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KR20200113680A - 변속기용 전동식 오일펌프 - Google Patents

변속기용 전동식 오일펌프 Download PDF

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KR20200113680A
KR20200113680A KR1020190034222A KR20190034222A KR20200113680A KR 20200113680 A KR20200113680 A KR 20200113680A KR 1020190034222 A KR1020190034222 A KR 1020190034222A KR 20190034222 A KR20190034222 A KR 20190034222A KR 20200113680 A KR20200113680 A KR 20200113680A
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KR
South Korea
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pump
motor
transmission
oil
electric oil
Prior art date
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Application number
KR1020190034222A
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English (en)
Inventor
장성욱
김기협
김우중
이준호
임진승
노승완
문영호
김태균
윤재열
이정욱
박철완
조치훈
도규철
이규호
김현철
김정철
장현덕
이진희
정용호
조창연
성윤석
김현진
이주항
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020190034222A priority Critical patent/KR20200113680A/ko
Priority to US16/514,069 priority patent/US11549509B2/en
Priority to CN201910758309.XA priority patent/CN111750086B/zh
Priority to DE102019127498.2A priority patent/DE102019127498B4/de
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Abstract

변속기용 전동식 오일펌프가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 변속기용 전동식 오일펌프는 상호 조립된 모터 커버와 모터 케이스의 내부에 스테이터와 로터가 수용되어 이루어지는 모터와, 펌프 케이스 내부의 펌프실에 기어 회전자가 배치되어 상기 모터와 조립된 상태로 상기 기어 회전자가 상기 로터와 모터축을 통하여 연결되어 동력을 전달받는 펌프로 구성되어 변속기 하우징의 내부에서 오일에 침적된 상태로 밸브바디에 라인압을 공급하는데, 상기 모터 커버의 외주를 따라 형성된 복수의 오일 순환홀을 통하여 모터 케이스의 내부로 순환되는 오일이 모터의 발열에 의해 히팅되어 상기 모터 커버의 일측에 형성된 연결홀과 상기 펌프 케이스의 내부에 형성된 오일 흡입유로를 따라 오일 흡입구를 통하여 상기 펌프실에 공급되도록 형성된다.

Description

변속기용 전동식 오일펌프 {ELECTRIC OIL PUMP FOR HYDRAULIC CONTROL}
본 발명은 변속기의 유압 제어를 위한 전동식 오일펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 펌프 케이스 상의 오일 흡입구를 모터 케이스의 내부와 직접 연결하여 모터 케이스 내부를 순환하는 오일이 모터의 발열에 의해 히팅된 상태로 오일 흡입구를 통해 펌프로 공급되도록 하여 오일 워머(Oil Warmer)의 기능을 동시에 갖도록 하는 변속기용 전동식 오일펌프에 관한 것이다.
최근 세계적인 고유가와 배기가스 배출 규제 등이 점점 강화됨으로써, 자동차 메이커들은 친환경의 일환으로 연비를 향상시킬 수 있는 기술 개발에 총력을 기울이고 있다.
특히, 변속기에 있어서의 연비 개선은 동력 전달 효율의 향상을 통하여 달성할 수 있으며, 이러한 동력 전달 효율의 향상은 오일펌프의 불필요한 소비 동력을 최소화하여 구현할 수 있다.
이에, 최근에는 더블 클러치 변속기(DCT : Double Clutch Transmission) 또는 자동변속기(AT: Automatic Transmission) 등에 토크 컨버터 대신 발진 클러치를 적용함에 따라 기계식 오일펌프 대신 전동식 오일펌프를 적용하여 요구유량에 맞게 펌프의 RPM을 조절함으로써, 동력손실을 최소화하는 방안이 진행되고 있다.
즉, 전동식 오일펌프를 이용하여 제어용 오일(변속시 선택적으로 작동되는 클러치, 브레이크 등의 마찰부재)과 윤활용 오일(냉각, 윤활)로 공급되는 유압을 효율적으로 관리하고 있다.
도 1은 일반적인 전동식 오일펌프가 적용되는 변속기의 개략적인 유압 회로도이다.
도 1을 참조하면, 이러한 전동식 오일펌프(OP)는 모터(M)와 펌프(PP)로 구성되어 오일에 잠긴 상태로, 모터(M)에 의해 펌프(PP)가 구동하면, 오일 흡입구(1)로 오일을 흡입하여 오일 토출구(3)로 토출하면서 라인압 유로(L) 상에 라인압을 형성하는 구조이다.
또한, 라인압 유로(L) 상에는 어큐뮬레이터(A)가 구성되어 유압 쇼크를 제어하면서 유압을 저장하며, 복수개의 솔레노이드 밸브(SOL)가 라인압을 컨트롤하여 클러치(C) 또는 브레이크(BK) 등의 마찰부재를 작동시키게 된다.
그런데 이러한 전동식 오일펌프(OP)가 적용되는 더블 클러치 변속기(DCT) 또는 자동변속기(AT) 등에는 유압 효율을 고려하여 변속기 하우징(5)의 내부에 격벽(7)을 통해 제어용 오일과 윤활용 오일이 분리되어 운용되는데, 이에 따라 제어용 오일의 경우, 오일 온도의 상승 속도가 늦다는 단점이 있다.
이와 같이, 제어용 오일의 온도 상승 속도가 늦을 경우, 오일 점도가 높은 상태에서, 클러치(C) 또는 브레이크(BK) 등을 제어하므로, 응답성 저하 및 변속충격 등이 발생하는 문제점이 있다.
특히, 제어용 오일의 온도는 윤활용 오일의 열전도, 모터(M)에서 발생하는 열, 별도의 히터 등의 열교환기(H)에 의하여 올리는 방법이 있으나, 이러한 방법들은 제어용 오일의 전체 온도를 올리기에는 한계가 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 오일펌프의 모터 케이스에 조립되는 모터 커버 상에 복수의 오일 순환홀을 형성하고, 펌프 케이스 상의 오일 흡입구를 모터 케이스와 모터 커버의 내부와 직접 연결하여 상기 오일 순환홀을 통하여 모터 케이스 내부로 순환되는 오일이 스테이터와 로터의 각 코일의 발열에 의해 직접적으로 히팅된 상태로, 오일 흡입구를 통해 펌프로 직접 공급되도록 하는 변속기용 전동식 오일펌프를 제공하고자 한다.
또한, 모터의 발열원인 스테이터와 로터가 모터 케이스 내부로 순환하는 오일에 의해 냉각되며 동시에, 펌프로 흡입되는 오일에 대한 오일 워머의 기능을 갖도록 하여 에너지 효율을 더욱 높일 수 있는 변속기용 전동식 오일펌프를 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 상호 조립된 모터 커버와 모터 케이스의 내부에 스테이터와 로터가 수용되어 이루어지는 모터와, 펌프 케이스 내부의 펌프실에 회전자가 배치되어 상기 모터와 조립된 상태로 상기 회전자가 상기 로터와 모터축을 통하여 연결되어 동력을 전달받는 펌프를 포함하는 변속기용 전동식 오일펌프에 있어서, 상기 모터 커버는 외주를 따라 복수의 오일 순환홀이 형성되고, 상기 펌프 케이스에 대응하는 일측에 연결홀이 형성되며, 상기 펌프 케이스는 상기 연결홀과 상기 펌프실의 오일 흡입구와 연결하도록 내부에 오일 흡입유로가 형성되는 변속기용 전동식 오일펌프가 제공될 수 있다.
상기 변속기용 전동식 오일펌프는 상기 모터 커버의 연결홀에 대응하여 상기 모터 커버와 상기 펌프 케이스 사이에 설치되는 필터를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 필터는 상기 펌프 케이스 내부의 상기 오일 흡입유로 상에 형성된 단차면에 끼워져 설치될 수 있다.
또한, 상기 필터는 원형의 가이더 내측에 철재의 그물망(mesh)이 일체로 형성될 수 있다.
상기 펌프는 상기 펌프실 내부에서 상호 외접 치합되는 2개의 기어를 갖는 외접식 기어펌프로 이루어질 수 있다.
이러한 변속기용 전동식 오일펌프는 변속기 하우징의 내부에서 오일에 침적된 상태로 밸브바디에 라인압을 공급하는데, 상기 모터 커버의 외주를 따라 형성된 복수의 오일 순환홀을 통하여 모터 케이스의 내부로 순환되는 오일이 모터의 발열에 의해 히팅된 상태로, 상기 모터 커버의 일측에 형성된 연결홀과 상기 펌프 케이스의 내부에 형성된 오일 흡입유로를 따라 오일 흡입구를 통하여 상기 펌프실에 공급되도록 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 전동식 오일펌프는 오일펌프의 모터 케이스에 조립되는 모터 커버 상에 복수의 오일 순환홀을 형성하고, 상기 모터 커버 상에 형성되는 연결홀과 펌프 케이스 상의 오일 흡입구를 오일 흡입유로를 통하여 직접 연결하여 상기 오일 순환홀을 통하여 모터 케이스 내부로 순환되는 오일이 스테이터와 로터의 각 코일의 발열에 의해 직접적으로 히팅된 상태로 오일 흡입구를 통해 펌프로 직접 공급되도록 한다.
이에 따라, 변속기 하우징 내부의 전체 오일의 온도가 상승하지 않더라도 모터 케이스 내부를 순환하는 오일이 모터의 발열원에 의해 직접적으로 히팅된 상태로, 오일 흡입구로 유입되도록 하여 클러치나 브레이크 등의 제어에 불리한 극저온과 같은 환경에서도, 변속기용 오일의 온도를 빠르게 상승시켜 응답성 저하 및 변속충격 등의 문제점을 해소할 수 있다.
또한, 모터의 발열원인 스테이터와 로터가 모터 케이스 내부로 순환하는 오일에 의해 냉각되며 동시에, 펌프로 흡입되는 오일에 대한 오일 워머의 기능을 갖도록 하여 기존의 열교환기 등의 사용을 배제할 수 있어 에너지 효율을 더욱 높일 수 있다.
도 1은 일반적인 전동식 오일펌프가 적용되는 변속기의 개략적인 유압 회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 전동식 오일펌프의 외형도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 전동식 오일펌프의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 전동식 오일펌프에 적용되는 필터의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 오일펌프가 적용되는 변속기의 개략적인 유압 회로도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 전동식 오일펌프의 외형도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 전동식 오일펌프의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 전동식 오일펌프에 적용되는 필터의 사시도이다.
도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 전동식 오일펌프(OP)는 모터(M)와 펌프(PP)로 구성된다.
상기 모터(M)는 상호 조립된 모터 케이스(11)와 모터 커버(13)의 내부에 스테이터(ST)와 로터(RT)가 수용되어 구성되고, 상기 펌프(PP)는 펌프 케이스(15) 내부의 펌프실(17)에 회전자(19)가 배치되어 상기 모터(M)와 조립된 상태로 상기 회전자(19)가 상기 로터(RT)와 모터축(MS)을 통하여 연결되어 동력을 전달받도록 구성된다.
여기서, 상기 펌프(PP)는 상기 펌프실(17) 내부에서 회전자(19)로 상호 외접 치합되는 2개의 기어를 갖는 외접식 기어펌프로 이루어질 수 있다.
상기 모터 커버(13)는 외주를 따라 복수의 오일 순환홀(OH)이 형성되고, 상기 펌프 케이스(15)에 대응하는 일측에 연결홀(CH)이 형성된다.
또한, 상기 펌프 케이스(15)는 상기 연결홀(CH)과 상기 펌프실(17)의 오일 흡입구(1)와 연결하도록 내부에 오일 흡입유로(21)가 형성된다.
그리고 상기 모터 커버(13)의 연결홀(CH)에 대응하여 상기 모터 커버(13)와 상기 펌프 케이스(15) 사이에는 필터(F)가 설치되어 상기 모터 케이스(11) 내부로 순환되어 스테이터(ST)와 로터(RT)의 각 코일의 발열에 의해 히팅된 오일에 함유된 이물질이 펌프실(17)에 유입되는 되는 것을 방지할 수 있도록 하였다.
도 4를 참조하면, 상기 필터(23)는 원형의 가이더(23a) 내측에 철재의 그물망(23b, mesh)이 일체로 형성되어 이루어지며, 상기 펌프 케이스(15) 내부의 상기 오일 흡입유로(21) 상에 형성된 단차면(25)에 상기 가이더(23a)가 끼워져 설치된다.
즉, 상기 필터(23)는 가이더(23a)를 통하여 상기 단차면(25)에 끼워진 상태로, 상기 펌프 케이스(15)와 모터 커버(13)가 조립되어 고정된다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 오일펌프가 적용되는 변속기의 개략적인 유압 회로도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전동실 오일펌프(OP)는 유압 회로 내에서, 오일에 침적된 상태로, 오일이 모터 커버(13)의 외주를 따라 형성된 복수의 오일 순환홀(OH)을 통하여 모터 케이스(11)의 내부로 유입되어 순환하는 동안, 모터(M)의 발열에 의해 히팅된다.
즉, 상기 오일은 모터(M)의 발열원인 스테이터(ST)와 로터(RT)의 각 코일을 냉각하면서, 열량을 흡수하여 히팅된다.
이와 같이, 히팅된 오일은 모터 커버(13)의 일측에 형성된 연결홀(CH)과 펌프 케이스(15)의 내부에 형성된 오일 흡입유로(21)를 따라 오일 흡입구(1)를 통하여 상기 펌프실(17)에 공급된다.
여기서, 상기 오일의 히팅과 관련하여, 예를 들면, 모터 케이스(11)의 표면에 온도센서를 장착하고 모터 구동 시에 분당 4℃의 상승효과가 있었으며, 이에 근거하면, 모터 케이스(11) 내부에 순환하는 오일의 온도 또한 분당 4℃ 이상의 온도상승이 예상할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 변속기용 전동식 오일펌프(OP)는 모터 케이스(11)에 조립되는 모터 커버(13) 상의 복수의 오일 순환홀(OH)을 통하여 모터 케이스(11) 내부로 오일이 유입되어 순환되면서, 모터(M)의 발열원인 스테이터(ST)와 로터(RT)를 직접적으로 냉각시킨다.
이와 동시에, 상기 모터(M)의 발열원으로부터 열량을 흡수하여 히팅된 오일은 모터 커버(13) 상에 형성되는 연결홀(CH)과 펌프 케이스(15) 상의 오일 흡입유로(21)와 오일 흡입구(1)를 통하여 펌프(PP)의 펌프실(17)로 직접 공급되어 라인압 유로(L)로 토출되는 오일의 온도를 효과적으로 승온시켜 공급한다.
이에 따라, 변속기 하우징(5) 내부의 전체 오일의 온도가 상승하지 않더라도 모터 케이스(11) 내부를 순환하는 오일이 모터(M)의 발열원에 의해 직접적으로 히팅된 상태로 펌프(PP)에 공급되도록 하여 클러치(C)나 브레이크(BK) 등의 제어에 불리한 극저온과 같은 환경에서도, 변속기용 오일의 온도를 빠르게 상승시켜 응답성 저하 및 변속충격 등의 문제점을 해소할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 오일펌프(OP)는 오일 워머의 기능을 통하여 기존의 열교환기(H) 등의 사용을 배제할 수 있어 에너지 효율을 더욱 높일 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
1: 오일 흡입구
3: 오일 토출구
5: 변속기 하우징
7: 격벽
OP: 오일펌프
M: 모터
PP: 펌프
A: 어큐뮬레이터
L: 라인압 유로
H: 열교환기
C: 클러치
BK: 브레이크
11: 모터 케이스
13: 모터 커버
15: 펌프 케이스
OH: 오일 순환홀
CH: 연결홀
21: 오일 흡입유로
23: 필터
23a: 가이더
23b: 그물망
25: 단차면

Claims (10)

  1. 상호 조립된 모터 커버와 모터 케이스의 내부에 스테이터와 로터가 수용되어 이루어지는 모터와, 펌프 케이스 내부의 펌프실에 회전자가 배치되어 상기 모터와 조립된 상태로 상기 회전자가 상기 로터와 모터축을 통하여 연결되어 동력을 전달받는 펌프를 포함하는 변속기용 전동식 오일펌프에 있어서,
    상기 모터 커버는 외주를 따라 복수의 오일 순환홀이 형성되고, 상기 펌프 케이스에 대응하는 일측에 연결홀이 형성되며,
    상기 펌프 케이스는 상기 연결홀과 상기 펌프실의 오일 흡입구와 연결하도록 내부에 오일 흡입유로가 형성되는 변속기용 전동식 오일펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변속기용 전동식 오일펌프는
    상기 모터 커버의 연결홀에 대응하여 상기 모터 커버와 상기 펌프 케이스 사이에 설치되는 필터를 포함하는 변속기용 전동식 오일펌프.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 필터는
    상기 펌프 케이스 내부의 상기 오일 흡입유로 상에 형성된 단차면에 끼워져 설치되는 변속기용 전동식 오일펌프.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 필터는
    원형의 가이더 내측에 철재의 그물망(mesh)이 일체로 형성되는 변속기용 전동식 오일펌프.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 펌프는
    상기 펌프실 내부에서 상호 외접 치합되는 2개의 기어를 갖는 외접식 기어펌프로 이루어지는 변속기용 전동식 오일펌프.
  6. 상호 조립된 모터 커버와 모터 케이스의 내부에 스테이터와 로터가 수용되어 이루어지는 모터와, 펌프 케이스 내부의 펌프실에 기어 회전자가 배치되어 상기 모터와 조립된 상태로 상기 기어 회전자가 상기 로터와 모터축을 통하여 연결되어 동력을 전달받는 펌프로 구성되어 변속기 하우징의 내부에서 오일에 침적된 상태로 밸브바디에 라인압을 공급하는 변속기용 전동식 오일펌프에 있어서,
    상기 모터 커버의 외주를 따라 형성된 복수의 오일 순환홀을 통하여 모터 케이스의 내부로 순환되는 오일이 모터의 발열에 의해 히팅되어 상기 모터 커버의 일측에 형성된 연결홀과 상기 펌프 케이스의 내부에 형성된 오일 흡입유로를 따라 오일 흡입구를 통하여 상기 펌프실에 공급되도록 형성되는 변속기용 전동식 오일펌프.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 변속기용 전동식 오일펌프는
    상기 모터 커버의 연결홀에 대응하여 상기 모터 커버와 상기 펌프 케이스 사이에 필터가 설치되는 변속기용 전동식 오일펌프.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 필터는
    상기 펌프 케이스 내부의 상기 오일 흡입유로 상의 단부에 단차면을 형성하여 상기 단차면에 끼워져 설치되는 변속기용 전동식 오일펌프.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 필터는
    원형의 가이더 내측에 철재의 그물망(mesh)이 일체로 형성되는 변속기용 전동식 오일펌프.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 펌프는
    상기 펌프실 내부에서 상호 외접 치합되는 2개의 기어를 갖는 외접식 기어펌프로 이루어지는 변속기용 전동식 오일펌프.
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