KR101724738B1 - 오일 펌프용 온도 감응형 2단 릴리프 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2단 릴리프 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진 회전수에 따라 오일 펌프의 구동 토크를 조절함으로써 연비를 개선할 수 있는 오일 펌프용 온도 감응형 2단 릴리프 밸브에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 오일 펌프로부터 공급되는 오일이 엔진의 메인 갤러리를 통하여 경유하고 이러한 오일의 압력을 소정 압력으로 제어하기 위하여 설치되는 릴리프 밸브에 있어서, 상기 릴리프 밸브는 상기 메인 갤러리로부터 오일 압력이 가해지는 유압 포트, 상기 유압 포트로부터 공급되는 오일에 의해 상기 릴리프 밸브의 내측벽을 따라 슬라이딩되는 플런저, 상기 오일 펌프로부터 공급되는 오일이 바이패스 되어 상기 릴리프 밸브로 공급되기 위한 바이패스 포트, 상기 유압 포트로 공급되는 유압에 의해 상기 플런저가 이동되는 과정에서 상기 바이패스 포트를 통해 바이패스된 오일이 순차적으로 배출될 수 있도록 형성되는 제1, 2 배출 포트 및 릴리프 밸브의 내부에 일단에 배치되는 온도 감응 부재를 포함하고, 오일의 온도에 따라 상기 온도 감응 부재가 축소 또는 신장되는 것을 특징으로 하는 오일 펌프용 온도 감응형 2단 릴리프 밸브를 제공한다.

Description

오일 펌프용 온도 감응형 2단 릴리프 밸브{TEMPERATURE SENSITIVE TWO STEP RELIEF VALVE FOR OIL PUMP SYSTEM}

본 발명은 2단 릴리프 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진 회전수에 따라 오일 펌프의 구동 토크를 조절함으로써 연비를 개선할 수 있는 오일 펌프용 온도 감응형 2단 릴리프 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 엔진에 의해서 구동되는 오일 펌프가 장착되어 있으며, 오일 팬에 고여있는 오일을 흡입하여 엔진 내의 각 윤활회로에 필요한 유량과 유압을 생성하여 공급하는 역할을 한다.

그리고 오일 펌프는 크랭크 샤프트에 연결되어 직접 또는 간접적으로 구동된다.

상기와 같은 오일 펌프의 구동축은 크랭크축과 일정 회전비로 연결되어 있어 엔진 회전수에 비례하여 오일압이 증가한다.

이때 엔진의 윤활 회로 최적화는 연비 개선을 위해 필수 사항이며 오일 펌프는 주요 손실 인자이고 유량*유압의 관계에 비례한다.

즉, 도 1은 종래 기술에 의한 오일 펌프의 순환 구조를 개략적으로 나타낸 것으로서, 도시한 바와 같이 오일 펌프(1)는 크랭크축(미도시)에 연결되어 구동되도록 한다. 상기 오일 펌프(1)에서 토출되는 오일은 오일 필터(2)와 오일 쿨러(3)를 경유하여 메인 갤러리(4)를 통하여 각각의 요구되는 윤활부(미도시)에 전달된다. 이때 소정 압력 이상의 유량이 토출되는 경우 오일 펌프(1) 내의 릴리프 밸브(5)를 통하여 오일 펌프(1) 흡입 측으로 리턴되도록 한다.

여기서 오일 펌프(1)는 엔진 회전수와 비례적으로 구동되므로 특정 회전수 영역에서 필요 이상의 유량이 각 윤활부로 토출된다. 이것은 불필요한 구동 토크 소비로 인한 연비 손실을 초래하게 된다.

또한, 저온 시에는 오일의 점도가 높아지므로 오일 압력이 높아진다. 이와 같이 오일 압력이 높아지면 오일 펌프(1)의 구동 토크도 높아지기 때문에 연비 손실을 초래하게 되는 문제점을 갖는다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 엔진의 크랭크축과 함께 회전하는 오일 펌프가 오일의 온도가 저온 시 과도한 오일 압의 생성을 방지할 수 있는 오일 펌프용 온도 감응형 2단 릴리프 밸브를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 엔진 오일의 저온 시 높은 점도로 인하여 높아지는 오일 압력에 의해 손실되는 연비를 향상시키는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 오일 펌프용 온도 감응형 2단 릴리프 밸브는 오일 펌프로부터 공급되는 오일이 엔진의 메인 갤러리를 통하여 경유하고 이러한 오일의 압력을 소정 압력으로 제어하기 위하여 설치되는 릴리프 밸브에 있어서, 상기 릴리프 밸브는 상기 메인 갤러리로부터 오일 압력이 가해지는 유압 포트, 상기 유압 포트로부터 공급되는 오일에 의해 상기 릴리프 밸브의 내측벽을 따라 슬라이딩되는 플런저, 상기 오일 펌프로부터 공급되는 오일이 바이패스 되어 상기 릴리프 밸브로 공급되기 위한 바이패스 포트, 상기 유압 포트로 공급되는 유압에 의해 상기 플런저가 이동되는 과정에서 상기 바이패스 포트를 통해 바이패스된 오일이 순차적으로 배출될 수 있도록 형성되는 제1, 2 배출 포트 및 릴리프 밸브의 내부에 일단에 배치되는 온도 감응 부재를 포함하고, 오일의 온도에 따라 상기 온도 감응 부재가 축소 또는 신장되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 온도 감응 부재는 일단이 상기 릴리프 밸브의 내측벽에 길이 방향으로 고정되는 신축 봉, 타단에 형성되고 상기 릴리프 밸브의 내주면을 따라 슬라이딩되는 압력 판이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 플런저의 축 방향으로 탄성 지지할 수 있도록 탄성 부재가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 신축봉은 오일의 온도가 고온인 경우 신장됨과 동시에 상기 탄성 부재를 플런저 측으로 밀게 되고, 오일의 온도가 저온인 경우 축소됨과 동시에 상기 탄성 부재가 신장되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 오일 펌프용 온도 감응형 2단 릴리프 밸브에 의하면, 오일 펌프가 오일의 온도가 저온 시 엔진 회전수의 상승에 의해 과도한 오일 압의 생성을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 저온 시 오일이 릴리프되는 시점을 보다 빠르게 할 수 있으므로 냉간 시의 유압 저하가 가능해진다.

도 1은 종래기술에 의한 오일 펌프의 순환 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 펌프용 온도 감응형 2단 릴리프 밸브가 적용되는 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 펌프용 온도 감응형 2단 릴리프 밸브에 적용되는 온도 감응 부재의 저온 시의 상태를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 펌프용 온도 감응형 2단 릴리프 밸브에 적용되는 온도 감응 부재의 고온 시의 상태를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 펌프용 온도 감응형 2단 릴리프 밸브에 의해 나타나는 엔진 회전수와 오일 압력간의 관계를 나타낸 그래프이다.

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

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 펌프용 온도 감응형 2단 릴리프 밸브가 적용되는 구성을 개략적으로 나타낸 것이다. 도 2를 참조하면, 오일 팬(10)에 수용되어 있는 오일을 펌핑하기 위한 오일 펌프(20)가 구비된다. 이러한 오일 펌프(20)는 엔진(미도시)의 크랭크축과 연동하여 회전하기 때문에 엔진이 구동되면 오일 펌프(20)가 가동됨으로써 오일 팬(10) 내의 오일은 고압으로 펌핑된다.

또한, 엔진의 각 윤활부 및 마찰부로 공급된 후, 상기 오일 팬(10)으로 리턴된다.

여기서 상기 엔진을 냉각시키기 위한 메인 갤러리(미도시)를 통과한 후의 압이 릴리프 밸브(60)의 압력 포트(601)로 공급되는데, 이러한 오일 압은 상기 플런저(62)에 가해지게 된다.

즉, 상기와 같은 과정에서 오일 펌프(20)에 의해 가압된 오일의 압력이 설정치(5.3 ~ 5.7bar)이하일 경우, 오일 펌프(20)에서 가압된 오일은 별도의 바이패스 없이 오일 필터(30) 및 오일 쿨러(40)를 경유한 후 엔진의 각부로 공급된다.

또한, 오일이 정상 압력 이하인 경우에는 후술하는 릴리프 밸브(60)에 구성된 탄성 부재(64)에 의해 플런저(62)가 상승된 상태가 됨으로써 오일 펌프(20)에서 펌핑된 오일은 오일 필터(30) 및 오일 쿨러(40) 측으로 흐르게 된다.

그리고, 상기 압력 포트(601)에서 가압된 오일의 압력이 설정치(예를 들면, 5.3 ~ 5.7bar) 이상일 경우에는 플런저(62)가 탄성 부재(64)를 압축하면서 상기 릴리프 밸브(60)의 일측 외주면에 형성되는 바이패스 포트(610)로 유입되는 오일이 상기 바이패스 포트(610)의 반대측에 형성되는 배출 포트(611, 612)로 배출된다. 이때 상기 배출 포트(611, 612)는 제1 배출 포트(611) 및 제2 배출 포트(612)로 이루어진다.

상기 제1 배출 포트(611)는 상기 플런저(62)가 상기 탄성 부재(64) 측으로 압축되는 과정에서 1차적으로 배출되는 통로를 의미하며, 상기 제2 배출 포트(612)는 상기 플런저(62)가 상기 제1 배출 포트(611)를 통과한 후 순차적으로 오일이 배출되는 통로를 의미한다.

또한, 상기 릴리프 밸브(60)의 내부에는 온도 감응 부재(63)가 설치된다. 이러한 온도 감응 부재(63)는 상기 플런저(62)를 탄성 부재(64)의 일단이 탄성 지지하고 타단에 맞닿도록 설치되는 압력 판(63a) 및 이러한 압력 판(63a)과 상기 릴리프 밸브(60)의 단부 사이에 개재되는 신축 봉(63)으로 이루어진다.

상기 온도 감응 부재(63)에 의하여 상기 탄성 부재(64)의 스프링 상수를 가변시키게 된다. 즉, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 펌프용 온도 감응형 2단 릴리프 밸브에 적용되는 온도 감응 부재의 저온 시의 상태를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 펌프용 온도 감응형 2단 릴리프 밸브에 적용되는 온도 감응 부재의 고온 시의 상태를 나타낸 것으로서, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 오일의 온도가 저온 시에는 상기 신축 봉(63)이 축소된 상태를 유지하게 된다. 이때 상기 탄성 부재(64)의 스프링 상수는 비교적 낮은 값을 갖는 K1이며, 이에 대하여 도 3의 (a)와 같이 오일 압 P1에 의해 상기 압력 판(63a)을 가압함으로써 도 3의 (b) 및 (c)의 과정에 의해 상기 탄성 부재(64)를 압축하기 시작한다.

즉, 상기와 같이 오일의 온도가 저온인 경우, 오일의 점도 영향으로 인하여 고온 시에 비하여 오일 압이 더욱 높이 올라가게 되는데, 상기 탄성 부재(64)는 느슨한 상태인 스프링 상수 K1을 갖게 되므로 상기 압력 P1은 낮은 값을 갖게 된다. 따라서 오일의 배출이 조기에 수행됨에 따라 유압과 오일 펌프(20)의 구동 토크가 저감되므로 연비 개선의 효과를 갖게 된다.

한편, 오일의 온도가 고온 시에는 상기 신축 봉(63)이 신장되므로 상기 탄성 부재(64)를 압축하게 된다. 즉, 도 4에 도시한 바와 같이 상기 탄성 부재(64)의 스프링 상수는 K2로 변하며, 이때 상기 플런저(62)에 가해지는 오일 압은 P2가 된다. 여기서 상기 탄성 부재(64)의 스프링 상수 K2는 K1보다 높은 값이고, 상기 P2는 P1보다 높은 값을 갖는다.

따라서, 도 4에 도시한 바와 같은 상태에서 상기 탄성 부재(64)의 스프링 상수 K2는 K1보다 높은 값으로 인하여 상기 플런저(62)에 가해지는 오일 압이 더욱 높아져야만 오일이 상기 제1 배출 포트(611) 및 제2 배출 포트(612)를 통하여 배출될 수가 있게 된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 펌프용 온도 감응형 2단 릴리프 밸브에 의해 나타나는 엔진 회전수와 오일 압력 간의 관계를 나타낸 그래프이다. 도시한 바와 같이 엔진 회전수가 증가함에 따라 오일 압이 증가하는 것을 알 수 있는데, ①저 회전수, ②중 회전수 및 ③고 회전수의 각 단계별로 구획하였을 때, 특히 상기에서 중 회전수인 경우 도 5의 (a) 및 (b)를 비교하여 보면 고온시 및 저온시 종래 기술에 비하여 오일 압이 현저하게 감소되는 것을 알 수 있다. 이에 더하여 저온 시에는 더욱 큰 폭으로 감소하게 되는 것을 알 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 오일 펌프용 온도 감응형 2단 릴리프 밸브에 의하면 제1 배출 포트 및 제2 배출 포트를 통하여 2단 가변 오일 펌프와 같은 효과를 갖게 되므로 연비 저감의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 저온 시 오일이 릴리프되는 시점을 보다 빠르게 할 수 있으므로 냉간 시의 유압 저하가 가능해진다.

상기와 같이 종래 오일 펌프에 대비하여 유압을 작게 할 수 있으므로 오일 펌프의 구동 토크가 저감되고 이에 따라 연비 개선 효과를 갖게 된다.

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.

10: 오일 팬
20: 오일 펌프
30: 오일 필터
40: 오일 쿨러
50: 엔진
60: 릴리프 밸브
62: 플런저
63: 온도 감응 부재
63a: 압력 판
64: 탄성 부재
601: 압력 포트
610: 바이패스 포트
611: 제1 배출 포트
612: 제2 배출 포트

Claims (4)

1. 오일 펌프로부터 공급되는 오일이 엔진의 메인 갤러리를 통하여 경유하고 이러한 오일의 압력을 소정 압력으로 제어하기 위하여 설치되는 릴리프 밸브에 있어서,
   상기 릴리프 밸브는
   상기 메인 갤러리로부터 오일 압력이 가해지는 유압 포트;
   상기 유압 포트로부터 공급되는 오일에 의해 상기 릴리프 밸브의 내측벽을 따라 슬라이딩되는 플런저;
   상기 오일 펌프로부터 공급되는 오일이 바이패스 되어 상기 릴리프 밸브로 공급되기 위한 바이패스 포트;
   상기 유압 포트로 공급되는 유압에 의해 상기 플런저가 이동되는 과정에서 상기 바이패스 포트를 통해 바이패스된 오일이 순차적으로 배출될 수 있도록 형성되는 제1, 2 배출 포트; 및
   릴리프 밸브의 내부에 일단에 배치되는 온도 감응 부재를 포함하고, 오일의 온도에 따라 상기 온도 감응 부재가 축소 또는 신장되고,
   상기 제1, 2 배출 포트는 오일팬과 연결되어, 상기 제1, 2배출 포트로부터 배출된 오일은 모두 상기 오일팬으로 리턴되는 것을 특징으로 하는 오일 펌프용 온도 감응형 2단 릴리프 밸브.
2. 제1항에 있어서,
   상기 온도 감응 부재는
   일단이 상기 릴리프 밸브의 내측벽에 길이 방향으로 고정되는 신축 봉, 타단에 형성되고 상기 릴리프 밸브의 내주면을 따라 슬라이딩되는 압력 판이 형성되는 것을 특징으로 하는 오일 펌프용 온도 감응형 2단 릴리프 밸브.
3. 제2항에 있어서,
   상기 플런저의 축 방향으로 탄성 지지할 수 있도록 탄성 부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 오일 펌프용 온도 감응형 2단 릴리프 밸브.
4. 제3항에 있어서,
   상기 신축 봉은 오일의 온도가 고온인 경우 신장됨과 동시에 상기 탄성 부재를 플런저 측으로 밀게 되고, 오일의 온도가 저온인 경우 축소됨과 동시에 상기 탄성 부재가 신장되는 것을 특징으로 하는 오일 펌프용 온도 감응형 2단 릴리프 밸브.

Images