KR20230038287A - 전기 오일 펌프용 조립 구조물 - Google Patents

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KR20230038287A
KR20230038287A KR1020237005449A KR20237005449A KR20230038287A KR 20230038287 A KR20230038287 A KR 20230038287A KR 1020237005449 A KR1020237005449 A KR 1020237005449A KR 20237005449 A KR20237005449 A KR 20237005449A KR 20230038287 A KR20230038287 A KR 20230038287A
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알렉산더 샬랴
사보리오 마리오 알베르토 친칠라
크리스티안 보엠
지기스문트 존스
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비테스코 테크놀로지스 저머니 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 고정자, 하나 이상의 회전자 및 상·하부 펌프 압력 플레이트(6)로 이루어진 오일 펌프(1), 오일 펌프(1)에 대해 축 방향으로 배열되어 있으며 오일 펌프(1)를 회전시키기 위한 전기 모터(3)를 구비하는 전기 모터 유닛(2), 하나 이상의 오일 펌프(1) 및 전기 모터(3)를 수용하기 위한 펌프 하우징(4), 오일 펌프(1) 및 전기 모터(3)를 펌프 하우징(4) 내에 밀봉, 정렬 및 고정하기 위한 베이스 플레이트(5), 유압 유체를 위한 흡입 라인(6.1) 및 압력 라인(6.2)을 갖는 하부 펌프 압력 플레이트(6)로서 구현된 베이스 플레이트, 전기 모터(3) 및 오일 펌프(1)를 제어하기 위한 제어 유닛을 갖는 회로 캐리어(7), 및 베이스 플레이트(5) 또는 하부 펌프 압력 플레이트(6) 쪽으로 적어도 회로 캐리어(7)를 밀봉하기 위한 커버(8)를 포함하는, 전기 오일 펌프용 조립 구조물(M)에 관한 것이며, 이 경우 베이스 플레이트의 흡입 라인(6.1) 및 압력 라인(6.2)은 오일 펌프(1) 및 전기 모터(3)의 축(A)과 평행하게 배열되어 있고, 커버(8) 및 회로 캐리어(7) 내에서 상응하는 리세스(7.1, 8.1)를 통해 가이드된다.

Description

전기 오일 펌프용 조립 구조물
본 발명은 전기 오일 펌프용 조립 구조물에 관한 것이다.
하위 구성 요소가 축 방향으로 배열된 기존의 전기 오일 펌프:
옵션 1:
모두 동일한 축을 따라 정렬된 E-모터, 펌프 및 제어 전자 장치는 통상적으로 유압 라인의 위치를 패키지 통합부의 측면으로, 다시 말하자면 반경 방향으로 결정하거나,
옵션 2:
전자 장치, 모터, 펌프는 모두 동일한 축을 따라 정렬되어 있으며, 이 경우 유압 라인은 펌프의 라인에 가깝게 (반경 방향으로, 축 방향으로 또는 이들의 혼합 방향으로, 예컨대 입구 반경 방향으로, 출구 축 방향으로) 배열되어 있다.
문제점
전체 조립 구조물의 하우징은 통상적으로 구성 요소를 수용하기 위하여 복수의 부분으로 이루어진다. 전형적으로, 모터 및 펌프와 같은 각각의 주요 구성 요소는 별도의 하우징 내에 통합되어 있는데, 각각 자체 하우징 내부에 통합되어 있으며, 이와 같은 상황은 크기 및 비용을 증가시킨다.
제어 전자 장치(회로 캐리어, 예컨대 PCB 또는 인쇄 회로 기판) 및 모터의 크기에 따라, 전기 펌프는 다만 일 측면으로부터만 조립될 수 없다; 다시 말하자면 구성 요소는 동일한 위치 측면으로부터 공통의 하우징 내로 삽입되는데, 예를 들면 "위로부터 아래로" 삽입된다.
전형적으로, 옵션 2는 패키징과 관련하여 제약을 야기하며, 이때 대부분의 경우에 모터 직경보다 큰 전자 장치의 반경 방향 크기는 장착 공간 내부에서 "데드 스페이스(dead space)"를 생성하고, 이 데드 스페이스는 보조 장치, 튜브 및 케이블의 최적의 배치 및 가이드를 방해한다. 하우징에 부착된 버섯 형상의 유닛이 해결책으로서 제시된다.
확실히, 옵션 2는 낮은 전력 등급(대략 250 W 미만의 전력)의 EOP(전기 오일 펌프)용으로 적합하고, 소위 "카드리지-배열"을 위해서도 장점을 가지며, 이 경우에는 전체 전기 오일 펌프(EOP)가 하나의 공동부 내로 삽입되고, 전자 장치가 구획을 방해하지 않는다(예를 들어 US 2019/0003477 A1호 참조). 선행 기술에 따른 오일 펌프는 DE 10 2017 210 426 A1에도 공지되어 있다.
1. 전기 펌프의 하우징(EOP-하우징)의 단순화.
2. 전기 펌프의 조립 공정의 단순화.
3. 전체 패키지 투영 면적의 감소.
4. 비용의 절감.
5. 파워 전자 장치 및 모터를 위한 최적 냉각의 실현.
본 제안은, 펌프, 전기 모터 또는 전기 모터 및 파워 전자 장치, 특히 예를 들어 PCB와 같은 전기 구성 요소를 갖는 회로 캐리어로 이루어지며, 이 경우 PCB와 같은 전기 구성 요소는, 펌프가 모터와 전자 장치 사이에 위치하도록 배열되어 있다. 파워 전자 장치는, 유압 라인을 가이드 하기 위한 리세스를 구비하며, 이와 같은 구비 상황은 유압 라인이 축 방향으로 배열될 수 있는 것을 허용한다.
(접착, 열적 연결, 나사 고정, 크림핑 등에 의해) 파워 전자 장치가 배열되어 있는 베이스 플레이트 및 하부 펌프 압력 플레이트는 투영 면적을 더욱 줄이기 위해 통합되어 있다.
추가로, 베이스 플레이트는, 특정 유형의 펌프, 특히 GeRotor 유형의 펌프가 사용되는 경우에 하부 펌프 압력 플레이트의 기능을 충족할 수 있으며, 이 경우 이와 같은 사실은 일반적으로 GeRotor 유형의 EOP에 대한 선행 기술에 상응한다. 하지만, ECU/전자 장치 캐리어와 압력 플레이트의 조합은 아직까지 알려져 있지 않다.
펌프 하우징은 교체될 수 있고, 펌프 하우징의 기능은 축소될 수 있거나 베이스 플레이트와 모터 하우징 사이로 나누어질 수 있으며, 이와 같은 상황은 크기 및 비용을 줄이는 것을 가능하게 한다.
축 방향으로 배열된 유압 라인을 통해서는, EOP-하우징이 딥 드로잉 기술에 의해 금속 판으로부터 제작될 수 있으며, 이로 인해서는 "베이스 플레이트"를 위한 공간 및 고정 가능성이 제공될 수 있는데, 예를 들면
옵션 1과 같이: 이 경우 주요 구성 요소인 모터, 펌프, 전자 장치는 원형의 형상을 갖는다(예컨대 도 4 참조), 또는
옵션 2와 같이: 이 경우 베이스 플레이트(또는 베이스 플레이트/펌프 압력 플레이트) 및 전자 장치는, 딥 드로잉 기술이 하우징의 형성을 허용하는 한, 다각형의 형상을 갖는다(예를 들어 도 8 참조), 또는
옵션 3과 같이: 이 경우 베이스 플레이트(또는 베이스 플레이트/펌프 압력 플레이트)는, 예를 들어 높은 전력 및/또는 특정의 고정 조치 및 조립 조치가 적용되어야만 하는 경우, 딥 드로잉 가공된 하우징으로부터 외부로 연장된다(예컨대 도 2 참조).
모든 구성 요소는 다만 일 측면으로부터만 하우징 내부로 조립될 수 있으며, 이 경우에는 파워 전자 장치가 마지막 구성 요소이다(공통 하우징을 갖는 컨셉, 도 4).
동시에, 공급 체인 정의, 제조-/조립 라인 동안의 부품 취급 순서 및 기하학적 제약에 따라, 커버에 의해서 보호되는 전자 장치가 먼저 베이스 플레이트(또는 베이스 플레이트/펌프 압력 플레이트)에서 사전 조립될 수 있는 한편, 펌프 구성 요소 및 모터 구성 요소의 설치는 마지막에 이루어질 수 있다.
이와 같은 배열에 의해서는, 열이 파워 전자 장치로부터 펌프 구성 요소로 방출될 수 있으며, 이와 같은 상황은 이상적인 냉각 조건을 낳는다.
펌프의 흡입 연결부는 모터를 통해 가이드 되며, 이와 같은 상황은 개선된 모터 냉각 성능을 가능하게 한다. 동시에, 전기 펌프(EOP)는 주변 환경에 대하여 밀봉되며, 이와 같은 상황은 IP6K9K의 보호 등급에 도달하는 것을 가능하게 한다.
펌프 하우징의 이와 같은 배열 및 교체는, 예를 들어 억제 링, 나사, 크림프, 베이어닛에 의해서 베이스 플레이트를 유지/고정하기 위한 다양한 방법을 허용한다.
1. 더 적은 공간 수요: 이 배열은 전기 펌프의 공간 수요를 최적화하며, 이와 같은 상황은 반경 방향 유압 연결부를 갖는 전기 펌프에 비해 더 작은 패키지를 유도한다.
2. 펌프 하우징의 교체
3. 더 신속한 조립: 펌프 구성 요소의 위치는 일 측면으로부터 하우징 내에서 결정될 수 있고, 전체 조립 구조물은 소수의 나사 또는 다른 기계식 억제 시스템으로, 다시 말하자면 억제 링 또는 베이어닛으로 조립될 수 있다.
도 1은, 선행 기술에 따른 전기 오일 펌프(1)용 조립 구조물(M)을 보여준다. 여기에서 유압 액체용 라인(6.1, 6.2)은 오일 펌프(1) 쪽 측면에 배열되어 있다.
도 2는, 본 발명에 따른 조립 구조물(M)을 보여주며, 이 경우 베이스 플레이트(5) 및 하부 펌프 압력 플레이트(6)는 일체형으로 구현되어 있고, 전기 모터(3) 및 오일 펌프(1)를 갖는 펌프 하우징(4)은 각각 나사(12)에 의해서 베이스 플레이트(5)와 강제 결합 방식으로 연결되어 있다. 조립 구조물(M) 외부에 있는 외부 전기 장치와 제어 유닛(7)을 전기적으로 접속하기 위한 전기 인터페이스(9), 특히 플러그는, 회로 캐리어(7)로부터 다른 쪽을 향하는 전기 인터페이스(9)의 단부가 전기 모터(3)의 측면에 배열되도록 설계되어 있다.
어레인지먼트의 구성 요소들 사이에 있는 밀봉부(11)는 액체 밀봉부 또는 고체 밀봉부로서 그리고 반경 방향 밀봉부 또는 축 방향 밀봉부로서 실현될 수 있다.
베이스 플레이트(5, 6)의 흡입 라인(6.1) 및 압력 라인(6.2)은 오일 펌프(1) 및 전기 모터(3)의 축(A)에 평행하게 배열되어 있고, 커버(8) 내에서 그리고 회로 캐리어(7) 내에서 상응하는 리세스(7.1, 8.1)를 통해 가이드 된다.
도 3은, 전기 인터페이스(9)가 회로 캐리어(7)의 투영 면적 안에 놓여 있는 조립 구조물(M)을 보여준다. 조립 구조물(M)의 구성 요소를 수용하기 위한 펌프 하우징(4)이 그에 상응하게 설계되어 있으며, 이 경우 조립 구조물(M)의 모든 구성 요소는 펌프 하우징(4) 내에 배열되어 있고, 베이스 플레이트(5, 6)는 추가적인 억제 링(13)에 의해 펌프 하우징(4) 내에 유지된다.
도 4는, 도 3과 동일한 조립 구조물(M)을 보여주며, 이 경우 여기에서는 조립 구조물(M)의 개별 구성 요소의 강제 결합 방식의 연결이 커버(8)와 펌프 하우징(4) 사이에 있는 억제 링(13)에 의해서 생성된다. 인터페이스(9 및 10)는 본 도면에 도시되어 있지 않다.
도 5 및 도 6에서는, 조립 구조물(M)의 개별 구성 요소들 간의 강제 결합 방식의 연결이 나사(12)에 의해서 생성된다.
도 7은, 실질적으로 직사각형인 커버(8) 및 커버(8)의 측면에 있는 전기 인터페이스(9)를 갖는 조립 구조물(M)의 사시 배열 상태를 보여준다.
도 8은, 실질적으로 다각형인 커버(8)를 갖는 조립 구조물(M)의 사시 배열 상태를 보여준다.
펌프(1)의 유압 연결부(6.1, 6.2)가 반경 방향으로 배열되어 있는 선행 기술이 도 1에 도시되어 있다.
제안된 아이디어의 도식(schema)이 도 2에 도시되어 있다. 전기 모터(3)는 금속 판 하우징의 단부에 위치하고, 그 다음에는 펌프(1)가 위치한다. 모터(2) 및 펌프(1)는, 기계적 동력을 모터(3)로부터 펌프(1)로 전달하기 위하여, 샤프트를 통해 기계식으로 결합되어 있다. 전자 장치의 하부 펌프 압력 플레이트(6) 및 베이스 플레이트(5)는 일체형으로 구현되어 있다. 특히 베이스 플레이트 내에 통합된 펌프(1)의 유압 연결부(6.1, 6.2)는 파워 전자 장치 회로 기판(7) 내에서 리세스(7.1)를 관통한다.
크림핑, 용접, 압착과 같은 다른 옵션들 중에서, 펌프(1) 및 모터(3)는 나사(12)에 의해 베이스 플레이트(5)와 강제 결합 방식으로 연결될 수 있다.
어레인지먼트의 구성 요소들 사이에 있는 밀봉부(11)는 액체 밀봉부 또는 고체 밀봉부로서 그리고 반경 방향 밀봉부 또는 축 방향 밀봉부로서 실현될 수 있다.
모터(3) 및 펌프(1)의 흡입 연결부(6.1, 6.2)는 유압식으로 분리되어 있지 않으며, 이와 같은 상황은 펌프(1)로 유입되는 유체가 체적을 모터(3) 주변으로 넘치게 할 수 있다는 것을 의미한다. 유체는 모터(3)의 윤활 및 냉각시에 도움을 준다. 펌프 압력 플레이트(6) 및 베이스 플레이트(5)는 단 하나의 구성 요소(5, 6) 내에 (도시된 바와 같이) 통합될 수 있거나, 펌프 유형에 따라 별도의 압력 흐름 분리판이 장착되어야만 한다. 베이스 플레이트의 기하학적 구조는 다양한 펌프 유형(다시 말해 기어 펌프, GeRotor, 베인 셀 등) 및 다양한 연결 위치에 적합할 수 있도록 조정될 수 있다. 유압 연결부(6.1, 6.2)는 축 방향으로 배열되며, 이 경우 커버 플레이트(8) 상에서의 상기 유압 연결부의 위치는 다양한 요구를 충족시키기 위하여 자유롭게 변형될 수 있다.
다른 가능한 고정 방법이 도 4에 도시되어 있다. 나사를 사용하는 대신에, 베이스 플레이트(5, 6)에 축 방향 힘을 가함으로써 펌프 구성 요소들을 강제 결합 방식으로 연결하기 위하여, 전기 펌프(1)의 하우징(4) 내로 억제 링이 가압될 수 있다. 펌프 구성 요소 자체는 모터(3)의 고정자에 의해서 축 방향으로 유지된다. 파워 전자 장치(PCB)(7)는 베이스 플레이트(5, 6)에 예를 들어 나사로 고정될 수 있거나(도시되지 않음) 부착될 수 있다.
전기 펌프(1)의 기능을 위해 필요한 모든 인터페이스(9)는 커버 플레이트(8) 내에 위치한다. 이로부터는 다음과 같은 다수의 장점이 나타난다:
1. 조작되는 시스템(예를 들어 기어 박스)과 파워 전자 장치의 통신을 위한 외부 케이블이 전혀 필요치 않다. 도 2에 도시된 바와 같은 연결부가 구현되면, 이와 같은 장점이 활용될 수 있다.
- 유압 연결부와 동일한 방향으로 축 방향으로, 이 경우 대응 부재와의 연결은 유닛의 조립 동안 단계적으로 이루어진다.
2. 모든 인터페이스는 함께 포장되어 있다.
3. 전기 펌프의 하우징은 유압 연결부를 제조하기 위한 추가적인 후처리를 필요로 하지 않는다. 그렇기 때문에, 이 하우징은 금속 판으로부터 더 적은 단계로 스탬핑될 수 있다.
4. 모든 구성 요소는 커버 측으로부터 하우징 내로 장착될 수 있으며, 이와 같은 상황은 조립 공정을 단순화하고 생산 시간을 단축시킨다.

Claims (12)

  1. 전기 오일 펌프용 조립 구조물(M)로서,
    고정자, 하나 이상의 회전자 및 상·하부 펌프 압력 플레이트(6)로 이루어진 오일 펌프(1),
    상기 오일 펌프(1)에 대해 축 방향으로 배열되어 있으며 상기 오일 펌프(1)를 회전시키기 위한 전기 모터(3)를 구비하는 전기 모터 유닛(2),
    하나 이상의 오일 펌프(1) 및 전기 모터(3)를 수용하기 위한 펌프 하우징(4),
    오일 펌프(1) 및 전기 모터(3)를 펌프 하우징(4) 내에 밀봉, 정렬 및 고정하기 위한 베이스 플레이트(5),
    유압 유체를 위한 흡입 라인(6.1) 및 압력 라인(6.2)을 갖는 하부 펌프 압력 플레이트(6)로서 구현된 베이스 플레이트,
    상기 전기 모터(3) 및 오일 펌프(1)를 제어하기 위한 제어 유닛을 갖는 회로 캐리어(7), 및
    베이스 플레이트(5) 또는 하부 펌프 압력 플레이트(6) 쪽으로 적어도 회로 캐리어(7)를 밀봉하기 위한 커버(8)
    를 포함하되, 상기 베이스 플레이트의 흡입 라인(6.1) 및 압력 라인(6.2)이 상기 오일 펌프(1) 및 전기 모터(3)의 축(A)과 평행하게 배열되어 있고, 커버(8) 및 회로 캐리어(7) 내에서 상응하는 리세스(7.1, 8.1)를 통해 가이드 되는 것을 특징으로 하는, 전기 오일 펌프용 조립 구조물(M).
  2. 제1항에 있어서, 상기 베이스 플레이트(5) 및 하부 펌프 압력 플레이트(6)가 일체형으로 구현되어 있는 것을 특징으로 하는, 전기 오일 펌프용 조립 구조물(M).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 펌프 하우징(4)은, 상기 오일 펌프(1) 및 전기 모터(3) 외에 추가로 적어도 베이스 플레이트(5), 회로 캐리어(7) 및/또는 커버(8)를 수용하도록 설계되어 있는 것을 특징으로 하는, 전기 오일 펌프용 조립 구조물(M).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조립 구조물(M) 외부에 있는 외부 전기 장치와 회로 캐리어(7) 상의 제어 유닛(7)을 전기적으로 접속하기 위한 전기 인터페이스(9)가 상기 회로 캐리어(7)의 투영 면적 안에서 커버(8)를 통과하여 상기 전기 모터(3)에 마주 놓여 있는 상기 조립 구조물(M)의 외부 면까지 가이드 되거나 커버(8) 내에 통합되는 것을 특징으로 하는, 전기 오일 펌프용 조립 구조물(M).
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조립 구조물(M) 외부에 있는 외부 전기 장치와 회로 캐리어(7) 상의 제어 유닛(7)을 전기적으로 접속하기 위한 전기 인터페이스(9)가 상기 회로 캐리어(7)의 투영 면적 밖에서 커버(8)를 통과하여 상기 전기 모터(3)에 마주 놓여 있는 상기 조립 구조물(M)의 외부 면까지 가이드 되거나 커버(8) 내에 통합되는 것을 특징으로 하는, 전기 오일 펌프용 조립 구조물(M).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 펌프 하우징(4) 상에는, 상기 조립 구조물(M)을 자동차의 일 부분과, 특히 자동차의 구동 트레인의 일 부분과 연결하기에 적합한 하나 이상의 기계식 인터페이스(10)가 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 전기 오일 펌프용 조립 구조물(M).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조립 구조물(M)의 구성 요소가 밀봉부(11)에 의해 상호 유체 밀봉 방식으로 밀봉되어 있는 것을 특징으로 하는, 전기 오일 펌프용 조립 구조물(M).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조립 구조물(M)의 구성 요소가 서로 강제 결합 방식으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는, 전기 오일 펌프용 조립 구조물(M).
  9. 제8항에 있어서, 상기 조립 구조물(M)의 구성 요소가 특히 나사(12) 및/또는 억제 링(13)에 의해서 서로 강제 결합 방식으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는, 전기 오일 펌프용 조립 구조물(M).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 조립 구조물(M)을 제조하기 위한 방법으로서,
    a. 펌프 하우징(4)을 제공하는 단계,
    b. 전기 모터 유닛(2)을 상기 펌프 하우징(4) 내로 삽입하는 단계,
    c. 오일 펌프(1)를 상기 펌프 하우징(4) 내로 삽입하는 단계,
    d. 펌프 압력 플레이트(6), 회로 캐리어(7) 및 커버(8) 아래에서 베이스 플레이트(5)를 조립하는 단계로서, 베이스 플레이트(5)와 펌프 하우징(4)은 서로 강제 결합 방식으로 연결되며, 그리고 이로써 오일 펌프(1)도 상기 베이스 플레이트(5)에 대하여 밀봉되는 단계
    를 포함하는, 조립 구조물(M)을 제조하기 위한 방법.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 조립 구조물(M)을 제조하기 위한 방법으로서,
    a. 펌프 하우징(4)을 제공하는 단계,
    b. 전기 모터 유닛(2)을 상기 펌프 하우징(4) 내로 삽입하는 단계,
    c. 오일 펌프(1)를 상기 펌프 하우징(4) 내로 삽입하는 단계,
    d. 베이스 플레이트(5)를 상기 펌프 하우징(4) 내로 삽입하는 단계,
    e. 회로 캐리어(7)를 상기 펌프 하우징(4) 내로 삽입하는 단계, 및
    f. 커버(8)를 상기 펌프 하우징(4) 내로 삽입하는 단계,
    g. 조립 구조물(M)의 구성 요소들 간에 강제 결합 방식의 연결을 만드는 단계
    를 포함하는, 조립 구조물(M)을 제조하기 위한 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 조립 구조물(M)의 2개 이상의 구성 요소들 간의 강제 결합 방식의 연결이 이미 상기 단계들 c. 내지 d. 또는 c. 내지 e. 중 어느 한 단계 후에 이루어지는 것을 특징으로 하는, 조립 구조물(M)을 제조하기 위한 방법.
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