KR100359868B1 - Variable apparatus for rotation speed of water pump - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 엔진의 시동 초기 웜업 시간이 단축되고, 고속 평탄 주행시 엔진 과냉을 방지하여 열충격을 감소시키고 동력 손실을 저감시킬 수 있는 냉각수 펌프의 회전 속도 가변 기구를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a mechanism for varying the rotational speed of a coolant pump, which reduces the initial warm-up time of the engine and prevents the engine from overcooling during high-speed flat driving, thereby reducing thermal shock and reducing power loss.
이를 위해 본 발명은 엔진의 크랭크축과 벨트 풀리로 연결되어 회전 동력을 전달 받으며 내측면에 기어가 형성된 링형상의 내접기어풀리와;To this end, the present invention is connected to the crankshaft and the belt pulley of the engine receives a rotational power and a ring-shaped internal gear pulley formed with a gear on the inner surface;
상기 내접기어풀리의 외주면의 일측을 감싸 회전가능하게 지지하는 회전지지체와;A rotatable support for rotatably supporting one side of an outer circumferential surface of the internal gear pulley;
상기 내접기어풀리와 동심으로 설치되는 펌프 구동기어와;A pump drive gear installed concentrically with the internal gear pulley;
상기 펌프구동기어의 회전력을 냉각수 펌프 임펠러에 전달하는 펌프회전축과;A pump rotating shaft which transmits the rotational force of the pump driving gear to a cooling water pump impeller;
상기 펌프구동기어와 내접기어풀리 사이에 자전 및 공전 가능하게 개재되는 아이들 기어와;An idle gear interposed between the pump driving gear and the internal gear pulley so as to rotate and revolve;
상기 아이들 기어의 공전 경로상에 출몰하여 아이들 기어의 공전을 차단하거나 또는 허용하도록 작동하는 솔레노이드 작동체와;A solenoid actuator which floats on the idle path of the idle gear and operates to block or allow idle of the idle gear;
엔진의 냉각수온을 검출하는 냉각수온센서와;A cooling water temperature sensor detecting a cooling water temperature of the engine;
상기 냉각수온센서가 검출한 냉각수온이 정상 온도보다 높을 때에는 상기 솔레노이드 작동체를 작동시켜 솔레노이드 작동체의 스톱퍼가 아이들기어의 공전 경로상에 돌출되도록 제어하며, 냉각수온이 정상보다 낮을 때에는 그 스톱퍼를 후퇴시켜 아이들기어가 폄프구동기어 외주를 공전토록 제어하는 전자제어장치;를 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.When the coolant temperature detected by the coolant temperature sensor is higher than the normal temperature, the solenoid actuator is operated to control the stopper of the solenoid actuator to protrude on the idle path of the idle gear, and when the coolant temperature is lower than normal, the stopper is operated. And an electronic control unit which retracts the idle gears to revolve the pump driving gear outer periphery.
Description
본 발명은 냉각수 펌프의 회전 속도 가변기구에 관한 것이다.The present invention relates to a variable speed rotation mechanism of a cooling water pump.
가솔린 엔진은 열에너지를 기계적 에너지로 변환하는 내연기관이나 연료를 연소시켜 얻은 열에너지를 전부 기계적 에너지로 변환시킬 수는 없으며, 통상 내연기관의 열효율은 30%를 넘지 못하는 것으로 알려져 있다.Gasoline engines are not able to convert all of the heat energy obtained by burning internal combustion engines or fuels into mechanical energy, and the thermal efficiency of internal combustion engines is typically less than 30%.
즉, 연료를 연소시켜 얻은 열에너지의 약 30%는 방열되고, 약 30%는 배기열로 방출되며, 약 10%는 기계적 손실로 나타나므로써 열효율이 30% 정도에 지나지 않는 것이다.That is, about 30% of the thermal energy obtained by burning the fuel is dissipated, about 30% is released as exhaust heat, and about 10% is represented by mechanical loss, so the thermal efficiency is only about 30%.
그런데 동력으로 사용되지 못하고 방열되는 에너지 비율이 높아진 이유는 가솔린 엔진은 대부분 금속재로 만들어지기 때문에 연소에 의해 발생한 열에너지를 어느 정도 외부로 방출시키지 아니하면 엔진이 열에 의해 융해되거나 소착되어 버리고 말기 때문에 엔진이 적정온도를 유지하도록 냉각시킬 필요가 있기 때문이다.However, the reason why the ratio of energy to heat dissipation that is not used as power is increased because most gasoline engines are made of metal, so if the heat energy generated by combustion is not released to the outside to some extent, the engine will be melted or sintered by heat. This is because it is necessary to cool to maintain an appropriate temperature.
그러나 방열되는 에너지가 적으면 그만큼 효율이 좋아지게 되므로 이를 감안하여 피스톤과 실린더, 및 밸브등이 일정 온도 범위까지만 냉각시키는 것이 필요하며, 이를 위해 통상 냉각수를 순환시켜 엔진의 과열을 방지하고 있다.However, if the energy to be radiated less, the efficiency is improved, so in consideration of this, it is necessary to cool only the piston, the cylinder, and the valve to a certain temperature range, and for this purpose, the cooling water is circulated to prevent overheating of the engine.
이 엔진 냉각을 위한 냉각수는 냉각수 펌프에 의해 순환하게 되며, 냉각수 펌프는 통상 크랭크축과 기어 또는 벨트로 연결된 펌프 구동축의 회전에 의해 동력을 얻으며, 이에따라 냉각수 펌프의 임펠라가 회전하여 냉각수를 순환시키게 된다.The coolant for engine cooling is circulated by the coolant pump, and the coolant pump is usually powered by the rotation of the crankshaft and the pump drive shaft connected by gears or belts, and the impeller of the coolant pump rotates to circulate the coolant. .
그러나 상기와 같은 종래의 냉각수 펌프 구동 방식에 의하면 냉각수 펌프의 회전속도가 오로지 엔진 회전수에만 의존하여 조정되므로 엔진의 냉각이 필요없는 엔진 시동초기에는 냉각수의 원활한 순환이 일어나 엔진의 웜업시간이 길어지게 되며, 고속 평탄 주행시에는 필요 이상으로 냉각수 펌프의 냉각수 급송력이 높아져엔진 과냉이 일어나 열충격이 발생하는 일이 종종 일어나고 있으며, 또 항상 냉각수가 순환하게 되는데 따라 동력 손실의 원인이 되고 있다.However, according to the conventional method of driving the coolant pump as described above, since the rotation speed of the coolant pump is adjusted solely depending on the engine rotation speed, the engine cools down smoothly in the initial stage of engine start without the cooling of the engine, resulting in longer engine warm-up time. In the case of high-speed flat driving, the coolant pumping power of the coolant pump is increased more than necessary, so that the engine supercooling occurs and thermal shock often occurs, and the cooling water circulates all the time, causing power loss.
이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 엔진의 시동 초기 웜업 시간이 단축되고, 고속 평탄 주행시 엔진 과냉을 방지하여 열충격을 감소시키고 동력 손실을 저감시킬 수 있는 냉각수 펌프의 회전 속도 가변 기구를 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been proposed in view of the above point, and its purpose is to reduce the initial warm-up time of the engine, and to prevent the engine from overcooling during high-speed flat driving, thereby reducing the thermal shock and reducing the power loss. It is to provide a variable speed mechanism.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 엔진의 크랭크축과 벨트 풀리로 연결되어 회전 동력을 전달 받으며 내측면에 기어가 형성된 링형상의 내접기어풀리와;In order to achieve the above object, the present invention includes a ring-shaped internal gear pulley connected to the crankshaft of the engine and the belt pulley to receive rotational power and have gears formed on an inner side thereof;
상기 내접기어풀리의 외주면의 일측을 회전가능하게 감싸 지지하는 회전지지체와;A rotatable support for rotatably wrapping and supporting one side of an outer circumferential surface of the internal gear pulley;
상기 내접기어풀리와 동심으로 설치되는 펌프 구동기어와;A pump drive gear installed concentrically with the internal gear pulley;
상기 펌프구동기어의 회전력을 냉각수 펌프 임펠러에 전달하는 펌프회전축 과;A pump rotating shaft for transmitting the rotational force of the pump driving gear to a cooling water pump impeller;
상기 펌프구동기어와 내접기어풀리 사이에 자전 및 공전 가능하게 개재되는 아이들 기어와;An idle gear interposed between the pump driving gear and the internal gear pulley so as to rotate and revolve;
상기 아이들 기어의 공전 경로상에 출몰하여 아이들 기어의 공전을 차단하거나 또는 허용하도록 작동하는 솔레노이드 작동체와;A solenoid actuator which floats on the idle path of the idle gear and operates to block or allow idle of the idle gear;
엔진의 냉각수온을 검출하는 냉각수온센서와;A cooling water temperature sensor detecting a cooling water temperature of the engine;
상기 냉각수온센서가 검출한 냉각수온이 정상 온도보다 높을 때에는 상기 솔레노이드 작동체를 작동시켜 솔레노이드 작동체의 스톱퍼가 아이들기어의 공전 경로상에 돌출되도록 제어하며, 냉각수온이 정상보다 낮을 때에는 그 스톱퍼를 후퇴시켜 아이들기어가 폄프구동기어 외주를 공전토록 제어하는 전자제어장치;를 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.When the coolant temperature detected by the coolant temperature sensor is higher than the normal temperature, the solenoid actuator is operated to control the stopper of the solenoid actuator to protrude on the idle path of the idle gear, and when the coolant temperature is lower than normal, the stopper is operated. And an electronic control unit which retracts the idle gears to revolve the pump driving gear outer periphery.
도 1은 본 발명에 의한 냉각수 펌프 회전 속도 가변 기구의 냉각 수온이 낮을 때의 작동 상태를 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the operating state at the time of cooling water temperature of the cooling water pump rotation speed variable mechanism by this invention is low.
도 2는 동상 기구의 냉각 수온이 높을 때의 작동 상태를 나타내는 도면이다.2 is a view showing an operating state when the cooling water temperature of the in-phase apparatus is high.
도 3은 동상 기구의 일측단면도이다.3 is a side cross-sectional view of the in-phase apparatus.
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing
1 : 내접기어풀리 1a : 풀리부(V-풀리)1: Internal gear pulley 1a: Pulley part (V-pulley)
1b : 내접기어 2 : 회전지지체1b: Internal gear 2: Rotating support
3 : 펌프구동기어 4 : 아이들기어3: pump driving gear 4: idle gear
5 : 공간(공전경로) 6 : 솔레노이드 작동체5: space (revolutionary path) 6: solenoid actuator
7 : 스톱퍼 8 : 냉각수온센서7: stopper 8: cooling water temperature sensor
9 : 전자제어장치 10 : V-벨트9: electronic control unit 10: V-belt
이하 본 발명의 구성과 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의한 냉각수 펌프의 회전속도 가변기구의 냉각수온이 낮을 때의 작동상태를 나타내는 도면이며, 도 2는 본 발명 기구의 냉각수온이 높을 때의 작동상태를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명 기구의 측단면도이다.1 is a view showing an operating state when the cooling water temperature of the rotation speed variable mechanism of the cooling water pump according to the present invention is low, Figure 2 is a view showing an operating state when the cooling water temperature of the mechanism of the present invention is high, Figure 3 Is a side sectional view of the appliance of the present invention.
도면중 부호 1은 내접기어풀리로서 외표면은 평벨트나 또는 도시한 것과 같이 V-풀리(1a)로서 형성되고, 링형상의 내면에는 내접기어(1b)가 형성되어 있는 형상이며, 그 내접기어풀리(1)는 도 3에서 확인할 수 있는 것과 같이 그의 외주 일부를 감싸 지지하는 회전지지체(2)에 의해 회전가능하게 지지되고 있다.In the drawing, reference numeral 1 denotes an internal gear pulley whose outer surface is formed as a flat belt or a V-pulley 1a as shown in the figure, and an internal gear 1b is formed on a ring-shaped inner surface. As can be seen in FIG. 3, the pulley 1 is rotatably supported by a rotational support 2 which wraps and supports a part of its outer circumference.
또 내접기어풀리(1)의 내측에는 2개의 외접기어인 펌프구동기어(3)와 아이들기어(4)가 서로 맞물리도록 설치되는데 펌프구동기어(3)는 내접기어풀리(1)와 동심, 즉 동축으로 설치되고, 그 틈사이 공간(5)에는 아이들기어(4)가 회전(자전)과 동시에 펌프구동기어(3)의 외주면을 선회하는 공전운동이 가능하게 설치된다.In addition, the internal gear pulley (1) is installed so that the two external gear pump driving gear (3) and the idle gear (4) is engaged with each other, the pump driving gear (3) is concentric with the internal gear pulley (1), that is, It is provided coaxially and the idle space 4 which rotates (rotates) the idle gear 4 and rotates the outer peripheral surface of the pump drive gear 3 at the space 5 between the clearance gaps is possible.
그리고 부호 6은 전기적으로 온ㆍ오프 작동되는 솔레노이드 작동체로서, 그의 작동 로드인 스톱퍼(7)가 냉각수온에 따라 아이들기어(4)의 공전 경로상, 즉 공간(5)에 출몰하게 된다.Reference numeral 6 denotes a solenoid actuator electrically operated on and off, and the stopper 7, which is an operating rod thereof, appears on the idle path of the idle gear 4, that is, in the space 5 according to the cooling water temperature.
이 솔레노이드 작동체(6)는 냉각수온센서(8)에 의한 냉각수온 정보를 인가받은 전자제어장치(9)에 의해 작동이 제어된다.The solenoid actuator 6 is controlled to be operated by the electronic controller 9 which has received the coolant temperature information by the coolant temperature sensor 8.
이와같은 본 발명의 작동 과정은 다음과 같다.This operation of the present invention is as follows.
크랭크축의 동력을 V벨트(10)로부터 전달받은 내접기어풀리(1)는 회전지지체(2)의 고정지지를 받아 회전하게 된다.The internal gear pulley 1 that receives the power of the crankshaft from the V-belt 10 is rotated by receiving the fixed support of the rotation support 2.
내접기어풀리(1)가 회전하면 이와 맞물린 아이들기어(4)는 같은 방향으로 회전 및 공전하게 되며, 또 아이들기어(4)와 맞물린 펌프구동기어(3)는 반대방향으로 회전하게 된다.When the internal gear pulley 1 rotates, the idle gear 4 engaged with it rotates and revolves in the same direction, and the pump driving gear 3 engaged with the idle gear 4 rotates in the opposite direction.
펌프구동기어(3)가 회전하면 펌프회전축(11)이 회전하여 실린더 블록에 장착된 냉각수 펌프의 임펠러(도시생략)가 회전하여 냉각수를 급송하게 된다.When the pump driving gear 3 rotates, the pump rotating shaft 11 rotates, and the impeller (not shown) of the cooling water pump mounted on the cylinder block rotates to supply the cooling water.
그런데 냉각수온센서(8)로부터 검출된 냉각수온이 정상온도, 예를 들면 엔진이 정상으로 간주되는 냉각수 온도인 80°보다 낮을 때에는 전자제어장치(9)는 솔레노이드 작동체(6)를 제어하여, 스톱퍼(7)가 아이들기어(4)의 공전경로(5)상에서 벗어난 후퇴상태를 유지토록 한다.However, when the coolant temperature detected from the coolant temperature sensor 8 is lower than the normal temperature, for example, 80 °, which is the coolant temperature at which the engine is regarded as normal, the electronic controller 9 controls the solenoid actuator 6, The stopper 7 keeps the retracted state out of the idle path 5 of the idle gear 4.
이와같이 스톱퍼(7)가 후퇴된 상태에서는 아이들기어(4)가 회전하면서 동시에 펌프구동기어(3) 외주를 계속하여 선회하는 공전운동을 하게 되므로 펌프구동기어(3)는 아이들기어(4)의 회전수에서 공전 속도를 차감한 회전 속도로 회전하게 된다.In this state, when the stopper 7 is retracted, the idle gear 4 rotates, and at the same time, the idle movement of the pump drive gear 3 continues to rotate. Therefore, the pump drive gear 3 rotates the idle gear 4. The rotation speed is reduced by subtracting the idle speed from the number.
이에따라 냉각수온이 낮을 때에는 냉각수 펌프가 작은 속도로 구동되어 엔진내부의 냉각수 순환이 정체되므로써 냉각수온이 빨리 정상으로 상승하게 되는 효과가 일어나 냉각수온이 낮은 엔진의 시동초기 웜업시간을 단축시킬 수 있게 되는 것이다.Accordingly, when the coolant temperature is low, the coolant pump is driven at a small speed and the coolant circulation inside the engine is stagnant, causing the coolant temperature to rise to a normal level, thereby reducing the initial warm-up time of an engine with a low coolant temperature. will be.
또 고속 평탄 운전에 의한 과냉 현상이 일어날 때도 상기와 같이 작동하여 냉각수의 공급속도를 줄여 엔진의 과냉을 방지하게 된다.In addition, when the supercooling phenomenon occurs due to the high-speed flat operation, it operates as described above to reduce the supply speed of the coolant to prevent overcooling of the engine.
한편 냉각수온센서(8)로부터 검출되는 온도가 정상보다 높을 때에는 전자제어장치(9)는 솔레노이드 작동체(6)를 작동시켜 스톱퍼(7)가 아이들기어(4)의 공전경로(5)상에 돌출하도록 제어한다.On the other hand, when the temperature detected from the cooling water temperature sensor 8 is higher than normal, the electronic controller 9 operates the solenoid actuator 6 so that the stopper 7 is placed on the idle path 5 of the idle gear 4. Control to protrude.
이에따라 아이들기어(4)가 펌프구동기어(3)의 외주를 따라 공전하다가 그 공전경로(5)상에 돌출하고 있는 스톱퍼(7)에 막혀 공전이 허용되지 않게 되므로 펌프구동기어(3)는 아이들 기어(4)의 회전수에 비례하여 회전하게 된다.Accordingly, since the idle gear 4 idles along the outer circumference of the pump drive gear 3 and is blocked by the stopper 7 protruding on the idle path 5, the idle drive is not allowed. The gear 4 rotates in proportion to the rotation speed of the gear 4.
이에따라 펌프구동기어(3)의 회전수가 높아져 냉각수가 원활히 엔진을 순환하므로, 즉, 단위 시간당의 냉각 수량이 높아지므로 엔진 냉각 효과를 높여 냉각 수온을 낮추게 된다.Accordingly, since the rotation speed of the pump driving gear 3 increases, the coolant smoothly circulates the engine, that is, the cooling quantity per unit time increases, thereby increasing the engine cooling effect and lowering the cooling water temperature.
이상과 같은 본 발명은 종래와 같이 단순한 V-벨트 동력 전달 방식에서 벗어나 자전 및 공전 운동하는 아이들기어를 풀리의 내접기어와, 외접기어인 펌프 구동기어 사이에 개재시키고, 그 아이들기어의 공전을 냉각 수온에 따라 차단하거나 허용하는 스톱퍼를 설치하는 것에 의해서, 냉각수온이 낮은 엔진의 시동 초기나 또는 고속 평탄 주행으로 엔진의 과냉이 일어날 때에는 아이들기어가 공전되도록 하여그 공전 회전 속도만큼 펌프구동기어의 회전수를 낮추어 엔진에의 냉각수 공급량을 줄이므로써 냉각수온도를 높일 수 있게 되며, 이로써 엔진시동후 웜업 시간이 단축되고 엔진 과냉을 방지하여 열효율을 향상시키고 열충격을 방지하며, 또 펌프의 동력이 회전수의 3제곱에 비례하기 때문에 회전수가 1/2일때 동력은 1/8이 되는 원리에 의해 냉각수 펌프의 동력 손실이 저감되는 효과가 있게 된다.In the present invention as described above, the idle gear, which rotates and rotates from the simple V-belt power transmission system as described above, is interposed between the pulley's internal gear and the external gear pump drive gear and cools idle of the idle gear. By installing a stopper that blocks or permits according to the water temperature, when the engine starts to cool down when the cooling water temperature is low or when the engine cools down due to a high-speed flat run, the idle gear is idle so that the pump drive gear rotates at the revolution speed. By lowering the number of water, the coolant temperature can be increased by reducing the amount of coolant supplied to the engine.This reduces the warm-up time after starting the engine and prevents engine overcooling, improving thermal efficiency and preventing thermal shock. The power is 1/8 when the rotation speed is 1/2 because it is proportional to the power of 3 The power loss programs are so effective is reduced.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |