KR101575306B1 - 차량용 워터 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 워터 펌프는, ⅰ)펌프 바디의 일측에 회전 가능하게 설치되며 풀리와 연결되는 제1 샤프트와, ⅱ)상기 펌프 바디의 내부에서 상기 제1 샤프트의 단부에 장착되는 브레이크 패드와, ⅲ)상기 제1 샤프트와 축 방향으로 일정 간격 이격되게 상기 펌프 바디의 다른 일측에 회전 가능하게 설치되며, 임펠러와 연결되는 제2 샤프트와, ⅳ)상기 펌프 바디의 내부에서 상기 브레이크 패드에 대응하여 상기 제2 샤프트에 축 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 설치되는 클러치부재와, ⅴ)상기 클러치부재에 대응하여 상기 제2 샤프트에 장착되며, 상기 클러치부재로 탄발력을 발휘하는 리턴 스프링과, ⅵ)상기 클러치부재에 연결되게 구성되며, 엔진의 부압으로서 상기 클러치부재에 작동력을 제공하는 작동유닛을 포함하여 이루어진다.

Description

차량용 워터 펌프 {WATER PUMP FOR VEHICLE}

본 발명의 예시적인 실시예는 차량에 적용되는 워터 펌프(water pump)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 부압으로서 클러치 작동이 이루어지는 차량용 워터 펌프에 관한 것이다.

현재 차량 제작 메이커는 차량을 개발하는 과정에서 연비개선과 에미션 저감이라는 두 가지 목표를 동시에 달성하기 위해 노력하고 있는데, 이중에서 에미션 규제를 충족시키기 원가와 중량이 크게 증가함에도 불구하고 배기계의 촉매 로딩량을 높이거나 EGR 쿨러의 용량을 증가시키는 방법을 적용하고 있다.

일반적으로 차량에는 냉각수를 강제 순환시키는 방식이 적용되며, 이를 위해 엔진의 실린더 및 실린더 헤드에 냉각수로를 형성하고, 워터펌프의 작동으로 냉각수로에 냉각수를 강제로 공급시켜 엔진의 온도를 안정되게 유지시킨다.

상기와 냉각수를 공급시키는 워터펌프는 벨트를 통해 전달되는 동력에 의해 동작되어 냉각수를 "라디에이터 → 실린더 → 실린더 헤드 → 라디에이터"로 순환시켜 엔진이 과열되어 열화되는 것을 방지하여 준다.

워터펌프는 벨트를 통해 전달되는 엔진의 동력에 의해 6장 정도의 날개를 가지는 중앙의 임펠러가 회전하여 냉각수를 실린더측으로 펌핑하며, 회전속도는 풀리의 비에 따라 다르게 설정되나, 대략적으로 크랭크 축의 1.2 ~ 1.6배 속도로 회전된다.

상기한 워터펌프는 엔진의 시동과 동시에 벨트를 통해 전달되는 동력에 의해 동작되므로, 엔진의 워밍업 조건이나 냉각 조건에 관계없이 엔진의 동작에 따라 상시 작동되어 냉각수를 순환시킨다.

따라서, 엔진이 워밍업 되어 있는 상태에서는 연비 및 배기가스의 안정화를 제공할 수 있으나, 엔진이 충분히 냉각되어 있는 상태에서 엔진이 시동되는 경우 냉각수의 순환에 따라 엔진의 워밍업 시간이 지연되고, 이에 따라 냉각된 구동부위의 마찰저항이 증가되어 마모가 증가되는 문제점이 발생한다.

또한, 엔진의 냉각에 의해 연소 효율이 떨어져 연료 소모량이 증가되고, 배기가스의 온도 상승이 지연되어 촉매의 활성화 시간이 지연되므로 배기가스에 유해성 물질이 다량으로 배출되어 에미션을 불안정하게 형성시키는 문제점을 내포하고 있다.

그리고, 연료펌프의 상시 동작에 따라 크랭크축에 부하로 작용하게 되어 엔진의 출력 효율을 저하시키고, 이에 따라 연비 저하를 초래시키는 문제점도 내포하고 있다.

이는 워터펌프가 벨트에 의하여 크랭크축과 연동되는 과정에 있어서 동력의 단속이 이루어지지 않고, 기계적인 결합만 되어 있기 때문에 발생하는 것이다.

본 발명의 예시적인 실시예는 상기에서와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 엔진의 부압으로서 클러치 작동이 이루어지는 압력식 클러치를 펌프 바디의 내부에 적용하고, 엔진의 운전 조건 및 냉각수의 온도 조건 등에 따라 압력식 클러치의 작동을 제어하여 냉각수의 펌핑이 선택적으로 이루어지도록 한 차량용 워터 펌프를 제공한다.

이를 위해 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 워터 펌프는, 펌프 바디의 내부에 풀리와 연결되는 제1 샤프트, 및 임펠러와 연결되는 제2 샤프트가 장착되고, 상기 펌프 바디의 내부에서 상기 제1 및 제2 샤프트 자체가 클러치식으로 구성되는 것으로, 상기 제1 및 제2 샤프트에 압력식 클러치를 구성하여 이루어진다.

상기 차량용 워터 펌프에 있어서, 상기 압력식 클러치는 상기 제1 및 제2 샤프트 중 어느 하나의 샤프트에 장착되는 브레이크 패드와, 상기 브레이크 패드에 대응하여다른 하나의 샤프트에 축 방향을 따라 이동 가능하게 장착되며 상기 브레이크 패드와 선택적으로 밀착되는 클러치부재와, 상기 다른 하나의 샤프트에 장착되어 상기 클러치부재로 탄발력을 발휘하는 리턴 스프링과, 상기 클러치부재에 연결되게 구성되며, 엔진의 부압으로서 상기 클러치부재에 작동력을 제공하는 작동유닛을 포함할 수 있다.

상기 차량용 워터 펌프에 있어서, 상기 압력식 클러치는 상기 제1 샤프트에 장착되는 브레이크 패드와, 상기 브레이크 패드에 대응하여 상기 제2 샤프트에 축 방향을 따라 이동 가능하게 장착되며 상기 브레이크 패드와 선택적으로 밀착되게 설치되는 클러치부재와, 상기 제2 샤프트에 장착되어 상기 클러치부재로 탄발력을 발휘하는 리턴 스프링과, 상기 클러치부재에 연결되게 구성되며 엔진의 부압으로서 상기 클러치부재에 작동력을 제공하는 작동유닛을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 워터 펌프는, ⅰ)펌프 바디의 일측에 회전 가능하게 설치되며 풀리와 연결되는 제1 샤프트와, ⅱ)상기 펌프 바디의 내부에서 상기 제1 샤프트의 단부에 장착되는 브레이크 패드와, ⅲ)상기 제1 샤프트와 축 방향으로 일정 간격 이격되게 상기 펌프 바디의 다른 일측에 회전 가능하게 설치되며, 임펠러와 연결되는 제2 샤프트와, ⅳ)상기 펌프 바디의 내부에서 상기 브레이크 패드에 대응하여 상기 제2 샤프트에 축 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 설치되는 클러치부재와, ⅴ)상기 클러치부재에 대응하여 상기 제2 샤프트에 장착되며, 상기 클러치부재로 탄발력을 발휘하는 리턴 스프링과, ⅵ)상기 클러치부재에 연결되게 구성되며, 엔진의 부압으로서 상기 클러치부재에 작동력을 제공하는 작동유닛을 포함하여 이루어진다.

상기 차량용 워터 펌프에 있어서, 상기 작동유닛은 상기 펌프 바디에 상기 클러치부재의 이동 방향으로 회전 가능하게 힌지 결합되며 상기 클러치부재와 상호 연결되게 설치되는 레버부재와, 상기 레버부재와 연결되는 다이어프램이 구비되며 엔진의 부압이 선택적으로 인가되는 실린더부재를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 차량용 워터 펌프에 있어서, 상기 레버부재는 연결 로드를 통하여 상기 다이어프램과 연결되게 설치될 수 있다.

상기 차량용 워터 펌프에 있어서, 상기 실린더부재는 온-오프 밸브에 의해 엔진의 부압이 선택적으로 인가될 수 있다.

상기 차량용 워터 펌프에 있어서, 상기 제1 샤프트는 상기 펌프 바디의 일측 내부에 제1 베어링을 통해 회전 가능하게 설치되며, 일측 단부가 상기 풀리와 연결될 수 있다.

상기 차량용 워터 펌프에 있어서, 상기 제1 샤프트는 다른 일측 단부에 플랜지부를 일체로 형성하며, 상기 브레이크 패드가 상기 플랜지부에 장착될 수 있다.

상기 차량용 워터 펌프에 있어서, 상기 제2 샤프트는 상기 펌프 바디의 다른 일측 내부에 제2 베어링을 통해 회전 가능하게 설치되며, 일측 단부가 상기 임펠러와 연결될 수 있다.

상기 차량용 워터 펌프에 있어서, 상기 제2 샤프트는 상기 클러치부재를 축 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 장착하기 위한 슬라이딩부가 다른 일측 단부에 형성될 수 있다.

상기 차량용 워터 펌프에 있어서, 상기 제2 샤프트는 상기 제2 베어링을 지지하는 대경부와, 상기 슬라이딩부를 형성하는 소경부로 이루어지며, 상기 소경부에 상기 리턴 스프링이 장착될 수 있다.

상기 차량용 워터 펌프에 있어서, 상기 클러치부재는 상기 제1 샤프트에 대응하는 상기 제2 샤프트의 단부에 스플라인 결합되는 원통 형상의 제1 부분과, 상기 브레이크 패드에 대응하여 상기 제1 부분에 일체로 형성되는 플랜지 형태의 제2 부분과, 상기 제1 부분에 형성되며 상기 레버부재와 연결되는 제3 부분으로 이루어질 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 워터 펌프에 의하면, 엔진의 부압으로서 클러치 작동이 이루어지는 압력식 클러치를 펌프 바디의 내부에 적용하여 엔진의 운전 조건과 냉각수의 온도 조건, 운전자의 의지에 따라 압력식 클러치를 작동시켜 풀리의 동력을 임펠러에 전달하거나 차단하는 방식으로 임펠러를 통한 냉각수의 펌핑이 선택적으로 이루어질 수 있다.

따라서, 본 실시예에서는 배기가스를 정화시키는 촉매의 로딩량을 추가하지 않아도 안정된 에미션을 확보할 수 있어 원가 절감을 제공하고, 배기계 부품이 따로 추가되지 않아 차량의 중량이 감소되어 연비를 향상시킬 수 있는 효과가 기대된다.

또한, 본 실시예에서는 엔진이 냉각된 상태에서 초기 시동이 이루어지는 경우 냉각수의 순환이 차단되므로 엔진오일의 온도를 빠르게 높일 수 있어 오일 마찰이 저감되고, 각 구동부품의 마모가 최소화되어 내구성이 향상되는 효과가 기대된다.

그리고, 본 실시예에서는 엔진의 초기 시동시에 냉각수의 순환을 능동적으로 제어하여 엔진의 활성화 시간 단축과 안정된 연소로 연비 향상을 제공하고, 촉매의 활성화 시간을 단축시켜 에미션 안정화를 제공하는 효과가 기대된다.

또한, 본 실시예에서는 압력식 클러치가 펌프 바디의 내부에서 제1 및 제2 샤프트에 구성되는 빌트-인(built-in) 구조로 이루어지므로, 전체 펌프의 크기를 현저하게 줄일 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 워터 펌프를 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 워터 펌프의 작동을 설명하기 위한 단면 구성도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 워터 펌프를 도시한 단면 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 워터 펌프(100)는 벨트를 통해 전달되는 엔진의 동력으로서 냉각수를 냉각 수로에 강제로 공급시켜 엔진의 온도를 안정되게 유지시키기 위한 것이다.

이러한 차량용 워터 펌프(100)는 기본적으로 펌프 바디(110)와, 펌프 바디(110)의 일측에 회전 가능하게 결합되며 벨트를 통해 엔진의 동력을 전달받는 풀리(130)와, 그 풀리(130)의 회전에 따라 펌프 바디(110)에 회전 가능하게 장착되며 냉각수를 펌핑하는 임펠러(150)를 포함한다.

따라서, 엔진의 시동에 따라 벨트를 통해 크랭크 샤프트로부터 전달되는 동력에 의해 풀리(130)가 소정 비율의 속도로 회전하게 되며, 이에 따라 임펠러(150)가 회전하며 냉각수의 펌핑이 이루어지게 된다.

그러므로, 냉각수는 임펠러(150)의 회전력에 의해 도시되지 않은 실린더에 형성된 냉각 수로에 펌핑(Pumping) 공급되어 엔진의 온도를 안정된 상태로 유지시켜 준다.

본 실시예에서 상기 차량용 워터 펌프(100)는 빌트-인(built-in) 방식으로 펌프 바디(110)의 내부에 압력식 클러치(200)를 적용하고, 엔진의 운전 조건과 냉각수의 온도 조건, 운전자의 의지에 따라 압력식 클러치의 작동을 제어하여 냉각수의 펌핑이 선택적으로 이루어지게 할 수 있는 구조로서 이루어진다.

이를 위해 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 상기 차량용 워터 펌프(100)는 언급한 바 있는 펌프 바디(110), 풀리(130) 및 임펠러(150)를 기본적으로 구비하면서, 펌프 바디(110)에 축 방향을 따라 각각 장착되는 제1 및 제2 샤프트(170, 190)와, 펌프 바디(110)의 내부에서 제1 및 제2 샤프트(170, 190)에 구성되는 압력식 클러치(200)를 포함한다.

즉, 본 실시예에서 상기 차량용 워터 펌프(100)는 펌프 바디(110)의 내부에서 제1 및 제2 샤프트(170, 190) 자체가 클러치식으로서 구성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 압력식 클러치(200)는 브레이크 패드(210)와, 클러치부재(230)와, 리턴 스프링(250)과, 작동유닛(270)을 포함하여 이루어질 수 있다. 이러한 압력식 클러치(200)의 구체적인 구성은 뒤에서 더욱 자세하게 설명될 것이다.

상기에서, 펌프 바디(110)는 냉각수를 유입시키는 냉각수 유입구(도면에 도시되지 않음)를 형성하고 있으며, 풀리(130)를 일측에 구비하고, 임펠러(150)를 다른 일측에 구비하고 있다.

이 경우, 상기 풀리(130)는 엔진의 크랭크 샤프트(도면에 도시되지 않음)로부터 벨트를 통해 동력을 전달받게 된다.

본 실시예에서, 상기 제1 샤프트(170)는 펌프 바디(110)의 일측에 회전 가능하게 설치되며, 언급한 바 있는 풀리(130)와 연결된다.

상기 제1 샤프트(170)는 니들 베어링으로 이루어진 제1 베어링(B1)을 통해 펌프 바디(110)의 일측 내부에 회전 가능하게 장착되고, 일측 단부가 브라켓(도면에 도시되지 않음)을 통해 풀리(130)와 연결될 수 있다.

즉, 상기 제1 샤프트(170)는 일측 단부가 펌프 바디(110)의 일측으로 돌출되는 바, 그 돌출 단부는 브라켓에 끼워지며 결합되고, 다른 일측 단부는 펌프 바디(110)의 내부에 위치되며, 그 내부에서 제1 베어링(B1)에 지지된다.

그리고, 상기 제1 샤프트(170)의 다른 일측 단부에는 원주 방향을 따라 가장자리 외측으로 돌출된 플랜지부(175)를 형성하고 있다. 이 때, 상기 플랜지부(175)에는 뒤에서 더욱 설명될 브레이크 패드(210)가 본딩 접합될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 제2 샤프트(190)는 펌프 바디(110)의 다른 일측에 회전 가능하게 설치되며, 언급한 바 있는 임펠러(150)와 연결된다.

상기 제2 샤프트(190)는 니들 베어링으로 이루어진 제2 베어링(B2)을 통해 펌프 바디(110)의 다른 일측 내부에 회전 가능하게 장착되고, 일측 단부가 임펠러(150)와 연결된다.

이러한 제2 샤프트(190)는 펌프 바디(110)의 내부를 기준으로, 제1 샤프트(170)와 일정 간격 이격되게 배치되고, 일측 단부가 펌프 바디(110)의 다른 일측으로 돌출되게 장착된다.

상기 제2 샤프트(190)의 일측 단부에는 펌프 바디(110)를 실링하기 위한 실링유닛(도면에 도시되지 않음)이 개재된 상태로 임펠러(150)가 장착된다.

그리고 제2 샤프트(190)의 다른 일측 단부는 제1 샤프트(170)의 다른 일측 단부와 일정 간격 이격되며 펌프 바디(110)의 내부에 위치된다.

여기서, 상기 제2 샤프트(190)는 펌프 바디(110)의 내부에서 제2 베어링(B2)을 지지하는 대경부(191)와, 다른 일측 단부에 대경부(191) 보다 작은 직경을 지닌 소경부(193)를 형성하고 있다.

이 경우, 상기 소경부(193)에는 뒤에서 더욱 설명될 클러치부재(230)를 슬라이드 이동 가능하게 장착하기 위한 슬라이딩부(195)를 형성하고 있다.

본 실시예에서, 상기 브레이크 패드(210)는 뒤에서 더욱 설명될 클러치부재(230)와의 마찰 특성을 제공하기 위한 것으로서, 금속 소재로서 일정 폭을 지닌 링 형태로 이루어지며, 제1 샤프트(170)의 플랜지부(175)에 본딩 접합된다.

본 실시예에서, 상기 클러치부재(230)는 펌프 바디(110)의 내부에서 브레이크 패드(210)에 대응하여 제2 샤프트(190)에 축 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 장착된다.

상기 클러치부재(230)는 펌프 바디(110)의 내부에서 제2 샤프트(190)의 다른 일측 단부 즉, 소경부(193)의 슬라이딩부(195)에 제2 샤프트(190)의 축 방향을 따라 왕복 이동 가능하게 장착되는데, 그 슬라이딩부(195)에 스플라인 결합되는 것이 바람직하다.

이러한 클러치부재(230)는 금속 소재로서 이루어지며, 제2 샤프트(190)의 슬라이딩부(195)에 스플라인 결합되는 원통 형상의 제1 부분(231)과, 브레이크 패드(210)에 대응하여 제1 부분(231)에 일체로서 형성되는 플랜지 형태의 제2 부분(232)과, 제1 부분(231)에 형성되며 뒤에서 더욱 설명될 작동유닛(270)과 연결되는 제3 부분(233)으로 이루어진다.

여기서, 상기 제2 부분(232)은 제1 부분(231)의 단부에 일체로 형성되며, 브레이크 패드(210)에 밀착 가능한 원반 형태로서 이루어진다. 그리고, 상기 제3 부분(233)은 제1 부분(231)의 원주 방향을 따라 한 쌍으로서 이격되게 설치되는 링 형태로서 이루어진다.

본 실시예에서, 상기 리턴 스프링(250)은 클러치부재(230)에 대응하여 제2 샤프트(190)에 장착되며, 클러치부재(230)로 탄발력을 발휘하는 기능을 하게 된다.

상기 리턴 스프링(250)은 압축 코일 스프링으로서 이루어지며, 클러치부재(230)에 대응하여 제2 샤프트(190)의 소경부(193)에 장착된다.

즉, 상기 리턴 스프링(250)의 일측 단부는 클러치부재(230)의 제1 부분(231)에 지지되며, 다른 일측 단부는 대경부(191)에 지지된다.

본 실시예에서, 상기 작동유닛(270)은 엔진의 부압으로서 클러치부재(230)에 클러치 작동력을 제공하기 위한 것이다.

이러한 작동유닛(270)은 클러치부재(230)에 연결되게 구성되는 바, 레버부재(271)와, 실린더부재(281)를 포함하여 이루어진다.

상기 레버부재(271)는 펌프 바디(110)의 외측에서 내측으로 관통하며 그 펌프 바디(110)에 클러치부재(230)의 이동 방향으로 회전 가능하게 힌지 결합될 수 있다.

여기서, 상기 레버부재(271)는 힌지핀(272)을 통하여 펌프 바디(110)에 힌지 결합되는 바, 클러치부재(230)의 이동 방향으로 회전할 수 있게 펌프 바디(110)에 레버부재(271)의 회전을 가능케 하는 공간 영역을 형성하고 있음은 당연하다 할 것이다.

이 경우, 상기 레버부재(271)는 위에서 언급한 바 있는 클러치부재(230)의 제3 부분(233)과 상호 연결되는 바, 제3 부분(233)에 클러치부재(230)의 이동 방향으로 회전 가능하게 끼워진다.

상기 실린더부재(281)는 엔진의 부압이 선택적으로 인가되는 것으로, 그 부압의 작용 부위에는 레버부재(271)와 연결되는 공지 기술의 다이어프램(283)이 설치된다.

즉, 상기 레버부재(271)는 연결 로드(285)를 통하여 다이어프램(283)과 연결되게 설치되는 바, 실린더부재(281)의 내부에 엔진의 부압이 작용하는 경우, 다이어프램(283)의 격막 운동으로 레버부재(271)가 일측 방향으로 회전하게 된다.

본 실시예에서, 상기 실린더부재(281)에는 외부의 제어 신호에 의해 온-오프 작동하는 온-오프 밸브(291)에 의해 엔진의 부압이 선택적으로 인가될 수 있다.

이에, 상기 온-오프 밸브(291)는 외부의 제어 신호에 따라 온(On) 작동하게 되면 엔진의 부압이 실린더부재(281)의 내부에 작용하고, 오프(Off) 작동하게 되면 실린더부재(281)의 내부에 작용하는 엔진의 부압이 차단될 수 있다.

도면에서, 미설명된 참조 부호 298은 열 발산을 위한 관통공을 나타내며, 299는 냉각을 위한 드레인 챔버를 나타낸다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 워터 펌프(100)의 작동을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 워터 펌프의 작동을 설명하기 위한 단면 구성도이다.

우선, 외부의 제어 신호에 따라 온-오프 밸브(291)가 오프(Off) 작동하는 일반적인 경우, 본 실시예에서는 도 1에서와 같이 제2 샤프트(190) 상의 클러치부재(230)는 리턴 스프링(250)의 탄성력에 의해 제1 샤프트(170)의 브레이크 패드(210)에 밀착된 상태에 있다.

그리고, 상기 온-오프 밸브(291)가 오프(Off) 작동함에 따라 실린더부재(281)의 내부에는 엔진의 부압이 인가되지 않는 상태에 있다.

이로써, 엔진의 동력이 벨트를 통해 풀리(130)에 제공되면, 클러치부재(230)가 브레이크 패드(210)에 마찰식으로 연결(밀착)되어 있기 때문에, 그 엔진 동력이 제1 샤프트(170)를 통해 제2 샤프트(190)로 전달되며, 풀리(130)의 회전으로서 제1 및 제2 샤프트(170, 190)가 회전하게 되므로, 임펠러(150)는 회전하며 냉각수를 펌핑하게 된다.

상기에서와 같은 냉각수의 펌핑은 엔진 회전수가 설정된 기준 회전수를 초과하여 엔진이 고속으로 동작하거나, 엔진 회전수가 기준 회전수 미만이나 냉각수의 온도가 설정된 온도 이상인 조건에서 이루어진다.

또한, 상기 냉각수의 펌핑은 엔진 회전수 및 냉각수의 온도에 관계없이 히터 스위치가 작동 온으로 검출된 경우, 실내의 신속한 난방을 제공하기 위해 이루어진다.

그러나, 상기한 조건을 만족하지 않는 조건, 이를테면 엔진이 저속으로 동작하거나 냉각수의 온도가 설정된 온도 미만인 조건, 또는 히터 스위치가 작동 오프로 검출된 조건인 경우, 본 실시예에서는 도 2에서와 같이 외부의 제어 신호에 따라 온-오프 밸브(291)가 온(On) 작동하게 되고, 이로 인해 엔진의 부압이 실린더부재(281)의 내부에 인가된다.

이에 따라, 도면을 기준할 때, 다이어프램(283)은 엔진의 부압에 의해 풀리(130) 측으로 격막 운동을 하게 되고, 레버부재(271)는 연결 로드(285)를 통해 다이어프램(283)과 연결되어 있기 때문에 풀리(130) 쪽으로 힌지 회전하게 된다.

이로써, 상기 레버부재(271)가 풀리(130) 쪽으로 회전함에 따라, 클러치부재(230)는 리턴 스프링(250)의 탄성력을 극복하며 제2 샤프트(190)의 축 방향을 따라 임펠러(150) 측으로 슬라이드 이동하면서 브레이크 패드(210)와 분리된다.

따라서, 본 실시예에서는 클러치부재(230)가 브레이크 패드(210)와 분리되면서 제1 샤프트(170)와 제2 샤프트(190)의 연결이 단속되므로, 제1 샤프트(170)를 통해 제2 샤프트(190)로 전달되는 동력이 차단되면서 풀리(130)는 공회전을 하게 되고, 임펠러(150)는 회전하지 않게 되면서 냉각수의 펌핑을 중지하게 된다.

반대로, 이와 같은 상태에서 외부의 제어 신호에 따라 온-오프 밸브(291)가 오프(Off) 작동하게 되면, 실린더부재(281)의 내부에 작용하는 엔진의 부압을 차단하게 된다.

그러면, 상기 실린더부재(281)의 내부에 작용하는 부압이 해제됨에 따라, 다이어프램(283)은 원래의 형태로 복원되고, 이에 레버부재(271)는 다이어프램(283)에 의해 원래의 위치로 회전하게 된다.

이와 동시에, 상기 클러치부재(230)는 레버부재(271)의 회전력 및 리턴 스프링(250)의 탄성 복원력에 의해 제2 샤프트(190)의 축 방향을 따라 풀리(130) 측으로 슬라이드 이동하며 도 1에서와 같이 브레이크 패드(210)와 마찰식으로 연결된다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 워터 펌프(100)는 엔진의 운전 조건과 냉각수의 온도 조건 등에 따라 엔진의 부압에 의해 압력식 클러치(200)를 작동시켜 풀리(130)의 동력을 임펠러(150)에 전달하거나 차단하게 되므로, 임펠러(150)를 통한 냉각수의 펌핑이 선택적으로 이루어진다.

이로써, 본 실시예에서는 배기가스를 정화시키는 촉매의 로딩량을 추가하지 않아도 안정된 에미션을 확보할 수 있어 원가 절감을 제공하고, 배기계 부품이 따로 추가되지 않아 차량의 중량이 감소되어 연비를 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 실시예에서는 엔진이 냉각된 상태에서 초기 시동이 이루어지는 경우 냉각수의 순환이 차단되므로 엔진오일의 온도를 빠르게 높일 수 있어 오일 마찰이 저감되고, 각 구동부품의 마모가 최소화되어 내구성이 향상된다.

그리고, 본 실시예에서는 엔진의 초기 시동시에 냉각수의 순환을 능동적으로 제어하여 엔진의 활성화 시간 단축과 안정된 연소로 연비 향상을 제공하고, 촉매의 활성화 시간을 단축시켜 에미션 안정화를 제공할 수 있게 된다.

이에 더하여, 본 실시예에 의한 워터 펌프(100)는 압력식 클러치(200)가 펌프 바디(110)의 내부에서 제1 및 제2 샤프트(170, 190)에 구성되는 빌트-인(built-in) 구조이므로, 전체 펌프의 크기를 줄일 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 워터 펌프(100)에 의하면, 압력식 클러치(200)의 클러치부재(230)가 작동유닛(270)에 의해 제2 샤프트(190)에 대하여 슬라이드 이동하며 리턴 스프링(250)과 탄성 작용하는 구조로서 설명하였다.

그러나, 이는 본 발명을 설명하기 위한 예시적인 것일 뿐, 본 발명에서는 반드시 이에 한정되지 않고, 클러치부재(230)가 제1 샤프트(170)에 대하여 슬라이드 이동하며 리턴 스프링(250)과 탄성 작용하는 구조일 수도 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

110... 펌프 바디 130... 풀리
150... 임펠러 170... 제1 샤프트
175... 플랜지부 190... 제2 샤프트
191... 대경부 193... 소경부
195... 슬라이딩부 200... 압력식 클러치
210... 브레이크 패드 230... 클러치부재
231... 제1 부분 232... 제2 부분
233... 제3 부분 250... 리턴 스프링
270... 작동유닛 271... 레버부재
281... 실린더부재 283... 다이어프램
285... 연결 로드 291... 온-오프 밸브
B1... 제1 베어링 B2... 제2 베어링

Claims (11)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 펌프 바디의 일측에 회전 가능하게 설치되며, 풀리와 연결되는 제1 샤프트;
   상기 펌프 바디의 내부에서 상기 제1 샤프트의 단부에 장착되는 브레이크 패드;
   상기 제1 샤프트와 축 방향으로 일정 간격 이격되게 상기 펌프 바디의 다른 일측에 회전 가능하게 설치되며, 임펠러와 연결되는 제2 샤프트;
   상기 펌프 바디의 내부에서 상기 브레이크 패드에 대응하여 상기 제2 샤프트에 축 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 설치되는 클러치부재;
   상기 클러치부재에 대응하여 상기 제2 샤프트에 장착되며, 상기 클러치부재로 탄발력을 발휘하는 리턴 스프링; 및
   상기 클러치부재에 연결되게 구성되며, 엔진의 부압으로서 상기 클러치부재에 작동력을 제공하는 작동유닛;을 포함하며,
   상기 작동유닛은, 상기 펌프 바디에 상기 클러치부재의 이동 방향으로 회전 가능하게 힌지 결합되며 상기 클러치부재와 상호 연결되게 설치되는 레버부재와, 상기 레버부재와 연결되는 다이어프램이 구비되며 엔진의 부압이 선택적으로 인가되는 실린더부재를 포함하는 차량용 워터 펌프.
5. 삭제
6. 제4 항에 있어서,
   상기 레버부재는 연결 로드를 통하여 상기 다이어프램과 연결되게 설치되는 차량용 워터 펌프.
7. 제4 항에 있어서,
   상기 실린더부재는 온-오프 밸브에 의해 엔진의 부압이 선택적으로 인가되는 차량용 워터 펌프.
8. 제4 항에 있어서,
   상기 제1 샤프트는,
   상기 펌프 바디의 일측 내부에 제1 베어링을 통해 회전 가능하게 설치되며, 일측 단부가 상기 풀리와 연결되고,
   다른 일측 단부에 플랜지부를 일체로 형성하며, 상기 브레이크 패드가 상기 플랜지부에 장착되는 차량용 워터 펌프.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 제2 샤프트는,
   상기 펌프 바디의 다른 일측 내부에 제2 베어링을 통해 회전 가능하게 설치되며, 일측 단부가 상기 임펠러와 연결되고,
   상기 클러치부재를 축 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 장착하기 위한 슬라이딩부가 다른 일측 단부에 형성되는 차량용 워터 펌프.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 샤프트는,
    상기 제2 베어링을 지지하는 대경부와, 상기 슬라이딩부를 형성하는 소경부로 이루어지며, 상기 소경부에 상기 리턴 스프링이 장착되는 차량용 워터 펌프.
11. 제4 항에 있어서,
    상기 클러치부재는,
    상기 제1 샤프트에 대응하는 상기 제2 샤프트의 단부에 스플라인 결합되는 원통 형상의 제1 부분과,
    상기 브레이크 패드에 대응하여 상기 제1 부분에 일체로 형성되는 플랜지 형태의 제2 부분과,
    상기 제1 부분에 형성되며 상기 레버부재와 연결되는 제3 부분으로 이루어지는 차량용 워터 펌프.

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