KR102078875B1 - Water pump and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

엔진의 과열을 막는 냉각수를 강제 순환시키는 워터 펌프, 및 이의 제조 방법이 개시된다. 개시된 워터 펌프는, 중공이 형성된 하우징, 중공을 관통하는 샤프트와, 샤프트를 중공의 내주면에 대해 회전 가능하게 지지하는 베어링을 구비한 샤프트-베어링 조립체, 샤프트의 일 측 단부에 고정 결합되는 풀리, 및 샤프트의 타 측 단부에 고정 결합되어, 풀리가 회전하면 그 회전력에 의해 회전하는 임펠러를 구비한다. 하우징은, 금속 소재로 형성된 금속 프레임, 및 금속 프레임과 일체로 결합되고, 플라스틱 소재로 형성된 하우징 보디를 구비한다. 베어링은 하우징 보디에 일체로 결합된다. Disclosed are a water pump for forcibly circulating cooling water that prevents overheating of an engine, and a manufacturing method thereof. The disclosed water pump includes a shaft-bearing assembly having a hollow-formed housing, a shaft penetrating the hollow, a bearing rotatably supporting the shaft relative to the inner circumferential surface of the hollow, a pulley fixedly coupled to one end of the shaft, and It is provided with an impeller fixedly coupled to the other end of the shaft and rotating by the rotational force when the pulley rotates. The housing includes a metal frame formed of a metal material and a housing body integrally coupled with the metal frame and formed of a plastic material. The bearing is integrally coupled to the housing body.

Description

워터 펌프 및 이의 제조 방법{Water pump and method for manufacturing the same}Water pump and method for manufacturing the same

본 발명은 차량의 엔진(engine) 과열을 막는 냉각수를 강제 순환시키는 워터 펌프에 관한 것이다.The present invention relates to a water pump forcibly circulating coolant that prevents engine overheating of a vehicle.

자동차의 엔진은 과열을 막기 위해 통상적으로 냉각수(coolant)를 사용하는 수냉식 냉각 시스템이 적용되며, 냉각수를 강제 순환시키기 위하여 워터 펌프(water pump)가 사용된다. 워터 펌프는 벨트(belt)에 의해 연결되어 엔진의 크랭크축 회전에 연동 회전하는 풀리(pulley)와, 상기 풀리와 샤프트(shaft)에 의해 연결되어 회전하는 임펠러(impeller)와, 상기 샤프트를 지지하는 하우징(housing)을 구비한다. Automotive engines are typically equipped with a water-cooled cooling system using coolant to prevent overheating, and a water pump is used to force circulation of the coolant. The water pump has a pulley (pulley) connected by the belt (belt) to rotate in conjunction with the crankshaft rotation of the engine, an impeller (rotator) connected and rotated by the pulley and the shaft (shaft), and supporting the shaft It has a housing.

일반적으로, 상기 하우징은 중량을 줄이고 강도를 확보할 수 있도록 알루미늄(Al) 합금 소재로 형성되고, 다이캐스팅(die-casting) 주조에 의해 형성된다. 그러나, 다이캐스팅 주조에 의해 형성된 하우징은 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 베어링(bearing)이 끼워지는 중공(中孔)의 내주면을 정밀하게 연마하는 정밀한 후가공 작업이 요구된다. 또한, 워터 펌프를 조립하는 과정에는 상기 하우징의 통공에 베어링을 억지 끼움에 의해 고정시키는 작업이 요구된다. 이처럼 종래의 워터 펌프는 조립에 필요한 작업 공정이 많고, 숙련된 작업자가 아니면 하기 어려운 정밀도를 요구하는 작업이 많아서 제조 비용이 증대되고 생산성이 저하된다. In general, the housing is formed of aluminum (Al) alloy material to reduce the weight and ensure strength, and is formed by die-casting (die-casting) casting. However, the housing formed by die-casting casting requires a precise post-processing operation for precisely polishing the inner circumferential surface of the hollow into which a bearing for rotatably supporting the shaft is fitted. In addition, the process of assembling the water pump is required to work by fixing the bearing to the through-hole of the housing. As described above, the conventional water pump has many working processes required for assembly, and many tasks requiring precision that are difficult to be performed by skilled workers increase manufacturing costs and lower productivity.

대한민국 등록특허공보 제10-1371449호Republic of Korea Patent Publication No. 10-1371449

본 발명은, 플라스틱 사출 성형에 의해 형성되면서도, 경화 과정에서 수축 이 억제되고, 충분한 강성이 확보되는 하우징을 구비한 워터 펌프, 및 이의 제조 방법을 제공한다. The present invention provides a water pump having a housing which is formed by plastic injection molding, shrinkage is prevented in the curing process, and secures sufficient rigidity, and a method of manufacturing the same.

본 발명은, 숙련된 작업자가 아니더라도 쉽게 제조할 수 있고, 단순한 작업 공정을 통해 조립할 수 있는 워터 펌프, 및 이의 제조 방법을 제공한다. The present invention provides a water pump, which can be easily manufactured even by a skilled worker, and which can be assembled through a simple work process, and a method of manufacturing the same.

본 발명은, 중공(中孔)이 형성된 하우징(housing), 상기 중공을 관통하는 샤프트(shaft)와, 상기 샤프트를 상기 중공의 내주면에 대해 회전 가능하게 지지하는 베어링(bearing)을 구비한 샤프트-베어링 조립체, 상기 샤프트의 일 측 단부에 고정 결합되는 풀리(pulley), 및 상기 샤프트의 타 측 단부에 고정 결합되어, 상기 풀리가 회전하면 그 회전력에 의해 회전하는 임펠러(impeller)를 구비하고, 상기 하우징은, 금속 소재로 형성된 금속 프레임, 및 상기 금속 프레임과 일체로 결합되고, 플라스틱(plastics) 소재로 형성된 하우징 보디(housing body)를 구비하고, 상기 베어링은 상기 하우징 보디에 일체로 결합된 워터 펌프(water pump)를 제공한다. The present invention provides a shaft having a housing in which a hollow is formed, a shaft penetrating the hollow, and a bearing rotatably supporting the shaft with respect to the inner circumferential surface of the hollow. A bearing assembly, a pulley fixedly coupled to one end of the shaft, and an impeller fixedly coupled to the other end of the shaft, the impeller rotating by the rotational force when the pulley rotates, The housing includes a metal frame formed of a metallic material, and a housing body integrally coupled with the metal frame, and a housing body formed of plastics material, wherein the bearing is integrally coupled to the housing body. provide a water pump.

상기 금속 프레임의 소재는 스테인레스스틸(stainless steel)일 수 있다. The material of the metal frame may be stainless steel.

상기 금속 프레임은, 두께가 0.8 내지 3.0mm 인 금속판(metal plate)을 기계 가공하여 형성될 수 있다. The metal frame may be formed by machining a metal plate having a thickness of 0.8 to 3.0 mm.

상기 금속 프레임의 일 측면에만 상기 하우징 보디가 일체로 결합되고 타 측면에는 상기 하우징 보디가 일체로 결합되지 않을 수 있다. The housing body may be integrally coupled to only one side of the metal frame, and the housing body may not be integrally coupled to the other side.

상기 하우징 보디의 소재는, 고분자 수지와, 유리 섬유 및 탄소 섬유 중 적어도 한 종류의 섬유를 포함한 강화 플라스틱일 수 있다. The material of the housing body may be a reinforced plastic including a polymer resin and at least one type of fiber of glass fiber and carbon fiber.

상기 하우징 보디의 소재는, 고분자 수지로서 PPS(polyphenylene sulfide)를 포함하고, 30 내지 50 wt% 의 유리 섬유를 포함할 수 있다. The material of the housing body may include polyphenylene sulfide (PPS) as a polymer resin, and may include 30 to 50 wt% of glass fiber.

또한 본 발명은, 상기 워터 펌프를 제조하는 방법으로서, 상기 금속 프레임을 형성하는 금속 프레임 형성 단계, 상기 금속 프레임 및 상기 샤프트-베어링 조립체를 금형 내에 안착하고, 상기 하우징 보디의 형상에 대응되는 캐비티(cavity)에 용융된 플라스틱을 사출 주입하고 경화하여 상기 하우징 보디를 형성하는 삽입 사출 단계, 상기 샤프트의 일 측 단부에 상기 풀리를 고정 결합하는 풀리 조립 단계, 및 상기 샤프트의 타 측 단부에 상기 임펠러를 고정 결합하는 임펠러 조립 단계를 구비하고, 상기 삽입 사출 단계에서, 상기 금속 프레임 및 상기 베어링에 일체로 결합된 하우징 보디가 형성되는 워터 펌프의 제조 방법을 제공한다. The present invention also provides a method for manufacturing the water pump, the metal frame forming step of forming the metal frame, the metal frame and the shaft-bearing assembly seated in a mold, the cavity corresponding to the shape of the housing body ( an injection molding step of injecting and curing molten plastic into a cavity to form the housing body, a pulley assembly step of fixing the pulley to one end of the shaft, and the impeller at the other end of the shaft. There is provided a method of manufacturing a water pump having an impeller assembly step of fixed coupling, in the insert injection step, a housing body integrally coupled to the metal frame and the bearing.

본 발명의 워터 펌프는, 하우징을 알루미늄 합금 다이캐스팅 주조하여 형성하지 않고, 금형에 금속 프레임과 베어링을 삽입하고 플라스틱을 사출하는 삽입 사출 방식으로 하우징을 제조한다. 따라서, 충분한 강성이 확보되면서도 하우징의 중량이 감소하게 되어 차량의 연비가 향상된다. The water pump of the present invention manufactures the housing by an insert injection method in which a metal frame and a bearing are inserted into a mold and plastic is injected without forming the housing by die-casting an aluminum alloy. Therefore, the weight of the housing is reduced while sufficient rigidity is secured, thereby improving fuel economy of the vehicle.

또한, 본 발명의 워터 펌프 제조 방법은, 연마 작업이나 베어링 결합과 같은 고도의 정밀성이 요구되는 작업이 없고 작업 공정도 줄어든다. 따라서, 숙련된 작업자가 아니더라도 쉽게 제조할 수 있고, 제조 비용이 절감되며, 생산성도 향상된다. In addition, the water pump manufacturing method of the present invention eliminates the work requiring high precision, such as grinding work and bearing engagement, and reduces the work process. Therefore, even a skilled worker can be easily manufactured, manufacturing cost is reduced, and productivity is also improved.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 워터 펌프의 사시도 및 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 워터 펌프의 단면도로서, 도 1을 III-III에 따라 절단하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 워터 펌프의 제조 방법의 단계들 중 삽입 사출 단계를 설명하기 위한 단면도이다. 1 and 2 are a perspective view and an exploded perspective view of a water pump according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the water pump of FIG. 1, taken along section III-III.
Figure 4 is a cross-sectional view for explaining the insertion injection step of the steps of the manufacturing method of the water pump according to the embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 워터 펌프 및 이의 제조 방법을 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a water pump and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention. Terminology used herein is a term used to properly express a preferred embodiment of the present invention, which may vary depending on the intention of a user or an operator or customs in the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of the terms should be made based on the contents throughout the specification.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 워터 펌프의 사시도 및 분해 사시도이고, 도 3은 도 1의 워터 펌프의 단면도로서, 도 1을 III-III에 따라 절단하여 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 3을 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 워터 펌프(10)는 하우징(housing)(30), 샤프트-베어링 조립체(11), 풀리(pulley)(24), 임펠러(impeller)(27), 및 씨일(seal)(21)을 구비한다. 1 and 2 are a perspective view and an exploded perspective view of a water pump according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view of the water pump of Figure 1, Figure 1 is a view showing a cut along III-III. 1 to 3 together, the water pump 10 according to the embodiment of the present invention is a housing (housing) 30, shaft-bearing assembly 11, pulley (24), impeller (impeller) ), And a seal (21).

하우징(30)은 금속 소재로 형성된 금속 프레임(metal frame)(36)과, 플라스틱(plastics) 소재로 형성된 하우징 보디(housing body)(31)를 구비한다. 바람직한 실시예에서, 상기 금속 프레임(36)은 스테인레스스틸(stainless steel) 소재로 형성된 금속판(metal plate)일 수 있다. 상기 금속판을 기계 가공, 구체적으로 프레스 가공(press working)하여 중공(中孔)(37)이 형성된 금속 프레임(36)을 형성할 수 있다. The housing 30 has a metal frame 36 formed of a metallic material and a housing body 31 formed of a plastics material. In a preferred embodiment, the metal frame 36 may be a metal plate formed of a stainless steel material. The metal plate may be machined, specifically press working, to form a metal frame 36 having a hollow 37 formed therein.

하우징 보디(31)는 상기 금속 프레임(36)과 일체로 결합된다. 부연하면, 일체로 결합된 하우징 보디(31)와 금속 프레임(36)은 두 부재(31, 36) 중 적어도 하나를 손상시키지 않고 말끔하게 분리되지 않는다. 상기 하우징 보디(31)와 금속 프레임(36)은 소위 '삽입 사출'에 의해 일체로 형성될 수 있으며, 이에 대해서는 후술한다. 바람직한 실시예에서, 상기 하우징 보디(31)의 소재는 고분자 수지와, 유리 섬유를 포함하는 유리 섬유 강화 플라스틱일 수 있다. 상기 고분자 수지는 PPS(polyphenylene sulfide)일 수 있다. 상기 유리 섬유 강화 플라스틱에 30 내지 50 wt% 의 유리 섬유가 포함될 수 있다. PPS는 사출 후 경화 과정에서 수축율이 비교적 적고, 충분한 강성을 확보하기 위해 선택될 수 있다. 30 내지 50wt%의 유리 섬유는 플라스틱 소재의 강성을 강화하기 위해 선택된 것으로서, 30wt% 보다 적게 포함되면 충분한 강성을 확보할 수 없고, 50wt% 보다 많이 포함되면 금형 내부로 주입이 원활하지 않아 성형 에러(error)가 발생할 수 있다. 한편, 하우징 보디(31)의 소재는 강성을 강화시켜주는 섬유로서 상기 유리 섬유 대신에 탄소 섬유를 포함할 수도 있다. The housing body 31 is integrally coupled with the metal frame 36. In other words, the integrally coupled housing body 31 and the metal frame 36 are not neatly separated without damaging at least one of the two members 31, 36. The housing body 31 and the metal frame 36 may be integrally formed by a so-called 'insertion injection', which will be described later. In a preferred embodiment, the material of the housing body 31 may be a glass fiber reinforced plastic including a polymer resin and glass fiber. The polymer resin may be polyphenylene sulfide (PPS). 30 to 50 wt% of the glass fiber may be included in the glass fiber reinforced plastic. PPS has a relatively low shrinkage rate during curing after injection, and may be selected to ensure sufficient rigidity. Glass fiber of 30 to 50wt% is selected to enhance the rigidity of the plastic material. If less than 30wt% is included, sufficient rigidity cannot be secured. error) may occur. On the other hand, the material of the housing body 31 may include carbon fiber instead of the glass fiber as a fiber to strengthen the rigidity.

바람직한 실시예에서, 상기 금속 프레임(36)은 두께(TH)는 0.8 내지 3.0mm 인 금속판일 수 있다. 금속 프레임(36)을 사출 성형 금형(50) 내부에 삽입하고 하우징 보디(31)를 사출 성형하는 삽입 사출 과정에서 용융된 플라스틱이 경화하면서 수축하는데, 상기 금속 프레임(36)의 두께(TH)가 0.8mm 보다 작으면 상기 금속 프레임(36)이 상기 플라스틱의 수축으로 인한 응력을 견디지 못하고 휘어져서 하우징(30)이 설계한 형상과 다르게 변형될 수 있다. 한편, 상기 금속 프레임(36)의 두께(TH)가 3.0mm 보다 크면, 하우징(30)의 중량이 증가하고 원가가 상승하게 된다. In a preferred embodiment, the metal frame 36 may be a metal plate having a thickness TH of 0.8 to 3.0 mm. The molten plastic shrinks while the metal frame 36 is inserted into the injection molding mold 50 and the injection molding process of injection molding the housing body 31 causes the thickness TH of the metal frame 36 to shrink. If it is smaller than 0.8 mm, the metal frame 36 may be bent to withstand the stress caused by the shrinkage of the plastic and may be deformed differently from the shape of the housing 30. On the other hand, if the thickness TH of the metal frame 36 is greater than 3.0mm, the weight of the housing 30 increases and the cost increases.

상기 금속 프레임(36)은 하우징 보디(31)의 상측에 배치된다. 즉, 금속 프레임(36)의 하측면에 하우징 보디(31)가 일체로 결합되고, 금속 프레임(36)의 상측면에는 하우징 보디(31)가 일체로 결합되지 않는다. 하우징 보디(31)에는 금속 프레임(36)의 중공(37)과 Z축과 평행한 일직선(CX) 상에 정렬되는 중공(中孔)(32)이 형성된다. 상기 금속 프레임(36)의 중공(37)과 하우징 보디(31)의 중공(32)이 하우징(30)의 중공을 구성하하며, 상기 하우징(30)의 중공(32, 37)을 샤프트-베어링 조립체(11)의 샤프트(shaft)(12)가 관통한다. The metal frame 36 is disposed above the housing body 31. That is, the housing body 31 is integrally coupled to the lower side of the metal frame 36, and the housing body 31 is not integrally coupled to the upper side of the metal frame 36. The housing body 31 is formed with a hollow 37 of the metal frame 36 and a hollow 32 aligned on a straight line CX parallel to the Z axis. The hollow 37 of the metal frame 36 and the hollow 32 of the housing body 31 constitute the hollow of the housing 30, and the hollows 32, 37 of the housing 30 are shaft-beared. The shaft 12 of the assembly 11 penetrates.

샤프트-베어링 조립체(11)는 하우징(30)의 중공(32, 37)을 관통하는 샤프트(12)와, 상기 샤프트(12)를 상기 중공(32, 37)의 내주면, 보다 구체적으로는 하우징 보디(31)의 중공(32)의 내주면에 대해 회전 가능하게 지지하는 베어링(bearing)(16)을 구비한다. 상기 샤프트(12)는 Z축과 평행한 일직선, 즉 회전 축선(CX)을 따라 연장되고, 상측에 배치된 소직경부(13)과, 상기 소직경부(13) 아래에 배치되고 상기 소직경부(13)보다 큰 직경을 갖는 대직경부(14)를 구비한다. The shaft-bearing assembly 11 comprises a shaft 12 that penetrates the hollows 32, 37 of the housing 30, and an inner circumferential surface of the shaft 12, more specifically the housing body. A bearing 16 is rotatably supported with respect to the inner circumferential surface of the hollow 32 of 31. The shaft 12 extends along a straight line parallel to the Z axis, that is, along the rotation axis CX, and has a small diameter portion 13 disposed above and a small diameter portion 13 disposed below the small diameter portion 13. A large diameter portion 14 having a diameter larger than) is provided.

상기 베어링(16)은 하우징 보디(31)에 일체로 결합된다. 구체적으로, 베어링(16)은 상기 소직경부(13)의 외주면에 고정 결합된 내륜(inner race)(17)과, 상기 내륜(17)을 에워싸며 상기 하우징 보디(31)의 중공(32) 내주면에 일체로 결합된 외륜(outer race)(18)을 구비한다. 도 3에 명확히 도시되진 않았으나, 상기 베어링(16)은 내륜(17)과 외륜(18) 사이에 예컨대, 복수의 베어링 볼(ball), 복수의 베어링 롤(roll)과 같은 구름 부재를 구비할 수도 있다. The bearing 16 is integrally coupled to the housing body 31. Specifically, the bearing 16 has an inner race 17 fixedly coupled to the outer circumferential surface of the small diameter portion 13 and the inner circumferential surface of the hollow 32 of the housing body 31, surrounding the inner race 17. It has an outer race 18 integrally coupled to it. Although not explicitly shown in FIG. 3, the bearing 16 may have a rolling member, for example, a plurality of bearing balls, a plurality of bearing rolls, between the inner ring 17 and the outer ring 18. have.

상술한 하우징 보디(31)와 금속 프레임(36)과의 관계와 마찬가지로, 일체로 결합된 하우징 보디(31)와 베어링(16)의 외륜(18)은 두 부재(31, 16) 중 적어도 하나를 손상시키지 않고 말끔하게 분리되지 않으며, 하우징(30)을 사출 성형하는 과정에서 샤프트-베어링 조립체(11)가 금속 프레임(36)과 함께 사출 성형 금형(50)(도 4 참조)에 삽입되는 삽입 사출에 의해 일체로 형성될 수 있다. Similarly to the relationship between the housing body 31 and the metal frame 36 described above, the outer ring 18 of the housing body 31 and the bearing 16, which are integrally coupled, has at least one of the two members 31 and 16. Insert injection, in which the shaft-bearing assembly 11 is inserted into the injection molding mold 50 (see FIG. 4) together with the metal frame 36 in the process of injection molding the housing 30, without being damaged or neatly separated. It can be formed integrally by.

풀리(24)는 디스크(disk) 형상의 부재로서, 그 중심이 하우징(30)의 아래로 연장 돌출된 샤프트(12)의 대직경부(14)에 고정 결합된다. 풀리(24)는 엔진의 크랭크축(미도시)과 동력 전달 벨트(belt)에 의해 연결되어서, 상기 크랭크축이 회전하면 그 회전력에 의해 샤프트(12)의 회전 축선(CX)을 중심으로 회전한다. The pulley 24 is a disk-shaped member, the center of which is fixedly coupled to the large diameter portion 14 of the shaft 12 protruding downward of the housing 30. The pulley 24 is connected by a crankshaft (not shown) of the engine and a power transmission belt, so that when the crankshaft rotates, the pulley 24 rotates about the rotational axis CX of the shaft 12 by its rotational force. .

임펠러(27)는 액체, 즉 물(water)를 승압하여 배출하는 부재로서, 그 중심이 하우징(30)의 위로 연장 돌출된 샤프트(12)의 소직경부(13) 말단에 고정 결합된다. 상기한 바와 같이 풀리(24)가 샤프트(12)의 회전 축선(CX)을 중심으로 회전하면, 상기 임펠러(27)가 그 회전력에 의해 종동 회전한다. 씨일(seal)(21)은 임펠러(27) 측의 액체가 하우징 보디(31)의 중공(32)으로 유입되지 않도록 밀봉하는 링(ring) 형상의 부재이다. The impeller 27 is a member for boosting and discharging liquid, that is, water, and is fixedly coupled to the end of the small diameter portion 13 of the shaft 12 whose center extends above the housing 30. As described above, when the pulley 24 rotates about the rotation axis CX of the shaft 12, the impeller 27 is driven by the rotational force. The seal 21 is a ring-shaped member that seals the liquid on the impeller 27 side from entering the hollow 32 of the housing body 31.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 워터 펌프의 제조 방법의 단계들 중 삽입 사출 단계를 설명하기 위한 단면도이다. 도 2 내지 도 4를 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 워터 펌프의 제조 방법은, 금속 프레임 형성 단계(S10), 삽입 사출 단계(S20), 풀리 조립 단계(S30), 씨일 조립 단계(S40), 및 임펠러 조립 단계(S50)를 구비한다. 금속 프레임 형성 단계(S10)는 금속 프레임(36)을 형성하는 단계로서, 바람직하게는 스테인레스스틸 소재의 금속판을 프레스 가공하여 중공(37)이 형성된 금속 프레임(36)을 형성할 수 있다. Figure 4 is a cross-sectional view for explaining the insertion injection step of the steps of the manufacturing method of the water pump according to the embodiment of the present invention. 2 to 4 together, the method of manufacturing a water pump according to an embodiment of the present invention, the metal frame forming step (S10), insertion injection step (S20), pulley assembly step (S30), seal assembly step ( S40), and an impeller assembly step (S50). The metal frame forming step (S10) is a step of forming the metal frame 36. Preferably, the metal frame 36 having the hollow 37 may be formed by pressing a metal plate made of stainless steel.

삽입 사출 단계(S20)는 금속 프레임(36) 및 샤프트-베어링 조립체(11)를 사출 성형 금형(50) 내에 안착하고, 하우징 보디(31)의 형상에 대응되는 캐비티(cavity)(CA)에 용융된 플라스틱을 사출 주입하고 경화하여 하우징 보디(31)를 형성하는 단계이다. 상기 삽입 사출 단계(S20)에서 금속 프레임(36) 및 베어링(16)의 외륜(18)에 일체로 결합된 하우징 보디(31)가 형성된다. The insert injection step S20 seats the metal frame 36 and the shaft-bearing assembly 11 in the injection molding die 50 and melts in a cavity CA corresponding to the shape of the housing body 31. Injecting and curing the plastic to form a housing body 31. In the insert-injection step (S20), the housing body 31 integrally coupled to the outer ring 18 of the metal frame 36 and the bearing 16 is formed.

부연하면, 상기 사출 성형 금형(50)은 형개(型開) 및 형합(型合)되는 상부 코어(core)(51) 및 하부 코어(61)를 구비한다. 상부 코어(51)는 하측면에 하우징 보디(31)의 외측면의 형상을 한정하는 하우징 보디 외측면 형상 한정면(52)과, 샤프트(12)의 대직경부(14)가 안착되는 샤프트 대직경부 안착 홈(groove)(53)과, 샤프트 대직경부 안착 홈(53) 주변에 베어링(16)이 안착되는 베어링 안착 면(54)을 구비한다. In other words, the injection molding die 50 has an upper core 51 and a lower core 61 which are mold-opened and molded. The upper core 51 has a housing body outer surface shape defining surface 52 defining a shape of the outer surface of the housing body 31 on the lower side thereof, and a shaft large diameter portion on which the large diameter portion 14 of the shaft 12 is seated. A mounting groove 53 and a bearing seating surface 54 on which the bearing 16 rests are disposed around the shaft large diameter seating groove 53.

하부 코어(61)는 상측면에 하우징 보대(31)의 내측면의 형상을 한정하는 하우징 보디 내측면 형상 한정면(62)과, 샤프트(12)의 소직경부(13)가 안착되는 샤프트 소직경부 안착 홈(63)과, 하우징 보디 내측면 형상 한정면(62)과 샤프트 소직경부 안착 홈(63) 사이에 베어링(16)이 안착되는 베어링 안착 면(64)과, 하우징 보디 내측면 형상 한정면(62) 외주 측에 금속 프레임(36)이 안착되는 금속 프레임 안착 홈(66)을 구비한다. The lower core 61 has a housing body inner surface shape defining surface 62 defining the shape of the inner surface of the housing base 31 on the upper side thereof, and a shaft small diameter portion on which the small diameter portion 13 of the shaft 12 is seated. A bearing seating surface 64 in which the bearing 16 rests between the seating groove 63, the housing body inner surface shape defining surface 62, and the shaft small diameter seating groove 63, and the housing body inner surface shape defining surface. (62) A metal frame mounting groove (66) on which the metal frame (36) is mounted on the outer circumferential side is provided.

도 4에는 도시되지 않았으나, 상기 사출 성형 금형(50)은 상부 코어(51)를 지지하는 상부 원판, 하부 코어(61)를 지지하는 하부 원판, 상부 코어(51)와 하부 코어(61)가 형개된 후에 상기 캐비티(CA)에서 경화된 하우징 보디(31)를 포함하는 하우징(30) 및 상기 하우징 보디(31)에 일체로 결합된 샤프트-베어링 조립체(11)를 취출 가능하게 하부 코어(61)에서 분리시키는 이젝트 핀(eject pin)을 더 구비한다. 또한, 상기 상부 코어(51)에는 사출 장치(미도시)에서 상기 사출 성형 금형(50) 내부로 사출되는 용융된 플라스틱이 이동하는 러너(runner)(미도시)와, 상기 용융된 플라스틱이 상기 캐비티(CA)로 주입되도록 상기 러너 말단에 이어진 게이트(gate)(미도시)를 더 구비한다. Although not shown in FIG. 4, the injection molding die 50 includes an upper disc supporting the upper core 51, a lower disc supporting the lower core 61, and an upper core 51 and a lower core 61. The lower core 61 to retract the housing 30 including the housing body 31 cured in the cavity CA and the shaft-bearing assembly 11 integrally coupled to the housing body 31 after being finished. It further comprises an eject pin for separating from. In addition, the upper core 51 includes a runner (not shown) in which molten plastic injected into the injection molding mold 50 moves from an injection device (not shown), and the molten plastic is in the cavity. A gate (not shown) connected to the end of the runner is further provided to be injected into the CA.

상부 코어(51)와 하부 코어(61)가 형개된 상태에서 하부 코어(61)의 금속 프레임 안착 홈(66)에 금속 프레임(36)을 안착시키고, 하부 코어(61)의 샤프트 소직경부 안착 홈(63)과 베어링 안착 면(64)에 샤프트(12)의 소직경부(13)와 베어링(16)이 안착되도록 샤프트-베어링 조립체(11)를 하부 코어(61)에 끼운다. 그리고, 상부 코어(51)와 하부 코어(61)를 형합하고, 사출 성형 금형(50) 내부로 용융된 플라스틱을 사출 주입한다. 그리하면, 캐비티(CA) 내부로 용융된 플라스틱이 주입되고, 상기 용융된 플라스틱이 경화되면 금속 프레임(36)과 베어링 외륜(18)에 일체로 접합된 하우징 보디(31)가 형성된다. The metal frame 36 is seated in the metal frame seating groove 66 of the lower core 61 while the upper core 51 and the lower core 61 are opened, and the shaft small diameter seating recess of the lower core 61 is seated. The shaft-bearing assembly 11 is fitted to the lower core 61 so that the small diameter portion 13 of the shaft 12 and the bearing 16 rest on the 63 and the bearing seating surface 64. Then, the upper core 51 and the lower core 61 are joined together, and the molten plastic is injected into the injection molding die 50. Then, the molten plastic is injected into the cavity CA, and when the molten plastic is cured, the housing body 31 integrally bonded to the metal frame 36 and the bearing outer ring 18 is formed.

캐비티(CA) 내에서 용융된 플라스틱이 경화되면서 수축되려는 성질이 있지만, 금속 프레임(36)이 휘어지지 않고 상기 플라스틱의 수축으로 인한 응력을 견뎌내어 하우징(30)의 형태가 설계한 형상과 다르게 변형되지 않는다. 바람직한 실시예에서, 상기 용융된 플라스틱은 PPS(polyphenylene sulfide)를 포함하고, 30 내지 50 wt% 의 유리 섬유를 포함할 수 있다. 상기 캐비티(CA)에서 경화되고, 샤프트-베어링 조립체(11)와 일체로 접합된 하우징(30)은 상부 코어(51)와 하부 코어(61)가 형개된 후 사출 성형 금형(50)에서 취출된다. The molten plastic in the cavity (CA) has a property to shrink as it hardens, but the metal frame 36 does not bend and withstands the stress caused by the shrinkage of the plastic so that the shape of the housing 30 deforms from the designed shape. It doesn't work. In a preferred embodiment, the molten plastic comprises polyphenylene sulfide (PPS) and may comprise 30 to 50 wt% glass fibers. The housing 30, which is cured in the cavity CA and integrally bonded to the shaft-bearing assembly 11, is taken out of the injection molding mold 50 after the upper core 51 and the lower core 61 are opened. .

삽입 사출 단계(S20)를 통해 샤프트-베어링 조립체(11)가 하우징 보디(31)의 중공(32)에 일체로 고정 결합되고, 플라스틱의 사출 성형이 금속의 다이캐스팅 주조보다 치수 정밀도가 우수하므로, 본 발명의 실시예에 따른 워터 펌프의 제조 방법은 하우징 보디(31)의 중공(32)을 정밀하게 연마하는 공정을 필요로 하지 않는다. The shaft-bearing assembly 11 is integrally fixedly coupled to the hollow 32 of the housing body 31 through the insertion injection step S20, and since the injection molding of plastic is superior in dimensional accuracy to the die casting casting of metal, The method of manufacturing the water pump according to the embodiment of the present invention does not require a process of precisely polishing the hollow 32 of the housing body 31.

도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 풀리 조립 단계(S30)는 풀리(24)를 샤프트(12)의 일 측 단부, 구체적으로 대직경부(14)에 고정 결합하는 단계이다. 씨일 조립 단계(S40)는 씨일(21)이 하우징 보디(31)의 중공(32)을 밀봉 폐쇄하도록 상기 씨일(21)을 샤프트(12)의 소직경부(13)에 결합하는 단계이다. 임펠러 조립 단계(S50)는 임펠러(27)를 샤프트(12)의 타 측 단부, 구체적으로 소직경부(13) 말단에 고정 결합하는 단계이다. 2 and 3 together, the pulley assembly step (S30) is a step of fixing the pulley 24 to one end of the shaft 12, specifically, the large diameter portion (14). Seal assembly step S40 is a step of coupling the seal 21 to the small diameter portion 13 of the shaft 12 so that the seal 21 seals and closes the hollow 32 of the housing body 31. Impeller assembly step (S50) is a step of fixing the impeller 27 to the other end of the shaft 12, specifically the small diameter portion 13 end.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. Although the present invention has been described with reference to the embodiments illustrated in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.

10: 워터 펌프 11: 샤프트-베어링 조립체
12: 샤프트 16: 베어링
21: 씨일 24: 풀리
27: 임펠러 30: 하우징
31: 하우징 보디 36: 금속 프레임10: water pump 11: shaft-bearing assembly
12: shaft 16: bearing
21: Seal 24: Pulley
27: impeller 30: housing
31: housing body 36: metal frame

Claims (7)

중공(中孔)이 형성된 하우징(housing); 상기 중공을 관통하는 샤프트(shaft)와, 상기 샤프트를 상기 중공의 내주면에 대해 회전 가능하게 지지하는 베어링(bearing)을 구비한 샤프트-베어링 조립체; 상기 샤프트의 일 측 단부에 고정 결합되는 풀리(pulley); 및, 상기 샤프트의 타 측 단부에 고정 결합되어, 상기 풀리가 회전하면 그 회전력에 의해 회전하는 임펠러(impeller);를 구비하고,
상기 하우징은, 금속 소재로 형성된 금속 프레임, 및 상기 금속 프레임과 일체로 결합된 플라스틱(plastics) 소재의 하우징 보디(housing body)를 구비하고,
상기 베어링은 상기 샤프트에 결합된 내륜과, 상기 하우징 보디에 결합된 외륜과, 상기 내륜 및 외륜 사이에 배치된 구름 부재를 구비하며,
상기 베어링의 외륜은 상기 하우징 보디에 일체로 결합되어 분리되지 않는 것을 특징으로 하는 워터 펌프(water pump). A housing in which the hollow is formed; A shaft-bearing assembly having a shaft penetrating the hollow and a bearing rotatably supporting the shaft with respect to the inner circumferential surface of the hollow; A pulley fixedly coupled to one end of the shaft; And an impeller fixedly coupled to the other end of the shaft and rotating by the rotational force when the pulley rotates.
The housing includes a metal frame formed of a metal material, and a housing body made of plastics material integrally coupled with the metal frame,
The bearing has an inner ring coupled to the shaft, an outer ring coupled to the housing body, and a rolling member disposed between the inner ring and the outer ring,
A water pump, characterized in that the outer ring of the bearing is integrally coupled to the housing body and is not separated. 제1 항에 있어서,
상기 금속 프레임의 소재는 스테인레스스틸(stainless steel)인 것을 특징으로 하는 워터 펌프. According to claim 1,
The material of the metal frame is a water pump, characterized in that the stainless steel (stainless steel). 제1 항에 있어서,
상기 금속 프레임은, 두께가 0.8 내지 3.0mm 인 금속판(metal plate)을 기계 가공하여 형성된 것을 특징으로 하는 워터 펌프. According to claim 1,
The metal frame is water pump, characterized in that formed by machining a metal plate (metal plate) having a thickness of 0.8 to 3.0mm. 제3 항에 있어서,
상기 금속 프레임의 일 측면에만 상기 하우징 보디가 일체로 결합되고 타 측면에는 상기 하우징 보디가 일체로 결합되지 않는 것을 특징으로 하는 워터 펌프. The method of claim 3, wherein
The water pump, characterized in that the housing body is integrally coupled to only one side of the metal frame and the housing body is not integrally coupled to the other side. 제1 항에 있어서,
상기 하우징 보디의 소재는, 고분자 수지와, 유리 섬유 및 탄소 섬유 중 적어도 한 종류의 섬유를 포함한 강화 플라스틱인 것을 특징으로 하는 워터 펌프. According to claim 1,
The material of the housing body is a water pump, characterized in that the reinforcement plastic containing a polymer resin and at least one kind of fiber of glass fiber and carbon fiber. 제5 항에 있어서,
상기 하우징 보디의 소재는, 고분자 수지로서 PPS(polyphenylene sulfide)를 포함하고, 30 내지 50 wt% 의 유리 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 워터 펌프. The method of claim 5,
The material of the housing body is a water pump comprising polyphenylene sulfide (PPS) as a polymer resin and 30 to 50 wt% of glass fibers. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항의 워터 펌프를 제조하는 방법으로서,
상기 금속 프레임을 형성하는 금속 프레임 형성 단계; 상기 금속 프레임 및 상기 샤프트-베어링 조립체를 금형 내에 안착하고, 상기 하우징 보디의 형상에 대응되는 캐비티(cavity)에 용융된 플라스틱을 사출 주입하고 경화하여 상기 하우징 보디를 형성하는 삽입 사출 단계; 상기 샤프트의 일 측 단부에 상기 풀리를 고정 결합하는 풀리 조립 단계; 및, 상기 샤프트의 타 측 단부에 상기 임펠러를 고정 결합하는 임펠러 조립 단계;를 구비하고,
상기 삽입 사출 단계에서, 상기 금속 프레임 및 상기 베어링의 외륜을 일체로 결합시킨 하우징 보디가 형성되는 것을 특징으로 하는, 워터 펌프의 제조 방법.A method of manufacturing the water pump according to any one of claims 1 to 6,
A metal frame forming step of forming the metal frame; An insert injection step of seating the metal frame and the shaft-bearing assembly in a mold and injecting and curing molten plastic in a cavity corresponding to the shape of the housing body to form the housing body; A pulley assembly step of fixing the pulley to one side end of the shaft; And an impeller assembly step of fixing the impeller to the other end of the shaft.
In the insertion injection step, characterized in that the housing body is integrally coupled to the outer ring of the metal frame and the bearing is formed, the manufacturing method of the water pump.
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