일측으로부터 상기 실린더(202)의 내측 끝부분으로 연통형성됨으로써 상기 피스톤(204) 단부에 토출통로(106)측의 오일압력이 작용되도록 하는 연통공(108);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 오일펌프.
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