JP2018076866A - water pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ウォーターポンプに係り、より詳細には、冷却水を吸いこんで冷却水をエンジン内部に循環させるウォーターポンプ及び車両の冷却システムに使われるウォーターポンプに関する。 The present invention relates to a water pump, and more particularly to a water pump that sucks cooling water and circulates the cooling water inside an engine and a water pump used in a vehicle cooling system.
ウォーターポンプとは、冷却水をエンジン内部に強制に循環させるポンプ及び車両内部の電装品を冷却させる製品を意味する。一般的に、自動車のエンジンのように燃料の爆発力を用いて動力を得る機関は、作動中、高温の熱を発生する。これを適切に制御することができなければ、エンジン自体はもとより、隣接した他の機関に対しても悪影響を及ぼす。したがって、前記熱を冷やすための手段として冷却水が必須的に使われる。 The water pump means a pump that forcibly circulates cooling water inside the engine and a product that cools electrical components inside the vehicle. Generally, an engine that obtains power using the explosive force of a fuel, such as an automobile engine, generates high-temperature heat during operation. If this cannot be properly controlled, it will adversely affect not only the engine itself but also other adjacent engines. Therefore, cooling water is essentially used as a means for cooling the heat.
一般的に、内燃機関のウォーターポンプは、エンジンのクランクシャフトと連結されたベルトによって強制駆動されて、ポンプ内部のインペラを回転させる。
電気自動車、ハイブリッド、プラグインハイブリッド、燃料電池などの環境に優しい車両の場合、インバータ、HSG、スタックなどの冷却のために冷却水(ウォーター)ポンプが設けられる。
Generally, a water pump of an internal combustion engine is forcibly driven by a belt connected to a crankshaft of the engine to rotate an impeller inside the pump.
In the case of an environment-friendly vehicle such as an electric vehicle, a hybrid, a plug-in hybrid, and a fuel cell, a cooling water (water) pump is provided for cooling an inverter, an HSG, a stack, and the like.
このような冷却水ポンプは、通常のエンジンと連動して駆動するように形成するか、別途の電源を供給されて自体的に駆動するように構成される。
回転するインペラは、中央に冷却水を吸い込み、吸い込まれた冷却水に遠心力を加えて、冷却水がエンジン内部に循環可能にする。
Such a cooling water pump is configured to be driven in conjunction with a normal engine, or is configured to be driven by being supplied with a separate power source.
The rotating impeller sucks cooling water in the center, applies centrifugal force to the sucked cooling water, and allows the cooling water to circulate inside the engine.
ウォーターポンプに流入される冷却水には、少量であるが、異物が含まれている場合が多い。このような異物がウォーターポンプに流入される場合、ウォーターポンプの駆動が止められうる。それにより、冷却水の循環ができず、エンジン及びインバータが過熱によって深刻な損傷を受けることになる。 The cooling water flowing into the water pump is small but often contains foreign matter. When such foreign matter flows into the water pump, the driving of the water pump can be stopped. As a result, the cooling water cannot be circulated, and the engine and the inverter are seriously damaged by overheating.
このような異物によってウォーターポンプが受ける影響を減らすためのものとして、特許文献1が案出された。図1を参照すれば、特許文献1は、インペラ1とケーシング2との間に挟まれた異物を排出することができるポンプの異物除去装置に関するものであって、より詳細には、流体が吸い込まれる方向に摺動して、前記インペラ1と前記ケーシング2との間に流入された異物を掻き出すスクレーパーリング3を主な構成とするポンプの異物除去装置に関したものである。 Patent Document 1 has been devised to reduce the influence of such a foreign matter on the water pump. Referring to FIG. 1, Patent Document 1 relates to a foreign matter removing apparatus for a pump that can discharge foreign matter sandwiched between an impeller 1 and a casing 2, and more specifically, a fluid is sucked in. The present invention relates to a foreign matter removing apparatus for a pump, which mainly includes a scraper ring 3 that slides in the direction in which the foreign matter flows between the impeller 1 and the casing 2.
この際、特許文献1によれば、インペラ上端部とウォーターポンプの上端部フレームとの間への異物の流入を防止することはできない。すなわち、一旦流入された異物を容易に除去することはできるが、異物の流入自体を根本的に防ぐことはできない。 At this time, according to Patent Document 1, it is impossible to prevent the inflow of foreign matter between the upper end portion of the impeller and the upper end portion frame of the water pump. That is, the foreign matter once flowed in can be easily removed, but the foreign matter inflow itself cannot be fundamentally prevented.
また、特許文献1は、インペラの内部に流入された異物がウォーターポンプの内部への流入を防ぐ方法は全く開示しない。すなわち、回転軸とウォーターポンプフレームとの間には、軸受、シールユニットのような付随的な装備が多いが、このような装備への異物の流入は全く防ぐことができない。 Further, Patent Document 1 does not disclose any method for preventing the foreign matter flowing into the impeller from flowing into the water pump. That is, there are many incidental equipment such as a bearing and a seal unit between the rotating shaft and the water pump frame, but it is impossible to prevent foreign matter from flowing into such equipment.
したがって、ウォーターポンプの内部に冷却水に含まれた異物の流入を最小化するための、別途の構造を有したウォーターポンプに対する必要性が台頭しつつある。 Therefore, there is an increasing need for a water pump having a separate structure for minimizing the inflow of foreign matter contained in the cooling water into the water pump.
本発明は、前記のような目的を果たすために案出されたものであって、ウォーターポンプインペラとメインフレームとの間への異物の流入を最小化する構造を有したウォーターポンプを提供するところにその目的がある。また、インペラの内部に流入された異物を容易に吐き出す構造を有したウォーターポンプを提供するところにその目的がある。 The present invention has been devised to achieve the above-described object, and provides a water pump having a structure that minimizes the inflow of foreign matter between the water pump impeller and the main frame. Has its purpose. Another object of the present invention is to provide a water pump having a structure for easily discharging foreign matter that has flowed into the impeller.
本発明は、外部駆動力を伝達されて回転する駆動軸と、前記駆動軸と連結されて回転するインペラと、前記インペラが収容される収容空間が内部に形成されるメインフレームと、前記メインフレームの一側に連通されるように形成され、前記収容空間の内部に流体が吸い込まれる吸入管と、前記吸入管で延設されて、前記メインフレームと前記インペラとの間の一側に配される隔壁と、を含むカバーフレームと、を含むウォーターポンプを提供する。 The present invention includes a drive shaft that is rotated by being transmitted with an external drive force, an impeller that is coupled to the drive shaft and is rotated, a main frame in which a housing space for housing the impeller is formed, and the main frame A suction pipe that is formed so as to communicate with one side of the housing space, and a fluid is sucked into the housing space, and extends through the suction pipe, and is disposed on one side between the main frame and the impeller. A water pump including a partition wall and a cover frame including the partition wall is provided.
前記インペラは、前記駆動軸が中心に連結される円板状のベースと、前記ベースの上面に結合し、前記ベースの中心から放射状に延設される複数個のブレードと、前記ブレードの上端に結合する円板状のシュラウドと、前記シュラウドの一側に連通されるように形成され、前記インペラの内部に流体が流入される流入管と、を含み、前記隔壁は、前記流入管の内側に延設されうる。 The impeller includes a disk-like base to which the drive shaft is connected at the center, a plurality of blades coupled to the upper surface of the base and extending radially from the center of the base, and an upper end of the blade. A disk-shaped shroud to be coupled, and an inflow pipe that is formed to communicate with one side of the shroud, and into which fluid flows into the impeller, and the partition wall is disposed inside the inflow pipe. Can be extended.
前記カバーフレームは、前記メインフレームの内部にそれぞれ突設され、前記シュラウド及び前記ベースの外周面に配され、前記インペラに流入された流体が吐き出される吐出口を形成する一対の突出片を含みうる。
前記ベースは、外側端が傾斜して形成されて、前記吐出口の中心に流体をガイドすることができる。
The cover frame may include a pair of projecting pieces projecting from the main frame and disposed on the outer peripheral surfaces of the shroud and the base to form a discharge port through which fluid flowing into the impeller is discharged. .
The base may be formed with an inclined outer end to guide fluid to the center of the discharge port.
本発明によるウォーターポンプによれば、メインフレームとインペラとの間に隔壁を追加することによって、インペラとメインフレームとの間への異物の流入を防止することができる。また、本発明によるウォーターポンプによれば、インペラベースの外側端が傾斜して形成されることによって、異物がウォーターポンプから円滑に吐き出されるように流路を構成するところにその目的がある。 According to the water pump of the present invention, by adding a partition wall between the main frame and the impeller, foreign substances can be prevented from flowing into the impeller and the main frame. Further, according to the water pump of the present invention, there is an object in that the flow path is configured so that the outer end of the impeller base is inclined and the foreign matter is smoothly discharged from the water pump.
本発明は、図面に示された実施形態を参考にして説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されるべきである。 Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, this is merely an example, and those skilled in the art can make various modifications and equivalent other embodiments. You will understand that. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical idea of the claims.
たとえ本発明の一実施形態によるウォーターポンプは、自動車内部に設けられて、自動車エンジン及びインバータなどの内部に循環される冷却水を吸い込むことを特徴とするが、これは一実施形態に過ぎず、インペラの回転力を用いて流体を吸い込み、排出する構造を有したあらゆるポンプに対して本発明によるウォーターポンプの構造が適用可能であるということはいうまでもない。したがって、以下、冷却水、ウォーターポンプという単語を使用して説明するとしても、これは冷却水を含んだあらゆる流体、ウォーターポンプを含んだあらゆるポンプ種類を意味すると解釈することが望ましいと言える。 Even if the water pump according to an embodiment of the present invention is provided inside the automobile and sucks the cooling water circulated inside the automobile engine, the inverter and the like, this is only one embodiment, It goes without saying that the structure of the water pump according to the present invention can be applied to any pump having a structure for sucking and discharging a fluid using the rotational force of the impeller. Therefore, although it will be described below using the words “cooling water” and “water pump”, it can be understood that this means any fluid including cooling water and any pump type including a water pump.
図2を参照すれば、本発明の一実施形態によるウォーターポンプ100は、駆動軸110と、インペラ120と、カバーフレーム130と、を含む。
前記駆動軸110は、外部駆動力を伝達されて回転する。別途に図示していないが、外部駆動力は、別途に備えられた駆動モータによって前記駆動軸110に伝達されても、エンジンのクランクシャフトと連結されたベルトによって強制駆動されることによって、前記駆動軸110に伝達されてもよい。
Referring to FIG. 2, the water pump 100 according to the embodiment of the present invention includes a drive shaft 110, an impeller 120, and a cover frame 130.
The driving shaft 110 is rotated by receiving an external driving force. Although not shown separately, even if the external driving force is transmitted to the driving shaft 110 by a driving motor provided separately, the driving force is driven by a belt connected to the crankshaft of the engine. It may be transmitted to the shaft 110.
前記インペラ120は、前記駆動軸110と連結されて回転する。より詳細には、前記インペラ120は、前記駆動軸110が中心に連結される円板状のベース121と、前記ベース121の上面に結合し、前記ベース121の中心から放射状に延設される複数個のブレード122と、前記ブレード122の上端に結合する円板状のシュラウド123と、前記シュラウド123の一側に連通されるように形成され、前記インペラの内部に流体が流入される流入管124と、を含みうる。 The impeller 120 is connected to the drive shaft 110 and rotates. More specifically, the impeller 120 includes a disk-shaped base 121 that is connected to the drive shaft 110 at the center, and a plurality of impellers 120 that extend radially from the center of the base 121. A plurality of blades 122, a disk-like shroud 123 coupled to the upper end of the blade 122, and an inflow pipe 124 that is formed to communicate with one side of the shroud 123 and into which fluid flows into the impeller. And can be included.
前記カバーフレーム130は、前記インペラ120が収容される収容空間131aが内部に形成されるメインフレーム131と、前記メインフレーム131の一側に連通されるように形成され、前記収容空間131aの内部に流体が吸い込まれる吸入管132と、前記吸入管132で延設されて、前記メインフレーム131と前記インペラ120との間の一側に配される隔壁133と、を含む。 The cover frame 130 is formed to communicate with a main frame 131 in which an accommodation space 131a in which the impeller 120 is accommodated is formed, and to one side of the main frame 131, and in the accommodation space 131a. A suction pipe 132 into which fluid is sucked; and a partition wall 133 extending from the suction pipe 132 and disposed on one side between the main frame 131 and the impeller 120.
この際、前記隔壁133は、前記流入管124の内側に延設されうる。前記流入管124と前記隔壁133とが二重壁を形成することによって、前記シュラウド123と前記メインフレーム131の上部との間に生じる空間への異物の流入を防止することができる。
前記カバーフレーム130は、前記メインフレーム131の内部にそれぞれ突設され、前記シュラウド123及び前記ベース121の外周面に配され、前記インペラ120に流入された流体が吐き出される吐出口134aを形成する一対の突出片134を含みうる。
At this time, the partition wall 133 may extend inside the inflow pipe 124. Since the inflow pipe 124 and the partition wall 133 form a double wall, it is possible to prevent foreign matter from flowing into the space generated between the shroud 123 and the upper portion of the main frame 131.
The cover frame 130 protrudes inside the main frame 131 and is disposed on the outer peripheral surfaces of the shroud 123 and the base 121, and forms a pair of discharge ports 134a through which the fluid flowing into the impeller 120 is discharged. The protruding piece 134 may be included.
前記吐出口134aは、前記インペラ120に流入されて、前記ブレード122から回転力を受けて、前記インペラ120から抜け出る冷却水が、エンジン及びインバータ内部に流入されるように、前記ウォーターポンプ100から冷却水が吐き出される出口である。前記吐出口134aからエンジンなどの機関への冷却水の移送は多様な方法で設計され、これは公知技術なので、詳しい説明を省略する。 The discharge port 134a is cooled from the water pump 100 so that cooling water that flows into the impeller 120, receives rotational force from the blade 122, and flows out of the impeller 120 flows into the engine and the inverter. This is the exit from which water is expelled. Transfer of cooling water from the discharge port 134a to an engine such as an engine is designed by various methods, and since this is a known technique, detailed description thereof is omitted.
前記ベース121は、外側端が傾斜して形成されて、前記吐出口134aの中心に流体をガイドすることができる。これは、前記ベース121の下端部に異物の流入を防止するためのものである。 The base 121 may be formed with an inclined outer end to guide a fluid to the center of the discharge port 134a. This is to prevent foreign matter from flowing into the lower end of the base 121.
望ましくは、前記ベース121の外側端が上側に屈曲して形成されて、前記インペラ120から抜け出る冷却水の速度ベクトルが上端部に向かわせる。これにより、異物が前記ベース121の下端部に流入されず、前記吐出口134aに吐き出されうる。但し、これは、本発明の一実施形態に過ぎず、前記吐出口134aの中心に流体をガイドするための前記ベース121の形状は、設計者の選択によって多様な形状に形成されうる。 Preferably, the outer end of the base 121 is bent upward, and the velocity vector of the cooling water that escapes from the impeller 120 is directed toward the upper end. As a result, foreign matter can be discharged to the discharge port 134a without flowing into the lower end of the base 121. However, this is merely an embodiment of the present invention, and the shape of the base 121 for guiding the fluid to the center of the discharge port 134a may be formed in various shapes according to the designer's choice.
本発明の一実施形態によるウォーターポンプ100は、シャフトフレーム140と、シールユニット150と、軸受160と、をさらに含みうる。 The water pump 100 according to an embodiment of the present invention may further include a shaft frame 140, a seal unit 150, and a bearing 160.
前記シャフトフレーム140は、上端が前記カバーフレーム130と結合し、前記駆動軸110、前記シールユニット150、前記軸受160を内部に収容する。 The shaft frame 140 has an upper end coupled to the cover frame 130 and accommodates the drive shaft 110, the seal unit 150, and the bearing 160 therein.
前記シールユニット150は、前記シャフトフレーム140の内部に冷却水の流入を防止する機械要素である。図2には、前記シールユニット150が、前記駆動軸110と直接結合されていると示されているが、これは一実施形態に過ぎない。前記シールユニット150は、それ自体で軸受のように内側面が回転し、外側面が外部物体に固定される構造でも、別途の軸受を軸と結合させた後、その軸受の外面に前記シールユニット150を結合する構造でもあり得る。 The seal unit 150 is a mechanical element that prevents cooling water from flowing into the shaft frame 140. Although FIG. 2 shows that the seal unit 150 is directly coupled to the drive shaft 110, this is only one embodiment. Even if the seal unit 150 itself has a structure in which the inner surface rotates like a bearing and the outer surface is fixed to an external object, after the separate bearing is coupled to the shaft, the seal unit 150 is attached to the outer surface of the bearing. It may also be a structure that bonds 150.
前記軸受160は、内側面が前記駆動軸110と結合し、外側面が前記シャフトフレーム140と結合して、前記駆動軸110を支持する。軸受は、回転する軸を一定位置に固定させ、軸の自重と軸にかかる荷重とを支持しながら、軸を回転させる役割を行う機械要素である。図2には、ボール軸受を図示したが、これは一実施形態に過ぎず、多種の軸受が使われる。 The bearing 160 supports the drive shaft 110 by coupling an inner surface with the drive shaft 110 and an outer surface with the shaft frame 140. The bearing is a mechanical element that rotates the shaft while fixing the rotating shaft at a fixed position and supporting the weight of the shaft and the load applied to the shaft. Although FIG. 2 illustrates a ball bearing, this is only one embodiment, and various types of bearings are used.
図3A及び図3Bを比較して参照すれば、本発明の特徴を明確に理解することができる。図3Aには、従来のウォーターポンプに流入される冷却水及び異物の移動経路が示されており、図3Bには、本発明の一実施形態によるウォーターポンプ100に流入される冷却水及び異物の移動経路が示されている。図3Aを参照すれば、従来のウォーターポンプは、隔壁もなく、インペラベースの外側端に傾斜も形成されておらず、異物がウォーターポンプインペラとメインフレームとの間に流入される。しかし、図3Bを参照すれば、本発明の一実施形態によるウォーターポンプ100は、隔壁133を備えており、インペラベース121の外側端に傾斜が形成されており、異物がウォーターポンプインペラ120とメインフレーム131との間に流入されず、吐出口134aに即座に吐き出される。これにより、ウォーターポンプ100が異物によって損傷されることを防止しながら、エンジン及びインバータなどに冷却水を円滑に循環させることができる。 The features of the present invention can be clearly understood by comparing and referring to FIGS. 3A and 3B. FIG. 3A shows a moving path of cooling water and foreign matter flowing into a conventional water pump, and FIG. 3B shows cooling water and foreign matter flowing into the water pump 100 according to an embodiment of the present invention. The travel route is shown. Referring to FIG. 3A, the conventional water pump has no partition wall and is not inclined at the outer end of the impeller base, and foreign matter flows between the water pump impeller and the main frame. However, referring to FIG. 3B, the water pump 100 according to an embodiment of the present invention includes a partition wall 133, and an outer end of the impeller base 121 is inclined, so that the foreign matter is separated from the water pump impeller 120 and the main body. It does not flow into the frame 131 and is immediately discharged to the discharge port 134a. Thereby, it is possible to smoothly circulate the cooling water to the engine and the inverter while preventing the water pump 100 from being damaged by the foreign matter.
本発明は、ウォーターポンプ関連の技術分野に適用可能である。 The present invention is applicable to technical fields related to water pumps.
100:ウォーターポンプ
110:駆動軸
20:インペラ
121:ベース
122:ブレード
123:シュラウド
124:流入管
130:カバーフレーム
131:メインフレーム
132:吸入管
133:隔壁
134:突出片
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Water pump 110: Drive shaft 20: Impeller 121: Base 122: Blade 123: Shroud 124: Inflow pipe 130: Cover frame 131: Main frame 132: Suction pipe 133: Bulkhead 134: Projection piece
Claims (4)
前記駆動軸と連結されて回転するインペラと、
前記インペラが収容される収容空間が内部に形成されるメインフレームと、前記メインフレームの一側に連通されるように形成され、前記収容空間の内部に流体が吸い込まれる吸入管と、前記吸入管で延設されて、前記メインフレームと前記インペラとの間の一側に配される隔壁と、を含むカバーフレームと、
を含むウォーターポンプ。 A drive shaft that is rotated by receiving an external drive force; and
An impeller coupled to the drive shaft and rotating;
A main frame in which an accommodation space in which the impeller is accommodated is formed; a suction pipe that is formed to communicate with one side of the main frame; and a fluid that is sucked into the accommodation space; and the suction pipe A cover frame including a partition wall extending on the one side between the main frame and the impeller,
Including water pump.
前記ベースの上面に結合し、前記ベースの中心から放射状に延設される複数個のブレードと、
前記ブレードの上端に結合する円板状のシュラウドと、
前記シュラウドの一側に連通されるように形成され、前記インペラの内部に流体が流入される流入管と、を含み、
前記隔壁は、前記流入管の内側に延設される請求項1に記載のウォーターポンプ。 The impeller has a disk-like base to which the drive shaft is connected at the center;
A plurality of blades coupled to the upper surface of the base and extending radially from the center of the base;
A disk-shaped shroud coupled to the upper end of the blade;
An inflow pipe that is formed to communicate with one side of the shroud and into which a fluid flows into the impeller.
The water pump according to claim 1, wherein the partition wall is extended inside the inflow pipe.
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