KR100521524B1 - 냉각팬 클러치와 연동되는 워터펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각팬 클러치와 연동되는 워터펌프에 관한 것으로서,

종래의 워터펌프는 냉각팬 클러치와 관계없이 엔진 구동과 동시에 풀리로부터 전달되는 회전력에 의해 구동됨에 따라 엔진 냉각수의 온도가 저온일 경우에도 불필요하게 엔진 회전수에 따라 회전하게되므로 불필요한 동력 손실이 발생하게되고, 엔진이 과도하게 냉각되는 현상이 발생하게되어 배기가스의 발생량이 증가함은 물론 마찰력 상승으로 인한 엔진의 연비가 나빠지는 문제점이 발생되었고, 또한 냉간시동시에도 저온의 냉각수가 계속해서 엔진 내부로 강제 순환됨에 따라 엔진의 웜업 시간이 길어지게되면서 냉시동시 난방기능의 조기 구현이 어려워지게되는 문제점이 발생하고 있었다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 클러치 커버의 중심부로부터 연장 형성된 샤프트의 끝단에 냉각수 펌핑용 임펠러를 형성하므로서, 워터펌프가 냉각팬 클러치와 함께 동작하도록 하여 불필요한 동력손실을 방지하고, 엔진 과냉각에 의한 배기가스의 악화 및 마찰력 상승으로 인한 연비 악화를 방지할 수 있으며, 엔진의 웜업 기간이 짧아짐에 따라 냉시동시 배기가스 발생량을 현저히 감소시킴은 물론 차량의 난방기능이 조기에 구현되도록 한 냉각팬 클러치와 연동되는 워터펌프에 관한 것이다.

Description

냉각팬 클러치와 연동되는 워터펌프{Water pump}

본 발명은 냉각팬 클러치와 연동되는 워터펌프에 관한 것으로서, 특히 워터펌프가 냉각팬 클러치와 함께 동작하도록 하여 불필요한 동력손실을 방지하고, 엔진 과냉각에 의한 배기가스의 악화 및 마찰력 상승으로 인한 연비 악화를 방지할 수 있으며, 엔진의 웜업 시간이 짧아짐에 따라 냉시동시 배기가스 발생량을 현저히 감소시킴은 물론 차량의 난방기능이 조기에 구현되도록 한 냉각팬 클러치와 연동되는 워터펌프에 관한 것이다.

워터펌프라 함은 엔진으로 냉각수를 순환시켜주는 것으로서, 냉각팬의 구동을 위해 설치되는 풀리의 일측에 설치된다.

도 2 는 종래의 워터펌프를 도시한 것으로서,

엔진 보기류측과 벨트로서 연결되는 풀리(4)가 구비되고, 이 풀리(4)의 일측에 클러치 디스크(2)의 클러치 회전축(3)이 볼트로서 결합되며, 상기 클러치 디스크(2)의 외각으로는 다수의 팬이 결합되는 클러치 커버(1)가 결합된다.

또한 상기 풀리(4)의 타측에는 펌프 회전축(7)이 결합되고, 이 펌프회전축(7)을 감싸도록 펌프하우징(6)이 형성되며, 상기 펌프하우징(6)과 펌프회전축(7)의 사이에는 베어링(8)이 형성되어 펌프 회전축(7)의 독립 회전이 가능하도록 형성되어 있으며, 상기 펌프 회전축(7)의 끝단에는 회전하여 냉각수를 엔진측으로 강제 순환시키는 임펠러(9)가 형성된 구성이다.

이와같이 구성된 종래 워터펌프의 동작을 설명하면 다음과 같다.

엔진이 구동하면 엔진 보기류측과 벨트로서 연결되는 풀리(4)가 회전하게되며, 이 회전력은 풀리(4)에 직접 연결되어 있는 클러치 회전축(3)과 펌프 회전축(7)으로 전달되어 클러치 디스크(2)와 임펠러(9)가 회전하게되므로서 임펠러(9)의 구동에 의해 엔진으로 냉각수가 순환되게되며, 상기 클러치 디스크(2)의 회전력은 이 클러치 디스크(2)와 클러치 커버(1) 사이에 존재하는 오일의 마찰력에 의해 클러치 커버(1)로 전달되어 냉각팬이 회전하게 된다.

상기 클러치 커버(1)의 회전은 미도시되어있는 별도의 밸브가 냉각수 온도에 따라 선택적으로 개방됨에 따라 오일이 클러치 커버(1)와 클러치 디스크(2) 사이에 형성되어있는 미세한 유동홀을 통과함에 따라 마찰력이 증대되면서 클러치 디스크(2)의 회전력이 클러치 커버(1)로 전달되어 클러치 커버(1)가 회전하게 되는 것이다.

즉, 종래의 워터펌프는 냉각팬 클러치와 관계없이 엔진 구동과 동시에 풀리로부터 전달되는 회전력에 의해 구동됨에 따라 엔진 냉각수의 온도가 저온일 경우에도 불필요하게 엔진 회전수에 따라 회전하게 되므로 불필요한 동력 손실이 발생하게되고, 엔진이 과도하게 냉각되는 현상이 발생하게되어 배기가스의 발생량이 증가함은 물론 마찰력 상승으로 인한 엔진의 연비가 나빠지는 문제점이 발생되었고, 또한 냉간시동시에도 저온의 냉각수가 계속해서 엔진 내부로 강제 순환됨에 따라 엔진의 웜업 시간이 길어지게되면서 냉시동시 난방기능의 조기 구현이 어려워지게되는 문제점이 발생하고 있었다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 클러치 커버의 중심부로부터 연장 형성된 샤프트의 끝단에 냉각수 펌핑용 임펠러를 형성하므로서, 워터펌프가 냉각팬 클러치와 함께 동작하도록 하여 불필요한 동력손실을 방지하고, 엔진 과냉각에 의한 배기가스의 악화 및 마찰력 상승으로 인한 연비 악화를 방지할 수 있으며, 엔진의 웜업 시간이 짧아짐에 따라 냉시동시 배기가스 발생량을 현저히 감소시킴은 물론 차량의 난방기능이 조기에 구현되도록 한 냉각팬 클러치와 연동되는 워터펌프를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은,

엔진 보기류 측과 벨트로서 연결되는 풀리를 구비하고 있으며, 클러치 회전축이 풀리의 일측에 결합되어 있는 클러치 디스크의 외측에 다수의 팬을 구비하는 클러치 커버가 형성되어 있는 것에 있어서,

상기 풀리의 타측에 펌프 하우징을 베어링으로서 결합하고, 이 펌프하우징 내에 냉각수의 펌핑을 위한 임펠러를 설치하되, 상기 임펠러가 클러치 커버와 연동되도록 형성한 것을 특징으로 한다.

상기 임펠러는 클러치 커버로부터 연장 형성되는 샤프트의 끝단에 형성하고, 이 샤프트는 클러치 회전축과 풀리의 중심부를 관통하여 그 끝단이 펌프 하우징의 내측으로 인입되도록 하며, 펌프하우징과 샤프트의 사이에 지지베어링을 개재시킨 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면 도 1 을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도면부호 14는 엔진 보기류측과 벨트로서 연결되는 풀리를 나타내며, 이 풀리(14)의 일측에 클러치 디스크(12)의 클러치 회전축(13)을 볼트로서 결합하고, 상기 클러치 디스크(12)의 외각으로는 클러치 커버(11)가 형성되어 있다.

또한 상기 풀리(14)의 타측으로 펌프 하우징(16)이 베어링(18)에 의해 결합된다.

본 발명에서는 워터펌프가 클러치 커버(11)와 연동되도록 하기 위해 도면에 도시된 바와같이 클러치 커버(11)의 전면 중앙으로부터 별도의 샤프트(20)를 후단으로 연장 형성하되, 상기 클러치 회전축(13)을 중공형으로 형성함과 동시에 풀리(14)의 중심부(23) 또한 원통형으로 형성하여 상기 샤프트(20)과 회전축(13)과 중심부(23)를 관통하여 펌프 하우징(16)의 내부로 인입되도록 하며, 상기 풀리(14)의 중심부(23) 외각으로 베어링(18)이 지지되도록 하였다.

그리고, 상기 샤프트(20)의 끝단에 냉각수를 강제 순환시키기 위한 임펠러(21)를 결합하므로서, 냉각수 온도에 따라 클러치 커버(11)가 선택적으로 회전할 때 상기 임펠러(21)가 클러치 커버(11)와 연동되도록 한다.

한편, 펌프 하우징(16)의 내부에는 샤프트(20)를 지지하기 위한 지지베어링(22)을 개재시켜 샤프트(20)의 회전시 떨림이 방지되도록 하며, 상기 지지베어링(22)은 베어링(18)의 일측에 위치하도록 하는 것이 바람직하다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.

엔진이 구동하면 엔진 보기류측과 벨트로서 연결되어 있는 풀리(14)가 고속으로 회전하게 되고, 이 풀리(14)와 볼트로서 결합되어 있는 클러치 회전축(13)이 연동하여 회전하게 된다.

이때, 냉각팬이 형성되어 있는 클러치 커버(11)는 냉각수의 온도에 따라 선택적으로 작동한다.

따라서, 냉각수 온도가 낮을 때에는 클러치 커버(11)와 클러치 디스크(12) 사이에 형성되어 있는 유동홀로 오일이 순환하지 않게됨에 따라 상기 클러치 디스크(12)의 구동력은 클러치 커버(11)에 전달되지 않으며, 이 클러치 커버(11)로부터 연장형성되어 있는 샤프트(20) 및 상기 샤프트(20)의 일측 끝단에 축결합되어 있는 임펠러(21)는 구동되지 않게 된다.

하지만, 냉각수 온도가 기준온도보다 높아질 경우에는 클러치 커버(11)와 클러치 디스크(12) 사이에 형성되어 있는 유동홀로 오일이 순환되고, 상기한 클러치 디스크(12)의 구동력은 오일의 마찰력에 의해서 클러치 커버(11)에 전달된다. 따라서 상기한 클러치 커버(11)가 회전함에 따라 그 회전력이 샤프트(20)를 통해 임펠러(21)로 전달되어 냉각수를 엔진측으로 강제 순환시키게 되는 것이다.

즉, 본 발명에 의해서 형성된 워터펌프의 임펠러(21)는 냉각수 온도가 기준온도 이상일 경우에만 회전동작되므로서, 종래기술의 설명에서와 같이 풀리가 구동될 때에 항상 회전되었던 종래기술의 경우에 대비해서 워터펌프의 구동에 따른 토오크의 손실을 줄일 수 있게 된다. 결국, 냉각수의 온도가 기준온도보다 낮은 상태일 경우에, 종래기술에 의해서는 워터펌프의 임펠러를 구동하는데 소모되었던 동력의 소모를 본 발명에서는 줄일 수 있게 되는 것이다.한편, 겨울철과 같이 기온이 차가운 경우에 엔진을 시동시켰을 경우, 본 발명이 적용된 워터펌프 임펠러(21)는 냉각수의 온도가 기준온도 이상으로 상승될 때까지 구동되지 않게 된다. 따라서 엔진으로 냉각수의 공급이 차단되므로서 엔진의 웜업 시간이 단축될 수 있는 것이다.또한, 냉각수의 온도를 이용하여 차실내의 온도를 올리도록 하는 히터가 보다 빠른 시간에 가열될 수 있으므로서, 차량의 난방성능도 향상될 수 있게 되는 것이다.그리고 엔진이 냉간시동 상태에 있을 경우에 웜업 시간이 단축됨에 따른 배기가스의 발생량이 줄게 되는 등의 부가적인 효과를 기대할 수 있게 된다.참고로, 상기한 워터펌프의 임펠러(21)는 엔진의 과열을 방지하기 위한 냉각수를 순환시키기 위한 것이고, 상기한 클러치 커버(11) 및 클러치 디스크(12)는 냉각수의 온도를 식히기 위한 냉각팬의 구성요소로 라디에이터의 방열성능향상을 위한 것으로, 엔진의 운전상태가 냉간상태에서 온간상태로 전환된 경우에는 워터펌프가 구동되어 엔진으로는 냉각수가 공급된다. 엔진으로 공급된 냉각수는 워터재킷을 순환하는 과정에서 온도가 상승된 상태가 되고, 이렇게 온도가 상승된 냉각수는 라디에이터를 지나는 과정에서 방열된다. 이때, 본 발명이 적용된 엔진의 경우에는 워터펌프의 임펠러(21)가 구동되기 위한 조건인 경우에는 냉각팬이 구동되도록 설정되어 있으므로서 라디에이터의 방열성능향상에는 이상이 없게 된다.즉, 본 발명은 엔진을 순환하는 냉각수의 온도가 설정온도 이하일 때 혹은 엔진이 냉간시동상태에 있을 경우에 한하여 냉각팬의 구동 및 워터펌프의 구동이 정지되도록 하기 위한 것이다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 클러치 커버의 중심부로부터 연장 형성된 샤프트의 끝단에 냉각수 펌핑용 임펠러를 형성하므로서, 워터펌프가 냉각팬 클러치와 함께 동작하도록 하여 불필요한 동력손실을 방지하고, 엔진 과냉각에 의한 배기가스의 악화 및 마찰력 상승으로 인한 연비 악화를 방지할 수 있으며, 엔진의 웜업 기간이 짧아짐에 따라 냉시동시 배기가스 발생량을 현저히 감소시킴은 물론 차량의 난방기능이 조기에 구현되도록 한 냉각팬 클러치와 연동되는 워터펌프를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 냉각팬 클러치와 연동되는 워터펌프를 보인 단면도.

도 2 는 종래의 워터펌프구조를 보인 단면도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 클러치커버 12 : 클러치 디스크

13 : 클러치 회전축 14 : 풀리

16 : 펌프하우징

20 : 샤프트 21 : 임펠러

22 : 지지베어링 23 : 중심부

Claims (3)

1. 엔진 보기류 측과 벨트로서 연결되는 풀리를 구비하고 있으며, 클러치 디스크의 일측 중앙부로 돌출형성된 클러치 회전축이 상기 풀리의 보스부와 결합되고, 유동홀로의 오일공급 여부에 따라서 상기 클러치 디스크와의 접/단속이 제어되도록 클러치 디스크의 일측에 클러치 커버가 형성된 워터펌프 및 냉각팬의 구조에 있어서,

   상기한 클러치 커버(11)의 중앙부에는 풀리(14)가 위치된 방향을 향하여 소정길이의 샤프트(20)가 돌출연장형성되고, 상기한 클러치 회전축(13)의 축방향 중앙부는 상기 샤프트(20)의 도중이 끼워질 수 있도록 관통형성되고, 상기한 풀리(14)의 중앙부 일측으로는 상기 샤프트(20)의 도중이 삽입될 수 있도록 원통형상의 중앙부(23)가 연장형성되어지되,

   상기한 샤프트(20)의 일단은 클러치 회전축(13)과 중심부(23)를 관통한 채로 펌프하우징(16) 내측에 인입된 상태에서 임펠러(21)가 축결합되어, 엔진의 냉간시동시 상기한 클러치 커버(11)가 클러치 디스크(12)에 접속된 조건에서 상기 임펠러(21)가 구동되도록 구성된 것을 특징으로 하는 냉각팬 클러치와 연동되는 워터펌프.
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