KR101872973B1 - 요소수 펌프 모듈 - Google Patents

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KR101872973B1
KR101872973B1 KR1020170027257A KR20170027257A KR101872973B1 KR 101872973 B1 KR101872973 B1 KR 101872973B1 KR 1020170027257 A KR1020170027257 A KR 1020170027257A KR 20170027257 A KR20170027257 A KR 20170027257A KR 101872973 B1 KR101872973 B1 KR 101872973B1
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support hole
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housing
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KR1020170027257A
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황용택
최일규
이국재
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현담산업 주식회사
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Abstract

일측으로 개방된 원통형의 하우징, 상기 하우징 내부에 회전 가능하게 위치되는 회전자 및 상기 하우징 내주면에 배치되는 고정자를 포함하는 구동부; 및 상기 원통형의 하우징의 개방된 일측에 결합되는 몸체부;를 포함하는 요소수 펌프 모듈로서, 상기 몸체부가 몸체 하우징; 상기 몸체 하우징 내부에 상기 회전자와 일체로 회전되도록 일 단부가 상기 회전자와 결합되는 구동축; 상기 구동축에 형성되는 구동기어; 상기 구동축과 나란하게 배치되는 보조축; 및 상기 보조축에 형성되고, 상기 구동기어와 치합되는 보조기어;를 포함하고, 상기 몸체 하우징에는 상기 구동부 및 상기 몸체부 외측에 위치되는 유체 탱크로부터 상기 몸체 하우징 내부로 연장되는 제 1 유로, 상기 몸체 하우징 내부로부터 상기 유체를 토출하는 인젝터로 연장되는 제 2 유로 및 상기 제 2 유로를 통해 상기 인젝터로 토출되는 상기 유체 중 일부를 상기 유체 탱크로 바이패스시키는 제 3 유로가 형성되는, 요소수 펌프 모듈이 제공된다.

Description

요소수 펌프 모듈{UREA Pump module}
본 발명은 요소수 펌프 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 디젤 엔진의 배기 시스템은 배기 가스 중에 함유된 질소산화물(NOx)을 감소시키기 위해 SCR(Selective Catalyst Reduction), DOC(Diesel Oxidation Catalyst), CPE(Catalyzed Particulate Filter) 등과 같은 배기 가스 후 처리 장치를 구비하고 있다.
이 중에서, SCR을 적용한 배기가스 후 처리장치(이하, 'SCR 장치'라고 한다)는 배기 파이프의 내부로 요소수 수용액과 같은 환원제를 분사하여 배기가스 중의 질소산화물을 질소와 산소로 환원시키는 기능을 하게 된다.
즉, SCR 장치는 배기 파이프의 내부로 환원제가 분사되면, 그 환원제가 배기가스의 열에 의해 암모니아(NH3)로 전환되고, SCR촉매에 의한 배기가스 중 질소산화물과 암모니아의 촉매반응으로서 질소산화물을 질소가스(N2)와 물(H2O)로 환원시킬 수 있다.
요소수 수용액 공급 시스템은 기본적으로, 요소수 수용액을 저장하는 요소 탱크와, 요소 탱크에 구성되며 요소수 수용액을 SCR 장치로 공급하는 요소수 펌프 모듈을 구비하고 있다.
이 때, 요소수 탱크에 수용되는 요소수는 DCU에 의해 배기가스에 포함된 질소 산화물의 양에 따라 요소수의 분사량이 결정된다. 다만, 요소수가 분사되지 않는 경우에도 배관압을 일정하게 유지하기 위하여 차량 구동시 요소수 펌프 모듈은 상시 작동되어야 한다.
이 경우, 요소수를 지속적으로 펌핑함에 따라 요소수 펌프 모듈 내부의 압력이 과다하게 형성될 수 있으며, 이는 요소수 펌프 모듈의 손상을 일으킬 수 있는 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 별로의 릴리프 밸브를 구비함 없이, 지속적으로 구동되는 요소수 펌프 모듈의 내부 압력을 저감시킬 수 있는 요소수 펌프 모듈을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 일측으로 개방된 원통형의 하우징, 상기 하우징 내부에 회전 가능하게 위치되는 회전자 및 상기 하우징 내주면에 배치되는 고정자를 포함하는 구동부; 및 상기 원통형의 하우징의 개방된 일측에 결합되는 몸체부;를 포함하는 요소수 펌프 모듈로서, 상기 몸체부가 몸체 하우징, 상기 몸체 하우징 내부에 상기 회전자와 일체로 회전되도록 일 단부가 상기 회전자와 결합되는 구동축; 상기 구동축에 형성되는 구동기어; 상기 구동축과 나란하게 배치되는 보조축; 및 상기 보조축에 형성되고, 상기 구동기어와 치합되는 보조기어;를 포함하고, 상기 몸체 하우징에는 상기 구동부 및 상기 몸체부 외측에 위치되는 유체 탱크로부터 상기 몸체 하우징 내부로 연장되는 제 1 유로, 상기 몸체 하우징 내부로부터 유체를 토출하는 인젝터로 연장되는 제 2 유로 및 상기 제 2 유로를 통해 상기 인젝터로 토출되는 상기 유체 중 일부를 상기 유체 탱크로 바이패스시키는 제 3 유로가 형성되는, 요소수 펌프 모듈이 제공된다.
이 때, 상기 제 3 유로의 폭은 상기 제 2 유로의 폭보다 작게 형성될 수 있다.
이 때, 상기 제 3 유로는 상기 구동축을 회전가능하게 지지하는 구동축 지지홀 또는 상기 보조축을 회전가능하게 지지하는 보조축 지지홀 중 어느 하나에 연결될 수 있다.
이 때, 상기 구동축 지지홀 또는 상기 보조축 지지홀 내부에는 상기 구동축 또는 상기 보조축을 회전가능하게 지지하기 위한 베어링이 배치되고, 상기 베어링과 상기 구동축 또는 상기 보조축 사이의 유격을 지나 상기 제 3 유로를 통해 상기 유체중 일부가 바이패스될 수 있다.
이 때, 상기 구동축 지지홀 또는 상기 보조축 지지홀 내부에는 유량 조절 홀이 형성된 유량 조절 부재가 삽입되고, 상기 유량 조절 홀이 상기 제 3 유로를 형성할 수 있다.
이 때, 상기 구동축 지지홀 또는 상기 보조축 지지홀의 내측 단부에는 상기 유량 조절 부재가 안착되도록 링형 단차부가 형성되며, 상기 유량 조절 부재의 일측부는 상기 링형 단차부에 의하여 지지될 수 있다.
이 때, 상기 유량 조절 부재의 타측부는 상기 구동축 또는 상기 보조축의 단부면과 이격되도록 배치될 수 있다.
이 때, 상기 유량 조절 홀은 상기 유량 조절 부재의 상기 타측부에 형성된 제 1 홀 및 상기 일측부에 형성된 제 2 홀을 포함하고, 상기 제 2 홀의 직경이 상기 제 1 홀의 직경보다 작을 수 있다.
이 때, 상기 제 1 홀 및 상기 제 2 홀 사이에 제 3 홀이 형성되고, 상기 제 3 홀은 직경이 감소되는 경사면을 구비할 수 있다.
이 때, 상기 유량 조절 부재는 상기 구동축 지지홀 또는 상기 보조축 지지홀의 내측 단부에 압입되어 결합될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 일측으로 개방된 원통형의 하우징, 상기 하우징 내부에 회전 가능하게 위치되는 회전자 및 상기 하우징 내주면에 배치되는 고정자를 포함하는 구동부; 및 상기 원통형의 하우징의 개방된 일측에 결합되는 몸체부;를 포함하는 요소수 펌프 모듈로서, 상기 몸체부는 몸체 하우징; 상기 몸체 하우징 내부에 상기 회전자와 일체로 회전되도록 일 단부가 상기 회전자와 결합되는 구동축; 상기 구동축에 형성되는 구동기어; 상기 구동축과 나란하게 배치되는 보조축; 및 상기 보조축에 형성되고, 상기 구동기어와 치합되는 보조기어;를 포함하고, 상기 몸체부에는 상기 구동축 및 상기 보조축이 삽입되어 지지되는 구동축 지지홀 및 보조축 지지홀이 형성되고, 상기 구동축 지지홀 또는 상기 보조축 지지홀 중 어느 하나는 유체 탱크와 연통되도록 상기 몸체 하우징 외부로 연장 형성되는 요소수 펌프 모듈이 제공된다.
이 때, 상기 구동축 지지홀 또는 상기 보조축 지지홀 중 상기 유체 탱크와 연통되는 어느 하나는 상기 몸체 하우징 내부의 유체가 바이패스되는 바이패스 홀일 수 있다.
이 때, 상기 몸체부는 상기 몸체 하우징 내부에 구비되되 상기 구동기어 및 상기 보조기어가 배치되는 기어 케이스 및 상기 기어 케이스의 일측면에 결합되는 제 1 덮개부재를 더 포함하고, 상기 제 1 덮개부재에는 상기 구동축 지지홀 및 상기 보조축 지지홀이 형성될 수 있다.
이 때, 상기 바이패스 홀의 내측 단부에는 링형의 단차부가 형성될 수 있다.
이 때, 상기 바이패스 홀에 배치되는 유량 조절 부재를 포함하고, 상기 유량 조절 부재는 상기 유량 조절 부재를 관통하여 일측으로 상기 유체 탱크와 연통되는 유량 조절 홀이 형성될 수 있다.
이 때, 상기 유량 조절홀은 상기 유량 조절 부재의 타측에 형성되는 제 1 홀 및 상기 유량 조절 부재의 일측에 형성되는 제 2 홀을 포함하고, 상기 제 2 홀의 직경은 상기 제 1 홀의 직경보다 작게 형성될 수 있다.
이 때, 상기 제 1 홀 및 상기 제 2 홀 사이에 제 3 홀이 형성되고, 상기 제 3 홀은 직경이 감소되도록 경사면을 구비할 수 있다.
이 때, 상기 제 1 홀은 내측으로 단차진 단차면을 구비하고, 상기 제 3 홀은 상기 단차면의 중심축에 형성될 수 있다.
이 때, 상기 유량 조절 부재는 상기 바이패스 홀에 압입되어 결합될 수 있다.
이 때, 상기 구동축 지지홀 및 상기 보조축 지지홀의 내측에 베어링이 배치될 수 있다.
이 때, 상기 제 1 덮개부재에는, 상기 유체 탱크와 상기 기어 케이스를 연통시키는 흡입홀 및 상기 기어 케이스와 상기 유체 탱크의 외부를 연통시키는 토출홀이 형성될 수 있다.
이 때, 상기 제 1 덮개부재는 상기 몸체부의 길이 방향으로 돌출 형성되는 제 1 돌출부 및 제 2 돌출부를 구비하고, 상기 제 1 돌출부 및 상기 제 2 돌출부에는 각각 상기 흡입홀 및 상기 토출홀이 연장 형성될 수 있다.
이 때, 상기 구동축 지지홀, 상기 보조축 지지홀, 상기 흡입홀 및 상기 토출홀은 상기 몸체부의 길이 방향으로 나란하게 형성될 수 있다.
이 때, 상기 토출홀은 상기 흡입홀에 비해 상기 몸체부의 길이 방향으로 더 길게 형성될 수 있다.
이 때, 상기 구동축 지지홀 또는 상기 보조축 지지홀 중 상기 유체 탱크와 연통되는 어느 하나의 직경은, 상기 흡입홀 및 상기 토출홀의 직경보다 작게 형성될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 요소수 펌프 모듈 내부의 축을 지지하는 홀을 통해, 일부 유체가 유체 탱크로 바이패스되는 바이패스 유로를 포함하여, 과압력이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 요소수 펌프 모듈의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 요소수 펌프 모듈의 구동부의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 요소수 펌프 모듈의 몸체부의 분해 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 요소수 펌프 모듈의 구동기어가 반시계 방향으로 회전할 때, 구동기어 및 보조기어의 구동에 따른 작동을 도시한 도면이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 요소수 펌프 모듈의 구동기어가 시계 방향으로 회전할 때, 구동기어 및 보조기어의 구동에 따른 작동을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 요소수 펌프 모듈의 몸체부의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 요소수 펌프 모듈의 유량 조절 부재를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 요소수 펌프 모듈의 유량 조절 부재의 확대 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 요소수 펌프 모듈의 분해 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 요소수 펌프 모듈의 구동부의 분해 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 요소수 펌프 모듈의 몸체부의 분해 사시도이다. 도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 요소수 펌프 모듈의 구동기어가 반시계 방향으로 회전할 때, 구동기어 및 보조기어의 구동에 따른 작동을 도시한 도면이다. 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 요소수 펌프 모듈의 구동기어가 시계 방향으로 회전할 때, 구동기어 및 보조기어의 구동에 따른 작동을 도시한 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 요소수 펌프 모듈의 몸체부의 단면도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 요소수 펌프 모듈의 유량 조절 부재를 도시한 도면이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 요소수 펌프 모듈의 유량 조절 부재의 확대 단면도이다.
또한, 이하 도면을 참조하여 요소수 펌프 모듈(10)을 설명함에 있어, 도 1의 요소수 펌프 모듈(10)에서 구동부(100)가 위치되는 부분을 상부측으로 규정하고, 몸체부(200)가 위치되는 방향을 하부측으로 규정하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 요소수 펌프 모듈(10)은 유체탱크(20) 내부에 설치되어 유체탱크(20) 내부의 유체를 인젝터(30)로 공급하고, 이를 위하여 구동부(100) 및 몸체부(200)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 요소수 펌프 모듈(10)은 회전력을 발생시키는 구동부(100), 상기 구동부(100)에서 발생된 회전력을 이용하여 유체탱크에 수용된 유체를 펌핑하는 몸체부(200)를 포함할 수 있다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 요소수 펌프 모듈(10)은 펌핑하려는 유체가 수용된 유체탱크(20) 내부의 하부측 내측면 상에 배치될 수 있다.
이 때, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 구동부(100)는 일측으로 개방된 원통형의 하우징(110), 하우징(110)의 내주면을 따라 배치되는 고정자(130) 및 고정자(130)와 전자기적 상호 작용을 통해 회전하는 회전자(120)를 포함할 수 있다.
이 때, 하우징(110)은 일측이 개방되도록 형성되며, 개방된 일측으로 후술하는 몸체부(200)가 결합될 수 있다. 또한 하우징(110) 내부에는 회전자(120) 및 고정자(130)가 배치될 수 있고, 회전자(120)는 내주면에 고정자(130)가 배치되는 하우징(110)의 중심축 상에 배치될 수 있다.
이 때, 하우징(110)의 반경 외측 방향에는 단자부(112)가 연장 형성될 수 있다. 단자부(112)는 고정자프레임(132)에 권선된 코일(131)에 전류를 공급할 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 단자부(112)는 3개의 단자로 이루어지나 이는 3상 전류가 인가되는 일반적인 경우를 예시한 것으로, 반드시 3개의 단자로 제한되지 않는다.
고정자(130)는 코일(131)이 권선된 고정자프레임(132)을 구비하며, 고정자프레임(132)은 하우징(110)의 내주면을 따라 등간격으로 배치될 수 있다. 즉, 고정자(130)는 고정자프레임(132)에 권선된 코일(131)에 의해 전자석으로 작용할 수 있으며, 전류 공급에 따라 자기장을 발생시킬 수 있다.
이 때, 하우징(110)의 중심축 상에 배치되는 회전자(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, 원통형으로 이루어질 수 있다. 또한, 회전자(120)는 회전자(120)를 둘러싸도록 배치된 고정자(130)에 의해 발생되는 자기력과 상호작용될 수 있도록 자기장을 발생시킬 수 있다. 이 때, 회전자(120)는 영구자석으로 이루어질 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 회전자(120)의 상측부에는 구동축이 삽입되는 구동축 관통홀(122)이 형성될 수 있다. 구동축 관통홀(122)에는 구동축(232)이 삽입되어, 회전자(120)와 구동축(232)이 일체로 회전되도록 결합될 수 있다.
이를 위해, 이 때, 구동축 관통홀(122)은 구동축(232)의 단부측 단면과 대응되는 형상으로 이루어질 수 있다. 즉, 도 3을 참조하면, 구동축(232)의 상부측 단부에는 구동축(232)의 길이방향으로 연장되는 홈이 형성되고, 이에 따라 단면이 대략 사각형의 형상으로 이루어질 수 있다. 이 때, 구동축 관통홀(122) 역시 대략 사각형의 형상으로 이루어져 구동축(232)과 회전자(120)가 일체로 회전될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 코일(131)로 이루어진 고정자(130)에 전류가 흐르면 자기장이 발생하고, 이로 인해 회전자(120)에는 회전자(120)를 둘러싸도록 배치된 고정자(130)에 의해 인력 및 척력이 작용되어, 하우징(110) 내부에서 회전될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 요소수 펌프 모듈(10)은 구동부(100)의 하우징(110)의 개방된 일측으로 결합되는 몸체부(200)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 요소수 펌프 모듈(10)의 몸체부(200)는 제 1 덮개부재(210), 제 2 덮개부재(220), 기어케이스(230) 및 몸체 하우징(201)으로 구성될 수 있다.
몸체 하우징(201) 내부에는 제 1 덮개부재(210), 제 2 덮개부재(220) 및 기어케이스(230)가 구비될 수 있다. 이 때, 제 1 덮개부재(210)는 몸체부(200)의 하부측에 배치되고, 제 1 덮개부재(210) 상부에는 기어케이스(230)가 배치되며, 기어 케이스의 상부에 제 2 덮개부재(220)가 배치될 수 있다. 제 1 덮개부재(210)와 제 2 덮개부재(220)의 사이에 기어케이스(230)가 배치될 수 있다.
먼저 도 3, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 기어케이스(230)는 원형으로 이루어지고, 전술한 구동기어(233) 및 보조기어(235)가 배치될 수 있도록 기어홈(231)이 형성될 수 있다. 기어홈(231)에는 구동기어(233) 및 보조기어(235)가 서로 체결되도록 배치될 수 있다. 따라서, 회전하는 구동기어(233) 및 보조기어(235)가 이탈되지 않도록 기어홈(231)에 의해 가이드 될 수 있다.
이 때, 구동축(232)의 상부측 단부는 회전자(120)의 하부측 단부와 결합될 수 있다. 구체적으로, 회전자(120)가 회전될 때, 회전자(120)와 일체로 회전하도록 결합될 수 있다. 이로써, 회전자(120)의 회전력이 구동축(232)을 통해 몸체부(200)로 전달될 수 있다. 도 3을 참조하면, 구동축(232)은 보조축(234)에 비해 더 길게 형성될 수 있다.
이 때, 구동축(232)에 구동기어(233)가 형성될 수 있다. 따라서, 회전자(120)의 회전에 따라 구동축(232) 및 구동기어(233)가 함께 회전될 수 있다.
도 3을 참조하면, 몸체부(200)의 몸체 하우징(201) 내부에는 구동축(232)과 나란하게 배치되고, 구동축(232)에 비해 짧은 길이를 갖는 보조축(234)이 배치될 수 있다.
보조축(234)에는 구동축(232)의 구동기어(233)와 맞물리도록 체결되는 보조기어(235)가 형성될 수 있다. 이 때, 구동기어(233)와 보조기어(235)의 기어비는 1:1로 이루어질 수 있다. 결국 회전자(120)의 회전에 따라 구동축(232) 및 구동기어(233)가 회전되고, 구동기어(233)와 체결된 보조기어(235)에 의해 보조축(234)이 회전될 수 있다. 이 때, 구동기어(233) 및 보조기어(235)는 반대 방향으로 회전될 수 있다.
기어홈(231)의 외측으로는 제 1 덮개부재(210) 및 제 2 덮개부재(220)가 결합될 수 있도록 나사 등의 체결부재가 삽입될 수 있는 체결홈이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 기어케이스(230)에는 유체탱크(20)와 연결되는 흡입홀(237)과 인젝터(30)와 연결되는 토출홀(239)이 형성될 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 구동기어(233)와 보조기어(235)가 체결되는 영역의 양측으로 홀(237, 239)이 형성될 수 있다. 먼저 도 4a에 도시된 바와 같이, 구동기어(233)가 반시계 방향(X방향)으로 회전될 때, 유체가 흡입되는 홀을 흡입홀(237)이라 하고, 유체가 배출되는 홀을 토출홀(239)이라 할 수 있다.
이 때, 흡입홀(237)은 기어케이스(230)의 기어홈(231)에 형성될 수 있으며, 제 1 덮개부재(210)를 관통하여, 유체탱크(20)까지 연장될 수 있다. 또한, 토출홀(239)은 기어케이스(230)의 기어홈(231)에 형성될 수 있으며, 제 1 덮개부재(210)를 관통하여, 인젝터(30)에 연결될 수 있다.
이 때, 토출홀(239) 및 흡입홀(237)은 기어홈(231)의 내측면에 형성되고, 제 1 덮개부재(210)를 관통하여 요소수 펌프 모듈(10)의 하부측으로 수직되게 연장될 수 있다.
구체적으로, 유체탱크(20)에 수용되는 유체는 구동기어(233)가 X방향으로 회전하면, 흡입홀(237) 측으로 상대적으로 낮은 압력이 형성되어, 흡입홀(237)을 통해 유체가 몸체부(200) 내부의 기어홈(231)으로 흡입될 수 있다. 이후, 흡입된 유체는 구동기어(233) 및 보조기어(235)의 움직임에 의해 토출홀(239)로 토출될 수 있다. 결국 토출홀(239)에 연결된 인젝터(30)에 의해 유체가 분사될 수 있다.
반대로 도 4b에 도시된 바와 같이, 구동기어(233)가 시계 방향(Y방향)으로 회전되는 경우라면, 흡입홀(237)은 토출홀(239)로 기능하며, 토출홀(239)은 흡입홀(237)로 기능할 수 있다. 결과적으로 외부의 유체가 유체탱크(20) 측으로 이동될 수 있는 것이다.
제 1 덮개부재(210)는 기어케이스(230)의 하부측에 결합될 수 있으며, 제 2 덮개부재(220)와 마찬가지로 원형으로 이루어지며, 그 직경은 기어케이스(230)의 직경과 대응될 수 있다.
따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상부측에 배치된 구동부(100)로부터 제 1 덮개부재(210), 기어케이스(230) 및 제 1 덮개부재(210)가 동일한 직경으로 형성되어 요소수 펌프 모듈(10)이 전체적으로 원통형으로 이루어질 수 있다.
이 때, 제 1 덮개부재(210)에는 기어케이스(230)의 흡입홀(237) 및 토출홀(239)이 연장 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 흡입홀(237)은 기어홈(231)으로부터 유체탱크(20)로 연통되고, 토출홀(239)은 기어홈(231)으로부터 인젝터(30)로 연결될 수 있다.
이 때, 제 1 덮개부재(210)에는 기어케이스(230)의 기어홈(231)이 형성된 위치와 대응되는 위치에 축지지부(212)가 형성될 수 있다. 축지지부(212)에는 구동축(232) 및 보조축(234)이 지지될 수 있도록 홀이 형성될 수 있다.
구체적으로, 구동축(232)이 삽입되어 지지되는 구동축 지지홀(213)은 제 1 덮개부재(210)를 관통하도록 형성될 수 있다. 구동축 지지홀(213)은 유체탱크(20)로 연장되어 후술하는 바와 같이, 몸체부(200) 내부의 유체가 바이패스 될 수 있다.
이 때, 도 5를 참조하면, 보조축(234)이 삽입되는 보조축 지지홀(215)은 구동축 지지홀(213)과 달리 제 1 덮개부재(210)를 관통하지 않으며 하부측이 폐쇄되도록 형성될 수 있다.
다만, 반드시 구동축 지지홀(213)이 관통되도록 형성되는 것은 아니며, 구동축 지지홀(213) 또는 보조축 지지홀(215) 중 어느 하나가 제 1 덮개부재(210)를 관통하여 유체탱크(20)로 연통될 수 있다.
만약, 보조축 지지홀(215)이 유체탱크(20)로 연장 형성되는 경우라면, 몸체부(200) 내부의 유체 중 일부가 보조축 지지홀(215)을 통해 유체탱크(20)로 바이패스 될 수 있다.
따라서, 구동축 지지홀(213) 또는 보조축 지지홀(215) 중 유체탱크(20)로 연장되어 몸체부(200) 내부의 유체를 바이패스 시키는 점에서 바이패스 홀이라고 할 수 있다.
다음으로, 제 2 덮개부재(220)는 기어케이스(230)와 대응되도록 원형으로 이루어지고, 기어케이스(230)의 상부측에 결합될 수 있다. 이 때, 제 2 덮개부재(220)는 상부측으로 돌출 형성된 나사산부(222)가 형성될 수 있으며, 나사산부(222)의 중심에는 구동축(232)이 삽입되어 지지될 수 있는 구동축 삽입홈(223)이 형성될 수 있다.
이 때, 나사산부(222)는 원통형으로 이루어질 수 있으며, 그 직경은 제 2 덮개부재(220)에 비해 작게 이루어질 수 있다. 또한, 나사산부(222)의 외주면에는 나사산(224)이 형성될 수 있는데, 이는 구동부(100)의 내주면에 형성된 대응 나사산(미도시)과 대응될 수 있어 구동부(100)와 몸체부(200)가 견고히 결합될 수 있다.
이하, 도 5에 도시된 몸체부(200)의 단면도를 중심으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 요소수 펌프 모듈(10)의 유체 흐름을 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 요소수 펌프 모듈(10)의 외측으로는 유체가 수용되는 유체탱크(20)가 배치되도록, 유체탱크(20) 내부 하부측에 요소수 펌프 모듈(10)이 배치될 수 있다.
이 때, 기어케이스(230)의 기어홈(231)으로부터 제 1 덮개부재(210)를 관통하여 형성되는 흡입홀(237)은 유체탱크(20)로 연결될 수 있다. 또한, 기어케이스(230)의 기어홈(231)으로부터 제 1 덮개부재(210)를 관통하여 형성되는 토출홀(239)은 유체탱크(20) 외부에 위치한 인젝터(30)로 연결될 수 있다.
이 때, 전술한 바와 같이, 제 1 덮개부재(210)의 축지지부(212)에는 축지지홀(213, 215)이 형성되고, 구동축(232) 또는 보조축(234) 중 어느 하나가 삽입되어 지지될 수 있다. 여기서 구동축(232)이 삽입되어 지지되는 구동축 지지홀(213)이 제 1 덮개부재(210)를 관통하여, 유체탱크(20)까지 연결될 수 있다.
따라서, 도 4a에 도시된 X방향으로 구동기어(233)가 회전되는 경우를 전제로, 유체탱크(20)에 수용된 유체가 유동하는 경로가 두 개로 이루어질 수 있다.
유체탱크(20)로부터 몸체부(200) 내부의 기어홈(231)의 흡입홀(237)로 연결되는 경로를 제 1 유로(A)라하고, 몸체부(200) 내부의 기어홈(231)의 토출홀(239)로부터 인젝터(30)로 연결되는 경로를 제 2 유로(B)라하고, 몸체부(200) 내부의 제 1 덮개부재(210)의 구동축 지지홀(213)로부터 유체탱크(20)로 연결되는 경로를 제 3 유로(C)라고 할 수 있다.
이 때, 제 1 유체 흐름 경로는 제 1 유로(A)를 통해 몸체부(200) 내부로 유체가 흡입되고, 몸체부(200) 내부의 기어케이스(230)의 흡입홀(237)로부터 토출홀(239)을 거쳐, 제 2 유로(B)를 통해 인젝터(30)로 토출되는 경로이다.
이 때, 제 2 유체 흐름 경로는 제 1 유로(A)를 통해 몸체부(200) 내부로 유체가 흡입되고, 몸체부(200) 내부의 제 1 덮개부재(210)의 흡입홀(237)로부터 제 3 유로(C)를 통해 다시 유체탱크(20)로 배출되는 경로이다.
이 때, 제 1 유체 흐름 경로는 흡입된 유체를 외부로 토출하는 것으로 제 2 유체 흐름 경로에 비해 유량이 크게 형성될 수 있다. 또한 유량이 크게 형성되기 위하여, 제 2 유로(B)가 제 3 유로(C)에 비해 직경이 크게 형성될 수 있다.
제 3 유로(C)는 유체탱크(20)에 수용된 유체가 다시 유체탱크(20)로 유입되는 일종의 바이패스 유로일 수 있다. 구체적으로 유체를 바이패스 시키는 제 3 유로(C)는 일측이 제 1 덮개부재(210)에 형성되고, 타측이 유체탱크(20)에 형성되도록 연장되는 구동축 지지홀(213)이거나, 또는 제 3 유로(C)가 구동축 지지홀(213)에 연결될 수 있다. 여기서 구동축 지지홀(213)에는 전술한 바와 같이, 구동축(232)이 삽입되어 지지될 수 있다. 다시 말해, 구동축(232)과 구동축 지지홀(213) 사이의 유격을 통해 몸체부(200) 내부의 유체가 유체탱크(20)로 바이패스될 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 구동축 지지홀(213)의 내측 단부에는 링형의 단차부가 형성될 수 있다. 단차부는 연장된 구동축 지지홀(213)의 유체탱크(20) 측 단부 직경을 감소시키도록 형성되며, 이는 제 3 유로(C)를 통해 다시 유체탱크(20)로 유입되는 바이패스 유량을 조절하기 위한 것이다.
만약 제 3 유로(C)의 유체탱크(20) 측 단부 직경이 크다면, 대부분의 유체가 토출되지 않고 유체탱크(20)로 바이패스 되어 요소수 펌프 모듈의 전체 효율이 감소할 수 있다. 따라서, 링형의 단차부를 형성하는 것으로 이를 방지할 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 3 유로(C)를 형성하거나 제 3 유로에 연결된 구동축 지지홀(213)의 유체탱크(20) 측 단부에는 유량 조절홀(271)이 형성된 유량 조절 부재(270)가 배치될 수 있다. 이 때, 유량 조절홀(271)은 제 3 유로(C)를 형성하는 구동축 지지홀(213)의 직경보다 작게 형성되어, 바이패스되는 유량을 작게 조절할 수 있다.
이 때, 제 3 유로(C)를 통해 바이패스되는 유량은 요소수 펌프 모듈의 토출 유량을 기준으로 요소수 펌프 모듈의 효율 저하를 방지할 수 있는 수준으로 이루어질 수 있다. 이러한 기준을 충족하도록 유량 조절홀(271)이 형성되어, 제 3 유로(C)의 유량은 제 2 유로(B)를 통해 토출되는 펌프 토출 유량에 비해 작게 형성될 수 있다.
이 때, 도 6에 도시된 유량 조절 부재(270)는 구동축 지지홀(213)의 단부에 형성된 단차부에 지지되도록 배치될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서, 유량 조절 부재(270)는 유량 조절 부재(270)를 관통하는 유량 조절홀(271)이 형성될 수 있다. 이 때, 유량 조절 부재는 일측이 구동축 지지홀(213) 또는 보조축 지지홀(215)에 형성된 링형의 단차부 상에 지지될 수 있으며, 타측이 구동축(232) 또는 보조축(234)과 소정 간격 이격되도록 배치될 수 있다.
이 때, 유량 조절홀은 도 7에 도시된 바와 같이, 타측으로부터 일측방향으로 제 1 홀(271a), 제 3 홀(271c) 및 제 2 홀(271b)로 형성될 수 있으며, 이 때, 각 홀의 직경은 w1 > w3 > w2과 같은 관계를 가질 수 있다.
이 때, 제 1 홀(271a)은 홀 내측으로 단차진 단차면(272)을 구비할 수 있으며, 제 3 홀(271c)은 단차면(272)의 중심축 상에 형성될 수 있다. 이 때, 제 3 홀(271c)은 제 2 홀(271b)에 이르기 까지 직경이 점차 감소하도록 경사면(274)을 구비할 수 있다.
또한, 구동축(232)이 삽입된 구동축 지지홀(213)과 구동축(232) 사이에는 회전하는 구동축(232)에 의한 마찰력을 감소시키기 위하여, 베어링(214)이 배치될 수 있다. 이 경우, 바이패스 유로인 제 3 유로(C)는 구동축(232)과 베어링(214) 사이의 유격을 포함할 수 있다, 즉, 상기 유격을 통해 몸체부(200) 내부의 유체가 유체탱크(20)로 이동할 수 있다.
지금까지, 도 5 및 도 7을 참조하여 유체의 흐름에 따른 각 유로를 설명하였다. 이는 구동축(232)이 삽입된 구동축 지지홀(213)이 유체탱크(20)까지 연장되는 것을 전제로 설명한 것으로, 이와 달리 보조축(234)이 삽입된 보조축 지지홀(215)이 유체탱크(20)까지 연장되는 경우에도 기어홈(231)으로부터 제 1 덮개부재(210)를 관통하는 제 3 유로(C)가 형성될 수 있으므로 몸체부(200) 내부의 유체가 바이패스 될 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 요소수 펌프 모듈(10)은 구동축(232) 또는 보조축(234)이 삽입되어 지지될 수 있는 축지지홀(213, 215) 중 어느 하나를 유체탱크(20)로 연장하여 몸체부(200) 내부의 유체에 의한 과다한 압력을 방지할 수 있다.
일반적으로, 요소수 펌프 모듈 내의 압력 과다를 방지하기 위해서는 릴리프 밸브를 별도로 구비하는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 요소수 펌프 모듈(10)은 별도의 릴리프 밸브를 구비함 없이도 내부 압력을 감소시켜, 파손 위험을 줄일 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당해 기술분야의 평균적인 기술자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.
10: 요소수 펌프 모듈 20: 유체탱크
30: 인젝터 100: 구동부
110: 하우징 120: 회전자
200: 몸체부 230: 기어케이스

Claims (25)

  1. 일측으로 개방된 원통형의 하우징, 상기 하우징 내부에 회전 가능하게 위치되는 회전자 및 상기 하우징 내주면에 배치되는 고정자를 포함하는 구동부; 및 상기 원통형의 하우징의 개방된 일측에 결합되는 몸체부;를 포함하는 요소수 펌프 모듈로서, 상기 몸체부가
    몸체 하우징,
    상기 몸체 하우징 내부에 상기 회전자와 일체로 회전되도록 일 단부가 상기 회전자와 결합되는 구동축;
    상기 구동축에 형성되는 구동기어;
    상기 구동축과 나란하게 배치되는 보조축; 및
    상기 보조축에 형성되고, 상기 구동기어와 치합되는 보조기어;를 포함하고,
    상기 몸체 하우징에는 상기 구동부 및 상기 몸체부 외측에 위치되는 유체 탱크로부터 상기 몸체 하우징 내부로 연장되는 제 1 유로, 상기 몸체 하우징 내부로부터 유체를 토출하는 인젝터로 연장되는 제 2 유로 및 상기 제 2 유로를 통해 상기 인젝터로 토출되는 상기 유체 중 일부를 상기 유체 탱크로 바이패스시키는 제 3 유로가 형성되고, 상기 제 3 유로의 폭은 상기 제 2 유로의 폭보다 작게 형성되는, 요소수 펌프 모듈.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 유로는 상기 구동축을 회전가능하게 지지하는 구동축 지지홀 또는 상기 보조축을 회전가능하게 지지하는 보조축 지지홀 중 어느 하나에 연결되는 요소수 펌프 모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 구동축 지지홀 또는 상기 보조축 지지홀 내부에는 상기 구동축 또는 상기 보조축을 회전가능하게 지지하기 위한 베어링이 배치되고,
    상기 베어링과 상기 구동축 또는 상기 보조축 사이의 유격을 지나 상기 제 3 유로를 통해 상기 유체중 일부가 바이패스되는 요소수 펌프 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 구동축 지지홀 또는 상기 보조축 지지홀 내부에는 유량 조절 홀이 형성된 유량 조절 부재가 삽입되고, 상기 유량 조절 홀이 상기 제 3 유로를 형성하는, 요소수 펌프 모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 구동축 지지홀 또는 상기 보조축 지지홀의 내측 단부에는 상기 유량 조절 부재가 안착되도록 링형 단차부가 형성되며, 상기 유량 조절 부재의 일측부는 상기 링형 단차부에 의하여 지지되는, 요소수 펌프 모듈.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유량 조절 부재의 타측부는 상기 구동축 또는 상기 보조축의 단부면과 이격되도록 배치되는, 요소수 펌프 모듈.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유량 조절 홀은 상기 유량 조절 부재의 상기 타측부에 형성된 제 1 홀 및 상기 일측부에 형성된 제 2 홀을 포함하고, 상기 제 2 홀의 직경이 상기 제 1 홀의 직경보다 작은 요소수 펌프 모듈.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 홀 및 상기 제 2 홀 사이에 제 3 홀이 형성되고, 상기 제 3 홀은 직경이 감소되는 경사면을 구비하는, 요소수 펌프 모듈.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 유량 조절 부재는 상기 구동축 지지홀 또는 상기 보조축 지지홀의 내측 단부에 압입되어 결합되는 요소수 펌프 모듈.
  11. 일측으로 개방된 원통형의 하우징, 상기 하우징 내부에 회전 가능하게 위치되는 회전자 및 상기 하우징 내주면에 배치되는 고정자를 포함하는 구동부; 및 상기 원통형의 하우징의 개방된 일측에 결합되는 몸체부;를 포함하는 요소수 펌프 모듈로서, 상기 몸체부는
    몸체 하우징;
    상기 몸체 하우징 내부에 상기 회전자와 일체로 회전되도록 일 단부가 상기 회전자와 결합되는 구동축;
    상기 구동축에 형성되는 구동기어;
    상기 구동축과 나란하게 배치되는 보조축; 및
    상기 보조축에 형성되고, 상기 구동기어와 치합되는 보조기어;를 포함하고,
    상기 몸체부에는 상기 구동축 및 상기 보조축이 삽입되어 지지되는 구동축 지지홀 및 보조축 지지홀이 형성되고,
    상기 구동축 지지홀 또는 상기 보조축 지지홀 중 어느 하나는 유체 탱크와 연통되도록 상기 몸체 하우징 외부로 연장 형성되고,
    상기 구동축 지지홀 또는 상기 보조축 지지홀 중 상기 유체 탱크와 연통되는 어느 하나는 상기 몸체 하우징 내부의 유체가 바이패스되는 바이패스 홀이고,
    상기 바이패스 홀에 배치되는 유량 조절 부재를 포함하고,
    상기 유량 조절 부재는 상기 유량 조절 부재를 관통하여 일측으로 상기 유체 탱크와 연통되는 유량 조절홀이 형성되는 요소수 펌프 모듈.
  12. 삭제
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 몸체부는 상기 몸체 하우징 내부에 구비되되 상기 구동기어 및 상기 보조기어가 배치되는 기어 케이스 및 상기 기어 케이스의 일측면에 결합되는 제 1 덮개부재를 더 포함하고,
    상기 제 1 덮개부재에는 상기 구동축 지지홀 및 상기 보조축 지지홀이 형성되는 요소수 펌프 모듈.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 바이패스 홀의 내측 단부에는 링형의 단차부가 형성되는 요소수 펌프 모듈.
  15. 삭제
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 유량 조절홀은 상기 유량 조절 부재의 타측에 형성되는 제 1 홀 및 상기 유량 조절 부재의 일측에 형성되는 제 2 홀을 포함하고,
    상기 제 2 홀의 직경은 상기 제 1 홀의 직경보다 작게 형성되는 요소수 펌프 모듈.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 홀 및 상기 제 2 홀 사이에 제 3 홀이 형성되고,
    상기 제 3 홀은 직경이 감소되도록 경사면을 구비하는 요소수 펌프 모듈.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 홀은 내측으로 단차진 단차면을 구비하고, 상기 제 3 홀은 상기 단차면의 중심축에 형성되는 요소수 펌프 모듈.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 유량 조절 부재는 상기 바이패스 홀에 압입되어 결합되는 요소수 펌프 모듈.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 구동축 지지홀 및 상기 보조축 지지홀의 내측에 베어링이 배치되는 요소수 펌프 모듈.
  21. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 덮개부재에는, 상기 유체 탱크와 상기 기어 케이스를 연통시키는 흡입홀 및 상기 기어 케이스와 상기 유체 탱크의 외부를 연통시키는 토출홀이 형성되는 요소수 펌프 모듈.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 덮개부재는 상기 몸체부의 길이 방향으로 돌출 형성되는 제 1 돌출부 및 제 2 돌출부를 구비하고,
    상기 제 1 돌출부 및 상기 제 2 돌출부에는 각각 상기 흡입홀 및 상기 토출홀이 연장 형성되는 요소수 펌프 모듈.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 구동축 지지홀, 상기 보조축 지지홀, 상기 흡입홀 및 상기 토출홀은 상기 몸체부의 길이 방향으로 나란하게 형성되는 요소수 펌프 모듈.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 토출홀은 상기 흡입홀에 비해 상기 몸체부의 길이 방향으로 더 길게 형성되는 요소수 펌프 모듈.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 구동축 지지홀 또는 상기 보조축 지지홀 중 상기 유체 탱크와 연통되는 어느 하나의 직경은, 상기 흡입홀 및 상기 토출홀의 직경보다 작게 형성되는 요소수 펌프 모듈.
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