KR100541332B1

KR100541332B1 - 워터 펌프

Info

Publication number: KR100541332B1
Application number: KR1020040027809A
Authority: KR
Inventors: 고가요지로; 가쓰마타아키히로; 하시구치이쓰로; 핫토리다쿠미; 오자와야스오
Original assignee: 아이신세이끼가부시끼가이샤
Priority date: 2003-04-23
Filing date: 2004-04-22
Publication date: 2006-01-10
Also published as: DE602004003853D1; US20040213683A1; EP1471262B1; EP1471262A2; JP2004324489A; CN1570393A; EP1471262A3; KR20040092466A

Abstract

본 발명의 워터 펌프는 구동부, 상기 구동부와 단일체로서 회전하는 중공부를 포함하는 샤프트, 상기 샤프트와 단일체로서 회전하는 임펠러, 상기 샤프트가 삽입된 원통형상 지지부를 포함하는 보디, 상기 구동부를 회전가능하게 지지하도록 상기 지지부의 외주면과 상기 구동부의 내주면 사이에 제공된 베어링, 및 상기 샤프트의 외주면과 상기 지지부의 내주면 사이에 형성된 원통형상 공간의 한쪽을 밀봉하는 기계적 시일을 포함하고, 상기 샤프트의 상기 중공부에는 진동 흡수 부재가 제공된다.

워트 펌프, 구동부, 중공부, 샤프트, 임펠러, 지지부, 보디, 베어링, 시일, 진동 흡수 부재

Description

워터 펌프 {WATER PUMP}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 워터 펌프의 단면도이다.

본 발명은 일반적으로 워터 펌프에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 차량용 워터 펌프에 관한 것이다.

미합중국 특허 제6,561,756호에 개시된 공지의 워터 펌프는 풀리(pulley), 상기 풀리와 단일체로서 회전하는 중공부를 포함하는 샤프트, 상기 샤프트와 단일체로서 회전하는 임펠러(impeller), 상기 샤프트가 삽입된 원통형상의 지지부를 포함하는 보디, 상기 풀리를 회전가능하게 지지하도록 상기 지지부의 외주면과 상기 풀리의 내주면 사이에 제공된 베어링, 및 상기 샤프트의 외주면과 상기 지지부의 내주면 사이에 형성된 원통형상 공간의 한쪽을 밀봉하는 기계적 시일(mechanical seal)을 포함한다.

상기 구성에서, 워터 펌프의 기계적 시일은 냉각 유체를 유체 챔버 내에 밀봉하고 유체 챔버와 외부를 분리시킨다. 기계적 시일은 회전측 부재 및 고정측 부재를 갖는다. 상기 부재는 액밀 방식으로 서로에 대하여 회전가능하도록 장착된 다. 상기 구조에 따르면, 냉각 유체는 윤활 작용을 하고 냉각 유체는 회전측 부재 및 고정측 부재 각각의 슬라이딩면 사이로 들어 간다. 슬라이딩면이 매끄러운 표면으로 형성되는 경우, 윤활성은 저하되더라도 밀봉성은 향상된다. 이로써, 기계적 시일은 스틱 슬립 현상(stick slip phenomenon)을 발생시키며 기계적 시일이 진동으로 회전하는 기계적 시일에서 발생되기 쉽다. 기계적 시일에 발생된 진동은 샤프트 및 풀리에 전달되어 소음을 발생시킨다.

본 출원은 2003년 4월 23일 출원한 일본국 특허출원 제2003-118747호를 기초로 한 것으로서 35 U.S.C. 119조에 따라 우선권으로 주장하며, 이의 내용 모두를 참조하여 본 명세서에 인용하였다.

전술한 내용으로 보아, 본 발명의 양태에 있어서, 워터 펌프는 구동부, 구동부와 단일체로서 회전하는 중공부를 포함하는 샤프트, 샤프트와 단일체로서 회전하는 임펠러, 샤프트가 삽입된 원통형상 지지부를 포함하는 보디, 구동부를 회전가능하게 지지하도록 지지부의 외주면과 구동부의 내주면 사이에 제공된 베어링, 및 샤프트의 외주면과 지지부의 내주면 사이에 형성된 원통형상 공간의 한쪽을 밀봉하는 기계적 시일을 포함하고, 샤프트의 중공부에는 진동 흡수 부재가 제공된다.

본 발명의 주된 목적은 회전측 부재와 고정측 부재 사이에 배열된 기계적 시일에서 소음이 발생되는 것을 방지하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 회전측 부재와 고정측 부재 사이에 배열된 기계적 시일에서 진동이 발생되는 것을 방지하는 것이다.

본 발명의 상기 및 추가의 요소 및 특징은 첨부 도면을 참조하여 기재된 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백하게 이해될 수 있을 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 워터 펌프(10)의 단면도이다. 워터 펌프(10)의 보디(12)는 체결수단(fastening means)(13)을 사용하여 가스킷(gasket)(80) 등을 거쳐 엔진 실린더 블록(90)(또는 타이밍 체인 케이스 등)에 견고하게 부착된다. 보디(12) 상에는, 도 1의 우측 및 좌측 각각에 직경이 큰 부분(12a) 및 직경이 작은 부분(12b)이 제공된 단차형 직경을 가진 원통형상부(지지부)가 형성된다. 직경이 큰 부분(12b)은 직경이 작은 부분보다 직경이 더 크게 형성된다. 베어링(14)의 내측 레이스가 원통형상부의 직경이 작은 부분의 외주면에 고정되도록 끼워진다. 또한, 베어링(14)의 내측 레이스의 우측면은 보디(12)의 직경이 큰 부분(12a)에 인접하여 배치된다. 내측 레이스의 우측면과 직경이 큰 부분(12a) 사이에 틈새(interstice)가 형성될 수 있다.

베어링(14)의 외측 레이스 상에는, 풀리(20)(구동부)가 단일체로서 회전가능하게 부착된다. 풀리(20)는 원통형 컵 형상을 갖는 회전부(18)의 외주부로서 형성된다. 기계적 시일(50)로부터 흘러 나오는 유체 액적의 배출을 위하여, 개구부(22a)가 풀리(20)의 외주부와 등각도로 인접하는 회전 보디(18)의 저부(22)에 형성된다. 회전 보디(18)의 저부(22)의 중심에, 저부(22)로부터 멀어지는 방향(도 1의 우측 방향)으로 기다랗게 되도록 샤프트(25)가 일체로 되어 배치되고, 샤프트(25)의 풀리(20)측 말단은 개방된다. 샤프트(25)의 말단에는, 말단을 폐쇄하도록 저벽부(bottom wall portion)가 형성된다. 풀리(20), 저부(22) 및 샤프트(25)와 일체로 된 회전 보디(18)는 동일 축을 갖도록 (강판 등과 같음) 플레이트재를 가압하여 형성된다. 다음에, 풀리(20), 저부(22) 및 샤프트(25)는 내부식성을 갖도록 도금 또는 코팅 처리된다.

샤프트(25)의 폐쇄된 말단 지점에는 임펠러(30)가 회전가능하게 제공된다. 임펠러(30)는 베이스부(30a), 베이스부(30a)의 림부로부터 돌출하도록 형성된 핀(fin)(30b) 및 베이스부(30a)의 중심부로부터 도 1에 도시된 우측 방향으로 돌출하는 중공의 볼록부(30c)를 단일체 형태로 포함한다. 중공의 볼록부(30c)를 샤프트(25)의 말단 지점에 끼워서 부착함으로써, 샤프트(25) 및 임펠러(30)가 일체로 회전한다. 또한, 임펠러(30)는 플레이트재를 프레스 성형한 후에 내부식성을 제공하도록 처리될 수 있다. 또한, 임펠러(30)는 수지재로 형성될 수 있다. 임펠러(30)는 엔진 실린더 블록(90) 등 내에 형성되고 개구부가 보디(12)에 의하여 폐쇄되는 유체 챔버(95) 내에 배치된다. 유체 챔버(95)는 엔진 냉각 유체 회로(도시되지 않음)의 구성요소이다.

샤프트(25)의 외주부와 보디(12)의 직경이 큰 부분(12a) 및 직경이 작은 부분(12b)의 내주부 사이에 형성된 원통형상 공간(27)(유체 챔버(95)와의 경계) 한쪽에 기계적 시일(50)이 제공된다. 냉각 유체가 외부로 흘러나가는 것을 방지하기 위하여, 기계적 시일(50)은 유체 챔버(95)를 외부와 수밀 상태로 격리시킨다. 기 계적 시일(50)은 보디(12)의 직경이 큰 부분(12a)의 내주측에 견고하게 부착된 고정 링(50a) 및 상기 고정 링(50a)과 접촉되어 샤프트(25)에 견고하게 부착된 회전 링(50b)으로 형성된다. 고정 링(50a) 및 회전 링(50b)은 액밀 상태를 유지하도록 서로 접촉되어 상대적으로 회전한다.

샤프트(25)의 내측에는 중공부(25a)가 형성된다. 중공부(25a)에는, 진동 흡수 부재(26)가 제공된다. 진동 흡수 부재(26)는 탄성재로 제조되며, 소정 치수를 갖는 탄성재를 샤프트의 개구부로부터 샤프트의 중공부(25a) 내로 밀어 넣어 형성된다. 진동 흡수 부재는 연성의 탄성재를 샤프트의 개구부로부터 샤프트의 중공부 내에 사출 성형하여 형성될 수 있다. 진동 흡수 부재(26)는 임의의 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 진동 흡수 부재(26)는 자신의 보디에 구멍을 가질 수 있다. 또한, 진동 흡수 부재(26)는 탄성재로서 고무 또는 폴리머 발포재로 제조될 수 있다.

다음에, 실시예의 작용 및 기능애 대하여 설명한다.

풀리(20)는 상기 풀리(20)의 벨트 결합면(20b)에 결합된 벨트(85)를 거쳐 엔진(도시되지 않음)의 출력으로부터 전달된 회전력에 의하여 회전한다. 풀리(20)가 회전함으로써, 풀리(20)에 단일체로서 부착된 샤프트(25)가 동일 방향으로 또한 협동적으로 회전한다. 다음에, 샤프트(25)에 일체로 부착된 임펠러(30)가 보디(12)에 의하여 점유된 유체 챔버(95) 내에서 회전한다.

유체 챔버(95) 내에는 냉각 유체로 채워지기 때문에, 임펠러(30)는 유체 챔버(95)의 중심에 근접해 있는 냉각 유체를 임펠러(30)의 회전으로 발생된 원심력에 따라 임펠러(30)의 외측 방향으로 밀어낸다. 원심력에 의하여 임펠러(30)의 중심으로부터 외측으로 펌핑 작용이 일어난다. 따라서, 유체 챔버(95) 내에서 임펠러(30)의 회전 중심과 외측 사이에 압력차가 생겨, 임펠러(30)의 회전 중심에 근접하여 배치된 포트(95a)로부터 유체 챔버(95) 내로 냉각 유체가 빨려 든다. 다음에, 냉각 유체는 임펠러(30)의 펌핑 작용에 의하여 외측으로 밀어져서 배출구(도시되지 않음)로부터 엔진 내 각각의 냉각부로 이송된다. 이와 같은 방식으로, 냉각 유체가 순환된다.

이 상태에서, 기계적 시일(50)의 고정 링(고정측 부재)(50a) 및 회전 링(회전측 부재)(50b)은 서로 슬라이딩한다. 이 때, 냉각 유체는 고정 링(50a) 및 회전 링(50b)의 슬라이딩면이 서로 슬라이딩하는 슬라이딩부 내로 들어온 냉각 유체에 대한 윤활 작용을 한다. 슬라이딩면이 매끈한 면으로 형성되는 경우, 그 윤활성은 저하되더라도 밀봉성은 향상된다. 이로써, 기계적 시일(50)은 스틱 슬립 현상을 발생하고 진동으로 회전한다. 기계적 시일(50)에 발생된 진동은 샤프트(25) 및 풀리(20)에 전달되어 소음을 발생시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 기계적 시일(50)에 발생된 진동은 중공부(25a)에 제공된 진동 흡수 부재(26)에 의하여 흡수될 수 있다. 따라서, 샤프트(25) 및 풀리(20)로 진동이 적게 전달되어 소음 발생이 방지될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예 및 작용 모드의 원리를 전술하였다. 그러나, 본 발명은 개시된 특정의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 명세서에 개시된 실시예는 한정적이 아니라 단지 예시적으로 예를 든 것이다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 여러 가지로 변형 및 변경시킬 수 있다. 따라서, 특허청구범위에 정의된 본 발명의 취지 및 범위에 포함되는 상기 변형, 변경 및 균등물 모두가 본 발명에 포함되는 것이다.

Claims

구동부,

상기 구동부와 단일체로서 회전하는 중공부를 포함하는 샤프트,

상기 샤프트와 단일체로서 회전하는 임펠러,

상기 샤프트가 삽입된 원통형상의 지지부를 포함하는 보디,

상기 구동부를 회전가능하게 지지하도록 상기 지지부의 외주면과 상기 구동부의 내주면 사이에 제공된 베어링, 및

상기 샤프트의 외주면과 상기 지지부의 내주면 사이에 형성된 원통형상 공간의 한쪽을 밀봉하는 기계적 시일(seal)

을 포함하고,

상기 샤프트의 상기 중공부 내에 진동 흡수 부재가 배치되는

워터 펌프.
제1항에 있어서,

상기 진동 흡수 부재는 탄성재로 제조되는 것을 특징으로 하는 워터 펌프.
제1항에 있어서,

상기 진동 흡수 부재는 자신의 보디 내에 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 워터 펌프.
제1항에 있어서,

소정의 치수를 갖는 상기 진동 흡수 부재는 상기 샤프트의 개구부로부터 상기 중공부 내에 배치되도록 상기 중공부 내로 밀어 넣어지는 것을 특징으로 하는 워터 펌프.
제2항에 있어서,

상기 진동 흡수 부재는 연성의 탄성재를 상기 샤프트의 개구부로부터 상기 샤프트의 중공부 내에 사출 성형하여 형성되는 것을 특징으로 하는 워터 펌프.