KR20190121450A - 열교환기 일체형 전동식 오일펌프 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 오일펌프 시스템에 관한 것으로서, 전동식 오일펌프(EOP)를 탑재한 차량에서 전동식 오일펌프와 오일을 냉각하기 위한 열교환기, 그리고 오일 사용 부품을 서로 직결하여 일체로 통합한 모듈 구성을 가짐으로써 차량에서의 설치공간 축소와 원가 절감이 가능해지는 열교환기 일체형 전동식 오일펌프 시스템을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 모터의 동력에 의해 펌핑부가 작동하여 오일을 흡입하고 오일 사용 부품으로 압송하는 전동식 오일펌프; 및 라디에이터에서 냉각된 냉각수와 상기 전동식 오일펌프에서 압송되는 오일이 통과하도록 구비되고, 상기 냉각수와 오일 사이의 열교환에 의해 상기 압송되는 오일의 냉각이 이루어지는 열교환기를 포함하고, 상기 열교환기가 전동식 오일펌프와 오일 사용 부품에 각각 접합 및 직접 결합되어 있는 상태로 일체화되는 것을 특징으로 하는 열교환기 일체형 전동식 오일펌프 시스템이 개시된다.

Description

열교환기 일체형 전동식 오일펌프 시스템{Electric oil pump system integrated with heat exchanger}

본 발명은 차량의 오일펌프 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전동식 오일펌프(EOP)를 탑재한 차량에서 전동식 오일펌프와 오일 냉각을 위한 열교환기, 그리고 오일 사용 부품을 서로 직결하여 일체로 통합한 모듈 구성을 가짐으로써 차량에서의 설치공간 축소와 원가 절감이 가능해지는 열교환기 일체형 오일펌프 시스템에 관한 것이다.

가솔린 차량이나 디젤 차량과 같은 일반 엔진 차량에서는 엔진에 연결되어 엔진 동력으로 구동하는 기계식 오일펌프(Mechanical Oil Pump, MOP)를 주로 사용하였으나, 엔진이 부재하거나 엔진 사용이 제한되는 친환경차량에서는 전동식 오일펌프(Electric Oil Pump, EOP)를 사용하고 있다.

일례로, 하이브리드 차량에는 엔진 클러치 및 변속기 등을 구동하는데 필요한 오일을 압송하여 공급하는 오일펌프가 구비되고, 엔진을 사용하지 않는 전기차 주행 모드, 즉 EV(Electric Vehicle) 모드가 존재하므로, 엔진 동력으로 구동하는 기계식 오일펌프(MOP)와 함께, 모터 동력으로 구동하는 전동식 오일펌프(EOP)가 구비된다.

최근 하이브리드 차량에서는 연비 개선을 위해 기계식 오일펌프를 삭제하거나 용량을 축소하고 있으며, 이에 전동식 오일펌프의 사용영역 및 빈도가 늘고 있다.

차량에서 전동식 오일펌프는 차량 구동원인 엔진과 무관하게 별도 모터를 사용하여 구동하므로 오일의 공급유량을 조절할 수 있는 이점이 있다.

이와 같은 전동식 오일펌프는 하이브리드 차량(HEV)뿐만 아니라 엔진 없이 모터를 차량 구동원으로 사용하는 친환경차량, 예컨대 연료전지의 발전전력으로 모터를 구동하여 주행하는 연료전지 차량(FCEV)이나, 배터리의 충전전력으로 모터를 구동하여 주행하는 순수 전기 차량(EV)에도 적용되고 있다.

또한, 전동식 오일펌프(이하 'EOP'라 칭함)를 사용하는 차량, 예를 들어 하이브리드 차량에는 EOP와 함께, EOP를 구동하고 제어하는 일종의 제어기인 오일펌프 제어유닛(Oil Pump Control Unit, 이하 'OPU'라 칭함)이 구비된다.

일반적으로 차량에서 사용되는 EOP는 OPU를 통해 배터리의 전력을 공급받아 구동 및 제어되는 모터와, 상기 모터의 동력에 의해 로터가 회전되면서 오일을 흡입 및 압송하는 펌핑부를 포함하여 구성된다.

이러한 EOP의 구성에서 모터의 회전축과 펌핑부의 로터는 회전력 전달이 가능하도록 기계적으로 연결되어 있고, EOP의 모터가 OPU에 의해 구동 및 제어된다.

한편, EOP가 공급하는 오일은 자동변속기나 엔진 클러치 등에서 작동유로 사용될 수 있고, 그 밖에 차량에서 윤활, 냉각, 유압 제공의 목적으로 사용될 수 있다.

예를 들면, 친환경차량에서 차량 구동원이 되는 모터, 즉 차량을 구동하기 위한 구동모터의 경우 EOP가 공급하는 오일에 의해 냉각 및 윤활될 수 있고, 감속기에서도 EOP가 공급하는 오일에 의해 윤활이 이루어질 수 있다.

최근 친환경차량에 장착되는 모터, 예를 들어 구동모터의 냉각을 극대화하는 동시에 구동모터의 사이즈를 줄이기 위해 전동식 오일펌프를 사용하여 구동모터에 직접 오일을 분사하는 기술이 알려져 있다.

이때, 모터를 냉각하는 동안 가열된 오일을 냉각하기 위해 열교환기(오일 쿨러)가 사용될 수 있고, 열교환기는 가열된 오일을 냉각수를 이용하여 냉각시키는 역할을 한다.

도 1은 구동모터 및 오일의 냉각을 위한 종래의 장치 구성을 예시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 냉각수에서 열을 방출하기 위한 열교환기인 라디에이터(1)와, 오일을 냉각하기 위한 열교환기인 오일 쿨러(3)가 구비되고, 상기 라디에이터(1)에서는 냉각수와 공기 사이의 열교환에 의해 냉각수로부터 열이 방출됨으로써 냉각수의 냉각이 이루어진다.

상기 오일 쿨러(3)에서는 냉각수와 오일이 통과하도록 구비되어 냉각수와 오일 사이의 열교환에 의해 오일이 냉각되고, 이때 오일 쿨러(3)를 통과하는 냉각수는 라디에이터(1)를 거치는 동안 열을 방출하여 냉각된 냉각수이다.

즉, 워터펌프(Electric Water Pump, EWP)(2)가 구동하여 냉각수를 흡입 및 압송하면, 압송되는 냉각수가 라디에이터(1)와 오일 쿨러(3) 사이를 연결하고 있는 냉각수 라인(4)을 따라 순환하는데, 이때 라디에이터(1)에서 열을 방출한 냉각수가 오일 쿨러(3)를 통과하게 된다.

또한, 냉각하고자 하는 오일, 즉 구동모터(6)를 냉각한 뒤 오일 라인(10)을 따라 흐르는 오일이 오일 쿨러(3)를 통과하게 된다.

이로써 오일 쿨러(3)에서 냉각수와 오일 사이의 열교환이 이루어지면서 오일이 냉각수에 의해 냉각되고, 이때 냉각된 오일이 EOP(5)에 의해 다시 구동모터(6)로 공급되어 구동모터의 냉각에 사용된다.

상기 오일은 구동모터(6) 외에도, 변속기(7), 감속기(8), 엔진 클러치(9) 등에도 공급될 수 있으며, 열교환기(오일 쿨러)(3)가 오일을 사용하는 각 부품, 즉 변속기(7)나 감속기(8), 엔진 클러치(9) 등의 부품으로부터 파이프 등의 오일 라인(10)을 통해 오일을 공급받게 되고, 더불어 열교환기(3)가 파이프 등의 냉각수 라인(4)을 통해 냉각수를 공급받게 된다.

도 2는 종래기술에 따른 전동식 오일펌프와 오일 냉각용 열교환기를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, EOP(5)는 오일을 흡입하여 압송하도록 구비되고, EOP(5)가 구동하여 오일을 흡입하면, 그 흡입력이 EOP(5)의 흡입구를 통해 열교환기(즉 오일 쿨러)(3) 내 오일 유로에 작용하고, 따라서 열교환기(3) 내 오일 유로를 통해 오일 사용 부품인 변속기(7)로부터 EOP(5)의 흡입구를 통해 오일이 흡입되어진다.

이에 오일 사용 부품(7)으로부터 흡입되는 오일은 열교환기(3) 내 오일 유로를 통과한 후 EOP(5)의 흡입구를 통해 흡입되어지는데, 이때 열교환기(3) 내에는 냉각수가 통과할 수 있는 별도의 유로, 즉 냉각수 유로가 구비되고, 결국 열교환기(3)에서 냉각수 유로를 통과하는 냉각수와 오일 유로를 통과하는 오일 사이의 열교환이 이루어지면서 오일의 냉각이 이루어지게 된다.

도 2와 같은 구성에서 열교환기(3)는 냉각수를 이용하여 오일을 냉각하기 위한 것으로, 차가운 냉각수와 뜨거운 오일 사이의 열교환이 수행되는 통상의 오일 쿨러가 될 수 있다.

이와 같은 구성에서는 EOP(5)와 열교환기(3), 오일 사용 부품(7)이 한정된 차량 내 공간에서 근접 배치되더라도 파이프나 호스, 튜브, 관 등의 별도 오일 라인(10)을 통해 서로 연결된다.

즉, EOP(5)의 흡입구와 열교환기(3)의 오일 출구가 파이프나 호스, 튜브, 관 등의 오일 라인(10)을 통해 연결되고, 마찬가지로 열교환기(3)의 오일 입구가 오일 사용 부품(7)의 오일 출구와 파이프나 호스, 튜브, 관 등의 오일 라인(10)을 통해 연결된다.

이러한 종래기술의 구성에서는 EOP(5)가 흡입구를 통해 오일을 흡입할 때, 오일 사용 부품(7)에서 배출된 오일이 열교환기(3) 내 오일 유로를 경유하여 EOP(5)의 흡입구로 들어가게 된다.

결국, EOP(5)의 흡입구와 오일 사용 부품(7)의 출구 사이에 긴 오일 유로를 가지는 열교환기가 구성될 경우, EOP(5)의 흡입구에서 캐비테이션이 발생할 위험이 높다.

또한, 전술한 바와 같이, 종래기술에 따르면, 오일 냉각을 위한 열교환기(3)와 각 부품(7) 사이가 파이프나 호스, 튜브, 관 등의 오일 라인(10)에 의해 길게 연결된 구조로 되어 있다.

이에 따라, 종래기술에서는 배관을 위해 추가적인 패키지 공간이 요구되는 것은 물론, 원가가 상승하는 문제점이 나타나고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 전동식 오일펌프(EOP)를 탑재한 차량에서 전동식 오일펌프와 오일 냉각을 위한 열교환기, 그리고 오일 사용 부품을 서로 직결하여 일체로 통합한 모듈 구성을 가짐으로써 차량에서의 설치공간 축소와 원가 절감이 가능해지는 열교환기 일체형 전동식 오일펌프 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 모터의 동력에 의해 펌핑부가 작동하여 오일을 흡입하고 오일 사용 부품으로 압송하는 전동식 오일펌프; 및 라디에이터에서 냉각된 냉각수와 상기 전동식 오일펌프에서 압송되는 오일이 통과하도록 구비되고, 상기 냉각수와 오일 사이의 열교환에 의해 상기 압송되는 오일의 냉각이 이루어지는 열교환기를 포함하고, 상기 열교환기가 전동식 오일펌프와 오일 사용 부품에 각각 접합 및 직접 결합되어 있는 상태로 일체화되는 것을 특징으로 하는 열교환기 일체형 전동식 오일펌프 시스템을 제공한다.

여기서, 상기 전동식 오일펌프에서 압송되는 오일이 토출되는 펌핑부의 토출구가 상기 열교환기 내 오일 유로의 오일 입구와 직접 결합되고, 상기 열교환기 내 오일 유로의 오일 출구가 상기 오일 사용 부품의 오일 입구에 직접 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열교환기를 관통하는 직통 관로가 설치되고, 상기 전동식 오일펌프에서 오일이 흡입되는 펌핑부의 흡입구와, 상기 오일 사용 부품의 오일 출구 사이가 상기 직통 관로에 의해 연결되어, 오일 사용 부품으로부터 직통 관로를 통해 전동식 오일펌프로의 오일 흡입이 이루어지도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 라디에이터와 워터펌프, 열교환기 사이에 냉각수 순환을 위한 냉각수 라인이 연결되고, 상기 워터펌프가 냉각수를 흡입 및 압송하여 냉각수 라인을 따라 순환시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전동식 오일펌프의 모터에 오일이 통과할 수 있는 오일 유로가 구비되고, 상기 펌핑부에서 압송되는 오일 중 일부가 상기 모터 측 오일 유로를 통과하는 동안 모터의 냉각이 이루어지도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전동식 오일펌프의 펌핑부에는 오일이 흡입되는 흡입구, 및 압송되는 오일이 토출되는 토출구가 구비되고, 상기 전동식 오일펌프의 펌핑부에서 상기 토출구로 연결되어 토출구로 압송되는 오일이 흐르는 출구측 유로로부터 상기 모터 측 오일 유로가 분기되어, 상기 출구측 유로를 통해 압송되는 오일 중 일부가 상기 모터 측 오일 유로로 흐르도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모터 측 오일 유로는, 전동식 오일펌프의 펌핑부에서 흡입구와 연결되어 흡입구에서 흡입되는 오일이 흐르는 입구측 유로로 연결되는 것을 특징으로 한다.

이로써, 본 발명에 따른 전동식 오일펌프 시스템에서는 전동식 오일펌프(EOP)가 오일 냉각을 위한 열교환기와 일체화되어 통합됨으로써 부피 축소 및 차량에서의 점유공간 축소가 가능해지고, 전동식 오일펌프와 열교환기의 패키지 측면에서 종래에 비해 유리해지는 이점이 있게 된다.

또한, 전동식 오일펌프와 열교환기, 오일 사용 부품 사이를 연결하기 위한 파이프나 호스, 튜브, 관 등 부품의 삭제 및 그 조립 공정의 삭제가 가능해지고, 따라서 원가 절감의 이점이 있게 된다.

또한, 오일 경로의 최적화 및 축소를 통해 오일 양의 축소가 가능해지고, 관로 저항 등이 저감되면서 오일 순환 효율 및 전동식 오일펌프 효율의 향상이 가능해지며, 전동식 오일펌프의 냉각에 따른 모터 용량의 축소가 가능해지므로 그에 따른 부피 축소 및 원가 절감의 효과를 기대할 수 있게 된다.

도 1은 구동모터 및 오일의 냉각을 위한 종래의 장치 구성을 예시한 도면이다.
도 2는 종래기술에 따른 전동식 오일펌프와 오일 냉각용 열교환기를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열교환기 일체형 전동식 오일펌프 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 열교환기 일체형 전동식 오일펌프 시스템을 좀더 구체적으로 예시한 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열교환기 일체형 전동식 오일펌프 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 열교환기 일체형 전동식 오일펌프 시스템을 좀더 구체적으로 예시한 도면이다.

본 발명은 전동식 오일펌프(EOP,20)를 탑재한 차량에서 전동식 오일펌프(20)와 오일 냉각을 위한 열교환기(30), 그리고 오일 사용 부품(40)을 서로 직결하여 일체로 통합한 모듈 구성을 가짐으로써 차량에서의 설치공간 축소와 원가 절감이 가능해지는 열교환기 일체형 전동식 오일펌프 시스템을 제공하고자 하는 것이다.

이러한 본 발명의 전동식 오일 펌프 시스템이 장착되는 차량은, 기존에 전동식 오일펌프를 사용하던 차량은 물론, 하이브리드 차량, 연료전지 차량, 순수 전기 차량과 같은 친환경차량이 될 수 있다.

그리고, 본 발명의 전동식 오일펌프 시스템은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 전동식 오일펌프(20)와 열교환기(30), 오일 사용 부품(40)이 일체로 직결된 통합 모듈의 구성을 가지며, 이때 오일 냉각을 위한 열교환기(30)가 전동식 오일펌프(20)와 오일 사용 부품(40) 사이에 배치되는 형태로 일체화될 수 있다.

본 발명에서 전동식 오일펌프(20)는 모터(21)에 의해 구동되는 것으로서, 미도시된 오일펌프 제어유닛(OPU)을 통해 배터리의 전력을 공급받아 구동 및 제어되는 모터(21)와, 상기 모터(21)의 동력에 의해 로터가 회전되면서 오일을 흡입 및 압송하는 펌핑부(22)를 포함하는 것이 될 수 있다.

전동식 오일펌프(20)에서 모터(21)의 회전축과 펌핑부(22)의 로터는 회전력 전달이 가능하도록 기계적으로 연결된다.

이러한 전동식 오일펌프(20)에서, 모터(21)가 오일펌프 제어유닛(OPU)에 의해 구동 및 제어될 때, 모터(21)의 동력에 의해 회전되는 펌핑부(22)가 조절된 유량의 오일을 흡입 및 압송하게 된다.

본 발명에서 전동식 오일펌프가 공급하는 오일은 상기와 같이 자동변속기에서 작동유로 사용되는 것일 수 있고, 그 밖에 엔진 클러치 등에서 작동유로 사용되는 것일 수 있으며, 그 밖에 차량에서 윤활, 냉각, 유압 제공의 목적으로 사용되는 것일 수 있다.

예를 들면, 차량 구동원인 모터, 즉 차량을 구동하기 위한 구동모터의 경우 본 발명의 전동식 오일펌프가 공급하는 오일에 의해 냉각 및 윤활될 수 있고, 감속기에서도 본 발명의 전동식 오일펌프가 공급하는 오일에 의해 윤활될 수 있다.

본 발명의 전동식 오일펌프 시스템에서 전동식 오일펌프(20)를 구성하고 있는 모터(21)와 펌핑부(22)의 구성에 대해서는, 기존의 전동식 오일펌프의 구성과 비교하여 차이가 없음은 물론 통상의 기술자에게 잘 알려진 공지의 기술 구성이므로, 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명에서 전동식 오일펌프로는, 모터의 회전축과 펌핑부의 로터가 회전력 전달 가능하게 연결되어 모터의 회전력에 의해 로터가 회전될 때 펌핑부가 오일을 흡입하고 압송할 수 있는 구성을 가지는 것이라면, 적용이 가능하고, 공지의 전동식 오일펌프 중 하나의 형태가 채택 가능하다.

예를 들면, 하이브리드 차량에서 널리 사용되고 있는 전동식 오일펌프의 형태인 내접 기어식 오일펌프(internal gear type oil pump)의 적용이 가능하다.

공지된 바와 같이, 로터리 기어 펌프 중 한 형태인 내접 기어식 오일펌프에서는, 펌핑부가 치 형상을 가지는 두 로터, 즉 이너 로터와 아우터 로터를 포함하여 구성되고, 상기 이너 로터가 모터의 회전축에 회전력 전달 가능하게 연결된다.

그 밖에, 본 발명에서 전동식 오일펌프는 로터에 베인이 설치된 펌핑부를 가지는 베인 펌프의 형태가 될 수 있고, 또는 로터에 구동기어가 설치되고 구동기어에 피동기어가 치합된 펌핑부를 가지는 외접 기어식 펌프의 형태가 될 수도 있다.

또한, 본 발명의 전동식 오일펌프 시스템에서는 전동식 오일펌프(20)가 열교환기(30)와 일체로 직결되고, 상기 열교환기(30)가 오일 사용 부품(40)과 일체로 직결된다.

여기서, 열교환기(30)는 내부에 냉각수가 통과하는 냉각수 유로(32)와 오일이 통과하는 오일 유로(33)를 가지는 것으로, 냉각수와 오일이 열교환기(30) 내부에 구비된 각각의 유로(32,33)를 통과하도록 되어 있고, 이로써 열교환기(30)에서 냉각수와 오일 사이의 열교환이 이루어지도록 되어 있다.

이때, 라디에이터(1)를 통과하는 동안 공기와의 열교환에 의해 냉각된 냉각수가 워터펌프(EWP,2)에 의해 압송되어 열교환기(30) 내 냉각수 유로(32)를 통과하고, 반면 오일의 경우 전동식 오일펌프(20)(이하 'EOP'라 칭함)에서 토출 및 압송되는 오일이 열교환기(30) 내 오일 유로(33)를 통과하며, 이렇게 열교환기(30) 내에서 냉각수 유로(32)를 통과하는 냉각수와 오일 유로(33)를 통과하는 오일 사이에 열교환이 이루어진다.

상기 열교환기(30)에서는 온도가 상대적으로 높은 오일에서 온도가 상대적으로 낮은 냉각수로 열이 전달되는 열교환이 이루어지며, 이로써 냉각수에 의해 오일이 냉각된다.

이렇게 냉각수에 의해 냉각되어 온도가 낮아진 오일이 오일 사용 부품(40)으로 공급되고, 반대로 오일 사용 부품(40)을 순환한 오일은, 열교환기(30) 내부의 오일 유로가 아닌, 상기 열교환기(30)를 관통하도록 설치된 별도의 직통 관로(31)를 통과하여 열교환 없이 바로 EOP(20)로 흡입된다.

그리고, 도 3 및 도 4에 예시된 바와 같이, 열교환기(30)는 오일 유로(33)와 냉각수 유로(32)가 교대로 적층된 적층형 열교환기(30)가 될 수 있고, 이러한 적층형 열교환기(30)의 상세한 유로 구조에 대해서는 다양하게 알려져 있으므로 본 명세서에서 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 4를 참조하면, EOP(20)에서도 오일을 흡입하여 압송하는 펌핑부(22)가 오일 냉각을 위한 열교환기(30)와 직접 접촉한 상태로 일체로 결합되고 있으며, 이러한 열교환기(30)가 오일 사용 부품(40)과도 직접 접촉한 상태로 일체로 결합됨을 볼 수 있다.

즉, 도 4의 실시예에서, EOP(20)의 펌핑부(22)와 열교환기(30)의 상면부가 상호 접합되어 일체로 결합되고, EOP(20)의 펌핑부(22)에 구비된 토출구(27)가 열교환기(30)의 오일 유로(33)의 오일 입구와 직결된다.

상기 열교환기(30)의 하면부는 오일 사용 부품(40)의 체결면에 접합 및 일체로 결합되고, 이때 열교환기(30)의 오일 유로(33)의 오일 출구가 오일 사용 부품(40)의 오일 입구에 직결된다.

도 4를 참조하면, 열교환기(30) 내부에 냉각수가 통과하는 냉각수 유로(32)와 오일이 통과하는 오일 유로(33)가 교대로 겹겹이 적층됨을 볼 수 있으며, 이러한 냉각수 유로와 오일 유로의 구조 및 형태는 예시적인 것으로, 이러한 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 전동식 오일펌프 시스템의 열교환기(30)로서, 내부에 냉각수 유로와 오일 유로가 구비되고 상기 두 유로를 통과하는 냉각수와 오일 사이에 열교환이 이루어질 수 있도록 구성된 것이라면, 공지의 열교환기 형태 중 하나가 채택되어 적용될 수 있다.

상기 유로 구조로서, 예를 들면, 하나의 유로가 다른 유로 내부에 삽입된 구성(예를 들어, 오일 유로가 냉각수 유로 내부에 삽입된 구성)이 되거나, 코어(core) 내부에 냉각수와 오일 중 하나의 유체가 통과하도록 되어 있다면, 열교환기 내에서 상기 코어 외측의 핀(fin) 주변으로 나머지 다른 유체가 통과하도록 한 구성일 수 있다.

여기서, 상기 코어의 형상은 사각이나 원형 등으로 특정하게 한정하지는 않는다.

본 발명의 전동식 오일펌프 시스템에서 열교환기(30)는 구동모터의 냉각에 사용된 오일을 냉각하기 위한 오일 쿨러가 될 수도 있으며, 이때 오일 쿨러로는 공지의 적층형 오일 쿨러가 적용 가능하다.

상기 적층형 오일 쿨러에 대해서는 다양한 형태가 알려져 있으므로 본 명세서에서 상세한 설명을 생략하기로 한다.

또한, 상기 라디에이터(1)는 냉각수의 열을 방출하기 위한 구성부로서, 이러한 라디에이터(1)와 워터펌프(2), 열교환기(30) 사이에 냉각수 순환을 위한 냉각수 라인(4)이 연결되고, 상기 워터펌프(2)가 냉각수를 흡입 및 압송하여 냉각수 라인(4)을 따라 순환시킨다.

상기 워터펌프(2)는 전동식 워터펌프(Electric Water Pump, EWP)가 될 수 있으며, 워터펌프(2)가 구동하여 냉각수를 흡입 및 압송하게 되면, 열교환기(30)와 라디에이터(1) 사이의 냉각수 라인(4)을 따라 냉각수가 순환된다.

또한, 본 발명에서 오일 사용 부품(40)은 변속기(Auto transmission, AT, 40)가 될 수 있고, EOP(20)가 구동하면, EOP(20)가 변속기(40)로부터 오일필터(41)를 통해 오일을 흡입한 뒤, 이후 오일을 밸브바디(42)로 압송하여, 압송된 오일이 밸브바디(42)를 통해 변속기(40)의 각 요소로 공급될 수 있도록 한다.

이를 위해, EOP(20)와 오일 사용 부품(40)(예를 들면, 변속기)이 열교환기(30)를 개재한 상태로 일체화되어 통합된 모듈 구성을 가지는 전동식 오일펌프 시스템에서, 열교환기(30) 내부에는 EOP(20)의 펌핑부(22)에 구비된 흡입구(23)와 오일 사용 부품(40)의 오일 출구 사이를 연결하는 직통 관로(31)가 설치된다.

실시예에서, 상기 직통 관로(31)는 열교환기(30)의 내부를 관통하도록 설치되며, 이때 직통 관로(31)의 일단부는 EOP(20)의 흡입구(23)에 연결되고, 상기 직통 관로(31)의 타단부는 오일 사용 부품(40)의 오일 출구, 예컨대 변속기(40)에서도 내부 또는 일측에 부설된 오일필터(41)의 오일 출구에 연결될 수 있다.

이렇게 EOP(20)의 흡입구(23)에 직통 관로(31)를 연결하여, EOP(20)의 흡입구(23)를 통해 흡입되는 오일이 열교환기(30) 내 오일 유로(33)를 통과하지 않고 상기 직통 관로(31)를 통해 바로 오일 사용 부품(40)으로부터 흡입되도록 하는바, 이 경우 EOP(20)의 흡입시 캐비테이션의 발생을 줄일 수 있고, 펌프의 수명을 늘릴 수 있게 된다.

만약, EOP(20)가 구동하여 그 흡입력에 의해 오일 사용 부품(40)으로부터 흡입되는 오일이 열교환기(30) 내부의 오일 유로(33)를 통과하여 EOP(20)의 흡입구(23)로 들어오게 한다면, 열교환기(30) 내 오일 유로(33)에서의 오일 압력 손실에 의해 EOP(20)의 흡입시 캐비테이션이 발생하고, 이는 펌프의 수명을 크게 단축시킬 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 '오일 사용 부품(40)(오일필터(41)) → 직통 관로(31) → EOP(20)의 흡입구(23) → 펌핑부(22) → EOP(20)의 토출구(27) → 열교환기(30) 내 오일 유로(33) → 오일 사용 부품(40)'의 경로로 오일이 흐를 수 있도록 한다.

이와 같이 본 발명에서는 오일 사용 부품(40)에서 EOP(20)의 흡입구(23)로 오일이 흡입되도록 하기 위해, 오일 사용 부품(40)에서 EOP(20)의 흡입구(23)를 별도의 외부 파이프나 호스, 튜브, 관 등을 통해 연결하는 것이 아닌, 열교환기(30) 내부에 냉각수 유로(32)와 오일 유로(33)를 관통하는 직통 관로(31)를 삽입하여, 상기 직통 관로(31)를 통해 EOP(20)의 흡입구(23)를 오일 사용 부품(40)(오일필터(41))에 직결함으로써, EOP(20)의 오일 흡입이 상기 직통 관로(31)를 통해 오일 사용 부품(40)으로부터 직접 이루어지도록 한다.

바람직한 실시예에서, EOP(20)의 흡입구(23)와 직통 관로(31)의 일단부 사이에는 오일의 누출이 발생하지 않도록 누유 방지용 실링부재가 개재될 수 있고, 마찬가지로 직통 관로(31)의 타단부와 오일필터(41)의 오일 출구 사이나, 직통 관로(31)와 열교환기(30) 내 냉각수 유로(32) 및 오일 유로(33) 사이 등에 오일의 누출 및 냉각수의 누출이 발생하지 않도록 누유 및 누수 방지용 실링부재가 개재될 수 있다.

또한, EOP(20)의 토출구(27)와 열교환기(30) 내 오일 유로(33)의 입구 사이에 누유가 발생하지 않도록 실링부재가 개재될 수 있고, 열교환기(30) 내 오일 유로(33)의 출구와 오일 사용 부품(40)(변속기(40) 내지 밸브바디(42))의 오일 입구 사이에도 누유가 발생하지 않도록 실링부재가 개재될 수 있다.

본 발명에서 실링부재는 고무재질의 가스켓이나 O-링 등이 될 수 있다.

그리고, 도 3 및 도 4는 오일 사용 부품(40)이 변속기(40)인 예를 도시하고 있으나, 전술한 바와 같이 오일 사용 부품(40)이 구동모터가 될 수도 있고, 구동모터에서 오일은 냉각과 윤활에 사용된 뒤 EOP(20)에 의해 흡입되어진다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예로서, EOP(20)의 펌핑부(22)에서 압송되는 오일이 EOP(20)의 모터 측 오일 유로(25)를 통과한 뒤 다시 EOP(20)의 펌핑부(22)로 흡입되도록 유로를 구성할 수 있다.

즉, EOP(20)의 펌핑부(22)에서 압송되어 토출구(27)로 흐르는 오일 중 일부가 EOP(20)의 모터 측 오일 유로(25)로 분류되어 흐르도록 하고, 이렇게 모터 측 오일 유로(25)로 압송되어 흐르는 오일에 의해 모터(21)의 냉각이 이루어지도록 하는 것이다.

EOP(20)의 구동시에는 모터(21)의 코일 등에서 열을 방출하므로 코일 등 모터(21) 부품의 냉각이 필요하다.

따라서, 본 발명에서는 EOP(20)의 펌핑부(22)에서 압송되는 오일 중 일부가 모터 측 오일 유로(25)로 흐르게 하여 EOP(20)의 모터(21)가 냉각되도록 하고, 나머지 오일은 열교환기(30)로 압송되도록 한다.

이때, EOP(20)의 펌핑부(22) 내에서 토출구(27)를 향해 압송되는 오일이 흐르도록 구비된 출구측 유로(26)에서 상기 모터 측 오일 유로(25)가 분기되며, 상기 모터 측 오일 유로(25)는 모터 측 하우징 등에 오일이 통과하여 흐를 수 있도록 형성한 유로가 될 수 있다.

상기 모터 측 오일 유로(25)는 모터 측 하우징에서도 미도시된 회전자 및 고정자를 둘러싸도록 그 바깥쪽으로 위치되는 복수 개의 오일 유로로 분기될 수 있고, 이 분기된 오일 유로를 통과한 오일은 이후 합쳐진 유로를 통해 펌핑부(22) 내 입구측 유로(24)로 흐를 수 있게 한다.

이를 위해, 상기 모터 측 오일 유로(25)(즉 상기 합쳐진 유로)는 상기 펌핑부(22) 내 입구측 유로(24)로 연결되며, 여기서 상기 입구측 유로(24)는 펌핑부(22)에서 흡입구(23)를 통해 흡입된 오일이 흐를 수 있도록 구비된 유로이다.

펌핑부(22)의 구동시 흡입력은 상기 입구측 유로(24)를 통해 모터 측 오일 유로(25)에도 작용하므로, 상기 모터 측 오일 유로(33)를 통과한 오일이 직통 관로(31)를 통해 흡입구(23)로 흡입된 오일과 합쳐진 후 펌핑부(22)에서 다시 압송된다.

그리고, 상기 EOP(20)의 모터(21)와 OPU를 일체로 구성할 수 있으며, 이 경우 EOP(20)의 모터(21) 냉각시 모터(21)에 접촉한 OPU가 함께 냉각될 수 있다.

이와 같이 하여, 본 발명에 따른 전동식 오일펌프 시스템에서는 EOP(20)가 오일 냉각을 위한 열교환기(30)와 일체화되어 통합됨으로써 부피 축소 및 차량에서의 점유공간 축소가 가능해지고, EOP(20)와 열교환기(30)의 패키지 측면에서 종래에 비해 유리해지는 이점이 있게 된다.

또한, EOP(20)와 열교환기(30), 오일 사용 부품(40) 사이를 연결하기 위한 파이프나 호스, 튜브, 관 등 부품의 삭제 및 그 조립 공정의 삭제가 가능해지고, 따라서 원가 절감의 이점이 있게 된다.

또한, 오일 경로의 최적화 및 축소를 통해 오일 양의 축소가 가능해지고, 관로 저항 등이 저감되면서 오일 순환 효율 및 EOP(20) 효율의 향상이 가능해지며, EOP(20) 냉각에 따른 EOP 모터 용량의 축소가 가능해지므로 그에 따른 부피 축소 및 원가 절감의 효과를 기대할 수 있게 된다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

1 : 라디에이터 2 : 워터펌프
4 : 냉각수 라인 20 : 전동식 오일펌프(EOP)
21 : 모터 22 : 펌핑부
23 : 흡입구 24 : 입구측 유로
25 : 모터 측 오일 유로 26 : 출구측 유로
27 : 토출구 30 : 열교환기
31 : 직통 관로 32 : 냉각수 유로
33 : 오일 유로 40 : 오일 사용 부품(변속기)
41 : 오일필터 42 : 밸브바디

Claims (7)

1. 모터의 동력에 의해 펌핑부가 작동하여 오일을 흡입하고 오일 사용 부품으로 압송하는 전동식 오일펌프; 및
   라디에이터에서 냉각된 냉각수와 상기 전동식 오일펌프에서 압송되는 오일이 통과하도록 구비되고, 상기 냉각수와 오일 사이의 열교환에 의해 상기 압송되는 오일의 냉각이 이루어지는 열교환기를 포함하고,
   상기 열교환기가 전동식 오일펌프와 오일 사용 부품에 각각 접합 및 직접 결합되어 있는 상태로 일체화되는 것을 특징으로 하는 열교환기 일체형 전동식 오일펌프 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 전동식 오일펌프에서 압송되는 오일이 토출되는 펌핑부의 토출구가 상기 열교환기 내 오일 유로의 오일 입구와 직접 결합되고,
   상기 열교환기 내 오일 유로의 오일 출구가 상기 오일 사용 부품의 오일 입구에 직접 결합되는 것을 특징으로 하는 열교환기 일체형 전동식 오일펌프 시스템.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 열교환기를 관통하는 직통 관로가 설치되고,
   상기 전동식 오일펌프에서 오일이 흡입되는 펌핑부의 흡입구와, 상기 오일 사용 부품의 오일 출구 사이가 상기 직통 관로에 의해 연결되어, 오일 사용 부품으로부터 직통 관로를 통해 전동식 오일펌프로의 오일 흡입이 이루어지도록 된 것을 특징으로 하는 열교환기 일체형 전동식 오일펌프 시스템.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 라디에이터와 워터펌프, 열교환기 사이에 냉각수 순환을 위한 냉각수 라인이 연결되고, 상기 워터펌프가 냉각수를 흡입 및 압송하여 냉각수 라인을 따라 순환시키는 것을 특징으로 하는 열교환기 일체형 전동식 오일펌프 시스템.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 전동식 오일펌프의 모터에 오일이 통과할 수 있는 오일 유로가 구비되고, 상기 펌핑부에서 압송되는 오일 중 일부가 상기 모터 측 오일 유로를 통과하는 동안 모터의 냉각이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 열교환기 일체형 전동식 오일펌프 시스템.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 전동식 오일펌프의 펌핑부에는 오일이 흡입되는 흡입구, 및 압송되는 오일이 토출되는 토출구가 구비되고,
   상기 전동식 오일펌프의 펌핑부에서 상기 토출구로 연결되어 토출구로 압송되는 오일이 흐르는 출구측 유로로부터 상기 모터 측 오일 유로가 분기되어,
   상기 출구측 유로를 통해 압송되는 오일 중 일부가 상기 모터 측 오일 유로로 흐르도록 된 것을 특징으로 하는 열교환기 일체형 전동식 오일펌프 시스템.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 모터 측 오일 유로는, 전동식 오일펌프의 펌핑부에서 흡입구와 연결되어 흡입구에서 흡입되는 오일이 흐르는 입구측 유로로 연결되는 것을 특징으로 하는 열교환기 일체형 전동식 오일펌프 시스템.

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