KR20220164297A - 오일펌프용 릴리프 밸브 - Google Patents

오일펌프용 릴리프 밸브 Download PDF

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Abstract

본 발명은 릴리프 밸브에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 동력소모를 저감시키고 연료소모량을 감소시켜 엔진의 연비를 향상시킬 수 있도록 오일펌프에서 토출되는 유량을 2단으로 제어할 수 있는 오일펌프용 릴리프 밸브에 대한 것이다.
본 발명에 따른 오일펌프용 릴리프밸브는 오일펌프에서 압축된 오일이 송출되는 배출로에서 상기 오일이 유입되는 유입포트와 상기 오일펌프로 상기 오일을 유입시키는 유입로로 상기 오일을 배출시키는 배출포트와 상기 배출로와 연결되는 제1포트와 상기 유입로로 연결되는 제2포트 및 제3포트가 형성된 밸브몸체와, 관통공이 형성되고 상기 유입포트로 유입되는 오일에 의해 일단이 가압되어 상기 배출포트로 슬라이딩하도록 상기 유입포트와 상기 배출포트 사이에서 상기 밸브몸체에 슬라이딩할 수 있게 장착된 밸브스풀과, 상기 밸브스풀이 상기 제1포트와 상기 제2포트와 상기 제3포트를 폐쇄하도록 일단이 상기 밸브스풀의 타단을 탄성적으로 지지할 수 있게 상기 밸브몸체에 장착된 탄성부재를 포함하며, 상기 밸브스풀은 상기 관통공이 상기 유입포트로 유입되는 오일에 의해 일정한 제1간격만큼 슬라이딩하면 상기 제1포트와 상기 제3포트가 연통되도록 형성되고, 상기 밸브몸체는 상기 밸브스풀이 상기 제1간격보다 크고 일정한 제2간격보다 작게 슬라이딩하면 상기 밸브스풀에 의해서 상기 제1포트와 상기 제3포트의 연결과 상기 유입포트와 상기 제2포트의 연결이 폐쇄되고 상기 밸브스풀이 상기 제2간격 이상으로 슬라이딩하면 상기 제1포트와 상기 제3포트의 연결은 폐쇄되고 상기 유입포트와 상기 제2포트가 연통되도록 형성된다.
본 발명에 의하면, 밸브스풀이 유입포트로 유입되는 오일에 의해 가압되어 동작하면서 선택적으로 유로를 형성할 수 있도록 간단하게 구성된 릴리프 밸브를 제공함으로써, 엔진의 회전속도에 따라 오일펌프에서 토출되는 오일의 압력을 2단으로 가변시켜 엔진에서 필요한 유량만을 신속하게 토출하여 공급할 수 있다. 그래서 동력소모를 저감시키고 연료소모량을 감소시켜 엔진의 연비를 향상시킬 수 있다.

Description

오일펌프용 릴리프 밸브{Relief Valve for Oil Pump}
본 발명은 릴리프 밸브에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 동력소모를 저감시키고 연료소모량을 감소시켜 엔진의 연비를 향상시킬 수 있도록 오일펌프에서 토출되는 유량을 2단으로 제어할 수 있는 오일펌프용 릴리프 밸브에 대한 것이다.
일반적으로 엔진에는 피스톤과 크랭크축과 같이 작동부위에 윤활작용을 할 수 있는 윤활장치를 필요로 한다. 그리고 윤활장치는 오일과 같은 작동유를 윤활작용이 필요한 곳으로 공급할 수 있게 하는 오일펌프와 같은 오일공급장치를 필요로 한다.
특히, 로터방식의 오일공급장치는 엔진속도에 비례하여 토출되는 작동유량이 조절될 수 있도록 크랭크샤프트에 연결하여 사용된다. 따라서, 기존의 오일공급장치는 엔진속도에 비례하여 작동유의 토출유량이 커지게 된다.
하지만, 이러한 오일공급장치는 윤활을 필요로 하는 부분의 윤활 상태에 상관없이 엔진속도에 비례하여 작동유를 토출하기 때문에 엔진의 연비를 떨어뜨리는 요인으로 작용하였다. 즉, 초기 시동시에는 충분한 량의 작동유가 공급되지 않기 때문에 엔진속도에 비례하여 충분한 작동유를 공급해 줄 필요가 있으나, 엔진속도가 중속 및 고속일 때에는 충분한 량의 작동유가 공급될 수 있는 상태이기 때문에 엔진속도에 비례하여 작동유를 공급하는 경우 필요 이상 많은 작동유가 공급되게 된다. 그리고, 이처럼 중속과 고속에서 과다한 양의 작동유를 공급시키기 위해서는 오일공급장치에서 불필요한 동력소모가 이루어지기 때문에 엔진의 연비를 떨어드리는 요인으로 작용하였다.
국내 공개특허 제10-2005-0048151호 (공개일 2005.05.24) 국내 등록특허 제10-0924566호 (등록일 2009.10.26) 국내 등록특허 제10-1219332호 (등록일 2013.01.02)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 본 발명은 동력소모를 저감시키고 연료소모량을 감소시켜 엔진의 연비를 향상시킬 수 있도록 오일펌프에서 토출되는 유량을 2단으로 제어할 수 있는 오일펌프용 릴리프 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 오일펌프용 릴리프밸브는 오일펌프에서 압축된 오일이 송출되는 배출로에서 상기 오일이 유입되는 유입포트와 상기 오일펌프로 상기 오일을 유입시키는 유입로로 상기 오일을 배출시키는 배출포트와 상기 배출로와 연결되는 제1포트와 상기 유입로로 연결되는 제2포트 및 제3포트가 형성된 밸브몸체와, 관통공이 형성되고 상기 유입포트로 유입되는 오일에 의해 일단이 가압되어 상기 배출포트로 슬라이딩하도록 상기 유입포트와 상기 배출포트 사이에서 상기 밸브몸체에 슬라이딩할 수 있게 장착된 밸브스풀과, 상기 밸브스풀이 상기 제1포트와 상기 제2포트와 상기 제3포트를 폐쇄하도록 일단이 상기 밸브스풀의 타단을 탄성적으로 지지할 수 있게 상기 밸브몸체에 장착된 탄성부재를 포함하며, 상기 밸브스풀은 상기 관통공이 상기 유입포트로 유입되는 오일에 의해 일정한 제1간격만큼 슬라이딩하면 상기 제1포트와 상기 제3포트가 연통되도록 형성되고, 상기 밸브몸체는 상기 밸브스풀이 상기 제1간격보다 크고 일정한 제2간격보다 작게 슬라이딩하면 상기 밸브스풀에 의해서 상기 제1포트와 상기 제3포트의 연결과 상기 유입포트와 상기 제2포트의 연결이 폐쇄되고 상기 밸브스풀이 상기 제2간격 이상으로 슬라이딩하면 상기 제1포트와 상기 제3포트의 연결은 폐쇄되고 상기 유입포트와 상기 제2포트가 연통되도록 형성된다.
또한, 상기의 오일펌프용 릴리프밸브에 있어서, 플러그와 핀부를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 플러그는 상기 탄성부재의 타단을 지지하도록 상기 밸브몸체의 입구에 장착된다. 상기 핀부는 상기 밸브스풀이 상기 제1간격보다 크게 슬라이딩하면 상기 관통공을 차단할 수 있게 상기 밸브스풀의 타단에서 상기 밸브스풀로 삽입되도록 상기 플러그에서 돌기된다.
본 발명에 의하면, 밸브스풀이 유입포트로 유입되는 오일에 의해 가압되어 동작하면서 선택적으로 유로를 형성할 수 있도록 간단하게 구성된 릴리프 밸브를 제공함으로써, 엔진의 회전속도에 따라 오일펌프에서 토출되는 오일의 압력을 2단으로 가변시켜 엔진에서 필요한 유량만을 신속하게 토출하여 공급할 수 있다. 그래서 동력소모를 저감시키고 연료소모량을 감소시켜 엔진의 연비를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 오일펌프용 릴리프밸브의 개념도이고,
도 2 내지 도5는 도 1에 도시된 릴리프밸브의 구동시 상태의 개념도 및 그래프이다.
도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 오일펌프용 릴리프밸브의 일 실시예를 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 오일펌프용 릴리프밸브(1)는 밸브몸체(10)와, 밸브스풀(20)과, 탄성부재(30)와, 플러그(40) 및 핀부(50)를 포함한다.
밸브몸체(10)는 유입포트(11)와, 배출포트(13)와, 제1포트(15) 내지 제3포트(19)의 5개의 포트가 형성된다. 유입포트(11)는 오일펌프(3)에서 압축된 오일이 송출되는 배출로(5)에서 오일이 유입되도록 형성되고, 배출포트(13)는 오일펌프(3)로 오일을 유입시키는 유입로(7)로 오일을 배출시키도록 형성된다. 제1포트(15)는 배출로(5)와 연결되고, 제2포트(17) 및 제3포트(19)는 유입로(7)와 연결되도록 형성된다. 여기서, 유입포트(11)는 배출로(5)에서 유입되는 오일로 밸브스풀(20)을 가압할 수 있게 밸브몸체(10)의 상단에 형성되고, 배출포트(13)는 밸브스풀(20)이 밸브몸체(10)로 유입되는 오일에 의해 슬라이딩할 때 밸브몸체(10)에 수용된 오일이 배출될 수 있게 밸브몸체(10)의 하단(10a)에 형성된다. 그리고 제1포트(15)와 제2포트(17) 및 제3포트(19)는 밸브몸체(10)의 양측면에 위치하도록 형성된다. 이때, 제1포트(15)와 제3포트(19)는 서로 마주보게 형성되고, 제2포트(17)는 제3포트(19)에서 유입포트(11) 방향으로 일정간격 이격되어 형성된다.
밸브스풀(20)은 제1포트(15)와 제3포트(19)를 연통시키거나 유입포트(11)와 제2포트(17)를 연통시키는 역할을 한다. 이를 위하여 밸브스풀(20)은 관통공(21)이 형성되고, 유입포트(11)로 유입되는 오일에 의해 일단(20a)이 가압되어 슬라이딩할 수 있도록 유입포트(11)와 배출포트(13) 사이에서 밸브몸체(10)에 장착된다. 여기서, 밸브스풀(20)이 밸브몸체(10)의 상단에 위치하면 제1포트(15) 내지 제3포트(19)를 폐쇄한다. 그리고 밸브스풀(20)이 밸브몸체(10)의 상단에서 하단(10a)으로 일정한 제1간격(A)만큼 슬라이딩하면 제1포트(15)와 제3포트(19)를 연통시키도록 관통공(21)이 형성된다. 그리고 밸브스풀(20)이 밸브몸체(10)의 상단에서 하단(10a)으로 제1간격(A)보다 크고 일정한 제2간격(B)보다 작게 슬라이딩하면 제1포트(15)와 제3포트(19)의 연결과 유입포트(11)와 제2포트(17)의 연결을 폐쇄한다. 그리고 밸브스풀(20)이 밸브몸체(10)의 상단에서 하단(10a)으로 제2간격(B) 이상 슬라이딩하면 제1포트(15)와 제3포트(19)의 연결은 폐쇄하고 유입포트(11)와 제2포트(17)를 연통시키도록 연결한다.
탄성부재(30)는 오일에 의해 슬라이딩하는 밸브스풀(20)을 복귀시키도록 일단이 밸브스풀(20)의 타단을 지지할 수 있게 밸브몸체(10)에 장착된다.
플러그(40)는 탄성부재(30)의 타단을 지지하고, 밸브몸체(10)의 하단(10b)의 입구를 폐쇄하도록 밸브몸체(10)의 입구에 장착된다.
핀부(50)는 밸브스풀(20)이 제1간격(A)보다 크게 슬라이딩하면 관통공(21)을 차단하는 역할을 한다. 이를 위하여 핀부(50)는 밸브스풀(20)의 타단에서 밸브스풀(20)로 삽입되어 밸브스풀(20)의 슬라이딩을 안내하도록 플러그(40)에서 돌기된다.
오일펌프(3)는 로터가 엔진의 크랭크샤프트에 연결되어 엔진의 회전속도와 비례하여 구동되며, 유입로(7)를 통해 오일펌프(3)로 유입된 오일은 오일펌프(3) 내부에서 압축되어 배출로(5)로 송출된다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 오일펌프(3)가 정지상태에서 저 회전수로 회전할 경우, 오일펌프(3)에서 배출로(5)로 송출되는 오일은 엔진의 회전수에 비례하여 가압된다. 여기서, 배출로(5)에서 유입포트(11)로 유입되는 오일에 의해 밸브스풀(20)의 일단이 가압되며, 밸브스풀(20)이 제1간격(A)보다 작게 슬라이딩할 때까지는 제1포트(15) 내지 제3포트(19)는 밸브스풀(20)에 의해 폐쇄된다. 여기서 오일펌프(3)에서 배출로(5)로 송출되는 오일의 압력은 오일펌프(3)의 회전수, 즉 엔진의 회전수에 비례하여 상승한다.
오일펌프(3)가 회전함에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이, 엔진의 회전수의 증가로 압력이 계속 상승하면 배출로(5)에서 유입포트(11)로 유입되는 오일에 의해 밸브스풀(20)의 일단이 가압되어 밸브스풀(20)은 제1간격(A)만큼 슬라이딩된다. 그러면 제1포트(15)와 제3포트(19)는 밸브스풀(20)의 관통공(21)을 통해 연통되어 배출로(5)에서 제1포트(15)로 유입되는 오일은 관통공(21)과 제3포트(19)를 지나 유입로(7)로 배출되면서 리턴하게 된다. 이 경우, 배출로(5)로 송출되는 오일의 일부가 제1포트(15)와 제3포트(19)를 통하여 유입로(7)로 리턴되므로 오일펌프(3)의 회전속도가 빨라지더라도 오일펌프(3)에서 송출되는 오일의 압력은 엔진속도에 비례하여 상승하지 않고 일정하게 유지된다.
오일펌프(3)가 계속 회전하여 회전속도가 빨라지면, 도 4에 도시된 바와 같이, 오일펌프(3)에서 배출로(5)로 송출되는 압력은 상승하게 된다. 그러면 유입포트(15)로 유입되는 오일에 의해 밸브스풀(20)은 제1간격(A)보다 크고 제2간격(B)보다 작게 슬라이딩하게 된다. 이때, 밸브스풀(20)은 제1간격(A)보다 크게 슬라이딩하게 되므로 타단에서 삽입된 핀부(50)에 의해서 관통공(21)이 차단된다. 그래서 핀부(50)에 의해서 제1포트(15)와 제3포트(19)의 연결이 폐쇄되고, 밸브스풀(20)에 의해서 유입포트(11)와 제2포트(17)의 연결이 폐쇄되므로 제1포트(15)로 유입되던 오일은 제3포트(19)를 통해 유입로(7)로 배출되지 못하여 리턴되지 않게 된다. 따라서 오일펌프(3)에서 배출로(5)로 송출되는 오일의 압력은 증가하여 일정하게 유지되던 제1압력값(P1)에서부터 엔진속도와 비례하는 압력까지 상승한다.
오일펌프(3)가 계속 회전하여 회전속도가 빨라져서 도 5에 도시된 바와 같이, 오일펌프(3)에서 배출로(5)로 송출되는 압력이 제2압력값(P2)까지 상승하면 유입포트(11)로 유입되는 오일에 의해 밸브스풀(20)은 제2간격(B) 이상으로 슬라이딩하게 된다. 그러면 밸브스풀(20)에 의해서 제1포트(15)와 제3포트(19)의 연결은 폐쇄되고, 유입포트(11)와 제2포트(17)가 연통되면서 배출로(5)에서 유입포트(11)로 유입되는 오일은 제2포트(17)를 통해 유입로(7)로 배출되면서 리턴하게 된다. 이 경우, 배출로(5)로 송출되는 오일의 일부가 유입포트(11)와 제2포트(17)를 통하여 유입로(7)로 리턴되므로 오일펌프(3)의 회전속도가 빨라지더라도 오일펌프(3)에서 송출되는 오일의 압력은 엔진속도에 비례하여 상승하지 않고 일정하게 유지된다.
상기와 같이, 본 발명에 의하면, 밸브스풀(20)이 유입포트(11)로 유입되는 오일에 의해 가압되어 동작하면서 선택적으로 유로를 형성할 수 있도록 간단하게 구성된 릴리프 밸브(1)를 제공함으로써, 엔진의 회전속도에 따라 오일펌프(3)에서 토출되는 오일의 압력을 2단으로 가변시켜 엔진에서 필요한 유량만을 신속하게 토출하여 공급할 수 있다. 그래서 동력소모를 저감시키고 연료소모량을 감소시켜 엔진의 연비를 향상시킬 수 있다.
1 : 릴리프밸브 3 : 오일펌프
5 : 배출로 7 : 유입로
10 : 밸브몸체 10a : 하단
11 : 유입포트 13 : 배출포트
15 : 제1포트 17 : 제2포트
19 : 제3포트 20 : 밸브스풀
21 : 관통공 30 : 탄성부재
40 : 플러그 50 : 핀부

Claims (2)

  1. 오일펌프에서 압축된 오일이 송출되는 배출로에서 상기 오일이 유입되는 유입포트와, 상기 오일펌프로 상기 오일을 유입시키는 유입로로 상기 오일을 배출시키는 배출포트와, 상기 배출로와 연결되는 제1포트와, 상기 유입로로 연결되는 제2포트 및 제3포트가 형성된 밸브몸체와,
    관통공이 형성되고, 상기 유입포트로 유입되는 오일에 의해 일단이 가압되어 상기 배출포트로 슬라이딩하도록 상기 유입포트와 상기 배출포트 사이에서 상기 밸브몸체에 슬라이딩할 수 있게 장착된 밸브스풀과,
    상기 밸브스풀이 상기 제1포트와 상기 제2포트와 상기 제3포트를 폐쇄하도록 일단이 상기 밸브스풀의 타단을 탄성적으로 지지할 수 있게 상기 밸브몸체에 장착된 탄성부재를 포함하며,
    상기 밸브스풀은 상기 관통공이 상기 유입포트로 유입되는 오일에 의해 일정한 제1간격만큼 슬라이딩하면 상기 제1포트와 상기 제3포트가 연통되도록 형성되고,
    상기 밸브몸체는 상기 밸브스풀이 상기 제1간격보다 크고 일정한 제2간격보다 작게 슬라이딩하면 상기 밸브스풀에 의해서 상기 제1포트와 상기 제3포트의 연결과 상기 유입포트와 상기 제2포트의 연결이 폐쇄되고, 상기 밸브스풀이 상기 제2간격 이상으로 슬라이딩하면 상기 제1포트와 상기 제3포트의 연결은 폐쇄되고 상기 유입포트와 상기 제2포트가 연통되도록 형성된 것을 특징으로 하는 오일펌프용 릴리프밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부재의 타단을 지지하도록 상기 밸브몸체의 입구에 장착된 플러그와,
    상기 밸브스풀이 상기 제1간격보다 크게 슬라이딩하면 상기 관통공을 차단할 수 있게 상기 밸브스풀의 타단에서 상기 밸브스풀로 삽입되도록 상기 플러그에서 돌기된 핀부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오일펌프용 릴리프밸브.
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