KR20020019149A - 기어식 오일펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 펌프의 작동시 폐입 과정중에 발생되는 비압축성 오일에의 압축에 있어 오일이 충분한 체적 변화를 일으킬 수 있는 가변 공간을 기어에 확보토록 한 기어식 오일펌프를 제공하는 데 있다.

이를 위해 본 발명은 구동기어와 종동기어가 외접하여 맞물려 회전하여 엔진오일을 펌핑하는 기어식 오일펌프에 있어서,

상기 적어도 어느 한쪽 기어의 모든 잇빨과 잇빨 사이에는 폐입 공간에 연통하는 릴리프공간이 형성되며, 그 릴리프공간에는 폐입 공간의 볼륨 변화에 의해 릴리프공간내를 이동하는 플런저가 설치되며, 그 플런저는 폐입공간측으로 탄발하는 힘을 가하는 리턴스프링에 의해 지지되고 있는 것을 특징으로 한다.

Description

기어식 오일펌프{Gear type oil pump}

본 발명은 송출 유량의 증대를 위한 기어식 오일펌프에 관한 것이다.

엔진이 회전중에는 많은 부품들이 서로 마찰을 일으키고 또 이들중에는 상당한 하중이 걸리면서 고속으로 마찰을 일으키는 경우도 있다.

이와같은 마찰 부분에 사용되는 힘은 실린더의 팽창 행정에서 얻은 힘에 대하여 저항이며, 손실이 되는 힘으로서 동력손실을 초래하고 부품끼리의 마찰로 그 부품을 마모시켜 수명을 단축시키고 엔진의 성능을 총합적으로 단축시키는 원인이 되고 있다.

이때문에 엔진 부품들의 마모 및 동력손실을 방지하기 위해 윤활하므로써 엔진 내부의 마찰 저항을 저감하고 동시에 높은 연소열을 받는 엔진 내부를 냉각시키게 된다.

엔진에는 이 윤활을 위하여 엔진 오일이 주입되어 있으며, 통상 엔진 오일을 실린더 블록 하부에 장착되는 오일팬에 수용한 후 그 오일팬내의 엔진오일을 오일펌프로 퍼올려 크랭크축 베어링이나 캠축 베어링등에 압송하여 공급하고 있다.

오일펌프는 크랭크축에 의해 직접 또는 기어나 체인 또는 이붙이 벨트 등을 경유해서 구동되는데 통상 차량의 엔진오일 급송용으로는 트로코이드식, 크레센트식 및 기어식 오일펌프가 많이 사용되고 있다.

트로코이드식은 인너로터와 아웃터로터로 구성되며 소형으로 비교적 고압을 얻는 것이 가능하며, 클레센트식의 경우 내접하는 2개의 톱니바퀴로 구성되고 있 고, 트로코이드식에 비해 얇게 설계할 수 있는 장점이 있으나 앞선 방식의 오일펌프들의 경우 토출압력은 다소 불안정한 점이 있다.

이에 반하여 기어식은 2개의 같은 직경의 톱니바퀴가 맞물리는 방식이어서 다른 방식에 비하여 장치의 전체 볼륨이 다소 커지게 되나 토출 압력은 상당히 안정적인 장점을 가진다.

본 발명은 상기한 방식들 중 안정적 토출 압력을 얻을 수 있는 기어식 펌프에 관한 것으로 도 3에 도시하는 것과 같이 기어식 오일펌프(21)는 한쌍을 이루는 구동기어(22)와 종동기어(23)를 구비하고 있으며, 펌프흡입단(24)에서 펌프토출관 (25)으로 유량의 송출이 일어나게 된다.

그런데 기어식 오일펌프는 물림률이 1보다 크기 때문에 도 3에 도시하는 것과 같이 2쌍의 잇빨(26)(27)(28)(29)들이 항상 맞물리는 폐입현상(잇빨들 사이에 가둔 오일이 외부와 고립되어 나타내는 공간)이 존재하는 구간이 있으며, 이는 인벌류우트치형의 특성상 불가피한 현상이다.

그러나 한쌍을 이루는 주동 및 종동기어(22)(23)가 회전을 하게 될때 2쌍의 잇빨(26)(27)(28)(29)들이 맞물려 형성되는 폐입공간(30, 오일을 가두는 공간)의 체적이 폐입개시구간부터 폐입종료구간까지 이동하는 동안에 변화를 초래하게 되는데 폐입개시구간에서의 폐입볼륨 V₁ (도 3(가)참조) 보다 중간에 이르렀을 때의 폐입 볼륨 V₂ (도 3(나)참조)가 작으며, 또 폐입 종료 시점의 폐입볼륨 V₃(도 3(다)참조)는 중간의 폐입 볼륨 V₂보다 크기 때문에(V₁과는 같음)도 4에 도시하는 것과 같이 폐입구간의 전반부에서는 폐입공간(30)에 갇힌 오일의 압축현상이 일어나게 되고, 폐입 구간의 후반부에서는 팽창 현상이 일어나게 된다.

이에따라 오일의 압축 과정에서는 거의 비압축성의 유체인 오일이 체적 변화를 강요 받게 되므로 압축 과정 동안에는 기어축에 거대한 하중이 작용하게 되어 구동력의 증대를 초래하므로써 동력 손실을 일으키며, 또 압축 과정시 작용하는 고압력에 의해 하우징과의 틈새로 오일이 빠져나가게 되어 송출 유량의 저하를 가져와 체적 효율의 저하를 유발하는 문제점이 있으며, 다른 한편 팽창 과정에서는 오일중에 혼입된 공기가 유리되어 에어레이션(areation) 현상을 유발하게 되는 문제점이 있어 왔다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 펌프의 작동시 폐입 과정중에 발생되는 비압축성 오일에의 압축에 있어 오일이 충분한 체적 변화를 일으킬 수 있는 가변 공간을 기어에 확보토록 한 기어식 오일펌프를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 구동기어와 종동기어가 외접하여 맞물려 회전하여 엔진오일을 펌핑하는 기어식 오일펌프에 있어서,

상기 적어도 어느 한쪽 기어의 모든 잇빨과 잇빨 사이에는 폐입 공간에 연통하는 릴리프공간이 형성되며, 그 릴리프공간에는 폐입 공간의 볼륨 변화에 의해 릴리프공간내를 이동하는 플런저가 설치되며, 그 플런저는 폐입공간측으로 탄발하는 힘을 가하는 리턴스프링에 의해 지지되고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 2 기재에 의하면 상기 릴리프공간은 법선 방향으로 기어의 중심을 향해 방사상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 청구항 3 기재에 의하면 상기 모든 릴리프공간은 기어의 중앙에서 하나로 모여 합쳐지며, 상기 플런저와의 사이에 형성되는 틈새를 통해 누설되는 엔진오일은 기어의 중앙에 모아진후 펌프 카바에 형성된 유로를 통하여 펌프의 토출단측에 보내지게 되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 기어식 오일펌프의 요부 구성을 나타내는 도면

도 2는 본 발명의 기어식 오일펌프의 측단면도

도 3은 종래의 기어식 오일펌프를 나타내는 도면

도 4는 종래 기어식 오일펌프의 잇빨 맞물림에 의한 폐입 시기와 폐입 볼륨의 관계를 나타낸 그래프

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 기어식 오일펌프 2 : 구동기어

3 : 종동기어 4,5,6,7 : 잇빨

8 : 폐입공간 9 : 펌프흡입단

10 : 펌프토출단 11 : 릴리프공간

12 : 플런저 13 : 리턴스프링

14 : 유로 15 : 펌프카바

16 : 유로 17 : 출구단

이하 본 발명의 구성과 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 기어식 오일펌프의 일요부를 확대하여 나타낸 정면도이고, 도 2는 본 발명의 기어식 오일펌프의 측단면도로서 기어식 오일펌프(1)는 맞물려 회전하는 한쌍의 구동 및 종동기어(2)(3)를 포함하고 있다.

이들 기어(2)(3)는 맞물려 돌아가는 4개의 잇빨(4)(5)(6)(7) 사이에 외부와 단절된 폐입공간(8)이 형성되며, 펌프흡입단(9)쪽에서 폐입공간(8)내에 닫히게 된 오일이 기어(2)(3)의 회전에 의해 펌프토출단(10)측에 쏟아지게 되기 때문에 펌프토출단(10)은 계속 유입되는 엔진 오일로 인해 압력이 증대되어 엔진 각부로 오일이 급송되어지게 된다.

상기 기어(2)(3)중 적어도 어느 일측, 도시한 실시예에서는 종동기어(3)의 잇빨(6)과 잇빨(7) 사이의 모든 부분에는 폐입공간(8)에 대하여 개방되고 타단은 기어(3)의 중앙을 향해 법선 방향으로, 즉 기어(3)의 중심에서 보면 방사상 방향으로 릴리프공간(11)이 형성되어 있으며, 그 각각의 릴리프공간(11)에는 플런저(12)가 이동가능하게 수용되어 있다.

그리고 각 플런저(12)는 폐입공간(8)측으로 힘을 가하는 리턴스프링(13)에의해 탄력적으로 지지되고 있다.

이 릴리프공간(11)들은 도 2에 도시한 것과 같이 종동기어(3)의 중심에서 만나게 되며, 축방향으로 형성된 유로(14)와, 또 펌프카바(15)에 형성된 유로(16)를 통하여 그의 출구단(17)이 펌프출구단(10)에 개방되어 있다.

이와같은 본 발명은 펌프흡입단(9)으로 부터 잇빨 사이에 엔진 오일을 가두어 이송하는 폐입 초기 단계로부터 중간 단계로 진행되면 종래기술에서 설명한 것과 같이 폐입공간(8)의 볼륨이 감소되므로써 오일에의 압축현상이 일어나게 되는데 이때 엔진오일에 작용하는 압축력에 의해 플런저(12)가 리턴스프링(13)을 압축하면서 후퇴하여 줄어든 볼륨을 확장시키게 된다.

따라서 밀폐된 폐입공간(8)내에서의 비압축성 오일에 작용하는 높은 압력을 플런저(12) 후퇴에 따라 확보된 릴리프공간(11)이 해소시켜 주게 되므로 펌프장치에 무리한 힘이 가해지지 않게 된다.

그리고, 기어(2)(3)가 더 회전하여 폐입공간(8)이 중간에서 펌프토출단(10)측으로 진행하게 되면, 앞서와는 반대로 폐입공간(8)의 볼륨이 증대되어지게 된다.

폐입공간(8)의 볼륨이 증대되면 폐입공간(8)내의 오일 압력 저하를 가져오게 되며, 이에따라 리턴스프링(13)의 탄발력에 의해 플런저(12)가 폐입공간(8)쪽으로 밀려 올라가 전체 볼륨을 일정하게 만들게 되므로써 기포 형성에 의한 에어레이션을 방지하게 되는 것이다.

한편, 폐입 전반기에 폐입공간(8)내에서 압축되는 고압의 오일이 플런저(12)와 릴리프공간(11)을 형성하는 내벽면과의 사이의 틈새로 누설을 일이키게 되면,그 오일은 기어(3)의 중앙에 집결된 뒤 유로(14)(16)를 통하여 펌프토출단(10)에 보내져 송출유량의 감소를 방지하게 된다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 기어 잇빨이 맞물려 돌아가는 폐입과정중의 전반기 압축시에는 플런저가 후퇴하여 폐입공간의 볼륨을 확장시킬 수 있는 릴리프공간을 기어에 형성하며, 폐입과정중의 후반기 팽창시에는 리턴스프링에 의해 릴리프공간 상부측으로 플런저를 전진시켜 폐입공간의 볼륨을 축소시키게 되는 것에 의해서 과도한 압력 상승을 막아 펌프장치의 내구성을 증대시키고 구동 소음의 감소를 가져오게 되며, 송출 유량의 감소를 방지하여 체적 효율을 향상시키게 되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 구동기어와 종동기어가 외접하여 맞물려 회전하여 엔진오일을 펌핑하는 기어식 오일펌프에 있어서,

   상기 적어도 어느 한쪽 기어의 모든 잇빨과 잇빨 사이에는 폐입 공간에 연통하는 릴리프공간이 형성되며, 그 릴리프공간에는 폐입 공간의 볼륨 변화에 의해 릴리프공간내를 이동하는 플런저가 설치되며, 그 플런저는 폐입공간측으로 탄발하는 힘을 가하는 리턴스프링에 의해 지지되고 있는 것을 특징으로 하는 기어식 오일펌프.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 릴리프공간은 법선 방향으로 기어의 중심을 향해 방사상으로 형성된 것을 특징으로 하는 기어식 오일펌프.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 모든 릴리프공간은 기어의 중앙에서 하나로 모여 합쳐지며, 상기 플런저와의 사이에 형성되는 틈새를 통해 누설되는 엔진오일은 기어의 중앙에 모아진후 펌프 카바에 형성된 유로를 통하여 펌프의 토출단측에 보내지게 되는 것을 특징으로 하는 기어식 오일펌프.