KR101693883B1 - 가변오일펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명의 가변오일펌프는 로터(1)와 아우터링(3)사이에서 로터(1)에 대해 방사상으로 이동되는 베인(2)에 벤트홀(10)이 뚫려 펌프의 저회전영역에서 토출유량흐름과 반대방향을 갖는 바이패스흐름을 형성해줌으로써, 고회전영역에서 토출유량을 감소시키는 것과 같이 저회전영역에서도 토출유량감소에 따른 구동토크감소로 연비가 개선될 수 있는 특징을 갖는다.

Description

가변오일펌프{Variable Oil Pump}

본 발명은 가변오일펌프에 관한 것으로, 특히 고회전영역은 물론 저회전영역에서도 구동토크를 저감해 연비개선율을 전회전영역에서 달성할 수 있는 가변오일펌프에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 오일펌프는 로터 회전에 따른 압력변화로 흡입된 오일을 실린더블록의 메인갤러리로 공급하게 된다.

통상, 오일을 송출하기 위하여 소비되는 엔진동력인 구동토크 측면에서 단위 회전당 펌핑체적이 일정한 일반적인 로터펌프에서는 연비증가를 가져오는데 반해, 고속에서 단위 회전당 펌핑체적이 줄어드는 가변오일펌프(Variable Oil Pump)에서는 연비 개선 효과를 가져올 수 있게 된다.

가변오일펌프는 로터 회전시 체적변화에 따른 압력변화로 오일을 흡입해 실린더블록의 메인갤러리로 공급하고, 동시에 엔진회전수(RPM)변화에 따른 압력변화에 연동되어 오일 토출유량을 가변시키는 방식을 이용한다.

이러한 방식중 압력조절 스프링이 적용된 구조에서는 토출압력이 스프링 압력을 초과할 때, 펌프의 편심된 아우터링(Outer Ring)이 회전이동되어 펌핑체적을 감소시킴으로써 그에 따른 토출유량을 감소시켜주게 된다.

즉, 단위 회전당 펌핑체적 가변으로 토출유량을 제어함으로써 고회전영역에서 동력손실을 최소화할 수 있게 된다.

하지만, 가변오일펌프는 연비개선의 목표가 고 회전영역에 국한됨으로써 구현될 수 있는 연비개선효과가 한계를 가질 수밖에 없다.

그러므로, 상기와 같이 제한적인 연비개선효과를 제공하는 가변오일펌프로는 세계적인 고유가 및 CO₂규제로 연비향상 및 친환경 대두로 연료저감과 연비개선에 대한 목표는 더욱 높아지고 있는 추세에 적절히 부합할 수 없는 실정이다.

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 토출 압력이 스프링 압력보다 큰 고회전영역에서 펌핑체적감소로 토출유량을 줄임과 더불어 토출 압력이 스프링 압력보다 적은 저회전영역에서는 일부 오일을 바이패스시켜 토출유량을 줄여 줌으로써, 저회전영역에서 고저회전영역까지 전회전영역을 통해 연비를 개선할 수 있는 가변오일펌프를 제공함에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가변오일펌프는 로터와 아우터링사이에 펌핑구간을 형성하고, 상기 로터에 대해 방사상으로 이동되도록 결합된 베인을 포함하되,

상기 펌핑구간이 최대로 커지는 영역에서 상기 베인이 상기 펌핑구간으로 펌핑된 오일을 오일토출구쪽으로 내보내는 토출흐름과 동시에 상기 오일토출구의 반대방향으로 역류시키는 바이패스흐름을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 바이패스흐름은 상기 아우터링을 회전이동시키는 가변스프링의 탄성압력이 펌프의 토출압력보다 클 때 형성되고, 그 반대일때는 형성되지 않게 된다.

상기 바이패스흐름은 상기 베인에 뚫려진 벤트홀로 형성되어진다.

상기 벤트홀은 넓은 밑면에 대해 그상단으로 이어지는 포물선형상을 이루게 된다.

상기 벤트홀은 상기 베인의 폭중심에 위치되어진다.

상기 벤트홀의 밑면은 상기 베인이 상기 로터로부터 최대로 빠져나온 상태에서 상기 로터의 외주면으로 가려지지 않는 위치에 형성되어진다.

이러한 본 발명은 펌프의 고회전영역은 물론 저회전영역에서는 토출유량을 줄여 엔진 부하를 감소시키므로 연비개선율을 크게 높이는 효과가 있게 된다.

또한, 본 발명은 펌프의 전회전영역에서 필요한 유량을 필요한 만큼의 압력으로 공급하므로 필요이상의 동력이 오일펌프에 가중되지 않아 내구성도 크게 향상하는 효과도 있게 된다.

또한, 본 발명은 펌프의 저속구간에서 토출 유량이 감소됨으로써 소음도 크게 저감되는 효과도 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 전회전영역 연비개선타입 가변오일펌프의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 가변오일펌프의 베인 구성도이며, 도 3과 도 4는 본 발명에 따른 전회전영역 연비개선타입 가변오일펌프의 작동도이고, 도 5는 본 발명에 따른 가변오일펌프의 작동선도이다.

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 1은 본 실시예에 따른 전회전영역 연비개선타입 가변오일펌프를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 가변오일펌프는 동력을 전달하는 회전축과 함께 회전하는 로터(1)와, 상기 로터(1)에 형성된 다수의 방사채널(1a)에 끼워져 방사방향으로 이동되는 다수의 베인(2)과, 회전이동시 베인(2)을 눌러줌으로써 펌핑체적을 가변시켜주는 아우터링(3)과, 고 회전영역에서 증가되는 토출압력으로 압축변형되어 아우터링(3)을 회전이동시켜주는 가변스프링(4)과, 일측으로 가변스프링(4)을 수용하고 펌프형상을 이루는 하우징(5)으로 구성되어진다.

가변오일펌프는 상기와 같은 구성요소를 기본으로 사양에 따라 필요 구성요소를 더 포함한다.

한편, 상기 베인(2)에는 전체길이의 소정위치에서 소정 크기로 벤트홀(10)이 더 형성되고, 상기 벤트홀(10)의 작용을 통해 고회전영역에서 구현되는 작용과 같이 저회전영역에서 토출유량을 줄여 엔진 부하를 감소시겨줌으로써 연비개선율을 더욱 향상시켜 주게 된다.

도 2는 본 실시예에 따른 벤트홀(10)의 구성도를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 벤트홀(10)은 베인(2)의 끝면이 아우터링(3)의 내면에 접촉되도록 로터(1)의 방사채널(1a)로부터 최대로 빠져나온 상태에서 로터(1)의 외주면으로 가려지지 않는 위치에 뚫려지게 된다.

이로 인해 로터(1)와 아우터링(3)간에 형성된 펌핑공간이 줄어드는 로터(1)의 회전방향에서 베인(2)이 로터(1)의 방사채널(1a)로 들어갈 때, 벤트홀(10)은 베인(2)의 진입량에 따라 로터(1)에 의해 가려지게 된다.

상기 벤트홀(10)은 밑면을 이루는 기저폭(L)과 상단을 이루는 높이(H)를 갖고, 밑면에서 상단으로 포물선으로 이어진 형상을 이루며, 베인(2)의 폭중심(a-a)에 위치되어진다.

상기 벤트홀(10)의 면적크기는 펌프사양에 따라 결정되므로 구체적인 수치제한을 적용하지 않는다.

도 3은 본 실시예에 따른 벤트홀의 작용으로 저회전영역에서 토출유량을 줄여 엔진 부하를 감소시켜주는 작용을 나타낸다.

도시된 바와 같이 펌프의 저회전영역에서는 가변스프링(4)의 탄성압력 > 펌프의 토출압력이 성립되고, 이러한 상태에서 펌핑구간으로 위치된 베인(2)은 로터(1)의 방사채널(1a)로부터 최대로 빠져나온 상태가 된다.

이로 인해, 펌핑구간의 펌핑체적이 최대화되어 그에 따른 오일토출량도 많아지게 된다.

하지만, 베인(2)이 로터(1)의 방사채널(1a)로부터 최대로 빠져나옴으로써 베인(2)에 뚫린 벤트홀(10)도 로터(1)의 외주면을 벗어나 펌핑구간으로 노출될 수밖에 없게 된다.

그러므로, 베인(2)은 펌핑구간으로 펌핑된 오일을 오일펌프출구쪽으로 내보내는데 반해, 벤트홀(10)은 일부 오일을 베인(2)의 뒤쪽으로 빼내는 작용을 하게 된다.

즉, 펌핑구간으로 펌핑된 오일은 베인(2)에 의해 오일펌프출구쪽으로 흐르는 토출유량(실선화살표)과 함께 벤트홀(10)에 의해 오일펌프출구 반대쪽으로 역류하는 바이패스유량(파선화살표)이 동시에 형성되어진다.

이러한 작용으로 오일펌프출구를 빠져나가는 토출유량은 벤트홀(10)을 통한 바이패스유량 만큼 줄어 들 수밖에 없고, 이로 인해 도 5의 저회전영역(A)에서도 종래기술에 비해 구동토크를 크게 줄여줌으로써 연비를 개선할 수 있게 된다.

한편, 도 4는 본 실시예에 따른 벤트홀의 작용으로 고회전영역에서 토출유량을 줄여 엔진 부하를 감소시켜주는 작용을 나타낸다.

도시된 바와 같이 펌프의 고회전영역에서는 가변스프링(4)의 탄성압력 < 펌프의 토출압력이 성립되고, 이러한 상태에서 펌핑구간으로 위치된 베인(2)은 회전이동된 아우터링(3)으로 인해 로터(1)의 방사채널(1a)로 최대한 들어간 상태로 전환되어진다.

이로 인해 펌핑구간의 펌핑체적이 축소되고 동시에 베인(2)에 뚫린 벤트홀(10)도 로터(1)의 방사채널(1a)쪽으로 들어가 노출되지 않게 된다.

그러므로, 벤트홀(10)을 통한 바이패스흐름이 형성되지 않더라도 축소된 펌핑체적 만큼 오일토출량이 줄어들 수 있고, 이는 도 5의 고회전영역(B)과 같이 벤트홀(10)로 인한 아무런 간섭없이 가변오일펌프 작용이 구현됨을 의미한다.

상기와 같이 본 실시예에 따른 가변오일펌프는 로터(1)와 아우터링(3)사이에서 로터(1)에 대해 방사상으로 이동되는 베인(2)에 벤트홀(10)이 뚫려 펌프의 저회전영역에서 토출유량흐름과 반대방향을 갖는 바이패스흐름을 형성해줌으로써, 고회전영역에서 토출유량을 감소시키는 것과 같이 저회전영역에서도 토출유량감소에 따른 구동토크감소로 연비가 개선될 수 있게 된다.

1 : 로터 2 : 베인
3 : 아우터링 4 : 가변스프링
5 : 하우징
10 : 벤트홀

Claims (6)

1. 로터와 아우터링사이에 펌핑구간을 형성하고, 상기 로터에 대해 방사상으로 이동되도록 결합된 베인을 포함하되,
   상기 펌핑구간이 최대로 커지는 영역에서 상기 베인이 상기 펌핑구간으로 펌핑된 오일을 오일토출구쪽으로 내보내는 토출흐름과 동시에 상기 오일토출구의 반대방향으로 역류시키는 바이패스흐름을 형성하며;
   상기 바이패스흐름은 상기 아우터링을 회전이동시키는 가변스프링의 탄성압력이 펌프의 토출압력보다 클 때 형성되고, 그 반대일때는 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 가변오일펌프.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 바이패스흐름은 상기 베인에 뚫려진 벤트홀로 형성되는 것을 특징으로 하는 가변오일펌프.
   
4. 청구항 3에 있어서, 상기 벤트홀은 넓은 밑면에 대해 그상단으로 이어지는 포물선형상을 이루는 것을 특징으로 하는 가변오일펌프.
   
5. 청구항 4에 있어서, 상기 벤트홀은 상기 베인의 폭중심에 위치되어진 것을 특징으로 하는 가변오일펌프.
   
6. 청구항 4에 있어서, 상기 벤트홀의 밑면은 상기 베인이 상기 로터로부터 최대로 빠져나온 상태에서 상기 로터의 외주면으로 가려지지 않는 위치인 것을 특징으로 하는 가변오일펌프.
   
   

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