KR101294197B1

KR101294197B1 - 오일펌프용 릴리프밸브

Info

Publication number: KR101294197B1
Application number: KR1020120010566A
Authority: KR
Inventors: 이상진
Original assignee: 기아자동차주식회사; 현대자동차주식회사
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2013-08-08

Abstract

본 발명은, 단부측에 밸브작동홀이 마련되어 오일펌프로부터 오일이 토출되는 토출부와 연결되며, 측부에 바이패스홀이 마련되되 바이패스홀의 양 단부가 오일펌프로부터 오일이 토출되는 토출부 및 오일펌프에 오일을 흡입하는 흡입부에 각각 연결되도록 하는 밸브하우징; 상기 밸브하우징의 내부에 수용되며, 밸브작동홀을 통해 유입되는 오일의 토출압력에 의해 이동되고, 오일의 토출압력에 의해 이동시 바이패스홀의 양 단부가 서로 연통되거나 막혀지도록 하여 토출부에서 밸브하우징에 유입되는 오일을 흡입부로 바이패스시키는 스풀; 및 상기 스풀의 단부에 마련되며, 토출압력에 의해 이동된 스풀에 탄성 복원력을 제공하는 스프링;을 포함하여 구성되는 오일펌프용 릴리프밸브가 소개된다.

Description

오일펌프용 릴리프밸브{RELIEF VALVE FOR OIL PUMP}

본 발명은 릴리프밸브의 작동을 위한 오일의 압력구간과 토출압력에 의해 바이패스되는 오일의 압력구간이 서로 분리됨으로써, 릴리프밸브의 압력변동을 저감하여 오일펌프의 맥동압력을 줄이도록 하는 오일펌프용 릴리프밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 차량 등의 내연기관은 피스톤의 고속 움직임과 혼합기의 폭발행정 등으로 인해 실린더 내부가 고온 및 고압의 조건으로 구동되는 바, 실린더의 벽과 피스톤의 접동면, 그리고 크랭크축 및 캠축 등에는 지속적으로 오일을 공급하는 것이 중요하다.

이처럼, 엔진의 윤활 및 냉각을 위해 오일을 급유하기 위해서는 오일을 압송하기 위한 오일펌프가 사용되며, 오일펌프로는 기어 펌프, 트로코이드 펌프가 널리 사용된다.

한편, 상기한 오일펌프에는 오일펌프에서 토출되는 토출압력이 일정 압력 이상으로 상승하는 것을 방지하기 위해 릴리프밸브가 사용된다.

도 1은 이같은 종래의 릴리프밸브를 도시한 것으로, 밸브하우징(10)의 내부에 스풀(20)이 좌우로 이동 가능하게 수용되며, 상기 스풀(20)은 내부에 바이패스유로(21)가 형성되고, 상기 스풀(20)의 단부에는 스프링(30)이 설치되어 스풀(20)에 탄성 복원력을 제공한다.

그리고, 상기 밸브하우징(10)의 단부에는 밸브작동홀(11)이 형성되며, 상기 밸브하우징(10)의 측부에는 바이패스홀(12)이 형성된다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 오일펌프에서의 토출압이 일정 압력 이상으로 상승되면, 오일의 토출압력이 스프링(30)의 탄성력보다 커지게 되면서, 스프링(30)이 압축됨과 동시에 스풀이 스프링 측으로 이동된다.

이같은 이동작용에 따라, 스풀(20)에 형성된 바이패스유로(21)가 밸브하우징(10)에 형성된 바이패스홀(12)과 일치되면, 고압의 토출단 오일이 바이패스유로(21)와 바이패스홀(12)을 통과하여 오일펌프의 흡입부로 바이패스되면서 오일압력을 제어하게 된다.

그러나, 상기한 종래의 릴리프밸브는 오일의 토출압력과 스프링의 탄성력이 같은 구간에서 오일펌프가 작동됨에 따라 스풀이 매우 빠르게 이동하면서 바이패스홀이 열리고 닫히는 것이 반복된다.

따라서, 이러한 릴리프밸브의 작동 과정에서 오일펌프의 토출부에는 오일펌프에서 생성되는 맥동압력과 스프링의 공진으로 인해 맥동 압력이 증대되는 바, 엔진의 소음 및 진동이 발생되고, 또한 오일쿨러에 높은 압력이 가해져 오일쿨러 및 엔진의 내구성을 저하시키는 문제가 있었다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 릴리프밸브의 작동을 위한 오일의 압력구간과 토출압력에 의해 바이패스되는 오일의 압력구간이 서로 분리됨으로써, 릴리프밸브의 압력변동을 저감하여 오일펌프의 맥동압력을 줄이도록 하는 오일펌프용 릴리프밸브를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 단부측에 밸브작동홀이 마련되어 오일펌프로부터 오일이 토출되는 토출부와 연결되며, 측부에 바이패스홀이 마련되되 바이패스홀의 양 단부가 오일펌프로부터 오일이 토출되는 토출부 및 오일펌프에 오일을 흡입하는 흡입부에 각각 연결되도록 하는 밸브하우징; 상기 밸브하우징의 내부에 수용되며, 밸브작동홀을 통해 유입되는 오일의 토출압력에 의해 이동되고, 오일의 토출압력에 의해 이동시 바이패스홀의 양 단부가 서로 연통되거나 막혀지도록 하여 토출부에서 밸브하우징에 유입되는 오일을 흡입부로 바이패스시키는 스풀; 및 상기 스풀의 단부에 마련되며, 토출압력에 의해 이동된 스풀에 탄성 복원력을 제공하는 스프링;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 바이패스홀은, 밸브하우징의 일측에 형성되며 토출부에서 토출되는 오일이 밸브하우징의 내부에 유입되도록 하는 유입홀과, 밸브하우징의 타측에 형성되며 유입홀을 통해 밸브하우징의 내부에 유입되는 오일이 흡입부에 유출되도록 하는 유출홀을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 유입홀을 통해 밸브하우징으로 유입되는 오일이 스풀의 측면에 접할 수 있다.

상기 스풀은 측부에 연통홈이 형성되어, 토출압력의 상승에 따른 스풀의 이동시 연통홈이 유입홀과 유출홀에 연통될 수 있다.

상기 유입홀과 유출홀은 스풀의 이동시 연통홈과 순차적으로 연통되거나 순차적으로 막혀질 수 있다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 릴리프밸브의 작동을 위해 스풀에 가해지는 오일압력 부분과, 오일의 토출압력을 흡입부 측으로 바이패스하는 부분이 서로 분리 구성되므로, 밸브가 열리면서 발생되는 맥동압력이 크게 개선되는 효과가 있고, 또한 맥동압력의 수준이 낮아지고, 릴리프밸브가 동작되면서 발생되는 맥동압력의 급격한 증가가 사라지게 되는 바, 소음 및 엔진 내구성을 향상시키는 효과도 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 릴리프밸브의 구성을 나타낸 도면.
도 2는 종래 기술에 의한 릴리프밸브를 통해 오일이 바이패스되는 작동관계를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 의한 릴리프밸브의 구성을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 의한 릴리프밸브를 통해 오일이 바이패스되는 작동관계를 설명하기 위한 도면.
도 5는 도 4에서 유입홀과 유출홀의 위치 변경에 따라 오일이 바이패스되는 작동관계를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 의한 릴리프밸브와 종래 기술에 의한 릴리프밸브의 맥동압력 개선 결과를 비교하여 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 의한 릴리프밸브와 종래 기술에 의한 릴리프밸브의 소음 저감 정도를 비교하여 나타낸 도면.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3 내지 도 7을 통해 도시된 본 발명의 오일펌프용 릴리프밸브는, 바람직하게는 자동차 엔진과 같은 내연기관의 냉각 및 윤활을 위한 오일펌프(400)에 사용되는 것으로, 단부측에 밸브작동홀(110)이 마련되어 오일펌프(400)로부터 오일이 토출되는 토출부(420)와 연결되며, 측부에 바이패스홀(120)이 마련되되 바이패스홀(120)의 양 단부가 오일펌프(400)로부터 오일이 토출되는 토출부(420) 및 오일펌프(400)에 오일을 흡입하는 흡입부(410)에 각각 연결되도록 하는 밸브하우징(100)과, 상기 밸브하우징(100)의 내부에 수용되며, 밸브작동홀(110)을 통해 유입되는 오일의 토출압력에 의해 이동되고, 오일의 토출압력에 의해 이동시 바이패스홀(120)의 양 단부가 서로 연통되거나 막혀지도록 하여 토출부(420)에서 밸브하우징(100)에 유입되는 오일을 흡입부(410)로 바이패스시키는 스풀(200)과, 상기 스풀(200)의 단부에 마련되며, 토출압력에 의해 이동된 스풀(200)에 탄성 복원력을 제공하는 스프링(300)을 포함하여 구성된다.

도 3을 통해 구체적으로 살펴보면, 먼저 밸브하우징(100)은 바람직하게는 오일펌프(400)의 내부에 설치되는 것으로, 단부측에 형성된 밸브작동홀(110)은 오일펌프(400)의 토출부(420)와 연결되어 오일펌프(400)의 토출압력에 의해 오일이 유입된다.

그리고, 상기 밸브하우징(100)의 측부에 형성된 바이패스홀(120)은 적절하게는 한 쌍으로 형성되는 것으로, 일측에 형성된 바이패스홀(120)은 오일펌프(400)의 토출부(420)와 연결되어 오일펌프(400)의 토출압력에 의해 오일이 유입되며, 타측에 형성된 바이패스홀(120)은 오일펌프(400)의 흡입부(410)와 연결되어 밸브하우징(100) 내부에 유입되는 오일이 흡입부(410) 측으로 유출된다.

아울러, 스풀(200)은 밸브하우징(100)의 내부에 마련되어 밸브하우징(100)의 길이 방향을 따라 좌우로 이동되는 것으로, 스풀(200)은 밸브하우징(100)의 내주면을 따라 기밀 상태로 이동될 것이다. 이러한, 상기 스풀(200)은 밸브작동홀(110)을 통해 유입되는 오일의 토출압력에 의해 이동된다.

스프링(300)은, 상기 밸브하우징(100)의 내측 단부에 마련되는 것으로, 스풀(200)의 단부에서 탄력 상태로 지지된다. 본 발명에서 상기 스프링(300)은 코일스프링(300)의 형태로 도시하고 있으나, 상기한 스프링(300)과 동일 또는 유사한 탄성력을 갖는 탄성재질의 구성으로 대체될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 구성에 포함됨은 자명하다 할 것이다.

한편, 도 3 및 도 4와 같이 본 발명에서 상기 바이패스홀(120)은, 밸브하우징(100)의 일측에 형성되며 토출부(420)에서 토출되는 오일이 밸브하우징(100)의 내부에 유입되도록 하는 유입홀(122)과, 밸브하우징(100)의 타측에 형성되며 유입홀(122)을 통해 밸브하우징(100)의 내부에 유입되는 오일이 흡입부(410)에 유출되도록 하는 유출홀(124)을 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 토출부(420)에서 유입되는 오일이 유입홀(122)을 통해 밸브하우징(100)의 내부로 유입되며, 또한 밸브하우징(100)의 내부에 유입되는 오일은 유출홀(124)을 통해 흡입부(410)로 유출되어 바이패스된다.

본 발명에서, 상기 유입홀(122)을 통해 밸브하우징(100)으로 유입되는 오일이 스풀(200)의 측면에 접하도록 형성할 수 있다.

즉, 토출부(420)에서 토출되는 오일이 밸브작동홀(110)은 물론 유입홀(122)을 통해 밸브하우징(100)의 내부에 마련된 스풀(200)에 압력을 가하므로, 밸브작동홀(110)에서 강하게 유입되는 오일의 힘을 다소 억제할 수 있게 되는 바, 맥동압력 저감에 도움을 줄 수 있게 된다.

한편, 본 발명에서 상기 스풀(200)은 측부에 연통홈(210)이 형성되어, 토출압력의 상승에 따른 스풀(200)의 이동시 연통홈(210)이 바이패스홀(120)의 양 단부와 연통될 수 있다.

즉, 바람직하게는 상기 스풀(200)의 외주면을 따라 연통홈(210)이 형성됨으로써, 밸브가 작동하지 않는 경우에는 유입홀(122) 또는 유출홀(124) 중 어느 하나만이 연통홈(210)과 연통 형성된 상태에 있게 되나, 스풀(200)이 이동하면서 밸브가 작동하는 경우에는 유입홀(122)과 유출홀(124)이 연통홈(210)과 연통된다. 따라서, 유입홀(122)을 통해 유입된 오일이 연통홈(210)을 통과하여 유출홀(124)로 유출되어 토출부(420)에서 유입되는 오일이 흡입부(410) 측으로 바이패스된다.

본 발명에서 상기 유입홀(122)과 유출홀(124)은 스풀(200)의 이동시 연통홈(210)과 순차적으로 연통되거나 순차적으로 막혀지게 구성될 수 있다.

즉, 도 4 및 도 5와 같이 상기 유입홀(122)과 유출홀(124) 중 어느 하나는 다른 하나보다 밸브작동홀(110) 측으로 더 가깝게 형성됨으로써, 스풀(200)의 이동시 유입홀(122)과 유출홀(124)이 연통홀과 순차적으로 연통되어 유입홀(122)을 통해 유입된 오일이 유출홀(124)을 통해 흡입부(410) 측으로 바이패스될 수 있게 된다.

도 3 및 도 4를 통해 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명한다.

도시된 바와 같이 오일펌프(400)에 의한 펌핑작동에 의해 흡입부(410)에서 토출부(420)로 오일의 공급시, 오일의 토출압력이 일정 압력 이내인 경우에, 토출부(420)에서 밸브작동홀(110)에 유입되는 오일의 압력이 스프링(300)의 탄성력보다 작은 상태에 있게 되는 바, 릴리프밸브가 작동하지 않게 된다.

반면, 토출부(420)에서의 오일 토출압력이 일정 압력 이상으로 상승하여 과대해지는 경우에는, 토출부(420)에서의 오일이 밸브작동홀(110)을 통해 밸브하우징(100) 내로 강하게 유입되면서 스풀(200)을 밀어내는 힘을 가하게 되는데, 이때 오일의 토출압력이 스프링(300)의 탄성력보다 큰 상태에 있게 됨으로써, 스풀(200)이 스프링(300) 방향으로 이동된다.

이와 동시에, 토출부(420)에서 토출되는 오일은 밸브작동홀(110) 뿐만 아니라 유입홀(122)에 유입되려는 상태에 있으므로, 스풀(200)이 이동시 유입홀(122)을 통해 유입된 오일이 스풀(200)의 측부에 형성된 연통홈(210)을 통과하여 유출홀(124)로 유출된다. 따라서, 유출홀(124)을 통해 유출되는 오일이 흡입부(410) 측으로 바이패스됨으로써, 오일펌프(400)의 과대한 토출 오일압력을 저감 제어할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 릴리프밸브에 의한 토출압력 제어에 따른 맥동압력과, 종래 기술의 릴리프밸브에 의한 토출압력 제어에 따른 맥동압력을 비교하여 나타낸 실험결과로써, 최대 35bar 수준의 맥동압력이 15bar 수준으로 저감된 것을 확인할 수 있으며, 특히 오일의 온도에 관계없이 맥동압력이 큰 폭으로 개선된 것을 확인할 수 있다.

도 7은 본 발명의 릴리프밸브에 의한 토출압력 제어에 따른 소음분석 결과와, 종래 기술의 릴리프밸브에 의한 토출압력 제어에 따른 소음분석 결과를 비교하여 나타낸 실험결과로써, 종래 기술의 경우 빨간 점선 부분과 같이 오일펌프(400)의 이음성분으로 인해 소음이 발생되는 것을 확인할 수 있으나, 본 발명의 경우 이음성분의 미발생으로 인해 소음이 현저하게 줄어든 것을 확인할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 릴리프밸브의 작동을 위해 스풀(200)에 가해지는 오일압력 부분과, 오일의 토출압력을 흡입부(410) 측으로 바이패스하는 부분이 서로 분리되어 구성됨으로써, 밸브가 열리면서 발생되는 맥동압력이 크게 개선된다. 즉, 스풀(200)을 움직여 밸브를 여는 압력과 흡입부(410)로 바이패스되는 오일의 압력이 서로 다른 구간에서 발생하게 되므로, 서로에 대한 압력변동을 적게 받게 되는 바, 맥동압력이 개선된다.

더욱이, 맥동압력의 수준이 낮아지고, 릴리프밸브가 동작되면서 발생되는 맥동압력의 급격한 증가가 사라지게 되는 바, 소음 및 엔진 내구성을 향상시키게 된다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100 : 밸브하우징 110 : 밸브작동홀
120 : 바이패스홀 122 : 유입홀
124 : 유출홀 200 : 스풀
210 : 연통홀 300 : 스프링
400 : 오일펌프 410 : 흡입부
420 : 토출부

Claims

단부측에 밸브작동홀(110)이 마련되어 오일펌프(400)로부터 오일이 토출되는 토출부(420)와 연결되며, 측부에 바이패스홀(120)이 마련되되 바이패스홀(120)의 양 단부가 오일펌프(400)로부터 오일이 토출되는 토출부(420) 및 오일펌프(400)에 오일을 흡입하는 흡입부(410)에 각각 연결되도록 하는 밸브하우징(100);
상기 밸브하우징(100)의 내부에 수용되며, 밸브작동홀(110)을 통해 유입되는 오일의 토출압력에 의해 이동되고, 오일의 토출압력에 의해 이동시 바이패스홀(120)의 양 단부가 서로 연통되거나 막혀지도록 하여 토출부(420)에서 밸브하우징(100)에 유입되는 오일을 흡입부(410)로 바이패스시키는 스풀(200); 및
상기 스풀(200)의 단부에 마련되며, 토출압력에 의해 이동된 스풀(200)에 탄성 복원력을 제공하는 스프링(300);을 포함하여 구성되고,
상기 스풀(200)은 측부에 연통홈(210)이 형성되어, 토출압력의 상승에 따른 스풀(200)의 이동시 연통홈(210)이 유입홀(122)과 유출홀(124)에 연통되며,
상기 유입홀(122)과 유출홀(124)은 스풀(200)의 이동시 연통홈(210)과 순차적으로 연통되거나 순차적으로 막혀지는 것을 특징으로 하는 오일펌프용 릴리프밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 바이패스홀(120)은,
밸브하우징(100)의 일측에 형성되며 토출부(420)에서 토출되는 오일이 밸브하우징(100)의 내부에 유입되도록 하는 유입홀(122)과, 밸브하우징(100)의 타측에 형성되며 유입홀(122)을 통해 밸브하우징(100)의 내부에 유입되는 오일이 흡입부(410)에 유출되도록 하는 유출홀(124)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 오일펌프용 릴리프밸브.
청구항 2에 있어서,
상기 유입홀(122)을 통해 밸브하우징(100)으로 유입되는 오일이 스풀(200)의 측면에 접하는 것을 특징으로 하는 오일펌프용 릴리프밸브.
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