KR101250969B1

KR101250969B1 - 차량용 워터펌프

Info

Publication number: KR101250969B1
Application number: KR1020120017041A
Authority: KR
Inventors: 박석률; 장성동; 심기창; 이기철
Original assignee: 캄텍주식회사
Priority date: 2012-02-20
Filing date: 2012-02-20
Publication date: 2013-04-05
Also published as: US20130216355A1; EP2628915A1; US9422936B2; EP2628915B1

Abstract

본 발명은 차량용 워터펌프에 관한 것이다. 본 발명은 펌프의 상측 외관을 형성하고, 회전되는 임펠러를 수용하는 펌프 커버부; 상기 임펠러에 동축결합되어 함께 회전되고, 중공 형상으로 이루어진 로터; 및 상기 로터 및 스테이터를 수용하고, 상기 펌프 커버부에 결합되는 하우징부;를 포함하고, 상기 펌프 커버부는 상기 임펠러를 관통해서 상기 로터의 중공을 향해 연장되는 제1회전축을 포함하고, 상기 하우징부는 상기 로터의 중공을 향해 연장되는 제2회전축을 포함하며, 상기 제1회전축에는 상기 중공에 연통되는 연통공이 형성되고, 상기 로터의 하단에는 소정 깊이로 함몰된 연통로가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프를 제공한다.

Description

차량용 워터펌프{Water Pump for Vehicle}

본 발명은 차량용 워터펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 워터펌프 내부로 냉각수가 안내되어 방열이 이루어지는 차량용 워터펌프에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 엔진을 적정수준의 온도로 유지시켜 주는 엔진 냉각장치가 구비되어 있으며, 상기한 냉각장치는 엔진이 냉각될 때 서서히 냉각되도록 함으로써 원활한 엔진의 작동을 가능하게 한다.

상기한 엔진 냉각장치는 라디에이터, 냉각팬, 서머스탯, 워터펌프 및 구동밸트 등을 포함하여 이루어져 있으며, 냉각수는 워터펌프에 의해 라디에이터에서 흡입되어 실린더블럭, 흡기 매니폴드, 배기 매니폴드 및 실린더헤드의 워터재킷을 순환하고 다시 라디에이터로 되돌아가 냉각을 실시하게 된다.

본 발명에 관련된 워터펌프는 다양한 형태로 개시되어 있지만, 본 출원인이 출원한 출원번호 10-2008-0111624에서도 개시되어 있다.

한편 차량용 워터펌프 자체에서도 로터의 회전 등에 의해서 고열이 발생하는바, 차량용 워터펌프의 작동 중에 발생되는 고열을 해소하기 위한 연구들이 수행되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 로터의 회전을 위해 로터로부터 축이 돌출되도록 가공할 필요가 없는 차량용 워터펌프를 제공하는 것이다.

또한 본 발명은 스테이터가 외부로부터 밀폐되기 때문에, 이물질이 인입되는 문제가 발생하지 않는 차량용 워터펌프를 제공하는 것이다.

또한 본 발명은 워터펌프의 열해를 방지하고 방열성능이 향상된 차량용 워터펌프를 제공하는 것이다.

또한 본 발명은 구동부가 설치된 워터펌프에서 구동부에서 발생되는 열을 용이하게 방출할 수 있는 차량용 워터펌프를 제공하는 것이다.

본 발명은 펌프의 상측 외관을 형성하고, 회전되는 임펠러를 수용하는 펌프 커버부; 상기 임펠러에 동축결합되어 함께 회전되고, 중공 형상으로 이루어진 로터; 및 상기 로터 및 스테이터를 수용하고, 상기 펌프 커버부에 결합되는 하우징부;를 포함하고, 상기 펌프 커버부는 상기 임펠러를 관통해서 상기 로터의 중공을 향해 연장되는 제1회전축을 포함하고, 상기 하우징부는 상기 로터의 중공을 향해 연장되는 제2회전축을 포함하며, 상기 제1회전축에는 상기 중공에 연통되는 연통공이 형성되고, 상기 로터의 하단에는 소정 깊이로 함몰된 연통로가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프롤 제공한다.

상기 연통로는 상기 제2회전축에 인접하게 형성될 수 있다.

상기 연통로는 복수 개가 서로 이격되도록 배치된 것이 가능하다.

특히 상기 연통로는 네 개로 이루어지고, 각각의 연통로는 90도 간격으로 배치될 수 있다.

그리고 상기 연통로는 상기 로터의 하단을 향해서 깊이가 깊어지도록 테이퍼진 것이 가능하다.

상기 연통로는 완곡한 완곡면을 포함할 수 있다.

상기 임펠러가 상기 로터를 향하는 면에는 물을 이동시키도록 가압하는 보조 날개가 구비되는 것이 가능하다.

특히 상기 제1회전축과 상기 제2회전축은 회전이 되는 중심이 동일할 수 있다.

상기 제1회전축은 상기 로터의 중공의 일단으로 향하고, 상기 제2회전축은 상기 로터의 중공의 타단으로 향할 수 있다.

상기 제1회전축과 상기 제2회전축은 서로 이격되게 배치될 수 있다.

또한 본 발명은 펌프의 상측 외관을 형성하고, 회전되는 임펠러를 수용하는 펌프 커버부; 상기 임펠러에 동축결합되어 함께 회전되고, 중공 형상으로 이루어진 로터; 상기 로터 및 스테이터를 수용하고, 상기 펌프 커버부에 결합되는 하우징부; 및 상기 하우징부의 하단에 설치되어 상기 스테이터를 제어하는 구동부;를 포함하고, 상기 펌프 커버부는 상기 임펠러를 관통해서 상기 로터의 중공을 향해 연장되는 제1회전축을 포함하고, 상기 하우징부는 상기 로터의 중공을 향해 연장되는 제2회전축을 포함하며, 상기 제1회전축에는 상기 중공에 연통되는 연통공이 형성되고, 상기 로터의 하단에는 소정 깊이로 함몰된 연통로가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프를 제공한다.

특히 상기 연통로는 상기 제2회전축에 인접하게 형성될 수 있다.

상기 연통로는 복수 개가 서로 이격되도록 배치될 수 있다.

상기 연통로는 상기 로터의 하단을 향해서 깊이가 깊어지도록 테이퍼진 것이 가능하다.

상기 연통로는 완곡한 완곡면을 포함할 수 있다.

상기 임펠러가 상기 로터를 향하는 면에는 물을 이동시키도록 가압하는 보조 날개가 구비될 수 있다.

또한 상기 구동부는 상기 하우징부에 연장되는 구동부 몸체와, 상기 구동부 몸체의 내부 공간을 밀폐하는 구동부 커버를 포함할 수 있다.

상기 구동부 몸체에는 피씨비가 설치되는 것이 가능하다.

상기 구동부 커버에는 열을 방출하는 방열핀이 설치될 수 있다.

상기 제1회전축은 상기 로터의 중공의 일단으로 향하고, 상기 제2회전축은 상기 로터의 중공의 타단으로 향하는 것이 가능하다.

본 발명에 따르면 로터에서 축이 돌출되도록 가공하지 않기 때문에, 로터의 가공 및 조립성이 향상될 수 있다.

또한 본 발명에 따르면 워터펌프 작동시에 발생되는 발열에 상관없이 안정적인 방열이 이루어져, 발열에 따른 워터펌프의 고장을 방지할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면 스테이터가 외부로 노출되지 않고, 밀폐되기 때문에 스테이터에 이물질이 혼입되어 파손이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

특히 본 발명은 구동부에서 발생되는 열을 외부로 용이하게 방출할 수 있어서, 구동부는 물론 워터펌프가 고열에 의해서 파손되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 워터펌프의 정면도.
도 2는 도 1의 분해 사시도.
도 3은 도 2의 단면도.
도 4는 도 1의 단면도.
도 5는 펌프 커버부를 상면에서 바라본 도면.
도 6은 로터가 장착된 펌프 커버부를 하면에서 바라본 도면.
도 7는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 워터펌프의 정면도.
도 8은 도 7의 분해 사시도.
도 9은 도 8의 단면도.
도 10은 도 7의 단면도.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 워터펌프의 정면도이다. 이하 도 1을 참조해서 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 워터펌프는 펌프의 외관의 상측을 구성하는 펌프 커버부(10)와 펌프의 외관의 하측을 구성하는 하우징부(40)를 포함한다. 상기 하우징부(40)는 상기 펌프 커버부(10)의 하단에 설치된다.

도 2는 도 1의 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 단면도이며, 도 4는 도 1의 단면도이다. 이하 도 2 내지 도 4를 참조해서 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 워터펌프는 회전되는 임펠러(18)를 수용하는 펌프 커버부(10), 상기 임펠러(18)에 동축결합되어 함께 회전되고, 중공 형상으로 이루어진 로터(30), 및 상기 로터(30)와 스테이터(32)를 수용하는 하우징부(40)를 포함한다.

상기 로터(30)는 내부에 원통형의 중공이 형성되어 있고, 상기 중공에는 외부를 향해서 별도의 축이 돌출되어 있지 않다. 즉 상기 로터(30)는 속이 비고, 양단이 중공으로부터 연장되어 개방된 원통형의 형상을 이룬다. 특히 상기 로터(30)의 하단에는 소정 깊이로 함몰된 연통로(31)가 형성된다.

상기 스테이터(32)는 통상적인 워터펌프에 사용되는 스테이터와 동일한 구성을 갖기 때문에 특별히 설명하지 않더라도 당업자가 관련 기술 내용을 충분히 인지할 수 있다.

상기 임펠러(18)는 물에 회전력을 가해서 수압을 발생시킬 수 있는 복수 개의 블레이드를 포함하고, 그 중앙에는 관통공이 형성되는 것이 바람직하다. 물은 상기 블레이드에 접촉하게 되면서 이동될 수 있다. 상기 임펠러(18)에 형성된 관통공을 통해서, 이하 설명할 제1회전축(12)이 삽입된다.

또한 상기 임펠러(18)가 상기 로터(30)를 향하는 면에는 물을 이동시키도록 가압하는 보조 날개(15)가 구비될 수 있다. 상기 보조 날개(15)는 상기 임펠러(18)가 회전하는 회전력에 의해서 물이 유로를 따라 이동할 수 있도록 한다. 한편 상기 보조 날개(15)는 상기 로터(30)를 마주보도록 배치되어, 상기 로터(30)의 상측에 위치한 물을 가압할 수 있다.

상기 임펠러(18)는 상기 로터(30)와 동일한 회전속도로 회전할 수 있도록 상기 임펠러(18)와 상기 로터(30)는 인서트 사출이나 열융착 또는 접착의 형태로 고정된 것이 가능하다. 물론 상기 로터(30)가 회전할 때에는 상기 임펠러(18)도 동시에 회전되고, 상기 로터(30)가 정지할 때에는 상기 임펠러(18)도 동시에 정지할 수 있도록 하는 구조라면 어느 것이나 채용가능하다. 특히 상기 임펠러(18)와 상기 로터(30)를 서로 일체화된 상태로 결합시킬 수 있는 다양한 고정 구조를 채택하는 것도 가능하다.

한편 상기 펌프 커버부(10)는 상기 임펠러(18)를 관통해서 상기 로터(30)의 중공을 향해 연장되는 제1회전축(12)을 포함하고, 상기 하우징부(40)는 상기 로터(30)의 중공을 향해 연장되는 제2회전축(44)을 포함한다. 즉 본 발명의 일 실시예에서는 상기 로터(30)에 상기 로터(30)가 회전되기 위한 회전축이 설치되지 않기 때문에, 상기 로터(30)는 대략 원통형의 단순한 형태를 갖고, 따라서 상기 로터(30)의 가공이 용이하다.

상기 로터(30)는 상기 제1회전축(12)과 상기 제2회전축(44)에 의해서 양단이 회전가능하게 고정되는 형태를 취한다. 이때 상기 제1회전축(12)과 상기 제2회전축(44)은 회전이 되는 중심이 동일한 것이 바람직하다. 상기 로터(30)가 상기 제1회전축(12)과 상기 제2회전축(44)에 고정되어 회전되려면, 상기 로터(30), 상기 제1회전축(12) 및 상기 제2회전축(44)이 모두 동축결합이 이루어져야 하기 때문이다.

이때 상기 제1회전축(12)에는 상기 로터(30)에 형성된 중공에 연통되는 연통공(16)이 형성된다. 상기 연통공(16)은 상기 제1회전축(12)의 일단과 타단을 서로 연통시키고, 원통형상을 이루는 것이 가능하다. 즉 상기 연통공(16)에 의해서 상기 제1회전축(12)의 상측에 위치하는 물이 상기 제1회전축(12)의 하측으로 이동될 수 있어서, 상기 로터(30) 내부로 물이 유입될 수 있다.

물론 상기 제1회전축(12)은 상기 로터(30)의 중공의 일단으로 향하고, 상기 제2회전축(44)은 상기 로터(30)의 중공의 타단으로 향하게 된다. 상기 로터(30)의 중공을 중심으로 일단은 상기 제1회전축(12)이 고정하고, 상기 로터(30)의 중공을 중심으로 타단은 상기 제2회전축(44)이 고정한다. 이때 상기 제1회전축(12)과 상기 제2회전축(44)은 서로 접촉하지 않는 별개의 구성요소이기 때문에, 상기 로터(30)는 상기 제1회전축(12)과 상기 제2회전축(44)의 두 개의 점에서 고정된 상태가 유지될 수 있다.

상기 하우징부(40)는 상기 로터(30)를 수용하는 하우징 커버(42)과, 상기 하우징 커버(42)를 수용하는 하우징 몸체(46)를 포함할 수 있다. 상기 하우징 커버(42)는 대략 'T'자 형상으로 이루어지는 것이 가능하다.

상기 하우징 커버(42)의 내측 공간에는 상기 로터(30)가 수용된다. 상기 하우징 커버(42)와 상기 하우징 몸체(46)의 사이에는 상기 스테이터(32)가 설치된다. 즉 상기 하우징 커버(42)와 상기 하우징 몸체(46) 사이의 밀폐된 공간으로는 상기 스테이터(32)가 밀폐된 형태로 수용될 수 있다.

상기 하우징 몸체(46)의 상부에는 상기 하우징 몸체(46)의 중심으로부터 방사방향으로 연장되는 플랜지(48)가 구비될 수 있다. 이때 상기 플랜지(48)는 상기 하우징 커버(42)의 외주면과 결합되어, 상기 하우징 몸체(46)에 수용된 상기 스테이터(32)가 외부로 노출되지 않도록 한다. 상기 하우징 커버(42)도 전체적으로 'T'자 형상을 띄기 때문에, 상기 하우징 커버(42)의 외측부와 상기 하우징 몸체(46)의 상기 플랜지(48)가 결합될 수 있다.

즉, 상기 스테이터(32)는 상기 하우징 커버(42)와 상기 하우징 몸체(46)의 사이에 밀폐된 공간에 수용될 수 있어, 물 등의 이물질이 상기 스테이터(32)에 접촉되는 것을 방지할 수 있다.

특히, 상기 제2회전축(44)은 상기 하우징 커버(42)에 구비되는 것이 가능하다. 이때 상기 제2회전축(44)은 상기 펌프 커버부(10), 즉 상기 로터(30)의 타단을 향해서 연장된다. 상기 하우징 커버(42)에는 상기 로터(30)가 수용되는데, 상기 하우징 커버(42)에 소정 길이만큼 돌출된 상기 제2회전축(44)을 형성해서, 상기 로터(30)의 일단을 회전가능하게 고정할 수 있다.

상기 제1회전축(12)과 상기 제2회전축(44)은 서로 이격되게 배치된다. 상기 제1회전축(12)은 상기 펌프 커버부(10)에 설치되는 구성요소이고, 상기 제2회전축(44)은 상기 하우징 커버(42)에 설치되는 구성요소로 별개의 구성요소이다. 상기 제1회전축(12)과 상기 제2회전축(44)은 서로 직접 만나지 않기 때문에, 상기 로터(30)의 내부에는 상기 제1회전축(12)과 상기 제2회전축(44)에 의해서 채워지지 않은 중공의 빈 공간이 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 제1회전축(12)과 상기 제2회전축(44)의 사이에 떨어진 공간 만큼 상기 로터(30)의 내부가 비어있는 공간을 이루기 때문에, 상기 로터(30)에 중공 없이 회전축이 양단으로 돌출되어 있는 형태보다 재료비가 절감될 수 있다.

또한 상기 제1회전축(12)과 상기 제2회전축(44)의 지름은 상기 로터(30)의 중공의 지름보다 작다. 왜냐하면 이하 설명하는 바와 같이, 상기 로터(30)가 상기 제1회전축(12) 및 상기 제2회전축(44)에 대해서 작은 마찰로 회전되기 위해서는, 상기 제1회전축(12)에는 제1베어링(20)이 설치되고, 상기 제2회전축(44)에는 제2베어링(50)이 설치되어야 하기 때문이다.

상기 제1회전축(12)에는 상기 로터(30)와 상기 임펠러(18)가 동일한 회전속도로 회전될 수 있도록 제1베어링(20)이 마련된다. 상기 제1베어링(20)은 상기 제1회전축(12)의 외주면에 설치되는 제1연결수단(22)과 상기 제1연결수단(22)의 외주면에 설치되는 제1마찰방지수단(24)을 포함할 수 있다.

상기 제1연결수단(22)은 상기 로터(30) 및 상기 임펠러(18)와 상기 제1회전축(12)이 직접 접촉되지 않도록 중간에 매개체의 기능을 수행한다. 상기 제1연결수단(22)은 상기 제1회전축(12)을 중심으로 회전할 수 있기 때문에 상기 로터(30) 및 상기 임펠러(18)가 상기 제1회전축(12)으로부터 원활하게 회전할 수 있도록 한다. 상기 제1연결수단(22)은 세라믹(Ceramic)으로 이루어지는 것이 가능하다.

상기 제1마찰방지수단(24)도 실질적으로 상기 제1연결수단(22)과 유사한 기능을 수행하지만, 상기 로터(30)에 직접 접촉하는 구성을 갖는다는 차이가 있다. 상기 제1마찰방지수단(24)은 탄화규소(SiC)로 이루어진 것이 가능하다. 즉 상기 제1마찰방지수단(24)은 상기 제1연결수단(22)에 비해서 전체적으로 강도가 강하다.

물론 도 3에는 상기 제1베어링(20)이 상기 임펠러(18)와 상기 제1회전축(12)을 동축결합시키는 형태를 개시하고 있지만, 상기 제1베어링(20)이 도 3의 위치보다 아래쪽으로 이동되어 상기 로터(30)와 상기 제1회전축(12)을 동축 결합시키는 형태로 변형되는 것도 가능하다. 이때 상기 제1마찰방지수단(24)은 상기 로터(30)의 내주면에 접촉하면서 회전될 수 있다.

한편 상기 제2회전축(44)에는 상기 로터(30)가 회전될 수 있도록 제2베어링(50)이 마련된다. 상기 제2베어링(50)은 상기 제2회전축(44)의 외주면에 설치되는 제2연결수단(52)과 상기 제2연결수단(52)의 외주면에 설치되는 제2마찰방지수단(54)을 포함하는 것이 가능하다. 이때 상기 제2마찰방지수단(54)의 외주면은 상기 로터(30)의 내주면에 접촉할 수 있다.

상기 제2연결수단(52)은 상기 로터(30)와 상기 제2회전축(44)이 직접 접촉되지 않도록 중간에 매개체의 기능을 수행한다. 상기 제2연결수단(52)은 상기 제2회전축(44)을 중심으로 회전할 수 있기 때문에 상기 로터(30)가 상기 제2회전축(44)으로부터 원활하게 회전할 수 있도록 한다. 상기 제2연결수단(52)은 세라믹(Ceramic)으로 이루어지는 것이 가능하다.

상기 제2마찰방지수단(54)도 실질적으로 상기 제2연결수단(52)과 유사한 기능을 수행하지만, 상기 로터(30)에 직접 접촉하는 구성을 갖는다는 차이가 있다. 상기 제2마찰방지수단(54)은 탄화규소(SiC)로 이루어진 것이 가능하다. 즉 상기 제2마찰방지수단(54)은 상기 제2연결수단(52)에 비해서 전체적으로 강도가 강하다.

도면 부호 14는 상기 펌프 커버부(10)와 상기 하우징 커버(42)가 결합될 때에, 상기 펌프 커버부(10)와 상기 하우징 커버(42)의 이격된 틈을 밀폐시키는 오링(O-ring)이다. 이때 상기 오링(14)는 상기 하우징 커버(42)에 형성된 안착홈(43)에 수용되어 결합될 수 있고, 고무 재질로 이루어지는 것이 가능하다.

한편 상기 로터(30)에 형성된 상기 연통로(31)는 상기 제2회전축(44)에 인접하게 형성되는 것이 바람직하다. 특히 상기 연통로(31)는 상기 제2베어링(50)에 인접하게 형성될 수 있다.

상기 연통로(31)는 상기 로터(30)의 하단을 향해서 깊이가 깊어지도록 테이퍼진 것이 가능하다. 즉 상기 연통로(31)의 깊이는 상기 로터(30)의 하단으로 갈수록 깊어져서, 결과적으로 상기 로터(30)의 일부의 두께가 상기 로터(30)의 하단으로 갈수록 얇아지게 된다.

특히 상기 연통로(31)는 완곡한 완곡면을 포함하는 것이 가능하다. 즉 상기 연통로(31)의 외주면 중에서 상기 로터(30)의 중심에 대해 방사방향으로 대응되는 면이 완곡면을 이루는 것이 바람직하다. 왜냐하면 상기 연통로(31)를 통해서 이동되는 물이 상기 완곡면을 따라서 원활하게 상기 로터(30)의 하단으로 이동될 수 있도록 하기 위함이다.

도 5는 펌프 커버부를 상면에서 바라본 도면이다. 이하 도 5를 참조해서 연통공에 대해서 상세하게 설명한다.

상기 연통공(16)은 상기 제1회전축(12)의 중앙에 상기 제1회전축(12)을 관통하도록 형성된다. 즉 상기 연통공(16)은 상기 펌프 커버부(10)의 상측, 즉 외부에 위치하는 물이 상기 펌프 커버부(10)의 하측, 즉 워터펌프의 내부로 유입될 수 있는 입구를 제공한다.

한편 상기 제1회전축(12)은 브라켓(13)에 의해서 고정되는 것이 가능하다. 상기 제1회전축(12)은 내부에 상기 연통공(16)이 형성되기 때문에, 강도가 약해지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 제1회전축(12)을 복수 개의 브라켓(13)에 의해서 안정적으로 고정하는 것이 가능하다.

도 6은 로터가 장착된 펌프 커버부를 하면에서 바라본 도면이다. 이하 도 6을 참조해서 연통로에 대해서 상세하게 설명한다.

상기 연통로(31)는 상기 로터(30)의 하단에 복수 개가 형성될 수 있다. 이때 복수 개의 상기 연통로(31)는 서로 이격되도록 배치되는데, 서로 균일한 사이 각도를 갖도록 배치될 수 있다. 특히 상기 연통로(31)는 네 개로 이루어지고, 각각의 연통로(31)는 90도 간격으로 배치될 수 있다.

물론 상기 연통로(31)가 세 개로 이루어지면, 각각의 연통로(31)의 간격은 120도를 이루도록 배치될 수 있다.

상기 연통로(31)의 개수를 늘리면 상기 로터(30)의 내부에 위치하는 물이 상기 연통로(31)를 통해서 상기 로터(30)의 하단으로 배출되는 공간이 늘어난다는 장점이 있다. 그러나 불필요하게 상기 연통로(31)의 개수를 늘리면, 상기 로터(30)가 상기 제2회전축(44)에 결합되어 회전될 때에 고정력을 상실할 수 있다는 위험이 있다. 따라서 상기 연통로(31)는 대략 3~4개로 이루어지는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 워터펌프의 작동에 대해서 설명한다.

상기 로터(30)의 양단은 상기 제1회전축(12)과 상기 제2회전축(44)을 중심으로 동축결합되어 회동가능하게 설치된다. 상기 제1베어링(20)과 상기 제2베어링(50)에 의해서 상기 제1회전축(12)과 상기 제2회전축(44)에 대해서 큰 마찰력을 발생시키지 않고, 상기 로터(30)가 회전될 수 있다.

상기 로터(30)가 회전하게 되면, 상기 임펠러(18)도 상기 로터(30)와 동일한 회전속도로 회전될 수 있다. 따라서 상기 임펠러(18)에 의해서 발생되는 수압에 의해서 워터펌프에서 물이 토출되거나 인입될 수 있다.

상술한 내용은 워터펌프에 본래 목적에 의해서 엔진 등의 다양한 구성요소를 냉각하기 위한 물의 이동을 설명한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 상술한 작용이외에도 물이 워터펌프의 내부로 유입되어 워터펌프를 냉각하는 기능도 수행할 수 있다.

상기 로터(30)와 상기 임펠러(18)가 회전되면, 물의 이동이 발생된다. 이때 상기 펌프 커버부(10)의 상측에 위치하는 물 중 일부는 상기 연통공(16)을 통해서 상기 제1회전축(12)을 관통한다.

그러면 물은 상기 로터(30)의 내부로 이동되고, 상기 로터(30)의 하방으로 이동되면서 상기 연통로(31)에 도달한다.

상기 로터(30)가 회전되기 때문에, 상기 연통로(31)에 위치하는 물은 상기 연통로(31)의 회전에 의해서 원심력에 의해서 상기 로터(30)의 하단으로 이동된다. 왜냐하면 상기 연통로(31) 중에서 상기 로터(30)의 내주면에 방사방향으로 배치되는 면은 완곡면으로 이루어지고, 상기 로터(30)의 하단으로 갈수록 상기 연통로(31)의 깊이가 깊어지기 때문이다.

이때 상기 완곡면은 부드럽게 완곡되어 있기 때문이 물이 용이하게 상기 연통로(31)를 따라 이동할 수 있다.

상기 연통로(31)를 통해 상기 로터(30)의 내부로부터 상기 로터(30)의 외부로 배출된 물은 상기 로터(30)의 외주면을 따라 다시 워터펌프의 상측으로 이동된다. 이때 상기 임펠러(18)가 회전되는 상태이기 때문에, 상기 임펠러(18)의 하측에 형성된 상기 보조 날개(15)도 함께 회전된다. 따라서 상기 보조 날개(15)에 의해서 상기 로터(30)의 하측에 위치하는 물이 상기 로터(30)의 상측으로 이동될 수 있고, 최종적으로 워터펌프의 외부로 배출될 수 있다.

물이 상술한 형태로 상기 로터(30) 및 워터펌프의 다양한 구성요소들과 접촉하면서 워터펌프가 작동되면서 발생되는 열이 물로 이동될 수 있다. 따라서 워터펌프는 냉각될 수 있다.

한편 본 발명의 일 실시예서 물이 워터펌프 내부에서 원활하게 이동될 수 있도록, 상기 연통로(31)를 특별한 형상으로 제작했고, 상기 보조 날개(15)를 추가로 구비했다. 즉 상기 연통로(31)와 상기 보조 날개(15)가 동시에 회전되면서 물을 가압하기 때문에, 워터펌프 내부에서 물이 원하는 유로로 원활하게 이동될 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 워터펌프의 정면도이다. 이하 도 7을 참조해서 설명한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 워터펌프는 펌프의 외관의 상측을 구성하는 펌프 커버부(10)와 펌프의 외관의 하측을 구성하는 하우징부(40)를 포함한다. 상기 하우징부(40)는 상기 펌프 커버부(10)의 하단에 설치된다.

특히 상기 하우징부(40)의 하단에는 워터펌프에서 발생되는 열을 외부로 배출시킬 수 있는 방열핀(70)이 설치된다.

한편 본 발명의 다른 실시예에서도 본 발명의 일 실시예에 따른 연통로와 연통공이 동일하게 적용되기 때문에, 본 발명의 다른 실시예에서도 도 5 및 도 6의 도면이 동일하게 적용된다. 따라서 본 발명의 일 실시예에서 설명된 연통공과 연통로에 대한 기술 내용은 본 발명의 다른 실시예에서도 동일하기 때문에, 이하 동일한 내용에 대해서는 설명을 생략한다.

도 8은 도 7의 분해 사시도이고, 도 9은 도 8의 단면도이며, 도 10은 도 7의 단면도이다. 이하 도 8 내지 도 10을 참조해서 설명한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 워터펌프는 회전되는 임펠러(18)를 수용하는 펌프 커버부(10), 상기 임펠러(18)에 동축결합되어 함께 회전되고, 중공 형상으로 이루어진 로터(30), 및 상기 로터(30)와 스테이터(32)를 수용하는 하우징부(40)를 포함한다.

상기 로터(30)는 내부에 원통형의 중공이 형성되어 있고, 상기 중공에는 외부를 향해서 별도의 축이 돌출되어 있지 않다. 즉 상기 로터(30)는 속이 비고, 양단이 중공으로부터 연장되어 개방된 원통형의 형상을 이룬다. 특히 상기 로터(30)의 하단에는 연통로(31)가 형성된다.

상기 임펠러(18)는 물에 회전력을 가해서 수압을 발생시킬 수 있는 복수 개의 블레이드를 포함하고, 그 중앙에는 관통공이 형성되는 것이 바람직하다. 물은 상기 블레이드에 접촉하게 되면서 이동될 수 있다. 상기 임펠러(18)에 형성된 관통공을 통해서, 이하 설명할 제1회전축(12)이 삽입된다. 상기 제1회전축(12)에는 사익 로터의 중공에 연통되는 연통공(16)이 형성된다.

한편 상기 펌프 커버부(10)는 상기 임펠러(18)를 관통해서 상기 로터(30)의 중공을 향해 연장되는 제1회전축(12)을 포함하고, 상기 하우징부(40)는 상기 로터(30)의 중공을 향해 연장되는 제2회전축(44)을 포함한다. 즉 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 로터(30)에 상기 로터(30)가 회전되기 위한 회전축이 설치되지 않기 때문에, 상기 로터(30)는 대략 원통형의 단순한 형태를 갖고, 따라서 상기 로터(30)의 가공이 용이하다.

물론 도 10에는 상기 제1베어링(20)이 상기 임펠러(18)와 상기 제1회전축(12)을 동축결합시키는 형태를 개시하고 있지만, 상기 제1베어링(20)이 도 10의 위치보다 아래쪽으로 이동되어 상기 로터(30)와 상기 제1회전축(12)을 동축 결합시키는 형태로 변형되는 것도 가능하다. 이때 상기 제1마찰방지수단(24)은 상기 로터(30)의 내주면에 접촉하면서 회전될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서는 상기 하우징부(40)의 하단에 설치되어 상기 스테이터(32)를 제어하는 구동부(60)를 더 포함한다. 물론 상기 구동부(60)가 상기 스테이터(32) 외에도 워터펌프의 다양한 구성요소를 제어할 수 있다.

상기 구동부(60)는 상기 하우징부(40)에 연장되는 구동부 몸체(62)와, 상기 구동부 몸체(62)의 내부 공간을 밀폐하는 구동부 커버(64)를 포함한다. 상기 구동부 몸체(62)는 상기 하우징 몸체(46)의 하단에 배치되고, 상기 하우징 몸체(46)와 유사하게 다양한 구성요소가 수용될 수 있는 내부 공간을 구비한다. 특히 상기 구동부 몸체(62)에는 피씨비(66)(Printed Circuit Board)가 설치될 수 있다.

그리고 상기 구동부 커버(64)에는 열을 방출하는 방열핀(70)이 설치될 수 있다. 상기 방열핀(70)은 상기 구동부 커버(64)의 일면을 따라 다양한 형태로 복수 개가 마련될 수 있다. 물론 공간상의 제약이 있다면, 상기 방열핀(70)은 상기 구동부 커버(64)의 일부 위치에 대해서만 돌출될 수도 있지만, 열교환 효율을 향상시키기 위해서 상기 구동부 커버(64)의 일면에 상기 방열핀(70)이 전체적으로 돌출되는 것이 바람직하다.

이하 본 발명의 다른 실시예의 작용에 대해서 설명한다. 본 발명의 다른 실시예는 본 발명의 일 실시예와 대비해서 구동부와 방열핀이 구비된다는 차이가 있기 때문에, 해당 부분에 대해서만 설명한다.

상기 구동부(60), 특히 상기 피씨비(66)에서는 워터펌프를 구동함에 따라 열이 발생되어, 워터펌프의 온도가 상승되게 되고, 워터펌프가 발생된 열에 의해서 손상을 입을 수 있다. 따라서 이 경우에는 상기 구동부 몸체(62)의 열이 상기 구동부 커버(64)로 전달되고, 상기 구동부 커버(64)의 열은 상기 방열핀(70)을 통해서 외부로 배출될 수 있다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

10: 펌프 커버부 20: 제1베어링
30: 로터 40: 하우징부
50: 제2베어링 60: 구동부
70: 방열핀

Claims

펌프의 상측 외관을 형성하고, 회전되는 임펠러를 수용하는 펌프 커버부;
상기 임펠러에 동축결합되어 함께 회전되고, 중공 형상으로 이루어진 로터; 및
상기 로터 및 스테이터를 수용하고, 상기 펌프 커버부에 결합되는 하우징부;를 포함하고,
상기 펌프 커버부는 상기 임펠러를 관통해서 상기 로터의 중공을 향해 연장되는 제1회전축을 포함하고,
상기 하우징부는 상기 로터의 중공을 향해 연장되는 제2회전축을 포함하며,
상기 제1회전축에는 상기 중공에 연통되는 연통공이 형성되고,
상기 로터의 하단에는 소정 깊이로 함몰된 연통로가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
제1항에 있어서,
상기 연통로는 상기 제2회전축에 인접하게 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
제2항에 있어서,
상기 연통로는 복수 개가 서로 이격되도록 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
제3항에 있어서,
상기 연통로는 네 개로 이루어지고, 각각의 연통로는 90도 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
제1항에 있어서,
상기 연통로는 상기 로터의 하단을 향해서 깊이가 깊어지도록 테이퍼진 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
제5항에 있어서,
상기 연통로는 완곡한 완곡면을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
제1항에 있어서,
상기 임펠러가 상기 로터를 향하는 면에는 물을 이동시키도록 가압하는 보조 날개가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
제1항에 있어서,
상기 제1회전축과 상기 제2회전축은 회전이 되는 중심이 동일한 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
제1항에 있어서,
상기 제1회전축은 상기 로터의 중공의 일단으로 향하고, 상기 제2회전축은 상기 로터의 중공의 타단으로 향하는 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
제1항에 있어서,
상기 제1회전축과 상기 제2회전축은 서로 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
펌프의 상측 외관을 형성하고, 회전되는 임펠러를 수용하는 펌프 커버부;
상기 임펠러에 동축결합되어 함께 회전되고, 중공 형상으로 이루어진 로터;
상기 로터 및 스테이터를 수용하고, 상기 펌프 커버부에 결합되는 하우징부; 및
상기 하우징부의 하단에 설치되어 상기 스테이터를 제어하는 구동부;를 포함하고,
상기 펌프 커버부는 상기 임펠러를 관통해서 상기 로터의 중공을 향해 연장되는 제1회전축을 포함하고,
상기 하우징부는 상기 로터의 중공을 향해 연장되는 제2회전축을 포함하며,
상기 제1회전축에는 상기 중공에 연통되는 연통공이 형성되고,
상기 로터의 하단에는 소정 깊이로 함몰된 연통로가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
제11항에 있어서,
상기 연통로는 상기 제2회전축에 인접하게 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
제12항에 있어서,
상기 연통로는 복수 개가 서로 이격되도록 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
제11항에 있어서,
상기 연통로는 상기 로터의 하단을 향해서 깊이가 깊어지도록 테이퍼진 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
제14항에 있어서,
상기 연통로는 완곡한 완곡면을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
제11항에 있어서,
상기 임펠러가 상기 로터를 향하는 면에는 물을 이동시키도록 가압하는 보조 날개가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
제12항에 있어서,
상기 구동부는 상기 하우징부에 연장되는 구동부 몸체와, 상기 구동부 몸체의 내부 공간을 밀폐하는 구동부 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
제17항에 있어서,
상기 구동부 몸체에는 피씨비가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
제18항에 있어서,
상기 구동부 커버에는 열을 방출하는 방열핀이 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
제11항에 있어서,
상기 제1회전축은 상기 로터의 중공의 일단으로 향하고, 상기 제2회전축은 상기 로터의 중공의 타단으로 향하는 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
제11항에 있어서,
상기 제1회전축과 상기 제2회전축은 서로 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.