KR101601056B1 - 차량용 전동식 워터 펌프의 침출수 배출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 전동식 워터 펌프의 침출수 배출장치는, 모터실과 펌프실을 구획 형성하는 펌프 바디와, 실링유닛이 개재된 상태로 상기 모터실과 펌프실로 연결되는 샤프트와, 상기 펌프실에서 샤프트에 장착되는 임펠러를 포함하며, 상기 실링유닛을 통하여 상기 펌프실에서 모터실로 누수되는 침출수를 배출하기 위한 침출수 배출 통로가 상기 펌프 바디에 형성되어 있는 전동식 워터 펌프에 구성되는 것으로서, 상기 침출수가 배출될 수 있는 밸브 통로, 및 원통 형상에서 면 형태로 점차 좁아지는 개폐부를 지니며 상기 침출수 배출 통로에 장착되는 밸브 바디를 포함하되, 상기 개폐부는 양측에서 서로 밀착되며 탄성 변형 가능한 부리 모양의 밸브면이 구비되고, 상기 밸브면이 톱니 형상으로 치합되는 구조로 이루어진다.

Description

차량용 전동식 워터 펌프의 침출수 배출장치 {WATER PUMP}

본 발명의 예시적인 실시예는 차량에 적용되는 전동식 워터 펌프(water pump)에 관한 것으로서, 미케니컬 씰과 같은 실링수단을 통해 누수되는 침출수를 외부로 배출시킬 수 있도록 한 차량용 전동식 워터 펌프의 침출수 배출장치에 관한 것이다.

일반적으로, 워터 펌프는 엔진의 냉각 및 실내 난방을 위하여 엔진 및 히터에 냉각수를 순환시키기 위한 장치이다. 워터 펌프에서 토출된 냉각수는 엔진, 히터, 또는 라디에이터와 열교환을 하며 순환한 후 워터 펌프로 다시 유입된다.

이러한 워터 펌프는 크게 기계식 워터 펌프와 전동식 워터 펌프(당 업계에서는 통상적으로 "전기식 워터 펌프" 라고도 한다)로 나뉘어진다.

기계식 워터 펌프는 엔진의 크랭크 샤프트에 고정된 풀리에 연결되어 크랭크 샤프트의 회전(즉, 엔진의 회전)에 따라 구동한다. 따라서, 기계식 워터 펌프에서 토출되는 냉각수의 유량은 엔진의 회전 속도에 따라 결정된다. 그런데, 히터 및 라디에이터에서 필요로 하는 냉각수의 유량은 엔진의 회전 속도와 상관없이 정해져 있다. 따라서, 엔진 회전수가 낮은 영역에서는 히터 및 라디에이터가 정상적으로 작동되지 못하였고, 히터 및 라디에이터를 정상적으로 작동시키기 위하여 엔진 회전수를 높여야 하였다. 이로 인하여, 차량의 연비가 떨어지는 문제점이 생겼다.

전동식 워터 펌프는 제어 장치에 의하여 제어되는 모터에 의하여 구동된다. 따라서, 전동식 워터 펌프는 엔진의 회전 속도와는 상관 없이 냉각수의 유량을 결정할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 전동식 워터 펌프에 사용되는 부품들은 전기에 의하여 작동하므로, 전기적으로 작동하는 부품들이 충분한 방수 성능을 갖도록 하는 것이 중요하다. 충분한 방수 성능의 확보는 전자식 워터 펌프의 성능을 향상시키고 내구성을 증가시킨다.

현재에는 차량에 전동식 워터 펌프의 적용이 증가하고 있는 추세이다. 이에 따라, 전자식 워터 펌프의 성능을 향상시키고 내구성을 증가시키기 위한 다양한 기술들이 개발되고 있다.

한편, 상기에서와 같은 전동식 워터 펌프는 고정자와 회전자를 포함하여 구성되는 모터실과, 냉각수를 실질적으로 펌핑하는 펌프실로 구분되며, 모터실을 이루는 펌프 바디 및 펌프실을 이루는 볼류트 하우징이 결합된 구조로 이루어진다.

여기서, 상기 모터실과 펌프실은 펌프실의 냉각수가 모터실로 침투하는 것을 막기 위한 미케니컬 씰로서의 실링수단을 통해 구분될 수 있으며 그 실링수단은 모터실과 펌프실로 연결되는 샤프트에 장착된다. 그리고 펌프실에서 샤프트에는 냉각수를 가압하기 위한 임펠러가 장착된다.

또한, 상기와 같은 전동식 워터 펌프의 펌프 바디에는 펌프실에서 실링수단을 통해 모터실로 누수되는 침출수를 외부로 배출시키기 위한 침출수 배출 통로를 구성하고 있다.

그런데, 종래 기술에서는 펌프실에서 실링수단을 통해 모터실로 누수되는 침출수를 단순히 외부로 배출시킬 수 있는 침출수 배출 통로를 형성하므로, 반대로 외부에서 물이 침출수 배출 통로를 통해 펌프 바디의 내부로 유입되며 모터의 절연을 저하시키고 베어링을 부식시키는 등의 여러가지 문제점을 야기시킬 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예는 상기에서와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 실링수단을 통해 누수되는 침출수를 외부로 원활하게 배출할 수 있고, 외부의 물이 침출수 배출 통로를 통해 펌프 바디의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 한 차량용 전동식 워터 펌프의 침출수 배출장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 예시적인 실시예는 전체적인 구조가 단순하면서 펌프 바디에 더욱 견고하게 장착될 수 있는 차량용 전동식 워터 펌프의 침출수 배출장치를 제공한다.

이를 위해 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 전동식 워터 펌프의 침출수 배출장치는, 모터실과 펌프실을 구획 형성하는 펌프 바디와, 실링유닛이 개재된 상태로 상기 모터실과 펌프실로 연결되는 샤프트와, 상기 펌프실에서 샤프트에 장착되는 임펠러를 포함하며, 상기 실링유닛을 통하여 상기 펌프실에서 모터실로 누수되는 침출수를 배출하기 위한 침출수 배출 통로가 상기 펌프 바디에 형성되어 있는 전동식 워터 펌프에 구성되는 것으로서, 상기 침출수가 배출될 수 있는 밸브 통로, 및 원통 형상에서 면 형태로 점차 좁아지는 개폐부를 지니며 상기 침출수 배출 통로에 장착되는 밸브 바디를 포함하되, 상기 개폐부는 양측에서 서로 밀착되며 탄성 변형 가능한 부리 모양의 밸브면이 구비되고, 상기 밸브면이 톱니 형상으로 치합되는 구조로 이루어진다.

또한 상기 차량용 전동식 워터 펌프의 침출수 배출장치에 있어서, 상기 밸브 바디는 상기 개폐부를 통해 침출수를 토출하며, 외부의 물이 상기 개폐부로 유입되는 것을 차단하는 덕빌(duckbill) 밸브로서 이루어질 수 있다.

또한 상기 차량용 전동식 워터 펌프의 침출수 배출장치에 있어서, 상기 개폐부는 일측 밸브면의 단부에 제1 요철이 형성되고, 다른 일측 밸브면의 단부에 상기 제1 요철과 결합하는 제2 요철이 형성될 수 있다.

또한 상기 차량용 전동식 워터 펌프의 침출수 배출장치에 있어서, 상기 제1 및 제2 요철이 깍지 형태로 결합될 수 있다.

또한 상기 차량용 전동식 워터 펌프의 침출수 배출장치에 있어서, 상기 밸브 바디는 침출수가 유입되는 단부에 플랜지부를 형성할 수 있다.

또한 상기 차량용 전동식 워터 펌프의 침출수 배출장치에 있어서, 상기 밸브 바디에는 상기 침출수 배출 통로에 체결될 수 있는 고정 클립이 설치될 수 있다.

또한 상기 차량용 전동식 워터 펌프의 침출수 배출장치에 있어서, 상기 고정 클립과 상기 플랜지부 사이에는 오-링이 설치될 수 있다.

또한 상기 차량용 전동식 워터 펌프의 침출수 배출장치에 있어서, 상기 고정 클립은 복수의 후크 돌기를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 전동식 워터 펌프의 침출수 배출장치에 의하면, 덕빌 밸브 타입의 밸브 바디를 펌프 바디의 침출수 배출 통로에 설치하므로, 펌프실에서 실링유닛을 통해 모터실로 누수되며 침출수 배출 통로로 유입되는 침출수를 펌프 바디의 외부로 용이하게 배출할 수 있고, 외부의 물이 침출수 배출 통로를 통해 모터실의 내부로 유입(역류)되는 것을 차단할 수 있다.

따라서 본 실시예에서는 실링유닛을 통해 모터실로 누수되는 침출수를 외부로 배출할 수 있고 외부의 물이 모터실의 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있으므로, 모터의 절연 성능을 향상시킬 수 있고, 침출수로 인한 베어링 등의 부식을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 밸브 바디의 밸브면이 톱니 형상으로 치합되는 구조로 이루어짐에 따라, 침출수 배출 통로의 폐쇄 시 탄성 변형으로 인한 토출구의 리크(leak)를 방지할 수 있기 때문에, 외부의 물이 토출구를 통해 역류되는 것을 더욱 효과적으로 저지할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 밸브 바디를 고정 클립을 통해 펌프 바디의 침출수 배출 통로에 견고하게 장착할 수 있으므로, 밸브 바디의 내구성을 향상시킬 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 침출수 배출장치가 적용될 수 있는 차량용 전동식 워터 펌프의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 전동식 워터 펌프의 침출수 배출장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 정면 구성도이다.
도 4는 도 2의 저면 구성도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 전동식 워터 펌프의 침출수 배출장치에 적용되는 밸브 바디의 장착 구조를 도시한 도면이다.

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 영역 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 침출수 배출장치가 적용될 수 있는 차량용 전동식 워터 펌프의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 침출수 배출장치(100)는 전기식으로 작동하며 냉각수를 펌핑하고 그 냉각수를 차량의 냉각이 필요한 부분으로 압송할 수 있는 전동식 워터 펌프(200)에 적용될 수 있다.

상기 전동식 워터 펌프(200)는 연료전지 차량, 하이브리드 차량, 및 일반적인 내연기관 차량 등에 구성될 수 있는 바, 예를 들면 연료 전지 차량에서 연료 전지 스택을 냉각시키기 위한 용도로 사용될 수 있다.

이러한 전동식 워터 펌프(200)는 기본적으로, 고정자와 회전자를 구성하는 모터실(110)과, 냉각수를 펌핑하는 펌프실(120)로 구분되며, 모터실(110)을 이루는 펌프 바디(111) 및 펌프실(120)을 이루는 볼류트 하우징(121)이 결합된 구조로 이루어진다.

여기서, 상기 모터실(110)과 펌프실(120)은 펌프실(120)의 냉각수가 모터실(110)로 침투하는 것을 막기 위한 실링유닛(130: 당 업계에서는 통상적으로 "미케니컬 씰" 이라고 한다)을 통해 구분될 수 있으며, 그 실링유닛(130)은 모터실(110)과 펌프실(120)로 연결되는 샤프트(140)에 장착된다.

그리고, 상기 펌프실(120)에서 샤프트(140)에는 냉각수를 가압하기 위한 임펠러(150)가 장착되어 있다.

상기에서와 같은 차량용 전동식 워터 펌프(200)에 있어 언급한 바 있는 펌프 바디(111)에는 펌프실(120)에서 실링유닛(130)을 통해 모터실(110)로 누수되는 침출수를 배출시키기 위한 본 실시예에 따른 침출수 배출장치(100)가 구성될 수 있다.

즉, 본 실시예에 의한 상기 침출수 배출장치(100)는 실링유닛(130)을 통해 누수되는 침출수를 펌프 바디(111)의 외부로 배출하기 위해 그 펌프 바디(111)에 형성되는 침출수 배출 통로(160)에 구성될 수 있다.

본 실시예에 의한 상기 침출수 배출장치(100)는 침출수를 원활하게 배출할 수 있고, 워터펌프(200)의 침수 시 외부에서 물이 침출수 배출 통로(160)를 통해 펌프 바디(111)의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있는 구조로 이루어진다.

또한, 본 실시예에 의한 상기 침출수 배출장치(100)는 전체적인 구조가 단순하면서 펌프 바디(111)에 더욱 견고하게 장착될 수 있는 구조로 이루어진다.

도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 전동식 워터 펌프의 침출수 배출장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 정면 구성도이고, 도 4는 도 2의 저면 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 전동식 워터 펌프의 침출수 배출장치(100)는 기본적으로, 펌프 바디(111)의 침출수 배출 통로(160)에 장착되는 밸브 바디(10)를 포함하고 있다.

본 실시예에서, 상기 밸브 바디(10)는 펌프 바디(111)의 침출수 배출 통로(160)에 장착되는 바, 그 침출수 배출 통로(160)로 유입되는 침출수를 외부로 배출할 수 있고, 외부의 물이 침출수 배출 통로(160)를 통해 모터실(110)의 내부로 유입(역류)되는 것을 차단할 수 있는 구조로 이루어진다.

이러한 밸브 바디(10)는 고무 소재로 이루어지며, 침출수가 배출될 수 있는 밸브 통로(11)가 형성되는 바, 최초 원통 형상에서 양측이 면 형태로 점차 좁아지는 형상으로 이루어진다.

그리고, 상기 밸브 바디(10)의 침출수가 유입되는 단부(도면에서의 상단 부분)에는 몸체의 가장자리 측으로 돌출된 플랜지부(12)를 형성하고 있다.

여기서, 상기 밸브 바디(10)에 있어 밸브 통로(11)는 길이 방향을 따라 형성되며, 면 형태로 점차 좁아지는 부분은 본 실시예에서 밸브 통로(11)를 선택적으로 개폐하는 개폐부(13)로 구성될 수 있다.

상기 개폐부(13)는 양측에서 서로 밀착되며 탄성 변형 가능한 부리 모양의 밸브면(15)이 구비된다. 이 밸브면(15)은 밸브 바디(10)의 양측에서 면 형태로 점차 좁아지며 서로 밀착되는데 그 밀착되는 부분의 틈새가 밸브 통로(11)와 선택적으로 연결될 수 있는 토출구(14)로서 이루어진다.

즉, 상기 밸브 바디(10)는, 펌프 바디(111)의 침출수 배출 통로(160)를 통해 침출수가 배출되는 경우, 그 침출수에 의해 개폐부(13)의 밸브면(15)이 벌어지면서 토출구(14)를 개방하며 그 토출구(14)를 통해 침출수를 토출하고, 침출수가 완전 배출된 경우 원래의 형태로 탄성 변형되면서 토출구(14)를 폐쇄한다.

그리고, 상기 밸브 바디(10)는 외부의 물이 침출수 배출 통로(160)를 통해 유입되는 경우, 토출구(14)를 폐쇄한 개폐부(13)에 의해 물이 모터실(110)로 유입(역류)되는 것을 차단할 수 있다.

이와 같이 원통 형상에서 면 형태로 점차 좁아지는 형상으로서 침출수를 배출하고 외부에서 유입되는 물을 차단할 수 있는 상기한 밸브 바디(10)를 당 업계에서는 통상적으로 "덕빌(duckbill) 밸브" 라고도 한다.

본 실시예에서, 상기 밸브 바디(10)는 밸브면(15)이 톱니 형상으로 치합되며 밀착되는 구조로 이루어진다.

이와 같이 상기 밸브면(15)의 밀착 부분을 톱니 형상으로 치합할 수 있도록 구성한 이유는 침출수 배출 통로(160)의 폐쇄 시 탄성 변형으로 인한 토출구(14)의 리크(leak)를 방지하기 위함이다.

이 경우, 상기 개폐부(13)는 밸브면(15)이 톱니 모양으로 상호 치합될 수 있도록 일측 밸브면(15)의 단부에 제1 요철(19a)이 형성되고, 다른 일측 밸브면(15)의 단부에 제1 요철(19a)과 결합하는 제2 요철(19b)이 형성된다.

여기서, 상기 제1 및 제2 요철(19a, 19b)은 손가락을 엇갈려 맞잡은 깍지 형태로 결합될 수 있다.

한편, 도 5에서와 같이 본 실시예에 의한 상기 밸브 바디(10)에는 펌프 바디(111)의 침출수 배출 통로(160)에 체결될 수 있는 고정 클립(50)이 설치될 수 있다.

상기 고정 클립(50)은 밸브 바디(10)의 플랜지부(12)에 설치되는 바, 침출수 배출 통로(160)에 형성된 결착홈(도면에 도시되지 않음)에 후크 결합될 수 있도록 복수의 후크 돌기(51)를 형성하고 있다.

여기서, 상기 고정 클립(50)과 플랜지부(12) 사이에는 기밀 유지를 위한 오-링(55)이 설치된다. 이 때 상기 오-링(55)은 실리콘 고무 또는 플라스틱 소재로 이루어질 수 있다.

따라서, 상기와 같이 구성되는 차량용 전동식 워터 펌프의 침출수 배출장치(100)에 의하면, 본 실시예에서는 덕빌 밸브 타입의 밸브 바디(10)를 펌프 바디(111)의 침출수 배출 통로(160)에 설치하므로, 펌프실(120)에서 실링유닛(130)을 통해 모터실(110)로 누수되며 침출수 배출 통로(160)로 유입되는 침출수를 펌프 바디(111)의 외부로 용이하게 배출할 수 있고, 외부의 물이 침출수 배출 통로(160)를 통해 모터실(110)의 내부로 유입(역류)되는 것을 차단할 수 있다.

이로써 본 실시예에서는 실링유닛(130)을 통해 모터실(110)로 누수되는 침출수를 외부로 배출할 수 있고 외부의 물이 모터실(110)의 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있으므로, 모터의 절연 성능을 향상시킬 수 있으며, 침출수로 인한 베어링 등의 부식을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 밸브 바디(10)의 밸브면(15)이 톱니 형상으로 치합되는 구조 즉, 밸브면(15)이 깍지 형태로 결합된 구조로 이루어짐에 따라, 침출수 배출 통로(160)의 폐쇄 시 탄성 변형으로 인한 토출구(14)의 리크(leak)를 방지할 수 있기 때문에, 외부의 물이 토출구(14)를 통해 역류되는 것을 더욱 효과적으로 저지할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 밸브 바디(10)를 고정 클립(50)을 통해 펌프 바디(111)의 침출수 배출 통로(160)에 견고하게 장착할 수 있으므로, 밸브 바디(10)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 침출수 배출장치(100)는 차량용 전동식 워터 펌프(200)에 구성되는 것으로 설명되었으나, 본 발명에서는 반드시 이에 한정되지 않고 자동차용 제어기류 및 램프류 등에 적용되면서 작은 면적 대비 통기성이 우수하고, 제어기 등의 열 방출 효과를 도모할 수 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.

10... 밸브 바디 11... 밸브 통로
12... 플랜지부 13... 개폐부
14... 토출구 15... 밸브면
19a... 제1 요철 19b... 제2 요철
50... 고정 클립 51... 후크 돌기
55... 오-링 110... 모터실
111... 펌프 바디 120... 펌프실
121... 볼류트 하우징 130... 실링유닛
140... 샤프트 150... 임펠러
160... 침출수 배출 통로

Claims (8)

1. 모터실과 펌프실을 구획 형성할 수 있는 펌프 바디와, 실링유닛이 개재된 상태로 상기 모터실과 펌프실로 연결되는 샤프트와, 상기 펌프실에서 샤프트에 장착되는 임펠러를 포함하여 구성되며,
   상기 실링유닛을 통하여 상기 펌프실에서 모터실로 누수되는 침출수를 배출하기 위한 침출수 배출 통로가 상기 펌프 바디에 형성되어 있는 전동식 워터 펌프에 있어서,
   상기 침출수가 배출될 수 있는 밸브 통로, 및 원통 형상에서 면 형태로 점차 좁아지는 개폐부를 지니며 상기 침출수 배출 통로에 장착되는 밸브 바디를 포함하고,
   상기 개폐부는 양측에서 서로 밀착되며 탄성 변형 가능한 부리 모양의 밸브면이 구비되고, 상기 밸브면이 톱니 형상으로 치합되되, 일측 밸브면의 단부에 제1 요철이 형성되고, 다른 일측 밸브면의 단부에 상기 제1 요철과 결합하는 제2 요철이 형성되며, 상기 제1 및 제2 요철이 깍지 형태로 서로 엇갈리게 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 워터 펌프의 침출수 배출장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 밸브 바디는,
   상기 개폐부를 통해 침출수를 토출하며, 외부의 물이 상기 개폐부로 유입되는 것을 차단할 수 있는 덕빌(duckbill) 밸브로서 이루어지는 차량용 전동식 워터 펌프의 침출수 배출장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1 항에 있어서,
   상기 밸브 바디는 침출수가 유입되는 단부에 플랜지부를 형성하는 차량용 전동식 워터 펌프의 침출수 배출장치.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 밸브 바디에는 상기 침출수 배출 통로에 체결될 수 있는 고정 클립이 설치되는 차량용 전동식 워터 펌프의 침출수 배출장치.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 고정 클립과 상기 플랜지부 사이에는 오-링이 설치되는 차량용 전동식 워터 펌프의 침출수 배출장치.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 고정 클립은 복수의 후크 돌기를 포함하는 차량용 전동식 워터 펌프의 침출수 배출장치.

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