KR101642508B1 - 베어링 조립체 교체식 워터펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 워터펌프에 관한 것으로서, 특히 베어링에 고장이 발생하였을 시에 베어링 조립체를 탈착하여 교체할 수 있게 구성한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 베어링 조립체 교체식 워터펌프는 베어링의 외륜에 고정되며 외주에는 수나사부가 형성된 베어링 하우징과, 내주에 암나사부가 형성되며 베어링 하우징이 회전하면서 나사 체결되는 워터펌프 하우징과, 일단부에는 임펠러가 장착된 제1축과, 타단부에 허브가 장착되고 제1축과 동축으로 제1축의 일단부에 체결 및 해체 가능하며 베어링의 내륜에 삽입된 제2축을 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

베어링 조립체 교체식 워터펌프{BEARING ASSEMBLY CHANGE TYPE WATER PUMP}

본 발명은 워터펌프에 관한 것으로서, 특히 베어링에 고장이 발생하였을 시에 베어링 조립체를 탈착하여 교체할 수 있게 구성한 것이다.

일반적으로, 자동차의 냉각장치는 가동 중인 엔진의 온도를 일정하게 유지하는 역할을 한다. 또한, 냉각장치는 냉각수를 사용하는 수냉식과 외기를 이용하여 냉각시키는 공냉식이 있다.

공냉식 냉각장치는 엔진을 대기와 직접 접촉시켜 냉각시키는 방법으로 냉각수의 보충, 누출 및 동결 등의 염려가 없고, 시스템이 간단하다. 하지만, 운전상태에 따라 엔진을 균일하게 냉각하는 것이 어렵고 소음도 크다. 따라서 현재는 거의 사용되지 않는다.

수냉식 냉각장치는 냉각수를 사용하여 엔진을 냉각시키는 방법으로 냉각수의 순환방식에 따라 자연순환식 및 강제순환식 등이 있다. 자연순환식은 냉각수의 대류에 의해 순환되는 방식으로 고성능 엔진에는 적합하지 않다.

한편, 강제순환식은 현재 차량의 대표적인 순환 방식으로 워터펌프를 이용하여 냉각수를 강제 순환시키는 방식이며 고성능 엔진에 적합하다. 즉, 워터펌프는 수냉식 엔진에서 냉각수를 순환시키기 위한 펌프이다. 또한, 워터펌프는 항상 냉각수와 직접 맞닿아 작동된다.

따라서 워터펌프 내부로부터 냉각수가 누수되면, 베어링 고장 및 벨트 수명 단축 등이 발생될 수 있기 때문에, 워터펌프 구동축에 장착되어 워터펌프 내부의 냉각수가 누수되는 것을 방지하는 실링부재가 구비된다. 또한, 냉각수가 미세한 입자의 기체상태로 실링부재를 통과하여 베어링 등에 침투되는 것을 방지하기 위하여 워터펌프 하우징에는 드레인홀이 형성된다.

이와 같이 베어링의 고장 발생을 방지하기 위해 여러 대책 수단을 구비하였음에도 불구하고, 장시간 워터펌프가 작동할 경우 베어링에 고장이 발생하게 된다.

한편, 종래의 워터펌프는 베어링을 워터펌프 하우징에 압입시키는 방식으로 장착함에 따라 베어링에 문제가 발생하였을 시, 베어링 뿐만 아니라 워터펌프 전체를 교체하여야 하는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 특1995-0008926(공개일 1995.04. 19)

본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 워터펌프의 베어링에 문제가 발생하였을 시에 베어링 조립체를 워터펌프 하우징에서 인출하여 교체 가능하도록 구성한 베어링 조립체 교체식 워터펌프를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 베어링 조립체 교체식 워터펌프는 베어링의 외륜에 고정되며 외주에는 수나사부가 형성된 베어링 하우징과, 내주에 암나사부가 형성되며 베어링 하우징이 회전하면서 나사 체결되는 워터펌프 하우징과, 일단부에는 임펠러가 장착된 제1축과, 타단부에 허브가 장착되고 제1축과 동축으로 제1축의 일단부에 체결 및 해체 가능하며 베어링의 내륜에 삽입된 제2축을 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제1축과 제2축이 마주하는 면 중 어느 한 쪽에는 수나사부가 형성되고 다른 한 쪽에는 암나사부가 형성되어 상호 나사 체결되거나 해체 가능하다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제1축의 일단면에는 제1키홈이 형성되고, 제2축의 타단면에는 제2키홈이 형성되며, 베어링 하우징의 둘레에는 등각으로 제3키홈들이 형성된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제1축에는 워터펌프 하우징을 밀폐하는 실링부재가 장착된다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 베어링 조립체 교체식 워터펌프는 베어링 조립체를 워터펌프 하우징에 체결 및 해체 가능하게 구성함으로써, 베어링의 고장 발생 시에 워터펌프에서 베어링 조립체를 해체하여 교체한다. 따라서 베어링 조립체의 교체만으로 기존 워터펌프의 재사용이 가능하며, 그에 따라 원가를 절감할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 베어링 조립체 교체식 워터펌프는 베어링 조립체를 워터펌프에서 해체함에 있어 간단한 조작만으로 해체 및 조립이 가능하도록 구성하여 생산성을 향상시키며 유지 및 보수가 용이하다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 베어링 조립체 교체식 워터펌프를 나타낸 단면도이고,
도 2는 도 1에 도시된 베어링 조립체 교체식 워터펌프의 분해 단면도이며,
도 3은 도 1에 도시된 워터펌프의 축에 형성된 제1키홈을 나타낸 측면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 워터펌프의 축에 형성된 제2키홈을 나타낸 측면도이고,
도 5는 도 1에 도시된 베어링 하우징에 형성된 제3키홈을 나타낸 측면도이다.

아래에서는 본 발명에 따른 베어링 조립체 교체식 워터펌프의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도면에서, 도 1은 본 발명에 따른 베어링 조립체 교체식 워터펌프를 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 베어링 조립체 교체식 워터펌프의 분해 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 워터펌프의 축에 형성된 제1키홈을 나타낸 측면도이다. 그리고 도 4는 도 1에 도시된 워터펌프의 축에 형성된 제2키홈을 나타낸 측면도이고, 도 5는 도 1에 도시된 베어링 하우징에 형성된 제3키홈을 나타낸 측면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 워터펌프(100)는 일단에 임펠러(120)가 장착되고 타단에는 허브(130)가 장착된 축(110)과, 축(110)의 길이 중간부에 조립된 베어링 조립체(140)와, 상기 베어링 조립체(140)가 삽입되면서 체결되는 워터펌프 하우징(101) 및, 축(110)에 장착되어 베어링 조립체(140)를 밀폐하는 실링부재(103)를 포함한다.

이와 같이 구성된 베어링 조립체 교체식 워터펌프(100)는 베어링 조립체(140)와 실링부재(103)의 사이에 위치한 축(110)이 분할되며, 상기 분할된 축(110)은 상호 나사체결 가능하도록 구성된다. 그리고 베어링 조립체(140)의 외주면에는 수나사부(141M)가 형성되며 워터펌프 하우징(101)의 내주면에 형성된 암나사부(101F)에 나사 체결된다.

아래에서는 이와 같이 구성된 베어링 조립체 교체식 워터펌프에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 워터펌프(100)의 중심에 위치한 축(110)의 일측에는 임펠러(120)가 고정되고, 타측에는 허브(130)가 고정된다. 허브(130)에는 동력전달을 위해 풀리(131)가 고정되며, 풀리(131)에는 벨트(133)가 장착되어 벨트(133)를 통해 전달되는 동력에 의해 축(110)이 회전하면서 임펠러(120)가 회전하게 된다.

한편, 임펠러(120)가 위치하는 축(110)의 일측 단면에는 제1키홈(111H)이 형성되며 허브(130)가 장착된 축(110)의 타측 단면에는 제2키홈(112H)이 형성된다. 제1키홈(111H)과 제2키홈(112H)은 각 단면에 축(110)의 중심과 일치하게 형성된 다각 홈으로써, 제1키홈(111H) 및 제2키홈(112H) 각각에 삽입되는 키공구에 의해 축(110)의 회전이 가능하도록 형성된다.

한편, 앞서 설명한 바와 같이 축(110)의 길이 중간부는 분할된다. 아래에서는 분할면을 중심으로 임펠러(120)가 고정된 쪽의 축을 '제1축(111)'이라 하고, 허브(130)가 고정된 쪽의 축을 '제2축(112)'이라 한다.

이와 같이 분할된 제1축(111)과 제2축(112)은 상호 나사 결합되어 회전에 의해 제1축(111)과 제2축(112)이 체결되거나 해체 가능하게 된다. 즉 제2축(112)의 분할면에는 수나사부(112M)가 형성되고, 제1축(111)의 분할면에는 암나사부(111F)가 형성되며 수나사부(112M)와 암나사부(111F)의 나사체결에 의해 제1축(111)과 제2축(112)이 연결 고정되고 또한 해체 가능하다. 따라서 제1축(111)의 제1키홈(111H)에 키공구를 정합한 후 회전시키거나 제2축(112)의 제2키홈(112H)에 키공구를 정합하여 회전시킴으로써, 제1축(111)과 제2축(112)이 상호 체결 또는 해체 가능하다.

또한 제1축(111)에는 실링부재(103)가 장착되어 워터펌프 하우징(101)을 밀폐함으로써, 냉각수의 누수를 차단하며 이물질의 유입을 차단한다.

한편, 상기 베어링 하우징(141)의 외주면에는 수나사부(141M)가 형성되며, 베어링 하우징(141)을 감싸는 워터펌프 하우징(101)의 내주면에는 암나사부(101F)가 형성된다. 따라서 베어링 조립체(140)를 워터펌프 하우징(101)에 장착함에 있어 베어링 조립체(140)를 워터펌프 하우징(101)의 입구에 위치하고 베어링 조립체(140)를 회전시킴으로써, 베어링 조립체(140)가 워터펌프 하우징(101)의 내부로 진입하면서 체결된다.

이와 같이 베어링 조립체(140)를 회전시키기 위하여 제3키홈(141H)들이 베어링 조립체(140)의 외측면 즉 베어링 하우징(141)의 측면에 등각으로 형성된다. 따라서 베어링 하우징(141)은 내부에 압입된 베어링(143)에 의해 자유롭게 회전 가능하며, 워터펌프 하우징(101)에 체결함에 있어 베어링 하우징(141)을 회전시켜 나사체결한다.

한편, 제1축(111)과 제2축(112)의 나사 체결방향, 그리고 베어링 하우징(141)과 워터펌프 하우징(101)의 나사체결 방향은 허브(130)에 전달되는 동력에 의해 축(110)이 회전하는 방향에 대해 반대방향이다. 이는 축(110)이 회전하더라 제1축(111)과 제2축(112), 그리고 베어링 하우징(141)과 워터펌프 하우징(101)의 체결이 풀리지 않도록 구성한 것이다.

또한, 앞서 설명한 바에 따르면, 제1축(111)에 암나사부(111F)가 형성되고 제2축(112)에 수나사부(112M)가 형성된 것으로 설명하고 있으나, 제1축(111)에 암나사부(111F)가 형성되고 제2축(112)에 수나사부(112M)가 형성되더라도 무방하다.

이와 같이 구성된 베어링 조립체 교체식 워터펌프에 있어서 베어링 조립체(140)를 해체하는 관계에 대해 설명한다.

워터펌프(100)의 베어링(143)에서 문제가 발생하였을 시에, 작업자는 베어링 조립체(140)를 분리하기 위해 제1키홈(111H)에 키공구를 장착하고, 다른 키공구를 제2키홈(112H)과 제3키홈(141H)에 장착한다. 그리고 제1키홈(111H)의 키공구를 고정하여 축(110)이 회전하지 않도록 한 상태에서 제2키홈(112H)과 제3키홈(141H)에 정합된 키공구를 회전시킨다. 이때 회전방향은 동력에 의해 축(110)이 회전하는 방향으로 회전시킨다.

그러면 제2키홈(112H)이 형성된 제2축(112)과 제3키홈(141H)이 형성된 베어링 하우징(141)이 키공구를 따라 회전하면서, 나사체결된 제2축(112)의 수나사부(112M)가 제1축(111)의 암나사부(111F)에서 인출되고, 동시에 베어링 하우징(141)이 워터펌프 하우징(101)에 인출된다.

이와 같이 제1축(111)과 제2축(112)이 분할됨과 동시에 베어링 하우징(141)을 포함한 베어링 조립체(140)가 워터펌프 하우징(101) 밖으로 인출되면, 새로운 베어링 조립체를 교체하여 장착하거나 또는 기사용한 베어링 조립체를 분해하여 베어링(143)만을 교체한다.

한편, 새로운 베어링 조립체(140)를 워터펌프 하우징(101)에 장착함에 있어서, 앞서 설명한 분해 과정의 역순으로 조립 가능하다.

앞서 설명한 베어링 조립체 해체 작업에 있어서, 제2축(112)과 베어링 하우징(141)을 동시에 회전시키기 위해서는, 허브(130)를 감싸면서 제2키홈(112H)과 제3키홈(141H)에 정합하는 키들을 구비한 키공구를 구비하는 것이 바람직하겠으나, 다른 방식으로 제2축에서 허브(130)를 탈착한 상태에서 제2키홈(112H)에 정합하는 키공구와 제3키홈(141H)에 정합하는 키공구를 동시에 회전시켜 제2축(112)과 베어링 하우징(141)을 해체할 수도 있다.

100 : 워터펌프
101 : 워터펌프 하우징
101F, 111F : 암나사부
103 : 실링부재
110 : 축
111 : 제1축
111H : 제1키홈
112 : 제2축
112H : 제2키홈
112M, 141M : 수나사부
120 : 임펠러
130 : 허브
131 : 풀리
133 : 벨트
140 : 베어링 조립체
141 : 베어링 하우징
141H : 제3키홈
143 : 베어링

Claims (4)

1. 베어링(143)의 외륜에 고정되며 외주에는 수나사부(141M)가 형성된 베어링 하우징(141)과,
   내주에 암나사부(101F)가 형성되며 베어링 하우징(141)이 회전하면서 나사 체결되는 워터펌프 하우징(101)과,
   일단부에는 임펠러(120)가 장착된 제1축(111)과,
   타단부에 허브(130)가 장착되고 제1축(111)과 동축으로 제1축(111)의 일단부에 체결 및 해체 가능하며 베어링(143)의 내륜에 삽입된 제2축(112)을 포함하며,
   제1축(111)과 제2축(112)이 마주하는 면 중 어느 한 쪽에는 수나사부(112M)가 형성되고 다른 한 쪽에는 암나사부(111F)가 형성되어 상호 나사 체결되거나 해체 가능하며,
   제1축(111)의 일단면에는 제1키홈(111H)이 형성되고, 제2축(112)의 타단면에는 제2키홈(112H)이 형성되며, 베어링 하우징(141)의 둘레에는 등각으로 제3키홈(141H)들이 형성되고,
   제1축(111)에는 워터펌프 하우징(101)을 밀폐하는 실링부재(103)가 장착된 것을 특징으로 하는 베어링 조립체 교체식 워터펌프.
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