KR20180079514A - 오일펌프용 릴리프 밸브의 플런저 테이퍼부의 각도 설계 방법 - Google Patents

오일펌프용 릴리프 밸브의 플런저 테이퍼부의 각도 설계 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고압부의 오일을 내부로 유입시키는 유입홀과, 상기 유입홀을 통해 내부로 유입된 오일을 상기 고압부와 이격된 저압부인 외부로 유출시키는 유출홀이 일면에 이격되게 형성되며, 중공형상을 가지는 케이스와;
상기 케이스의 내부에서 슬라이딩 가능하게 설치되고, 상기 케이스의 내경보다 작은 외경을 가지며, 상기 외경의 일측으로 경사진 테이퍼부가 형성된 플런저와;
상기 케이스와 상기 플런저 사이에 개재되는 탄성부재를 포함하고,
상기 유입홀로 유입되는 오일의 압력에 의해 상기 플런저가 슬라이딩 이동하여 상기 유출홀을 개방하여 유입된 오일을 유출하며, 유출되는 오일의 압력에 의해 상기 플런저의 떨림으로 인한 맥동압을 개선하기 위해 상기 플런저의 테이퍼부 각도(θ)는 상기 플런저의 이동거리 당 바이패스 단면적변화율(△A(S))은 30 이하이며, 단면적변화율과 바이패스 면적은 하기의 [수학식 1]과 [수학식 2]를 이용하는 것을 특징으로 하는 오일펌프용 릴리프 밸브의 플런저 테이퍼부의 각도 설계 방법을 제공한다.
[수학식 1]
Figure pat00037

여기서, [수학식 1]은 단면적 변화율에 관한 것으로,
Figure pat00038
은 플런저가 이동되기 전의 유출홀과 테이퍼부 사이의 바이패스 면적,
Figure pat00039
는 플런저가 이동된 후 유출홀과 테이퍼부 사이의 바이패스 면적,
Figure pat00040
은 플런저가 이동되기 전의 유출홀과 테이퍼부 사이의 거리,
Figure pat00041
는 플런저가 이동된 후 유출홀과 테이퍼부 사이의 거리를 나타낸다.
[수학식 2]
Figure pat00042

여기서, [수학식 2]는 바이패스 면적에 관한 것으로,
Figure pat00043
는 플런저의 테이퍼부와 케이스의 유출홀 사이의 거리를 나타낸다.
따라서, 플런저의 외경에 따른 테이퍼부의 각도를 최적화할 수 있어 메인갤러리 피드백 조건의 오일펌프에서 플런저의 떨림 개선을 통하여 맥동압을 개선할 수 있다.

Description

오일펌프용 릴리프 밸브의 플런저 테이퍼부의 각도 설계 방법{Method of angular design of plunger taper part of relief valve for oil pump}
본 발명은 오일펌프용 릴리프 밸브의 플런저 테이퍼부의 각도 설계 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 메인갤러리 피드백 타입의 릴리프 밸브에서 오일의 압력에 의해 발생하는 플런저의 떨림으로 유발되는 맥동 압력을 개선하기 위한 오일펌프용 릴리프 밸브의 플런저 테이퍼부의 각도 설계 방법에 관한 것이다.
대한민국 공개특허 제2012-0044445호에 기재된 배경기술을 참조하면, 일반적으로 오일펌프는 오일팬에 저장된 오일을 흡입하여 윤활을 요구하는 윤활부위로 공급해주는 장치이다.
오일펌프로 펌핑되어진 오일은 오일펌프의 내부에서 고압으로 상승되고, 고온상태로 오일펌프에서 토출되는 오일은 오일필터나 윤활회로에 충격과 손상을 가할 수 있게 된다. 그러므로, 오일펌프의 오일토출구에는 펌핑되어진 오일의 압력을 적정한 압력으로 유지시켜주는 릴리프밸브가 구비되어진다.
상기와 같은 릴리프밸브는 오일펌프에서 엔진의 메인갤러리쪽으로 토출되는 오일의 토출압력이 적정 압력이상으로 상승되는 경우, 오일펌프의 토출오일 중 일부 오일을 오일펌프나 오일팬으로 다시 복귀시켜주는 바이패스(Bypass) 흐름을 형성시켜줌으로써 오일펌프의 오일토출압력을 적정 압력으로 유지하게 된다.
그러나, 오일펌프의 고압부에서 오일을 공급받아 오일펌프의 저압부로 오일을 공급하여 압력을 유지하는 릴리프밸브의 플런저가 오일의 압력에 의해 떨림으로 인하여 맥동압이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 외경이 일측으로 경사진 테이퍼부가 형성된 플런저의 이동에 따른 유출홀과 테이퍼부의 바이패스 면적의 변화율과 플런저의 떨림과의 관계를 정립하면서 케이스이 유출홀로 유출되는 오일의 압력에 의해 플런저의 떨림이 발생하지 않도록 플런저의 외경과 테이퍼부의 각도를 도출할 수 있는 오일펌프용 릴리프 밸브의 플런저 테이퍼부의 각도 설계 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고압부의 오일을 내부로 유입시키는 유입홀과, 상기 유입홀을 통해 내부로 유입된 오일을 상기 고압부와 이격된 저압부인 외부로 유출시키는 유출홀이 일면에 이격되게 형성되며, 중공형상을 가지는 케이스와; 상기 케이스의 내부에서 슬라이딩 가능하게 설치되고, 상기 케이스의 내경보다 작은 외경을 가지며, 상기 외경의 일측으로 경사진 테이퍼부가 형성된 플런저와; 상기 케이스와 상기 플런저 사이에 개재되는 탄성부재를 포함하고, 상기 유입홀로 유입되는 오일의 압력에 의해 상기 플런저가 슬라이딩 이동하여 상기 유출홀을 개방하여 유입된 오일을 유출하며, 유출되는 오일의 압력에 의해 상기 플런저의 떨림으로 인한 맥동압을 개선하기 위해 상기 플런저의 테이퍼부 각도(θ)는 상기 플런저의 이동거리 당 바이패스 단면적변화율(△A(S))은 30 이하이며, 단면적변화율과 바이패스 면적은 하기의 [수학식 1]과 [수학식 2]를 이용하는 것을 특징으로 하는 오일펌프용 릴리프 밸브의 플런저 테이퍼부의 각도 설계 방법을 제공한다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서, [수학식 1]은 단면적 변화에 관한 것으로,
Figure pat00002
은 플런저가 이동되기 전의 유출홀과 테이퍼부 사이의 바이패스 면적,
Figure pat00003
는 플런저가 이동된 후 유출홀과 테이퍼부 사이의 바이패스 면적,
Figure pat00004
은 플런저가 이동되기 전의 유출홀과 테이퍼부 사이의 거리,
Figure pat00005
는 플런저가 이동된 후 유출홀과 테이퍼부 사이의 거리를 나타낸다.
[수학식 2]
Figure pat00006
여기서, [수학식 2]는 바이패스 면적에 관한 것으로,
Figure pat00007
는 플런저의 테이퍼부와 케이스의 유출홀 사이의 거리를 나타낸다.
본 발명에 따른 오일펌프용 릴리프 밸브의 플런저 테이퍼부의 각도 설계 방법은 플런저의 외경에 따른 테이퍼부의 각도를 최적화할 수 있어 메인갤러리 피드백 조건의 오일펌프에서 플런저의 떨림 개선을 통하여 맥동압을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 오일펌프용 릴리프 밸브의 케이스와 플런저를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 플런저를 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은 외경이 20.5이고 테이퍼부의 각도가 180°인 제1플런저 도시한 도면이다.
도 4는 외경이 20.5이고 테이퍼부의 각도가 60°인 제2플런저를 도시한 도면이다.
도 5는 외경이 20.5이고 테이퍼부의 각도가 30°인 제3플런저를 도시한 도면이다.
도 6은 외경이 18.5이고 테이퍼부의 각도가 180°인 제4플런저를 도시한 도면이다.
도 7은 외경이 18.5이고 테이퍼부의 각도가 60°인 제5플런저를 도시한 도면이다.
도 8은 제1플런저가 적용 시 플런저 떨림 발생 유무를 도시한 그래프이다.
도 9는 제2플런저가 적용 시 플런저 떨림 발생 유무를 도시한 그래프이다.
도 10은 제3플런저가 적용 시 플런저 떨림 발생 유무를 도시한 그래프이다.
도 11은 제4플런저가 적용 시 플런저 떨림 발생 유무를 도시한 그래프이다.
도 12는 제5플런저가 적용 시 플런저 떨림 발생 유무를 도시한 그래프이다.
도 13은 바이패스 면적을 구할 수 있는 유도식의 참고도면이다.
도 14는 플런저의 외경과 테이퍼부의 각도에 따른 파이패스 변화를 도시한 표이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 오일펌프용 릴리프 밸브의 플런저 테이퍼부의 각도 설계 방법은 오일 압력에 의한 플런저의 떨림을 방지하기 위하여 플런저의 외경에 따른 테이퍼부의 각도를 최적화하여 오일펌프용 릴리프 밸브에서 발생하는 맥동압을 개선하기 위한 것으로, 상기 오일펌프용 릴리프 밸브(100)는 케이스(110)와, 플런저(120)와, 탄성부재(130)를 포함한다.
상기 케이스(110)에는 양단이 밀폐된 중공형상을 가지며, 일면에는 유입홀(112)과 유출홀(114)이 이격되게 형성된다. 상기 유입홀(112)은 오일펌프의 고압부(미도시)에서 유출되는 오일을 상기 케이스(110)의 내부로 유입시키며, 상기 유입홀(112)을 통해 상기 케이스(110)의 내부로 유입된 오일은 상기 유출홀(114)을 통해 상기 오일펌프의 고압부(미도시)와 이격된 오일펌프의 저압부(미도시)로 유출함으로써 오일펌프의 압력을 적정한 압력으로 유지하게 된다.
상기 케이스(110)의 내부에는 플런저(120)가 슬라이딩 가능하게 설치되며, 상기 플런저(120)의 외경(D)은 상기 케이스(110)의 내경(d) 보다 작은 직경을 가지는 것이 바람직하다. 상기 플런저(120)의 외경(D) 일단에는 일측으로 경사진 형상을 가지는 테이퍼부(122)가 형성되는 것이 바람직하며, 상기 외경(D)이 일측으로 경사짐으로써 상기 케이스(110)의 유입홀(112)로 유입된 오일을 상기 유출홀(114)로 원활하게 유도시킴으로써 유출되는 오일의 압력에 의해 상기 플런저(120)의 떨림을 저감시키게 된다.
유입되는 오일에 의해 상기 풀런저(120)는 상기 케이스(110) 내부의 일측에서 타측으로 이동함으로써 상기 유출홀(114)을 개방하면서 상기 유출홀(114)과 상기 테이퍼부(122) 사이의 바이패스 면적(A)과 유출홀(114)과 테이퍼부(122) 사이의 거리(S)를 넓히게 된다.
상기 케이스(110)와 상기 플런저(120) 사이에는 탄성부재(130)가 구비되며, 상기 탄성부재(130)는 유입되는 오일의 압력에 의해 일측에서 타측으로 이동되는 상기 플런저(120)를 원상복귀 시키는 역할을 수행한다.
도 1에 도시된 바이패스 면적(A)을 구하는 유도식을 도 13을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
Figure pat00008
(단,
Figure pat00009
)
Figure pat00010
(단,
Figure pat00011
)
Figure pat00012
플런저의 단면 외경(
Figure pat00013
)을 구하는 유도식은 다음과 같다.
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
상기 플런저의 단면 외경을 구하는 식을 대입한 바이패스 면적을 구하는 식은 다음과 같다.
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
상기 케이스(110)의 내부로 유입되는 오일의 압력에 의해 상기 플런저(120)이 이동됨으로써 발생되는 단면적의 변화율을 구하는 식은 다음과 같다.
Figure pat00023
여기서,
Figure pat00024
은 플런저가 이동되기 전의 유출홀과 테이퍼부 사이의 바이패스 면적,
Figure pat00025
는 플런저가 이동된 후 유출홀과 테이퍼부 사이의 바이패스 면적,
Figure pat00026
은 플런저가 이동되기 전의 유출홀과 테이퍼부 사이의 거리,
Figure pat00027
는 플런저가 이동된 후 유출홀과 테이퍼부 사이의 거리를 나타낸다.
상기 플런저(120)의 외경(D)을 20.5와 18.5로 분류하고, 상기 테이퍼부(122)의 각도(
Figure pat00028
)를 180°, 60°, 30°로 분류한 후 이에 따른 바이패스 단면적의 변화율은 도 14와 같다.
도 14에서 분류한 플런저(120)의 외경(D)과 테이퍼부(122)의 각도(
Figure pat00029
)에 따른 플런저의 형상은 도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같다.
도 3 내지 도 7에 도시된 상기 플런저(120)에 의한 단면적의 변화율에 따른 플런저(120)의 떨림 발생 유무를 분석한 데이터의 그래프는 도 8 내지 도 12에 도시된 바와 같다.
도 8과 도 9 및 도 11에 도시된 그래프를 참조하면 플런저의 떨림이 발생하는 것을 알 수 있고, 도 10과 도 12에 도시된 그래프를 참조하면 플런저의 떨림이 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다.
도 8 내지 도 12에 도시된 그래프를 참조하면, 플런저(120) 이동거리 당 바이패스 단면적의 변화율이 30 이하일 때 플런저의 떨림으로 인한 맥동압이 발생하지 않은 것을 확인할 수 있다.
따라서, 플런저의 외경에 따른 테이퍼부의 각도를 최적화할 수 있어 메인갤러리 피드백 조건의 오일펌프에서 플런저의 떨림 개선을 통하여 맥동압을 개선할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하는 점을 이해할 것이다.
100 : 오일펌프용 릴리프 밸브 110 : 케이스
112 : 유입홀 114 : 유출홀
120 : 플런저 122 : 테이퍼부
130 : 탄성부재

Claims (1)

  1. 고압부의 오일을 내부로 유입시키는 유입홀과, 상기 유입홀을 통해 내부로 유입된 오일을 상기 고압부와 이격된 저압부인 외부로 유출시키는 유출홀이 일면에 이격되게 형성되며, 중공형상을 가지는 케이스와;
    상기 케이스의 내부에서 슬라이딩 가능하게 설치되고, 상기 케이스의 내경보다 작은 외경을 가지며, 상기 외경의 일측으로 경사진 테이퍼부가 형성된 플런저와;
    상기 케이스와 상기 플런저 사이에 개재되는 탄성부재를 포함하고,
    상기 유입홀로 유입되는 오일의 압력에 의해 상기 플런저가 슬라이딩 이동하여 상기 유출홀을 개방하여 유입된 오일을 유출하며, 유출되는 오일의 압력에 의해 상기 플런저의 떨림으로 인한 맥동압을 개선하기 위해 상기 플런저의 테이퍼부 각도(θ)는 상기 플런저의 이동거리 당 바이패스 단면적변화율(△A(S))은 30 이하이며, 단면적변화율과 바이패스 면적은 하기의 [수학식 1]과 [수학식 2]를 이용하는 것을 특징으로 하는 오일펌프용 릴리프 밸브의 플런저 테이퍼부의 각도 설계 방법.
    [수학식 1]
    Figure pat00030

    여기서, [수학식 1]은 단면적 변화율에 관한 것으로,
    Figure pat00031
    은 플런저가 이동되기 전의 유출홀과 테이퍼부 사이의 바이패스 면적,
    Figure pat00032
    는 플런저가 이동된 후 유출홀과 테이퍼부 사이의 바이패스 면적,
    Figure pat00033
    은 플런저가 이동되기 전의 유출홀과 테이퍼부 사이의 거리,
    Figure pat00034
    는 플런저가 이동된 후 유출홀과 테이퍼부 사이의 거리를 나타낸다.
    [수학식 2]
    Figure pat00035

    여기서, [수학식 2]는 바이패스 면적에 관한 것으로,
    Figure pat00036
    는 플런저의 테이퍼부와 케이스의 유출홀 사이의 거리
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