KR102611538B1 - Method of angular design of plunger taper part of relief valve for oil pump - Google Patents
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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]
여기서, [수학식 1]은 단면적 변화율에 관한 것으로, 
[수학식 2]
여기서, [수학식 2]는 바이패스 면적에 관한 것으로, 
따라서, 플런저의 외경에 따른 테이퍼부의 각도를 최적화할 수 있어 메인갤러리 피드백 조건의 오일펌프에서 플런저의 떨림 개선을 통하여 맥동압을 개선할 수 있다.The present invention has an inlet hole that allows oil from the high-pressure section to flow into the inside, and an outlet hole that lets the oil that has flowed into the inside through the inlet hole to the outside, which is a low-pressure section spaced apart from the high-pressure section, be spaced apart on one side and have a hollow shape. With a case;
a plunger that is slidably installed inside the case, has an outer diameter smaller than the inner diameter of the case, and has a tapered portion inclined to one side of the outer diameter;
Includes an elastic member interposed between the case and the plunger,
The plunger slides due to the pressure of the oil flowing into the inlet hole to open the outlet hole and discharge the inflow oil, and the plunger is operated to improve the pulsation pressure caused by the vibration of the plunger due to the pressure of the outflow oil. The tapered portion angle (θ) of the bypass cross-sectional area change rate (△A(S)) per moving distance of the plunger is 30 or less, and the cross-sectional area change rate and bypass area are expressed by [Equation 1] and [Equation 2] below. Provides a method for designing the angle of the plunger taper portion of a relief valve for an oil pump, characterized by using.
[Equation 1]
Here, [Equation 1] relates to the cross-sectional area change rate,
[Equation 2]
Here, [Equation 2] relates to the bypass area,
Therefore, the angle of the tapered part according to the outer diameter of the plunger can be optimized, thereby improving the pulsation pressure by improving the vibration of the plunger in the oil pump under the main gallery feedback condition.
Description
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. The present invention relates to a method for designing the angle of the plunger taper part of a relief valve for an oil pump, and more specifically, to improve the pulsation pressure caused by the vibration of the plunger caused by the oil pressure in the main gallery feedback type relief valve. This relates to a method for designing the angle of the plunger taper part of a relief valve for an oil pump.
대한민국 공개특허 제2012-0044445호에 기재된 배경기술을 참조하면, 일반적으로 오일펌프는 오일팬에 저장된 오일을 흡입하여 윤활을 요구하는 윤활부위로 공급해주는 장치이다.Referring to the background technology described in Korean Patent Publication No. 2012-0044445, an oil pump is generally a device that sucks oil stored in an oil pan and supplies it to lubricating parts that require lubrication.
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.The oil pumped by the oil pump rises to high pressure inside the oil pump, and the oil discharged from the oil pump at high temperature can cause shock and damage to the oil filter or lubrication circuit. Therefore, the oil discharge port of the oil pump is equipped with a relief valve that maintains the pressure of the pumped oil at an appropriate pressure.
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.The relief valve as described above is a bypass that returns some of the oil discharged from the oil pump to the oil pump or oil pan when the discharge pressure of the oil discharged from the oil pump toward the main gallery of the engine rises above the appropriate pressure. By forming a (Bypass) flow, the oil discharge pressure of the oil pump is maintained at an appropriate pressure.
그러나, 오일펌프의 고압부에서 오일을 공급받아 오일펌프의 저압부로 오일을 공급하여 압력을 유지하는 릴리프밸브의 플런저가 오일의 압력에 의해 떨림으로 인하여 맥동압이 발생하는 문제점이 있었다.However, there was a problem in that the plunger of the relief valve, which receives oil from the high-pressure part of the oil pump and maintains the pressure by supplying oil to the low-pressure part of the oil pump, vibrates due to the pressure of the oil, resulting in pulsation pressure.
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.The present invention was created to solve the above problems, and established the relationship between the rate of change in the bypass area of the outflow hole and the tapered portion and the vibration of the plunger due to the movement of the plunger, which has a tapered portion with an outer diameter inclined to one side. The purpose is to provide a method for designing the angle of the plunger taper part of a relief valve for an oil pump that can derive the outer diameter of the plunger and the angle of the taper part to prevent vibration of the plunger due to the pressure of oil flowing out of the outflow hole.
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.In order to achieve the above object, the present invention has an inlet hole that allows oil from the high pressure part to flow into the inside, and an outlet hole that lets the oil flowing inside through the inlet hole flow out to the outside, which is a low pressure part spaced apart from the high pressure part. A case formed to be spaced apart from and having a hollow shape; a plunger that is slidably installed inside the case, has an outer diameter smaller than the inner diameter of the case, and has a tapered portion inclined to one side of the outer diameter; It includes an elastic member interposed between the case and the plunger, and the plunger slides under the pressure of the oil flowing into the inlet hole to open the outlet hole to release the inflow oil, and the pressure of the outflow oil In order to improve the pulsation pressure caused by the vibration of the plunger, the taper portion angle (θ) of the plunger is set to a bypass cross-sectional area change rate (△A(S)) per moving distance of the plunger is 30 or less, and the cross-sectional area change rate and bypass A method for designing the angle of the plunger taper portion of a relief valve for an oil pump is provided, wherein the area uses the following [Equation 1] and [Equation 2].
[수학식 1][Equation 1]
여기서, [수학식 1]은 단면적 변화에 관한 것으로, 
[수학식 2][Equation 2]
여기서, [수학식 2]는 바이패스 면적에 관한 것으로, 
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.The method of designing the angle of the plunger taper part of the relief valve for an oil pump according to the present invention can optimize the angle of the taper part according to the outer diameter of the plunger, thereby improving the pulsation pressure by improving the vibration of the plunger in the oil pump under the main gallery feedback condition. there is.
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.1 is a diagram schematically showing the case and plunger of a relief valve for an oil pump according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an enlarged view of the plunger shown in Figure 1.
Figure 3 is a diagram showing a first plunger with an outer diameter of 20.5 and a taper angle of 180°.
Figure 4 is a diagram showing a second plunger with an outer diameter of 20.5 and a taper angle of 60°.
Figure 5 is a diagram showing a third plunger with an outer diameter of 20.5 and a taper angle of 30°.
Figure 6 is a diagram showing a fourth plunger with an outer diameter of 18.5 and a taper angle of 180°.
Figure 7 is a diagram showing a fifth plunger with an outer diameter of 18.5 and a taper angle of 60°.
Figure 8 is a graph showing whether plunger vibration occurs when the first plunger is applied.
Figure 9 is a graph showing whether plunger vibration occurs when the second plunger is applied.
Figure 10 is a graph showing whether plunger vibration occurs when the third plunger is applied.
Figure 11 is a graph showing whether plunger vibration occurs when the fourth plunger is applied.
Figure 12 is a graph showing whether plunger vibration occurs when the fifth plunger is applied.
Figure 13 is a reference diagram of the derivation equation for calculating the bypass area.
Figure 14 is a table showing the change in pie path according to the outer diameter of the plunger and the angle of the taper portion.
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.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. Based on the principle of definability, it must be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
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.Referring to the drawing, the method of designing the angle of the plunger taper portion of the relief valve for an oil pump according to the present invention optimizes the angle of the taper portion according to the outer diameter of the plunger to prevent vibration of the plunger due to oil pressure. In order to improve the generated pulsation pressure, the oil pump relief valve 100 includes a
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.The
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. A
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.Due to the inflow of oil, the
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.An
도 1에 도시된 바이패스 면적(A)을 구하는 유도식을 도 13을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The derivation equation for calculating the bypass area (A) shown in FIG. 1 is explained with reference to FIG. 13 as follows.
플런저의 단면 외경(
상기 플런저의 단면 외경을 구하는 식을 대입한 바이패스 면적을 구하는 식은 다음과 같다.The formula for calculating the bypass area by substituting the formula for calculating the cross-sectional outer diameter of the plunger is as follows.
상기 케이스(110)의 내부로 유입되는 오일의 압력에 의해 상기 플런저(120)이 이동됨으로써 발생되는 단면적의 변화율을 구하는 식은 다음과 같다.The equation for calculating the rate of change in cross-sectional area generated by moving the
여기서, 
상기 플런저(120)의 외경(D)을 20.5와 18.5로 분류하고, 상기 테이퍼부(122)의 각도(
도 14에서 분류한 플런저(120)의 외경(D)과 테이퍼부(122)의 각도(
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.Graphs of data analyzing the presence or absence of vibration of the
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.Referring to the graphs shown in FIGS. 8, 9, and 11, it can be seen that the plunger trembles. Referring to the graphs shown in FIGS. 10 and 12, it can be seen that the plunger does not tremble.
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.Referring to the graphs shown in FIGS. 8 to 12, it can be seen that when the change rate of the bypass cross-sectional area per movement distance of the
따라서, 플런저의 외경에 따른 테이퍼부의 각도를 최적화할 수 있어 메인갤러리 피드백 조건의 오일펌프에서 플런저의 떨림 개선을 통하여 맥동압을 개선할 수 있다.Therefore, the angle of the tapered part according to the outer diameter of the plunger can be optimized, thereby improving the pulsation pressure by improving the vibration of the plunger in the oil pump under the main gallery feedback condition.
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.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely illustrative, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom.
100 : 오일펌프용 릴리프 밸브 110 : 케이스
112 : 유입홀 114 : 유출홀
120 : 플런저 122 : 테이퍼부
130 : 탄성부재100: Relief valve for oil pump 110: Case
112: inlet hole 114: outlet hole
120: Plunger 122: Taper portion
130: elastic member
Claims (1)
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]
여기서, [수학식 1]은 단면적 변화율에 관한 것으로,
[수학식 2]
여기서, [수학식 2]는 바이패스 면적에 관한 것으로,
An inlet hole that allows oil from the high pressure section to flow into the inside, and an outlet hole that allows the oil that has flowed inside through the inlet hole to flow out to the outside, which is a low pressure section spaced apart from the high pressure section, are formed to be spaced apart on one side, and a case having a hollow shape; ;
a plunger that is slidably installed inside the case, has an outer diameter smaller than the inner diameter of the case, and has a tapered portion inclined to one side of the outer diameter;
Includes an elastic member interposed between the case and the plunger,
The plunger slides due to the pressure of the oil flowing into the inlet hole to open the outlet hole and discharge the inflow oil, and the plunger is operated to improve the pulsation pressure caused by the vibration of the plunger due to the pressure of the outflow oil. The tapered portion angle (θ) of the bypass cross-sectional area change rate (△A(S)) per moving distance of the plunger is 30 or less, and the cross-sectional area change rate and bypass area are expressed by [Equation 1] and [Equation 2] below. A method of designing the angle of the plunger taper part of a relief valve for an oil pump, characterized by using.
[Equation 1]
Here, [Equation 1] relates to the cross-sectional area change rate,
[Equation 2]
Here, [Equation 2] relates to the bypass area,
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