KR20040040932A

KR20040040932A - 자동차용 보조 오일 펌프

Info

Publication number: KR20040040932A
Application number: KR1020020069290A
Authority: KR
Inventors: 김원규
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2004-05-13

Abstract

본 발명은 자동차용 보조 오일 펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 메인 오일 펌프의 구동시 메인 오일 통로 내의 유압상태가 일정수준 미만의 저압상태일 경우, 펌프 본체가 메인 오일 펌프의 구동력을 입력축과 클러치부를 통해 전달받아 메인 오일 펌프와는 별도로 추가적인 펌핑작동을 수행하도록 구성됨으로써, 메인 오일 펌프의 용량을 줄여 설계할 수 있고, 이를 통해 오일의 저온 및 엔진의 고속 회전상태에서 발생되던 과도한 오일 압력의 형성을 방지할 수 있으며, 고온 저속시에는 충분한 오일 압력을 확보할 수 있도록 해주는 자동차용 보조 오일 펌프에 관한 것이다.

Description

자동차용 보조 오일 펌프{Auxiliary oil pump for vehicle}

통상적으로 자동차 엔진의 윤활 및 냉각을 위한 윤활장치는 오일 팬, 오일 스트레이너, 오일 펌프, 릴리프 밸브, 오일 필터 및 오일 압력 스위치 등으로 구성된다.

상기한 구성요소 중에서도 오일 펌프는 오일 팬 내에 저장된 엔진 오일을 강제 흡입하여 메인 오일 통로(main oil gallery)로 압송하는 역할을 하며, 주로 로터리식과 기어식이 사용된다.

또한, 상기 오일 펌프는 크랭크축과 직결 혹은 체인 연결, 기어 연결되어서 구동력을 전달 받게 되며, 결국 엔진의 회전수에 비례하여 구동된다.

그러나, 오일 펌프가 상기와 같은 방식으로 구동될 때, 신뢰성 측면에서는 매우 우수한 장점이 있으나, 다음과 같은 문제점이 있다.

1) 엔진 오일 펌프의 용량 설계 기준은 엔진이 저속으로 구동될 때를 기준으로 한다. 즉, 오일 펌프에서의 토출량의 최저치를 규제하여 설계하게 되는데, 문제는 엔진 회전수가 고속으로 올라가면서 필요 이상의 오일이 펌프에서 토출된다는 점이다. 따라서 고속에서는 많은 오일이 릴리프 밸브를 통해 바이패스되어야 하고, 이로 인해 고속에서 오일 펌프의 용량이 과다한 상태가 되는 바, 이는 곧 구동손실로 나타난다.

2) 또한, 엔진 오일 펌프는 오일의 고온상태를 기준으로 하여 그 용량이 결정된다. 즉, 고온일 때는 오일의 점도가 커지면서 엔진이 요구하는 오일의 양이 커지는 반면 펌프에서의 효율이 떨어지는데, 이러한 펌프 측면에서의 악조건을 고려한 것이다. 따라서 저온에서는 펌프에서 과다한 오일이 토출되고, 이는 곧 구동손실로 나타난다. 특히 저온에서의 고속 운전시에는 유압이 과다하게 상승하여 HLA(Hydraulic Lash Adjuster)에 펌프 업(pump up) 현상을 발생시킬 수 있고, 이는 엔진 부조 및 시동 꺼짐 현상을 초래할 수 있다.

3) 엔진은 사용함에 따라 각종 마찰부위의 마모로 인하여 오일 요구량이 커지고, 오일 펌프의 효율은 저하된다. 이러한 점을 고려하여 초기 오일 펌프는 일정한 안전계수를 고려하여 크게 설계되는데, 이 또한 구동손실을 초래하게 된다.

4) 특히, 최근의 엔진에서는 HLA, CVVT, 오토텐셔너 등과 같은 각종 유압작동기구가 도입되어 유압관리가 상당히 중요하다. 그러나 현재의 대량 생산체제에서는 엔진마다 품질의 편차가 있을 수 밖에 없고, 특정 엔진의 경우에서는 유압부족에 따른 문제가 발생할 수 있다.

요약컨대, 엔진은 여러 운전조건에서 운전되고, 오일 펌프의 용량 설계 기준은 최악의 구동조건을 기준으로 하기 때문에, 상기한 바의 여러 문제점들이 발생하게 되는 것이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 메인 오일 펌프의 구동시 메인 오일 통로 내의 유압상태가 일정수준 미만의 저압상태일 경우, 펌프 본체가 메인 오일 펌프의 구동력을 입력축과 클러치부를 통해 전달받아 메인 오일 펌프와는 별도로 추가적인 펌핑작동을 수행하도록 구성됨으로써, 메인 오일 펌프의 용량을 줄여 설계할 수 있고, 이를 통해 오일의 저온 및 엔진의 고속 회전상태에서 발생되던 과도한 오일 압력의 형성을 방지할 수 있으며, 고온 저속시에는 충분한 오일 압력을 확보할 수 있도록 해주는 자동차용 보조 오일 펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 보조 오일 펌프의 구성도이고,

도 2a 및 2b는 본 발명에 따른 보조 오일 펌프의 작동상태도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 오일 팬20 : 메인 오일 펌프

22 : 구동축30 : 보조 오일 펌프

40 : 메인 오일 통로310 : 하우징

313 : 입력도관314 : 압력실

317 : 첵밸브320 : 펌프 본체

322 : 구동축324 : 클러치판

330 : 입력부332 : 입력축

340 : 클러치부342 : 피스톤

344 : 클러치판346 : 스프링

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 오일 팬(10)과 메인 오일 통로(40) 사이에서 메인 오일 펌프(20)와 병렬로 설치되어 엔진 오일을 흡입ㆍ압송하는 펌프 본체(320)와, 메인 오일 펌프(20)의 구동축(22)으로부터 회전력을 전달받아 하우징(310) 내부로 입력하는 입력축(332)과, 하우징(310) 내부에서 메인 오일 펌프(20)의 토출구측에 연결된 메인 오일 통로(40)의 유압상태에 따라 상기 입력축(332)과 펌프 본체(320)의구동축(322)간 회전력 전달을 선택적으로 단속하는 클러치부(340)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 클러치부(340)는 상기 입력축(332)에 회전력 전달이 가능하게 연결되고 상기 입력축(332)과의 사이에 설치된 후방의 스프링(346)에 의해 탄성 지지되면서 이 스프링(346)의 힘과 전방의 압력실(314) 내 유입된 유압의 힘에 의해 전후진 가능하도록 설치된 피스톤(342)과, 이 피스톤(342)의 선단축(343) 끝단과 펌프 본체(320)의 구동축(322) 끝단에 각각 설치된 클러치판(344,324)과, 유압의 유입이 가능하도록 상기 메인 오일 통로(40)와 상기 압력실(314)을 상호 연결하는 입력도관(313)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 펌프 본체(320)의 토출구측과 메인 오일 통로(40) 사이를 연결하는 오일 통로(316)에는 역류방지를 위한 첵밸브(317)가 설치된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 보조 오일 펌프의 구성도이고, 도 2a 및 2b는 본 발명에 따른 보조 오일 펌프의 작동상태도이다.

각 도면에서 미설명부호 311a와 311b는 베어링을, 312는 오일 씰을 나타낸다.

이하, 본 명세서에서는 기존의 오일 펌프를 본 발명의 보조 오일 펌프와 명확히 구분하기 위하여 메인 오일 펌프라 칭하기로 한다.

본 발명은 메인 오일 펌프의 토출구측에 연결된 메인 오일 통로의 유압상태에 따라서 선택적으로 구동되는 자동차용 보조 오일 펌프에 관한 것이다.

본 발명의 구성을 살펴보면, 예시한 바와 같이, 오일 팬(10)과 메인 오일 통로(40) 사이에 메인 오일 펌프(20)와 병렬로 설치되는 펌프 본체(320)와, 메인 오일 펌프(20)의 회전력을 입력받는 입력부(330)와, 메인 오일 통로(40)의 유압상태에 따라서 입력부(330)로부터 펌프 본체(320)로 전달되는 회전력을 선택적으로 단속하는 클러치부(340)로 구성된다.

상기 펌프 본체(320)는 하우징(310) 내부에 설치되어 오일 팬(10) 내에 저장된 엔진 오일을 강제 흡입하여 메인 오일 통로(40)로 압송하도록 되어 있는 것으로서, 메인 오일 펌프(20)와는 병렬로 설치된다.

즉, 상기 펌프 본체(320)는 오일 팬(10)과 메인 오일 통로(40) 사이에서 메인 오일 펌프(20)로부터 선택적으로 전달받은 회전력에 의해 펌핑구동을 하는 것이며, 이를 위해 흡입구측에 연결된 오일 통로(315)가 오일 팬(10)으로 연결되고, 토출구측에 연결된 오일 통로(316)는 메인 오일 통로(40)로 연결된다.

또한, 상기 펌프 본체(320)는 메인 오일 펌프(20)의 구동축(22)으로부터 입력부(330)와 클러치부(340)를 통해 회전력을 선택적으로 전달받는 별도의 구동축(322)을 가지며, 이 구동축(322)의 회전 구동시에만 엔진 오일의 펌핑작동이 수행되어진다.

상기 펌프 본체(320)의 구동축(322)은, 이후 본 발명의 작동상태에서 상세히 설명되는 바와 같이, 메인 오일 통로(40) 내 유압이 일정수준 미만의 저압일 때에만 클러치부(340)에 의해 메인 오일 펌프(20)의 회전력을 선택적으로 전달받게 되어 있다.

또한, 상기 펌프 본체(320)의 토출구측과 메인 오일 통로(40) 사이를 연결하는 오일 통로(316)에는, 메인 오일 통로(40) 내 유압상태가 일정수준 이상의 고압일 때, 즉 펌프 본체(320)가 구동되지 않을 때, 오일의 역류를 방지시켜주는 첵밸브(317)가 설치된다.

또한, 상기 펌프 본체(320)의 흡입구측 오일 통로(315)의 끝에는 오일 팬(10) 내부에 위치되는 별도의 오일 스트레이너가 설치될 수 있고, 또는 흡입구측 오일 통로(315)를 메인 오일 펌프(20)의 흡입구측 오일 통로(24)와 연결시켜 하나의 오일 스트레이너로 통합 사용하여도 무방하다.

다음으로, 상기 입력부(330)는 메인 오일 펌프(20)의 구동축(22)으로부터 회전력을 전달받아 하우징(310) 내부로 입력하는 입력축(332)으로 실시 가능하며, 이 입력축(332)은 하우징(310) 내부에 구성된 클러치부(340)의 피스톤(342)과 연결된다.

즉, 상기 입력축(332)은 메인 오일 펌프(20)의 회전력을 전달받아 피스톤(342)을 회전시키도록 되어 있는 것이며, 이에 입력축(332)의 회전력이 클러치부(340)를 통해 펌프 본체(320)의 구동축(322)으로 전달될 수 있는 것이다.

한편, 상기 클러치부(340)는 메인 오일 통로(40)의 유압상태에 따라서 상기 입력축(332)과 상기 펌프 본체(320)의 구동축(322)간 회전력 전달을 선택적으로 단속하도록 구성된 것으로서, 메인 오일 통로(40)의 유압상태가 일정수준 이상의 고압상태일 경우, 상기 입력축(332)과 상기 펌프 본체(320)의 구동축(322)간 연결을 해제하고, 유압상태가 일정수준 미만의 저압상태일 경우, 상기 입력축(332)과 상기 펌프 본체(320)의 구동축(322)을 회전력 전달이 가능하게 상호 연결하는 역할을 한다.

상기 클러치부(340)는 입력축(332)의 선단에 연결된 피스톤(342)과, 이 피스톤(342)의 선단축(343) 끝단과 펌프 본체(320)의 구동축(322) 끝단에 각각 일체로 설치된 클러치판(344,324)을 포함하여 이루어진다.

상기 피스톤(342)은 하우징(310) 내부에서 입력축(332)의 스프링 지지면(334)과의 사이에 설치된 스프링(346)에 의해 탄성 지지되면서 전후진 가능하게 설치된 것으로서, 입력축(332)의 회전시에는 그 회전력을 전달받아 함께 회전되도록 되어 있는 것이다.

상기 하우징(310) 내부에서도 피스톤(342)의 전방은 메인 오일 통로(40)의 압력이 입력도관(313)을 통해 유입될 수 있도록 한 압력실(314)로서, 메인 오일 통로(40) 내부에 형성된 일정수준 이상의 고압이 입력도관(313)을 통해 상기 압력실(314) 내부로 유입될 경우에는 상기 피스톤(342)이 그 전방에 작용되는 유압의 힘에 의해 스프링(346)을 압축하면서 후진하도록 되어 있다.

상기와 같이 피스톤(342)의 후진상태에서는 피스톤(342)의 선단축(343) 끝단에 설치된 클러치판(344)과 펌프 본체(320)의 구동축(322) 끝단에 설치된 클러치판(324)이 상호 분리된다.

물론, 상기 입력도관(313)은 메인 오일 펌프(20)의 토출구측에 연결된 메인오일 통로(40)의 일측과 하우징(310) 내부의 압력실(314)을 상호 연결하는 일종의 오일 통로이다.

또한, 상기 피스톤(342)은, 그 전방의 압력실(314) 내부에 고압이 작용하지 않을 경우, 그 후방의 스프링력에 의해 전진하도록 되어 있으며, 이러한 피스톤(342)의 전진상태에서는 상기 두 클러치판(344,324)이 회전력 전달이 가능하게 상호 밀착된 상태로 유지된다.

이하, 본 발명의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

엔진 구동시 메인 오일 펌프(20)는 그 구동축(22)이 크랭크축(50)의 회전력을 체인(52)을 통해 전달받아 회전되면서 오일팬(10) 내의 엔진 오일을 메인 오일 통로(40)로 펌핑하게 된다.

한편, 본 발명에 따른 보조 오일 펌프(30)는 메인 오일 펌프(20)만으로의 오일 압력이 낮을 때에만 구동된다.

먼저, 도 2a에 도시한 바와 같이, 메인 오일 펌프(20)의 토출구측에 연결된 메인 오일 통로(40) 내의 유압이 일정수준 이상으로 올라가게 되면, 피스톤(342) 양단의 힘 중 입력도관(313)을 통해 하우징(310) 내부의 압력실(314)로 입력되어 피스톤(342)에 작용되는 유압의 힘이 피스톤(342) 후방에서 작용되는 스프링력에 비해 상대적으로 크기 때문에, 피스톤(342)이 스프링(346)을 압축하면서 후방 이동하게 된다.

결국, 두 클러치판(344,324)이 분리된 상태가 되고, 이로 인해 입력축(332)의 회전력이 펌프 본체(320)의 구동축(322)에 전달되지 않게 되어 보조 오일펌프(30)는 구동되지 않는다.

이에 반하여, 도 2b에 도시한 바와 같이, 메인 오일 통로(40) 내의 유압이 낮은 상태에서는 피스톤(342) 양단의 힘 중 스프링력이 입력도관(313)을 통해 압력실(314)로 입력된 유압의 힘에 비해 상대적으로 크기 때문에, 피스톤(342)은 스프링(346)이 미는 힘에 의해 전진하게 되고, 이로 인해 두 클러치판(344,324)이 회전력 전달이 가능하도록 상호 연결된다.

상기와 같이 두 클러치판(344,324)이 연결된 상태에서는 입력축(332)의 회전력이 펌프 본체(320)의 구동축(322)에 전달되어 보조 오일 펌프(30)가 구동되고, 결국 오일 팬(10) 내부의 엔진 오일이 펌프 본체(320)의 펌핑구동에 의해서 메인 오일 통로(40)로 압송되는 바, 이에 메인 오일 통로(40) 내의 유압이 일정수준으로 상승되어진다.

즉, 본 발명에 따른 보조 오일 펌프(30)의 작동여부는 위에서 설명한 바와 같이 메인 오일 펌프(20)의 작동시에 형성되는 메인 오일 통로(40) 내 유압의 상태에 따라서 결정되는 것이며, 또한 보조 오일 펌프(30)의 작동구간은 스프링(346) 및 피스톤(342)의 설계로 조절 가능하다.

이와 같이 하여, 본 발명에 따른 보조 오일 펌프(30)가 채용될 경우, 엔진 오일 펌프(20)의 용량을 줄여 정상 작동시 오일 펌핑 손실 저감 및 엔진 마찰 감소를 유도할 수 있고, 고온 저속시 등과 같은 특수한 상황에서는 보조 오일 펌프(30)의 구동을 통해 충분한 엔진 오일의 압력을 확보할 수 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 보조 오일 펌프에 의하면, 메인 오일 펌프의 구동시 메인 오일 통로 내의 유압상태가 일정수준 미만의 저압상태일 경우, 펌프 본체가 메인 오일 펌프의 구동력을 입력축과 클러치부를 통해 전달받아 메인 오일 펌프와는 별도로 추가적인 펌핑작동을 수행하도록 구성됨으로써, 다음과 같은 효과가 있다.

1) 엔진 구동시 항상 작동되는 메인 오일 펌프의 용량을 줄여 설계할 수 있고, 이로 인해 메인 오일 펌프의 펌핑 손실을 줄일 수 있다.

2) 저온 고속시 과도한 오일 압력을 방지할 수 있으므로 오일 필터의 파손 등과 같은 문제를 예방할 수 있다.

3) 고온 저속시 충분한 오일 압력을 확보할 수 있으므로 HLA, CVVT, 오토 텐셔너 등과 같은 유압작동기구의 기능성을 보장할 수 있고, 엔진 베어링 등과 같은 마찰구동부의 내구성을 향상시킬 수 있다.

4) 엔진 마찰이 줄어들게 되며, 연비 향상을 기대할 수 있다.

Claims

오일 팬(10)과 메인 오일 통로(40) 사이에서 메인 오일 펌프(20)와 병렬로 설치되어 엔진 오일을 흡입ㆍ압송하는 펌프 본체(320)와, 메인 오일 펌프(20)의 구동축(22)으로부터 회전력을 전달받아 하우징(310) 내부로 입력하는 입력축(332)과, 하우징(310) 내부에서 메인 오일 펌프(20)의 토출구측에 연결된 메인 오일 통로(40)의 유압상태에 따라 상기 입력축(332)과 펌프 본체(320)의 구동축(322)간 회전력 전달을 선택적으로 단속하는 클러치부(340)로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 보조 오일 펌프.
제 1 항에 있어서, 상기 클러치부(340)는 상기 입력축(332)에 회전력 전달이 가능하게 연결되고 상기 입력축(332)과의 사이에 설치된 후방의 스프링(346)에 의해 탄성 지지되면서 이 스프링(346)의 힘과 전방의 압력실(314) 내 유입된 유압의 힘에 의해 전후진 가능하도록 설치된 피스톤(342)과, 이 피스톤(342)의 선단축(343) 끝단과 펌프 본체(320)의 구동축(322) 끝단에 각각 설치된 클러치판(344,324)과, 유압의 유입이 가능하도록 상기 메인 오일 통로(40)와 상기 압력실(314)을 상호 연결하는 입력도관(313)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 보조 오일 펌프.
제 1 항에 있어서, 상기 펌프 본체(320)의 토출구측과 메인 오일 통로(40) 사이를 연결하는 오일 통로(316)에는 역류방지를 위한 첵밸브(317)가 설치된 것을 특징으로 하는 자동차용 보조 오일 펌프.