KR20080055043A - 트윈 로터를 가진 오일펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 트윈 로터를 가진 오일펌프에 관한 것으로, 특히 각 로터에서 토출되는 유량을 댐핑 장치로 이용할 수 있고, 플런저의 잦은 이동으로 인한 소음도 방지할 수 있으며, 플런저의 외양이 단순하여 내구성이 개선되는 트윈 로터를 가진 오일펌프에 관한 것이다.

본 발명의 트윈 로터를 가진 오일펌프는, 엔진으로 오일을 공급하는 오일펌프에 있어서, 고압을 발생하는 메인 펌프와; 상기 메인 펌프와 동시에 회전하며, 저압을 발생하는 보조 펌프와; 상기 메인 펌프 및 보조 펌프로부터의 유로에 구비되며, 상면에는 상기 메인 펌프 측을 향하는 경사면이 형성되고, 내부에는 입구 및 출구가 모두 보조 펌프 측을 향하는 U자형 통로가 형성되는 플런저와; 상기 플런저에 접촉하여, 상기 플런저가 외부 압력에 의하여 소정 거리 왕복 이동 가능하도록 설치되는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

트윈 로터를 가진 오일펌프{OIL PUMP HAVING TWIN ROTOR}

도 1은 본 발명에 따르는 트윈 로터를 가진 오일펌프가 저속 회전하는 상태를 도시한 도면;

도 2는 본 발명에 따르는 트윈 로터를 가진 오일펌프가 고속 회전하는 상태를 도시한 도면;

도 3은 본 발명에 따르는 트윈 로터를 가진 오일펌프를 사용한 경우 오일 토출량을 도시한 그래프; 그리고,

도 4는 내지 도 6은 종래의 트윈 로터를 가진 오일펌프를 도시한 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 메인 펌프 20 : 보조 펌프

30 : 플런저 32 : U자형 통로

32a : 입구 32b : 출구

34 : 경사면 40 : 탄성부재

50 : 바이패스 통로

본 발명은 트윈 로터를 가진 오일펌프에 관한 것이다. 보다 상세하게는 각 로터에서 토출되는 유량을 댐핑 장치로 이용할 수 있고, 플런저의 잦은 이동으로 인한 소음도 방지할 수 있으며, 플런저의 외양이 단순하여 내구성이 개선되는 트윈 로터를 가진 오일펌프에 관한 것이다.

엔진에는 실린더와 피스톤처럼 접동하는 부분이나 크랭크 샤프트 및 캠 샤프트와 같이 회전운동을 하는 부분이 있으며, 이러한 운동 마찰부분은 금속끼리 직접 접촉하므로서 마찰열이 발생되고, 그 마찰면이 거칠어져 빨리 마모하거나 눌어붙는 등의 고장이 발생하여 엔진의 운전에 커다란 지장이 초래된다.

이것을 방지하기 위해 금속의 마찰면에 오일을 주입하면 그 사이에 유막이 형성되어 고체마찰이 오일의 유체마찰로 바뀌게 된다. 따라서 마찰 저항이 적어져 마모가 줄고 마찰열의 온도 상승이 방지된다. 이와 같이 엔진의 각부에 오일이 공급되도록 하기 위한 장치가 오일펌프이다.

상기한 오일펌프는 오일 팬에 저장되어 있는 오일을 빨아 올려 엔진의 각 운동부분으로 압송하는 펌프이며, 오일 팬 안에 설치되거나 실린더 블럭의 일측면에 장착된다.

도 4는 일반적인 내접기어 오일펌프를 도시한 도면으로서, 프론트 케이스 내측의 펌프실(11)에 아웃터 로터(12)가 수용되고, 상기 아웃터 로터(12)의 내측으로 인너 로터(13)가 상기 아웃터 로터(12)와는 편심되도록 수용된다. 그리고 상기 인너 로터(13)의 중심축은 크랭크 샤프트 등의 구동축과 체인 또는 벨트로써 연결되어 구동되어진다. 따라서 크랭크 샤프트 등의 회전력을 전달받은 인너 로터(13)가 회전되고, 상기 인너 로터(13)가 아웃터 로터(12)의 내측에서 회전되면서 상기 인너 로터(12)의 이와 아웃터 로터(13)의 이가 맞물려 오일 팬으로부터 입력되는 오일을 펌핑하게 된다. 한편, 상기한 오일펌프(10)에서 펌핑된 오일이 엔진의 각부로 공급되는 과정에서 필요이상의 오일압은 오일 팬으로 귀환될 수 있도록 하기 위한 오일 릴리프 밸브가 형성된다.

이와 같이 인너 로터와 아웃터 로터의 회전에 의해서 펌핑된 오일은 실린더 블럭 및 실린더 헤드에 마련된 오일 갤러리를 따라 엔진의 각부로 공급되어 마찰부 및 작동부를 윤활 및 냉각하게 된다. 엔진의 각부로 공급되었던 오일은 오일 리턴 라인을 따라서 실린더 블럭 하부에 취부된 오일 팬으로 귀환된다.

한편, 상기와 같이 구동되는 오일펌프는 엔진 회전수의 증가에 순응하여 회전속도가 증가되어 펌핑되는 오일량이 증가되고, 엔진 회전수가 감소되어 오일펌프의 회전속도가 떨어지게 되면 펌핑되는 오일량도 감소되므로서, 엔진 회전수와 오일 펌핑량은 비례관계에 있게 된다.

그런데 엔진의 회전수 증가에 따른 엔진에서 필요로 하는 오일량은 엔진회전수에 비례하여 증가되는 오일 펌핑량과는 비례하지 않게 된다. 즉, 엔진에서 필요로 하는 오일량은 오일펌프의 회전속도가 일정 수준이 되면, 엔진은 더 가속되어 고부하영역에서 운전되더라도 오일의 공급은 충분히 이루어지게 되는 것이다.(도 5의 그래프 참조)

따라서 엔진의 고속 회전시 오일펌프에서 펌핑되는 오일량의 증가는 엔진에서 필요로 하는 오일량의 증가보다 월등히 크게 됨으로서, 펌핑된 오일 중 상당한 량이 상기한 릴리프 밸브를 통해서 오일 팬으로 귀환되어 오일 팬 내의 에어레이션 등을 일으키게 되는 등의 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 출원인의 출원특허 제10-2004-0094457호가 제안된 바 있으나(도 6 참조), 이 기술에서는 펌프가 고속 회전 후 다시 저속 회전으로 전환할 경우에 축과 로터를 체결하기 위해서는 상당한 물리적 충돌 및 충격을 유발할 수 있었다. 이 금속 재질 간의 충돌로 인하여 금속 잔해가 발생될 수 있으며 엔진에 부하를 유발하게 되어 동력 및 연비에도 좋지 않은 영향을 미칠 뿐 아니라, 체결 및 해제를 반복하는 경우 및 마마에 의하여 축과 로터 간의 기계적 유격이 커지는 경우에는 큰 소음을 유발할 수 있다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 메인 펌프 및 보조 펌프, 그리고 U자형 통로 및 경사면을 구비하는 플런저, 및 탄성부재의 구성을 구비함으로써, 각 로터에서 토출되는 유량을 댐핑 장치로 이용할 수 있고, 플런저의 잦은 이동으로 인한 소음도 방지할 수 있으며, 플런저의 외양이 단순하여 내구성이 개선되는 트윈 로터를 가진 오일펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 엔진으로 오일을 공급하는 오일펌프에 있어서, 고압을 발생하는 메인 펌프와; 상기 메인 펌프와 동시에 회전하며, 저압을 발생하는 보조 펌프와; 상기 메인 펌프 및 보조 펌프로부터의 유로에 구비되 며, 상면에는 상기 메인 펌프 측을 향하는 경사면이 형성되고, 내부에는 입구 및 출구가 모두 보조 펌프 측을 향하는 U자형 통로가 형성되는 플런저와; 상기 플런저에 접촉하여, 상기 플런저가 외부 압력에 의하여 소정 거리 왕복 이동 가능하도록 설치되는 탄성부재를 포함하여, 각 로터에서 토출되는 유량을 댐핑 장치로 이용할 수 있고, 플런저의 잦은 이동으로 인한 소음도 방지할 수 있으며, 플런저의 외양이 단순하여 내구성이 개선되는 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 U자형 펌프의 출구에서 소정 거리 하단에는 오일 섬프를 향하는 바이패스 통로가 더 구비되어, 엔진이 고속으로 회전할 경우 보조 펌프로부터의 오일이 상기 바이패스 통로를 통하여 오일 섬프로 이동하게 됨으로써, 엔진에 작용하는 부하를 감소시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 트윈 로터를 가진 오일펌프의 일실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따르는 트윈 로터를 가진 오일펌프가 저속 회전하는 상태를 도시한 도면이다. 도 1을 참고하면, 동일한 축으로 회전하는 두 개의 펌프(10, 20; 로터)가 구비되고, 이 중 메인 펌프(10)는 고압을 발생하며, 보조 펌프(20)는 상대적으로 저압을 발생하도록 구성된다.

상기 메인 펌프(10) 및 보조 펌프(20)로부터 엔진으로 향하는 유로가 만나는 T자 형상의 부분에는, 상면에 메인 펌프(10) 측을 향하는(도 1에서 좌측 방향) 경사면(34)이 구비되고, 내부에는 U자형 통로(32)가 형성된 플런저(30)가 구비된다. 상기 U자형 통로(32)의 입구(32a) 및 출구(32b)는 모두 보조 펌프(20) 측을 향한 방향(도 1에서 우측 방향)으로 형성된다.

플런저(30)의 하단에는 탄성부재(40)가 구비되어, 상기 플런저(30)에 외부 압력이 작용할 경우, 그 압력에 의하여 소정 거리 상하 왕복 이동이 가능하도록 설치된다.

그리고 U자형 통로(32)의 출구(32b)에서 소정 거리 하단에는 오일 섬프(oil sump; 미도시)를 향하는 바이패스 통로(50)가 형성된다. 도 1과 같은 상태에서는 플런저(30)의 몸체가 바이패스 통로(50)의 입구를 차단하고 있으며, 후술할 바와 같이 도 2와 같은 상태에서는 U자형 통로(32)의 출구(32b)가 바이패스 통로(50)와 서로 마주보는 위치가 된다.

본 발명에 따르는 트윈 로터를 가진 오일펌프는 엔진의 rpm에 따라 플런저(30)의 위치가 변경될 수 있도록 구성되며, 이하 도 1 및 도 2를 참고하여 설명하도록 한다.

우선, 도 1은 본 발명에 따르는 트윈 로터를 가진 오일펌프가 저속 회전하는 상태를 나타낸다. 도 1을 참고하면, 메인 펌프(10)에서 토출된 오일은 플런저(30)의 경사면(34)에 부딪친 후, 엔진(미도시) 측을 향하여 이동한다. 이 때 메인 펌프(10)에서 토출된 오일의 압력과 탄성부재(40)의 탄성력이 서로 평형을 이루는 상태에서 플런저(30)의 위치는 유지된다.

그리고 보조 펌프(20)에서 토출된 비교적 낮은 압력의 오일은 U자형 통로(32)를 통과하여 마찬가지로 엔진 측으로 이동하며, 메인 펌프(10)로부터 토출된 오일과 합류한 후 엔진으로 함께 이동하게 되어, 충분한 양의 오일이 엔진으로 공 급된다.

다음으로, 도 2는 본 발명에 따르는 트윈 로터를 가진 오일펌프가 고속 회전하는 상태를 도시한 도면이다. 도 2를 참고하면, 엔진의 rpm이 높아지면서 메인 펌프(10)에서 토출되는 오일의 유량도 증가한다. 따라서 메인 펌프(10)로부터의 오일의 압력도 증가하게 되고, 이 때 보조 펌프(20)에서 토출되는 오일의 압력은 그다기 증가하지 않는다. 따라서 플런저(30)의 경사면(34)에 작용하는 압력이 크게 증가하게 되면서, 이 증가된 압력과 탄성부재(40)의 탄성력이 평형을 이루는 위치까지 플런저(30)가 아래쪽 방향으로 이동하게 된다.

이와 같이 플런저(30)가 아래쪽 방향으로 이동하면서, U자형 통로(32)의 출구(32b)가 바이패스 통로(50)와 서로 마주보게 된다. 이 결과, 메인 펌프(10)로부터의 오일은 동일하게 엔진 측으로 이동하게 되지만, 보조 펌프(20)로부터의 오일은 U자형 통로(32)를 통과한 후 바이패스 통로(50)로 이동하게 되고, 따라서 이 오일은 엔진으로 이동하지 않고 바이패스 통로(50)를 통하여 오일 섬프(미도시)로 이동하게 된다.

상기 보조 펌프(20)로부터의 오일이 엔진으로 향하지 않고 오일 섬프로 이동하기 때문에, 보조 펌프(20)에 걸리는 부하도 감소하게 되며, 이는 엔진의 동력 소모에 이익을 제공한다. 또한,보조 펌프(20)로부터토출된 오일도 플런저(30)에 위쪽 방향으로 힘을 가하므로, 일종의 댐퍼(damper) 역할을 수행할 수 있으며, 따라서 메인 펌프(10)의 맥동에 의한 펌프의 오동작을 예방할 수 있는 결과를 가져온다.

살펴본 바와 같이, 본 발명은 두 개의 로터(10, 20)가 일체로 항상 회전을 하고 중간 유로에 차단장치로서의 플런저(30)를 설치하였기 때문에, 종래기술인 출원특허 제10-2004-0094457호의 문제점을 해결할 수 있다. 또한 플런저(30)를 차단장치로 사용하여 각 로터(10, 20)에서 토출되는 유량의 댐핑 장치로서 활용할 수 있다. 따라서 플런저(30)의 잦은 이동으로 인하여 발생할 수 있는 마찰에 의한 소음을 방지하게 된다. 또한 플런저(30)의 외양이 단순하기 때문에 내구성 또한 개선될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따르는 트윈 로터를 가진 오일펌프를 사용한 경우 오일 토출량을 도시한 그래프이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 두 로터(펌프)가 계속 작동하는 경우에 비하여 오일의 실제 요구량에 근접한 유량을 제공할 수 있게 된다.

이상, 상술한 바와 같이, 본 발명의 트윈 로터를 가진 오일펌프는 각 로터에서 토출되는 유량을 댐핑 장치로 이용할 수 있고, 플런저의 잦은 이동으로 인한 소음도 방지할 수 있으며, 플런저의 외양이 단순하여 내구성이 개선되는 효과를 발휘할 수 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정하는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 한 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 당업자에게 자명하다고 할 수 있는 바, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속하는 것이다.

Claims (2)

1. 엔진으로 오일을 공급하는 오일펌프에 있어서,

   고압을 발생하는 메인 펌프와;

   상기 메인 펌프와 동시에 회전하며, 저압을 발생하는 보조 펌프와;

   상기 메인 펌프 및 보조 펌프로부터의 유로에 구비되며, 상면에는 상기 메인 펌프 측을 향하는 경사면이 형성되고, 내부에는 입구 및 출구가 모두 보조 펌프 측을 향하는 U자형 통로가 형성되는 플런저와;

   상기 플런저에 접촉하여, 상기 플런저가 외부 압력에 의하여 소정 거리 왕복 이동 가능하도록 설치되는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 트윈 로터를 가진 오일펌프.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 U자형 펌프의 출구에서 소정 거리 하단에는 오일 섬프를 향하는 바이패스 통로가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 트윈 로터를 가진 오일펌프.

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