JP6400288B2 - 電動ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、電動ポンプに関する。

一般的に、電動オイルポンプ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｏｉｌ Ｐｕｍｐ、ＥＯＰ）は、自動車変速器の円滑な変速機能のために内部に一定の圧力を維持するためにオイルを供給する装置である。特に、ＨＥＶ車両の場合、運行停止時にエンジンが停止するので、変速器に一定の圧力を維持しないようになるという問題があるので、これを補完するために、このようなポンプを使用してエンジン停止時にオイル圧力を維持する役目をする。

しかし、従来の電動オイルポンプは、ポンプと、モーター及びインバータをそれぞれ個別製作し、ポンプとモーターをボルトで締結し、インバータは、別途のケーブルで連結して製造している。したがって、既存製品は、ポンプとモーター及びインバータを個別会社で製作し、これを組立てるので、性能や効率、及びコスト側面で不要な構造を有するようになる。

特に、各部品が個別的に組み立てられるので、不要にサイズが大きくなって、振動に脆弱であるという問題があり、分離型であるから、騒音不良が増加し、信頼性確保のために組み立て側面で追加構造物（例えば、ブッシュ）が必要であるという問題がある。

本発明の実施形態は、ポンプとモーターを一体型で製作することによって、不要な組み立てを勘案した構造物を削除し、組み立て信頼性を高めることができる電動ポンプを提供する。

本発明の一実施形態による電動ポンプは、ハウジングと；前記ハウジングに挿入される回転軸と、前記回転軸の外周面に配置されたロータと、前記ロータが収容されるステイタとを含むモーター部と；前記回転軸の一端に結合される内部ロータと、外部ロータとを含むポンプ部と；を備え、前記ハウジングの一側面には、前記ポンプ部が収容される挿入溝が形成される。

本発明の一実施形態による電動ポンプにおいて、前記挿入溝の底面には、流体がポンピングされるメインチャネルが形成され、前記メインチャネルは、前記ハウジングの外側に形成された流体吸入口及び流体排出口と連結される。

本発明の一実施形態による電動ポンプにおいて、前記ハウジングの内部には、前記流体吸入口と前記メインチャネルを連結する吸入チャネルと；前記流体排出口と前記メインチャネルを連結する排出チャネルとが形成される。

本発明の一実施形態による電動ポンプにおいて、前記挿入溝の底面の中央部には、前記回転軸が挿入される貫通ホールが形成され、前記貫通ホールの内壁には、前記回転軸を回転可能に支持するベアリングが配置される。

本発明の一実施形態による電動ポンプにおいて、前記貫通ホールと回転軸との間には、間隔が形成され、流体が前記ベアリングに流入される。

本発明の一実施形態による電動ポンプにおいて、前記ベアリングと前記モーター部との間には、流体の流入を遮断するシール部材が配置される。

本発明の一実施形態による電動ポンプにおいて、前記ハウジングの一側面に結合され、前記ポンプ部を密閉させる第１カバーと、前記ハウジングの他側面に結合され、前記モーター部を密閉させる第２カバーとを備える。

本発明の一実施形態による電動ポンプにおいて、前記回転軸の他端には、センシング部が配置され、前記センシング部は、前記第２カバーによってハウジング内部に密閉される。

本発明の一実施形態による電動ポンプにおいて、前記第２カバーと一体に形成され、前記モーター部を回転させる駆動部を備える。

本発明の一実施形態による電動ポンプにおいて、前記駆動部の回路基板は、前記モーター部の端子と直接連結される。

本発明の実施形態によれば、従来のモーターとポンプの結合型に比べて約２０〜２５％体積縮小が可能であり、確保した余分の空間にインバータを装着し、従来体積内でもインバータ一体型ポンプの具現が可能である。

また、ポンプの金型とモーターの金型を別に製作せず、一体型ハウジングである１つの金型だけ製作するので、コスト節減が可能である。

また、ポンプとモーター間の同心は、アライ（Ａｌｉｇｎ）のためにアライポイント（Ａｌｉｇｎ Ｐｏｉｎｔ）が不要であり、製作が簡便であり、工程が簡単になる長所がある。

また、一体型で製作されるので、モーターとポンプとの間に漏油防止のためのシール構造が不要である。

また、回転軸の長さを短く設計することによって、不要なトークロス（Ｔｏｒｑｕｅ Ｌｏｓｓ）が防止される。

また、一体型ボディーでポンプ上オイル流路（チャネル）の確保が容易である。

また、変速器の締結部と電動ポンプ間の重さ中心が近くなって、振動に強くて、低騒音の具現が可能である。

また、一体型構造で製品組み立てが簡単であり、アライ（Ａｌｉｇｎ）の不整合による駆動不良または騒音不良を防止することができる。

図１は、本発明の一実施形態による電動ポンプの斜視図である。 図２は、本発明の一実施形態による電動ポンプの分解斜視図である。 図３は、本発明の一実施形態による流体の流れを示す図である。 図４は、本発明の一実施形態による電動ポンプの断面図である。 図５は、本発明の一実施形態によるベアリングとシール部材の位置を説明するための図である。 図６は、図４のＡ部分拡大図である。

本発明は、多様な変更を行うことができ、さまざまな実施形態を有することができるところ、特定の実施形態を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは、本発明を特定の実施形態に限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むものと理解しなければならない。

第１、第２などの序数を含む用語は、多様な構成要素を説明するのに使用されることができるが、前記構成要素は、前記用語に限定されるわけではない。前記用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的で使用される。例えば、本発明の権利範囲を逸脱することなく、第１構成要素は、第２構成要素として命名されることができ、同様に、第２構成要素も第１構成要素として命名されることができる。及び／またはという用語は、複数の関連された記載された項目の組み合わせまたは複数の関連された記載された項目のうちいずれかの項目を含む。

任意の構成要素が他の構成要素に“連結されて”いるか、“接続されて”いると言及されたときには、他の構成要素に直接的に連結されているか、または接続されていることもできるが、中間に他の構成要素が存在することもできると理解しなければならない。一方、任意の構成要素が他の構成要素に“直接連結されて”いるか、“直接接続されて”いると言及されたときには、中間に他の構成要素が存在しないものと理解しなければならない。

本出願で使用された用語は、ただ特定の実施形態を説明するために使用されたものであって、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上、明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。本出願で、“含む”または“有する”などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、１つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性をあらかじめ排除しないものと理解しなければならない。

以下、添付の図面を参照して実施形態を詳しく説明するが、参照符号に関係なく、同一または対応する構成要素は、同一の参照番号を付与し、これに対する重複説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態による電動ポンプの斜視図であり、図２は、本発明の一実施形態による電動ポンプの分解斜視図である。

図１と図２を参照すれば、本発明の一実施形態による電動ポンプは、ハウジング１００と、前記ハウジング１００に挿入される回転軸４１０と、前記回転軸４１０の外周面に配置されたロータ４２０と、前記ロータ４２０が収容されるステイタ４３０とを含むモーター部４００と；前記回転軸４１０の一端に結合される内部ロータ３１０と外部ロータ３２０とを含むポンプ部３００とを備える。

ハウジング１００は、円筒状の部材であって、一側面には、ポンプ部３００が収容され得るように挿入溝１１０が形成される。挿入溝１１０の深さは、ポンプ部３００の厚さと同一に製作されることができるが、必ずこれに限定されるものではなく、ポンプ部３００の一定部分だけが挿入されるように製作されることもできる。挿入されたポンプ部３００は、ハウジング１００の一側面が第１カバー２１０と結合されて密閉される。

ハウジング１００には、マウンティング部１６０が形成される。本発明の実施形態では、一例としてマウンティング部１６０に流体吸入口１２０と流体排出口１３０が形成された構造を例示するが、吸入口及び排出口の位置は、必ずこれに限定されるものではない。また、マウンティング部１６０の形状及び位置は、選択によって多様に変形されることができる。

ポンプ部３００は、回転軸４１０の一端に結合される内部ロータ３１０と、内部ロータ３１０が収容される外部ロータ３２０とを含む。内部ロータ３１０の外面には、Ｎ個のローブが形成され、外部ロータ３２０には、Ｎ＋１個のローブが形成され、Ｎ＋１／Ｎの回転比で回転する。

ポンプ部３００は、内部ロータ３１０が回転軸４１０から回転力を受けて回転するとき、一定の偏心構造を有するようになり、このような偏心によって、内部ロータ３１０と外部ロータ３２０との間に流体燃料を運搬することができる体積が発生するようになる。

すなわち、ロータの回転運動時に、体積が増加した部分は、圧力降下で周囲の流体を吸入し、体積が減少した部分は、圧力の増加で流体を吐出するようになる。このようなポンプ構造は、公知の構造がすべて適用されることができるところ、これ以上の詳細な説明を省略する。

ハウジング１００の他側面には、モーター部４００が挿入される。モーター部４００は、回転軸４１０と、回転軸４１０の外周面に配置されたロータ４２０と、ロータ４２０が収容されるステイタ４３０とを含む公知の構成がすべて適用されることができる。具体的にモーター部４００は、ブラシモーターまたはブラシレスモーター（Ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ｍｏｔｏｒ）であることができる。

ベアリング５００は、ポンプ部３００とモーター部４００との間に配置され、回転軸４１０を回転可能に支持し、シール部材６００は、ポンプ部３００で循環される流体がモーター部４００側に流入されないように遮断する役目を行う。

第２カバー２２０は、ハウジング１００の他側面と結合してモーター部４００を密閉し、必要に応じてモーター駆動部など多様な電子／電気デバイスが挿入されることができる。

本発明の一実施形態による電動ポンプは、１つのハウジング１００内にモーター部４００とポンプ部３００が一体に収容されるので、従来、モーターとポンプを組立てる構造物が削除され、組み立て信頼性が向上し、全体的なサイズが小さくなって、コンパクトなモーターを製作することができるという長所がある。

本発明の一実施形態による電動ポンプは、オイルポンプで動作することができるが、必要に応じてウォーターポンプと同様に、多様な流体をポンピングする構造で適切に変形されて使用されることができる。

図３は、本発明の一実施形態による流体の流れを示す図である。
図３を参考すれば、ハウジング１００の一側面には、ポンプ部３００が挿入される挿入溝１１０が形成され、挿入溝１１０の底面１１３には、ポンプ部３００の回転による圧力差によって流体がポンピングされるメインチャネル１１１が形成される。

このようなメインチャネル１１１は、底面１１３の円周に沿って形成された長溝（ｇｒｏｏｖｅ）で形成されることができる。また、底面１１３の中央部には、回転軸が挿入貫通される貫通ホール１１４が形成される。したがって、回転軸は、貫通ホール１１４を通過し、内部ロータと結合されることによって、ポンプ部に回転力を伝達する。

具体的に、メインチャネル１１１は、吸入チャネル１２１の端部と連結される第１メインチャネル１１１ａと、排出チャネル１３１の端部と連結される第２メインチャネル１１１ｂとで構成されることができる。

したがって、ポンプによって流体吸入口１２０を通じて吸入された流体は、吸入チャネル１２１を通過し、第１メインチャネル１１１ａに流入され、第２メインチャネル１１１ｂに吐出された後、排出チャネル１３１を通過し、流体排出口１３０に吐出されることができる。

本発明の実施形態では、例示的に第１メインチャネル１１１ａと第２メインチャネル１１１ｂを説明したが、このようなチャネルの構造は、変速器締結位置など選択によって多様に変形されることができる。また、吸入チャネル１２１と排出チャネル１３１は、チャネルを最短距離で設計するために多様な構造変更が可能である。

図４は、本発明の一実施形態による電動ポンプの断面図であり、図５は、本発明の一実施形態によるベアリングとシール部材の位置を説明するための図であり、図６は、図４のＡ部分拡大図である。

図４を参照すれば、回転軸４１０が挿入される貫通ホール１１４の内壁には、回転軸４１０の一側を回転可能に支持する第１ベアリング５００が配置される。また、回転軸の他側には、第２ベアリング５１０が配置される。

このような構造によれば、第１ベアリング５００が回転軸４１０の端部近くに配置されるので、回転軸４１０の回転を安定的に支持することができ、別途のブッシュ（Ｂｕｓｈ）を使用することなく、第１ベアリング５００だけでも回転軸４１０の軸方向の荷重を安定的に支持することができるという長所がある。この際、第１ベアリング５００は、ポンプ部３００の内部ロータ３１０より直径が小さく設計されることができる。

第１ベアリング５００とモーター部４００との間には、流体の流入を遮断するシール部材６００が配置される。このようなシール部材６００は、Ｏリング（Ｏ−ｒｉｎｇ）のような公知の構成であることができる。貫通ホール１１４の内壁には、第１ベアリング５００及びシール部材６００が設置されることができる空間が設けられることができる。

本発明の実施形態によれば、シール部材６００がベアリング５００とモーター部４００との間に位置するので、シール部材６００の内径は、ベアリング５００の内径と同一であるか、または大きく形成されることがオイルの流入を遮断するのに有利である。

以下では、第１ベアリング５００がポンプ部３００とシール部材６００との間に配置される理由について説明する。図５を参照すれば、ポンプ部３００に負荷（ｌｏａｄ）がかかった場合、第１ベアリング５００と第２ベアリング５１０との間にかかる荷重の和は、下記数式１を満たす。

［数式１］

ここで、Ｐ_ｐｕｍｐは、ポンプ部３００にかかる負荷（ｌｏａｄ）であり、Ｐ_ｂ１は、第１ベアリング５００にかかる負荷であり、Ｐ_ｂ２は、第２ベアリング５１０にかかる負荷である。

また、第１ベアリングのモーメントＭ_ｂ１と第２ベアリングのモーメントＭ_ｂ２の和は、下記数式２を満たし、第１ベアリングのモーメントＭ_ｂ１と第２ベアリングのモーメントＭ_ｂ２は、それぞれ下記数式３で表現されることができる。ここで、Ｌ_ｂ１は、第１ベアリングの負荷距離であり、Ｌ_{ｔｏｔａｌ}は、全体長さである。

［数式２］

［数式３］

したがって、数式１に数式３を代入し、項を整理すれば、下記数式４を導出することができる。

［数式４］

図５及び数式４を参照すれば、第１ベアリングの負荷距離Ｌ_ｂ１が長くなるほど第１ベアリング５００にかかる負荷Ｐ_ｂ１が増加することが分かる。したがって、第１ベアリング５００の負荷距離を低減し、軸系を短く形成することによって、第１ベアリングにかかる負荷を減少させることが好ましい。

しかし、図５のように、ポンプ部３００と第１ベアリング５００との間にシール部材６００が配置されれば、シール部材６００のサイズ分だけポンプ部３００と第１ベアリング５００が離隔されなければならない。したがって、ポンプ部３００と第１ベアリング５００が離隔された距離分だけ第１ベアリング５００の負荷が増加するようになり、結局、ポンプの寿命が減少するようになる。

すなわち、第１ベアリング５００は、シール部材６００とポンプ部３００との間に配置され、好ましくは、ポンプ部３００に近接配置されることが好ましい。

図６を参照すれば、第１ベアリングは、貫通ホールの内壁に設けられた収容溝１１４ａに配置され、貫通ホール１１４の内壁１１４ｂと回転軸４１０との間には間隔Ｇが形成される。

したがって、前記間隔Ｇによって流体が第１ベアリング５００内に流入され、第１ベアリング５００の潤滑機能を行うことができる。内部ロータ３１０の密着面の中央には、溝３１１が形成され、流体がベアリングの内部に容易に挿入され得るように構成されることができる。また、必要に応じて貫通ホール内壁１１４ｂにスロット（ｓｌｏｔ）をさらに形成し、間隔Ｇを広げることによって、流体の流入を増加させることもできる。

第１ベアリング５００は、専用グリースと化学的反応が発生しない範囲内で多様な製品が選択されることができる。また、流体がオートミッションオイル（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ、ＡＴＦ）である場合には、ベアリングの潤滑剤の役目を充分に行うことができる。

しかし、前述した構成は、必ずこれに限定されるものではなく、多様な変形が可能である。例えば、流体が第１ベアリング５００の内部に流入されることを遮断する必要があったら、前記間隔Ｇに別途のシール部材（図示せず）を設置することもできる。

さらに図４を参照すれば、センシング部７００は、ロータ４２０の回転姿勢を監視する構成として、一般的にモーターに備えられる公知のセンシング装置（レゾルバなど）の構成がすべて採択されることができる。また、センシング部７００は、第２カバー２２０によってハウジング１００の内部に密閉されることができる。

したがって、本発明の一実施形態によれば、ポンプ部３００、モーター部４００、及びセンシング部７００がすべて１つのハウジング１００の内部に配置され、コンパクトな構成が可能になる。

本発明の実施形態によれば、駆動部８００は、第２カバー２２０と一体に製作されることができる。これは、１つのハウジング１００にポンプ部３００、モーター部４００、及びセンシング部７００が配置されるので、従来の電動モーターと同一の規格で駆動部８００を一体化させることができる空間を確保することができる。

具体的に、駆動部８００は、第２カバー２２０の上側に一体に結合されることができるが、必ずこれに限定されるものではなく、第２カバー２２０の内部空間に形成されることもできる。

駆動部８００は、モーター部４００を回転させるインバータ（Ｉｎｖｅｒｔｅｒ）及びインバータ駆動部を含み、インバータに内蔵された印刷回路基板８０１とモーターのｕ、ｖ、ｗ端子４４０が直接連結され従来のケーブルなどを利用した構造より電気的信頼性が向上し、さらにコンパクトな構成を有する。具体的に、印刷回路基板８０１とモーターのｕ、ｖ、ｗ端子４４０は、ソルダリングによって直接連結されることができる。

上記では、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、当該技術分野における熟練された当業者は、下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域を逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解することができる。

１００ ハウジング
１１０ 挿入溝
１１１ メインチャネル
２１０ 第１カバー
３００ ポンプ部
３１０ 内部ロータ
３２０ 外部ロータ
４００ モーター部
５００ 第１ベアリング
６００ シール部材
７００ センシング部
８００ 駆動部

Claims (11)

1. ハウジングと；
   前記ハウジング内に配置されるステイタと、前記ステイタに配置されたロータと、前記ロータに貫通挿入された回転軸とを含むモーター部と；
   前記回転軸の一端に結合される内部ロータと、外部ロータとを含むポンプ部と；
   前記回転軸の回転を支持する第１ベアリングと；
   前記第１ベアリングと前記モーター部との間に配置されるシール部材と；を備え、
   前記ハウジングは、前記ポンプ部を収容するために一側面に形成される挿入溝と、前記モーター部を収容するために他側面に形成される溝部とを含み、
   前記挿入溝の底面は、前記挿入溝と前記溝部との間に配置され、前記回転軸が貫通される貫通ホールを含み、
   前記貫通ホールは、第１の直径を有する第１ホールと、第２の直径を有する第２ホールと、第３の直径を有する第３ホールとを含み、前記第２ホールは前記第１ホールと前記第３ホールに結合され、
   前記第２の直径は、前記第１の直径よりも小さく前記第３の直径よりも大きく、
   前記シール部材は前記第１ホールに配置され、前記第１ベアリングは前記第２ホールに配置され、
   前記第３ホールは前記第３ホールの内壁と前記回転軸との間に配置される間隙を含み、
   前記内部ロータは、前記挿入溝の前記底面と対向する前記内部ロータの表面に配置される溝を含み、
   前記溝の直径は、前記第３の直径よりも大きい、
   電動ポンプ。
2. 前記ハウジングは、前記挿入溝の底面に形成され、流体がポンピングされるメインチャネルを含み、前記メインチャネルは、前記ハウジングの外側に形成された流体吸入口及び流体排出口と連結されることを特徴とする請求項１に記載の電動ポンプ。
3. 前記ハウジングは、前記流体吸入口と前記メインチャネルを連結する吸入チャネルと、前記流体排出口と前記メインチャネルを連結する排出チャネルと、を含むことを特徴とする請求項２に記載の電動ポンプ。
4. 前記メインチャネルは、前記吸入チャネルと連結される第１メインチャネルと、前記排出チャネルと連結される第２メインチャネルと、を含むことを特徴とする請求項３に記載の電動ポンプ。
5. 前記シール部材の外径は、前記第１ベアリングの外径より大きいことを特徴とする請求項１に記載の電動ポンプ。
6. 前記第１ベアリングの外径は、前記モーター部の外径より小さいことを特徴とする請求項１に記載の電動ポンプ。
7. 前記ハウジングの一側面に結合され、前記ポンプ部を密閉させる第１カバーを含むことを特徴とする請求項１に記載の電動ポンプ。
8. 前記ハウジングの他側面に結合され、前記モーター部を密閉させる第２カバーを含むことを特徴とする請求項７に記載の電動ポンプ。
9. 前記回転軸の他端に配置されたセンシング部を含み、前記センシング部は、前記第２カバーによってハウジングの内部に密閉されることを特徴とする請求項８に記載の電動ポンプ。
10. 前記第２カバーの内側に配置され、前記モーター部を回転させる駆動部を含むことを特徴とする請求項８に記載の電動ポンプ。
11. 前記駆動部は、前記モーター部の端子と直接連結された回路基板を含むことを特徴とする請求項１０に記載の電動ポンプ。

Images