KR102118029B1

KR102118029B1 - 오일 펌프

Info

Publication number: KR102118029B1
Application number: KR1020130153350A
Authority: KR
Inventors: 김상태
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2020-06-02
Also published as: KR20150067642A

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 전동 펌프는 회전축, 상기 회전축을 둘러싸는 회전자, 상기 회전자와 이격되어 배치되는 고정자 및 상기 고정자를 수용하는 하우징을 포함하는 모터 모듈, 그리고 상기 회전축과 결합하며, 상기 회전축의 회전력을 이용하여 회전하는 내부 로터 및 상기 내부 로터를 둘러싸는 외부 로터를 포함하는 펌프 모듈을 포함하며, 상기 내부 로터 및 상기 외부 로터 중 적어도 하나는 곡률을 가지는 홈을 포함한다.

Description

오일 펌프{OIL PUMP}

본 발명은 오일 펌프에 관한 것이다.

오일 펌프(Oil Pump)는 일정한 압력으로 유량을 토출한다. 오일 펌프에는 기계의 힘을 이용하여 작동하는 기계식 오일 펌프(Mechanical Oil Pump, MOP)와 모터의 힘으로 작동하는 전동식 오일 펌프(Electric Oil Pump)가 있다.

전동식 오일 펌프는 자동차 변속기의 내부를 일정한 압력으로 유지함으로써, 원활한 성능의 변속 기능을 구현할 수 있다. 특히, HEV 차량의 경우, 엔진이 정지하면, 변속기의 내부는 일정한 입력으로 유지될 수 없다. 이때, 전동식 오일 펌프를 이용하면, 엔진 정시 시에도 일정한 압력을 유지할 수 있다.

이러한 오일 펌프의 토크는 유체의 용적에 의한 유압 토크와 기계적 마찰에 의한 마찰 토크의 조합으로 이루어질 수 있다. 오일 펌프의 토크를 줄이면, 오일 펌프의 소비 전력을 줄일 수 있다.

이에 따라, 기계적 마찰에 의한 마찰 토크를 줄이기 위한 방법이 필요하다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기계적 마찰에 의한 마찰 토크가 저감된 오일 펌프를 제공하는 데 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 펌프 모듈은 회전축과 결합하며, 상기 회전축의 회전력을 이용하여 회전하는 내부 로터, 그리고 상기 내부 로터를 둘러싸는 외부 로터를 포함하며, 상기 내부 로터 및 상기 외부 로터 중 적어도 하나는 곡률을 가지는 홈을 포함한다.

상기 내부 로터는 복수의 돌출부 및 복수의 골부를 포함하며, 적어도 하나의 돌출부는 상기 홈을 포함할 수 있다.

상기 곡률을 가지는 홈은 상기 돌출부의 가장자리로부터 상기 내부 로터의 중심을 향하는 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.

상기 곡률을 가지는 홈은 상기 골부에 대응하는 깊이까지 연장될 수 있다.

상기 적어도 하나의 돌출부는 제1 돌출 유닛 및 제2 돌출 유닛을 포함하며, 상기 제1 돌출 유닛 및 상기 제2 돌출 유닛은 상기 홈에 의하여 분리될 수 있다.

상기 외부 로터는 복수의 돌출부 및 복수의 골부를 포함하며, 상기 내부 로터의 회전 시에, 상기 돌출부는 상기 외부 로터의 돌출부와 마찰할 수 있다.

상기 홈에 스며든 유체는 상기 내부 로터의 돌출부와 상기 외부 로터의 돌출부 간의 마찰에 따른 토크를 줄일 수 있다.

상기 복수의 홈은 방사상으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 기계적 마찰에 의한 마찰 토크를 줄임으로써, 오일 펌프의 토크를 줄이며, 소비 전력을 낮출 수 있다. 또한, 유체의 토출 측의 유압을 증대시킴으로써 오일 펌프의 성능을 높일 수 있다. 또한, 오일 펌프의 중량을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전동식 오일 펌프의 단면도이며, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 펌프 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 내부 로터의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 내부 로터에 형성된 홈의 확대도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 펌프 모듈의 내부 로터 및 외부 로터를 나타낸다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전동식 오일 펌프의 단면도이며, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 펌프 모듈의 분해 사시도이다.

도 1을 참조하면, 전동식 오일 펌프(10)는 모터 유닛(100) 및 펌프 유닛(200)을 포함하며, 펌프 유닛(200)은 모터 유닛(100)으로부터 전달된 회전력을 이용하여 구동될 수 있다.

모터 유닛(100)은 회전축(110), 회전축(110)을 감싸는 회전자(120), 회전자(120)와 이격되는 고정자(130) 및 고정자(130)를 수용하는 하우징(140)을 포함한다.

회전자(120)는 로터(122) 및 로터(122)의 외면에 형성된 마그네트(124)를 포함한다. 고정자(130)는 스테이터(132) 및 스테이터(132)에 권취된 코일(134)을 포함한다. 회전자(120)는 고정자(130)와의 상호 작용에 의하여 회전축(110)과 함께 회전할 수 있다.

하우징(140)의 일측면은 회전축(110)을 삽입하는 관통홀(142)을 포함할 수 있다. 그리고, 관통홀(142)의 내벽에는 회전축(110)의 끝단을 회전 가능하게 지지하는 베어링(144)이 배치되며, 베어링(144)의 위에는 실링 부재(146)가 배치될 수 있다. 실링 부재(146)는 펌프 유닛(200)에서 순환되는 유체가 모터 유닛(100)으로 유입되지 않도록 차단할 수 있다.

한편, 하우징(140)의 타측면은 모터 커버(150)와 결합되며, 모터 커버(150)는 모터 모듈(100)의 내부를 밀폐할 수 있다.

그리고, 모터 커버(150)와 고정자(130) 사이에는 회로 기판(160)이 배치되며, 스테이터(132)에 권취된 코일(134)의 끝단이 회로 기판(160)에 삽입고정될 수 있다.

이상에서 설명한 모터 모듈(100)의 구조는 예시적인 것이며, 이에 한정되지 않는다.

도 1 및 2를 참조하면, 펌프 유닛(200)은 회전축(110)과 결합하며, 회전축(110)의 회전력을 이용하여 회전하는 내부 로터(210) 및 내부 로터(210)를 둘러싸는 외부 로터(220)를 포함한다.

내부 로터(210) 및 외부 로터(220)의 적어도 일부는 하우징(140) 내에 수용될 수 있으며, 하우징(140)이 펌프 커버(230)와 결합함으로써 내부 로터(210) 및 외부 로터(220)를 밀폐할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 내부 로터(210) 및 외부 로터(220)는 별도의 하우징 내에 수용되며, 내부 로터(210) 및 외부 로터(220)를 수용하는 하우징이 하우징(140)과 결합될 수도 있다.

내부 로터(210)는 복수의 돌출부(212) 및 복수의 골부(214)를 포함할 수 있다. 그리고, 외부 로터(220)는 복수의 돌출부(222) 및 복수의 골부(224)를 포함할 수 있다. 내부 로터(210)에 형성된 돌출부(212)는 중심으로부터 바깥으로 향하는 방향으로 돌출될 수 있다. 그리고, 외부 로터(220)에 형성된 돌출부(222)는 바깥으로부터 중심으로 향하는 방향으로 돌출될 수 있다.

내부 로터(210)는, 예를 들면 N개의 돌출부를 포함하며, 외부 로터는, 예를 들면 N+1개의 돌출부를 포함할 수 있다. 이에 따라, 내부 로터(210)와 외부 로터(220)는 (N+1)/N의 회전비로 회전할 수 있다.

내부 로터(210)가 회전축(110)으로부터 회전력을 받아 회전하는 경우, 일정한 편심 구조를 가지게 된다. 이러한 편심에 의하여 내부 로터(210)와 외부 로터(220) 사이에는 유체를 운반할 수 있는 체적이 발생하게 된다.

즉, 회전 운동 시 체적이 증가한 부분에는 압력 강하로 인하여 주위의 유체가 흡입되고, 체적이 감소한 부분에는 압력 증가로 인하여 유체가 토출된다. 토출된 유체는 하우징(140)에 마련된 내부 채널(130)을 통하여 배출될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 내부 로터(210) 및 외부 로터(220) 중 적어도 하나는 곡률을 가지는 홈(groove, 240)을 포함할 수 있다. 내부 로터(210) 및 외부 로터(220) 중 적어도 하나에 형성된 홈(240)에는 유체가 스며들게 되므로, 내부 로터(210)와 외부 로터(220) 간의 기계적 마찰을 줄일 수 있다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 내부 로터의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 내부 로터에 형성된 홈의 확대도이며, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 펌프 모듈의 내부 로터 및 외부 로터를 나타낸다.

도 3 내지 5를 참조하면, 내부 로터(210)는 복수의 돌출부(212) 및 복수의 골부(214)를 포함한다. 내부 로터(210)의 각 돌출부(212)에는 곡률을 가지는 홈(240)이 형성될 수 있으며, 복수의 홈(240)은 방사상의 형상일 수 있다. 이때, 홈(240)은 내부 로터가 회전하는 방향으로 형성될 수 있다.

내부 로터(210)는 모터 모듈(100)로부터 전달된 회전력을 이용하여 회전하며, 내부 로터(210)의 돌출부(212)와 외부 로터(220)의 돌출부(222)는 마찰한다.

곡률을 가지며, 내부 로터가 회전하는 방향으로 형성된 홈(240)에 유체가 스며들면, 내부 로터(210)의 돌출부(212)와 외부 로터(220)의 돌출부(222) 간의 기계적 마찰에 의한 마찰 토크를 줄일 수 있다. 이에 따라, 유압 토크와 마찰 토크의 조합으로 이루어지는 오일 펌프의 토크를 줄일 수 있고, 소비 전력을 낮출 수 있다.

이때, 홈(240)은 내부 로터(210)의 전면으로부터 내부 로터(210)의 후면까지 연장될 수 있다. 이에 따라, 각 돌출부(212)는 홈(240)에 의하여 분리되는 제1 돌출 유닛(212-1) 및 제2 돌출 유닛(212-2)을 포함할 수 있다.

이에 따라, 제1 돌출 유닛(212-1) 및 제2 돌출 유닛(212-2) 사이의 홈(240)은 원심력을 발생시키므로, 유체가 토출되는 토출 측의 유압을 증가시키고, 유량의 손실을 방지할 수 있다.

한편, 홈(240)은 내부 로터(210)의 돌출부(212)의 가장자리(E)로부터 내부 로터(210)의 중심(C)을 향하는 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 여기서, 내부 로터(210)의 돌출부(212)의 가장자리는 외부 로터(220)의 돌출부(222)와 마찰하는 영역을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 홈(240)은 골부(214)에 대응하는 깊이(H)까지만 연장되어 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

이상에서, 전동식 오일 펌프를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 전동식 오일 펌프뿐만 아니라, 기계식 오일 펌프에도 적용될 수 있다.

또한, 홈이 펌프 모듈의 내부 로터에만 형성된 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 홈은 외부 로터의 돌출부에 형성될 수도 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 전동 펌프
100: 모터 모듈
200: 펌프 모듈
210: 내부 로터
220: 외부 로터
240: 홈

Claims

회전축과 결합하며, 상기 회전축의 회전력을 이용하여 회전하고, 복수의 돌출부 및 복수의 골부를 포함하는 내부 로터, 그리고
상기 내부 로터를 둘러싸며, 복수의 돌출부 및 복수의 골부를 포함하는 외부 로터
를 포함하며,
상기 내부 로터의 각 돌출부에는 곡률을 가지는 홈이 형성되고,
상기 곡률을 가지는 홈은 상기 내부 로터의 각 돌출부가 상기 외부 로터의 각 돌출부와 마찰하는 영역으로부터 상기 내부 로터의 중심을 향하는 방향으로 상기 내부 로터의 골부에 대응하는 깊이까지 연장되어 형성되는 펌프 모듈.
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 각 돌출부는 제1 돌출 유닛 및 제2 돌출 유닛을 포함하며, 상기 제1 돌출 유닛 및 상기 제2 돌출 유닛은 상기 홈에 의하여 분리되는 펌프 모듈.
삭제
제1항에 있어서,
상기 홈에 스며든 유체는 상기 내부 로터의 돌출부와 상기 외부 로터의 돌출부 간의 마찰에 따른 토크를 줄이는 펌프 모듈.
제1항에 있어서,
복수의 상기 홈은 방사상으로 형성되는 펌프 모듈.
회전축, 상기 회전축을 둘러싸는 회전자, 상기 회전자와 이격되어 배치되는 고정자 및 상기 고정자를 수용하는 하우징을 포함하는 모터 모듈, 그리고
상기 회전축과 결합하며, 상기 회전축의 회전력을 이용하여 회전하고, 복수의 돌출부 및 복수의 골부를 포함하는 내부 로터, 그리고 상기 내부 로터를 둘러싸며, 복수의 돌출부 및 복수의 골부를 포함하는 외부 로터를 포함하는 펌프 모듈
을 포함하며,
상기 내부 로터의 각 돌출부에는 곡률을 가지는 홈이 형성되고,
상기 곡률을 가지는 홈은 상기 내부 로터의 각 돌출부가 상기 외부 로터의 각 돌출부와 마찰하는 영역으로부터 상기 내부 로터의 중심을 향하는 방향으로 상기 내부 로터의 골부에 대응하는 깊이까지 연장되어 형성되는 전동 펌프.