KR100528201B1 - 오일펌프의 동력전달장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오일펌프의 동력전달장치에 관한 것으로서, 특히 엔진으로부터 전달되는 회전속도에 따라 오일펌프로 전달되는 회전력 전달율을 단속하여 엔진이 요구하는 오일압 이상으로 오일이 펌핑되지 않도록 하는 수단을 형성하므로서, 엔진이 고속으로 주행하더라도 오일펌프로 전달되는 회전력이 제어됨에 따라 오일펌프의 회전수가 감소되어 오일펌프의 펌핑구동력 감소에 의한 엔진의 연비개선을 꾀하고, 오일펌프의 기어에 작용되는 하중이 감소되므로 구동소음을 줄여줄 수 있으며, 오일펌프에서 펌핑되는 오일압이 엔진이 필요로하는 적정압력을 유지하므로 레귤레이터 밸브의 온/오프 반복 작동횟수를 감소시켜 오일순환계 부품의 내구력을 증대시킬 수 있도록 한 오일펌프의 동력전달장치에 관한 것이다.

Description

오일펌프의 동력전달장치{Power transmission device of oil pump}

본 발명은 오일펌프의 동력전달장치에 관한 것으로서, 특히 엔진이 고속으로 주행하더라도 오일펌프로 전달되는 회전력이 제어됨에 따라 오일펌프의 회전수가 감소되어 오일펌프의 펌핑구동력 감소에 의한 엔진의 연비개선을 꾀하고, 오일펌프의 기어에 작용되는 하중이 감소되므로 구동소음을 줄여줄 수 있으며, 오일펌프에서 펌핑되는 오일압이 엔진이 필요로하는 적정압력을 유지하므로 레귤레이터 밸브의 온/오프 반복 작동횟수를 감소시켜 오일순환계 부품의 내구력을 증대시킬 수 있도록 한 오일펌프의 동력전달장치에 관한 것이다.

엔진은 다수의 마찰부품들이 유기적으로 결합되어 작동되고 있으며, 이러한 마찰부품들의 윤활을 위해 일정압의 오일이 공급되고 있으며, 원활한 오일의 공급을 위해 도 5 와같은 엔진윤활시스템이 구성되어 있다.

엔진에 설치되는 윤활시스템은 오일팬(51)에 저장되어 있는 오일을 오일펌프(52)가 펌핑하여 오일쿨러(53)로 공급하고, 상기 오일쿨러(53)는 펌핑된 오일을 냉각시켜 오일필터(54)를 통해 메인갤러리로 공급하여 엔진에 구비된 각각의 마찰부품으로 오일이 공급되며, 상기 오일펌프(52)의 출력단에는 오일펌프에의해 펌핑되는 오일압이 일정치(약 12bar) 이상일때 개방되어 오일을 오일팬(51)으로 재순환시키는 세이프티밸브(55)가 설치되어 있고, 또 오일필터(54)의 출력단에는 오일라인의 오일압이 일정치(약 6bar) 이상일때 개방되어 오일을 오일팬(51)으로 재순환시키는 레귤레이터밸브(56)가 설치되어 있으며, 상기한 세이프티밸브(55)와 레귤레이터밸브(56)의 작동에 의해 오일라인 내의 오일압이 일정압(엔진이 필요로하는 오일압)으로 유지되도록 구성되어 있다.

윤활시스템에 주로 사용되는 오일펌프는 기어식(Gear Type)과 트로코이드식(Trochoid type)이 사용되고 있는데, 종래의 오일펌프는 대부분이 엔진 회전수에 비례하여 펌핑력이 선형적으로 증가하도록 구성되어 있다.

즉, 도 6 에 도시된 바와같이 엔진 회전수가 증가할수록 오일펌프의 펌핑력 또한 선형적으로 증가하여 엔진회전수가 아주 높을 경우 오일펌프에서 펌핑되는 오일압 또한 이에 비례하여 높아지게되는 것이다.

상기 설명과같이 종래의 오일펌프는 엔진 회전수에 비례하여 그 오일 펌핑력이 증가하기 때문에 엔진이 고속으로 회전할경우 오일펌프에서 펌핑되는 오일의 압력이 필요이상으로 높아지게되므로서 압력손실이 발생하게되며, 오일펌프의 펌핑압력이 높아질수록 레귤레이터밸브의 온/오프 동작 횟수가 증가하게되면서 레귤레이터밸브의 수명이 단축되고, 과도한 오일압에 의해 오일필터와 오일쿨러의 내구력이 현저히 저하되는 문제점이 발생하고 있었다.

또한, 오일펌프가 엔진이 필요로하는 오일압 이상의 높은 압력으로 오일을 펌핑할때에는 오일펌프의 펌핑구동력이 엔진에 부하로서 작용하여 엔진의 연비를 하락시키는 문제점이 발생하고 있었다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 엔진으로부터 전달되는 회전속도에 따라 오일펌프로 전달되는 회전력 전달율을 단속하여 엔진이 요구하는 오일압 이상으로 오일이 펌핑되지 않도록 하는 수단을 형성하므로서, 엔진이 고속으로 주행하더라도 오일펌프로 전달되는 회전력이 제어됨에 따라 오일펌프의 회전수가 감소되어 오일펌프의 펌핑구동력 감소에 의한 엔진의 연비개선을 꾀하고, 오일펌프의 기어에 작용되는 하중이 감소되므로 구동소음을 줄여줄 수 있으며, 오일펌프에서 펌핑되는 오일압이 엔진이 필요로하는 적정압력을 유지하므로 레귤레이터 밸브의 온/오프 반복 작동횟수를 감소시켜 오일순환계 부품의 내구력을 증대시킬 수 있도록 한 오일펌프의 동력전달장치를 제공함을 목적으로 한다.

첨부된 도면 도 1 내지 도 4 는 상기 목적달성을 위한 본 발명의 오일펌프의 동력전달장치를 도시한 것으로서 이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은,

크랭크샤프트로부터 동력을 전달받는 구동기어(2)와, 상기 구동기어(2)의 회전력을 전달받는 회전축(3)을 포함하는 오일펌프에 있어서,

상기 회전축(3)의 도중에 설치되며, 상기 회전축(3)의 회전속도에 따라 동력제어수단(20)으로 공급되는 유압을 가변시키는 작동압 발생수단(10)과;

상기 작동압 발생수단(10)으로 부터 공급되는 유압에 따라 구동기어(2)로부터 회전축(3)으로 전달되는 회전력 전달율을 제어하는 동력제어수단(20); 으로 구성 한다.

상기 작동압 발생수단(10)은,

상기 회전축(3)의 외주연에 형성되고, 그 내부에 일정양의 유체가 저장된 작동실이 형성되어 있는 회전판(11)과;

상기 작동실(12)의 외각에 설치되는 제 1 스프링(14)과;

상기 작동실(12) 내부에 설치되어 회전축(3)의 회전시 원심력에 의해 작동실(12)의 내외각으로 움직이면서 작동실(12)에 저장된 유체를 동력제어수단(20)으로 공급하는 중량체피스톤(13); 으로 구성되며,

회전축(3)이 저속으로 회전하면 중량체 피스톤(13)이 제 1 스프링(14)의 탄성에 의해 작동실(12)의 내부로 이동하면서 유체를 가압하여 동력 제어수단(20)으로 높은 유압이 공급되도록 하고, 회전축(3)이 고속으로 회전하면 중량체 피스톤(13)이 제 1 스프링(14)의 탄성을 이기고 작동실 외각으로 이동하면서 동력제어수단(20)으로 낮은 유압이 공급되도록 하였다.

상기 동력 제어수단(20)은,

일측이 구동기어(2)와 동축상에 결합되고 타측이 회전축(3)의 끝단에 베어링(31) 결합되어 구동기어(2)와 동일한 속도로 회전하는 회전하우징(21)과;

상기 회전하우징(21)의 내측 가장자리에 고정 설치되는 고정클러치(22)와;

상기 고정클러치(22)와 마주하도록 회전 하우징(21)의 내측에 유동가능하게 설치되는 작동클러치(23)와;

상기 회전하우징(21)의 중심에 수용되도록 회전축(3)의 끝부분으로부터 일체로 형성되고, 그 내부에 상기 작동실(12)과 연통되기 위한 유압실(26)이 형성되는 작동하우징(25)과;

일측이 유압실(26) 내부에 존재하면서 작동실(12)로부터 유압실(26)로 공급되는 유압의 세기에 따라 내외각으로 움직이며, 작동하우징(25)의 외부에 존재하게 되는 타측 끝단의 작동단(28)이 상기 작동클러치(23)에 결합되어 있는 작동피스톤(27)과;

상기 작동하우징(25)의 내부에 설치되어 작동피스톤(27)이 중심을 향해 이동하는 방향으로 탄성을 가하는 제 2 스프링(29)으로 구성한다.

또한, 상기 회전하우징(21)의 내부에 일정양의 오일이 충진되기 위한 오일실(24)을 형성하고, 작동단(28)과 작동클러치(23)상에 다수의 유동홀(30)을 형성하여 작동피스톤(27)이 유압실(26) 내부로 진입함에 따라 작동 클러치(23)가 고정클러치(22)로부터 멀어질때 오일이 유동홀(30)을 통해 고정클러치(22) 측으로 이동되어 동력전달율이 감소되도록 하였으며,

상기 회전축(3)의 중심에 작동실(12)과 유압실(26)을 상호 연결하는 작동압 공급통로(15)를 형성하였다.

이와같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

엔진이 구동하면 엔진의 크랭크샤프트 기어와 맞물려 있는 구동기어(2)가 엔진과 동일한 속도로 회전하게되고, 상기 구동기어(2)의 회전력은 동력제어수단(20)을 통해 회전축(3)으로 전달되어 오일펌프(1)가 구동하게 된다.

엔진 구동 초기에는 작동압 발생수단(10)의 중량체 피스톤(13)에 작은 원심력이 가해지게되므로 상기 중량체 피스톤(13)은 제 1 스프링(14)의 탄성에 의해 도 2 와같이 회전판(11)의 중심을 향해 이동하게되고, 이에의해 작동실(12)에 존재하는 유체가 높은 압력으로 작동압 공급통로(15)를 통해 동력제어수단(20)의 유압실(26)로 공급되며, 작동하우징(25) 내에 설치되어 있는 작동피스톤(27)이 유압실(26)로 공급되는 높은 유압에 의해 제 2 스프링(29)의 탄성력을 이기고 외각으로 이동하게된다.

상기 작동피스톤(27)의 외각으로의 이동에 의해 작동단(28)에 결합되어 있는 작동클러치(23)가 회전하우징(21)의 내벽 외각에 고정되어있는 고정클러치(22)와 맞대어지게 되므로서, 구동기어(2)로부터 전달된 회전하우징(21)의 회전력이 그대로 회전축(3)에 전달되어 오일펌프(1)가 엔진과 동일한 속도로 회전하게되는 것이다.

상기 설명과같이 엔진이 저속으로 구동할때에는 작동압 발생수단(10)의 중량체 피스톤(13)에 가해지는 원심력이 제 1 스프링(14)의 탄성력보다 작은 상태가 되므로 동력제어수단(20)으로 강한 유압이 가해지게되고, 이에의해 동력제어수단(20)의 작동클러치(23)가 고정클러치(22)에 맞대어지게되므로서 엔진으로부터 전달되는 회전력을 그대로 오일펌프(1)에 전달하게되는 것이다.

한편, 회전축의 회전속도가 점차 증가하여 일정속도(엔진 고속운전상태) 이상이 되면, 작동압 발생수단(10)의 중량체 피스톤(13)에 가해지는 원심력이 제 1 스프링(14)보다 세지게되고, 이때 중량체 피스톤(13)은 제 1 스프링(14)의 탄성력을 이기고 회전판(11)의 외각으로 움직이면서 동력제어수단(20)의 유압실(26)에 존재하는 유체를 흡입하게된다.

즉, 도 3 에 도시된 바와같이 중량체 피스톤(13)이 작동실(12)의 외각으로 움직임에 따라 작동실(12) 내부로 유체가 흡입되며, 이는 곧 동력제어수단(20)으로 낮은 유압을 공급하는 것과 동일한 결과를 초래하게 된다.

이에따라, 상기 동력제어수단(20)의 작동피스톤(27)이 유압실(26)로 낮은 유압이 가해짐에 따라 제 2 스프링(29)의 탄성에 의해 작동하우징(25)의 내측으로 움직이게 되며, 상기 작동피스톤(27)의 움직임에 연동하여 작동단(28)에 결합되어 있는 작동 클러치(23) 역시 회전하우징(21)의 내측으로 움직이게 된다.

이때, 회전하우징(21)의 오일실(24)에 존재하는 오일들이 유동홀(30)을 통해 고정클러치(22) 측으로 유동되므로서 고정클러치(22)로 전달된 회전력이 작동클러치(23)로 전달되지 않게되는 것이며, 이로인해 오일펌프(1)의 회전속도가 감소하게되어 오일라인으로 펌핑되는 오일압이 더이상 증가하지 않게되는 것이다.

한편, 상기와같이 고정클러치(22)와 작동클러치(23)가 서로 분리되어 구동기어(2)의 회전력이 오일펌프(1)로 전달되지 않는 상태가 지속되면 오일펌프(1)의 회전속도가 점차 감소하게되며, 이에의해 회전축(3)의 회전속도가 중량체 피스톤(13)의 원심력이 제 1 스프링(14) 보다 낮아지는 시점이 되면 다시 중량체 피스톤(13)이 회전판(11)의 내측으로 움직이면서 동력제어수단(20)으로 높은 유압을 공급하게되므로서 작동클러치(23)가 고정클러치(22)에 맞대어지게되어 구동기어(2)의 회전력이 그대로 오일펌프(1)에 전달되어 줄어들었던 회전속도가 다시 증가하게된다.

상기와같은 동작의 반복에 의해 오일펌프는 일정치(엔진이 필요로하는 오일압) 이상의 펌핑압을 갖지 않게되는 것이다.

도 4 는 본 발명에 의한 오일펌프의 출력특성을 나타낸 그래프로서, 엔진의 중저속구동시에는 엔진의 회전속도에 비례하여 오일펌프의 펌핑력이 상승하다가 오일펌프의 펌핑력이 일정한 레벨(엔진이 필요로하는 오일압)에 도달하는 시점부터 오일펌프의 펌핑압의 증가율이 현저히 감소하고 있음을 알 수 있다.

이는 곧 오일펌프의 회전속도가 일정치를 넘어설때부터 본 발명의 동력제어수단(20)이 오일펌프로 공급되는 회전수 전달율을 제어하므로서 이루어지는 것이며, 이에의해 오일펌프의 오일펌핑력이 엔진이 필요로하는 오일압을 크게 상회하지 않게되는 것이다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 상기 목적달성을 위한 본 발명은 엔진으로부터 전달되는 회전속도에 따라 오일펌프로 전달되는 회전력 전달율을 단속하여 엔진이 요구하는 오일압 이상으로 오일이 펌핑되지 않도록 하는 수단을 형성하므로서, 엔진이 고속으로 주행하더라도 오일펌프로 전달되는 회전력이 제어됨에 따라 오일펌프의 회전수가 감소되어 오일펌프의 펌핑구동력 감소에 의한 엔진의 연비개선을 꾀하고, 오일펌프의 기어에 작용되는 하중이 감소되므로 구동소음을 줄여줄 수 있으며, 오일펌프에서 펌핑되는 오일압이 엔진이 필요로하는 적정압력을 유지하므로 레귤레이터 밸브의 온/오프 반복 작동횟수를 감소시켜 오일순환계 부품의 내구력을 증대시킬 수 있도록 한 오일펌프의 동력전달장치를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 동력전달장치를 보인 단면도.

도 2 는 엔진 저속구동시 본 발명의 작동상태를 보인 단면도.

도 3 은 엔진 고속구동시 본 발명의 작동상태를 보인 단면도.

도 4 는 본 발명의 출력특성을 보인 그래프.

도 5 는 종래의 오일순환시스템을 보인 도면.

도 6 은 종래 오일펌프의 출력특성을 보인 그래프.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 오일펌프 2 : 구동기어

3 : 회전축 10 : 작동압 발생수단

11 : 회전판 12 : 작동실

13 : 중량체 피스톤 14 : 제 1 스프링

15 : 작동압 공급통로 20 : 동력제어수단

21 : 회전하우징 22 : 고정클러치

23 : 작동클러치 24 : 오일실

25 : 작동하우징 26 : 유압실

27 : 작동피스톤 30 : 유동홀

Claims (6)

1. 크랭크 샤프트로부터 동력을 전달받는 구동기어(2)와, 상기한 구동기어(2)의 회전력을 전달받는 회전축(3)과, 상기 회전축(3)의 회전속도에 따라 구동기어(2)로 전달되는 회전력이 가변되도록 제어하기 위해 회전축(3)의 도중에 형성되는 작동압 발생수단(10) 및 동력제어수단(20)을 포함하여 구성되는 오일펌프의 동력전달장치에 있어서,

   상기한 작동압 발생수단(10)은 내부에 일정량의 유체가 저장된 작동실(12)이 구비한 채 회전축(3)의 도중에 형성되는 회전판(11)과, 상기 작동실(12)의 외각에 설치되는 제 1 스프링(14)과, 상기 작동실(14) 내부에 설치되어 회전축(3)의 회전시 원심력에 의해 작동실(12)의 내외각으로 움직이면서 작동실(12)에 저장된 유체를 동력제어수단(20)으로 공급하는 중량체피스톤(13)을 포함하여 구성되고,

   상기한 동력제어수단(20)은 일측이 구동기어(2)와 동축상에 결합되고 타측이 회전축(3)의 끝단에 베어링(31)으로써 결합되어 구동기어(2)와 동일한 속도로 회전하는 회전하우징(21)과, 상기 회전하우징(21)의 내측 가장자리에 고정 설치되는 고정클러치(22)와, 상기 고정클러치(22)와 마주하도록 회전하우징(21)의 내측에 유동가능하게 설치되는 작동클러치(23)와, 상기 회전하우징(21)의 중심에 수용되도록 회전축(3)의 끝부분으로부터 일체로 형성되고 그 내부에 상기 작동실(12)과 연통되기 위한 유압실(26)이 형성되는 작동하우징(25)과, 일측이 유압실(26) 내부에 존재하면서 작동실(12)로부터 유압실(26)로 공급되는 유압의 세기에 따라 내외각으로 움직이며 작동하우징(25)의 외부에 존재하게 되는 타측 끝단의 작동단(28)이 상기 작동클러치(23)에 결합되어 있는 작동피스톤(27)과, 상기 작동하우징(25)의 내부에 설치되어 작동피스톤(27)이 중심을 향해 이동하는 방향으로 탄성을 가하는 제 2 스프링(29)으로 구성된 것을 특징으로 하는 오일펌프의 동력전달장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   회전축(3)이 저속으로 회전하면 중량체 피스톤(13)이 제 1 스프링(14)의 탄성에 의해 작동실(12)의 내부로 이동하면서 유체를 가압하여 동력 제어수단(20)으로 높은 유압이 공급되도록 하고, 회전축(3)이 고속으로 회전하면 중량체 피스톤(13)이 제 1 스프링(14)의 탄성을 이기고 작동실 외각으로 이동하면서 동력제어수단(20)으로 낮은 유압이 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 오일펌프의 동력전달장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전하우징(21)의 내부에 일정양의 오일이 충진되기 위한 오일실(24)을 형성하고, 작동단(28)과 작동클러치(23)상에 다수의 유동홀(30)을 형성하여 작동피스톤(27)이 유압실(26) 내부로 진입함에 따라 작동 클러치(23)가 고정클러치(22)로부터 멀어질때 오일이 유동홀(30)을 통해 고정클러치(22) 측으로 이동되어 동력전달율이 감소되는 것을 특징으로 하는 오일펌프의 동력전달장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전축(3)의 중심에 작동실(12)과 유압실(26)을 상호 연결하는 작동압 공급통로(15)가 형성된 것을 특징으로 하는 오일펌프의 동력전달장치.
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