KR101412840B1 - 자동차용 워터펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 워터펌프에 관한 것이다. 본 발명은 하우징; 상기 하우징에 수용되어, 회전가능하게 장착되는 회전축; 및 상기 하우징에 의해 지지되고, 상기 회전축에 접촉하여 회전가능하게 설치되는 풀리;를 포함하는 자동차용 워터펌프를 제공한다.

따라서, 본 발명에 따르면, 풀리 및 풀리에 결합되는 벨트에 의해서 발생되는 장력의 모멘트 암의 길이를 줄여 모멘트로 인한 회전축의 파손을 방지할 수 있다.

워터펌프, 풀리, 지지부

Description

자동차용 워터펌프{Water pump for a vehicle}

본 발명은 자동차용 워터펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 풀리를 안정적으로 지지할 수 있는 자동차용 워터펌프에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 엔진에 구비되는 냉각시스템은 엔진의 전 가동 영역에서 적정 작동 온도를 유지시켜 줄 수있도록 하는 것으로서, 이는 혼합기의 연소과정에서 발생하는 최대 온도(대략 2,500℃)의 고열로부터 실린더 블록과 헤드 및 피스톤등의 주요 부품에 대한 열해를 방지하기 위함이다.

이러한 엔진의 냉각계통에는 라디에이터에서 냉각된 냉각수를 펌핑하여 엔진의 워터 자켓으로 공급하는 워터 펌프가 구비된다. 그리고 워터 펌프는 엔진의 크랭크 샤프트 풀리와 벨트로 연결되어 크랭크 샤프트의 구동력에 의하여 구동된다.

도 1은 종래 기술에 따른 워터펌프의 단면도이다.

워터 펌프는 회전축(12), 하우징(10) 그리고 상기 회전축(12)의 일단에 장착되는 풀리(20)를 포함한다.

상기에서 회전축(12)에는 그 내측단에 임펠러(16)가 장착되고, 그 중간에 구름부재인 베어링(14)이 장착된다. 그리고 상기 회전축(12)의 외측단에는 브라 켓(18)이 압입된다. 그리고, 브라켓(18)과 상기 풀리(20)를 결합시키기 위해 볼트(22)가 장착된다. 풀리(8)는 도시하지 않은 크랭크 샤프트의 풀리와 벨트로 연결되어 벨트 구동이 이루어지게 된다.

또한, 상기 하우징(10)은 엔진의 실린더 블록 전측부에 고정되어 도시하지 않은 유입구는 라디에이터와 연결되고, 유출구는 엔진의 워터 자켓과 연결된다.

이에 따라 엔진의 시동으로 크랭크 샤프트가 회전하면 벨트 및 풀리에 의해서 회전력이 전달되고, 최종적으로 상기 임펠러(16)가 회전하면서 라디에이터에서 냉각된 냉각수를 펌핑하여 이의 냉각수를 엔진의 워터 자켓으로 공급하게 된다.

상술한 종래 기술에 따른 워터펌프에 의하면 풀리가 워터펌프의 회전축에 볼트 및 브라켓을 통해 고정되므로 풀리에 연결되는 벨트의 장력이 회전축 즉, 베어링에 모두 전달되어, 회전축 및 베어링의 파손될 위험이 크다.

또한, 벨트에 의한 장력의 작용점은 브라켓과 풀리가 서로 만나는 부분이고, 베어링이 하우징에 의해서 지지되는 작용점은 베어링이 설치된 부분이므로, 도 1에서 도시된 바와 같이 'a'만큼의 거리가 존재한다. 이러한 거리 'a'는 벨트 및 풀리에 의해서 발생되는 모멘트의 암이 되어 벨트 및 풀리에 의한 모멘트가 발생한다. 따라서, 풀리의 회전에 의한 장력 및 풀리의 하중을 전달받는 회전축에 피로가 누적되어 베어링에 무리가 발생하거나, 회전축이 파손될 수 있다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 풀리를 안정적으로 지지할 수 있는 자동차용 워터펌프를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하우징; 상기 하우징에 수용되어, 회전가능하게 장착되는 회전축; 및 상기 하우징에 의해 지지되고, 상기 회전축에 접촉하여 회전가능하게 설치되는 풀리;를 포함하는 자동차용 워터펌프를 제공한다.

또한, 상기 풀리는 외곽에 벨트가 안착되는 벨트안착부, 상기 벨트안착부의 중앙으로부터 수직하게 연장되어 상기 벨트안착부를 지지하는 지지부, 상기 지지부에서 연장되어 상기 하우징에 안착되는 하우징안착부 및 상기 하우징안착부에서 연장되어 상기 회전축에 결합되는 회전축결합부를 포함할 수 있다.

상기 풀리는 상기 하우징안착부를 지지하며, 상기 풀리를 상기 하우징에 회전가능하도록 결합하는 풀리베어링을 더 포함하는 것이 가능하다.

그리고, 상기 풀리베어링은 상기 지지부의 중심에서 연장된 직선상에 위치하는 것이 바람직하다.

상기 회전축은 널링가공된 널링부를 포함하고, 상기 회전축결합부는 널링가공되어 상기 널링부와 결합되는 것이 가능하다.

나아가 상기 회전축은 상기 회전축을 상기 하우징에 회전가능하도록 결합하는 축베어링을 포함할 수 있다.

상기 축베어링은 상기 지지부의 중심에서 연장된 직선상에 위치하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 풀리 및 풀리에 결합되는 벨트에 의해서 발생되는 장력에 대한 모멘트 암의 길이를 줄여 모멘트로 인한 회전축의 파손을 방지할 수 있다.

또한, 풀리가 회전축과 하우징에 의해서 함께 고정되므로 풀리에 의해서 발생되는 힘을 서로 분산해서 지지하여 풀리를 보다 안정적으로 지지할 수 있다.

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

도 2는 본 발명에 따른 워터펌프의 분해 사시도이다. 이하, 도 2를 참조해서 설명한다.

본 발명에 따른 워터펌프는 하우징(30), 상기 하우징(30)에 수용되어, 회전가능하게 장착되는 회전축(40) 및 상기 하우징(30)에 의해 지지되고 상기 회전축(40)에 접촉하여 회전가능하게 설치되는 풀리(50)를 포함한다.

본 발명은 종래 기술과 달리 상기 풀리(50)가 하우징(30)에 의해서 지지될 수 있다. 또한 종래에 사용되던 브라켓을 사용하지 않고, 상기 풀리(50)와 상기 회전축(40)을 직접 연결하여 워터펌프의 전체 길이가 줄어들 수 있다.

본 발명에 따른 풀리(50)는 플라스틱 재질로 이루어지는 것이 가능하지만, 강도를 보강하기 위해서 SPCC 재질로 이루어지는 것도 가능하다. SPCC 재질의 성분 은 C가 0.12% 이하, Mn이 0.50% 이하, P이 0.040% 이하, S이 0.045% 이하이고, 나머지는 Fe로 구성될 수 있다.

상기 풀리(50)는 그 중앙에 상기 회전축과 결합되는 회전축결합부(58)를 포함하고, 상기 회전축결합부(58)는 그 안쪽에 구멍이 형성되며, 그 구멍의 외주면은 널링(knurling)가공된다. 널링가공이란 공구나 계기류 등에서 손가락으로 잡는 부분이 미끄러지지 않도록 가로 또는 경사지게 톱니 모양을 붙이는 가공방법을 포함한다.

상기 하우징(30)의 중앙에는 상기 회전축(40)이 관통되어 장착될 수 있는 관통공(34)이 형성되고, 그 관통공(34)의 외주면에는 단턱(32)이 형성되어 상기 풀리(50)가 장착될 수 있다.

상기 단턱(32)은 상기 풀리(50)가 장착되기 용이하도록 동일한 직경을 가지는 실린더의 형상을 이루는 것이 바람직하다. 또한, 상기 풀리(50)의 결합위치를 용이하게 선정할 수 있도록 상기 단턱(32)이 형성되지 않은 부분과 소정의 높이차를 가지는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 풀리(50)의 하중 등 상기 풀리(50)에 의해서 발생되는 힘의 상당량이 상기 하우징(30)에 가해지므로, 회전축(40)에 무리가 가는 것을 방지할 수 있다.

상기 회전축(40)은 상기 회전축결합부(58)에 결합되는 널링부(42)를 포함하는데, 상기 널링부(42)는 널링가공된다. 그리고, 상기 회전축(40)은 축베어링(44)을 구비하여, 상기 축베어링(44)이 상기 하우징(30)에 회전가능하도록 결합될 수 있다.

한편, 상기 축베어링(44)은 두 개가 설치되어 상기 회전축(40)을 안정적으로 지지할 수 있다.

도 3은 도 2의 결합 단면도이다. 이하, 도 3을 참조해서 설명한다.

상기 풀리(50)는 외곽에 벨트가 안착되는 벨트안착부(52), 상기 벨트안착부(52)의 중앙으로부터 수직하게 연장되어 상기 벨트안착부(52)를 지지하는 지지부(54), 상기 지지부(54)에서 연장되어 상기 하우징(30)에 안착되는 하우징안착부(56) 및 상기 하우징안착부(56)에서 연장되어 상기 회전축(40)에 결합되는 회전축결합부(58)를 포함한다.

종래 기술에 따른 풀리와 달리 상기 지지부(54)가 상기 벨트안착부(52)의 중심에 위치하여, 상기 벨트안착부(52)에 가해지는 벨트에 의한 장력을 안정적으로 지지할 수 있다. 즉, 상기 벨트안착부(52)의 형상이 상기 지지부(54)를 중심으로 대칭을 이루는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 하우징안착부(56)는 상기 지지부(54)의 하부에 위치해서 상기 풀리(50)에 가해지는 하중 및 장력을 비틀림없이 상기 하우징(30)으로 전달할 수 있다. 즉, 벨트에 의한 장력 및 상기 풀리(50)의 하중은 상기 지지부(54)를 통해 상기 하우징(30)으로 휨없이 전달될 수 있어 상기 풀리(50)를 안정적으로 지지할 수 있다.

상기 풀리(50)는 상기 하우징안착부(56)를 지지하며, 상기 풀리(50)를 상기 하우징(30)에 회전가능하도록 결합하는 풀리베어링(60)을 더 포함한다. 즉, 상기 하우징안착부(56)는 상기 풀리베어링(60)을 사이에 두고 상기 단턱(32)에 장착된다.

이때, 상기 풀리베어링(60)은 상기 지지부(54)의 중심에서 연장된 직선(b)상에 위치하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 하우징(30)이 상기 풀리(50)를 지지하는 작용점은 상기 지지부(54)를 연장한 직선(b)상에 위치하게 된다.

상기 회전축(40)의 널링부(42)와 상기 회전축결합부(58)는 모두 널링가공되어, 서로 맞물려 있는 기어와 유사한 결합상태가 형성된다. 따라서, 상기 풀리(50)가 회전되면 상기 풀리(50)를 따라 상기 회전축(40)이 회전된다.

즉, 본 발명에서는 상기 풀리(50)의 회전력을 상기 회전축(40)에 전달하기 위해 브라켓과 같은 별도의 부재를 채용하지 않고, 직접 전달하는 방식으로 수행되므로 풀리의 조립작업이 간단해지고, 펌프의 길이가 줄어든다는 장점이 있다.

한편, 상기 축베어링(44)은 상기 지지부(54)의 중심에서 연장된 직선(b)상에 위치하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 풀리베어링(60) 및 상기 축베어링(44)은 상기 지지부(54)의 중심에서 연장된 동일한 직선(b)상에 위치하므로 상기 풀리(50)에 의한 하중 및 장력에 의해 발생할 수 있는 모멘트의 암의 길이가 '0'이 된다. 따라서, 상기 풀리(50)에 의해서는 모멘트가 발생되지 않는다.

나아가, 상기 풀리베어링(60) 및 상기 축베어링(44)은 상기 지지부(54)의 중심에서 연장된 동일한 직선(b)상에 위치하므로 상기 풀리(50)의 형상이 뒤틀려질 가능성이 줄어 상기 풀리(50)가 안정적인 상태로 장착될 수 있다.

한편, 상기 회전축(40)의 일단에는 임펠러(38)가 장착되어, 상기 회전축(40)을 따라 회전되어 냉각수를 순환시킬 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.

도 1은 종래 기술에 따른 워터펌프의 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 워터펌프의 분해 사시도.

도 3은 도 2의 결합 단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

30: 하우징 32: 단턱

40: 회전축 42: 널링부

50: 풀리 52: 벨트안착부

54: 지지부 56: 하우징안착부

58: 회전축결합부 60: 풀리베어링

Claims (6)

1. 하우징;

   상기 하우징에 수용되어, 회전가능하게 장착되는 회전축; 및

   상기 하우징에 의해 지지되고, 상기 회전축에 접촉하여 회전가능하게 설치되는 풀리;를 포함하고,

   상기 풀리는 외곽에 벨트가 안착되는 벨트안착부,

   상기 벨트안착부의 중앙부에서 상기 풀리의 내측방향으로 수직하게 연장되어 상기 벨트안착부를 지지하는 지지부,

   상기 지지부의 중심에서 연장된 직선상에 놓이도록 상기 지지부로부터 연장되어 상기 하우징에 안착되는 하우징안착부 및

   상기 하우징안착부에서 연장되어 상기 회전축에 결합되는 회전축결합부를 포함하되,

   상기 지지부는 상기 풀리의 중앙부 내측으로 연결되도록 배치되고,

   상기 풀리는 상기 하우징안착부를 지지하며, 상기 풀리를 상기 하우징에 회전가능하도록 결합하는 풀리베어링을 더 포함하되,

   상기 풀리베어링은 상기 지지부의 중심에서 연장된 직선상에 위치하고,

   상기 회전축은 상기 회전축을 서로 이격된 위치에서 상기 하우징에 회전가능하도록 결합하는 2개의 축베어링을 포함하되,

   상기 2개의 축베어링 중 어느 일측의 축베어링이 상기 지지부의 중심에서 연장된 직선상에 위치하는 것을 특징으로 하는 자동차용 워터펌프.
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