KR101262559B1

KR101262559B1 - 엔진 오일펌프

Info

Publication number: KR101262559B1
Application number: KR1020110055627A
Authority: KR
Inventors: 정병환; 정원조
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2013-05-08
Also published as: KR20120136601A; US20120315177A1; CN102817829A; CN102817829B; JP2012255428A; DE102011055063A1; US9074500B2; JP6054021B2

Abstract

본 발명의 엔진 오일펌프는 이너로터(1)와 아우터로터(2)의 회전으로 형성되는 오일 충진공간인 오일포켓(3)으로 아래로 볼록한 유선형상으로 와류흐름(Vortex Flux)을 형성시키는 둑(11)이 갖추어진 플런지 풀(10)을 형성하고, 상기 플런지 풀(10)에서 발생되는 오일의 와류흐름(Vortex Flux)을 이용하여 오일유입부(6)로 유입된 후 급격한 단면축소부위인 기밀형성면(5)을 지나 압력상승된 오일의 에너지를 소모함으로써, 오일포켓(3)으로 모여진 오일의 압력을 낮게 유지할 수 있어 오일토출경로에 최적화된 토출구배(W)를 적용하지 않더라도 맥동소음을 크게 저감시키는 특징을 갖는다.

Description

엔진 오일펌프{Engine Oil Pump}

본 발명은 엔진 오일펌프에 관한 것으로, 특히 고압오일의 에너지 소모를 유도하여 오일 토출시 맥동소음을 유발할 수 있는 급격한 압력 변동을 형성하지 않는 엔진 오일펌프에 관한 것이다.

일반적으로 엔진 오일펌프는 엔진에 오일을 공급하는 작용을 한다.

도 4(가)는 펌프케이스(400)내에 구비되어 회전되는 이너로터(100)와 아우터로터(200)를 도시한 것으로서, 도시된 바와 같이 이너로터(100)와 아우터로터(200)는 회전될 때 오일이 충진되는 공간인 오일포켓(300)을 형성함으로써, 펌핑된 오일이 오일포켓(300)을 거쳐 토출부를 빠져나가 엔진의 각 부위로 공급되어진다.

도 4(나)는 오일포켓(300)의 단면구조로서, 도시된 바와 같이 오일포켓(300)은 오일유입부(600)로 유입되어 오일토출부(700)로 빠져나가는 경로에 형성되고, 오일유입부(600)와 오일토출부(700)를 구획하면서 로터(100,200)가 밀착되는 기밀형성면(500)를 형성한다.

이로 인해, 상기 오일포켓(300)은 그 크기가 로터(100,200)의 회전 방향에 따라 오일유입부(600)에서 기밀형성면(500)쪽으로 갈수록 점점 커지다가 기밀형성면(500)에 이르러서 최대 크기를 이룬 후, 기밀형성면(500)를 통과하면서 점점 작아져 토출부로 오일을 방출하여 준다.

하지만, 상기와 같은 오일포켓(300)에서는 오일유입부(600)와 오일토출부(700)사이에 형성되는 기밀형성면(500)으로 인해 단면이 급격히 축소됨으로써, 오일이 오일유입부(600) -> 기밀형성면(500)로 흐를 때 기밀형성면(500)부위에서 급격한 압력상승을 가져와 오일포켓(300)내 오일의 압력을 고압으로 높여주게 된다.

이에 반해, 오일이 기밀형성면(500) -> 오일토출부(700)로 흐를 땐 오일토출부(700)쪽에서 단면이 급격히 넓어짐으로써 오일의 압력을 낮춰주게 된다.

상기와 같이 오일이 오일유입부(600) -> 기밀형성면(500) -> 오일토출부(700)으로 흐르는 과정에서 압력변화 폭이 크면, 압력 변동에 의한 맥동 소음이 발생될 수밖에 없다.

전술한 도 4(나)에는 맥동 소음이 일어나는 압력 변동을 줄이기 위한 단면구조를 나타내는데, 도시된 바와 같이 기밀형성면(500)에서 오일토출부(700)로 이어지는 경계에 토출구배(W)를 형성해줌으로써 오일의 급격한 압력 변동을 방지하고, 이로 인해 맥동 소음 크기를 줄여 주게 된다.

하지만, 상기와 같이 토출구배(W)를 이용하게 되면, 토출구배(W)의 경사면 길이가 충분히 길어야 만 급격한 압력변동 방지하는 목적을 효과적으로 달성할 수 있고, 이러한 효과를 위해선 토출구배(W)의 경사면 길이가 오일펌프의 사양에 따라 각각 달라야 하는 번거로움이 있고, 특히 오일펌프의 성능 변화시엔 그에 따른 최적 설계도 함께 이루어져야 하므로 지속적인 최적화 작업이 필요할 수밖에 없게 된다.

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 오일펌핑시 일시적인 오일충진공간을 이루는 오일포켓의 기밀면에 의한 단면축소로 압력 상승되는 오일의 에너지가 와류(Vortex)를 통해 소모됨으로써 오일포켓의 오일압력 자체를 크게 낮춰주고, 오일포켓의 낮춰진 오일압력으로 오일포켓에서 이어지는 단면확장구간을 지나는 오일의 압력변화폭을 크게 낮춰줌으로써 맥동소음도 크게 줄일 수 있는 엔진 오일펌프를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엔진 오일펌프는 이너로터와 아우터로터의 회전으로 형성된 오일포켓에 펌핑된 오일이 단면축소구간을 지난 후 토출되기 전 일시적으로 모일 때 와류흐름(Vortex Flux)을 형성하고, 상기 와류흐름으로 압력상승된 오일 에너지를 소모하여 압력을 낮춰줌으로써 단면확장구간인 토출구배구간을 지나 토출될 때 급격한 오일압력변화를 방지하는 플런지풀이 포함되어 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 플런지풀은 상기 오일포켓부위에 형성되어진다.

상기 플런지풀은 오일이 와류흐름을 형성하는 공간인 풀공간과, 상기 풀공간을 특정한 형상으로 만들고 오일흐름을 와류흐름으로 유도하는 둑으로 이루어진다.

상기 둑은 상기 풀공간을 향하는 풀형성면과 그 반대쪽에서 상기 오일토출부를 향하는 둑형성면을 이용해 대략 삼각형상으로 이루어지되, 상기 풀형성면은 오일에 와류흐름(Vortex Flux)을 형성시키는 형상으로 이루어진다.

상기 풀형성면은 상기 둑의 기저면에서 그 꼭대기로 향하면서 아래로 볼록한 형상으로 유선형을 이루게 된다.

상기 둑은 상기 플런지풀이 형성되고 상기 오일포켓에서 오버플로우되는 오일이 빠져나가는 오일토출부의 공간을 완전히 차단시키지 않는 둑높이(B)를 갖고, 상기 풀공간은 상기 둑이 그 반대쪽 벽면에 대해 이격된 둑위치간격(A)으로 그 크기를 가변시키게 된다.

상기 둑높이(B)는 상기 오일토출부의 유로폭(H)대비 80%를 초과하지 않게 된다.

상기 풀공간은 펌핑된 오일이 오일유입부를 지나 상기 오일포켓에 모여지기 위해 통과하는 급격한 단면 축소구간인 기밀형성면과 동일 높이이고, 상기 풀공간의 바닥은 아래로 오목한 형상으로 이루어진다.

이러한 본 발명은 오일펌핑시 일시적인 오일충진공간을 이루는 오일포켓에서 와류(Vortex)가 오일의 에너지 소모를 촉진하여 단면 확장구간을 지나 토출될 때 급격한 오일압력 변화가 방지될 수 있는 효과가 있게 된다.

또한, 본 발명은 오일포켓에 형성되는 와류(Vortex)로 오일압력을 낮춰주므로 단면확장구간을 지나더라도 급격한 압력변화가 일어나지 않아 맥동소음도 크게 줄어드는 효과도 있게 된다.

또한, 본 발명은 오일펌핑시 일시적인 오일충진공간을 이루는 오일포켓의 오일압력 자체를 낮춰 단면확장구간의 토출구배에 의한 영향을 거의 받지 않으므로, 토출구배를 이용할 때 요구되던 오일펌프의 사양에 따른 토출구배 경사면 길이의 최적화 작업도 요구되지 않는 효과가 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 엔진 오일펌프의 내부구성도이고, 도 2(가)내지(마)는 본 발명에 따른 엔진 오일펌프에 형성된 플런지풀의 변형례이며, 도 3은 본 발명에 따른 엔진 오일펌프의 소음선도이고, 도 4(가),(나)는 종래에 따른 엔진 오일펌프의 내부구성도이다.

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 실시예에 따른 엔진 오일펌프의 내부구성을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 엔진 오일펌프에는 펌프케이스(4)내에는 회전되어 오일을 펌핑하는 이너로터(1)와 아우터로터(2)가 포함되고, 이너로터(1)와 아우터로터(2)에는 회전시 펌핑되어 토출되는 오일이 일시적으로 충진되는 공간인 오일포켓(3)이 형성되어진다.

도 1(나)는 본 실시예에 따른 펌프케이스(4)의 내부구조를 도시한 것으로서, 상기 펌프케이스(4)에는 펌프케이스(4)의 한쪽부위를 오일이 펌핑되어 유입되는 오일유입부(6)로 구획하고, 동시에 펌프케이스(4)의 반대쪽부위를 펌핑된 오일이 오일포켓(3)을 지나 토출되는 오일토출부(7)로 구획하는 기밀형성면(5)이 형성되고, 상기 기밀형성면(5)으로 구획되어진 펌프케이스(4)의 오일토출부(7)쪽에는 오일포켓(3)을 이루는 플런지 풀(10)이 형성되어진다.

상기 플런지 풀(10)은 오일포켓(3)에 모여진 오일에 와류(Vortex)를 만들어 줌으로써 오일의 에너지가 압력상승으로 전환되지 못하도록 에너지 소모를 촉진하게 된다.

이를 위해, 상기 플런지 풀(10)은 다양한 형상을 이루는 풀공간(12)과, 기밀형성면(5)으로 구획되어진 펌프케이스(4)의 오일토출부(7)의 공간을 점유하여 풀공간(12)으로 오일을 모아주면서 와류흐름을 형성시켜 주는 둑(11)으로 이루어진다.

상기 둑(11)은 오일토출부(7)의 공간을 완전히 차단시키지 않도록 돌출되고, 풀공간(12)을 향하는 풀형성면(11a)과 그 반대쪽에서 오일토출부(7)를 향하는 둑형성면(11b)을 이용해 대략 삼각형상으로 이루어지게 된다.

상기 둑(11)은 플런지 풀(10)을 특정하므로 본 실시예에서는 둑(11)의 둑위치간격(A)과 둑높이(B)를 이용해 플런지 풀(10)의 최적 설계가 구현되어진다.

일례로, 둑(11)의 둑위치간격(A)은 이너로터(1)의 1개의 기어이 거리(1치 거리)이상으로 할 때, 둑높이(B)는 오일토출부(7)를 막지 않도록 오일토출부(7)의 유로폭(H)대비 약 80% 이하로 설정되어진다.

이때, 둑높이(B)가 유로폭(H)대비 80% 로 제한된 것은, 만약 그 이상의 높이에선 오버플로우(Overflow) 되어 빠져나가는 오일이 저항을 받게 됨으로써 플런지 풀(10)의 압력이 높아질 수밖에 없고, 이로 인하여 맥동을 발생시키는 다양한 원인중 하나로 작용하여 맥동이 발생됨에 기인된다.

상기와 같은 구조에서 풀공간(12)을 향하는 둑(11)의 풀형성면(11a)은 둑높이(B)의 높이에 의해 설정되는 오일 수면에서 둑높이(B)의 전구간에 걸쳐 자연스럽게 연결되는 형상을 가지며, 본 실시예에서는 풀형성면(11a)이 둑(11)의 기저면에서 그 꼭대기로 향하면서 아래로 볼록한 형상인 유선형을 이룸으로써 오일 흐름을 풀공간(12)의 안쪽을 향하도록 하고 동시에 와류형성을 유도할 수 있게 된다.

상기 풀공간(12)은 모여진 오일이 토출형성부(7)쪽으로 자연스럽게 오버플로우(Overflow)되도록 기밀형성면(5)과 동일 높이로 일체화된 구조로 형성되어진다.

또한, 상기 풀공간(12)의 바닥은 좀 더 많은 오일을 머무르게 하기 위하여 오목한 형상으로 이루어진다.

한편, 상기 풀공간(12)은 오일의 에너지 소모율을 높일 수 있는 다양한 형상을 이루게 되는데, 도 2(가)내지 (마)는 풀공간(12)의 다양한 변형례를 나타낸다.

도 2(가)에 도시된 풀공간(12)은 둑높이(Ba)를 유로폭(H)대비 제한조건인 80%에 최대한 맞추어 오일이 머무는 깊이를 최대로 하고, 동시에 둑위치간격(Aa)을 둑(11)의 반대쪽 벽면으로 보다 근접시킬 때 형성되는 풀형상(Ka)을 나타낸다.

도 2(나)에 도시된 풀공간(12)은 도 2(가)의 풀공간(12)과 유사하도록 둑높이(Bb)를 형성하지만 이에 비하여 둑위치간격(Ab)을 상대적으로 둑(11)의 반대쪽 벽면으로 보다 근접시킬 때 형성되는 풀형상(Kb)을 나타낸다.

도 2(다)에 도시된 풀공간(12)은 둑높이(Bc)를 유로폭(H)대비 제한조건인 80%에 비해 크게 낮추어 오일이 머무는 깊이를 보다 축소하고, 동시에 둑위치간격(Ac)을 둑(11)의 반대쪽 벽면에서 보다 멀리할 때 형성되는 풀형상(Kc)을 나타낸다.

도 2(라)에 도시된 풀공간(12)은 도 2(다)의 풀공간(12)과 유사하도록 둑높이(Bd)를 형성하지만 이에 비하여 둑위치간격(Ad)을 상대적으로 둑(11)의 반대쪽 벽면에서 더욱 멀리할 때 형성되는 풀형상(Kd)을 나타낸다..

도 2(마)에 도시된 풀공간(12)은 도 2(라)의 풀공간(12)과 유사하도록 둑높이(Be)를 형성하지만이에 비하여 둑위치간격(Ae)을 상대적으로 둑(11)의 반대쪽 벽면에서 최대한 멀리할 때 형성되는 풀형상(Ke)을 나타낸다..

상기와 같이 본 실시예에서는 풀공간(12)의 풀형상(Ka,Kb,Kc,Kd,Ke)을 다양하게 변형함으로써, 오일 토출시 풀공간(12)은 모여진 후 토출형성부(7)쪽으로 자연스럽게 오버플로우(Overflow)되는 정도를 조절할 수 있고, 이로부터 맥동소음저감에 대한 효율성을 더욱 높여줄 수 있게 된다.

전술한 종래와 같이 엔진 오일펌프가 구동되면, 펌핑된 오일은 오일유입부(6)에서 기밀형성면(5)을 거쳐 이너로터(1)와 아우터로터(2)의 회전에 따라 형성된 오일포켓(3)에 일시적으로 모인 후, 자연적으로 토출형성부(7)쪽으로 오버플로우(Overflow)되어 오일토출부(7)로 토출됨으로써 엔진의 각 부위로 오일이 공급될 수 있게 된다.

상기와 같은 과정에서 오일유입부(6)를 지난 오일은 급격한 단면축소부위인 기밀형성면(5)으로 유입됨으로써 압력이 높게 상승될 수밖에 없다.

이와 같이 고 압력 상태에서 오일이 급격한 단면확장부위인 토출형성부(7)로 오버플로우되면 큰 압력변화로 맥동소음을 발생시키게 되지만, 본 실시예에서는 플런지 풀(10)의 작용으로 고 압력 상태의 오일에 와류흐름(Vortex Flux)이 형성됨으로써 맥동소음을 일으키는 큰 압력변화가 일어나지 않게 된다.

즉, 플런지 풀(10)로 인해 오일이 와류흐름(Vortex Flux)을 형성하고 동시에 이를 통해 높아진 에너지를 소모해 낮은 에너지 레벨상태로 전환됨으로써, 급격한 단면축소부위인 기밀형성면(5)을 지남에 따라 오일의 압력상승이 이루어졌더라도 오일포켓(3)에 모여지면 다시 낮아질 수 있게 된다.

그러므로, 엔진 오일펌프가 오일토출경로의 구조적 특성으로 인해 급격한 단면축소 및 단면확장 구조를 가질 수밖에 없더라도 오일포켓(3)에 모여진 오일압력을 크게 낮출 수 있고, 이러한 특징은 종전과 같이 기밀형성면(5)과 오일토출부(7)의 경계면을 잇는 경사면의 토출구배(W)를 펌프사양에 맞춰 최적화하기 위한 설계과정을 요구하지 않는 편리함이 있게 된다.

도 3은 엔진 오일펌프의 실제적인 실험에 따른 소음선도를 나타낸다.

종래와 같이 기밀형성면(5)과 오일토출부(7)의 경계면을 잇는 경사면의 토출구배(W)를 이용해 맥동소음을 줄일 때 엔진 오일펌프의 소음성능을 기준으로 할 때, 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 플런지 풀(10)을 이용함으로써 약 10dB 이상의 맥동소음 저감을 가져올 수 있게 된다.

전술된 바와 같이 본 실시예에 따른 엔진 오일펌프는 이너로터(1)와 아우터로터(2)의 회전으로 형성되는 오일 충진공간인 오일포켓(3)으로 아래로 볼록한 유선형상으로 와류흐름(Vortex Flux)을 형성시키는 둑(11)이 갖추어진 플런지 풀(10)을 형성하고, 상기 플런지 풀(10)에서 발생되는 오일의 와류흐름(Vortex Flux)을 이용하여 오일유입부(6)로 유입된 후 급격한 단면축소부위인 기밀형성면(5)을 지나 압력상승된 오일의 에너지를 소모함으로써, 오일포켓(3)으로 모여진 오일의 압력을 낮게 유지할 수 있어 오일토출경로에 최적화된 토출구배(W)를 적용하지 않더라도 맥동소음을 크게 저감시킬 수 있게 된다.

1 : 이너로터 2 : 아우터로터
3 : 오일포켓 4 : 펌프케이스
5 : 기밀형성면 6 : 오일유입부
7 : 오일토출부 10 : 플런지 풀
11 : 둑 11a : 풀형성면
11b : 둑형성면 12 : 풀공간
A : 둑위치간격 B : 둑높이
K : 풀형상 W : 토출구배

Claims

이너로터와 아우터로터의 회전으로 형성된 오일포켓에 펌핑된 오일이 단면축소구간을 지난 후 토출되기 전 일시적으로 모일 때 와류흐름(Vortex Flux)을 형성하고, 상기 와류흐름으로 압력상승된 오일 에너지를 소모하여 압력을 낮춰줌으로써 단면확장구간인 토출구배구간을 지나 토출될 때 급격한 오일압력변화를 방지하는 플런지풀이 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 엔진 오일펌프.
청구항 1에 있어서, 상기 플런지풀은 상기 오일포켓부위에 형성되어진 것을 특징으로 하는 엔진 오일펌프.
청구항 2에 있어서, 상기 플런지풀은 오일이 와류흐름을 형성하는 공간인 풀공간과, 상기 풀공간을 특정한 형상으로 만들고 오일흐름을 와류흐름으로 유도하는 둑으로 이루어진 것을 특징으로 하는 엔진 오일펌프.
청구항 3에 있어서, 상기 둑은 상기 풀공간을 향하는 풀형성면과 그 반대쪽에서 오일토출부를 향하는 둑형성면을 이용해 삼각형상으로 이루어지되, 상기 풀형성면은 오일에 와류흐름(Vortex Flux)을 형성시키는 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 엔진 오일펌프.
청구항 4에 있어서, 상기 풀형성면은 상기 둑의 기저면에서 그 꼭대기로 향하면서 아래로 볼록한 형상으로 유선형을 이루는 것을 특징으로 하는 엔진 오일펌프.
청구항 4에 있어서, 상기 둑은 상기 플런지풀이 형성되고 상기 오일포켓에서 오버플로우되는 오일이 빠져나가는 상기 오일토출부의 공간을 완전히 차단시키지 않는 둑높이(B)를 갖고, 상기 풀공간은 상기 둑이 그 반대쪽 벽면에 대해 이격된 둑위치간격(A)으로 그 크기를 가변시키는 것을 특징으로 하는 엔진 오일펌프.
청구항 6에 있어서, 상기 둑높이(B)는 상기 오일토출부의 유로폭(H)대비 80%를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 엔진 오일펌프.
청구항 3에 있어서, 상기 풀공간은 펌핑된 오일이 오일유입부를 지나 상기 오일포켓에 모여지기 위해 통과하는 급격한 단면 축소구간인 기밀형성면과 동일 높이인 것을 특징으로 하는 엔진 오일펌프.
청구항 8에 있어서, 상기 풀공간의 바닥은 아래로 오목한 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 엔진 오일펌프.