KR101551102B1 - 엔진 오일펌프 - Google Patents

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KR101551102B1
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오민규
권혁인
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 엔진 오일펌프 구동 중 토출되는 오일의 압력 조절시 바이패스홀을 통해 바이패스되는 오일의 유량이 점층적으로 증가되도록 하여 과도한 오일 유량의 유동에 의해 압력 변동이 발생되는 것을 해소하여 소음 발생을 저감한다.
아울러, 배플에 의해 형성된 충진 유로를 통해 일정수준의 오일이 확보되도록 함으로써 차량이 장시간 정지되어도 플런저의 이동시 확보된 오일이 댐핑역할을 수행하여 공진 발생을 저감할 수 있는 엔진 오일펌프가 소개된다.

Description

엔진 오일펌프 {OIL PUMP FOR ENGINE}
본 발명은 엔진 오일펌프에 있어, 오일의 압력을 조절하는 릴리프 밸브의 작동시 과도한 오일 유량의 이동에 따른 압력 변동에 의해 소음이 발생되는 것을 해소하고, 초기 시동시 릴리브 밸브의 공진 발생으로 인한 진동 및 소음의 발생이 저감되도록 하는 엔진 오일펌프에 관한 것이다.
일반적으로 엔진 오일펌프는 엔진 작동이 원활히 되도록 엔진 구동시 마찰되는 구성 간에 윤활오일을 공급하는 장치이다.
최근에는 차량의 연비향상을 위해, CVVT(가변 밸브 타이밍), CVVL(가변 밸브 리프트)와 같은 저마찰 기구를 이용하여 엔진 구동시 발생되는 엔진 구성 부품 간의 마찰을 저감하여 연비를 개선하고자 한다.
특히, 엔진 오일 펌프의 경우 크랭크 직결식 엔진 오일펌프를 적용하여 크랭크 샤프트에 연결된 체인으로 구동되는 간접식 오일펌프 대비 마찰이 적어 연비가 개선되고, 원가도 절감되는 효과를 보고 있다.
종래의 엔진 오일펌프는 도 1에 도시된 바와 같이, 흡입부(1)와 토출부(3)가 형성된 펌프 하우징(10)의 중앙부에는 인너 로터(5)와 아우터 로터(7)가 구비되며, 인너 로터(5)와 아우터 로터(7)의 회전시 체적변화에 따라 형성된 부압에 의해 오일팬 내의 오일이 흡입된다. 이렇게, 흡입된 오일은 고압으로 압축된 후 체적변화에 따라 토출부로 토출되어 엔진 구성품에 윤활오일을 제공한다.
이러한 엔진 오일펌프는 엔진 회전수에 비례하여 토출되는 오일의 압력도 커지는바, 필요 이상으로 압력이 상승되면 엔진 부품의 내구에 문제가 발생될 수 있다. 이를 방지하기 위해, 엔진 오일펌프에는 오일의 압력을 적정 수준이상 상승되지 않도록 릴리프 밸브(9)가 마련되며, 오일 압력에 따라 릴리프 밸브(9)가 개방되면 오일이 바이패스되도록 한다.
그러나, 종래의 경우 과도한 오일 압력에 의해 릴리프 밸브(9)의 동작시 오일의 유량이 순간적으로 과도하게 바이패스됨에 따라 오일 토출 압력 변동이 증가되어 릴리프 밸브의 공진이 유발되었다.
또한, 엔진 오일펌프는 장시간 구동되지 않을 경우 엔진 오일펌프 내의 오일이 빠져나가 초기 시동시 릴리브 밸브의 공진이 발생되는 문제도 발생되었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR10-1997-027837A (1997.06.24)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 오일의 압력을 조절하는 릴리프 밸브의 작동시 과도한 오일 유량의 이동에 따른 압력 변동에 의해 소음이 발생되는 것을 해소하고, 초기 시동시 릴리브 밸브의 공진 발생으로 인한 진동 및 소음의 발생이 저감되도록 하는 엔진 오일펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엔진 오일펌프는 일측으로 오일유입구가 형성되고, 타측으로 오일배출구가 형성되며, 중앙부에는 오일유입구로 유입된 오일을 오일배출구 측으로 압출시키는 오일유동기구가 구비된 펌프 하우징; 상기 오일배출구에서 오일유입구로 오일이 순환되도록 형성된 바이패스 경로; 상기 오일배출구와 바이패스 경로로 오일의 유통이 가능하도록 마련되고, 내측에는 탄성체에 의해 지지되어 오일 압력에 따라 이동되는 플런저가 구비된 압력조절실; 및 상기 압력조절실의 일측면에 형성되어 플런저가 오일 압력에 의해 이동시 오일배출구를 통과하는 오일이 바이패스 경로로 유동되도록 하되 플런저의 이동량에 따라 오일유동량이 증가되도록 형성된 바이패스홀;을 포함한다.
상기 바이패스홀은 오일 압력에 의해 플런저가 압입되는 방향으로 폭이 점차 넓어지는 형상으로 형성될 수 있다.
상기 바이패스홀은 단면이 플런저의 압입 방향으로 테이퍼 형상을 이룸으로써 하방으로 폭이 점차 증대되도록 형성될 수 있다.
상기 압력조절실의 일측면에는 플런저의 하측으로 바이패스홀과 일정간격 이격된 드레인홀이 더 형성됨으로써 플런저 하측에 충진된 오일이 바이패스 경로로 유통되도록 할 수 있다.
상기 바이패스 경로에는 상기 압력조절실에 형성된 드레인홀의 일측에서 바이패스홀이 위치한 상방향으로 배플이 연장 형성된다.
상기 배플은 바이패스 경로 상에서 상기 압력조절실에 형성된 드레인홀의 일측에 상방향으로 연장되어 펌프 하우징의 내측벽과 함께 충진 유로를 형성할 수 있다.
상기 드레인홀은 충진 유로 상에서 최하측에 위치되도록 형성될 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 엔진 오일펌프는 오일의 압력 조절시 바이패스홀을 통해 바이패스되는 오일의 유량이 점층적으로 증가되도록 하여 과도한 오일 유량의 유동에 의해 압력 변동이 발생되는 것을 해소하여 소음 발생을 저감한다.
아울러, 배플에 의해 형성된 충진 유로를 통해 일정수준의 오일이 확보되도록 함으로써 차량이 장시간 정지되어도 플런저의 이동시 확보된 오일이 댐핑역할을 수행하여 공진 발생을 저감한다.
도 1은 엔진 오일펌프를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 오일펌프를 나타낸 도면.
도 3은 도 2에 도시된 엔진 오일펌프의 바이패스홀 및 드레인홀 측의 배플을 나타낸 도면.
도 4는 도 2에 도시된 엔진 오일펌프의 압력조절실을 나타낸 도면.
도 5는 본 종래의 엔진 오일펌프와 발명의 엔진 오일펌프의 소음 및 압력 발생의 차이를 나타낸 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 엔진 오일펌프에 대하여 살펴본다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 오일펌프를 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 엔진 오일펌프의 바이패스홀 및 드레인홀 측의 배플을 나타낸 도면이며, 도 4는 도 2에 도시된 엔진 오일펌프의 압력조절실을 나타낸 도면이다.
본 발명의 엔진 오일펌프는 일측으로 오일유입구(102)가 형성되고, 타측으로 오일배출구(104)가 형성되며, 중앙부에는 오일유입구(102)로 유입된 오일을 오일배출구(104) 측으로 압출시키는 오일유동기구(120)가 구비된 펌프 하우징(100); 상기 오일배출구(104)에서 오일유입구(102)로 오일이 순환되도록 형성된 바이패스 경로(140); 상기 오일배출구(104)와 바이패스 경로(140)로 오일의 유통이 가능하도록 마련되고, 내측에는 탄성체(164)에 의해 지지되어 오일 압력에 따라 이동되는 플런저(162)가 구비된 압력조절실(160); 및 상기 압력조절실(160)의 일측면에 형성되어 플런저(162)가 오일 압력에 의해 이동시 오일배출구(104)를 통과하는 오일이 바이패스 경로(140)로 유동되도록 하되 플런저(162)의 이동량에 따라 오일유동량이 증가되도록 형성된 바이패스홀(166);을 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 펌프 하우징(100)은 오일팬 내의 오일이 유입되는 오일유입구(102)와 대각방향으로 오일이 토출되는 오일 배출구가 형성된다. 이러한 펌프 하우징(100)의 중앙부에는 오일유동기구(120)가 구비되어 펌프 하우징(100)을 유동하는 오일을 압축하여 오일에 압력이 형성되도록 한 후 오일배출구(104)로 토출되도록 한다. 여기서, 오일유동기구(120)는 서로 다른 크기의 인너 로터와 아우터 로터로 구성되어 체적 변화에 따른 오일의 송출이 이루어지도록 하는 것으로, 윤활오일을 송출하는 오일펌프의 대한 구체적인 구성은 선행문헌들을 통해 다양하게 공지된 기술인바, 구체적인 설명을 생략하도록 하겠다.
한편, 상기 펌프 하우징(100)에는 바이패스 경로(140)가 형성되어 오일배출구(104)에서 오일유입구(102)로 오일이 순환되도록 한다. 여기서, 상기 오일배출구(104)와 바이패스 경로(140) 사이에는 압력조절실(160)이 마련되고, 압력조절실(160)의 내측에는 플런저(162)와 탄성체(164)가 토출되는 오일의 압력에 의해 이동되도록 구성된다.
이렇게, 플런저(162)가 오일의 압력에 의해 이동되면, 압력조절실(160)의 일측면에 형성된 바이패스홀(166)이 개방됨으로써 오일배출구(104)를 통과하는 오일이 바이패스 경로(140)로 유동되어 토출되는 오일의 압력이 조절된다.
본 발명에서 바이패스홀(166)은 오일배출구(104)를 통과하는 오일이 배이패스 경로로 유동되도록 함과 동시에 플런저(162)의 이동량에 따라 오일 유동량이 점차 증가되도록 형성된다.
즉, 오일배출구(104) 측의 압력이 증대되어 설정압력에 도달되면 플런저(162)가 하방으로 이동되는데, 종래의 경우 플런저(162)의 하방 이동시 오일의 유량이 순간적으로 과도하게 바이패스됨에 따라 오일 토출 압력 변동이 증가되어 소음 및 진동이 발생되었다.
본 발명의 경우 플런저(162)의 하방 이동시 초기에는 바이패스되는 오일의 유동량이 적고, 오일배출구(104)를 통과하는 오일의 토출압이 증가됨에 따라 플런저(162)의 이동량이 커지면 바이패스되는 오일의 유동량이 커지도록 함으로써 갑작스런 압력변동을 해소하여 소음 및 진동의 발생을 최소화한다.
구체적으로, 상기 바이패스홀(166)은 오일 압력에 의해 플런저(162)가 압입되는 방향으로 폭이 점차 넓어지는 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 바이패스홀(166)은 단면이 플런저(162)의 압입 방향으로 테이퍼 형상을 이룸으로써 하방으로 폭이 점차 증대되도록 형성되는 것이다.
이로 인해, 오일배출구(104)를 통과하는 오일의 토출압이 증대됨에 따라 플런저(162)의 이동량이 점점 증대되면, 바이패스홀(166)이 점차 개방되되 바이패스홀(166)은 상측에서 하측으로 폭이 점차 넓어지도록 형성되는바, 플런저(162)의 이동량에 따라 오일의 유동량도 점점 증가되는 것이다.
이처럼, 바이패스홀(166)은 플런저(162)의 이동량이 증가됨에 따라 바이패스되는 오일의 유량도 점차적으로 증대되도록 형성함으로써 토출되는 오일의 압력 조절시 오일 유량의 급격한 유동에 따른 과도한 압력 변동을 해소하여 NVH 성능이 개선되도록 할 수 있다.
한편, 상기 압력조절실(160)의 일측면에는 플런저(162)의 하측으로 바이패스홀(166)과 일정간격 이격되어 드레인홀(168)이 더 형성됨으로써 플런저(162) 하측에 충진된 오일이 바이패스 경로(140)로 유통되도록 할 수 있다.
즉, 압력조절실(160)에는 플런저(162)가 탄성체(164)에 의해 탄성적으로 지지되고, 오일배출구(104)를 통과하는 오일압력이 설정압력에 도달할 경우 플런저(162)가 하방으로 이동된다. 여기서, 플런저(162)의 하측에는 탄성체(164)뿐만 아니라 압력조절실(160)의 내측면과 플런저(162) 사이 간극으로 오일이 흘러들어가 충진된다.
이렇게, 플런저(162) 하측에 충진된 오일이 배출되지 않고 충진 상태를 유지할 경우 오일배출구(104) 측의 오일 압력이 설정압력에 도달하더라도 충진된 오일에 의해 플런저(162)가 하측으로 이동되지 못하는바, 압력조절실(160)에는 플런저(162) 하측에 충진된 오일이 배출될 수 있도록 드레인홀(168)이 형성된다.
상기와 같이 플런저(162)의 하측에 충진된 오일은 플런저(162)의 댐핑 역할을 수행하여 플런저(162)의 이동이 원활히 수행되도록 한다. 하지만, 차량의 장시간 방치시 플런저(162) 하측에 충진된 오일이 드레인홀(168)을 통해 바이패스 경로(140)로 배출되어 내부 댐핑이 제거될 수 있다. 이러한 상태에서, 초기 시동시 오일 토출압에 의한 플런저(162)에 압력이 가해질 경우 오일에 의한 댐핑이 제거됨에 따라 공진이 발생되어 소음 및 진동이 발생될 수 있다.
본 발명에서는 이러한 문제를 해소하기 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 바애패스 경로에서 압력조절실(160)에 형성된 드레인홀(168)의 일측으로 배플(142)을 연장 형성하도록 한다.
이러한 상기 배플(142)은 바이패스 경로(140) 상에서 상기 압력조절실(160)에 형성된 드레인홀(168)의 일측에 상방향으로 연장되어 펌프 하우징(100)의 내측벽(106)과 함께 충진 유로(144)를 형성할 수 있다.
여기서, 펌프 하우징의 측면에 결합되는 오일펌프 커버에는 배플(142)과 접촉되는 부분으로 일평면의 돌출 단면을 형성하여 엔진 오일펌프가 최종조립되면 배플(142), 펌프 하우징의 내측벽(106), 오일펌프 커버의 돌출 단면이 함께 충진 경로가 형성되도록 할 수 있다.
즉, 본 발명에서는 바이패스 경로(140)상에서 드레인홀(168)의 일측으로 배플(142)을 연장 형성하여 충진 유로(144)를 형성함으로써 압력조절실(160)의 드레인홀(168)을 통해 오일이 배출되어 바이패스 경로(140)로 그대로 유동되는 것이 아닌, 충진 유로(144) 상에 오일이 남아있음에 따라 플런저(162) 하측에 충진된 오일이 유지되도록 하는 것이다.
이렇게, 배플(142)에 의해 형성된 충진 유로(144)를 통해, 압력조절실(160)의 오일이 유지되도록 함으로써 차량을 장시간 방치하더라도 플런저(162) 하측으로 오일이 확보됨에 따라 초기 시동시 오일에 의한 댐핑이 이루어져 공진의 발생을 방지할 수 있다. 이로 인해, 엔진 오일펌프의 작동에 따른 NVH성능이 개선된다.
한편, 상기 배플(142)은 펌프 하우징(100)의 내측벽(106)에서 상방향으로 연장되어 드레인홀(168)을 포함하는 충진 유로(144)를 형성하되 드레인홀(168)이 충진 유로(144) 상의 최하측에 위치되도록 형성될 수 있다.
즉, 압력조절실(160)에 형성된 드레인홀(168)은 배플(142)에 의해 형성된 충진 유로(144) 상에서 최하측에 형성되도록 함으로써 충진 유로(144)에 남아있는 오일의 유량이 충분히 확보되도록 할 수 있다. 또한, 드레인홀(168)을 통해 배출된 오일이 충진 유로(144)의 최하측에서 상측으로 이동된 후 바이패스 경로(140)로 유동됨에 따라 충진 유로(144)에 오일이 계속적으로 순환되도록 할 수 있다.
도 5에서는 위에서 설명된 본 발명의 엔진 오일펌프와 종래의 엔진 오일펌프의 초기 시동시 발생되는 소음 및 오일 압력을 비교하였다.
기존 사양의 경우 장시간 차량을 방치함에 따라 압력조절실(160)의 플런저(162) 하측에 오일이 모두 빠져나간 상태에서 엔진 시동이 수행되었을 경우 오일에 의한 댐핑이 제거됨에 따라 공진에 의해 오일 압력변동량이 1~3bar로 크게 나타나고, 이에 따라 300~400Hz, 600~800Hz 구간에서 서지성 소음이 발생하는 것을 볼 수 있다.
그러나, 본 발명의 경우 압력조절실(160)의 플런저(162) 하측에 오일이 유지됨에 따라 오일에 의한 댐핑이 유지되어 초기 시동시 오일의 압력변동량이 0.5bar 수준으로 감소되고, 소음 발생도 해소되어 NVH 성능이 크게 개선된 것을 볼 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100:펌프 하우징
102:오일유입구
104:오일배출구
106:내측벽
120:오일유동기구
140:바이패스 경로
142:배플
144:충진 유로
160:압력조절실
162:플런저
164:탄성체
166:바이패스홀
168:드레인홀

Claims (7)

  1. 일측으로 오일유입구가 형성되고, 타측으로 오일배출구가 형성되며, 중앙부에는 오일유입구로 유입된 오일을 오일배출구 측으로 압출시키는 오일유동기구가 구비된 펌프 하우징;
    상기 오일배출구에서 오일유입구로 오일이 순환되도록 형성된 바이패스 경로;
    상기 오일배출구와 바이패스 경로로 오일의 유통이 가능하도록 마련되고, 내측에는 탄성체에 의해 지지되어 오일 압력에 따라 이동되는 플런저가 구비된 압력조절실; 및
    상기 압력조절실의 일측면에 형성되어 플런저가 오일 압력에 의해 이동시 오일배출구를 통과하는 오일이 바이패스 경로로 유동되도록 하되 플런저의 이동량에 따라 오일유동량이 증가되도록 형성된 바이패스홀;을 포함하며,
    상기 압력조절실의 일측면에는 플런저의 하측으로 바이패스홀과 일정간격 이격된 드레인홀이 더 형성됨으로써 플런저 하측에 충진된 오일이 바이패스 경로로 유통되도록 하고,
    상기 바이패스 경로에는 상기 압력조절실에 형성된 드레인홀의 일측에서 바이패스홀이 위치한 상방향으로 배플이 연장 형성된 것을 특징으로 하는 엔진 오일펌프.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 바이패스홀은 오일 압력에 의해 플런저가 압입되는 방향으로 폭이 점차 넓어지는 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 엔진 오일펌프.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 바이패스홀은 단면이 플런저의 압입 방향으로 테이퍼진 형상을 이룸으로써 하방으로 폭이 점차 증대되도록 형성된 것을 특징으로 하는 엔진 오일펌프.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 배플은 바이패스 경로 상에서 상기 압력조절실에 형성된 드레인홀의 일측에 상방향으로 연장되어 펌프 하우징의 내측벽과 함께 충진 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 엔진 오일펌프.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 드레인홀은 충진 유로 상에서 최하측에 위치되도록 형성된 것을 특징으로 하는 엔진 오일펌프.
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