KR20060005340A

KR20060005340A - 모터 펌프 유닛

Info

Publication number: KR20060005340A
Application number: KR1020057014996A
Authority: KR
Inventors: 마틴 조단; 귀도 리센펠드; 마이클 숄란드; 케이스 알란 존스; 팀 엘로이드; 조첸 게??; 게오르그 브린커트
Original assignee: 티알더블유 오토모티브 게엠베하
Priority date: 2003-02-17
Filing date: 2004-02-17
Publication date: 2006-01-17
Also published as: DE112004000228D2; WO2004071845A1; KR101038027B1; US20060039804A1; DE112004000228B4; CN1750962A; DE20302534U1; US7488160B2; CN100400355C

Abstract

자동차의 동력 조향 시스템용 모터 펌프 유닛은 하우징(18), 펌프 및 구동 모터(12)를 포함한다. 구동 모터는 미리 제조된 펌프 모듈(16)로서 구성된다. 펌프 모듈(16)과, 모터(12)는 하우징(18)에 직접 수용된다.

Description

모터 펌프 유닛{MOTOR-PUMP UINT}

본 발명은 모터 펌프 유닛에 관한 것으로, 보다 구체적으로 말하자면 하우징, 펌프 및 구동 모터를 포함하는, 자동차의 동력 조향 장치용의 모터 펌프 유닛에 관한 것이다.

다른 적용 분야, 예컨대 롤링 안정화 시스템에서도 또한 사용 가능한 모터 펌프 유닛이 독일 실용 신안 제202 05 936.7호에 공지되어 있으며, 이 모터 펌프 유닛은 외측 하우징, 펌프 하우징 및 모터 하우징을 포함한다. 공지되어 있는 유닛에서, 펌프 하우징과 모터 하우징은 외측 하우징 내부에 배치되며, 이 외측 하우징은 또한 이송될 유압 유체용 저장 컨테이너로서의 역할도 한다.

본 발명은 간단한 구성과 용이한 설치를 특징으로 갖고, 매우 컴팩트하며, 비용적인 측면에서도 유리한 모터 펌프 유닛을 제공한다.

본 발명에 따르면, 전술한 유형의 모터 펌프 유닛에 있어서, 펌프가 미리 제조된 펌프 모듈로서 구성되며, 펌프 모듈과 펌프 양자가 하우징에 직접 수용된다. 하우징은 모터 펌프 유닛의 모든 기본적인 구성품을 위한 일체형 하우징을 구성한다. 모터용의 별개의 하우징이 불필요할 수 있다. 펌프 모듈은 하우징에 용이하게 삽입되고 미리 조립되는 구조적인 유닛이기 때문에, 설치가 간편하다. 본 발명에 따른 모터 펌프 유닛은 인터페이스의 개수가 보다 적고, 인터페이스가 보다 간단하며, 공차 문제도 또한 단순화된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 모터는 습식 로터 모터(wet-rotor motor)이기 때문에, 유체 냉각될 수 있다. 모터는 소형화의 특징을 갖는 내부 로터 전기 모터이거나 또는 대안으로서 외부 로터 전기 모터일 수 있다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 무센서 모터 제어가 행해진다. 모터의 폐쇄 루프 제어를 위한 홀 센서(Hall sensor) 등의 제거는 모터를 위한 구조적인 공간의 보다 컴팩트한 디자인을 허용한다. 모터를 설치하는 동안, 그러한 센서에 대한 모터의 위치에 관하여, 어떠한 공차도 고려할 필요가 없다.

바람직하게는, 유압 유체 저장고로서의 역할을 하고, 펌프 모듈이 유압 유체를 흡입하는 모터 공간이 하우징에 형성된다. 따라서, 자동으로 모터 공간으로 유입되는 흐름은 모터의 열적 균형을 조정하는데, 이것은 작동중에 발생하는 모터의 열이 유압 유체에 의해 적절한 방식으로 흡수되어 이송되기 때문이다. 유압 유체로의 모터의 열에너지의 방출은 또한 유압 펌프의 상온 시동 성능을 향상시킨다. 모터 펌프 유닛의 유압 액체 저장고의 주요 구성 요소인 모터 공간의 효율적인 활용은 용적 균등화를 위해서 제공되는 유압 액체 저장고의 일부분이 매우 컴팩트하게 설계되도록 한다.

하우징에는 모터 공간에 인접 배치된 전자 유닛이 수용되며, 이 전자 유닛은 모터 공간을 밀봉하는 캐리어 플레이트 상에 조립된다. 따라서, 모든 모터, 전자 구성품 및 모터 구성품은 단일 하우징에 유지된다. 전자 유닛은 동력 전자 구성품을 포함할 수 있으며, 이 동력 전자 구성품은 모터 공간의 반대측을 향하거나, 또는 대안으로서 모터 공간을 향하는 캐리어 플레이트 측면 상에 배치된다. 전술한 제1 대안에 따르면, 동력 전자 구성품은 유압 액체와의 접촉이 방지되며, 캐리어 플레이트에 의한 열 소산에 의해서 간접적으로 냉각된다. 전술한 제2 대안에 따르면, 전력 전자 구성품은 유압 액체에 의해서 직접적으로 냉각된다.

바람직한 실시예에서, 특히 외부 기어 펌프의 사용으로 인해서 발생하는 맥동(脈動)의 감소를 위해서 공진기 공간이 제공된다. 이러한 방식으로 형성되는 공진기는 매우 독립적으로 펌프를 구성할 수 있는데, 즉 공진기 벽의 강성이 실제 펌프 기능과는 독립적으로 설계될 수 있다. 이것은 감쇠 거동의 최적 설계를 증진한다.

제1 실시예에 따르면, 공진기 공간은 하우징에 형성되며, 편평한 펀칭 가공 부품으로서 구성되는 공진기 커버에 의해 폐쇄된다. 그러한 공진기 커버는 강하며, 유리한 비용으로 제조될 수 있다. 제2 실시예에 따르면, 공진기 공간은 하우징 상에 장착되고, 실질적으로 벨 형상인 공진기 커버에 의해 형성된다. 그러한 커버는 다이 캐스팅 가공 부품 또는 딥 드로잉 가공 부품으로서 구성될 수 있다. 이들 양자의 실시예는 공진기가 펌프 내에 형성되거나 또는 예컨대 펌프의 단부면 상에 별개의 구성품으로서 배치되는 종래의 모터 펌프 유닛과는 달리, 공진기를 하우징에 직접 또는 간접적으로 일체화하는 것을 특징으로 한다.

공진기 커버에서, 결합형 압력 제어 체크 밸브가 설치되며, 이것은 개별 밸브의 설치에 비해 시간 및 공간을 절약한다.

공진기 공간에서의 펌프 모듈의 구성은 특히 공간 절약적이라는 것이 입증되었고, 이로 인해서 관련 구성품과 함께 펌프의 구성이 매우 컴팩트해진다. 본 발명의 이러한 다른 양상은 별개의 공진기 또는 펌프에 제공되는 공진기 대신에, 펌프에 의해 발생되는 압력 맥동의 저감도 또한 유압 액체로 충전되고 펌프 모듈을 둘러싸는 공진기 공간에 의해서 달성될 수 있다는 연구 결과를 기초로 한다.

펌프 모듈의 매우 효율적인 장착은 펌프 모듈이 적어도 모터 공간의 경계를 정하는 측벽 상에 편압에 의해 지지되는 방식으로 하우징에 장착된다는 점에서 달성되며, 유압 유체의 압력에 의해 작용되는 상기 편압은 모터를 향하거나 또는 모터의 반대측을 향하는 펌프 모듈 측면의 크기가 상이한 것에서 기인한다. 이러한 방식으로, 모터와의 결합은 시간이 경과함에 따라 느슨해질 수 있는 스크류 없이, 그리고 보다 단순한 감쇠 또는 균등화 요소의 존재 여부에 관계 없이 달성되며, 하우징으로부터 펌프 모듈을 양호하게 분리할 수 있다. 또한, 설치비나 설치 노력이 감소된다.

본 발명에 따른 모터 펌프 유닛의 설치는 모터에 의해 보다 간략해지며, 바람직하게는 전자 유닛도 또한 하우징과 펌프 모듈의 제1 측면으로부터 설치되며, 바람직하게는 공진기의 커버와 컨테이너의 커버도 또한 제2 측면으로부터 설치된다.

하우징은 다이 캐스팅 가공 부품으로서 일체형으로 구성되거나 또는 다이 캐스팅 가공 및 딥 드로잉 가공 부품으로 형성된 일체형으로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 특징 및 장점은 이하의 설명과, 참고용의 바람직한 실시예를 도시하는 도면으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 펌프 유닛의 분해도를 도시한다.

도 2는 도 1의 모터 펌프 유닛의 단면도를 도시한다.

도 3은 제1 실시예에 다른 모터 펌프 유닛의 변형예의 부분적인 단면을 도시한다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 다른 모터 펌프 유닛의 단순화된 분해도를 도시한다.

도 1 및 도 2에는 모터 펌프 유닛(10)이 도시되어 있으며, 도시된 모터 펌프 유닛(10)의 배향은 실질적으로 자동차에서의 최종 설치 위치에 상응한다. 모터 펌프 유닛(10)은 구동 모터(12), 전자 유닛(14) 및 펌프 모듈(16)을 포함한다. 모터 펌프 유닛(10)의 이들 구성품은 양측면으로 개구되어 있는 하우징(18) 내에 수용된다. 하우징(18)의 저부는 하우징 커버(20)에 의해 폐쇄된다. 하우징(18)에는, 모터 공간(22)(도 2 참조)과 공진기 공간(24)이 형성되며, 이 공진기 공간은 공진기 커버(26)에 의해 폐쇄된다. 공진기 커버(26)에는, 결합형 압력 제어 체크 배브(28)가 장착된다. 모터 펌프 유닛(10)은 추가적으로 캡(32)과 복귀 연결부(34)를 구비하는 컵 형상의 컨테이너 커버(30)를 포함한다. 컨테이너 커버(30)는 하우징(18)의 상부 를 폐쇄하고 유압 유체 저장고의 경계를 정하며, 하우징(18)의 내부는 거의 "개방된" 상태로 구성되어 하우징(18)에 수용된 모터 펌프 유닛(10)의 모든 구성품들이 유압 유체로 둘러싸인다.

따라서, 모터 펌프 유닛의 구동 모터(12)는 습식 로터 모터로서 구성되며, 내부 유체 회로의 일체형 구성 요소이다. 구동 모터(12)는 하우징(18)에 장착된 내부 로터 전기 모터로서, 로터(36), 로터(36)에 결합된 샤프트(38) 및 로터(36) 둘레에 배치된 스테이터(40)를 구비한다. 대응하는 하우징(18)의 베어링 구역은 2개의 볼 베어링과, 1개 또는 2개의 미끄럼 베어링 또는 유압 베어링 유닛을 수용하는 핀으로서 구성된다. 모터가 무센서 제어되는데, 즉 홀 센서 구성 없이 모터의 개방 및 폐쇄 루프 제어가 이루어진다.

전자 유닛(14)은 모터 펌프 유닛(10)을 작동시키기고 제어하는 데 필수적인 전자 구성품을 포함한다. 전자 유닛(14)은 독립적인 모듈을 구성하며, (예컨대 알루미늄제) 캐리어 플레이트(42) 상에 조립된다. 캐리어 플레이트(42)는 한편으로는 전자 구성품에서 발생한 열을 수용하는 열 커패시터를 구성하며, 다른 한편으로는 모터 공간(22)에 대하여 밀봉을 행하는 플레이트로서의 역할을 하고, 따라서 캐리어 플레이트는 유압 유체로의 열전달을 촉진시킨다. 전자 유닛(14)의 동력 전자 구성품은 모터 공간(22) 반대측의 캐리어 플레이트(42)상에 배치되어, 유압 유체에 의한 캐리어 플레이트(42)로의 열방출을 통해 간접적으로 냉각된다. 모터 공간(22)을 향하는 측면은 유압 유체와 접촉한다. 변형예로서, 동력 전자 구성품은 모터 공간(22)을 향하는 측면에 배치되어, 유압 유체에 의해 직접적으로 냉각될 수도 있 다.

컴팩트한 펌프 모듈(16)은 미리 조립된 구조적인 유닛을 형성하며, 모든 필수적인 펌프 구성품들을 포함한다. 펌프 모듈(16)은 외부 기어 펌프로 구성되는 것이 바람직하지만, 다른 형태의 펌프로도 또한 구현될 수 있다. 펌프 모듈(16)은 이하에서 보다 상세히 설명할 공진기 공간(24) 내부에 배치되며, 커플링(44)에 의해 모터의 샤프트(38)에 연결된다. 펌프 모듈(16)의 정확한 위치 설정을 위해서, 위치 설정 핀이 펌프 모듈(16)과 일체로 형성된다. 하우징(18)에서, 모터 공간(22)의 경계를 정하는 벽에 펌프 모듈(16)을 실제적으로 고정하는 것은 절대적으로 필수적인 것은 아닌데, 그 이유는 유압 유체로 충전된 공진기 공간(24) 내의 펌프 모듈(16)이 시동된 후에 압력의 인가로 인한 편압에 의해서 상기 벽에 대하여 가압되기 때문이다. 이 편압은 크기가 상이한 표면적들로부터 비롯되며, 이들 표면적에는 구동 모터(12)을 향하는 펌프 모듈(16)의 측면과 구동 모터(12) 반대측의 측면에 대하여 압력이 작용한다. 그러나, 변형예 또는 추가적으로, 펌프 모듈(16)이 예컨대 스크류 결합에 의해서 고정될 수 있다.

공진기 공간(24)에 의해서 형성되는 모터 펌프 유닛(10)의 공진기는 특히 외부 기어 펌프에 의해서 발생하는 유압 액체의 맥동을 저감시키는 역할을 하며, 공진기는 하우징(18)의 대형 일체형 구성품으로서 구성된다. 공진기는 대형의 편평한 펀칭 가공된 금속부인 공진기 커버(26)에 의해 폐쇄된다. 공진기 커버(26)는 스크류에 의해 하우징(18) 상에 고정되지만, 변형예로서 스크류 커버로서 구성될 수도 있다.

공진기 커버(26)에 장착된 결합형 압력 제어 체크 밸브(28) 대신에, 변형예로서 대응하는 2개의 개별 밸브가 마련될 수도 있으며, 이들 밸브 또는 구성품은 또한 하우징(18)의 공진기 영역에 적어도 부분적으로 장착되거나 또는 하우징 내에 통합될 수 있다.

모터 펌프 유닛(10)의 유압 유체 저장고의 주요 구성품은 모터 공간(22)에 의해 구성되며, 이 모터 공간으로부터 펌프가 유압 유체를 흡입한다. 주로 공진기 둘레에 배치되는, 용적 균등화를 위한 저장고의 잔부는 매우 컴팩트한 구성이다. 그러나, 이 잔부는 대안으로서 호스에 의해 모터 펌프 유닛(10)에 연결된 별개의 균등화 탱크로서 구성되거나 또는 모터 펌프 유닛(10) 상에 배치된 균등화 연결 부재로서 구성될 수도 있다.

하우징(18)은 다이 캐스팅 가공 부품으로 구성되거나 또는 다이 캐스팅 가공 부품과 딥드로잉 가공 부품의 조합체로서 구성되는 것이 바람직하다. 앞서 언급한 바와 같이, 하우징(18)은 공진기 부분과 유압 유체 저장고 부분을 포함한다. 또한, 하우징(18)은 (하우징의 높이에 대하여) 하우징 중앙 구역에 압력 유출부와 복수 개의 외측 고정 포인트(48)를 구비한다.

모터 펌프 유닛(10) 구조는 모터 구성품과 전자 구성품이 일측부로부터 하우징(18)내로 또는 하우징 상으로 설치되고, 유압 구성품[특히 펌프 모듈(16), 공진기 커버(26), 압력 제어 체크 밸브(28)]을 타측부로부터 하우징 내로 또는 하우징 상으로 설치할 수 있도록 설계된다.

도 3에 본 발명에 따른 모터 펌프 유닛(10)의 변형예가 도시되어 있으며, 여 기에서는 구조적인 공간상의 문제로 인하여 다른 방식으로 설치한다. 펌프 모듈이 모터(12) 아래에 배치되어 있는 구성에 따르면, 역배향을 제외하고는 구조가 크게 변하지 않는다. 그러나, 여기서는 압력 제어 체크 밸브(28)가 공진기 커버(26) 내에 유지되지 않고, 펌프 모듈(16)과 구동 모터(12) 사이의 하우징 영역에 배치되어 모터 공간(22) 내로 돌출된다.

도 4에 도시되어 있는 실시예에서는, 전술한 실시예와는 달리 공진기 공간(24)이 실질적으로 벨 형상의 공진기 커버(26')에 의해 형성된다. 여기에서, 벨 형상의 공진기 커버(26')는 편평한 펀칭 가공 부품으로 형성되지 않고, 다이 캐스팅 가공 또는 딥 드로잉 가공 부품으로 구성된다.

Claims

하우징(18)과, 펌프와, 구동 모터(12)를 포함하는 자동차의 동력 조향 시스템용 모터 펌프 유닛에 있어서,

상기 펌프는 미리 제조된 펌프 모듈(16)로서 구성되고, 상기 펌프 모듈(16)과 모터(12) 양자는 하우징(18) 내에 직접 수용되는 것을 특징으로 하는 모터 펌프 유닛.
제1항에 있어서, 상기 모터(12)는 내부 로터 전기 모터인 것을 특징으로 하는 모터 펌프 유닛.
제1항에 있어서, 상기 모터(12)는 외부 로터 전기 모터인 것을 특징으로 하는 모터 펌프 유닛.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 무센서 모터 제어가 행해지는 것을 특징으로 하는 모터 펌프 유닛.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모터(12)는 습식 로터 모터인 것을 특징으로 하는 모터 펌프 유닛.
제5항에 있어서, 상기 하우징(18)에는 모터 공간(22)이 형성되고, 이 모터 공간은 펌프 모듈(16)이 유압 유체를 흡입하는 유압 유체 저장고로서의 역할을 하는 것을 특징으로 하는 모터 펌프 유닛.
제6항에 있어서, 상기 하우징(18)에는 전자 유닛(14)이 수용되고, 이 전자 유닛은 상기 모터 공간(22)에 인접 배치되며, 모터 공간(22)을 밀봉하는 캐리어 플레이트(42) 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 모터 펌프 유닛.
제7항에 있어서, 상기 전자 유닛(14)은 동력 전자 구성품들을 포함하고, 이들 전자 구성품들은 모터 공간(22)의 반대측을 향하는 캐리어 플레이트(42)의 측면에 배치되는 것을 특징으로 하는 모터 펌프 유닛.
제7항에 있어서, 상기 전자 유닛(14)은 동력 전자 구성품들을 포함하고, 이들 전자 구성품들은 모터 공간(22)을 향하는 캐리어 플레이트(42)의 측면에 배치되는 것을 특징으로 하는 모터 펌프 유닛.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 공진기 공간(24)이 마련되는 것을 특징으로 하는 모터 펌프 유닛.
제10항에 있어서, 상기 공진기 공간(24)은 하우징(18) 내에 형성되며, 편평 한 펀칭 가공된 부품으로서 구성되는 공진기 커버(26)에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 모터 펌프 유닛.
제10항에 있어서, 상기 공진기 공간(24)은 실질적으로 하우징(18) 상에 장착되는 벨 형상의 공진기 커버(26')에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 모터 펌프 유닛.
제12항에 있어서, 상기 벨 형상의 공진기 커버(26')는 다이 캐스팅 가공 또는 딥 드로잉 가공 부품으로서 구성되는 것을 특징으로 하는 모터 펌프 유닛.
제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공진기 커버(26; 26') 내에는 결합형 압력 제어 체크 밸브(28)가 설치되는 것을 특징으로 하는 모터 펌프 유닛.
제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 용적 균등화를 위해서 제공되는 유압 유체 저장고의 일부는 공진기 공간(24) 둘레에 배치되는 것을 특징으로 하는 모터 펌프 유닛.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용적 균등화를 위해 제공되는 유압 유체 저장고의 일부는 호스를 통해 모터 펌프 유닛(10)에 연결된 별개의 균등화 탱크로서 구성되거나 또는 모터 펌프 유닛(10) 상에 배치된 균등화 결합 부재로서 구성되는 것을 특징으로 하는 모터 펌프 유닛.
제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 펌프 모듈(16)은 공진기 공간(24)에 배치되는 것을 특징으로 하는 모터 펌프 유닛.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 펌프 모듈(16) 상에 위치 설정 핀이 제공되는 것을 특징으로 하는 모터 펌프 유닛.
제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 펌프 모듈(16)은 적어도 모터 공간(22)의 경계를 정하는 벽 상에 편압에 의해 지지되는 방식으로 하우징(18) 내에 장착되고, 유압 유체에 의한 압력에 의해 작용되는 상기 편압은 모터(12)를 향하거나 모터(12)의 반대측을 향하는 펌프 모듈(16) 측면의 크기가 상이한 것에서 기인하는 것을 특징으로 하는 모터 펌프 유닛.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징(18)의 일측면을 폐쇄하고 유압 유체 저장고의 경계를 정하는 컨테이너 커버(30)가 제공되는 것을 특징으로 하는 모터 펌프 유닛.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 펌프 모듈(16)과 모터(12) 사이의 하우징 구역에는 결합형 압력 제어 체크 밸브(28)가 배치되는 것을 특징으로 하는 모터 펌프 유닛.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모터(12)는 하우징(18)의 제1 측면으로부터 설치 가능하며, 상기 펌프 모듈(16)은 하우징(18)의 제2 측면으로부터 설치 가능한 것을 특징으로 하는 모터 펌프 유닛.
제22항 및 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 유닛(14)도 또한 하우징의 제1 측면으로부터 설치 가능한 것을 특징으로 하는 모터 펌프 유닛.
제22항 또는 제23항 및 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공진기 커버(26; 26')와 컨테이너 커버(30)도 또한 하우징의 제2 측면으로부터 설치 가능한 것을 특징으로 하는 모터 펌프 유닛.
제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징(18)은 다이 캐스팅 가공 부품으로서 일체형으로 구성된 것을 특징으로 하는 모터 펌프 유닛.
제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징(18)은 다이 캐스팅 가공 부품과 딥 드로잉 가공된 부품으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 모터 펌프 유닛.