KR102394804B1 - 자동변속기용 전동식 오일펌프의 모터 냉각 장치 - Google Patents

자동변속기용 전동식 오일펌프의 모터 냉각 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동변속기용 전동식 오일펌프의 모터 냉각 장치에 관한 것으로서, 종래 하이브리드 시스템에서 구동모터의 냉각을 위해 사용하는 오일쿨러와 오일펌프본체의 구동을 위한 펌프모터 사이에 상기 펌프모터로의 냉각오일 공급을 위한 오일유로를 새롭게 구성함으로써 상기 오일쿨러의 냉각오일을 이용한 펌프모터의 냉각이 가능하도록 하는 자동변속기용 전동식 오일펌프의 모터 냉각 장치를 제공하는데 목적이 있다.

Description

자동변속기용 전동식 오일펌프의 모터 냉각 장치 {MOTOR COOLING SYSTEM OF ELECTRIC OIL PUMP}
본 발명은 자동변속기용 전동식 오일펌프의 모터 냉각 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 전동식 오일펌프내 모터를 변속기 오일을 이용하여 냉각하기 위한 자동변속기용 전동식 오일펌프의 모터 냉각 장치에 관한 것이다.
하이브리드 자동차는 서로 다른 성질의 동력원을 함께 갖춘 차량으로서 엔진과 전기모터(구동모터)를 이용하는 차량이 대표적이다. 하이브리드 자동차의 시스템은 직렬형과 병렬형으로 구분할 수 있으며, 직렬형은 엔진이 모터를 작동시켜 배터리를 충전하는 기능만을 담당하고 충전된 배터리가 모터를 돌려 차량을 구동하는 방식이고, 병렬형은 엔진과 모터가 각각 바퀴에 구동력을 전달하는 방식이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 자동변속기(1)를 베이스로 하는 병렬형 하이브리드 시스템의 경우, 연비 개선을 위하여 MOP(mechanical oil pump)를 삭제하고 유량공급을 최적화할 수 있는 단독구동형 EOP(electric oil pump)(2)를 적용하고 있다.
상기 EOP는 동력 발생을 위한 펌프모터와 이 펌프모터의 동력을 이용하여 펌핑 동작을 수행하는 오일펌프본체로 이루어진다.
상기 펌프모터는 동력 발생에 따른 발열이 일어나기 때문에 작동 효율을 높이기 위해서는 냉각이 필요하나, 종래 병렬형 하이브리드 시스템의 경우 EOP 펌프모터의 냉각을 위한 장치가 적용되고 있지 않으며, 상기 펌프모터의 냉각을 위한 별도의 냉각장치를 이용하는 경우 그에 따른 비용이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 종래 하이브리드 시스템에서 구동모터의 냉각을 위해 사용하는 오일쿨러와 오일펌프본체의 구동을 위한 펌프모터 사이에 상기 펌프모터로의 냉각오일 공급을 위한 오일유로를 새롭게 구성함으로써 상기 오일쿨러의 냉각오일을 이용한 펌프모터의 냉각이 가능하도록 하는 자동변속기용 전동식 오일펌프의 모터 냉각 장치를 제공하는데 목적이 있다.
이에 본 발명에서는, 자동변속기측으로 오일을 공급하는 오일펌프본체와 이 오일펌프본체의 구동을 위한 펌프모터로 이루어진 전동식 오일펌프의 모터 냉각 장치로서, 차량 구동을 위한 구동모터측으로 냉각오일을 공급하는 오일쿨러와 상기 펌프모터 사이에 펌프모터측으로 냉각오일이 이동할 수 있도록 형성되는 냉각오일공급유로, 및 상기 펌프모터와 자동변속기 사이에 자동변속기측으로 냉각오일이 이동할 수 있도록 형성되는 냉각오일배출유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동변속기용 전동식 오일펌프의 모터 냉각 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 냉각오일공급유로와 냉각오일배출오일 사이에는 상기 펌프모터가 배치된 오일펌프하우징의 모터챔버가 연결되고,
상기 오일펌프하우징은 냉각오일공급유로와 모터챔버 사이에 연결되는 모터유로입구, 및 냉각오일배출유로와 모터챔버 사이에 연결되는 모터유로출구가 구비되며, 축선방향을 기준으로 상기 모터유로입구는 펌프모터의 하측에 배치되고 상기 모터유로출구는 펌프모터의 상측에 배치됨으로써 상기 모터챔버로 유입된 냉각오일이 펌프모터와 접촉한 이후에 모터유로출구측으로 배출되게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 냉각오일배출유로를 통해 자동변속기로 배출된 냉각오일은 자동변속기의 오일필터를 통과하여 오일펌프본체로 회수될 수 있다.
본 발명에 따른 전동식 오일펌프의 모터 냉각 구조에 의하면, 하이브리드 시스템에 기구비되어 있는 오일쿨러를 활용하여 전동식 오일펌프(EOP)의 펌프모터를 냉각할 수 있도록 함으로써, 펌프모터의 냉각에 따른 원가 상승을 최소화하여 펌프모터의 냉각을 수행할 수 있으며, 펌프모터의 냉각에 의한 모터 효율 증대 및 그에 의한 연비 개선이 가능하고, 또한 모터 효율 증대에 따라 펌프모터의 사이즈 축소가 가능해지고 그에 따른 원가 절감이 가능하게 된다.
도 1은 종래의 병렬형 하이브리드 시스템을 나타낸 구성도
도 2는 종래의 병렬형 하이브리드 시스템에 적용되는 변속기 오일의 유동 경로를 나타낸 개략도
도 3은 본 발명에 따른 전동식 오일펌프의 모터 냉각 구조가 적용된 병렬형 하이브리드 시스템의 오일 유동 경로를 나타낸 개략도
도 4는 본 발명에 따른 자동변속기용 전동식 오일펌프의 모터 냉각 구조를 보여주는 도면
이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 자동변속기(1)를 베이스로 하는 병렬형 하이브리드 시스템은 유량 공급을 최적화할 수 있는 단독구동형의 전동식 오일펌프(2)를 적용하고 있으며, 상기 전동식 오일펌프(2)는 자동변속기(1)에 유압 및 윤활을 제공하는 오일을 순환시켜 공급하는 역할을 한다.
전동식 오일펌프(2)는 동력 발생을 위한 펌프모터(2a)와 이 펌프모터(2a)의 동력을 이용하여 펌핑 동작을 수행하는 오일펌프본체(2b)로 이루어지며, 상기 펌프모터(2a)는 전자석 타입의 회전자와 고정자를 이용한 회전전기기기가 적용되기 때문에 구동에 따른 발열이 일어나고 발열에 의해 작동 효율이 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 상기 펌프모터(2a)의 냉각이 요구되는데, 펌프모터(2a)의 냉각을 위한 별도의 냉각장치를 이용하는 경우 그에 따른 비용 및 시간 소요가 크게 발생하는 문제점이 있다.
이에 본 발명에서는 차량 구동을 위한 동력을 발생하는 구동모터의 냉각을 위해 하이브리드 시스템에 기구비되는 오일쿨러와 전동식 오일펌프의 펌프모터 사이에 상기 펌프모터로의 냉각오일 공급을 위한 오일유로를 구성함으로써 상기 오일쿨러의 냉각오일을 이용한 펌프모터의 냉각이 가능하도록 한다.
먼저 도 3을 참조하여 자동변속기용 전동식 오일펌프에서 공급되는 오일의 유동 경로를 살펴보면, 전동식 오일펌프(400)는 자동변속기(100)의 윤활에 필요한 오일을 공급하는 오일펌프본체(420)와 이 오일펌프본체(420)의 구동을 위한 동력을 제공하는 펌프모터(430)로 이루어지며, 상기 오일펌프본체(420)에서 자동변속기(100)측으로 공급되는 오일(변속기 오일) 중 일부가 구동모터(200)의 냉각을 위해 오일쿨러(300)로 분기되어 공급된다.
자동변속기(100)는 변속기 오일의 일부가 오일쿨러(300)로 공급되도록 하기 위해 오일컨트롤밸브(110)를 구비할 수 있으며, 상기 오일컨트롤밸브(110)는 오일펌프본체(420)에서 공급되는 오일의 일부는 자동변속기(100)로 공급되도록 하고 상기 오일의 남은 일부는 오일쿨러(300)로 공급되도록 한다. 상기 오일쿨러(300)로 공급된 오일은 오일쿨러(300)에서 냉각된 뒤 구동모터(200)의 냉각을 위한 모터쿨링자켓(210)으로 공급된다.
본 발명에서는 상기 오일쿨러(300)에서 냉각된 오일(냉각오일) 중 일부가 분기되어 펌프모터(430)로 공급될 수 있도록 하기 위하여, 오일쿨러(300)와 펌프모터(430) 사이에 펌프모터(430)측으로 냉각오일이 이동할 수 있도록 형성되는 냉각오일공급유로(440)를 구비한다.
구체적으로 도시하지는 않았으나, 구동모터(200)의 모터쿨링자켓(210)으로 냉각오일을 공급하기 위한 오일쿨러(300)의 유로에서, 상기 냉각오일공급유로(440)가 분기되어 연장 형성될 수 있다.
그리고, 상기 펌프모터(430)를 냉각시킨 냉각오일을 별도의 추가구성 없이 회수하기 위하여, 상기 펌프모터(430)와 자동변속기(100) 사이에 자동변속기(100)측으로 냉각오일이 이동할 수 있도록 형성되는 냉각오일배출유로(450)를 구비한다.
자동변속기(100)는 윤활 등에 사용된 오일을 여과하기 위한 오일필터(120)가 자동변속기(100)의 오일배출경로에 구비되며, 상기 오일필터(120)를 이용하여 여과시킨 오일을 오일펌프본체(420)의 흡입압력에 의해 오일펌프본체(420)로 배출시켜 순환시키게 되므로, 펌프모터(430)를 냉각시킨 냉각오일을 상기 냉각오일배출유로(450)를 통해 자동변속기(100)로 배출함으로써 상기 펌프모터(430)를 냉각시킨 냉각오일을 별도의 추가구성 없이 오일펌프본체(420)로 회수할 수 있게 된다.
즉, 상기 냉각오일배출유로(450)는 자동변속기(100)내 오일필터(120)에 연결되도록 연장 형성될 수 있으며, 이러한 냉각오일배출유로(450)를 통해 자동변속기(100)로 배출된 냉각오일은 자동변속기(100)의 윤활에 사용되는 변속기 오일과 함께 오일필터(120)를 통과하여 오일펌프본체(420)로 회수될 수 있다.
여기서, 도 4를 참조하여 상기 냉각오일공급유로(440)와 냉각오일배출유로(450) 사이에 연결되는 유로(모터챔버)에 대해 설명하도록 한다.
먼저 도 4를 참조하여 전동식 오일펌프(400)의 내부구조를 살펴보면, 오일펌프하우징(410) 내부에 펌프모터(430)와 오일펌프본체(420)가 배치되며, 오일펌프본체(420)가 모터축(436)을 매개로 펌프모터(430)의 동력을 전달받아 작동되어서 오일을 흡입(SUCTION) 및 방출(DISCHARGE)할 수 있도록 구성된다.
상기 펌프모터(430)는 전자석 타입의 회전자(434)와 회전자(434)의 외측에 배치된 전자석 타입의 고정자(432) 간에 발생하는 전자기력에 의해 회전자(434)가 회전되어서 동력을 발생하게 되고, 모터축(436)이 회전자(434)와 일체로 회전하도록 구비되며, 상기 모터축(436)의 회전을 지지하기 위해 모터축(436)을 둘러싼 형태의 베어링(438)이 모터축(436)과 오일펌프하우징(410) 사이에 설치될 수 있다.
그리고, 오일펌프하우징(410)에는 상기 펌프모터(430)의 설치를 위한 모터챔버(412)가 구비되며, 상기 모터챔버(412)는 냉각오일공급유로(440)와 냉각오일배출유로(450) 사이에 연결되어서 일종의 냉각유로 역할을 하게 된다.
다시 말해, 상기 모터챔버(412)는 펌프모터(430)로 냉각오일을 공급하게 되는 냉각오일공급유로(440)와 펌프모터(430)를 냉각시킨 냉각오일을 배출하게 되는 냉각오일배출유로(450) 사이에 오일유동가능하게 연결되며, 이에 모터챔버(412)를 통과하여 흐르는 냉각오일이 모터챔버(412)내에 배치된 펌프모터(430)에 직접 접촉하게 되고 접촉에 의한 열전달을 통해 펌프모터(430)의 냉각이 이루어지게 된다.
좀더 설명하면, 오일펌프하우징(410)에는 냉각오일공급유로(440)와 모터챔버(412) 사이에 연결되는 모터유로입구(414)와, 냉각오일배출유로(450)와 모터챔버(412) 사이에 연결되는 모터유로출구(416)가 구비된다. 그리고, 축선방향을 기준으로 상기 모터유로입구(414)는 상대적으로 펌프모터(430)의 하측에 배치되고 상기 모터유로출구(416)는 펌프모터(430)의 상측에 배치된다. 이에 상기 모터챔버(412)로 유입된 냉각오일은 펌프모터(430)와 접촉하여 펌프모터(430)를 냉각한 이후에 모터챔버(412) 밖으로 배출되게 된다.
이때, 모터유로입구(414)를 통해 새로운 냉각오일(즉, 오일쿨러를 통해 냉각된 냉각오일)이 모터챔버(412)로 유입됨에 따라 상기 모터챔버(412)에 채워져 있는 냉각오일 중 일부가 모터유로출구(416)를 통해 냉각오일배출유로(450)로 배출되고, 이에 펌프모터(430)는 모터챔버(412)에 채워지면서 지속적으로 순환되는 냉각오일에 의해 효과적으로 냉각되게 된다.
이와 같이, 냉각오일공급유로(440)를 통해 펌프모터(430)측으로 공급되는 냉각오일은, 오일펌프하우징(410)을 사이에 두고 펌프모터(430) 외측에서 펌프모터(430)를 냉각하는 것이 아니라, 펌프모터(430)가 배치되어 있는 오일펌프하우징(410) 내부의 모터챔버(412)를 통과하면서 펌프모터(430)와 직접 접촉하여 펌프모터(430)를 냉각하게 되며, 특히 펌프모터 발열의 주된 요인인 회전자 코일(434a)과 고정자 코일(432a)에 냉각오일이 직접 접촉하여 높은 열교환 효율로 펌프모터(430)를 냉각시킬 수 있게 되고, 이에 따라 보다 효율적인 펌프모터(430)의 냉각이 이루어질 수 있게 된다.
한편, 도 4에 도시된 실시예에 의하면, 상기 냉각오일배출유로(450)는 모터유로출구(416)와 연통되도록 오일펌프하우징(410)에 축선방향으로 연장되게 형성될 수 있다.
또한 상기 펌프모터(430)는 차량에 탑재된 오일펌프 제어기(460)에 의해 구동 제어되며, 상기 오일펌프 제어기(460)는 엔진 출력과 상관없이 단독 구동이 이루어질 수 있도록 펌프모터(430)를 제어한다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
100 : 자동변속기 110 : 오일컨트롤밸브
120 : 오일필터 200 : 구동모터
210 : 모터쿨링자켓 300 : 오일쿨러
400 : 전동식 오일펌프 410 : 오일펌프하우징
412 : 모터챔버 414 : 모터유로입구
416 : 모터유로출구 420 : 오일펌프본체
430 : 펌프모터 432 : 고정자
434 : 회전자 436 : 모터축
440 : 냉각오일공급유로 450 : 냉각오일배출유로
460 : 오일펌프 제어기

Claims (4)

  1. 자동변속기측으로 오일을 공급하는 오일펌프본체와 이 오일펌프본체의 구동을 위한 펌프모터로 이루어진 전동식 오일펌프의 모터 냉각 장치로서,
    차량 구동을 위한 구동모터측으로 냉각오일을 공급하는 오일쿨러와 상기 펌프모터 사이에 펌프모터측으로 냉각오일이 이동할 수 있도록 형성되는 냉각오일공급유로, 및 상기 펌프모터와 자동변속기 사이에 자동변속기측으로 냉각오일이 이동할 수 있도록 형성되는 냉각오일배출유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동변속기용 전동식 오일펌프의 모터 냉각 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각오일공급유로와 냉각오일배출오일 사이에는 상기 펌프모터가 배치된 오일펌프하우징의 모터챔버가 연결된 것을 특징으로 하는 자동변속기용 전동식 오일펌프의 모터 냉각 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 오일펌프하우징은 냉각오일공급유로와 모터챔버 사이에 연결되는 모터유로입구, 및 냉각오일배출유로와 모터챔버 사이에 연결되는 모터유로출구가 구비되며, 축선방향을 기준으로 상기 모터유로입구는 펌프모터의 하측에 배치되고 상기 모터유로출구는 펌프모터의 상측에 배치되어서 상기 모터챔버로 유입된 냉각오일이 펌프모터와 접촉한 이후에 배출되게 된 것을 특징으로 하는 자동변속기용 전동식 오일펌프의 모터 냉각 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각오일배출유로를 통해 자동변속기로 배출된 냉각오일은 자동변속기의 오일필터를 통과하여 오일펌프본체로 회수되는 것을 특징으로 하는 자동변속기용 전동식 오일펌프의 모터 냉각 장치.
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