KR20140007860A - 선택가능한 출구 압력을 갖는 오일 펌프 - Google Patents

Abstract

내연기관의 오일 펌프 윤활 시스템에서 사용하기 위한 오일 압력 릴리프 밸브는 제어 부재, 바람직하게는 엔진 제어 모듈에 의해 작동되는 2방 밸브에 의해 선택적으로 적용되는 파일럿 밸브로부터 오일 펌프 출구 압력 및 파일럿 압력 양자에 의해 제어된다. 상기 파일럿 밸브는 오일 펌프 출구 압력 또는 엔진 갤러리 압력 중 하나를 파일럿 밸브 압력을 단일 피스톤을 갖는 오일 펌프 압력 릴리프 밸브로 선택적으로 공급하는 제어 부재로 선택적으로 공급한다. 상기 파일럿 밸브는 압력 릴리프 밸브로부터 백압을 선택적으로 제어하고 엔진 갤러리의 변화로 인한 오일 압력의 변화를 관리하기 위한 제1 및 제2 피스톤을 포함하여 상기 제어 부재가 파일럿 밸브를 압력 릴리프 밸브에 연결할 때 오일 펌프 속도가 증가하는 경우에도 실제적으로 일정한 압력을 유지하고, 이에 따라 연료 절약 이점 및 오일 펌프 압력의 향상된 제어를 발생시킨다.

Description

선택가능한 출구 압력을 갖는 오일 펌프{OIL PUMP WITH SELECTABLE OUTLET PRESSURE}

본 출원은 선택가능한 출구 압력을 갖는 오일 펌프라는 명칭으로 Williamson 등에 의해 2011년 1월 28일자에 출원된 미국 가출원 제61/437,365호에 대한 우선권 및 이의 이익을 주장하고, 이의 전체 내용은 본 명세서에 참조를 위하여 통합된다.

본 발명은 일반적으로 오일 펌프 배출 압력 및 제어 밸브 파일럿 압력을 관리하기 위한 압력 릴리프 밸브를 포함하는 오일 펌프 어셈블리에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 내연기관 내의 고정 변위형 펌프 윤활 시스템에서 특히 적용되는 압력 릴리프 밸브와 연통하는 파일럿 밸브를 구비한 압력 릴리프 밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 다양한 윤활 채널[일반적으로 통로로도 알려지고 총칭하여 엔진 갤러리(engine gallery)로 불리움]을 통해 엔진 구성요소를 윤활하기 위하여 엔진을 통해 엔진 오일을 펌핑하기 위한 오일 펌프 어셈블리를 포함하는 내연기관을 제공하는 것이 알려져 있다. 또한, 상기 오일 펌프 어셈블리에 오일 펌프 압력을 조절하기 위한 장치를 제공하는 것이 알려져 있다. 일반적으로, 엔진의 오일 압력 한계를 충족하고 상기 오일 펌프에 에너지 관리를 제공하기 위하여 엔진 작동 시에 배출 압력을 조절하는 것이 알려져 있다.

오일과 같은 비압축성 유체용 펌프는 보통 기어 펌프나 베인 펌프이다. 차량 엔진 윤활 시스템과 같은 환경에서, 이러한 펌프는 엔진 운전 속도가 달라짐에 따라 넓은 속도 범위에 걸쳐 작동할 것이고, 이에 따라 이러한 펌프의 출력이 고정된 크기의 오리피스로서 모델링될 수 있는 윤활 시스템에 일반적으로 공급됨에 따라 상기 펌프의 운전 속도와 함께 변화하는 상기 펌프의 출력 용량 및 출력 압력을 발생시킨다. 일반적으로, 엔진 운전 속도가 증가함에 따라 엔진은 윤활유 압력을 최소 필요 압력 레벨로부터 최대 필요 압력 레벨로 증가시키는 것을 필요로 하지만, 상기 최대 필요 오일 압력은 상기 엔진이 그의 최대 운전 속도에 도달하기도 전에 상기 펌프로부터 대체로 얻게 된다. 따라서, 상기 펌프는 엔진 운전 속도 범위의 상당한 부분에 걸쳐 윤활유의 공급과잉을 제공할 것이다. 공지된 시스템은 엔진을 통한 오일의 충분한 순환을 보장하기 위하여 상기 엔진에 의해 구동되는 오일 펌프를 이용한다. 오일의 부족은 엔진 구성요소에 손상을 줄 수 있지만, 과압(over-pressurized) 오일은 또한 바람직하지 않다. 예를 들어, 오일 압력이 너무 높으면 종이 필터 요소를 파쇄할 수 있다.

과압 오일을 방지하기 위하여, 윤활 시스템에 대해 압력 릴리프 밸브를 포함하는 것이 일반적으로 알려져 있다. 이러한 공급과잉 및 이로 인하여 그 외에 엔진 구성요소를 손상시킬 수 있는 과압을 제어하기 위하여, 유체의 요망되는 용량 및 이에 따른 압력만이 엔진에 공급되도록 공급과잉된 오일의 원치 않는 부분이 오일 섬프나 탱크로 돌아가거나 상기 펌프의 입구 포트로 되돌아가게 하는 압력 릴리프 밸브가 이러한 환경에서 등변위형 펌프에 통상적으로 제공된다. 상기 압력 릴리프 밸브는 오일 펌프 및 엔진과 연결되어 상기 오일 압력이 사전 설정된 한계에 도달할 때 오일을 오일 섬프로(즉, 오일 펌프의 흡입측으로) 다시 배출시킨다. 하나의 공지된 유형의 압력 릴리프 밸브가 미국 특허 제6,116,272호에 개시되어 있고, 상기 압력 릴리프 밸브는 오일 펌프에 통합된다. 상기 압력 릴리프 밸브는 원통형 보어 내에 위치된 피스톤을 포함하고, 상기 피스톤은 스프링에 의하여 일방향으로 편향된다. 상기 오일 펌프 출구로부터 가압된 오일이 스프링 반대편의 피스톤 측으로 공급되어 상기 피스톤이 스프링에 대해 힘을 가한다. 상기 엔진이 빠르게 회전함에 따라, 상기 오일 펌프도 빠르게 회전하고 더 격심하게 작동하여 상기 오일 압력이 증가한다. 상기 오일 압력이 증가함에 따라, 상기 오일 압력 릴리프 밸브 내의 피스톤은 상기 스프링에 저항하면서 보어 내에서 상기 피스톤의 에지 상의 배출공이 오일을 섬프나 펌프로 다시 배출시킬 수 있는 지점으로 이동한다. 이러한 유형의 종래 오일 압력 릴리프 밸브와 더불어, 상기 오일 압력 릴리프 밸브가 고압 오일을 오일 펌프의 배출측으로부터 다시 오일 펌프의 흡입측으로 내부적으로 우회시키기 위하여 개방할 때를 결정하는데 상기 오일 펌프 출구 압력이 사용된다. 이러한 유형의 통상적인 오일 압력 릴리프 밸브는 특정 엔진 및 응용에 적합한 사전 설정된 압력 레벨에서 개방하도록 설정될 수 있다.

이러한 종래의 오일 압력 릴리프 밸브는 간단하며 신뢰가능하지만, 낮은 오일 압력이 엔진 구성요소의 만족스러운 윤활을 제공하는데 충분할 수 있는 경우에도 상기 오일 펌프는 사전 설정된 압력 레벨까지 오일 압력을 증가시키게 작동하므로 오일 펌프의 전력 소모는 비교적 높게 된다. 상기 오일 펌프에 의한 높은 전력 소모는 저하된 연비에 해당하고, 이는 단점이다. 하나의 공지된 응용분야에서, 엔진의 윤활 시스템에서 사용하기 위한 오일 압력 릴리프 밸브는 상기 압력 릴리프 밸브에서 피스톤의 반대측에 적용된 파일럿 압력과 펌프 출구 압력 양자에 의해 제어된다. 상기 파일럿 밸브의 동작은 공지된 파일럿 작동식 밸브와 연관된 시동 압력 급증을 감소시키면서 또한 연료 절약 이득을 가능하게 한다. 엔진의 연비 및 이와 관련된 구성요소와 차량을 지속적으로 향상시킬 필요가 남아 있다. 이러한 공지된 시스템의 몇 가지 예로는 미국 특허 출원 공보 제2007/0231161호와 제2010/0028717호 및 미국 특허 제7,775,503호에 개시된 시스템을 포함하고, 이의 내용은 본 명세서에 통합된다.

하나의 예시적인 실시예에서, 윤활 시스템 전체에 걸쳐 유체(오일)를 순환시키기 위한 오일 펌프를 갖는 내연기관에서와 같은 유체 윤활 시스템에서 사용하기 위한 압력 릴리프 밸브 시스템이 개시된다. 상기 압력 릴리프 밸브 시스템은 그 내부에 단일 피스톤을 갖는 보어 및 상기 보어에서 제1 방향으로 상기 피스톤을 편향시키기 위한 압력 릴리프 스프링을 갖는 하우징을 포함하는 압력 릴리프 밸브를 포함한다. 상기 압력 릴리프 밸브는 압력 릴리프 스프링의 힘에 저항하여(즉, 반대로) 상기 피스톤을 이동시키기 위하여 상기 유체 윤활 시스템의 고압측으로부터 상기 피스톤의 일측(예를 들면, 고압측)으로의 보어로 유체를 유입시키기 위한 입구 포트, 및 상기 피스톤이 증가하는 스프링력에 저항하여 이동되어 상기 입구 포트를 출구 포트와 연통시키고 나면, 상기 보어로부터 유체를 방출하기 위한 출구 포트를 더 포함한다. 일 실시예에서, 상기 압력 릴리프 밸브는 파일럿 밸브 압력 입구 포트를 더 포함하고, 상기 파일럿 밸브 압력 입구 포트는 압력 릴리프 밸브의 보어로 유체를 유입시키고 상기 입구 포트로부터 유체 압력의 반대 방향으로 상기 피스톤에 파일럿 밸브 압력을 가한다.

하나의 예시적인 실시예에서, 상기 압력 릴리프 밸브 시스템은 파일럿 피스톤을 갖는 파일럿 보어 및 상기 파일럿 보어 내에서 제1 방향으로 상기 파일럿 피스톤을 편향시키기 위하여 그 내부에 수용된 파일럿 스프링을 갖는 파일럿 하우징을 구비한 파일럿 밸브를 더 포함한다. 상기 파일럿 밸브는 파일럿 스프링의 힘에 저항하여 상기 파일럿 피스톤을 이동시키기 위하여 상기 유체 윤활 시스템의 고압측으로부터 상기 파일럿 피스톤의 일측으로의 파일럿 보어로 유체를 유입시키기 위한 파일럿 입구 포트, 상기 파일럿 밸브로부터 유체 윤활 시스템의 고압측으로부터 상기 유체를 방출하기 위한 제1 파일럿 출구 포트, 및 상기 파일럿 밸브로부터 유체 윤활 시스템의 고압측으로부터 상기 유체를 방출하기 위한 제2 파일럿 출구 포트를 더 포함한다.

상기 파일럿 밸브는 제1 파일럿 피스톤 내에서 이동가능하며 상기 제1 방향으로 상기 파일럿 스프링에 의해 또한 편향되는 제2 파일럿 피스톤을 더 포함한다. 상기 제1 파일럿 피스톤은 유체 윤활 시스템의 고압측으로부터 제2 파일럿 피스톤으로 유체를 유입시키기 위한 통로를 포함하여 상기 제1 및 제2 파일럿 피스톤이 파일럿 스프링의 힘에 저항하여 이동할 것이다. 일 실시예에서, 상기 압력 릴리프 밸브 시스템은 입구 및 제1 및 제2 출구를 갖는 제어 부재를 포함하고, 상기 입구는 파일럿 밸브의 제1 출구 포트로부터 유체를 수용하고, 상기 제어 부재의 제1 출구는 압력 릴리프 밸브 시스템으로부터 리저버로 유체를 방출하고, 상기 제어 부재의 제2 출구는 압력 릴리프 밸브 내의 파일럿 입구 포트로 유체를 공급한다. 일 실시예에서, 상기 제어 부재의 제1 및 제2 출구 포트 중 하나와 연통하도록 상기 제어 부재의 입구 포트를 전환시키기 위한 신호에 의해 상기 제어 부재가 선택적으로 작동된다. 특히, 일 실시예에서, 상기 파일럿 밸브의 제1 및 제2 피스톤은 개방되고, 이에 따라 상기 제어 부재가 압력 릴리프 밸브의 파일럿 밸브 입구 포트와 연통하는 제어 부재의 제2 출구를 갖도록 활성화되는 경우에 그리고 오일 펌프 속도가 계속해서 증가함에 따라, 임의의 오일 펌프 압력 변동이 파일럿 밸브로 피드백되고, 상기 오일 펌프 압력이 일시적으로 너무 높은 제1 위치에서 상기 제1 및 제2 피스톤은 압력 릴리프 밸브로부터 피드백이 리저버로 방출되게 마련되고, 상기 오일 펌프 압력이 일시적으로 너무 낮은 제2 위치에서 상기 제1 및 제2 피스톤은 오일 펌프 배출 압력을 상기 압력 릴리프 밸브의 파일럿 밸브 입력에 적용하도록 마련되어 상기 압력 릴리프 밸브를 폐쇄 방향으로 힘을 가하여서 상기 오일 펌프 출구 압력을 상승시킨다.

도 1은 제1 위치에서 선택가능한 출구를 갖는 오일 펌프 시스템의 제1 실시예의 실례를 나타낸 개략도이고;
도 2는 제2 위치에서 도 1의 선택가능한 출구를 갖는 오일 펌프 시스템을 나타낸 개략도이고;
도 3은 제3 위치에서 도 1의 선택가능한 출구를 갖는 오일 펌프 시스템을 나타낸 개략도이고;
도 4는 제4 위치에서 도 1의 선택가능한 출구를 갖는 오일 펌프 시스템을 나타낸 개략도이고;
도 5는 제6 위치에서 도 1의 선택가능한 출구를 갖는 오일 펌프 시스템을 나타낸 개략도이고;
도 6은 제7 위치에서 도 1의 선택가능한 출구를 갖는 오일 펌프 시스템을 나타낸 개략도이고;
도 7은 도 1의 선택가능한 출구를 갖는 오일 펌프 시스템에 의해 얻은 에너지 절감을 확인하는 배출 압력 대 오일 펌프 속도를 나타낸 그래프이고;
도 8은 제1 위치에서 선택가능한 출구를 갖는 오일 펌프 시스템의 제2 실시예의 실례를 나타낸 개략도이고;
도 9는 제1 위치에서 선택가능한 출구를 갖는 오일 펌프 시스템의 제3 실시예의 실례를 나타낸 개략도이고;
도 10은 제1 위치에서 선택가능한 출구를 갖는 오일 펌프 시스템의 제4 실시예의 실례를 나타낸 개략도이고;
도 11은 제1 위치에서 선택가능한 출구를 갖는 오일 펌프 시스템의 제5 실시예의 실례를 나타낸 개략도이다.

일반적으로 모든 도면을 참조하면, 압력 제어 시스템(10)을 포함하는 펌프 시스템(1)의 개략도가 도시되어 있고 이러한 펌프 시스템(1)을 위한 압력 제어 시스템의 압력 릴리프 밸브 시스템(100)이 도 1에 도시되어 있다. 상기 펌프 시스템(1)은 바닥을 향해 개략적으로 도시된 섬프인 리저버(2)를 포함하고 상기 리저버(2)로부터 오일 펌프(3)에 의해 작동 유체가 펌핑될 것이다. 상기 펌프(3)는 펌프(3)의 변위를 변경할 수 있는 제어 특징부를 갖는 가변 변위형 펌프일 수 있다. 그러나, 당업자에 의해 알 수 있는 바와 같이, 상기 펌프(3)는 도시된 바와 같은 압력 릴리프 밸브가 제공되며 작동점이나 압력 릴리프 밸브 설정이 원하는 대로 설정될 수 있는 고정 변위형 펌프일 수 있다. 상기 오일 펌프(3)는 엔진 또는 엔진 모터(미도시)와 같은 기타 장치에 의해 구동되고, 상기 엔진에 의해 구동될 때 상기 오일 펌프(3)의 속도는 엔진 속도가 달라짐에 따라 변화한다. 본 기술분야에서 잘 알 수 있는 바와 같이, 상기 오일 펌프(3) 속도가 증가함에 따라 상기 오일 펌프(3)의 배출 압력이 증가한다.

특히, 도 1을 참조하면, 압력 제어 시스템(10)을 구비한 펌프 시스템(1)이 도시되어 있다. 상기 압력 제어 시스템은 도시된 바와 같이 마련된 압력 릴리프 밸브(100), 파일럿 밸브(200), 및 제어 부재인 솔레노이드 밸브(400)를 포함한다. 상기 제어 부재(400)는 두 가지 상태 사이에서 작동되기 위하여 신호를 적절하게 수신할 수 있는 솔레노이드(400) 또는 임의의 다른 공지되거나 적절한 제어기에 의해 작동되는 스풀(spool)인 볼 밸브와 같은 임의의 공지되거나 적절한 유형의 2상 밸브(two state valve)가 바람직하다.

도 1에서의 시스템은 도 1의 그래프 상의 지점 1로 나타내어진 바와 같은, 엔진과 오일 펌프(3)가 작동하지 않는 제1 위치에 도시되어 있다. 이러한 상태에서, 엔진 제어 모듈(또는 ECM, 미도시) 또는 상기 ECM과 연통하는 다른 제어 모듈에 바람직하게 제어되는 상기 제어 부재인 솔레노이드(400)는 도시된 바와 같이 제1인 ON 위치에 위치된다. 이러한 제1 위치에서, 상기 제어 부재(400)의 2상 밸브는 도 1에 도시된 바와 같이 위치된다.

상기 압력 릴리프 밸브(100)는 펌프(3)로부터 배출(또는 출력이나 출구) 오일 압력을 수용하는 입력(101) 및 상기 압력 릴리프 밸브(100) 내의 챔버인 보어(103)로부터 상기 펌프(3)로 오일을 전달하거나 방출하는 출구(102)를 갖는다. 출력(104)은 리저버(2)로 이어지고, 리저버는 상기 펌프(3)로 다시 복귀된다. 상기 압력 릴리프 밸브(100)는 압력 릴리프 밸브 스프링(120)에 의해 상기 오일 펌프 입력(101)을 향하는 방향으로 상기 압력 릴리프 밸브(100)로 편향되는 단일 피스톤 부재(110)를 갖는다. 상기 오일 펌프(3)의 출력인 출구(101)는 압력 릴리프 피스톤(110)의 제1 측면에 적용된다. 상기 압력 릴리프 밸브(100)는 압력 릴리프 밸브 피스톤의 제2인 반대 측면 상에서 상기 압력 릴리프 밸브 스프링(120) 이외에 상기 압력 릴리프 밸브(100)를 도 1에 도시된 바와 같은 폐쇄 위치를 향해 편향하도록 작동하는 제2인 파일럿 입력/출력(104)을 갖는다.

상기 파일럿 밸브(200)는 그 내부에 제1 입력(P)을 갖는다. 상기 파일럿 밸브(200)는 입력(P)으로부터 유체의 힘을 받는 일측을 갖는 제1 피스톤(210)을 포함한다. 상기 제1 피스톤(210)은 파일럿 밸브(200)의 하우징 내의 파일럿 보어(213)에 위치된 파일럿 스프링(220)에 의해 상기 입구(P)를 향해 편향된다. 도 1에서 상기 입력(P)은 오일 펌프(3)로부터의 배출 압력이다. 상기 제1 파일럿 피스톤(210)은 입력(P)이 제1 파일럿 출구인 출력(A)으로 전달 및/또는 방출될 수 있도록 설계된다. 출력(A)은 상기 제어 부재(400)의 2상 밸브(즉 상기 솔레노이드 제어 부재의 OFF 측)와 연통한다. 따라서, 상기 제어 부재(400)가 ON 위치에 있으면, 상기 출력(A)(도시된 위치에서 이는 입구(P)와 동일함)은 제어 부재(400)에서 밀봉되어 상기 압력 릴리프 밸브(100)로 더 전달되지 않는다. 도 1로부터 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 상기 솔레노이드 제어 부재가 ON 위치에 있는 경우, 상기 제어 부재(400)는 파일럿 밸브(200)의 출력(A)을 상기 압력 릴리프 밸브(100)의 제2인 파일럿 입력/출력(104)으로 전달하지 않는다. 그러나, 도 1에서, 배출 압력이 없다면, 제2 파일럿 피스톤(240)도 제1 파일럿 피스톤(210) 내의 파일럿 입구(P)를 향해 편향되어 상기 입구(P)가 피스톤(210)으로 그리고 상부에서의 홀(205)을 통해 제2 피스톤(240)의 상단으로 전달되게 할 뿐만 아니라 상기 피스톤(210)을 지나 통로(206)를 통해 챔버(208)로, 상기 제2 피스톤(240) 주위에서 상기 피스톤(210) 내의 통로(209)로, 그리고 출구(A)로 전달되게 하는 것을 유념하여야 한다. 상기 엔진이 시동되어 엔진 속도가 증가함에 따라, 오일 펌프(3) 속도도 증가하고 상기 시스템(1)은 도해 상의 제1 지점 1로부터 제2 지점 2로 이동하고 상기 시스템과 그의 구성요소는 도 2에 도시된 위치로 이동한다.

도 2에서, 상기 오일 펌프(3) 속도는 증가하고 이에 따라 상기 압력 릴리프 밸브(100)에 적용된 배출 압력도 증가한다. 따라서, 상기 압력 릴리프 피스톤(110)은 도 1의 폐쇄 위치 1로부터 상기 압력 릴리프 밸브(100)로의 입력(101)에서의 증가된 압력이 압력 릴리프 밸브 스프링(120)의 힘에 저항하여 상기 압력 릴리프 피스톤(110)을 이동시키는 도 2의 제2 폐쇄 위치 2로 이동한다. 상기 파일럿 밸브(200)가 압력 릴리프 밸브(100)로부터 분리되어 있도록 상기 솔레노이드 제어 부재(400)는 ON 위치에 계속 있게 된다. 또한, 상기 배출 압력이 증가하면, 상기 입구(P)에서의 입구 압력은 제2 파일럿 피스톤(240)에 반하여 작용하여 상기 제2 파일럿 피스톤을 파일럿 스프링(220)에 저항하여 상기 제1 파일럿 피스톤(210) 내에서 하방향으로 이동시키는 것을 유념하여야 한다. 유념해야 할 바와 같이, 도 2의 압력 릴리프 밸브(100)는 대략 개방하고, 상기 펌프(3) 속도가 증가함에 따라 상기 시스템의 구성요소는 도 3에 도시된 바와 같은 도해의 위치 3으로 이동한다.

도 3에서, 상기 오일 펌프(3) 속도는 증가하고 이에 따라 상기 압력 릴리프 밸브(100)의 피스톤(110)에 적용된 1010에서의 배출 압력도 증가한다. 따라서, 상기 압력 릴리프 피스톤(110)은 도 1 및 2의 폐쇄 위치로부터 상기 압력 릴리프 밸브(100)로의 입력(101)에서의 증가된 압력이 압력 릴리프 밸브 스프링(120)의 힘에 저항하여 상기 압력 릴리프 피스톤(110)을 압력 릴리프 밸브(100)로 입력(101)이 상기 압력 릴리프 피스톤(120)을 지나서 전달되고 유체가 압력 릴리프 출력으로 그리고 상기 리저버(2)와 오일 펌프(3)로 다시 방출되어 2방 밸브가 계속 폐쇄되어 있도록 상기 제어 부재(400)가 ON 위치로 전환되어 있는 지점으로 이동시키는 도 3의 개방 위치 3으로 이동한다. 상기 파일럿 밸브(200)의 출력(A)이 제어 부재(400)의 2방 밸브의 OFF 위치에 계속 연결되어 있도록 상기 파일럿 밸브(200)는 도 2에서와 같은 위치에 남아 있다. 도해에 도시된 바와 같이, 상기 압력 릴리프 밸브(100)의 개방과 함께, 상기 펌프 속도가 도해 상의 다음 위치 4에 있을 때까지 엔진 속도와 함께 증가함에 따라 상기 배출 압력은 천천히 더욱 상승하고, 상기 제어 부재는 도 4에 도시된 바와 같은 OFF 위치로 전환된다.

상기 오일 펌프(3)의 속도가 일정하게 정체되지만, 상기 제어 부재(400)가 OFF 위치로 전환되고 상기 파일럿 밸브(200)의 출력(A)이 압력 릴리프 밸브(100)의 파일럿 입력/출력(104)에 적용됨으로 인하여 상기 배출 압력이 상당히 증가한다. 상기 증가된 배출 압력(도해 상의 지점 4)과 더불어, 상기 압력 릴리프 피스톤(100)은 도 3과 유사한 개방 위치에 남게 되고, 상기 압력 릴리프 밸브(101)로의 입력이 압력 릴리프 피스톤(110)을 지나서 전달되어 유체가 압력 릴리프 출력(102)으로 그리고 오일 펌프(3)로 다시 방출된다. 상기 증가된 배출 압력과 더불어, 상기 유체가 통로(205)를 통과하고 제2 피스톤(240)의 단부에 대하여 힘을 가함으로 인하여 상기 파일럿 밸브(200)의 제2 피스톤(240)은 파일럿 밸브 스프링(220)에 대하여 더 가압되고, 이에 따라 상기 제2 피스톤(240)은 통로(206)를 차단하고 상기 챔버(208)로부터 입력(P)을 차단하고, 이에 의하여 상기 파일럿 밸브(200)의 출력(A)에 도달하는 것을 방지하여 상기 출력(A)이 고정되고 상기 파일럿 밸브(200)의 출력(A)이 제어 부재(400)의 2방 밸브의 OFF 위치에 계속 연결되어 있고 상기 압력 릴리프 밸브(100)의 파일럿 입력/출력(104)에 적용된다. 도면의 도해에 도시된 바와 같이, 상기 ECM, 제어 모듈, 또는 다른 제어기에 의해 상기 제어 부재(400)가 전환되면, 상기 배출 압력이 증가하고 상기 압력 릴리프 시스템(1)은 자체 보정 피드백 제어 시스템을 달성한다. 이러한 위치에서, 상기 파일럿 밸브(200)는 그 중심 위치 근처에 남게 되고, 상기 파일럿 밸브는 '분압기(potential divider)'처럼 작용하여 상기 제2 파일럿 출력에서의 리저버(2)로 전달되는 압력 'T'과 입구 'P' 압력 간의 출구 'A' 압력(즉, 수압 저항 ≡ 전기 저항)을 유지한다. 상기 펌프(3) 속도와 유량이 증가함에 따라 상기 파일럿 출구 'A' 압력은 도해 상의 지점 4로부터 도해 상의 지점 5를 향해 감소하고 상기 압력 릴리프 밸브(100)는 오일 유체 유량을 더(과도하게) 재순환시키기 위하여 더 개방될 필요가 있다. 이러한 실시예에서, 압력 보정은 도 5-7에 도시된 바와 같이 그리고 지점 6 및 7에 나타낸 바와 같이 지점 4에서 5로 도해를 따라 더 용이하며 효율적으로 이루어질 수 있다.

도 5에서, 상기 오일 펌프(3) 속도가 증가하지만, 상기 배출 압력은 파일럿 밸브(200) 설정에서 대략 일정하게 정체된다. 상기 솔레노이드 제어 부재(400)는 OFF 위치로 전환되어 있고 상기 파일럿 밸브(200)의 출력(A)은 압력 릴리프 밸브(100)의 파일럿 입력/출력(104)에 적용되어 있다. 그러나, 상기 펌프(3) 속도가 증가하므로, 제1 파일럿 밸브 출구(A)에서의 압력은 상기 펌프(3) 유량이 증가함에 따라 감소하여 상기 압력 릴리프 밸브(100)는 과도한 유량을 재순환시키기 위하여 더 개방할 필요가 있다. 상기 감소된 출구 압력(A)과 함께, 상기 파일럿 밸브(200)의 입구(P)에서의 배출 압력은 상기 출구 압력(A)보다 커지게 되고, 상기 출구 압력(A)이 솔레노이드 제어 부재(400)를 지나고 상기 파일럿 밸브(200)를 지나서 도 5의 추가 화살표로 도시된 바와 같이 출구(T)와 연통할 때까지 상기 제2 파일럿 밸브 피스톤(240)은 파일럿 밸브 스프링(220)에 저항하여 더 이동된다. 따라서, 도해 상의 지점 6에 도시된 바처럼 상기 엔진에서 압력 상승이 있다면, 배출 압력 신호가 증가하여 상기 파일럿 밸브(200) 내의 제2 파일럿 밸브 피스톤(240)은 출력(A)을 출력(T)으로 전달하도록 이동하고 상기 압력 릴리프 시스템(1)은 더 개방하며 상기 압력 릴리프 시스템(1)은 라인 4-5 상의 평형 상태로 복귀된다.

도 6에서, 상기 압력 릴리프 시스템(1)은 엔진(또는 다른 곳)에서 급작스런 압력 강하가 있어서 상기 파일럿 밸브(200)로의 입구(P)에 공급된 배출 압력의 강하를 유발하는 도해 상의 지점 7에 도시되어 있다. 이러한 예에서, 상기 파일럿 밸브(200)의 제2 피스톤(240)은 편향되어 상기 입구(P)가 출구(A)와 다시 연통하게 한 후에 상기 출구(A)는 솔레노이드 제어 부재(400)로 전달된다. 상기 솔레노이드 제어 부재(400)가 OFF 위치에 있게 되고 상기 2방 밸브가 위치되므로, 상기 출구(A)는 압력 릴리프 밸브(100)의 파일럿 입력/출력(104)으로 전달되어 상기 압력 릴리프 밸브(100)의 피스톤(110)이 폐쇄 위치를 향해 이동하게 하고 상기 오일 펌프(3)로 유입하는 재순환 유체 유량을 감소시켜 압력의 증가로 엔진으로의 유량을 발생시키고 도해 상의 지점 7로부터 평형 라인 4-5로 이동한다.

도 7은 고압이 엔진에 공급될 필요가 없는 경우에 저/중간 속도에서 잠재적으로 절감된 에너지의 표현을 도시하고 있다. 또한, 도 7은 본 명세서에 나타낸 다른 이점과 함께 에너지 절감 및 부가적인 잠재적 효율을 제공하는 평형 라인 4-5을 도시하고 있다.

도 8에서, 압력 릴리프 시스템(11)의 제2 실시예가 도시되어 있고, 오일 필터(20)가 오일 펌프(3) 뒤에 도시되어 있고 상기 압력 릴리프 밸브 피스톤(110)이 제2 챔버(114)에 위치된 제2 피스톤(113)과 연장 부재(112)를 구비함으로써 오일 펌프 배출 압력(101)과 균형을 이루고 있다. 이러한 실시예에서, 상기 파일럿 밸브(200)의 입구(P)에 메인 갤러리 압력이 공급되어 상기 파일럿 밸브(200)가 이전의 실시예에서와 같이 오일 펌프(3) 출력 압력에 직접적으로 대응하는 대신에 상기 메인 갤러리 압력에 대응한다. 또한, 상기 메인 갤러리 압력(P)은 챔버(114) 및 제2 피스톤(113)의 상부에 전달되는 입구(115)에서 상기 압력 릴리프 밸브(100)에 적용되어 상기 압력 릴리프 밸브(300)가 입구(115)를 통해 공급된 압력(P)(메인 갤러리 압력)에 반응한다. 도해에 도시된 바와 같이, 도 8의 압력 릴리프 시스템(11)의 제어는 제1 실시예와 유사하지만, 상기 제어 부재(400)의 2방 밸브의 위치에 관계없이 상기 갤러리 압력(P)에 의해 결정된다.

도 9에서, 압력 릴리프 시스템(12)의 제3 실시예가 도 1의 제1 실시예와 매우 유사하게 도시되어 있지만, 오일 필터(20)가 도 8의 제2 실시예와 유사하게 오일 펌프(3) 뒤에 부가되는 점이 다르다. 도 9에서, 상기 압력 릴리프 밸브 피스톤 입구(101)는 펌프(3) 출력 압력에 의해 직접 공급되고 상기 메인 갤러리 압력은 파일럿 밸브(200)의 입구(P)에 공급되어 상기 파일럿 밸브(200)는 혼합된 압력 제어 시스템(12)을 제공하기 위하여 상기 오일 펌프(3) 출력 압력 직접적으로 대응하는 대신에 상기 메인 갤러리 압력(P)에 대응한다. 도 9의 도해에 도시된 바와 같이, 도 9의 압력 릴리프 시스템(12)의 제어는 제1 및 제2 실시예와 유사하지만, 상기 혼합 제어로 인하여 압력-속도 곡선이 변경된 것을 알 수 있다.

도 10을 참조하면, 압력 릴리프 시스템(13)의 제4 실시예가 두개의 파일럿 제어 시스템을 이용하여 도시되어 있다. 제2 파일럿 밸브(500)는 도시된 압력 제어 시스템(13)에 부가된다. 상기 제1 파일럿 밸브 시스템(200)은 제어 부재(400)의 고압 설정으로 작동하고 상기 솔레노이드 제어 부재(400)의 OFF측의 2방 밸브에 공급된 출력(A2)을 갖고, 상기 제2 파일럿 밸브(500)은 제어 부재(400)의 저압 설정으로 작동하고 상기 솔레노이드 제어 부재의 ON측의 다른 2방 밸브에 적용된 출력(A5)을 갖는다. 또한, 도 10의 실시예는 오일 펌프(3) 뒤에 부가된 오일 필터(20)를 포함하고, 상기 압력 릴리프 밸브 피스톤 입구(101)는 펌프 출력 압력에 의해 직접 공급되고 상기 메인 갤러리 압력은 제1 및 제2 파일럿 밸브(200 및 500)의 입구(P)에 각각 공급되어, 상기 솔레노이드 제어 부재가 ON인 경우에 저압 설정(A2)을 갖는 제1 파일럿 밸브(200)가 압력 릴리프 밸브(100)의 입구/출구(104)에 공급되고 상기 솔레노이드 제어 부재가 OFF인 경우에 고압 설정(A5)을 갖는 제2 파일럿 밸브(500)가 압력 릴리프 밸브(100)의 입구/출구(104)에 공급된다. 도 10의 도해에 도시된 바와 같이, 상기 제어 부재(400)는 ECM 또는 다른 제어기에 의해 작동되어 상기 제1인 낮은 파일럿 밸브 설정(A2)은 이전의 실시예에 비해 평탄한 라인 2-3을 제어하고 상기 제2 파일럿인 높은 제어 설정(A5)은 펌프(3)의 속도가 달라짐에 따라 라인 4-5을 따라 제어한다.

도 11을 참조하면, 압력 릴리프 시스템(14)의 제5 실시예가 도시되어 있고, 상기 오일 펌프(3) 뒤에 오일 필터(20)가 부가되고 메인 갤러리 압력 피드백 신호가 대안적 설계의 파일럿 밸브(600)의 입력(P)에 적용되며 상기 압력 릴리프 밸브 피스톤 입구(101)가 펌프(3) 출력 압력에 의해 직접 공급된다. 도 10과 유사하게, 두개의 파일럿 밸브를 구비하고, 도 11에서, 상기 단일 파일럿 밸브(600)는 4개의 포트 파일럿 제어로 구성되며 개방되고 상기 솔레노이드 제어 부재(400)의 OFF측 및 2방 밸브에 공급되는 출구(B)를 제공하고 도 11의 도해에서 라인 4-5에 대한 비교적 고압 파일럿 'B'을 나타내고, 상기 파일럿 밸브(600)의 출구(A)는 솔레노이드 제어 부재(400)의 ON측의 2방 밸브에 공급되고 도 11의 도해에서 라인 2-3에 대응하는 비교적 저압 파일럿 'A' 설정을 갖는다. 상기 파일럿 밸브(600)는 제1 피스톤을 더 이상 포함하지 않지만, 상기 갤러리 피드백 신호 압력(P)을 수용하기 위한 홀(605)을 포함하는 상단을 갖는 대응하는 제2 피스톤(640) 및 상기 피스톤(640)을 수용하는 밸브(600)의 하우징의 보어와 피스톤(640)에 의해 형성된 하부 챔버(650)로 상기 동일한 압력(P)을 전달하는 브랜치(606)만을 포함한다. 스프링(620)은 이전 실시예와 유사한 방식으로 상기 피스톤(640)을 홀(605)을 향해 편향시킨다. 상기 피스톤(640)의 위치에 따라, 상기 갤러리 피드백 신호 압력(P)과 리저버 압력(T) 중 하나는 출구 포트(A 및 B)에 선택적으로 공급된다.

본 명세서나 도면에서 인용된 임의의 수치 값은 임의의 하한 값과 임의의 상한 값 사이에 적어도 두 단위의 분리가 있다면 하나의 단위의 증분에서 하한 값부터 상한 값까지 모든 값을 포함하도록 의도된다. 일례로, 구성요소의 양 또는 예를 들어 온도, 압력, 시간 등과 같은 공정 변수의 값이, 예를 들어 1에서 90, 바람직하게는 20에서 80, 더 바람직하게는 30에서 70으로 명시되면, 15에서 85, 22에서 68, 43에서 51, 30에서 32 등과 같은 값은 본 명세서에서 명확하게 열거된 것으로 의도된다. 일보다 작은 값에 대해, 하나의 단위는 0.0001, 0.001, 0.01, 또는 0.1이 타당하다고 생각된다. 이들은 구체적으로 의도된 것의 예시에 불과하고, 열거된 하한 값과 상한 값 사이의 수치 값의 모든 가능한 조합은 동일한 방식으로 본 출원서에 명확하게 명시된 것으로 간주될 것이다. 알 수 있는 바와 같이, 본 명세서에서 "중량부"로 표현된 양의 표시는 중량 퍼센트로 표현된 동일한 범위를 또한 고려한다. 따라서, "이로 인한 고분자 블렌드 조성물의 'x' 중량부"에 관한 범위의 본 발명의 상세한 설명에서의 표현은 이로 인한 고분자 블렌드 조성물의 중량 퍼센트에서 "x"의 동일한 인용된 양의 범위를 나타내는 것을 또한 고려한다.

달리 명시되지 않는 한, 모든 범위는 양 종점 및 상기 종점 간의 모든 숫자를 포함한다. 범위와 관련하여 "약" 또는 "대략"의 사용은 상기 범위의 양 끝에 적용된다. 따라서, "약 20에서 30"은 명시된 종점을 적어도 포함하여 "약 20에서 약 30"을 커버하도록 의도된다.

특허 출원 및 공보를 포함하는 모든 기사 및 참조물의 내용은 모든 목적을 위해 참조로서 통합된다. 조합을 설명하기 위한 "본질적으로 구성하는"이란 용어는 확인된 요소, 성분, 구성요소, 또는 단계 및 조합의 기본적이며 새로운 특성에 실질적으로 영향을 주지 않는 이러한 다른 요소, 성분, 구성요소, 또는 단계를 포함한다. 본 명세서에서 요소, 성분, 구성요소, 또는 단계의 조합을 설명하기 위해"포함하는(comprising)" 또는 "포함하는(including)"이란 용어의 사용은 본질적으로 요소, 성분, 구성요소, 또는 단계로 구성되는 실시예를 고려한다. 본 명세서에서 "일 수도 있다"라는 용어의 사용에 의해, "일 수도 있다"가 포함된 것을 말하는 설명은 선택사항이라는 것으로 의도된다.

복수의 요소, 성분, 구성요소, 또는 단계는 단일 통합된 요소, 성분, 구성요소, 또는 단계에 의해 제공될 수 있다. 대안적으로, 단일 통합된 요소, 성분, 구성요소, 또는 단계는 별도의 복수 요소, 성분, 구성요소, 또는 단계로 분할될 수 있다. 요소, 성분, 구성요소, 또는 단계를 설명하기 위한 "a" 또는 "하나"의 내용은 부가적인 요소, 성분, 구성요소, 또는 단계를 배제하는 것으로 의도되지 않는다.

상기 설명은 예시적이며 제한하지 않는 것으로 의도된 것임을 이해하여야 한다. 제공된 예시 외에 여러 응용분야뿐만 아니라 여러 실시예는 상기 설명을 이해함에 따라 당업자에게 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 상기 설명을 참조하지 않고 결정되어야 하지만, 대신에 이러한 청구범위가 부여된 동등물의 전체 범위와 함께 첨부된 청구범위를 참조하여 결정되어야 한다. 특허 출원 및 공보를 포함하는 모든 기사 및 참조물의 내용은 모든 목적을 위해 참조로서 통합된다. 본 명세서에서 개시된 요지의 측면 중 다음의 청구범위에서 누락은 이러한 요지의 부인이 아니고, 마찬가지로 이러한 요지를 본 발명자들이 개시된 본 발명의 요지의 일부로서 고려하지 않았다는 것을 간주해야 한다.

Claims (5)

1. 엔진 내의 유체 윤활 시스템에서 사용하기 위한 압력 릴리프 밸브 시스템이며,
   피스톤을 갖는 보어 및 그 내부에 수용된 스프링을 갖는 하우징을 포함하는 압력 릴리프 밸브로서, 상기 압력 릴리프 밸브는 스프링의 힘에 저항하여 상기 피스톤을 이동시키기 위하여 상기 유체 윤활 시스템의 고압측으로부터 상기 피스톤의 일측으로의 보어로 유체를 유입시키기 위한 입구 포트 및 상기 피스톤이 증가하는 스프링력에 저항하여 이동되어 상기 입구 포트를 출구 포트와 연통시키면 상기 보어로부터 유체를 방출하기 위한 출구 포트를 더 포함하고, 상기 압력 릴리프 밸브는 보어로 유체를 유입시켜 상기 입구 포트로부터 유체 압력의 반대 방향으로 상기 피스톤에 유체 압력을 가하기 위한 파일럿 밸브 압력 입구 포트를 더 포함하는, 압력 릴리프 밸브;
   파일럿 피스톤을 갖는 파일럿 보어 및 그 내부에 수용된 파일럿 스프링을 갖는 파일럿 하우징을 포함하는 파일럿 밸브로서, 상기 파일럿 밸브는 파일럿 스프링의 힘에 저항하여 상기 파일럿 피스톤을 이동시키기 위하여 상기 유체 윤활 시스템의 고압측으로부터 상기 파일럿 피스톤의 일측으로의 파일럿 보어로 유체를 유입시키기 위한 파일럿 입구 포트, 상기 파일럿 밸브로부터 유체 윤활 시스템의 고압측으로부터의 상기 유체를 방출하기 위한 제1 파일럿 출구 포트, 및 상기 파일럿 밸브로부터 유체 윤활 시스템의 고압측으로부터의 상기 유체를 방출하기 위한 제2 파일럿 출구 포트를 더 포함하는, 파일럿 밸브; 및
   입구 및 제1 및 제2 출구를 갖는 제어 부재로서, 상기 입구는 제1 파일럿 밸브로부터 제1 출구 포트로부터 유체를 수용하고, 상기 제1 출구는 압력 릴리프 밸브 시스템으로부터 유체를 방출하고, 상기 제2 출구는 압력 릴리프 밸브 내의 파일럿 입구 포트로 유체를 공급하고, 상기 제어 부재의 제1 및 제2 출구 포트 중 하나와 연통하도록 상기 제어 부재의 입구 포트를 전환시키기 위한 신호에 의해 상기 제어 부재가 선택적으로 작동되는, 제어 부재
   를 포함하는 압력 릴리프 밸브 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어 부재는 솔레노이드에 의해 작동되는 밸브를 포함하는 압력 릴리프 밸브 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어 부재는 솔레노이드에 의해 작동되는 밸브를 포함하고, 상기 솔레노이드는 엔진 제어 모듈로부터 신호를 수신하는 압력 릴리프 밸브 시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 부재는 솔레노이드에 의해 작동되는 밸브를 포함함으로써 오일 펌프의 전력 소모를 감소시키도록 작동되고, 상기 솔레노이드는 엔진 제어 모듈로부터 신호를 수신하는 압력 릴리프 밸브 시스템.
5. 장치의 운전 속도에 따라 달라지는 작동 유체 압력 요건을 갖는 장치로 가압된 작동 유체를 공급하기 위한 펌프 시스템이며,
   펌프 운전 속도가 상기 장치의 운전 속도에 따라 좌우되도록 상기 장치에 의해 작동되는 펌프로서, 상기 펌프는 펌프의 출구 압력을 조절하는 제어 특징부를 포함하는, 펌프;
   상기 펌프의 출구와 유체 연통하는 제1 입구 포트 및 제2 입구 포트, 작동 유체의 리저버와 유체 연통하는 제1 출구 포트, 및 상기 펌프의 제어 특징부와 유체 연통하는 제2 출구 포트를 갖는 압력 조절 밸브로서, 상기 조절 밸브는 제1 입구 포트와 제2 출구 포트의 유체 연통을 선택적으로 개폐하기 위하여 펌프 운전 속도에 반응하여 이동하는 왕복 스풀을 갖고, 상기 조절 밸브는 제1 입구 포트와 제2 출구 포트 간의 유체 연통을 폐쇄하고 상기 제1 및 제2 출구 포트 간의 유체 연통을 개방하기 위하여 편향되는, 압력 조절 밸브; 및
   상기 펌프의 출구 압력을 제1 평형 압력과 제2 평형 압력 사이에서 변경하기 위하여 상기 제2 입구 포트의 유체 연통을 차단하도록 작동가능한 제어기로서, 상기 제어기는 장치로 인하여 출구 압력의 압력 변화가 있는 경우에도 펌프 속도가 증가함에 따라 상기 제2 입구 포트와의 유체 연통이 출구 압력을 관리하고 효율적인 평형 배출 압력을 유지하게 하도록 작동가능한, 제어기
   를 포함하는 펌프 시스템.

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