KR101131470B1 - 내장형 형태의 동력단속기구를 장착한 전자식 워터펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관의 회전력을 단속하여 선택적으로 냉각수를 펌핑하는 워터펌프에 관한 것으로서;

상기 내연기관의 출력축에 의해 전달되는 동력을 운전상태에 따라 단속하여 라디에이터의 냉각수를 선택적으로 펌핑하는 워터펌프로서; 상기 내연기관의 구동력을 전달받는 풀리(10)와 상기 라디에이터의 냉각수를 펌핑하는 펌프부(20)가 나란히 배치된 샤프트(30)와; 상기 샤프트(30)에 장착되고 그 둘레에 풀리허브(15) 및 베어링(25)을 통해 상기 풀리(10) 및 펌프부(20)가 결합된 허브(40); 및 상기 펌프부(20)내에 수용되어 상기 풀리(10)의 회전력을 상기 샤프트(30)로 전달 또는 차단하는 단속기구(50)를 포함함으로써;

상기 단속기구를 내장함으로써 상기 워터펌프의 부피 및 무게가 줄어들어 경량화에 이바지할 수 있도록 한 것이다.

내연기관, 워터펌프, 샤프트, 펌프부, 풀리, 허브, 단속기구

Description

내장형 형태의 동력단속기구를 장착한 전자식 워터펌프{Electric water pump installed in an inner type of a power transmission system}

본 발명은 내연기관의 회전력을 단속하여 선택적으로 냉각수를 펌핑하는 워터펌프에 관한 것으로, 특히 워터펌프에 동력단속기구를 내장할 수 있도록 한 내장형 형태의 동력단속기구를 장착한 워터펌프에 관한 것이다.

일반적으로, 내연기관용 워터펌프는 엔진을 포함한 전장품의 작동과정에서 발생하는 열을 냉각하는 것으로서, 이 워터펌프는 크랭크축의 풀리와 벨트나 체인을 통해 연결되어 동시에 구동되며, 특히 라디에이터에 수용된 냉각수를 흡인하여 워터자켓 등으로 공급하는 기능을 수행한다.

예컨대, 도 1에서와 같이, 워터펌프(100)는, 샤프트(120)에 장착되면서 흡인기구를 내장한 펌프부(110)와, 상기 샤프트(120)에 압입된 허브(130), 상기 허브(130)에 베어링(145)을 통해 고정된 풀리(140), 및 상기 허브(130)와 풀리(140)의 사이에 장착된 단속기구(150)로 구성된다.

그리고, 상기 단속기구(150)는, 상기 허브(130)에 장착된 다수개의 가이드핀(153)과, 상기 가이드핀(153)에 결합되어 상기 풀리(140)의 내벽면과 선택적으로 밀착하는 디스크(151), 상기 가이드핀(153)에 감겨져 상기 디스크(151)를 압축하는 스프링(156), 및 상기 가이드핀(153)의 이동경로에 배치되어 상기 디스크(151)를 리턴시키는 전자석(159)로 이루어진다.

따라서, 상기 워터펌프의 풀리(140)와 상기 내연기관의 출력축(미도시)을 벨트나 체인 등으로 연결하면, 상기 펌프부(110)의 흡인작용에 의해 상기 냉각수가 펌핑되어 냉각작용을 수행하고, 상기 단속기구(150)에 의해 상기 펌프부(110)로의 동력전달여부가 결정되는 것이다.

그런데, 상기 단속기구(150)는 상기 스프링(156)과 전자석(159)의 상호 작용을 통해 회전력을 전달 및 차단하는 구성으로서, 상기 스프링(156)과 전자석(159)의 작동에 필요한 최소한의 공간이 필요하므로, 상기 풀리(140)의 외경을 상기 내연기관의 크기에 맞추어 조절할 수 없었다.

이는, 상기 풀리(140)의 외경을 상기 내연기관의 규격에 맞추어 작게 형성하는 경우 상기 단속기구(150)의 설치공간을 확보할 수 없기 때문이다.

이로 인해, 상기 워터펌프(100)의 풀리(140)는 내연기관과의 관계에 의하여 결정되어 임의변경이 어렵고, 상기 풀리(140)의 외경 이하에서는 상기 전달기구(150)의 장착이 불가능하므로, 상기 단속기구(150)를 외장형으로 형성하는 방식으로는 제품의 경량화가 불가능한 문제점이 있는 것이다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 상기 워터펌프내에 상기 동력단속기구를 내장함으로써 상기 내연기관에 의해 결정되어진 풀리의 외경에 구애됨이 없이 크기를 조절함은 물론이고, 무게 또한 감소시킬 수 있도록 한 내장형 형태의 동력단속기구를 장착한 전자식 워터펌프를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은; 내연기관의 출력축에 의해 전달되는 동력을 운전상태에 따라 단속하여 라디에이터의 냉각수를 선택적으로 펌핑하는 전자식 워터펌프로서; 상기 내연기관의 구동력을 전달받는 풀리와 상기 라디에이터의 냉각수를 펌핑하는 펌프부가 일정간격을 두고 배치된 샤프트와; 상기 샤프트에 장착되면서 그 둘레에 풀리허브 및 베어링을 매개로 상기 풀리 및 펌프부가 각각 결합된 허브; 및 상기 펌프부의 수용공간에 내장되어 상기 풀리의 회전력을 상기 샤프트로 전달 또는 차단하여 회전력을 단속하는 단속기구를 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 워터펌프는 다음과 같은 다수개의 효과가 있다.

첫째, 상기 워터펌프에 구성되는 단속기구를 내장함으로써 상기 워터펌프의 부피 및 무게가 줄일 수 있어 제품의 경량화가 가능해진다.

둘째, 상기 워터펌프의 제조과정에서 상기 내연기관에 의해 결정되어 지는 풀리의 외경에 대해 자유롭게 설계할 수 있어 제품의 다양화가 가능해질 뿐만 아니라 현재 생산중인 워터펌프에도 사용 접목시킬 수 있다.

셋째, 상기 워터펌프를 상기 내연기관에 장착시에 동력단속부로 인한 간섭현상이 없으므로, 상기 워터펌프를 장착하는 공정을 간소화 및 송수 절감을 통해 제조경비를 감소시킬 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 워터펌프를 도시한 정단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 워터펌프의 동력단속기구를 도시한 부분확대도이며, 도 4는 본 발명에 따른 워터펌프의 작동과정을 도시한 도면으로서;

내연기관의 출력축에 의해 전달되는 동력을 운전상태에 따라 단속하여 라디에이터의 냉각수를 선택적으로 펌핑하는 전자식 워터펌프로서; 상기 내연기관의 구동력을 전달받는 풀리(10)와 상기 라디에이터의 냉각수를 펌핑하는 펌프부(20)가 일정간격을 두고 배치된 샤프트(30)와; 상기 샤프트(30)에 장착되면서 그 둘레에 풀리허브(15) 및 베어링(25)을 매개로 상기 풀리(10) 및 펌프부(20)가 각각 결합된 허브(40); 및 상기 펌프부(20)의 수용공간에 내장되어 상기 풀리(10)의 회전력을 상기 샤프트(30)로 전달 또는 차단하여 회전력을 단속하는 단속기구(50)를 포함하는 것을 특징적 구성으로 한다.

여기서, 본 발명의 워터펌프(1)는 상기 내연기관의 출력축에 의해 발생하는 회전력을 이용하여 상기 라디에이터의 냉각수를 펌핑하는 것으로서, 특히 상기 펌프부(20)의 수용공간에 상기 단속기구(50)를 내장하여 상기 워터펌프의 부피 및 무게를 최소화한 것에 특징이 있다.

그리고, 샤프트(30)는, 상기 워터펌프(1)의 중심부에 구성되어 상기 원터퍼프의 전체하중을 지지하는 것으로서, 그 둘레면에 상기 단속기구(50)와 상기 허브(40)와 상기 펌프부(20)를 포함한 구성요소들을 장착하기 위한 다수개의 오목홈 및 볼록돌기가 순차적으로 형성된다.

그리고, 펌프부(20)는 상기 샤프트(30)에 장착되어 상기 라디에이터의 냉각수를 선택적으로 펌핑하는 것으로서, 상기 풀리(10)와 일정거리를 두고 장착함이 바람직하며, 특히 상기 라디에이터의 냉각수를 펌핑하는 과정에서 이용하는 흡인기구에 관한 자세한 설명을 생략한다.

이때, 상기 펌프부(20)에는 이후에 설명하는 상기 허브(40)의 일단부 및 상기 단속기구(50)가 설치되는 수용공간이 형성된다.

그리고, 허브(40)는, 상기 샤프트(30)의 선단부에 고정되어 회전력의 전달수단으로 이용되는 것으로서, 그 몸체일측이 상기 펌프부(20)의 수용공간으로 삽입된 상태에서 상기 수용공간의 내벽면과 베어링(25)을 통해 결합되며, 그 둘레면에 풀리허브(15)를 통해 상기 풀리(10)가 장착되어 있다.

이때, 상기 샤프트(30)와 상기 허브(40)의 결합부분에 상기 샤프트(30)의 회전과정에서 발생하는 회전저항을 흡수함은 물론 마찰열을 흡수하는 디유부시(DU BUSH, 41)가 개재되어 있다.

또한, 상기 허브(40)의 내주면 바람직하게는 상기 허브(40)의 내주면과 상기 샤프트(30)의 둘레면의 사이에 이후에 설명하는 상기 단속기구(50)의 토션스프링(59)을 수용하는 수용공간이 형성된다.

그리고, 풀리(10)는, 상기 출력축에 의해 발생하는 회전력을 상기 허브(40)를 경유하여 상기 샤프트(30)로 전달하는 것으로서, 상기 허브(40)의 선단부에 풀리허브(15)를 통해 장착되며, 특히 그 둘레면에 상기 벨트나 체인 등의 미끄럼을 방지하는 다수개의 이빨(11)이 형성된다.

한편, 상기 펌프부(20)의 일측에 형성된 수용공간에 상기 출력축으로부터 발생하는 회전력을 선택적으로 차단하여 상기 펌프부(20)로 전달하는 단속기구(50)가 내장되며, 특히 상기 단속기구(50)는 이동부와 고정부와 작동부와 연결부가 상호 연결되어 구성되고, 상기 단속기구(50)의 구성요소들에 대한 구체적인 소재 및 제조과정은 생략하기로 한다.

이때, 상기 단속기구(50)의 이동부는 상기 샤프트(30)의 둘레면에 강제로 압입되면서 그 둘레면에 폭방향으로 스플라인이 형성된 샤프트허브(51), 및 상기 샤프트허브(51)의 둘레면에 결합되어 상기 스플라인을 따라 슬라이딩식으로 왕복이동하는 샤프트디스크(52)로 구성된다.

또한, 상기 단속기구(50)의 고정부는 상기 샤프트(30)의 둘레면에 베어링(53)을 통해 장착되어 상기 샤프트디스크(52)와 선택적으로 접촉하는 허브디스크(54) 및, 상기 허브디스크(54)의 외벽에 접착되어 상기 샤프트디스크(52)와의 마찰력을 증대하는 마찰재(58)로 구성된다.

또한, 상기 단속기구(50)의 작동부는 상기 샤프트(30)의 둘레면에 장착되어 상기 허브디스크(54)의 마찰면에 상기 샤프트디스크(52)를 밀착시키는 압축스프링(55); 및 상기 샤프트(30)에 베어링(56)을 통해 장착되어 상기 샤프트디스크(52)를 흡착하는 전자석(57)으로 구성된다.

또한, 상기 단속기구(50)의 연결부 즉 상기 토션스프링(59)은 상기 허브(40)의 수용공간에 개재된 상태에서 상기 샤프트(30)를 조여주는 것으로서, 상기 허브(40)와 허브디스크(54)를 연결하여 상기 샤프트디스크(52)와 허브디스크(54)의 밀착력을 증대함은 물론 상기 허브디스크(54)의 작동력을 증대시킨다.

이하, 본 발명에 따른 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 상기 펌프부(20)의 수용공간에 내장된 상기 단속기구(50)의 구성요소 중 상기 샤프트디스크(52)와 허브디스크(54)의 접촉여부에 따라 상기 펌프부(20)의 작동여부가 결정되는 것이다.

예컨대, 도 4의 (a)에서와 같이, 상기 단속기구(50)의 샤프트디스크(52)와 허브디스크(54)가 접촉하는 경우, 상기 풀리(10)의 회전력이 상기 허브(40)를 경유하여 상기 펌프브(20)로 전달된다.

특히, 상기 허브(40) 및 허브디스크(54)의 사이에 연결된 토션스프링(59)에 의해 상기 샤프트(30)를 조여주는 것과 동시에 상기 허브디스크(54)를 회전시키므로 작동력이 증대되는 것이다.

즉, 상기 샤프트디스크(52)가 상기 압축스프링(55)에 의해 상기 샤프트허브(51)를 따라 도면상 우측방향으로 탄성력을 받으므로. 상기 허브디스크(54)에 상기 샤프트디스크(52)가 밀착되어 진다.

따라서, 상기 출력축에서 발생하는 회전력이 상기 풀리(10)와 허브(40)를 경유하여 상기 토션스프링(59)을 통해 상기 펌프부(20)로 전달되는 상태이므로, 상기 펌프부(20)에 의한 상기 라디에이터의 펌핑작용이 수행되는 것이다.

반면에, 도 4의 (b)에서와 같이, 상기 단속기구(50)의 샤프트디스크(52)와 허브디스크(54)가 접촉하지 않은 경우. 상기 풀리(10)의 회전력이 상기 허브(40)를 경유하여 상기 펌프부(20)로 전달되지 않는다.

즉, 상기 샤프트디스크(52)가 상기 전자석(57)의 흡인작용에 의해 상기 샤프트허브(51)를 따라 도면상 좌측방향으로 이동한 상태이므로. 상기 허브디스크(54)에서 상기 샤프트디스크(52)가 떨어진다.

따라서, 상기 출력축에서 발생하는 회전력이 상기 풀리(10)와 허브(40)를 거쳐 상기 펌프부(20)로 전달되지 않으므로, 상기 펌프부(20)에 의한 상기 라디에이터의 펌핑작용이 수행되지 않는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이에 국한되지 않고 특허청구범위에 기재된 범위 내에서 변경이 가능할 것이며, 특히 상기 펌프부(20)의 수용공간에 상기 단속기구(50)를 내장한 구성이라면 본 실시예의 기술범주에 포함됨은 당연하다.

도 1은 종래기술에 따른 워터펌프를 도시한 정단면도,

도 2는 본 발명에 따른 워터펌프를 도시한 정단면도,

도 3은 본 발명에 따른 워터펌프의 동력단속기구를 도시한 부분확대도,

도 4는 본 발명에 따른 워터펌프의 작동과정을 도시한 도면이다.

* 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 워터펌프 10 : 풀리

20 : 펌프부 30 : 샤프트

40 : 허브 41 : 디유부시

50 : 단속기구 51 : 샤프트허브

52 : 샤프트디스크 53 : 베어링

54 : 허브디스크 55 : 압축스프링

56 : 베어링 57 : 전자석

58 : 마찰재 59 : 토션스프링

Claims (6)

1. 내연기관의 출력축에 의해 전달되는 동력을 운전상태에 따라 단속하여 라디에이터의 냉각수를 선택적으로 펌핑하는 전자식 워터펌프로서;

   상기 내연기관의 구동력을 전달받는 풀리(10)와 상기 라디에이터의 냉각수를 펌핑하는 펌프부(20)가 일정간격을 두고 배치된 샤프트(30)와;

   상기 샤프트(30)에 장착되면서 그 둘레면에 풀리허브(15) 및 베어링(25)을 매개로 상기 풀리(10) 및 펌프부(20)가 결합된 허브(40); 및

   상기 펌프부(20)의 일측에 형성된 수용공간에 내장되어 상기 풀리(10)의 회전력을 상기 샤프트(30)로 전달 또는 차단하는 단속기구(50);

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 내장형 형태의 동력단속기구를 장착한 전자식 워터펌프.
2. 제 1항에 있어서, 상기 단속기구(50)는,

   상기 샤프트(30)의 둘레면에 압입된 샤프트허브(51)와;

   상기 샤프트허브(51)의 둘레면에 슬라이딩식으로 장착된 샤프트디스크(52);

   상기 샤프트(30)의 둘레면에 베어링(53)을 통해 장착되어 상기 샤프트디스크(52)와 선택적으로 마찰되는 허브디스크(54);

   상기 샤프트(30)의 둘레면에 장착되어 상기 샤프트디스크(52)와 상기 허브디스크(54)를 밀착시키는 압축스프링(55);

   상기 샤프트(30)에 베어링(56)을 통해 장착되어 상기 샤프트디스크(52)를 흡착하는 전자석(57); 및

   상기 허브(40)와 상기 허브디스크(54)를 연결하여 상기 풀리(10)의 회전력을 상기 샤프트(30)로 전달하는 과정에서 작동력을 증대하는 토션스프링(59);

   으로 이루어진 것을 특징으로 하는 내장형 형태의 동력단속기구를 장착한 전자식 워터펌프.
3. 제 2항에 있어서, 상기 허브디스크(54)는,

   그 외벽에 상기 샤프트디스크(52)와의 접촉과정에서 마찰력을 증대하는 마찰재(58)가 접착된 것을 특징으로 하는 내장형 형태의 동력단속기구를 장착한 전자식 워터펌프.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 허브(40)의 내주면과 상기 샤프트(30)의 둘레면의 사이에 상기 단속기구(50)에 구성된 토션스프링(59)을 수용하는 수용공간이 형성된 것을 특징으로 하는 내장형 형태의 동력단속기구를 장착한 전자식 워터펌프.
5. 제 1항에 있어서, 상기 베어링(25)은,

   상기 허브(40)의 둘레면에 장착된 상태에서 그 외주면이 상기 펌프부(20)의 내주면과 결합된 것을 특징으로 하는 내장형 형태의 동력단속기구를 장착한 전자식 워터펌프.
6. 제 1항에 있어서, 상기 허브(40)는,

   그 결합부분에 상기 샤프트(30)의 회전과정에서 발생하는 회전저항을 흡수함은 물론 마찰열을 흡수하는 디유부시(DU BUSH, 41)가 개재된 것을 특징으로 하는 내장형 형태의 동력단속기구를 장착한 전자식 워터펌프.

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