KR101261141B1

KR101261141B1 - 2단 릴리프 밸브를 구비한 엔진용 오일공급장치

Info

Publication number: KR101261141B1
Application number: KR1020100132964A
Authority: KR
Inventors: 권혁인; 김진용
Original assignee: 명화공업주식회사
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2013-05-06
Also published as: US20120260884A1; KR20120071421A

Abstract

본 발명은 충분한 윤활작용이 이루어지지 않는 저속시에는 엔진속도에 비례하여 충분한 양의 작동유가 공급되게 하고, 원활한 윤활작용이 이루어지는 중속과 고속범위에서는 작동유의 유량을 감소시켜 크랭크샤프트에 가해지는 회전부하를 저감시켜 줌으로써, 적절한 유량 공급으로 윤활작용을 높일 수 있을 뿐만 아니라 엔진부하를 저감시켜 연비를 향상시킬 수 있도록 한 2단 릴리프 밸브를 구비한 엔진용 오일공급장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

2단 릴리프 밸브를 구비한 엔진용 오일공급장치{OIL SUPPLYING APPARATUS FOR ENGINE PROVIDED WITH 2 STAGE RELIEF VALVE}

본 발명은 2단 릴리프 밸브를 구비한 엔진용 오일공급장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오일공급장치가 엔진의 중속구간과 고속구간의 2 단계에서 공급유압을 릴리프시킴으로써, 윤활을 필요로 하는 엔진의 부분에 과다하게 유압공급이 이루어지지 않게 되어서, 엔진의 회전부하를 줄여 연비를 향상시킬 수 있도록 한 2단 릴리프 밸브를 구비한 엔진용 오일공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 엔진에는 피스톤과 크랭크축과 같이 작동부위에 윤활작용을 할 수 있도록 윤활장치를 필요로 한다. 특히, 윤활장치에는 오일과 같은 작동유를 윤활작용이 필요한 곳으로 공급할 수 있게 하는 오일펌프와 같은 오일공급장치를 필요로 한다.

특히, 로터방식의 오일공급장치는 엔진속도에 비례하여 토출되는 작동유량이 조절될 수 있도록 크랭크샤프트에 연결하여 사용한다. 따라서, 기존의 오일공급장치는 엔진속도에 비례하여 토출하는 작동유의 유량이 커지게 된다.

하지만, 이러한 오일공급장치는 윤활을 필요로 하는 부분의 윤활 상태에 상관없이 엔진속도에 비례하여 작동유를 토출하기 때문에 엔진의 연비를 떨어뜨리는 요인으로 작용하였다. 즉, 초기 시동시에는 충분한 량의 작동유가 공급되지 않기 때문에 엔진속도에 비례하여 충분한 작동유를 공급해 줄 필요가 있으나, 엔진속도가 중속과 고속일 때에는 충분한 량의 작동유가 공급될 수 있는 상태이기 때문에 엔진속도에 비례하여 작동유를 공급하는 경우 필요 이상 많은 작동유가 공급되게 된다. 그리고, 이처럼 중속과 고속에서 과다한 양의 작동유를 공급시키기 위해서는 오일공급장치에서 불필요한 동력소모가 이루어지기 때문에 엔진의 연비를 떨어뜨리는 요인으로 작용하였다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 충분한 윤활작용이 이루어지지 않는 저속 시에는 엔진속도에 비례하여 충분한 양의 작동유가 공급되게 하고, 원활한 윤활작용이 이루어지는 중속과 고속범위에서는 작동유의 유량을 감소시켜 크랭크샤프트에 가해지는 회전부하를 저감시켜 줌으로써, 적절한 유량 공급으로 윤활작용을 높일 수 있을 뿐만 아니라 엔진부하의 저감시켜 연료소모량을 감소시켜 연비를 향상시킬 수 있도록 한 2단 릴리프 밸브를 구비한 엔진용 오일공급장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 2단 릴리프 밸브를 구비한 엔진용 오일공급장치는, 오일의 입출입이 가능하도록 입구측과 출구측이 구비된 오일펌프하우징; 오일펌프하우징의 내부에 장착되어 엔진속도에 비례하여 구동되는 로터; 입구측과 출구측 사이의 작동유압에 의해 작동되는 릴리프밸브; 및 입구측과 릴리프밸브 사이에 형성된 제1 및 제2유로;를 포함하고, 릴리프밸브는 엔진회전수에 비례하여 저속-중속-중고속-고속으로 탄성지지를 받으면서 열리고, 중속과 고속에서는 일정한 출구측의 작동유량이 제1 또는 제2유로를 통해 입구측으로 리턴되는 것을 특징으로 한다.

특히, 릴리프밸브는, 로터가 저속으로 회전할 때에 출구측의 작동유압에 상관없이 제1 및 제2유로를 막아주고, 로터가 중속으로 회전할 때에 출구측의 유압에 의해 열리면서 출구측 작동유의 일부를 제2유로를 통해 입구측으로 리턴시켜 주며, 로터가 중고속으로 회전할 때에 출구측의 작동유압에 의해 더욱 열리면서 제1 및 제2유로를 막아주고, 로터가 고속으로 회전할 때에 출구측의 유압에 의해 열리면서 출구측의 작동유 일부가 제1유로를 통하여 입구측으로 리턴시켜 주는 것을 특징으로 한다.

또한, 릴리프밸브는, 양단이 각각 입구측과 출구측으로부터 분기된 분기관에 연결되게 설치되는 밸브하우징; 중속에서 출구측과 제2유로가 연통되도록 유로공이 형성되고, 고속에서 출구측과 제1유로를 연통시켜 주도록 밸브하우징 내부에 장착된 밸브체; 및 밸브하우징 내부에 장착되어 출구측으로부터 유입되는 작동유압력에 의해 작동되는 밸브체에 복원력을 제공해 주는 탄성스프링;을 포함한다.

본 발명의 2단 릴리프 밸브를 구비한 엔진용 오일공급장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

1) 엔진의 초기시동시와 같이 충분한 윤활작용이 이루어지지 않는 경우에는 많은 유량의 작동유를 공급하고, 엔진속도가 중속과 고속 범위와 같이 과다한 작동유가 공급되는 경우에는 작동유의 공급량을 줄여 윤활작용에 필요한 작동유량만을 공급시켜 주기 때문에 윤활효과를 높일 수 있다.

2) 중속과 고속 구간에서 작동유량을 줄여줌으로써 크랭크샤프트에 가해지는 회전부하가 줄어들게 되고, 결과적으로 엔진의 연료소모량을 저감시켜 연비를 향상시켜 주는 효과를 얻게 된다.

3) 중고속 구간에서 엔진에 가해지는 오일공급장치에 의한 부하를 줄여주기 때문에 이 구간에서의 엔진출력을 향상시켜 준다.

4) 그 구조가 간단하여 최소한의 비용으로 본 발명의 효과를 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오일공급장치의 구성을 보여주기 위하여 일부를 단면한 단면도.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 오일공급장치의 작동상태를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 개략도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 오일공급장치의 작동유의 압력과 엔진속도의 관계를 보여주기 위한 그래프.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

(실시예)

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오일공급장치의 구성을 보여주기 위하여 일부를 단면한 단면도이고, 도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 오일공급장치의 작동상태를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 개략도이다. 그리고 도 2a에서 은선으로 표시된 화살표는 작동유의 이송방향을 나타낸다.

본 발명의 실시예에 따른 오일공급장치(1000)는, 엔진속도에 비례하여 작동유량을 공급시켜 주는 오일펌프하우징(100) 및 로터(200), 출력측의 작동유 일부를 입력측으로 리턴시켜 주기 위한 릴리프밸브(300), 엔진속도가 중속일 때에 오일펌프하우징(100)으로부터 출력되는 작동유량의 일부를 리턴시켜주도록 유로를 형성시켜 주기 위한 제1유로(400), 그리고 엔진속도가 고속일 때에 오일펌프하우징(100)으로부터 출력되는 작동유량의 일부를 리턴시켜주도록 유로를 형성시켜 주기 위한 제2유로(500)를 포함한다.

이하, 이들 각 구성요소들에 대하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

오일펌프하우징(100)은 내부에 내치(130)가 형성되어 있으며, 양측에는 작동유를 유입받아 소정의 압력으로 유출시킬 수 있도록 입구측(110)과 출구측(120)이 형성된다.

특히, 입구측(110)에는 후술하게 될 릴리프밸브(300)로부터 작동유를 리턴받을 수 있도록 분기관(111)이 구비되며, 출구측(120)에는 릴리프밸브(300)로 작동유를 분기시킬 수 있도록 또 다른 분기관(121)이 구비된다. 이들 분기관(111,121)은 각각 릴리프밸브(300)의 양단에 각각 연결된다.

로터(200)는 통상적으로 엔진의 크랭크샤프트와 연결되어 엔진의 속도와 비례하여 구동되는 회전체이다. 특히, 로터(200)에는 외주면에 외치(210)가 형성된다. 이 외치(210)는 로터(200)가 회전함에 따라 상기 내치(130)와의 사이에 있는 공간부를 압축하면서 여기에 채워진 작동유에 압력을 가해주게 된다. 이러한 로터(200)의 구동은 통상적으로 로터방식의 오일펌프에서 이미 잘 알려진 구성으로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.

릴리프밸브(300)는 양단에 각각 상기 분기관(111,121)과 연결된 밸브하우징(310), 이 밸브하우징(310) 내부에 장착되어 길이방향으로 동작하는 밸브체(320), 그리고 이 밸브체(320)에 항상 탄성력을 제공하는 탄성스프링(330)을 포함한다.

밸브하우징(310)은 내부가 실린더 형상으로 빈 원기둥 형상으로 형성되며, 양단에는 각각 분기관(111,121)과 연결되어 입구측(110)과 출구측(120)으로부터 작동유압을 받도록 구성된다.

밸브체(320)는 일측에 분기관(121)을 통해 작동유를 공급받을 수 있도록 격실(321a)이 형성되고, 타측에 탄성스프링(330)이 장착될 수 있도록 자리면(322)이 형성된다.

특히, 상기 격실(321a)에는 출구측(120)의 작동유를 입구측(110)으로 리턴시킬 수 있도록 유로공(321)이 형성된다. 이때, 유로공(321)은 엔진속도가 중속일 때에 후술하게 될 제2유로(500)와 연통될 수 있는 위치에 형성한다.

또한, 격실(321a)은 엔진속도가 중고속 이하에서는 제1 및 제2유로(400,500)를 막게 하고 엔진속도가 고속일 때에는 분기관(121)과 제1유로(400)가 연통될 수 있는 길이로 제작한다.

탄성스프링(330)은 밸브체(320)의 후부에 탄성력을 제공하여 이 밸브체(320)가 밸브하우징(310) 내에서 출구측(120)을 막아주는 역할을 한다. 이러한 탄성스프링(330)은 일단이 밸브하우징(310) 내부에 지지되고, 타단이 상기 자리면(322)에 안착되게 설치된다.

제1유로(400)와 제2유로(500)는 입구측(110)과 상기 밸브하우징(310) 사이에 연통가능하도록 형성된 유로이다. 이때, 제1유로(400)와 제2유로(500)는 이들 사이에 유로공(321)이 위치하도록 형성된다. 그리고, 유로공(321)의 위치는, 도 2a에서와 같이, 밸브체(320)가 탄성스프링(330)의 탄성력과 입구측(110)의 작동유압에 의해 닫혀진 상태에 있을 때이다.

이와 같이 이루어진 제1유로(400)는 상기 밸브체(320)에 의해 닫혀진 상태를 유지하게 되며, 엔진이 고속으로 회전시 이 밸브체(320)가 출구측(120)의 압력에 의해 열리는 경우에만 입구측(110)과 연통되게 연결된다.

그리고, 제2유로(500)는 밸브체(320)에 의해 닫혀진 상태를 유지하게 되며, 차량이 중속으로 회전시 밸브체(320)가 출구측(120)의 압력에 의해 열림에 따라 유로공(321)과 연통되어 출구측(120)과 입구측(110)을 연통되게 연결시켜 준다.

(실시예 의 동작)

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 오일공급장치의 작동상태를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 개략도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 오일공급장치의 작동유의 압력과 엔진속도의 관계를 보여주기 위한 그래프이다. 그리고 도 2a 내지 도 2d에서 은선으로 표시된 화살표는 작동유의 이송방향을 나타내고 실선으로 표시된 화살표는 리턴되는 작동유의 방향을 나타내며, 도 3에서 점선은 엔진속도에 비례하여 증가하는 압력변화선을 나타낸다.

본 발명의 실시예에 따른 오일공급장치(1000)는, 아래에서 설명하는 바와 같이 저속구간(A), 중속구간(B), 중고속구간(C) 그리고 고속구간(D)으로 나뉘어서 작동유의 압력이 달라진다.

먼저, 저속구간(A), 예를 들면 엔진속도가 1000RPM 미만에서는, 도 2a에서와 같이, 입구측(110)의 압력과 탄성스프링(330)의 탄성력의 세기를 합한 힘의 세기가 출구측(120)의 압력에 의한 힘보다 크기 때문에 제1유로(400)와 제2유로(500)가 모두 밸브체(320)에 의해 막힌 상태가 된다. 이에, 출구측(120)으로부터 출력되는 작동유의 압력은 로터(200)의 회전수, 즉 엔진속도와 비례하여 증가한다.

또한, 중속구간(B), 예를 들면 엔진속도가 1000~3000 RPM 사이에서는, 도 2b에서와 같이, 엔진속도의 증가로 출구측(120)이 입구측(110)의 압력보다 높아진다. 이에 밸브체(320)가 밸브하우징(310)의 길이방향 좌측으로 움직이며 열림에 따라 유로공(321)이 제2유로(500)와 연통된다.

이에 따라 출구측(120)의 압력은 그 일부가 제2유로(500)를 통하여 입구측(110)으로 리턴되어 도 3에서와 같이, 엔진속도에 비례하는 그래프인 점선 아래로 압력이 떨어진다.

그리고, 중고속구간(C), 예를 들면 엔진속도가 3000~3500 RPM 사이에서는, 도 2c에서와 같이, 출구측(120)의 압력이 중속구간(B) 보다 높아짐에 따라 밸브체(320)가 더욱 좌측으로 밀리게 된다. 이에, 제2유로(500)와 연통되었던 유로공(321)이 막히게 되어 출구측(120)의 압력이 입구측(110)으로 리턴되지 않게 된다.

따라서, 출구측(120)의 압력은 증가하게 되는데, 이때 중고속구간(C)의 압력은 도 3에서와 같이 중속구간(B)에서 이미 압력이 낮아진 상태에 있기 때문에, 낮은 압력상태에서부터 엔진속도과 비례하는 압력까지 상승한다.

마지막으로, 고속구간(D), 예를 들면 엔진속도가 3500 RPM 이상에서는, 도 2d에서와 같이, 출구측(120)의 압력이 중고속구간(C) 보다 높아짐에 따라 밸브체(320)가 더욱 좌측으로 밀리게 된다. 이에 따라, 밸브체(320)에 의해 막혀 있던 제1유로(400)가 개방되고, 출구측(120)의 유압 일부가 입구측(110)으로 리턴되면서 도 3에서와 같이 출력유압을 떨어뜨리게 되는 것이다.

이상에서 본 바와 같이 본 발명은 차량의 중속과 고속 구간의 2단계에서 공급유압을 릴리프시킴으로써, 윤활작용에서 요구되는 필요한 양만큼의 작동유의 유량을 공급할 수 있게 되고, 따라서 엔진에 가해지는 부하를 줄일 수 있게 되어서 연료소모율을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 엔진출력을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

100 : 하우징 110 : 입구측
111, 121 : 분기관 120 : 출구측
130 : 내치 200 : 로터
210 : 외치 300 : 릴리프밸브
310 : 밸브하우징 320 : 밸브체
321 : 유로공 321a : 격실
322 : 자리면 330 : 탄성스프링
400 : 제1유로 500 : 제2유로

Claims

작동유의 입출입이 가능하도록 입구측(110)과 출구측(120)이 구비된 오일펌프하우징(100);
상기 오일펌프하우징(100)의 내부에 장착되어 엔진속도에 비례하여 구동되는 로터(200);
상기 입구측(110)과 출구측(120) 사이의 작동유압에 의해 작동되는 릴리프밸브(300); 및
상기 입구측(110)과 상기 릴리프밸브(300) 사이에 형성된 제1 및 제2유로(400,500);를 포함하고,
상기 릴리프밸브(300)는,
양단이 각각 상기 입구측(110)과 출구측(120)으로부터 분기된 분기관(111,121)에 연결되게 설치되는 밸브하우징(310);
중속에서 상기 출구측(120)과 제2유로(500)가 연통되도록 유로공(321)이 형성되고, 고속에서 상기 출구측(120)과 제1유로(400)를 연통시켜 주도록 상기 밸브하우징(310) 내부에 장착된 밸브체(320); 및
상기 밸브하우징(310) 내부에 장착되어 상기 출구측(120)으로부터 유입되는 작동유압력에 의해 작동되는 상기 밸브체(320)에 복원력을 제공해 주는 탄성스프링(330);을 포함하고,
상기 릴리프밸브(300)는 엔진회전수에 비례하여 저속-중속-중고속-고속으로 탄성지지를 받으면서 열리고, 중속과 고속에서는 엔진회전수에 비례하여 출구측(120)의 작동유량이 상기 제1 또는 제2유로(400,500)를 통해 입구측(110)으로 리턴되는 것을 특징으로 하는 2단 릴리프 밸브를 구비한 엔진용 오일공급장치.
제 1 항에 있어서,
상기 릴리프밸브(300)는,
상기 로터(200)가 저속으로 회전할 때에 출구측(120)의 작동유압력에 상관없이 상기 제1 및 제2유로(400,500)를 막아주고,
상기 로터(200)가 중속으로 회전할 때에 상기 출구측(120)의 유압에 의해 열리면서 상기 출구측(120) 작동유의 일부를 상기 제2유로(500)를 통해 입구측(110)으로 리턴시켜 주며,
상기 로터(200)가 중고속으로 회전할 때에 상기 출구측(120)의 유압에 의해 더욱 열리면서 상기 제1 및 제2유로(400,500)를 막아주고,
상기 로터(200)가 고속으로 회전할 때에 상기 출구측(120)의 유압에 의해 열리면서 상기 출구측(120)의 작동유 일부를 상기 제1유로(400)를 통하여 상기 입구측(110)으로 리턴시켜 주는 것을 특징으로 하는 2단 릴리프 밸브를 구비한 엔진용 오일공급장치.
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