KR102564011B1 - 차량용 모터 구동장치 및 그의 냉각 및 윤활방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 차량용 모터 구동장치는, 오일이 저장되는 오일 저장공간을 가진 하우징; 상기 하우징의 내부에 장착되고, 샤프트를 가진 모터; 상기 하우징의 내부에 장착되고, 상기 모터의 회전속도를 감속하는 감속기; 상기 하우징의 내부에 장착되고, 상기 감속기에서 출력된 동력을 차량의 좌우 양측의 휠로 분배하는 차동장치; 상기 하우징의 오일 저장공간으로부터 상기 모터 및 상기 감속기 측으로 오일을 펌핑하는 오일펌프를 가진 제1오일공급유닛; 상기 차동장치의 링기어로부터 상기 모터의 샤프트 측으로 연장된 복수의 가이드부재를 가진 제2오일공급유닛; 및 상기 모터의 코일의 온도에 따라 상기 오일펌프의 구동을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

차량용 모터 구동장치 및 그의 냉각 및 윤활방법{VEHICLE MOTOR DRIVE APPARATUS AND METHOD OF COOLING AND LUBRICATING THE SAME}
본 발명은 감속기 일체형 모터에 의해 차량의 휠을 구동하는 차량용 모터 구동장치 및 그 윤활방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 구동조건, 외부 조건 등에 따라 모터 및 감속기를 효율적으로 냉각 내지 윤활할 수 있는 차량용 모터 구동장치 및 그 냉각 및 윤활방법에 관한 것이다.
차량용 모터 구동장치는 전기자동차, 하이브리드 자동차 등의 구동장치에 이용된다. 차량용 모터 구동장치는 모터와, 모터의 회전속도를 감속시키는 감속기와, 감속기의 동력을 차량의 좌우 양측 휠로 분배하는 차동장치 등을 포함한다. 감속기는 전환가능한 복수의 감속비를 가진다.
최근에는 차량용 모터 구동장치는 조립성 및 작동성 등을 감안하여 감속기 일체형 모터를 주로 이용하고 있다.
이러한 감속기 일체형 모터는 모터 및 감속기가 일체형으로 결합된 장치로서, 모터의 코일 등과 같은 냉각요소에 대한 냉각, 모터의 샤프트를 회전지지하는 베어링 등과 같은 마찰요소에 대한 윤활이 필수적으로 이루어져야 한다. 냉각요소(모터의 코일 등)에 대한 냉각, 마찰요소(베어링 등)에 대한 윤활 등이 정상적으로 이루어지지 못할 경우에는 모터의 구동이 불가능하여 차량이 정지할 수 있는 위험성이 높다.
종래의 차량용 모터 구동장치는 하우징의 바닥에 고인 오일을 오일펌프에 의해 모터 코일 또는 마찰요소 등으로 공급하는 오일펌프 구조를 채용하는 것이 일반적이었다.
하지만, 오일펌프 구조는 차량의 운행 중에는 항상 오일펌프가 구동하여야 하므로 차량의 연비를 저하시킬 수 있고, 또한 오일펌프의 고장 시에는 냉각요소에 대한 냉각 및 마찰요소에 대한 윤활 등이 정상적으로 이루어지지 못하므로 차량이 정지하고, 이로 인해 페일 세이프의 제어가 불가능한 단점이 있었다.
또한, 종래의 차량용 모터 구동장치는 오일펌프를 제거하고, 감속기 일체형 모터와 연결된 파이널 기어에 의해 하우징의 바닥에 고인 오일을 오일가이드를 통해 냉각요소(모터의 코일 등) 및 마찰요소(베어링 등) 측으로 공급하는 오일가이드 구조를 채용하기도 한다.
이러한 오일가이드 구조는 오일펌프가 제거됨에 따라 동력 낭비를 줄여 차량의 연비를 줄이는 장점이 있으나, 차량이 운행하는 도중에는 파이널 기어에 의해 처닝(비산)되는 오일이 오일가이드를 통해 모터 코일 및 마찰요소로 상시적으로 공급됨에 따라 모터 코일의 냉각 및 마찰요소의 윤활이 효율적으로 진행되지 못하는 단점이 있었다. 예컨대, 불필요한 극저온 조건에서도 모터 코일 측으로 일정량의 오일이 공급됨에 따라 모터 코일이 과도하게 냉각될 수 있고, 이로 인해 모터의 작동이 원활하지 못할 수도 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 차량의 운행조건, 외부 조건 등에 따라 모터 및 감속기 측으로 공급되는 오일의 유량을 조절함으로써 모터 및 감속기를 효율적으로 냉각 내지 윤활할 수 있는 차량용 모터 구동장치 및 그 냉각 및 윤활방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 모터 구동장치는,
오일이 저장되는 오일 저장공간을 가진 하우징;
상기 하우징의 내부에 장착되고, 샤프트를 가진 모터;
상기 하우징의 내부에 장착되고, 상기 모터의 회전속도를 감속하는 감속기;
상기 하우징의 내부에 장착되고, 상기 감속기에서 출력된 동력을 차량의 좌우 양측의 휠로 분배하는 차동장치;
상기 하우징의 오일 저장공간으로부터 상기 모터 및 상기 감속기 측으로 오일을 펌핑하는 오일펌프를 가진 제1오일공급유닛;
상기 차동장치의 링기어로부터 상기 모터의 샤프트 측으로 연장된 복수의 가이드부재를 가진 제2오일공급유닛; 및
상기 모터의 코일의 온도에 따라 상기 오일펌프의 구동을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 제1오일공급유닛은 상기 오일 저장공간에 배치된 오일필터와, 상기 오일필터 및 상기 모터 사이로 연결된 오일 공급도관을 가지고,
상기 오일펌프는 상기 오일 공급도관에 배치될 수 있다.
상기 오일 공급도관에는 상기 모터의 코일을 향해 연결된 하나 이상의 제1분기관과, 상기 모터의 베어링을 향해 연결된 하나 이상의 제2분기관이 분기될 수 있다.
상기 제어부는 상기 모터의 코일의 온도가 기준값을 초과하면 상기 오일펌프를 구동시키고, 상기 모터의 코일의 온도가 기준값 이하이면 상기 오일펌프의 구동을 정지시키도록 구성될 수 있다.
상기 제2오일공급유닛은 상기 차동장치의 링기어에 인접하게 배치된 제1가이드부재와, 상기 제1가이드부재 및 상기 샤프트의 일단 사이에 연결된 제2가이드부재를 포함할 수 있다.
상기 샤프트는 중공부를 가지고, 상기 제2가이드부재는 상기 샤트프의 중공부와 소통하도록 구성될 수 있다.
상기 샤프트는 상기 중공부와 소통하는 하나 이상의 오일 분출공을 가지고, 상기 오일 분출공은 상기 모터의 코일 및 상기 샤프트를 지지하는 베어링과 인접한 위치에 형성될 수 있다.
상기 샤프트는 그 내면에 형성된 나선형 홈을 가질 수 있다.
상기 제1오일공급유닛 및 상기 제2오일공급유닛은 서로 다른 유량의 오일을 공급하도록 구성될 수 있다.
상기 제1오일공급유닛은 상기 오일펌퍼에 의해 설정된 제1유량의 오일을 공급하도록 구성되고, 상기 제2오일공급유닛은 상기 복수의 가이드부재에 의해 설정된 제2유량의 오일을 공급하도록 구성될 수 있다.
상기 제2유량이 상기 제1유량 보다 작은 유량으로 설정될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 하우징과, 상기 하우징 내에 장착된 모터와, 상기 모터의 회전속도를 감속하는 감속기와, 상기 감속기에서 출력된 동력을 차량의 좌우 양측의 휠로 분배하는 차동장치와, 상기 하우징의 오일 저장공간으로부터 상기 모터 및 상기 감속기 측으로 오일을 펌핑하는 오일펌프를 가진 제1오일공급유닛과, 상기 차동장치의 링기어로부터 상기 모터의 샤프트 측으로 연장된 복수의 가이드부재를 가진 제2오일공급유닛과, 상기 오일펌프에 접속된 제어부를 포함하는 차량용 모터 구동장치의 냉각 및 윤활방법으로,
차량의 운행 도중에 상기 모터의 코일의 온도를 측정하고,
측정된 코일의 온도가 기준값을 초과하면 제1오일공급유닛의 오일펌프를 구동시키며,
측정된 코일의 온도가 기준값 이하이면 제1오일공급유닛의 오일펌프의 구동을 정지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 차량의 운행조건, 외부 조건 등에 따라 모터 및 감속기 측으로 공급되는 오일의 유량을 조절함으로써 모터 및 감속기를 효율적으로 냉각 내지 윤활할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 모터 구동장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 A-A선을 따라 도시한 단면도로서, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 모터 구동장치의 제2오일공급유닛이 차동장치 및 샤프트 사이에 연결된 구조를 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 모터 구동장치의 제2오일공급유닛의 가이드부재들이 연결된 구조를 예시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 B 부분을 확대한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 모터 구동장치의 샤프트의 내부구조를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 모터 구동장치의 냉각 및 윤활방법을 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 모터 구동장치(10)는, 모터(13)와, 모터(13)의 회전속도를 감속하는 감속기(14)와, 감속기(14)에서 출력된 동력을 차량의 좌우 양측의 휠로 분배하는 차동장치(15)를 포함할 수 있다.
모터(13)는 환형의 스테이터(16)와, 스테이터(16)의 내측에 배치된 로터(17)로 구성될 수 있다. 스테이터(16) 및 로터(17)는 하우징(12) 내에 수용될 수 있다.
스테이터(16)는 로터(17)의 주변에 환형으로 배치될 수 있고, 스테이터(16)에는 복수의 코일(6)이 장착될 수 있으며, 코일(6)의 온도를 측정하는 코일 온도센서(미도시)가 코일(6)에 부착되거나 인접하게 배치될 수 있다.
로터(17)는 스테이터(16)의 내측에서 회전가능하게 배치될 수 있고, 로터(17)의 중심에는 샤프트(18)가 장착될 수 있다.
샤프트(18)는 로터(17)의 양단에서 돌출할 수 있고, 샤프트(18)는 복수의 베어링(21, 22, 23)에 의해 회전가능하게 지지될 수 있다. 복수의 베어링(21, 22, 23)은 샤프트(18)의 전방단을 회전지지하는 제1베어링(21)과, 샤프트(18)의 중간부를 회전지지하는 제2베어링(22)과, 샤프트(18)의 후방단을 회전지지하는 제3베어링(23)을 포함할 수 있다.
샤프트(18)는 그 내부에 길게 연장된 중공부(18a)를 가질 수 있다.
감속기(14)는 샤프트(18)의 전방측에 장착된 하나 이상의 입력기어(31)와, 샤프트(18)에 평행하게 배열된 출력축(32)과, 출력축(32)에 장착된 하나 이상의 출력기어(33)를 포함할 수 있다.
입력기어(31)와 출력기어(33)는 치합될 수 있고, 출력축(32)에는 출력기어(33)에 인접하여 디퍼런셜 구동기어(34, differential drive gear)가 고정될 수 있다.
상술한 바와 같이, 감속기(14)의 입력기어(31), 출력축(32), 출력기어(33), 디퍼런셜 구동기어(34)가 하우징(12) 내에서 모터(13)의 샤프트(18)에 연결됨으로써 모터(13) 및 감속기(14)가 일체형으로 결합된 감속기 일체형 모터를 구성할 수 있다.
차동장치(15)는 하우징(12)에 대해 회전가능하게 지지되는 디퍼런셜 케이스(36, differential case)와, 디퍼런션 케이스(36)에 장착된 링기어(35)와, 디퍼런셜 케이스(36)에 회전가능하게 지지되는 피니언축(37)과, 피니언축(37)에 장착된 한 쌍의 피니언(38)과, 피니언(38)에 치합되는 좌우 한 쌍의 사이드기어(39)를 포함할 수 있다. 차동장치(15)의 링기어(35)는 디퍼런셜 구동기어(34)와 치합될 수 있다.
하우징(12)의 바닥에는 오일 저장공간(41)이 형성될 수 있고, 하우징(12) 내에서 자중으로 인해 흘러내린 오일이 오일 저장공간(41)에 저장될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 하우징(12)의 오일 저장공간(41)에 저장된 오일을 모터(13) 및 감속기(14) 측으로 공급하는 제1오일공급유닛(50) 및 제2오일공급유닛(60)을 포함할 수 있다.
제1오일공급유닛(50)은 도 1에 도시된 바와 같이, 오일 저장공간(41)에 배치된 오일필터(51)와, 오일필터(51)로부터 모터(13) 측으로 연결된 오일 공급도관(52)과, 오일 공급도관(52)의 도중에 배치된 오일펌프(53)를 포함할 수 있다.
오일 공급도관(52)에는 하나 이상의 제1분기관(54) 및 하나 이상의 제2분기관(55)이 분기될 수 있고, 제1분기관(54)은 모터(13)의 코일(6)을 향해 연결될 수 있며, 제2분기관(55)은 모터(13)의 샤프트(18)의 제3베어링(23)을 향해 연결될 수 있다. 제1분기관(54) 및 제2분기관(55)은 하우징(12)에 밀봉적으로 설치될 수 있다. 도 1에 예시된 바와 같이, 2개의 제1분기관(54)이 코일(6)의 양측을 향해 개별적으로 연결될 수도 있다.
이에, 오일 저장공간(41)에 저장된 오일은 오일펌프(53)에 의해 펌핑되어 오일 공급도관(52)을 거쳐 모터(13)의 코일(6) 및 제3베어링(23)으로 공급될 수 있고, 이를 통해 모터(13)의 코일(6)이 냉각될 뿐만 아니라 제3베어링(23)이 윤활될 수 있다.
오일펌프(53)는 제어부(80)에 전기적으로 접속된 전기식 오일펌프일 수 있고, 이에 제어부(80)는 오일펌프(53)의 구동을 제어할 수 있다. 예컨대, 코일 온도센서(미도시)에 의해 측정된 코일(6)의 온도가 기준값(Tk)을 초과하면 제어부(80)는 오일펌프(53)를 구동시키고, 코일 온도센서(미도시)에 의해 측정된 코일(6)의 온도가 기준값(Tk) 이하이면 제어부(80)는 오일펌프(53)의 구동을 정지시킬 수 있다. 제어부(80)는 차량의 ECU에 통합형으로 구성될 수도 있고, 차량의 ECU에 대해 독립적으로 구성되어 차량의 ECU에 전기적으로 접속될 수 있다.
제2오일공급유닛(60)은 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 차동장치(15)의 링기어(35)로부터 모터(13)의 샤프트(18)의 일단으로 연장된 복수의 가이드부재(61, 62)를 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 가이드부재(61, 62)는 차동장치(15)의 링기어(35)에 인접하게 배치된 제1가이드부재(61), 제1가이드부재(61) 및 샤프트(18)의 일단 사이에 연결된 제2가이드부재(62)로 이루어질 수 있다.
제1가이드부재(61)는 한 쌍의 측벽(61a, 61b) 및 바닥(61c)을 가진 채널 형상으로 구성될 수 있다.
제1가이드부재(61)는 샤프트(18), 감속기(14), 차동장치(15) 등과 간섭하지 않도록 다양한 각도로 절곡되게 구성될 수 있다.
제1가이드부재(61)는 하우징(12)의 내벽면 또는 구조물 등에 장착될 수 있는 하나 이상의 장착플랜지(63)를 가질 수 있고, 장착플랜지(63)는 체결공을 가질 수 있다.
제1가이드부재(61)의 일단은 링기어(35)에 인접할 수 있고, 제1가이드부재(61)의 타단에는 제2가이드부재(62)가 소통가능하게 연결될 수 있다.
제1가이드부재(61)의 일단과 인접한 측벽(61a, 61b)들에는 개구(61d)가 형성될 수 있고, 이러한 개구(61d)를 통해 차동장치(15)의 링기어(35)에 의해 퍼올려지는 오일을 보다 용이하게 수용할 수 있다.
제2가이드부재(62)는 한 쌍의 측벽(62a, 62b) 및 바닥(62c)을 가진 채널 형상으로 구성될 수 있다.
제2가이드부재(62)는 샤프트(18), 감속기(14) 등과 간섭하지 않도록 다양한 각도로 절곡될 수 있다.
제2가이드부재(62)의 일단은 제1가이드부재(61)의 타단에 체결구 또는 용접 등을 통해 결합될 수 있고, 이에 제2가이드부재(62)는 제1가이드부재(61)와 소통할 수 있다.
제2가이드부재(62)의 타단은 캡부재(65)를 통해 샤프트(18)의 중공부(18a)와 소통하도록 구성될 수 있다. 도 4에 예시된 바와 같이, 제2가이드부재(62)의 타단은 캡부재(65)에 결합될 수 있고, 캡부재(65)는 샤프트(18)의 일단에 배치될 수 있다. 이에, 제1베어링(21)은 캡부재(65)에 밀착되게 배치될 수 있다. 제2가이드부재(62)의 타단과 인접한 측벽(62a, 62b)들에는 개구(62d)가 형성될 수 있고, 이러한 개구(62d)를 통해 오일이 제1베어링(21) 측으로 원활하게 공급될 수 있다.
캡부재(65)는 그 중심부에 관통홀(65a)이 형성될 수 있고, 캡부재(65)의 관통홀(65a)은 샤프트(18)의 중공부(18a)와 소통하는 관통하도록 구성될 수 있다.
캡부재(65)는 제2가이드부재(62)의 타단이 결합되는 가이드홈(65b)을 가질 수 있고, 가이드홈(65b)은 관통홀(65a)과 소통하도록 구성될 수 있다. 가이드홈(65b)은 경사지게 구성될 수 있고, 이를 통해 제2가이드부재(62)로부터 가이드되는 오일이 관통홀(65a)로 원활하게 흘러갈 수 있다.
일 실시예에 따르면, 캡부재(65)는 도 5에 도시된 바와 같이, 연장부(66)를 가질 수 있고, 캡부재(65)의 관통홀(65a)은 연장부(66)를 따라 연장될 수 있다. 캡부재(65)의 연장부(66)가 샤프트(18)의 중공부(18a)에 배치될 수 있으며, 이에 샤프트(18)의 내면이 연장부(66)에 의해 회전지지될 수 있다. 즉, 제1베어링(21)이 샤프트(18)의 전방단 외면을 회전지지하고, 캡부재(65)의 연장부(66)가 샤프트(18)의 전방단 내면을 회전지지함으로써 샤프트(18)를 안정적으로 회전지지할 수 있다.
캡부재(65)의 연장부(66) 및 샤프트(18) 사이에는 오일 링(67)이 개재될 수 있으며, 오일 링(67)은 "L"자형 단면을 가질 수 있다. 이러한 오일 링(67)에 의해 샤프트(18)의 일단과 캡부재(65) 사이로 오일이 누설됨을 방지할 수 있다.
하우징(12)은 캡부재(65) 및 제1베어링(21)을 지지하는 지지구조(19)를 가질 수 있고, 이에 캡부재(65) 및 제1베어링(21)은 지지구조(19)를 통해 하우징(12)에 대해 매우 안정적으로 지지될 수 있다.
샤프트(18)는 그 일부구간의 내면에 형성된 나선형 홈(18c)을 가질 수 있고, 샤프트(18)가 회전함에 따라 중공부(18a) 내로 유입된 오일은 나선형 홈(18c)을 타고 샤프트(18)의 타단까지 원활하게 이송될 수 있다.
또한, 샤프트(18)는 중공부(18a)와 소통하는 제1오일 분출공(71) 및 제2오일 분출공(72)을 가질 수 있다.
제1오일 분출공(71)은 모터(13)의 코일(6) 및 제2베어링(22)과 인접한 샤프트(18)의 외면에 형성될 수 있고, 이에 샤프트(18)의 중공부(18a) 내로 이송되는 일부의 오일이 제1오일 분출공(71)을 통해 분출됨으로써 모터(13)의 코일(6)의 냉각 및 제2베어링(22)의 윤활이 원활하게 이루어질 수 있다.
제2오일 분출공(72)은 모터(13)의 코일(6) 및 제3베어링(23)과 인접한 샤프트(18)의 외면에 형성될 수 있고, 이에 샤프트(18)의 중공부(18a) 내로 이송되는 일부의 오일이 제1오일 분출공(71)을 통해 분출됨으로써 모터(13)의 코일(6)의 냉각 및 제3베어링(23)의 윤활이 원활하게 이루어질 수 있다.
나선형 홈(18c)은 제1오일 분출공(71)과 제2오일 분출공(72) 사이의 내면에 형성될 수 있다.
상술한 제2오일공급유닛(60)에 따르면, 모터(13) 및 감속기(14)에 의해 구동하는 링기어(35)가 오일 저장공간(41)에서 회전함에 따라 링기어(35)에 의해 오일 저장공간(41)에 저장된 오일이 상부로 퍼 올려질 수 있고, 이렇게 링기어(35)에 의해 퍼올려지는 오일이 제1가이드부재(61), 제2가이드부재(62), 캡부재(65)의 관통홀(65a)을 거쳐 샤프트(18)의 중공부(18a) 내로 가이드될 수 있다. 샤프트(18)의 중공부(18a)를 따라 이송되는 오일은 제1오일 분출공(71)을 통해 코일(6)의 일측 및 제2베어링(22) 측으로 공급될 수 있고, 제2오일 분출공(72)을 통해 코일(6)의 타측 및 제3베어링(23) 측으로 공급될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1오일공급유닛(50) 및 제2오일공급유닛(60)은 서로 다른 유량으로 오일을 공급하도록 구성될 수 있다.
제1오일공급유닛(50)은 오일펌프(53)에 의해 설정된 제1유량의 오일을 공급하도록 구성될 수 있고, 제1유량은 모터(13)의 코일(6)을 냉각할 수 있는 최소한의 유량으로 정의될 수 있다.
제2오일공급유닛(60)은 가이드부재(61, 62)들의 사이즈 및 배치구조 등에 의해 설정된 제2유량의 오일을 공급하도록 구성될 수 있고, 제2오일유량은 베어링(21, 22, 23)들을 윤활할 수 있는 최소한의 유량으로 정의될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2유량은 제1유량에 비해 상대적으로 작은 유량으로 설정될 수 있다. 예컨대, 제1유량은 2 LPM(liter per minute, ℓ/m)일 수 있고, 제2유량은 0.05LPM(liter per minute, ℓ/m)일 수 있다.
모터(13)의 코일(6)의 과열정도에 따라 제1오일공급유닛(50)은 특정 조건에서 오일펌프(53)를 선택적으로 구동함으로써 제1유량을 모터(13)의 코일(6) 및 베어링 등으로 선택적으로 공급할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 오일펌프(53)를 상시적으로 구동할 필요가 없으므로 연비를 개선할 수 있다.
예컨대, 차량이 극악조건(급가속, 급경사, 고속운전 등)에서 운행할 때, 모터(13)의 코일이 과열되면 제어부(80)에 의해 제1오일공급유닛(50)의 오일펌프(53)가 구동함으로써 오일펌프(53)에 의해 설정된 제1유량(대략 2 LPM)의 오일이 모터(13)의 코일(6) 측으로 공급될 수 있고, 모터(13) 및 감속기(14)에 의해 구동하는 링기어(35)에 의해 오일 저장공간(41)의 오일이 제2오일공급유닛(60)의 가이드부재(61, 62)들로 퍼올려지며, 퍼올려진 오일은 가이드부재(61, 62)들에 의해 설정된 제2유량(대략 0.05 LPM)만큼 베어링(21, 22, 23)에 공급될 수 있다. 이를 통해 모터(13)의 냉각 및 베어링(21, 22, 23)의 윤활이 원활하게 이루어질 수 있다.
예컨대, 차량이 극저온 조건에서 운행할 때, 모터(13)의 코일이 과열되지 않으면 제1오일공급유닛(50)의 오일펌프(53)를 구동할 필요가 없으므로 제어부(80)는 오일펌프(53)의 구동을 정지하고, 차량의 운행 중에 상시적으로 구동하는 링기어(35)에 의해 오일 저장공간(41)의 오일이 제2오일공급유닛(60)의 가이드부재(61, 62)들로 퍼올려지며, 퍼올려진 오일은 가이드부재(61, 62)들에 의해 설정된 제2유량(대략 0.05 LPM)으로 베어링(21, 22, 23)에 공급됨으로써 베어링(21, 22, 23)의 윤활이 이루어질 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 차량의 구동조건, 외부조건 등에 따라 제1오일공급유닛(50)의 오일펌프(53)를 선택적으로 구동함으로써 모터(13) 및 감속기(14) 측으로 오일의 유량을 효율적으로 조절할 수 있고, 이를 통해 모터(13) 및 감속기(14)를 효율적으로 냉각 내지 윤활할 뿐만 아니라 연비를 대폭 개선할 수 있다.
한편, 오일펌프만을 가진 차량용 모터 구동장치는 오일펌프의 고장 시에 페일세이프(fail-safe) 제어 자체가 불가능하지만, 본 발명은 제1오일공급유닛(50)의 오일펌프(53)가 고장나더라도 제2오일공급유닛(60)을 통해 모터(13) 및 감속기(14) 측으로 제2유량의 오일을 공급할 수 있으므로 차량의 속도를 낮게 제한하면서 운행이 가능하다. 즉, 본 발명은 오일펌프(53)의 고장에 따른 페일세이프(fail-safe) 제어를 구현할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 모터 구동장치의 냉각 및 윤활방법을 도시한 순서도이다.
차량의 운행 도중에 모터(13)의 코일(6)의 온도를 코일 온도센서(미도시)에 의해 일정 주기로 측정한다(S1).
한편, 차량의 운행 시에는 모터(13)의 동력이 감속기(14)를 거쳐 차동장치(15)로 전달될 수 있고, 이에 차동장치(15)의 링기어(35)가 하우징(12)의 오일 저장공간(41)에 저장된 오일을 상측으로 퍼 올림(비산)으로써 오일은 제2오일공급유닛(60)의 가이드부재(61, 62)들을 통해 샤프트(18)의 중공부(18a)로 가이드될 수 있다. 샤프트(18)의 중공부(18a)로 이송된 오일은 제1 및 제2 오일 분출공(71, 72)을 통해 분출됨에 따라 모터(13)의 코일(6)의 냉각 및 베어링(21, 22, 23)의 윤활이 이루어질 수 있다.
코일 온도센서(미도시)에 의해 측정된 코일(6)의 온도가 미리 설정된 기준값(Tk)을 초과하는지를 판단한다(S2). 기준값(Tk)은 코일(6)의 냉각이 요구되는 최소값으로, 예컨대 기준값(Tk)은 60℃일 수 있다. 한편, 코일(6)의 온도가 170℃이상으로 상승하면 출력이 제한될 수 있고, 코일(6)의 온도가 180℃이상인 경우에는 모터(13) 측으로 인가되는 전류가 자동으로 차단될 수 있다.
코일(6)의 온도가 기준값(Tk)을 초과하면 제어부(80)는 제1오일공급유닛(50)의 오일펌프(53)를 구동시킨다(S3).
오일펌프(53)가 구동함에 따라 하우징(12)의 오일 저장공간(41)으로부터 오일이 오일 공급도관(52), 제1분기관(54) 및 제2분기관(55)을 거쳐 모터(13)의 코일(6) 및 제3베어링(23) 측으로 오일이 공급될 수 있다. 이에 모터(13)의 코일(6)은 기준값(Tk) 이하로 적절히 냉각될 수 있고, 제3베어링(23) 등이 윤활될 수 있다.
코일(6)의 온도가 기준값(Tk) 이하이면 제어부(80)는 제1오일공급유닛(50)의 오일펌프(53)의 구동을 정지한다(S4).
그 이후에 차량의 운행 중에 코일 온도센서(미도시)가 코일(6)의 온도를 주기적으로 측정함으로써 상술한 S1단계로 리턴하여 S2, S3, S4단계를 순차적으로 진행할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 차량용 모터 구동장치 13: 모터
14: 감속기 15: 차동장치
18: 샤프트 21, 22, 23: 베어링
41: 오일 저장공간 50: 제1오일공급유닛
51: 오일필터 52: 오일 공급도관
53: 오일펌프 54, 55: 분기관
60: 제2오일공급유닛 61: 제1가이드부재
62: 제2가이드부재 65: 캡부재
71, 72: 오일 분출공

Claims (12)

  1. 오일이 저장되는 오일 저장공간을 가진 하우징;
    상기 하우징의 내부에 장착되고, 샤프트를 가진 모터;
    상기 하우징의 내부에 장착되고, 상기 모터의 회전속도를 감속하는 감속기;
    상기 하우징의 내부에 장착되고, 상기 감속기에서 출력된 동력을 차량의 좌우 양측의 휠로 분배하는 차동장치;
    상기 하우징의 오일 저장공간으로부터 상기 모터 및 상기 감속기 측으로 오일을 펌핑하는 전기식 오일펌프를 가진 제1오일공급유닛;
    상기 차동장치의 링기어로부터 상기 모터의 샤프트 측으로 연장된 복수의 가이드부재를 가진 제2오일공급유닛; 및
    상기 전기식 오일펌프에 전기적으로 접속되고, 상기 모터의 코일의 온도에 따라 상기 전기식 오일펌프의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제2오일공급유닛은 상기 차동장치의 링기어에 인접하게 배치된 제1가이드부재와, 상기 제1가이드부재 및 상기 샤프트의 일단 사이에 연결된 제2가이드부재를 포함하며,
    캡부재가 상기 샤프트의 일단에 결합되고, 상기 샤프트는 중공부를 가지며,
    상기 캡부재는 상기 샤프트의 중공부와 소통하는 관통홀과, 상기 관통홀과 소통하는 가이드홈을 포함하고,
    상기 제2가이드부재의 일단은 상기 제1가이드부재에 결합되고, 상기 제2가이드부재의 타단은 상기 캡부재의 가이드홀과 직접적으로 결합되는 차량용 모터 구동장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1오일공급유닛은 상기 오일 저장공간에 배치된 오일필터와, 상기 오일필터 및 상기 모터 사이로 연결된 오일 공급도관을 가지고,
    상기 전기식 오일펌프는 상기 오일 공급도관에 배치되는 차량용 모터 구동장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 오일 공급도관에는 상기 모터의 코일을 향해 연결된 하나 이상의 제1분기관과, 상기 모터의 베어링을 향해 연결된 하나 이상의 제2분기관이 분기되는 차량용 모터 구동장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 상기 모터의 코일의 온도가 기준값을 초과하면 상기 전기식 오일펌프를 구동시키고, 상기 모터의 코일의 온도가 기준값 이하이면 상기 전기식 오일펌프의 구동을 정지시키도록 구성되는 차량용 모터 구동장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 샤프트는 상기 중공부와 소통하는 하나 이상의 오일 분출공을 가지고, 상기 오일 분출공은 상기 모터의 코일 및 상기 샤프트를 지지하는 베어링과 인접한 위치에 형성되는 차량용 모터 구동장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 샤프트는 그 내면에 형성된 나선형 홈을 가지는 차량용 모터 구동장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1오일공급유닛 및 상기 제2오일공급유닛은 서로 다른 유량의 오일을 공급하도록 구성되는 차량용 모터 구동장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1오일공급유닛은 상기 전기식 오일펌프에 의해 설정된 제1유량의 오일을 공급하도록 구성되고, 상기 제2오일공급유닛은 복수의 가이드부재에 의해 설정된 제2유량의 오일을 공급하도록 구성되는 차량용 모터 구동장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2유량이 상기 제1유량 보다 작은 유량으로 설정되는 차량용 모터 구동장치.
  12. 청구항 1항에 따른 차량용 모터 구동장치의 냉각 및 윤활방법으로,
    차량의 운행 도중에 상기 모터의 코일의 온도를 측정하고,
    측정된 코일의 온도가 기준값을 초과하면 제어부에 의해 제1오일공급유닛의 전기식 오일펌프를 구동시키며,
    측정된 코일의 온도가 기준값 이하이면 상기 제어부에 의해 제1오일공급유닛의 전기식 오일펌프의 구동을 정지하는 차량용 모터 구동장치의 냉각 및 윤활방법.
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