KR102402054B1 - 엔진에 구비된 열전달 유체 펌프의 하우징을 폐쇄하기 위한 폐쇄 요소 - Google Patents

엔진에 구비된 열전달 유체 펌프의 하우징을 폐쇄하기 위한 폐쇄 요소 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 열 엔진, 특히 엔진의 실린더 블록(1)에 포함된 열전달 유체 펌프(4)에 있는 하우징(3)을 폐쇄하기 위한 폐쇄 요소(2)에 관한 것으로서, 상기 폐쇄 요소(2)는 열전달 유체의 유동을 펌프(4)의 유입부(6)를 향하여 안내하기 위한 요소(5)를 포함한다.

Description

엔진에 구비된 열전달 유체 펌프의 하우징을 폐쇄하기 위한 폐쇄 요소
본 발명은 차량의 열 엔진, 특히 상기 엔진의 실린더 블록에 구비된 열전달 유체 펌프의 하우징을 폐쇄하기 위한 폐쇄 요소에 관한 것이다.
본 발명은 또한 상기 실린더 블록을 포함하는 엔진 뿐만 아니라, 상기 폐쇄 요소를 포함하는 실린더 블록에 관한 것이다.
본 발명은 또한 상기 엔진을 포함하는 차량, 특히 모터 차량에 관한 것이기도 하다.
종래 기술에서, 열 엔진은 항상 실린더 헤드에 의해 폐쇄된 실린더 블록을 포함한다. 엔진이 적절하게 작동하기 위하여, 상기 실린더 블록들은 냉각되어야 한다. 이를 위하여, 엔진은 냉각 회로를 포함하고, 냉각 회로를 통하여 열전달 유체는 펌프에 의해 순환되며 열전달 유체는 다시 라디에이터를 통과함으로써 냉각된다. 그러한 펌프는 통상적으로 엔진의 외측면에 배치되며, 특히 엔진의 액세서리 페이스플레이트(accessory faceplate)로 호칭되는 분배 페이스플레이트상에 배치된다. 이러한 펌프는 특히 풀리(pulley)를 포함하고, 상기 풀리는 냉각 회로를 통해 유체를 순환시키도록 구성된 터빈 또는 블레이드를 구동한다. 펌프 풀리는 트랜스미션 벨트에 의해 구동되는데, 트랜스미션 벨트는 일반적으로 교류 발전기, 파워 스티어링 펌프등과 같은, 차량의 다른 요소들을 구동한다.
그러나, 상기와 같은 구성의 단점은 그것이 상대적으로 부피가 크고 설치하기에 복잡하다는 것이다. 실제로, 이것은 현재 차량의 엔진 구획부 치수에 적합화되지 않는 영향을 초래하게 되는데, 특히 그러한 구획부가 주어질 때 모터 차량 제작자 및/또는 엔진 제조업자가 콤팩트함이 증가하지만 파워 및/또는 수율과 관련하여 향상된 성능을 나타내는 엔진을 제작하도록 시도하는 경우와 관련하여 그러하며, 이는 종종 상기 엔진에서의 열 응력(thermal stress) 증가와 관련된다.
본 발명의 목적은 종래 기술과 관련된 상기 단점을 극복하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 냉각 회로를 보다 콤팩트하게 하고 설치를 용이하게 함으로써 엔진의 영향(footprint)을 감소시키는 것이다.
이러한 목적을 위하여, 본 발명은 차량의 열 엔진에 구비된, 특히 상기 엔진의 실린더 블록에 구비된 열전달 유체 펌프의 하우징을 폐쇄하기 위한 폐쇄 요소에 관한 것으로서, 상기 폐쇄 요소는 열전달 유체의 유동을 상기 펌프의 유입 오리피스를 향하여 안내하는 요소를 포함한다.
다른 실시예들에서:
-폐쇄 요소는 상기 폐쇄 요소의 제 3 부분에 의하여 제 1 면들에서 함께 연결된 제 1 및 제 2 부분들을 포함한다;
-폐쇄 요소의 제 1 및 제 2 부분들은 서로 평행한 중간 평면들상에 각각 중심을 둔다;
-상기 폐쇄 요소의 제 2 부분은 열전달 유체를 위한 유입 오리피스가 제공된 펌프의 부분을 수용하도록 설계된 개구를 포함한다;
-상기 폐쇄 요소의 제 2 부분의 개구는 열전달 유체를 위한 유입 오리피스가 제공된 펌프의 부분을 안내하는 영역을 구비하는 벽을 포함한다;
-상기 폐쇄 요소의 제 1 부분은 상기 폐쇄 요소를 상기 실린더 블록에 고정하기 위한 적어도 하나의 영역을 포함한다;
- 안내 요소는 상기 폐쇄 요소의 제 1 부분의 제 1 면의 전부 또는 일부에 형성된다;
- 폐쇄 요소는 탈착 가능하고 그리고/또는 하나의 부재이다.
본 발명은 또한 상기 폐쇄 요소를 포함하는 실린더 블록에 관한 것이다.
다른 실시예들에서,
- 폐쇄 요소는 실린더 블록에 기계적으로 연결되고, 특히 탈착 가능한 방식으로 연결된다.
- 폐쇄 요소는, 하우징을 저압 챔버 및 고압 챔버로 나누기 위하여, 실린더 블록 안에 구비된 하우징에 배치된다.
본 발명은 또한 상기 실린더 블록을 포함하는 열 엔진에 관한 것이다.
본 발명은 또한 그러한 열 엔진을 포함하는 차량에 관한 것이며, 특히 모터 차량에 관한 것이기도 하다.
본 발명의 다른 장점들 및 특징들은 비제한적인 예시로 제공되는 바람직한 실시예에 대한 도면 및 다음의 상세한 설명을 읽음으로써 보다 명백해질 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전달 유체 펌프의 하우징에 배치된 폐쇄 요소를 포함하는 실린더 블록의 부분적인 단면도이다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 폐쇄 요소의 사시 단면도이다.
다음의 설명을 통하여, 동일한 도면 번호는 동일한 부분들 또는 유사한 기능을 가진 부분들을 나타낸다.
도 1 은 차량, 특히 모터 차량의 열엔진의 실린더 블록(1)의 일부를 도시하며, 즉, 통상적으로 "실린더 블록"으로 호칭되는 것을 도시하며, 이것은 실린더 헤드로 덮일 수 있다. 공지된 방식으로, 이러한 실린더 블록(1)은 냉매로 호칭되기도 하는 열전달 유체를 순환시키기 위한 내부 회로를 포함하며, 이것은 예를 들어 상기 유체가 엔진 실린더 둘레에서 순환할 수 있게 함으로써 엔진을 냉각시키도록 의도된 것이다. 내부 회로는 적어도 하나의 냉각 챔버에 의해 형성되고 유입부를 포함하는데, 상기 유입부는 실린더 블록(1)에 전체적으로 또는 부분적으로 형성된 배출 도관(21b)에 의하여 열전달 유체 펌프(4)의 볼류트(volute, 20)의 유출부(17b)에 연결된다. 상기 펌프(4)는 엔진의 냉각 회로를 통해 유체를 순환시킬 수 있다.
실린더 블록(1)은 하우징(3)을 포함하고, 하우징 안에 펌프(4)가 배치된다. 상기 하우징(3)은 냉각 회로에 포함된 열전달 유체 공급 도관(21a)에 연결된 유입부(17a)를 포함한다. 공급 도관(21a)은 실린더 블록(1) 안에 전체적으로 또는 부분적으로 형성된다. 하우징(3)의 유입부(17a) 및 유출부(17b)는 하우징(3)의 내측 벽(22a, 22b)에 포함된다.
상기 하우징(3)의 유입부(17a) 및 유출부(17b)는 대칭축(A2, A3)을 포함하며, 상기 대칭축은 펌프(4)의 대칭축(A1)에 실질적으로 직각이다. 상기 대칭축(A1)은 펌프(4)의 로터리 장치(26)의 대칭축이기도 하며, 로터리 장치는 냉각 회로를 통해 유체를 순환시키도록 적합화되고 블레이드(blade) 또는 터빈일 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 하우징(3)의 유입부(17a)는, 펌프(4)의 대칭축(A1)과 일치하는 유입부(17a)의 대칭축(A2)을 가지고 폐쇄 요소(2)의 제 1 부분(7a)에 형성될 수 있다.
실린더 블록(1)은 상기 하우징(3)을 밀봉 가능하고 탈착 가능하게 폐쇄하기 위하여 하우징(3)에 배치된 폐쇄 요소(2)를 포함한다. 도 1 및 도 2 에서, 그러한 폐쇄 요소(2)는 하나의 부재인 것이 바람직스럽고, 실린더 블록(1)에 부가된 부분이다. 상기 폐쇄 요소(2)는 원형의 형상을 가진 횡단 단면을 가진다. 이것은 제 1, 제 2 및 제 3 부분(7a, 7b, 7c)들을 포함한다. 제 1 및 제 2 부분(7a, 7b) 각각은 제 1 및 제 2 면(8a, 9a, 8b, 9b)을 포함한다. 상기 폐쇄 요소(2)의 제 1 및 제 2 부분(7a, 7b)의 제 1 면(8a, 9a)은 서로를 향하도록 그 안에서 위치된다. 제 1 및 제 2 부분(7a, 7b)들은 제 3 부분(7c)에 의해 제 1 면(8a, 9a)에서 함께 연결된다. 폐쇄 요소(2)의 제 1 및 제 2 부분(7a, 7b)은 서로 평행한 중간 평면(P1, P2)상에 각각 중심을 둔다. 이러한 중간 평면(P1, P2)들이 바람직스럽게는 펌프(4)의 대칭축(A1)에 직각이다.
제 3 부분(7c)은 저압의 열전달 유체가 제 3 부분(7c)을 통하여 펌프(4)의 터빈(26)을 향하여 통과할 수 있게 하는 오리피스(30)를 포함한다.
폐쇄 요소(2)가 하우징(3) 안에 배치될 때, 제 1 및 제 2 부분(7a, 7b)은 상기 하우징(3)을 2 개의 챔버(16a, 16b)로 분리(split)/구획화(compartmentalize)하며, 2 개의 챔버는 저압 챔버(16a) 및 고압 챔버(16b)이다. 저압 챔버(16a)는 제 1 및 제 2 부분(7a, 7b)의 제 1 면(8a, 9a) 사이에 구비되고, 열전달 유체 공급 도관(21a)에 연속해서 형성된다. 고압 챔버(16b)는 그것의 부분이 제 2 부분(7b)의 제 2 면(9b)과 하우징(3)의 저부벽(23) 사이에 구비되고, 열전달 유체 배출 도관(21b)에 연속하여 형성된다.
폐쇄 요소(2)의 제 1 부분(7a)의 제 1 면(8a)은 하우징(3)을 통하여 공급 도관(21a)으로부터 순환되는 열전달 유체를 안내하기 위한 요소(5)를 포함한다. 제 1 부분(7a)의 제 2 면(8b)은 폐쇄 요소(2)의 파지의 편의성을 향상시키는데 도움이 되는 공동을 형성함으로써, 그것이 하우징(3)에 배치될 수 있고 폐쇄 요소(2)의 중량을 감소시키는데 도움을 준다. 이러한 제 2 면(8b)은 적어도 하나의 고정 영역(15)을 포함하여, 폐쇄 요소(2)가 실린더 블록(1)의 외측 면(24)에 스크류 결합, 클립 결합(clipping) 또는 안주 결합(nesting)에 의하여 기계적으로 연결될 수 있게 한다. 각각의 고정 영역(15)이 바람직스럽게는 가장자리(25)에 인접하여 구비되고, 상기 가장자리는 제 2 면(8b)의 주위를 형성한다. 따라서, 폐쇄 요소(2)는 실린더 블록(1)상에 탈착될 수 있게 고정된다. 그러한 구성은 상기 펌프의 유지 관리 및/또는 조립/분해 작용의 완료를 위하여 펌프(4)에 접근하는 것을 용이하게 한다.
폐쇄 요소(2)의 제 2 부분(7b)은 개구(12)를 포함한다. 상기 개구(12)는 열전달 유체를 위한 유입 오리피스(6)가 제공된 펌프(4)의 부분을 수용하도록 설계된다. 펌프(4)의 상기 부분은 펌프(4)의 케이싱(18)의 공급 유입 영역(28)을 포함하며, 그 안에 로터리 장치(26)가 배치된다. 특히, 상기 개구(12)는 유입 영역(28)의 안내 영역(14)을 포함하는 벽(13)을 포함하며, 이것에는 펌프(4)에 유체가 공급될 수 있게 의도된, 유입 오리피스(6)가 제공된다. 상기 케이싱(18)의 유입 영역(28)은 개구(12)의 안내 영역(14)에 의해 형성된 직경으로 조절되는 직경을 가진 원형 단면을 가지며, 이것은 로터리 장치(26)가 안내 영역(14)에서 회전될 수 있는 것을 허용하면서, 유입 영역(28)을 통하여 열전달 유체의 통과를 증진시키는 감소된 간극(reduced clearance)을 보장하기 위한 것이다.
펌프(4)의 케이싱(18)은 하우징(3)의 고압 챔버(16b) 안에 배치된다. 이것은 오리피스(29)를 포함하고, 상기 오리피스를 통하여 가압된 열전달 유체가 배출되어 펌프(4)의 로터리 장치(26)를 통한 통로를 따른다. 가압된 열전달 유체는 펌프(4)의 볼류트(volute)를 형성하는 가압 챔버(16b)의 일부에 배출되며, 상기 볼류트는 펌프(4)의 수용 챔버로 호칭되기도 한다. 로터리 장치(26)는 펌프 동체(미도시)에 연결된 펌프 샤프트(19)의 단부상에 장착된다.
폐쇄 요소(2)의 제 1 및 제 2 부분(7a, 7b)들 각각은 적어도 하나의 밀봉 요소(10a, 10b)를 포함한다. 이들 2 개의 부분(7a, 7b)들은 주위 벽(11a, 11b)들을 포함하고, 그에 인접하여 밀봉 요소(10a, 10b)가 돌출된다. 실제로, 각각의 제 1 및 제 2 부분(7a, 7b)의 주위 벽(11a, 11b)들은 홈을 포함하고, 상기 홈 안에 밀봉 요소(10a, 10b)가 배치된다. 이러한 밀봉 요소(10a, 10b)가 바람직스럽게는 O 링 밀봉체이다. 폐쇄 요소(2)가 하우징(3) 안에 배치되었을 때, 밀봉 요소(10a,10b)는 하우징(3)의 내측 벽(22a, 22b)과 협동함으로써 밀폐 연결(hermetic connection)을 형성한다. 따라서, 밀봉 요소(10a, 10b)는 하우징(3) 안의 저압 및 고압 챔버(16a, 16b)를 밀봉하는데 도움을 준다. 이러한 내측 벽(22a, 22b)들은 O 링(10a, 10b)들을 조립하기 위하여 필요한 겹(tier)에 의하여 하우징(3)내에 형성된다는 점이 주목되어야 한다.
이러한 폐쇄 요소(2)에서, 안내 요소(5)는 열전달 유체를 펌프(4)의 유입 오리피스(6)를 향하여 지향시키기 위하여, 따라서 로터리 장치(26)의 축을 향하여 지향시키기 위하여, 제 1 면(8a)의 전체 또는 부분에 걸쳐서 형성된다. 이러한 안내 요소(5)는 폐쇄 요소(2)의 제 1 부분(7a)의 제 1 면(8a)상에 돌출부를 포함한다. 이러한 돌출부(protuberance)는 바람직스럽게는 기본적으로 피라미드 형상 또는 원추 형상이다. 이러한 상태하에서 돌출부는 정점(27)을 가지며, 이것은 제 1 부분(7a)의 중간 평면(P1)에 직각인 방향으로 펌프(4)의 유입 오리피스(6)를 향하여 연장되며 따라서 로터리 장치(26)의 축을 향하여 연장된다. 이러한 안내 요소(5)는 정점(27)을 통과하는 대칭축(A4)을 포함하고, 상기 대칭축은 펌프(4) 및 폐쇄 요소(2)의 제 2 부분(7b)의 개구(12)의 대칭축(A1, A5)과 각각 일치한다.
따라서, 폐쇄 요소(2)가 하우징(3) 안에 배치되었을 때, 열전달 유체는 도 1 에 도시된 화살표 방향으로 하우징을 통해 순환한다. 보다 상세하게는, 공급 도관(21a)으로부터 기원하는 열전달 유체는, 펌프(4), 안내 요소(5) 및, 제 2 부분(7b)의 개구(12)의 대칭축(A1, A4, A5)에 대한 반경 방향에서 안내 요소(5)를 향하여 저압 챔버(16a)에 진입한다. 이러한 열전달 유체는 다음에 안내 요소(5)에 의하여 펌프(4)의 유입 오리피스(6)를 향하여 지향되고, 따라서 대칭축(A1, A4, A5)에 대한 축방향으로, 로터리 장치(26)의 축을 향하여 지향된다. 펌프(4)에 진입함으로써, 따라서 로터리 장치(26)를 포함하는 케이싱(18)에 진입함으로써, 유체는 고압 챔버(16b)의 부분에 형성된 펌프(4)의 볼류트(volute)에서 압력하에 대칭축(A1, A4, A5)들에 대한 반경 방향으로 배출되기 위하여 압축되며, 이는 예를 들어 엔진 실린더 둘레에서 유체가 순환될 수 있게 함으로써 엔진을 냉각시키도록 의도된 내측 회로를 통하여 차후에 경로가 정해지도록 또한 그것을 배출 도관(21b)을 통해서 이루도록 하기 위한 것이다.
2. 폐쇄 요소 3. 하우징
4. 펌프 6. 유입부

Claims (10)

  1. 차량의 열 엔진의 실린더 블록(1)에 구비된 하우징(3)에 있는 열전달 유체 펌프(4)의 구성체로서, 열전달 유체 공급 파이프에 연결된 유입부(17a) 및 내부의 엔진 냉각 회로에 연결된 유출부(17b)를 구비하고, 상기 유입부(17a) 및 상기 유출부(17b)는 하우징(3)의 내측 벽(22a, 22b)에 포함되고, 상기 하우징(3)은 폐쇄 요소(2)에 의해 폐쇄되고 상기 폐쇄 요소(2)는 열전달 유체의 유동을 상기 펌프(4)의 유입 오리피스(6)를 향하여 안내하는 안내 요소(5)를 포함하는, 열전달 유체 펌프의 구성체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 폐쇄 요소(2)의 제 3 부분(7c)에 의해 제 1면(8a, 9a)들에서 함께 연결된 제 1 부분(7a) 및 제 2 부분(7b)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 열전달 유체 펌프의 구성체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    폐쇄 요소(2)의 제 1 부분(7a) 및 제 2 부분(7b)은 서로 평행한 중간 평면(P1, P2)상에 각각 중심을 두고,
    상기 폐쇄 요소(2)의 제 1 부분(7a) 및 제 2 부분(7b) 각각은 주위 벽(11a, 11b)에 배치된 적어도 하나의 밀봉 요소(10a, 10b)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 열전달 유체 펌프의 구성체.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 폐쇄 요소(2)의 제 2 부분(7b)은 열전달 유체를 위한 유입 오리피스(6)가 제공된 펌프(4)의 부분을 수용하도록 설계된 개구(12)를 포함하고; 그리고/또는,
    상기 폐쇄 요소(2)의 제 2 부분(7b)의 개구(12)는 열전달 유체를 위한 유입 오리피스(6)가 제공된 펌프(4)의 부분을 안내하는 영역(14)을 구비한 벽(13)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 열전달 유체 펌프의 구성체.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 폐쇄 요소(2)의 제 1 부분(7a)은 상기 폐쇄 요소(2)를 상기 실린더 블록(1)에 고정하기 위한 적어도 하나의 영역(15)을 포함하고; 그리고/또는,
    안내 요소(5)는 상기 폐쇄 요소(2)의 제 1 부분(7a)의 제 1 면(8a)의 전부 또는 일부에 형성되는 것을 특징으로 하는, 열전달 유체 펌프의 구성체.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    폐쇄 요소(2)는 탈착 가능하고 그리고/또는 하나의 부재인, 열전달 유체 펌프의 구성체.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 따른 열전달 유체 펌프의 구성체를 포함하는, 실린더 블록(1).
  8. 제 7 항에 있어서,
    폐쇄 요소(2)는 상기 실린더 블록(1)에 기계적으로 탈착 가능한 방식으로 연결되고; 그리고/또는,
    폐쇄 요소(2)는 상기 하우징(3)을 저압 챔버(16a) 및 고압 챔버(16b)로 나누도록, 실린더 블록(1) 안에 구비된 하우징(3)에 배치되는, 실린더 블록(1).
  9. 제 7 항에 따른 실린더 블록(1)을 포함하는 열 엔진.
  10. 제 9 항에 따른 열 엔진을 포함하는, 모터 차량(motor vehicle)인, 차량.

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