KR101199143B1 - 가변용량형 오일펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명의 가변용량형 오일펌프는 블레이드(11)가 로터(10)에 수평방향이 아닌 수직방향으로 끼워지고, 고속회전시 피드백되는 오일의 가압력(F)이 로터(10)의 상면으로 직접 작용해 종래구조와 동일한 토출유량시 약 40~50% 정도의 토출면적이 축소되면서도, 가변체적을 위한 구성 부품수량이 축소되고 그에 따른 원가와 중량이 저감될 수 있는 특징을 갖는다.

Description

가변용량형 오일펌프{Variable flux type Oil Pump}

본 발명은 가변용량형 오일펌프에 관한 것으로, 특히 회전로터에 직접 피드백압력을 작용시켜 토출체적을 변화시키는 가변용량형 오일펌프에 관한 것이다.

대두되고 있는 고유가 및 CO2규제로 인해 친환경, 고연비는 현재 차량개발의 핵심인자로 인식되고, 이로 인해 자동변속기 및 엔진과 같이 오일펌프가 사용되는 부문에선 가변용량형 오일펌프가 적용되고 있다.

일례로, 자동변속기의 동력손실인자는 오일펌프가 40%이고, 베어링 및 씨일이 25%이며, 클러치가 21%이고, 기어가 14%정도를 차지한다.

가변용량형 오일펌프란 펌핑면적이 가변형으로 된 타입으로서, 고회전시 펌핑면적의 조정을 통해 토출되는 유량이 조정되어 오일펌프의 동력손실을 줄일 수 있는 연비형 오일펌프를 말한다.

도 2는 오일펌프의 유량선도를 나타내며, 가변용량형 오일펌프에선 선도에 표기된 손실(LOSS)부분을 줄이게 된다.

즉, 가변용량형은 유압과잉영역에서 토출체적을 감소시켜 불필요한 오일의 토출을 방지하여 동력손실을 저감하는 방식이고, 다음의 관련식과 같이 토출체적을 줄임으로써 오일펌프의 소비동력이 감소된다.

오일펌프 소비동력 = P(유압) × Vth(토출체적) × N(회전수)

도 3은 종래에 따른 가변용량형 오일펌프를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 가변용량형 오일펌프는 베인(2)과 함께 회전하는 로터(1)와, 상기 로터(1)와 베인(2)을 수용한 아우터링(3)과, 상기 아우터링(3)의 한쪽으로 피드백압력을 받도록 돌출된 이동부(4)와, 상기 이동부(4)로부터 가압력을 받아 압축되는 리턴스프링(5)으로 구성된다.

가변용량형 오일펌프의 하우징에는 상기 구성부품들이 모두 수용된다.

가변용량형 오일펌프가 구동되면, 로터(1)의 회전으로 베인(2)과 아우터링(3)에 만들어지는 토출공간(A)을 통해 오일팬으로부터 펌핑된 오일이 토출된다.

저속회전시에도 토출되는 오일의 일부가 아우터링(3)의 이동부(4)로 피드백되지만, 상기 이동부(4)에 가해지는 피드백 압력(F)이 리턴스프링(5)의 지지력보다 작으므로 토출공간(A)의 체적변화가 이루어지지 않는다.

하지만, 고속회전시엔 아우터링(3)의 이동부(4)로 피드백되는 오일유량의 증가로 피드백 압력(F)도 높아져 리턴스프링(5)의 지지력보다 커지게 되므로, 상기 리턴스프링(5)은 피드백 압력(F)에 의해 압축된다.

상기 리턴스프링(5)의 압축은 이동부(4)의 위치 이동을 가져와 베인(2)과 아우터링(3)에 만들어지는 토출공간이 A -> Aa로 변화되고, 이러한 토출공간의 변화는 토출체적을 작게해 토출유량을 감소시키게 된다.

상기와 같이 토출공간의 체적변화를 구현하려면, 아우터링(3)에 형성된 이동부(4)가 리턴스프링(5)으로 탄발지지되어야 하고, 상기 아우터링(3)의 움직임을 구현하기 위한 힌지가 아우터링(3)과 조립되어야 만 한다.

이로 인해, 상기와 같이 피드백 압력(F)으로 리턴스프링(5)을 압축시켜 토출공간의 체적을 변화시키는 방식의 경우엔 전체적인 구성이 복잡하고 원가가 상승되며 중량도 증가될 수밖에 없다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 고속회전시 발생하는 피드백 압력을 로터에 직접가해 토출체적을 좁히므로 가변체적을 위한 구성 부품수량이 축소되고 그에 따른 원가와 중량이 저감될 수 있는 가변용량형 오일펌프를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가변용량형 오일펌프는 회전축에 고정되어 상기 회전축과 함께 회전되는 로터와,

상기 로터에 방사상으로 형성된 슬롯에 수직하게 끼워져 상기 슬롯을 따라 움직이는 블레이드와,

오일을 토출하는 토출체적을 갖도록 상기 로터와 이격된 간격이 형성되고 상기 회전축과 함께 회전되지 않는 고정자와,

상기 회전축의 끝단을 탄발지지하는 리턴스프링과,

상기 간격으로 토출되어 토출구쪽으로 빠져나가는 토출 오일을 상기 로터의 상면으로 피드백시키는 피드백라인

을 포함해 구성된 것을 특징으로 하는 한다.

상기 간격은 나선형 공간을 이루는 것을 특징으로 한다.

상기 나선형 공간이 형성되도록 상기 로터의 하면이 편평하게 이루어지고, 상기 고정자의 상면이 나선가이드면으로 나선형상을 이룬다.

이러한 본 발명의 가변용량형 오일펌프는 피드백 압력을 로터에 직접가해 고속회전시 토출체적을 좁혀주므로 가변체적을 위한 구성 부품수량이 축소되고 그에 따른 원가와 중량이 저감될 수 있는 효과가 있고, 아우터링과 이동부 및 리턴스프링을 이용할 때에 비해 동일 토출유량시 40~50%가량 토출면적을 축소할 수 있는 효과가 있게 된다.

도 1(가),(나)는 본 발명에 따른 가변용량형 오일펌프의 구성도이고, 도 2는 가변용량형 오일펌프의 유량선도이며, 도 3은 종래에 따른 가변용량형 오일펌프의 구성도이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1(가)는 본 발명에 따른 가변용량형 오일펌프의 구성도를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 가변용량형 오일펌프는 회전축(30)에 고정되어 회전축(30)과 함께 회전되는 로터(10)와, 상기 로터(10)에 방사상으로 형성된 슬롯(10a)에 끼워져 상기 슬롯(10a)을 따라 움직이는 블레이드(11)와, 상기 회전축(30)과 함께 회전하지 않도록 결합된 고정자(20)와, 상기 회전축(30)의 끝단을 탄발지지하는 리턴스프링(40)으로 구성한다.

본 실시예에 따른 가변용량형 오일펌프에는 로터(10)의 회전으로 토출된 오일이 빠져나가는 토출구와, 토출구쪽으로 빠져나가는 토출 오일의 일부를 상기 로터(10)쪽으로 다시 피드백시키는 피드백라인이 형성된다.

상기와 같은 토출구와 피드백라인은 오일펌프의 하우징에 형성하는 통상적인 구성이며, 상기 피드백라인은 피드백되는 오일의 가압력이 상기 로터(10)의 상면에 직접적으로 가해지도록 설계 변경된다.

상기 블레이드(11)의 수량은 오일펌프의 용량에 따라 다르고, 상기 슬롯(10a)은 블레이드(11)의 수량과 동일하다.

상기 로터(10)와 상기 고정자(20)는 상기 회전축(30)의 축상으로 간격을 두고 배열되며, 상기 간격으로는 오일팬에서 펌핑된 오일이 유입된 후 토출된다.

상기 간격이 형성하는 공간은 로터(10)의 편평한 하면과 고정자(20)의 나선형상의 나선가이드면(21)을 형성한 상면으로 인해 나선형공간이 형성된다.

상기 블레이드(11)는 로터(10)의 슬롯(10a)에 끼워져 수직하게 배열되고 슬롯(10a)을 따라 움직일 수 있는 구조로 이루어진다.

이에 따라, 로터(10)가 회전되면 블레이드(11)는 로터(10)의 슬롯(10a)에서 빠져나온 길이가 고정자(20)의 나선가이드면(21)을 따라 변화된다.

도 1(나)는 본 발명에 따른 가변용량형 오일펌프의 고회전시 작동상태를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 가변용량형 오일펌프는 도 1(가)와 같은 저속회전시 토출체적B에서 고속회전시 토출체적Bb와 같이 좁아지고, 이러한 토출체적의 B->Bb 축소로 오일펌프의 소비동력이 감소된다.

상기와 같은 작용이 이루어지려면, 토출구쪽으로 토출되는 오일이 로터(10)쪽으로 충분히 피드백되고, 피드백된 오일 가압력(F)이 로터(10)를 고정자(20)쪽으로 밀어낼 수 있는 크기를 가질 경우이다.

즉, 충분한 크기의 오일 가압력(F)이 로터(10)의 상면에 가해지면, 상기 로터(10)는 고정자(20)쪽으로 밀려 내려가고 동시에 상기 로터(10)가 고정된 회전축(30)도 밀려 내려간다.

상기 로터(10)의 고정자(20)쪽 접근은 로터(10)와 고정자(20)의 사이공간의 간격을 좁혀 토출체적(Bb)을 좁히게 되고, 토출체적(Bb)의 축소는 토출구쪽으로 토출되는 토출 유량을 줄이므로 오일펌프의 소비동력을 감소시키게 된다.

상기 로터(10)가 고정자(20)쪽으로 접근해 로터(10)와 고정자(20)의 사이공간의 간격을 좁히더라도 블레이드(11)로 인한 문제가 발생되지 않는데, 이는 상기 블레이드(11)가 로터(10)의 슬롯(10a)으로 들어가고 빠져 나올 수 있는 결합 구조에 기인한다.

상기 로터(10)와 함께 밀려 내려간 회전축(30)은 회전축(30)을 탄발지지하는 리턴스프링(40)을 압축하고, 상기 회전축(30)에 가해지는 리턴스프링(40)의 탄성반발력은 피드백으로 인해 로터(10)쪽에 가해지는 가압력(F)에 대한 반발력으로 작용된다.

이에 따라, 도 1(나)의 고속회전에서 도 1(가)와 같이 저속회전되면, 상기 피드백으로 인한 가압력(F)이 점진적으로 작아져 상기 리턴스프링(40)이 가하는 탄성반발력을 이기지 못하는 상태로 역전되고, 회전축(30)은 상기 탄성반발력으로 다시 위로 올라가 로터(10)를 상승시켜 토출체적을 증가시키게 된다.

이러한 상태는 상기 리턴스프링(40)에 축적되었던 탄성반발력이 모두 사라질 때까지 점진적으로 이루어진다.

이와 같이 본 실시예에 의한 가변용량형 오일펌프는 블레이드(11)가 로터(10)에 수평방향이 아닌 수직방향으로 끼워지고, 고속회전시 피드백되는 오일의 가압력(F)이 로터(10)의 상면으로 직접 작용해 종래구조와 동일한 토출유량시 약 40~50% 정도의 토출면적이 축소될 수 있게 된다.

10 : 로터 10a : 슬롯
11 : 블레이드 20 : 고정자
21 : 나선가이드면 30 : 회전축
40 : 리턴스프링

Claims (3)

1. 회전축에 고정되어 상기 회전축과 함께 회전되는 로터와;
   오일을 토출하는 토출체적을 갖도록 상기 로터와 이격되어 나선형 공간을 이루는 간격이 형성되며, 그 끝단이 리턴스프링으로 탄발지지되고, 상기 회전축과 함께 회전되지 않는 고정자와;
   상기 로터에 방사상으로 형성된 슬롯에 수직하게 끼워지고, 상기 로터의 회전시 상기 간격을 형성하는 상기 고정자의 나선가이드 상면을 따라 변화되도록 상기 슬롯을 따라 움직이는 블레이드와;
   상기 간격으로 토출되어 토출구쪽으로 빠져나가는 토출 오일의 피드백으로 가압되는 상기 로터로 인해 상기 회전축이 상기 리턴스프링을 압축하면, 상기 간격이 축소되도록, 상기 토출 오일을 상기 로터의 상면으로 피드백시키는 피드백라인;
   을 포함해 구성된 것을 특징으로 하는 가변용량형 오일펌프.
   
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