KR20020048467A - Variable type oil pump for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량용 가변식 오일 펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량용 가변식 오일 펌프에 관한 것이다.The present invention relates to a variable oil pump for a vehicle, and more particularly to a variable oil pump for a vehicle.
일반적으로 차량의 윤활 장치는 엔진 내부의 각 섭동부에 오일을 공급하여 마찰 손실과 부품의 마멸을 최소화시켜 기계 효율을 높여주는 역할을 한다. 이러한 윤활 장치에 사용되는 오일 펌프(Oil Pump)는 주로 캠축이나 크랭크축에 의하여 구동되며 오일 팬 내부의 오일을 흡입 가압하여 각 윤활부로 압송하는 일을 담당하고 있다. 이와 같은 오일 펌프의 종류는 기어 펌프(Gear Pump), 로터리 펌프(Rotary Pump), 베인 펌프(Vane Pump), 그리고 플런저 펌프(Plunger Pump)로 나뉘어진다. 이하, 본 명세서에서는 기어 펌프식 오일 펌프에 관하여 기술한다.In general, the lubrication device of the vehicle provides oil to each perturbation inside the engine, thereby minimizing friction loss and wear of parts, thereby improving mechanical efficiency. The oil pump used in such a lubrication device is mainly driven by a camshaft or a crankshaft, and is in charge of suction and pressurizing the oil inside the oil pan and feeding the oil to each lubrication unit. Such oil pumps are divided into gear pumps, rotary pumps, vane pumps, and plunger pumps. Hereinafter, in the present specification, a gear pump type oil pump will be described.
도 1 은 종래의 차량용 오일 펌프의 구성을 나타낸 조립 단면도이고, 도 2 는 도 1 의 A 부의 부분 확대 상세도이다.1 is an assembled sectional view showing the configuration of a conventional oil pump for a vehicle, and FIG. 2 is a partially enlarged detail view of part A of FIG.
도 1 에서 보면, 펌프 몸체(1)의 내부에는 구동축(2)상에 결합된 구동기어(3)와, 피동축(5) 상에 결합된 피동기어(6)가 상호 접촉된 상태로 치합된다. 상기 몸체(1) 상에는 오일을 흡입 및 토출시킬 수 있는 흡입단(1a) 및 토출단(1b)이 형성되고, 상기 몸체(1) 외부로 인출된 구동축(2) 상에는 구동력을 전달받을 수 있는 구동축 기어(4)가 결합된다.In FIG. 1, the drive gear 3 coupled to the drive shaft 2 and the driven gear 6 coupled to the driven shaft 5 are engaged with each other in the pump body 1. . A suction end 1a and a discharge end 1b are formed on the body 1 to suck and discharge oil, and a drive shaft to receive a driving force on the drive shaft 2 drawn out of the body 1. The gear 4 is engaged.
이와 같이 구비된 종래의 오일 펌프는 도시되지 않은 크랭크축이나 캠축의회전에 따라 구동축 기어(4)를 통하여 구동력을 전달받아 구동축(2) 및 구동기어(3)가 회전되고, 이 구동기어(3)와 서로 맞물린 피동기어(6)도 동시에 회전된다. 이 때, 도 2 에서와 같이, 구동기어(3) 및 피동기어(6)가 서로 맞물려 회전하면서 압축 과정(P)을 통하여 부압이 형성되고, 이 부압에 의하여 오일 팬(도시 생략) 내부의 오일이 흡입단(1a)을 통하여 몸체(1) 내부로 유입되는 한편, 토출단(1b)을 통하여 오일이 각 윤활부로 공급된다.In the conventional oil pump provided as described above, the driving shaft 2 and the driving gear 3 are rotated by receiving the driving force through the driving shaft gear 4 according to the rotation of the crankshaft or camshaft (not shown), and the driving gear 3 ) And the driven gear 6 meshed with each other are also rotated at the same time. At this time, as shown in Figure 2, the drive gear 3 and the driven gear 6 is engaged with each other and rotated to form a negative pressure through the compression process (P), the oil in the oil pan (not shown) by this negative pressure It flows into the body 1 via this suction end 1a, and oil is supplied to each lubrication part through the discharge end 1b.
그러나, 엔진의 운전 조건 중 특히 저속에서 오일 압력이 낮을 경우 터보 차져(Turbo Charger)나 실린더 헤드까지 오일이 도달되는 시간이 지연되어 엔진이 파손될 우려가 매우 높다. 이러한 이유로 엔진 개발 단계에서, 도 3 의 그래프에서 나타낸 바와 같이, 일반적인 펌프(P1)에 의한 토출 유량이 아니라 저속 엔진의 요구 유량(E)을 만족시키는데 적합한 펌프(P2)의 토출 성능 또는 그 이상의 사양으로 개발되고 있는 실정이다. 이로 인하여 엔진의 저속 회전 영역에서는 오일 부족분(F1)을 보상할 수 있지만, 반면에 엔진의 고속 회전 영역에서는 오일 팬(도시 생략)으로 복귀되는 바이패스(Bypass) 유량(F2)이 과도하게 발생되는 문제점이 있다. 이는 엔진의 성능 측면에서는 동력 손실을 의미하고, 바이패스 유량(F2)을 최소화하게 된다면 그 양만큼 동력 손실을 저감시킬 수 있음을 알 수 있다.However, when the oil pressure is low at low speeds, especially at operating speeds of the engine, there is a high possibility that the engine may be damaged due to a delay in the time that the oil reaches the turbocharger or the cylinder head. For this reason, in the engine development stage, as shown in the graph of FIG. 3, the discharge performance of the pump P2 or more suitable for satisfying the required flow rate E of the low speed engine, not the discharge flow rate by the general pump P1, or more. The situation is being developed. This makes it possible to compensate for the oil deficiency F1 in the low speed rotation zone of the engine, whereas in the high speed rotation zone of the engine, the bypass flow rate F2 that is returned to the oil pan (not shown) is excessively generated. There is a problem. This means power loss in terms of engine performance, and if the bypass flow rate F2 is minimized, power loss can be reduced by that amount.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 저속 엔진 요구 유량을 만족시킴과 동시에 바이패스 유량을 최소화시킴으로써 엔진의 동력 손실을 줄일 수 있도록 하는 차량용 가변식 오일 펌프를제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention was created to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to satisfy a low-speed engine demand flow rate and at the same time minimize the bypass flow rate to reduce the power loss of the engine. To provide.
도 1 은 종래의 차량용 오일 펌프의 구성을 나타낸 조립 단면도.1 is an assembled sectional view showing the configuration of a conventional oil pump for a vehicle.
도 2 는 도 1 의 A 부의 부분 확대 상세도.FIG. 2 is an enlarged detail view of a portion A of FIG. 1; FIG.
도 3 은 종래의 차량용 오일 펌프의 토출 유량과 엔진의 요구 유량에 대한 상관 관계를 나타낸 그래프.3 is a graph showing the correlation between the discharge flow rate of the conventional vehicle oil pump and the required flow rate of the engine.
도 4 는 본 발명에 따른 차량용 가변식 오일 펌프의 구성을 나타낸 조립 단면도.Figure 4 is an assembled cross-sectional view showing the configuration of a variable oil pump for a vehicle according to the present invention.
도 5 는 본 발명에 따른 차량용 가변식 오일 펌프의 토출 유량과 엔진의 요구 유량에 대한 상관 관계를 나타낸 그래프.5 is a graph showing a correlation between the discharge flow rate of the variable oil pump for a vehicle according to the present invention and the required flow rate of the engine.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of codes for main parts of drawing
10 : 펌프 몸체 11 : 격벽10 pump body 11: bulkhead
12 : 흡입단 14 : 토출단12: suction end 14: discharge end
16 : 제 1 펌핑실 18 : 제 2 펌핑실16: first pumping chamber 18: second pumping chamber
22 : 제 1 구동축 24 : 제 2 구동축22: first drive shaft 24: second drive shaft
26 : 공전축 32, 34 : 구동기어26: idle shaft 32, 34: drive gear
42, 44 : 피동축 52, 54 : 피동기어42, 44: driven shaft 52, 54: driven gear
60 : 제 1, 2 구동축 분리 수단 70 : 탄성 부재60: first and second drive shaft separating means 70: elastic member
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 가변식 오일 펌프는, 내부에 제 1, 2 펌핑실로 나뉘어지게 하는 격벽을 갖추고, 오일을 흡입 및 토출시킬 수 있는 흡입단 및 토출단을 갖춘 펌프 몸체와, 상기 제 1 펌핑실 내부에 삽입되는 구동기어를 갖춘 제 1 구동축과, 상기 제 1 구동축과 분리 가능하게 결합되어 제 2 펌핑실 내부에 삽입되는 구동기어를 갖춘 제 2 구동축과, 상기 제 1, 2 구동축의 구동 기어와 각 각 서로 맞물리는 피동기어를 갖춘 피동축과, 상기 제 1, 2 구동축을 엔진의 가열에 따라 서로 분리되게 하는 제 1, 2 구동축 분리 수단과, 상기 제 2 구동축을 탄성 지지하는 탄성 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, a variable oil pump for a vehicle according to the present invention has a partition wall which is divided into first and second pumping chambers, and a pump body having a suction end and a discharge end capable of sucking and discharging oil. And a first drive shaft having a drive gear inserted into the first pumping chamber, a second drive shaft having a drive gear detachably coupled to the first drive shaft and inserted into the second pumping chamber, and the first drive shaft. A driven shaft having drive gears of two drive shafts and driven gears engaged with each other, first and second drive shaft separating means for separating the first and second drive shafts from each other upon heating of the engine, and the second drive shaft And an elastic member for elastically supporting.
상기 제 1, 2 구동축 분리 수단은 엔진의 가열시 용해 팽창될 수 있는 왁스인 것이 바람직하다.Preferably, the first and second drive shaft separating means are waxes capable of dissolving and expanding upon heating of the engine.
상기 제 1, 2 구동축 사이에는 제 1 구동축 내부에서 소정 간격 수평 이동되며 공전 가능한 공전축이 삽입 개재되는 것이 바람직하다.Preferably, the first and second driving shafts are interleaved with a revolving revolution shaft which is horizontally moved at a predetermined interval within the first driving shaft.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 4 는 본 발명에 따른 차량용 가변식 오일 펌프의 구성을 나타낸 조립 단면도이고, 도 5 는 본 발명에 따른 차량용 가변식 오일 펌프의 토출 유량과 엔진의 요구 유량에 대한 상관 관계를 나타낸 그래프이다.4 is an assembled cross-sectional view showing the configuration of a variable oil pump for a vehicle according to the present invention, Figure 5 is a graph showing the correlation between the discharge flow rate and the required flow rate of the engine of the variable oil pump for a vehicle according to the present invention.
도 4 에서, 부호 10 은 본 실시예의 펌프 몸체를 나타내며, 여기에는 2 개의펌핑실, 즉 제 1, 2 펌핑실(16)(18)로 나뉘어지게 하는 격벽(11)이 형성되고, 몸체 (10) 외면에는 오일을 흡입 및 토출시킬 수 있는 흡입단(12) 및 토출단(14)이 구비된다.In Fig. 4, reference numeral 10 denotes the pump body of the present embodiment, in which a partition 11 is formed which is divided into two pumping chambers, namely, first and second pumping chambers 16 and 18, and the body 10 The outer surface is provided with a suction end 12 and a discharge end 14 capable of sucking and discharging oil.
상기 제 1 펌핑실(16) 내부에는 제 1 구동축(22)이 삽입되고, 그 둘레에는 구동기어(32)가 결합된다. 물론 제 1 구동축(22)의 외부 쪽에는 도시되지 않은 크랭크축이나 캠축으로부터 동력을 전달받는 구동축 기어(22a)도 결합된다. 상기 제 2 펌핑실(18) 내부에는 제 1 구동축(22)과 분리 가능하게 결합되는 제 2 구동축(24)이 연결되고, 여기에도 구동기어(34)가 결합된다. 또한 제 1, 2 펌핑실(16)(18) 내부에는 피동축(42)(44)이 삽입되고, 이 피동축(42)(44) 상에는 피동기어(52)(54)가 상기 제 1, 2 구동축(22)(24)의 구동 기어(32)(34)와 각 각 서로 맞물리게 결합된다.The first driving shaft 22 is inserted into the first pumping chamber 16, and the driving gear 32 is coupled to the circumference of the first pumping chamber 16. Of course, a drive shaft gear 22a that receives power from a crankshaft or camshaft (not shown) is coupled to the outer side of the first drive shaft 22. The second driving shaft 24, which is detachably coupled to the first driving shaft 22, is connected to the inside of the second pumping chamber 18, and the driving gear 34 is coupled thereto. In addition, driven shafts 42 and 44 are inserted into the first and second pumping chambers 16 and 18, and driven gears 52 and 54 are driven on the driven shafts 42 and 44. The driving gears 32 and 34 of the two driving shafts 22 and 24 are engaged with each other.
상기 제 1, 2 구동축(22)(24)의 연결부, 즉 제 1 구동축(22)의 연결단쪽 내측에 부호 60 으로 지시된 제 1, 2 구동축 분리 수단이 구비되는데, 이 분리 수단(60)은 엔진의 가열 여부에 따라 양 연결축(22)(24)을 서로 분리되게 하는 수단이다. 바람직하게는, 상기 제 1, 2 구동축 분리 수단 (60)이 엔진의 가열시 용해된 후 팽창될 수 있는 고형제인, 예를 들어 왁스(Wax)로 이루어지면 좋다.The first and second drive shaft separating means indicated by reference numeral 60 is provided inside the connection portion of the first and second drive shafts 22 and 24, that is, the connection end side of the first drive shaft 22. It is a means for separating both connecting shafts 22 and 24 from each other depending on whether the engine is heated. Preferably, the first and second drive shaft separation means 60 may be made of, for example, wax, which is a solid agent that can dissolve and expand upon heating of the engine.
그리고 상기 제 2 구동축(24)은 스프링과 같은 탄성 부재(70)로 탄성 지지된다. 이는 제 1, 2 구동축 분리 수단(60)이 작용되기 전에 제 1, 2 구동축(22)(24)의 상호 연결 상태를 유지시키는 역할을 한다.The second drive shaft 24 is elastically supported by an elastic member 70 such as a spring. This serves to maintain the interconnection state of the first and second drive shafts 22 and 24 before the first and second drive shaft separating means 60 are actuated.
더욱이, 상기 제 1, 2 구동축(22)(24) 사이에는, 즉 제 1 구동축(22)의 연결단 쪽에 공전축(26)이 제 1, 2 구동축 분리 수단(60)의 작용에 의하여 제 1 구동축(22) 내부에서 소정 간격 수평 이동되며 공전 가능하도록 삽입 개재되는 것이 바람직하다.Furthermore, an idle shaft 26 is provided between the first and second drive shafts 22 and 24, that is, at the connection end of the first drive shaft 22, by the action of the first and second drive shaft separating means 60. Preferably, the driving shaft 22 is interposed to be horizontally moved at a predetermined interval and inserted so as to be idle.
이와 같이 구비된 본 실시예에 따른 가변식 오일 펌프의 작동 관계를 살펴본다.It looks at the operating relationship of the variable oil pump according to this embodiment provided as described above.
먼저, 엔진의 냉(Cold)시동의 경우, 엔진의 구동력이 구동축 기어(22a)를 통해 전달되면, 제 1, 2 구동축(22)(24)은 탄성 부재(70)의 장력에 의하여 상호 연결된 상태를 유지하며 회전한다. 이 때, 제 1, 2 구동축(22)(24)의 구동기어(32)(34)와 각 피동기어(52)(54)는 서로 맞물려 회전하며 펌프 몸체(10) 내부에 부압을 형성하게 된다. 따라서, 제 1, 2 펌핑실(16)(18) 모두가 가동되며 오일을 흡입 및 토출시키게 된다. 이 경우에는, 도 5 에서 나타낸 그래프와 같이, P12 와 같은 유량 특성을 가지며 구동되므로 저속(회전수)이라도 풍부한 오일량을 공급할 수 있어서 종래와 같은 오일 토출량의 부족 없이 엔진 요구 유량(E)을 만족시키게 된다.First, in the case of cold starting of the engine, when the driving force of the engine is transmitted through the drive shaft gear 22a, the first and second drive shafts 22 and 24 are connected to each other by the tension of the elastic member 70. Rotate and hold. At this time, the drive gears 32 and 34 of the first and second drive shafts 22 and 24 and the driven gears 52 and 54 rotate with each other to form a negative pressure inside the pump body 10. . Accordingly, both the first and second pumping chambers 16 and 18 are operated to suck and discharge oil. In this case, as shown in the graph shown in Fig. 5, since it is driven with the same flow characteristics as P12, it is possible to supply abundant oil amount even at a low speed (speed), thereby satisfying the engine demand flow rate E without a shortage of oil discharge amount as in the prior art. Let's go.
그러나, 엔진의 지속적인 가동으로 인하여 어느 정도 가열되면, 오일의 온도가 올라가게 되므로 제 1, 2 구동축 분리 수단(60)인 왁스가 용해되어 팽창하게 된다. 이렇게 되면 공전축(26)을 밀어냄과 동시에 제 1 구동축(22)으로부터 제 2 구동축(24)을 분리되게 하여 동력 전달이 끊어지게 된다. 따라서, 제 1 펌핑실(16)만 가동하며 오일을 흡입, 토출케 된다. 이 경우에는 도 5 의 그래프에서 나타낸 P1 과 같은 유량 특성을 나타내게 되므로 오일이 오일 팬(도시 생략)으로 복귀되는 빗금친만큼의 바이패스 유량(FL)이 더 적어지게 된다. 그러므로 고속 회전 영역에서는 동력 손실이 그만큼 더 줄어들게 되어 제 2 펌핑실(18)의 동력을 사용치 않은데 따른 엔진의 출력 증대를 기할 수 있다.However, when heated to some extent due to the continuous operation of the engine, the temperature of the oil is raised, so that the wax, which is the first and second drive shaft separating means 60, is dissolved and expanded. In this case, the power transmission is interrupted by pushing the idle shaft 26 and separating the second drive shaft 24 from the first drive shaft 22. Therefore, only the first pumping chamber 16 operates to suck and discharge oil. In this case, since the flow rate characteristics are the same as P1 shown in the graph of FIG. 5, the bypass flow rate FL is reduced as much as the hatched oil returning to the oil pan (not shown). Therefore, in the high-speed rotation region, the power loss is further reduced so that the output of the engine due to no power of the second pumping chamber 18 can be achieved.
상술한 본 발명에 의하면, 엔진의 냉시동 상태(저속)나 워밍업 상태(고속) 에 따라 2 개의 펌핑실을 가변적으로 구동시킬 수 있으므로 저속 오일 유량을 만족시켜 엔진의 손상을 예방할 뿐만 아니라, 고속 회전시 바이패스 유량을 최소화시켜 불필요한 동력 손실의 감소에 따른 엔진의 출력을 향상시킬 수 있다.According to the present invention described above, the two pumping chambers can be variably driven according to the cold start state (low speed) or the warm up state (high speed) of the engine, thereby satisfying the low oil flow rate to prevent damage to the engine as well as high speed rotation. By-pass flow can be minimized to improve engine output due to reduced unnecessary power losses.
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