KR20080035381A - 엔진의 오일펌프의 구조 - Google Patents

Abstract

엔진의 오일펌프의 구조가 개시된다. 개시된 엔진의 오일펌프의 구조는, 하우징과; 상기 하우징 내에 회전 가능하게 설치되어 엔진이 필요하는 유량에 따라 오일펌프의 토출량을 조절하는 가변장치와; 상기 가변장치 내에 설치된 로터와, 베인과; 상기 가변장치의 상부 및 하부로 상기 하우징에 형성된 흡입구 및 토출구와 연통되게 형성된 유로와; 상기 유로와 연통되게 상기 가변장치의 일측에 형성되어 토출된 오일을 전달받는 고압실과, 저압실;을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 베인식의 오일펌프에 엔진이 필요하는 유량에 따라 오일펌프의 토출량을 조절할 수 있어 기존에 발생한 오일의 조기 열화, 에어레이션 증대 및 과대 구동력 발생을 해결할 수 있고, 베인식의 오일펌프를 사용함으로 초기 유량의 증대가 가능해서 핫 아이들(hot idle)시의 부족 유량을 보상할 수 있는 이점이 있다.

오일펌프, 베인, 로터

Description

엔진의 오일펌프의 구조{STRUCTURE OF OIL PUMP FOR ENGINE}

도 1은 종래의 기술에 따른 엔진의 오일펌프의 구조의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 2a 및 도 2b는 종래의 오일펌프의 문제점을 설명하기 위해 나타내 보인 엔진 회전수에 따른 유량의 관계를 나타내 보인 개략적인 그래프.

도 3은 본 발명에 따른 엔진의 오일펌프의 구조의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 4a 및 도 4b는 도 3의 작동상태를 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 엔진의 오일펌프의 구조를 적용한 경우 엔진 회전수에 따른 유량의 관계를 나타내 보인 개략적인 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

21. 하우징

21d. 고압실

21e. 저압실

22. 가변장치

23. 로터

24. 베인

25. 분리장치

26. 스프링

27. 쓰로틀

28. 저압단 조절밸브

본 발명은 엔진의 오일펌프의 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오일펌프의 토출 유량을 엔진의 필요 유량으로 조절하여 사용하고, 핫 아이들(hot idle)시의 부족 유량을 보상하기 위한 엔진의 오일펌프의 구조에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 베인식 오일펌프는 후술하는 본 발명에서 제시할 가변장치 등이 없고, 하우징(housing)(11) 내에 설치된 로터(rotor)(12) 회전시 베인(vane)(13)에 의해 분리된 체적의 변화로 일정한 오일을 토출한다.

한편, 도 1에서 도면부호 11a는 토출구이고, 11b는 흡입구를 나타내 보인 것이다.

그리고 종래의 오일펌프는 엔진의 크랭크샤프트 직결식 구동 또는 기어/체인구동으로 구분되고, 회전비는 엔진 속도에 비례해서 구동되어진다.

이러한 오일펌프는 엔진의 회전수에 따라 항상 일정량의 오일을 엔진에 공급한다. 그리고 여분의 오일은 릴리프 밸브에 의하여 오일팬(oil pan)으로 드레인(drain)됨으로서 엔진의 압력을 조절한다.

이와 같은 종래의 오일펌프의 구조는, 엔진에서 가장 민감한 오일펌프의 작동지점은 핫 아이들(hot idle) 조건이다. 이 시점은 오일펌프의 토출량은 가장 적고, 엔진에서의 요구유량은 상대적으로 많다. 또한 낮은 온도조건에 비하여 고온에서는 오일점도는 감소하고, 베어링 간극은 증대됨으로 오일펌프 측면에서는 더욱 불리하다.

도 2a 및 도 2b의 그래프에서와 같이, 현재의 오일펌프는 핫 아이들 상태에서는 유량이 모자라고, 이후는 여분의 오일을 밸브에 의해 드레인 시켜야 한다. 이러한 오일 스트레스의 증대는 오일의 열화를 가속화한다.

그리고 시간당 오일 회전수의 증대는 에어레이션(aeration)을 증가시켜 베어링 등에 악영향을 미치고, 오일 온도를 높여서 열화가속화와 냉각작용을 방해한다. 또한 여분의 오일 공급에 의한 오일펌프 구동력의 손실은 연비를 악화시킨다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 오일펌프의 토출 유량을 엔진의 필요 유량으로 조절하여 사용하고, 핫 아이들시의 부족 유량을 보상하며, 오일조기 열화, 에어레이션 증대 및 과대 구동력 발생이 해결되도록 한 엔진의 오일펌프의 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엔진의 오일펌프의 구조는, 하우징과; 상기 하우징 내에 회전 가능하게 설치되어 엔진이 필요하는 유량에 따라 오일펌프의 토출량을 조절하는 가변장치와; 상기 가변장치 내에 설치된 로터와, 베 인과; 상기 가변장치의 상부 및 하부로 상기 하우징에 형성된 흡입구 및 토출구와 연통되게 형성된 유로와; 상기 유로와 연통되게 상기 가변장치의 일측에 형성되어 토출된 오일을 전달받는 고압실과, 저압실;을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3에는 본 발명에 따른 엔진의 오일펌프의 구조의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 엔진의 오일펌프의 구조는, 하우징(21)과, 이 하우징(21) 내에 회전 가능하게 설치되어 엔진이 필요하는 유량에 따라 오일펌프의 토출량을 조절하는 가변장치(22)와, 상기 가변장치(22) 내에 설치된 로터(23)와, 베인(24)과, 상기 가변장치(22)의 상부 및 하부로 하우징(21)에 형성된 흡입구(21a) 및 토출구(21b)와 연통되게 형성된 유로(21c)와, 이 유로(21c)와 연통되게 가변장치(22)의 일측에 형성되어 토출된 오일을 전달받는 고압실(21d)과, 저압실(21e)을 포함하여 구성된다.

그리고 상기 고압실(21d)은 토출구(21b) 쪽에 형성되고, 상기 저압실(21e)은 흡입구(21a) 쪽에 형성된다.

또한 상기 고압실(21d)과 저압실(21e) 사이의 하우징(21)에는 가변장치(22)의 회전을 한정하는 분리장치(25)가 설치되는데, 이 분리장치(25)는 가변장치(22)의 일부가 커팅되어 형성된 커팅부(22a)에 걸리도록 설치된다.

그리고 상기 커팅부(22a)는 가변장치(22)의 일정 부분을 커팅하며 형성되어 상기 저압실(21e)을 형성하고, 이렇게 형성된 저압실(21e) 내에는 가변장치(22)의 회전에 따라 압축되는 스프링(26)이 설치되어 있다.

또한 상기 유로(21c)의 일측에는 쓰로틀(throttle)(27)이 구비되는데, 이 쓰로틀(27)의 하부로 유로(21c)에는 저압실(21e)에 일정 이상의 압력이 발생하면 고압실(21d)에 비해 상대적으로 낮은 압력을 유지하도록 하는 저압단 조절밸브(28)가 설치된다. 상기 저압단 조절밸브(28)는 볼(28a)과, 이 볼(28a)을 작동시키는 스프링(28b)으로 이루어진 볼밸브이다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 엔진의 오일펌프의 구조의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도면을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 엔진의 오일펌프의 구조에서는 기존의 오일펌프를 사용하지 않고, 베인식에 가변장치(22)를 가진 오일펌프를 사용하는 것으로, 즉 기존의 베인식 오일펌프에는 없는 가변장치(22)를 추가한 것이다. 이렇게 추가된 상기 가변장치(22)는 엔진이 필요하는 유량에 따라 오일펌프의 토출량을 조절해 주는 장치이다.

한편, 베인펌프의 기본 원리는 로터(23)의 중심과 베인(24)이 작동하는 외주 중심과의 편심에 의해 로터(23)가 회전시 베인(24)과 베인(24) 사이의 체적의 변화를 발생시키고, 이러한 체적의 변화에 의해 체적이 증대될 때 오일을 흡입하고, 체적이 변화할 때 오일을 토출한다.

본 발명에 따른 엔진의 오일펌프의 구조에서는 상기한 기본 원리에 추가로 가변장치(22)를 회전시킴으로서 로터(23)의 중심과 베인(24)이 작동하는 외주 중심 의 편심량을 변화시켜 베인(24) 회전시 발생하는 체적 변화를 변경함으로서 엔진의 필요 유량에 따라 오일펌프의 토출 유량을 조절하는 것이다.

이를 좀 더 구체적으로 설명한다.

엔진 작동초기(낮은 rpm)에서는 로터(23)가 회전하면 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 저압실(21e)에 있는 스프링(26)력에 의하여 가변장치(22)를 화살표 방향을 회전시키고 토출된 오일은 고압실(21d)과 저압실(21e)로 전달된다.

그리고 상기 고압실(21d)과 저압실(21e)은 동일한 압력으로 오일을 받지만 쓰로틀(27) 부위에 의한 압력차를 발생시키고 저압실(21e)에 일정 이상의 압력이 발생시 저압단 조절밸브(28)에 의하여 상대적으로 낮은 압력을 유지한다.

또한 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 베인(24)의 외주면 중심과 로터(23)의 중심의 편심량이 클 때 1회전당 토출량은 많아지고, 핫 아이들(hot idle) 상태에서도 많은 공급 오일을 확보할 수 있다.

그리고 엔진 회전수가 증대됨에 따라 고압실(21d)의 오일압이 점점 커져서 스프링(26)력을 이기면 가변장치(22)는 도 4b에 도시된 바와 같이 회전한다. 이 원리는 일반 유압에 의해 작동하는 밸브의 원리와 같은 것으로, 단지 직선 운동이 회전운동으로 표현된 차이만 있다.

또한 상기 가변장치(22)가 도 4b에 도시된 바와 같이, 이동시 베인(24) 외주 중심과 로터(23)의 중심으로 가까워지고 로터(23) 회전시 오일 함유 공간의 변화가 적으므로 1회전당 오일 토출량은 도 4a 대비 줄어들고 높은 회전수에서 여분의 오일이 발생하지 않고, 적당량의 토출량이 발생한다.

그리고 상기 저압단 조절밸브(28)의 스프링(28b)력과 쓰로틀량의 차이를 조절함으로서 필요한 가변 토출량을 확보하고, 베인(24)의 깊이 조절로 여러 패밀리 엔진(family engine)에 동일한 오일펌프의 사용이 가능해진다.

상기와 같은 본 발명에 따른 엔진의 오일펌프의 구조의 적용시 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같은 그래프와 같이, 오일펌프의 토출 유량을 엔진의 필요 유량으로 조절하여 사용함으로 여분의 오일을 토출하는 구동력이 줄어들어 연비의 향상을 가져올 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 엔진의 오일펌프의 구조는 다음과 같은 효과를 갖는다.

베인식의 오일펌프에 엔진이 필요하는 유량에 따라 오일펌프의 토출량을 조절할 수 있어 기존에 발생한 오일의 조기 열화, 에어레이션 증대 및 과대 구동력 발생을 해결할 수 있다.

그리고 베인식의 오일펌프를 사용함으로 초기 유량의 증대가 가능해서 핫 아이들(hot idle)시의 부족 유량을 보상할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (9)

1. 하우징과;

   상기 하우징 내에 회전 가능하게 설치되어 엔진이 필요하는 유량에 따라 오일펌프의 토출량을 조절하는 가변장치와;

   상기 가변장치 내에 설치된 로터와, 베인과;

   상기 가변장치의 상부 및 하부로 상기 하우징에 형성된 흡입구 및 토출구와 연통되게 형성된 유로와;

   상기 유로와 연통되게 상기 가변장치의 일측에 형성되어 토출된 오일을 전달받는 고압실과, 저압실;을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진의 오일펌프의 구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 고압실은 상기 토출구 쪽에 형성되고, 상기 저압실은 상기 흡입구 쪽에 형성된 것을 특징으로 하는 엔진의 오일펌프의 구조.
3. 제1항에 있어서,

   상기 고압실과 상기 저압실 사이의 하우징에는 상기 가변장치의 회전을 한정하는 분리장치가 설치된 것을 특징으로 하는 엔진의 오일펌프의 구조.
4. 제3항에 있어서,

   상기 분리장치는 상기 가변장치의 일부가 커팅되어 형성된 커팅부에 걸리도록 설치된 것을 특징으로 하는 엔진의 오일펌프의 구조.
5. 제4항에 있어서,

   상기 커팅부는 상기 가변장치의 일정 부분을 커팅하며 형성되어 상기 저압실을 형성하는 것을 특징으로 하는 엔진의 오일펌프의 구조.
6. 제1항에 있어서,

   상기 저압실 내에는 상기 가변장치의 회전에 따라 압축되는 스프링이 설치된 것을 특징으로 하는 엔진의 오일펌프의 구조.
7. 제1항에 있어서,

   상기 유로의 일측에는 쓰로틀이 구비된 것을 특징으로 하는 엔진의 오일펌프의 구조.
8. 제7항에 있어서,

   상기 쓰로틀의 하부로 상기 유로에는 상기 저압실에 일정 이상의 압력이 발생하면 상기 고압실에 비해 상대적으로 낮은 압력을 유지하도록 하는 저압단 조절밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 엔진의 오일펌프의 구조.
9. 제8항에 있어서,

   상기 저압단 조절밸브는 볼과, 상기 볼을 작동시키는 스프링으로 이루어진 것을 특징으로 하는 엔진의 오일펌프의 구조.

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