KR102637516B1 - 가변 오일펌프 조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가변 오일펌프 조립체에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 가변 오일펌프의 회전 속도에 따라 갤러리에서 배출하는 오일의 압력을 2단으로 가변할 수 있을 뿐만 아니라 엔진에서 요구하는 유량에 맞게 오일을 적절하게 제공할 수 있는 가변 오일펌프 조립체에 대한 것이다.
본 발명에 따른 가변 오일펌프 조립체는 하우징과 상기 하우징에 회전하게 장착된 로터와 상기 로터를 감싸며 미리 설정된 제1압력값 이상이면 내부용적을 변화시켜줄 수 있게 탄성지지 받는 슬라이더를 구비하여 갤러리로 상기 오일을 송출하는 오일펌프와, 상기 갤러리와 연결되는 P포트와 오일탱크와 연결되는 T포트와 상기 오일펌프에서 상기 갤러리로 송출되는 압력이 상기 제1압력값 이하이면 상기 P포트와 연결되고 상기 제1압력값보다 크면 상기 T포트와 연결되는 A포트를 구비한 솔레노이드 밸브와, 상기 갤러리와 연결되는 W1포트와 상기 A포트와 연결되는 W2포트와 상기 슬라이더가 상기 내부용적을 변화시킬 수 있게 가압하도록 상기 하우징과 연결되는 W3포트가 형성된 밸브몸체와 상기 W1포트와 상기 W3포트를 연통시키거나 상기 W2포트와 상기 W3포트를 연통시킬 수 있도록 상기 밸브몸체에 슬라이딩할 수 있게 장착된 밸브스풀과 상기 갤러리로 송출되는 압력이 상기 제1압력값보다 높은 미리 설정된 제2압력값 미만이면 상기 밸브스풀이 상기 W2포트와 상기 W3포트를 연통시키고 상기 제2압력값 이상이면 상기 밸브스풀이 상기 W1포트와 상기 W3포트를 연통되도록 상기 밸브스풀에 탄성력을 제공하는 탄성부재를 구비한 레귤레이터 밸브를 포함하며, 상기 밸브스풀은 상기 W1포트로 유입되는 압력에 가압되는 면적과 상기 W2포트로 유입되는 압력에 가압되는 면적이 동일하게 형성된다.
본 발명에 의하면, 회전 속도에 따라 미리 설정한 2개의 압력값으로 2단으로 오일 압력을 조절할 수 있으므로 엔진에서 요구하는 유량에 맞게 적절하게 공급할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 중고속구간에서도 엔진에서 요구하는 유량에 맞게 오일을 조절하여 공급할 수 있으므로, 가변 오일펌프를 장시간 작동하더라도 내구성이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.

Description

가변 오일펌프 조립체{Variable Oil Pump Assembly}
본 발명은 가변 오일펌프 조립체에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 가변 오일펌프의 회전 속도에 따라 갤러리에서 배출하는 오일의 압력을 2단으로 가변할 수 있을 뿐만 아니라 엔진에서 요구하는 유량에 맞게 오일을 적절하게 제공할 수 있는 가변 오일펌프 조립체에 대한 것이다.
일반적으로 차량의 엔진에서 냉각과 윤활을 위해 요구되는 오일을 공급하기 위해 가변 오일펌프가 많이 이용되고 있다. 가변 오일펌프는 속도가 저속 구간일 때는 그 속도에 비례하여 오일을 공급하고 중고속구간일 때에는 불필요한 유량을 줄여 오일펌프에 가해지는 부하를 줄여준다.
통상적으로 가변 오일펌프는 1단 타입으로, 그 회전수가 저중속 구간에서는 비례해서 유량이 증가하다가 중고속 구간에서는 미리 정해진 압력으로 일정 유량을 제공하게 한다. 하지만, 가변 오일펌프는 차량의 오일펌프와 같이, 차량이 주행 중일 때는 중고속의 속도에서 계속 동작하는데, 1단 방식으로 오일 압력을 제어하는 경우 이 중고속 구간에서는 많은 오일이 필요하지 않음에도 실제로는 필요한 유량 이상으로 제공한다. 이에 1단 방식의 가변 오일펌프는 이처럼 중고속 구간에서는 오일 압력을 적절하게 제어하는데 한계가 있다. 또한, 중고속 구간에서 실질적으로 오일 압력을 조절하기 위하여 챔버의 체적을 가변시키는데 그 가변 유량에 한계가 있으므로, 고속으로 갈수록 가변 오일펌프 내에서 발생하는 오일압력을 제어하는데 한계가 있고, 중고속 구간에서 필요 이상의 오일 압력에 견뎌야하므로 장시간 사용하면 내구성 저하로 인한 파손의 우려가 있었다.
국내 공개특허 제10-2012-0053843호 (공개일 2012.05.29) 국내 등록특허 제10-1301406호 (등록일 2013.08.22) 국내 공개특허 제10-2013-0056458호 (공개일 2013.05.30)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 본 발명은 가변 오일펌프의 회전 속도에 따라 갤러리에서 배출하는 오일의 압력을 2단으로 가변할 수 있을 뿐만 아니라 엔진에서 요구하는 유량에 맞게 오일을 적절하게 제공할 수 있는 가변 오일펌프 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 가변 오일펌프 조립체는 하우징과 상기 하우징에 회전하게 장착된 로터와 상기 로터를 감싸며 미리 설정된 제1압력값 이상이면 내부용적을 변화시켜줄 수 있게 탄성지지 받는 슬라이더를 구비하여 갤러리로 상기 오일을 송출하는 오일펌프와, 상기 갤러리와 연결되는 P포트와 오일탱크와 연결되는 T포트와 상기 오일펌프에서 상기 갤러리로 송출되는 압력이 상기 제1압력값 이하이면 상기 P포트와 연결되고 상기 제1압력값보다 크면 상기 T포트와 연결되는 A포트를 구비한 솔레노이드 밸브와, 상기 갤러리와 연결되는 W1포트와 상기 A포트와 연결되는 W2포트와 상기 슬라이더가 상기 내부용적을 변화시킬 수 있게 가압하도록 상기 하우징과 연결되는 W3포트가 형성된 밸브몸체와 상기 W1포트와 상기 W3포트를 연통시키거나 상기 W2포트와 상기 W3포트를 연통시킬 수 있도록 상기 밸브몸체에 슬라이딩할 수 있게 장착된 밸브스풀과 상기 갤러리로 송출되는 압력이 상기 제1압력값보다 높은 미리 설정된 제2압력값 미만이면 상기 밸브스풀이 상기 W2포트와 상기 W3포트를 연통시키고 상기 제2압력값 이상이면 상기 밸브스풀이 상기 W1포트와 상기 W3포트를 연통되도록 상기 밸브스풀에 탄성력을 제공하는 탄성부재를 구비한 레귤레이터 밸브를 포함하며, 상기 밸브스풀은 상기 W1포트로 유입되는 압력에 가압되는 면적과 상기 W2포트로 유입되는 압력에 가압되는 면적이 동일하게 형성된다.
본 발명에 의하면, 회전 속도에 따라 미리 설정한 2개의 압력값으로 2단으로 오일 압력을 조절할 수 있으므로 엔진에서 요구하는 유량에 맞게 적절하게 공급할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 중고속구간에서도 엔진에서 요구하는 유량에 맞게 오일을 조절하여 공급할 수 있으므로, 가변 오일펌프를 장시간 작동하더라도 내구성이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 가변 오일펌프 조립체의 개념도이고,
도 2는 도 1에 도시된 레귤레이터 밸브의 개념도이고,
도 3 내지 도 6는 도 1에 도시된 가변 오일펌프 조립체의 구동시 상태의 개념도 및 그래프이다.
도 1 내지 도 6를 참조하여 본 발명에 따른 가변 오일펌프 조립체의 일 실시예를 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가변 오일펌프 조립체(100)는 오일펌프(110)와, 솔레노이드 밸브(120)와, 레귤레이터 밸브(130)를 포함한다.
오일펌프(110)는 갤러리(200)로 오일을 송출하는 역할을 하며, 이를 위하여 오일펌프(110)는 하우징(111)와, 로터(113)와, 슬라이더(115)를 구비한다.
로터(113)는 하우징(111) 내부에 회전할 수 있게 장착된다. 이때, 로터(113)는 엔진의 속도로 함께 회전한다.
슬라이더(115)는 로터(113)와의 사이에 오일을 압축하는 압축공간을 만들도록 하우징(111) 내에서 로터(113)를 감싼다. 그래서 로터(113)가 회전하면 로터(113)와 슬라이더(115) 사이의 오일이 압축되어 갤러리(200)로 공급된다. 이때, 슬라이더(115)는 로터(113)와 슬라이더(115) 사이의 압축공간이 가변되도록 회전할 수 있게 장착되며, 일정한 압력값인 제1압력값(P1) 이상의 압력이 슬라이더(115)에 가해지면 로터(113)와 슬라이더(115) 사이의 압축공간을 감소시키도록 슬라이더(115)는 스프링(116)에 의하여 지지된다. 그래서 레귤레이터 밸브(130)의 W3포트(W3)를 통하여 유입되는 오일의 압력이 제1압력값(P1) 이상이면 슬라이더(115)는 회전하여 로터(113)와 슬라이더(115) 사이의 압축공간이 감소된다.
솔레노이드 밸브(120)는 3개의 포트를 구비한다. P포트(P)는 갤러리(200)와 연결되고, T포트(T)는 오일탱크(300)와 연결된다. 그리고 A포트(A)는 오일펌프(110)에서 갤러리(200)로 송출되는 압력이 제1압력값(P1) 이하이면 P포트(P)와 연결되고 제1압력값(P1)보다 크면 T포트(T)와 연결된다.
레귤레이터 밸브(130)는 밸브몸체(131)와, 밸브스풀(133)과 탄성부재(135)를 구비한다.
밸브몸체(131)는 3개의 포트가 형성되며, W1포트(W1)는 갤러리(200)와 연결되고, W2포트(W2)는 솔레노이트 밸브(120)의 A포트(A)와 연결되고, W3포트(W3)는 오일펌프(110)와 연결된다. 여기서 W1포트(W1)는 밸브몸체(131)의 일단에 형성되고, W2포트(W2)와 W3포트(W3)는 밸브몸체(131)의 양측면에 위치하도록 형성된다.
밸브스풀(133)은 W1포트(W1)와 W3포트(W3)를 연통시키거나 W2포트(W2)와 W3포트(W3)를 연통시키는 역할을 한다. 이를 위하여 밸브스풀(133)은 W1포트(W1)로 유입되는 오일의 압력에 의하여 밸브몸체(131)의 일단에서 타단으로 슬라이딩하고, W2포트(W2)로 유입되는 오일의 압력에 의하여 밸브몸체(131)의 타단에서 일단으로 슬라이딩할 수 있게 장착된다. 여기서, 밸브스풀(133)이 밸브몸체(131)의 일단에서 타단으로 슬라이딩하면 W1포트(W1)와 W3포트(W3)를 연통시키고, 밸브몸체(131)의 타단에서 일단으로 슬라이딩하면 W2포트(W2)와 W3포트(W3)를 연통시킨다. 이때, 밸브스풀(133)은 W1포트(W1)로 유입되는 압력에 의해 가압되는 일단(133a)과 W2포트(W2)로 유입되는 압력에 의해 가압되는 타단(133b)의 면적이 동일하게 형성된다.
탄성부재(135)는 밸브스풀(133)에 탄성력을 제공하는 역할을 하며, 이를 위하여 탄성부재(135)는 밸브스풀(133)의 타단(133b)을 지지할 수 있게 장착된다.
본 실시예의 가변 오일펌프 조립체(100)는 로터(113)가 회전하면 오일펌프(110)에서 오일을 가압하여 갤러리(200)로 송출한다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 로터(113)가 정지상태에서부터 저 회전수로 회전할 경우, 오일펌프(110)에서 갤러리(200)로 보내지는 오일은 로터(113)의 회전수에 비례하여 가압된다. 갤러리(200)로 보내진 오일은 일부는 레귤레이터 밸브(130)의 W1포트(W1)로 공급되고, 다른 일부는 솔레노이드 밸브(120)의 P포트(P)로 공급된다. 이때, 오일펌프(110)에서 가압된 오일의 압력이 제1압력값(P1) 이하일 경우, 솔레노이드 밸브(120)는 P포트(P)와 A포트(A)가 연결되므로 솔레노이드 밸브(120)로 공급된 오일은 A포트(A)에서 W2포트(W2)를 통하여 레귤레이터 밸브(130)로 공급된다. 여기서, W1포트(W1)로 공급되는 오일에 의해 밸브스풀(133)에 가해지는 힘과 W2포트(W2)로 공급되는 오일에 의해 밸브스풀(133)에 가해지는 힘이 같은 반면, 밸브스풀(133)의 타단(133b)에 탄성부재(135)의 탄성력이 가해지므로 밸브스풀(133)은 밸브몸체(131)의 타단에서 일단으로 슬라이딩되어 W2포트(W2)와 W3포트(W3)가 연통된다. 그래서 오일은 갤러리(200)에서 솔레노이드 밸브(120)의 P포트(P)와 A포트(A)를 통해 레귤레이터 밸브(130)의 W2포트(W2)와 W3포트(W3)를 지나 하우징(111)과 슬라이더(115) 사이의 공간으로 공급된다. 이렇게 공급된 오일은 로터(113)의 회전수에 따라 상승하는 갤러리(200)의 압력과 같이 상승한다.
로터(113)가 회전함에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이, 오일펌프(110)에서 갤러리(200)에 공급되는 압력이 제1압력값(P1)까지 상승하면 슬라이더(115)에 가해지는 하중이 슬라이더(115)를 지지하는 스프링(116)의 탄성력보다 커지게 되므로 슬라이더(115)는 회전하여 로터(113)와 슬라이더(115) 사이의 압축공간이 점점 작아지면서 로터(113)의 회전수는 빨라지지만, 오일펌프(110)에서 송출되는 압력은 일정하게 된다.
로터(113)가 계속 회전하여 회전속도가 빨라지고, 슬라이더(115)가 더 이상 회전하지 못하여 압축공간이 일정하게 유지되면 도 5에 도시된 바와 같이, 오일펌프(110)에서 갤러리(200)에 공급되는 압력이 제1압력값(P1)보다 상승하게 된다. 이때, 오일펌프(110)에서 가압된 오일의 압력이 제1압력값(P1) 이상이므로 솔레노이드 밸브(120)는 T포트(T)와 A포트(A)가 연결되어 오일은 갤러리(200)에서 솔레노이드 밸브(120)로 공급되지 않는다. 그래서 슬라이더(115)에 더 이상 하중이 가해지지 않게되므로 슬라이더(115)를 지지하는 스프링(116)이 복원되면서 슬라이더(115)가 회전하여 하우징(111)과 슬라이더(115) 사이의 공간에 머물러있던 오일은 W2포트(W2)에서 A포트(A)를 통해 T포트(T)를 지나 오일탱크(300)로 배출되고, 로터(113)와 슬라이더(115) 사이의 압축공간이 커지면서 오일펌프(110)에서 송출되는 압력은 상승하게 된다.
로터(113)가 계속 회전하여 회전속도가 빨라져서 도 6에 도시된 바와 같이, 오일펌프(110)에서 갤러리(200)에 공급되는 압력이 제2압력값(P2)까지 상승하면 W1포트(W1)로 공급되는 오일에 의해 밸브스풀(133)에 가해지는 힘이 밸브스풀(133)을 지지하는 탄성부재(1335)의 탄성력보다 커지게 된다. 그러면 밸브스풀(133)은 밸브몸체(131)의 일단에서 타단으로 슬라이딩되어 제1포트(W1)와 제3포트(W2)가 연통된다. 그러면 오일은 갤러리(200)에서 레귤레이터 밸브(130)의 W1포트(W1)와 W3포트(W3)를 통해 오일펌프(110)의 하우징(111)에 공급되어 슬라이더(115)를 가압한다. 슬라이더(115)는 회전하여 로터(113)와 슬라이더(115) 사이의 압축공간이 점점 작아지면서 로터(113)의 회전수는 빨라지지만 오일펌프(110)에서 송출되는 압력은 일정하게 된다.
상기와 같이, 본 발명에 의하면, 회전 속도에 따라 미리 설정한 2개의 압력값(P1,P2)으로 2단으로 오일 압력을 조절할 수 있으므로 엔진에서 요구하는 유량에 맞게 적절하게 공급할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 중고속구간에서도 엔진에서 요구하는 유량에 맞게 오일을 조절하여 공급할 수 있으므로, 가변 오일펌프 조립체(100)를 장시간 작동하더라도 내구성이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
100 : 가변 오일펌프 조립체 110 : 오일펌프
111 : 하우징 113 : 로터
115 : 슬라이더 116 : 스프링
120 : 솔레노이드 밸브 P : P포트
T : T포트 A : A포트
130 : 레귤레이터 밸브 131 : 밸브몸체
W1 : W1포트 W2 : W2포트
W3 : W3포트 133 : 밸브스풀
133a : 일단 133b : 타단
135 : 탄성부재 200 : 갤러리
300 : 오일탱크

Claims (1)

  1. 하우징과, 상기 하우징에 회전하게 장착된 로터와, 상기 하우징 내에서 상기 로터를 감싸며 미리 설정된 제1압력값 이상이면 내부용적을 변화시켜줄 수 있게 탄성지지 받는 슬라이더를 구비하여 갤러리로 오일을 송출하는 오일펌프와,
    상기 갤러리와 연결되는 P포트와, 오일탱크와 연결되는 T포트와, 상기 오일펌프에서 상기 갤러리로 송출되는 압력이 상기 제1압력값 이하이면 상기 P포트와 연결되고 상기 제1압력값보다 크면 상기 T포트와 연결되는 A포트를 구비한 솔레노이드 밸브와,
    상기 갤러리와 연결되는 W1포트와 상기 A포트와 연결되는 W2포트와 상기 슬라이더가 상기 내부용적을 변화시킬 수 있게 가압하도록 상기 하우징과 연결되는 W3포트가 형성된 밸브몸체와, 상기 W1포트와 상기 W3포트를 연통시키거나 상기 W2포트와 상기 W3포트를 연통시킬 수 있도록 상기 밸브몸체에 슬라이딩할 수 있게 장착된 밸브스풀과, 상기 W2포트와 상기 W3포트를 연통시킬 수 있게 상기 밸브스풀을 지지하는 탄성부재를 구비하며, 상기 갤러리로 송출되는 압력이 상기 제1압력값보다 높은 미리 설정된 제2압력값 이상이면 상기 W1포트와 상기 W3포트를 연통시키는 레귤레이터 밸브를 포함하며,
    상기 밸브스풀은 상기 W1포트로 유입되는 압력에 가압되는 면적과 상기 W2포트로 유입되는 압력에 가압되는 면적이 동일하게 형성되는 것을 특징으로하는 가변 오일펌프 조립체.
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