KR101583935B1 - 맥동 저감을 위한 자동변속기용 더블 오일 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오일 펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 펌프 기어의 출구부의 주기적인 비정상 유동으로 발생되는 높은 변동 압력에 의한 맥동을 저감할 수 있는 맥동 저감을 위한 자동변속기용 더블 오일 펌프에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 펌프 하우징 내에서 제1 내부 외접 기어와 제2 내부 외접 기어가 동축 상에 상호 일체로 회전되도록 구비되고, 상기 제1 내부 외접 기어와 제2 내부 외접 기어의 외치의 요철이 상호 엇갈리도록 배치되는 것을 특징으로 하는 맥동 저감을 위한 자동변속기용 더블 오일 펌프를 제공한다.

Description

맥동 저감을 위한 자동변속기용 더블 오일 펌프{OIL PUMP HAVING TWO ROTORS FOR REDUCING PULSATION OF AUTOMATIC TRANSMISSION}

본 발명은 오일 펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 펌프 기어의 출구부의 주기적인 비정상 유동으로 발생되는 높은 변동 압력에 의한 맥동을 저감할 수 있는 맥동 저감을 위한 자동변속기용 더블 오일 펌프에 관한 것이다.

일반적으로 승용차 및 상용차용 자동 변속기에는 엔진에 의해서 구동되는 오일 펌프가 장착된다. 오일 펌프는 자동 변속기의 오일 팬(Oil pan)에 저장되어 있는 자동 변속기 오일(ATF; Automatic Transmission Fluid)을 흡입하여 변속기 내의 각 부품(Component)에서 필요한 유량과 유압을 생성, 공급하는 역할을 수행한다.

자동 변속기의 오일 펌프는 토크 컨버터의 바로 뒷부분 또는 변속기 케이스의 최후단부에 설치되며 어떤 경우에는 밸브 바디 내에 장착되기도 한다. 오일 펌프는 상시 엔진에 의해 직접 구동되는데 토크컨버터의 후방에 설치될 경우에는 토크컨버터의 임펠러 커버 허브에 의해 구동되며 변속기의 후방이나 밸브 바디에 설치될 경우에는 토크컨버터 커버와 연결된 별도의 오일 펌프 구동축에 의해 구동된다.

오일 팬으로부터 흡입되는 오일은 반드시 오일 필터를 거쳐 불순물이 걸러지도록 되어 있고 토출 압력은 유압 제어 시스템과 바로 연결되어 엔진의 회전수에 관계없이 일정하게 유지된다.

자동 변속기에서 오일 펌프가 고장을 일으키면 변속기로서의 기본 기능 상실은 물론, 윤활유 공급 부족으로 중요 부품에 치명적인 손상을 초래하므로 오일 펌프의 신뢰성은 매우 중요하다. 즉 자동 변속기에서 오일 펌프는 사람의 심장과 유사한 역할을 하고 있다고 할 수 있다.

특히, 회전 용적형 기어 펌프는 액체를 이송하는 유체 기계 중에서도 비교적 간단한 구조로 된 유체 기계이다.

상기 회전 용적형 기어 펌프는 일반적으로 사이클로이드(Cycloid) 또는 인벌류트(Involute) 곡선을 이용하여 설계된 주축(Drive Axis) 로터와 종축(Slave Axis)로터가 치합함으로써 구동되는 방식으로, 동력에 의해 직접 구동되는 주축로터와 무동력의 종축로터가 서로 반대 방향으로 동시에 회전하면서 기어와 하우징에 형성된 배제용적의 연속적인 증감을 이용하여 흡입부에서 토출부로 유체를 이송, 압출하는 원리로 작동되며 로터 간극 변화 및 로터 회전수 변화에 따른 상세 내부 유동장 및 비정상 유기 하중 특성을 갖게 된다.

특히, 도 1에 도시한 바와 같은 회전펌프의 경우 기어 펌프의 출구부(Outlet)의 주기적인 비정상 유동으로 발생되는 높은 변동 압력은 로터(내부 외접 기어; 10)와 하우징(외부 내접 기어; 20)이 맞물려 회전할 때 생성되는 체적 변화에 따라 발생된다. 이때, 발생되는 변동압력은 펌프 소음 및 진동의 원인이 된다.

즉, 도 2에 도시한 바와 같이 로터 회전수에 따른 체적 변화의 연속적인 증감이 이루어졌을 때 생성되는 비정상 유동으로부터 발생되는 높은 변동 압력이 발생됨을 알 수 있으며, 이로 인하여 펌프에서 소음 및 진동이 발생하게 된다. 이때 회전수가 높을 수록 변동 압력 폭이 크게 발생하여 변동 압력 폭이 클수록 진동이나 소음이 더욱 크게 발생된다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 펌프 기어의 출구부의 주기적인 비정상 유동으로 발생되는 높은 변동 압력에 의한 맥동을 저감할 수 있는 맥동 저감을 위한 자동변속기용 더블 오일 펌프를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 맥동 저감을 위한 자동변속기용 더블 오일 펌프는 펌프 하우징 내에서 제1 내부 외접 기어와 제2 내부 외접 기어가 동축 상에 상호 일체로 회전되도록 구비되고, 상기 제1 내부 외접 기어와 제2 내부 외접 기어의 외치의 요철이 상호 엇갈리도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 내부 외접 기어와 제2 내부 외접 기어의 외치를 향하여 양측으로부터 자동변속기 오일이 유입되도록 오일 유입구가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 내부 외접 기어와 제2 내부 외접 기어의 외치로부터 양측으로 자동변속기 오일이 배출되도록 오일 배출구가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 내부 외접 기어와 제2 내부 외접 기어의 축 방향을 따른 사이를 밀폐하도록 격벽이 개재되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 격벽은 상기 제1 내부 외접 기어와 제2 내부 외접 기어가 일체로 연결되는 회전축에 의해 관통되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 맥동 저감을 위한 자동변속기용 더블 오일 펌프에 의하면, 회전 시 제1 내부 외접 기어와 제2 내부 외접 기어 간의 엇갈린 치형에 의해 출구부의 변동 압력이 서로 다른 변동 압력 폭을 생성함으로써 상호 상쇄하여 종래의 싱글 구조안에서 발생하는 변동 압력 폭을 줄일 수 있다.

또한, 변동 압력 폭의 감소로 인하여 진동 및 소음이 감소되므로 압력 안정성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래기술에 의한 오일 펌프를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 구성의 내부 외접 기어와 외부 내접 기어가 맞물려 회전할 때 생성되는 체적 변화에 따라 발생되는 변동압력을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 맥동 저감을 위한 자동변속기용 더블 오일 펌프를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 맥동 저감을 위한 자동변속기용 더블 오일 펌프의 횡단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 맥동 저감을 위한 자동변속기용 더블 오일 펌프의 제1 내부 외접 기어와 제2 내부 외접 기어가 맞물려 회전할 때 생성되는 체적 변화에 따라 발생되는 변동압력을 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 맥동 저감을 위한 자동변속기용 더블 오일 펌프를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 맥동 저감을 위한 자동변속기용 더블 오일 펌프의 횡단면도이다. 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 맥동 저감을 위한 자동변속기용 더블 오일 펌프는 펌프 하우징(미도시) 내에 제1 내부 외접 기어(100)와 제2 내부 외접 기어(200)가 상호 일체로 회전되도록 구비되고, 상기 제1 내부 외접 기어(100)와 제2 내부 외접 기어(200)의 외치의 요철이 상호 엇갈리도록 배치된다. 이로 인하여, 후술하는 바와 같이 상기 제1 내부 외접 기어(100)와 제2 내부 외접 기어(200)의 회전 작동 시 상호 엇갈린 치형에 의해 오일 배출구(Outlet)의 변동 압력이 서로 다른 변동 압력폭을 생성하므로 상호 상쇄할 수 있게 된다.

오일 펌프의 이론 토출량은 기어 펌프를 예를 들어 기어의 외경 크기나 기어 폭의 면적으로 정해지며, 상기 제1 내부 외접 기어(100)와 제2 내부 외접 기어(200)는 이론 토출량으로 구해진 면적을 1/2로 나눈 공간에 배치되도록 하는 것이 바람직하다. 상기와 같은 맥동 저감을 위한 자동변속기용 더블 오일 펌프 구조는 기어 펌프뿐만 아니라 베인 펌프 구조안에서도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.

그리고 상기 제1 내부 외접 기어(100)와 제2 내부 외접 기어(200)는 엔진의 회전동력을 공급받으며 함께 회전하게 되고, 상기 제1 내부 외접 기어(100)와 제2 내부 외접 기어(200)가 각각 도시하지 않은 한 쌍의 외부 내접 기어에 각각 치합된다.

즉, 상기 제1 내부 외접 기어(100)와 제2 내부 외접 기어(200)의 회전에 의해 상기 외부 내접 기어가 회전하게 되며, 이때 상기 제1 내부 외접 기어(100)와 제2 내부 외접 기어(200)의 외치를 향하여 양측으로부터 자동변속기 오일이 유입되도록 형성되는 오일 유입구(Inlet)를 통하여 공급된 오일은 상기 제1 내부 외접 기어(100)와 제2 내부 외접 기어(200) 및 외부 내접 기어 사이의 공간을 통하여 오일이 이동하게 되고, 통상적으로 적용되는 초승달 형상의 크레센트(미도시)의 양측으로 이동하는 과정에서 고압이 형성된다.

이후, 상기 제1 내부 외접 기어(100)와 제2 내부 외접 기어(200)의 외치로부터 양측으로 자동변속기 오일이 배출되도록 형성되는 오일 배출구(Outlet)를 통하여 오일이 배출되도록 한다.

한편, 상기 제1 내부 외접 기어(100)와 제2 내부 외접 기어(200)의 축 방향을 따른 사이를 밀폐하도록 격벽(300)이 개재될 수 있다. 상기 격벽(300)은 상기 제1 내부 외접 기어(100)와 제2 내부 외접 기어(200) 간의 오일의 누수를 방지하는 기능을 수행한다. 상기 격벽(300)은 상기 제1 내부 외접 기어(100)와 제2 내부 외접 기어(200)가 일체로 연결되는 회전축에 의해 관통되도록 배치된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 맥동 저감을 위한 자동변속기용 더블 오일 펌프의 제1 내부 외접 기어와 제2 내부 외접 기어가 맞물려 회전할 때 생성되는 체적 변화에 따라 발생되는 변동압력을 나타낸 그래프이다.

종래기술에 의한 오일 펌프의 회전 작동 시 기어 펌프 출구부의 주기적인 비정상 유동으로 발생되는 높은 변동 압력은 로터(내부 외접기어)와 하우징(외부 내접기어)이 맞물려 회전할 때 생성되는 체적 변화에 따라 발생되는 반면, 본 실시예에 의한 상기 제1 내부 외접 기어(100)와 제2 내부 외접 기어(200)의 회전 작동 시 상호 엇갈린 치형에 의해 오일 배출구(Outlet)의 변동 압력이 서로 다른 변동 압력폭을 생성하므로 상호 상쇄되어 도 2의 그래프에 비하여 평탄한 변동을 보임을 알 수 있다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

100: 제1 내부 외접 기어
110: 제1 내부 외접 기어 측 회전축
200: 제2 내부 외접 기어
210: 제2 내부 외접 기어 측 회전축
300: 격벽
Inlet: 오일 유입구
Outlet: 오일 배출구

Claims (5)

1. 펌프 하우징 내에서 제1 내부 외접 기어와 제2 내부 외접 기어가 동축 상에 상호 일체로 회전되도록 구비되고, 상기 제1 내부 외접 기어와 제2 내부 외접 기어의 외치의 요철이 상호 엇갈리도록 배치되는 것을 특징으로 하는 맥동 저감을 위한 자동변속기용 더블 오일 펌프에 있어서,
   상기 제1 내부 외접 기어와 제2 내부 외접 기어의 축 방향을 따른 사이를 밀폐하도록 격벽이 개재되는 것을 특징으로 하는 맥동 저감을 위한 자동변속기용 더블 오일 펌프.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 내부 외접 기어와 제2 내부 외접 기어의 외치를 향하여 양측으로부터 자동변속기 오일이 유입되도록 오일 유입구가 형성되는 것을 특징으로 하는 맥동 저감을 위한 자동변속기용 더블 오일 펌프.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 내부 외접 기어와 제2 내부 외접 기어의 외치로부터 양측으로 자동변속기 오일이 배출되도록 오일 배출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 맥동 저감을 위한 자동변속기용 더블 오일 펌프.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 격벽은 상기 제1 내부 외접 기어와 제2 내부 외접 기어가 일체로 연결되는 회전축에 의해 관통되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 맥동 저감을 위한 자동변속기용 더블 오일 펌프.

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