KR102474350B1 - 냉각수 펌프유닛, 및 이를 구비한 엔진 냉각시스템 - Google Patents

냉각수 펌프유닛, 및 이를 구비한 엔진 냉각시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프유닛은, 샤프트의 일측에 장착되어 냉각수를 펌핑하는 임펠러, 상기 샤프트의 타측에 장착되어 회전력을 전달받는 풀리, 상기 임펠러의 방사방향으로 토출되는 냉각수 토출측을 차단하거나 개방하도록 상기 샤프트의 길이방향으로 움직이도록 배치되는 슬라이더, 및 상기 슬라이더를 움직여서 상기 슬라이더가 상기 토출측의 일측과 타측을 개방하거나 폐쇄하는 액추에이터를 포함할 수 있다.

Description

냉각수 펌프유닛, 및 이를 구비한 엔진 냉각시스템{COOLANT PUMP UNIT, AND ENGINE COOLING SYSTEM HAVING THIS}
본 발명은 운전 조건에 따라서 실린더 블록 및 실린더 헤드로 공급되는 냉각수를 각각 제어하여 엔진의 웜업(warm-up) 시간을 단축하고, 냉각효율을 향상시킬 수 있는 냉각수 펌프유닛, 및 이를 구비한 엔진 냉각시스템에 관한 것이다.
엔진은 연료의 연소에 의해서 회전력을 발생시키면서 열에너지를 외부로 배출한다. 특히, 냉각수는 엔진 등을 순환하면서 열에너지를 흡수하고, 이를 라디에이터 등을 통해서 외부로 방출한다.
엔진의 냉각수 온도가 낮으면, 오일의 점성이 높아져서 마찰력이 증가하고, 연료소모가 늘어나며, 배기가스의 온도가 천천히 상승하여 촉매가 활성화되는 시간이 길어진다. 또한, 배기가스의 품질이 저하될 수 있으며 히터의 기능이 정상화되는 시간이 길어져 승객 및 운전자에게 불편을 줄 수 있다.
엔진의 냉각수 온도가 과열되면, 노킹이 발생하고, 이를 억제하기 위해서 점화시기를 조절해야 하므로 엔진의 성능이 저하될 수 있다. 또한, 윤활유의 온도가 과도하면 윤활작용이 저하될 수 있다.
따라서, 엔진의 특정부위는 냉각수의 온도를 높게 유지하고, 다른 부위는 낮게 유지하는 등 하나의 밸브를 통해서 여러 개의 냉각요소를 제어하는 하나의 냉각수 제어밸브가 적용되고 있다.
한편, 하나의 냉각수 제어밸브 유닛이 라디에이터, 히터 코어, 이지알 쿨러, 오일 쿨러, 또는 실린더 블럭을 지나는 냉각수를 각각 제어하는 기술이 이미 구현되어 있다.
이와 같이, 하나의 냉각수 제어밸브 유닛을 이용하여 보다 많은 냉각요소들(라디에이터, 히터 코어, 이지알 쿨러, 오일 쿨러 등)로 분배되는 냉각수를 제어하고, 냉각성능을 향상시킬 수 있다.
선행문헌으로써, 일본 특개 2015-59615가 있다.
한편, 냉각수 제어밸브 유닛이 엔진의 냉각수 출구 측에 배치되는 경우에, 냉각수 펌프유닛은 엔진의 냉각수 입구 측에 배치되는데, 냉각수펌프의 구조를 개선하여 실린더 헤드와 실린더 블럭으로 분배되는 냉각수를 각각 제어하기 위한 연구가 진행되고 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 목적은 실린더 블록 및 실린더 헤드로 분배되는 냉각수의 흐름을 제어하여 웜업 시간을 단축하여, 연료소모를 줄이고, 난방성능을 향상시킬 수 있는 냉각수 펌프유닛, 및 이를 구비한 엔진 냉각시스템을 제공하는 것이다.
또한, 냉각수의 온도가 설정 수치 이상으로 높아지는 경우에, 냉각수를 실린더 헤드와 실린더 블럭으로 공급함으로써 냉각성능을 향상시킬 수 있는 냉각수 펌프유닛, 및 이를 구비한 엔진 냉각시스템을 제공하는 것이다.
뿐만 아니라, 냉각수 펌프에서 형성되는 냉각수압을 이용하여 슬라이더의 움직임을 제어하여 냉각수 펌프의 토출측을 개폐하여 냉각수의 유동정지를 구현할 수 있으며, 필터 디스크를 채용하여 이물질을 걸러내고 보다 안정적인 제어성능을 기대할 수 있는 냉각수 펌프유닛, 및 이를 구비한 엔진 냉각시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프유닛은, 샤프트의 일측에 장착되어 냉각수를 펌핑하는 임펠러, 상기 샤프트의 타측에 장착되어 회전력을 전달받는 풀리, 상기 임펠러의 방사방향으로 토출되는 냉각수 토출측을 차단하거나 개방하도록 상기 샤프트의 길이방향으로 움직이도록 배치되는 슬라이더, 및 상기 슬라이더를 움직여서 상기 슬라이더가 상기 토출측의 일측과 타측을 개방하거나 폐쇄하는 액추에이터를 포함할 수 있다.
상기 슬라이더가 상기 토출측의 일측과 타측을 개방하도록 상기 슬라이더를 탄성 지지하는 리턴 탄성부재를 포함할 수 있다.
상기 액추에이터는, 상기 슬라이더를 전진시켜 상기 토출측을 폐쇄하는 압력이 충진되는 냉각수압 챔버, 냉각수압을 상기 냉각수압 챔버로 공급하거나, 상기 토출측으로 바이패스시키는 제어밸브, 및 상기 임펠러에 의해서 생성된 냉각수압을 상기 제어밸브 측으로 전달하는 냉각수압 전달유닛을 포함할 수 있다.
상기 냉각수압 챔버는 충진된 냉각수압이 상기 슬라이더를 밀도록 상기 슬라이더의 일측에 의해서 형성될 수 있다.
상기 제어밸브는, 전송된 냉각수압이 상기 냉각수압 전달유닛으로 리턴되는 것을 방지하는 제1 체크밸브, 및 상기 제1 체크밸브를 제어하는 솔레노이드를 포함할 수 있다.
상기 임펠러는 회전중심부에서 방사방향으로 연장되는 회전디스크, 및 상기 회전디스크의 일면에는 냉각수를 방사방향으로 펌핑하는 날개를 포함하고, 상기 회전디스크의 일측에서 일면에서 타면으로 냉각수압 전달홀이 형성될 수 있다.
상기 냉각수압 전달유닛은, 상기 냉각수압 전달홀에 대응하여 오목한 오목홈이 형성되고, 가장자리 부분이 상기 회전디스크의 타면에 슬라이딩되는 슬라이딩 접시, 상기 슬라이딩 접시의 상기 오목홈의 반대면을 지지하는 지지부재, 및 상기 지지부재를 상기 회전디스크 측으로 탄성 지지하는 가압 탄성부재를 포함하고, 상기 슬라이딩 접시와 상기 지지부재의 중심부에는 냉각수압이 전달되는 냉각수압 전달통로가 형성될 수 있다.
상기 제어밸브로 전달된 냉각수압이 상기 냉각수압 전달통로 측으로 역류하지 않도록 하는 제2 체크밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 지지부재와 상기 가압 탄성부재가 내장되는 하우징을 더 포함할 수 있다.
상기 임펠러의 상기 회전디스크의 타면에 고정되어 상기 회전디스크와 함께 회전하며, 상기 냉각수압 전달홀에 대응하는 영역에 상기 냉각수압 전달홀의 내경보다 더 작은 필터 홀이 배열되어 형성되며, 상기 회전디스크와 상기 냉각수압 전달유닛 사이에 개재되는 필터 디스크를 더 포함할 수 있다.
상기 냉각수압 전달유닛은, 상기 냉각수압 전달홀에 대응하여 오목한 오목홈이 형성되고, 가장자리 부분이 상기 필터 디스크의 외면에 슬라이딩되는 슬라이딩 접시, 상기 슬라이딩 접시의 상기 오목홈의 반대면을 지지하는 지지부재, 상기 지지부재를 상기 슬라이딩 접시에 밀착시키고, 상기 슬라이딩 접시를 상기 회전디스크의 타면에 밀착시키는 가압 탄성부재를 포함하고, 상기 슬라이딩 접시와 상기 지지부재의 중심부에는 냉각수압이 전달되는 냉각수압 전달통로가 형성될 수 있다.
상기 필터 홀에서 상기 회전디스크에 부착되는 입구측의 제1내경은 출구측의 내경보다 더 길 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 엔진 냉각시스템은 실린더 블럭 위에 배치되는 실린더 헤드, 및 상기 실린더 블럭과 상기 실린더 헤드의 냉각수입구 측으로 각각 냉각수를 펌핑하는 냉각수 펌프유닛을 포함하고, 상기 냉각수 펌프유닛은, 회전하는 샤프트에 장착되어 냉각수를 펌핑하는 임펠러, 상기 임펠러의 냉각수 토출측의 일측과 타측을 차단하거나 개방하도록 상기 샤프트의 길이방향으로 움직이도록 배치되는 슬라이더, 및 상기 슬라이더를 움직여서 상기 슬라이더가 상기 토출측의 일측과 타측을 개방하거나 폐쇄하는 액추에이터를 포함할 수 있다.
상기 액추에이터는, 상기 슬라이더가 상기 토출측의 일측과 타측을 개방하도록 상기 슬라이더를 탄성 지지하는 리턴 탄성부재를 포함할 수 있다.
상기 액추에이터는, 상기 슬라이더가 상기 토출측을 폐쇄하는 압력이 충진되는 냉각수압 챔버, 냉각수압을 상기 냉각수압 챔버로 공급하거나, 상기 토출측으로 바이패스시키는 제어밸브, 및 상기 임펠러에 의해서 생성된 냉각수압을 상기 제어밸브 측으로 전달하는 냉각수압 전달유닛을 포함할 수 있다.
상기 임펠러는 회전중심부에서 방사방향으로 연장되는 회전디스크, 및 상기 회전디스크의 일면에는 냉각수를 방사방향으로 펌핑하는 날개를 포함하고, 상기 회전디스크의 일면에서 타면으로 냉각수압 전달홀이 형성될 수 있다.
상기 냉각수압 전달유닛은, 상기 냉각수압 전달홀에 대응하여 오목한 오목홈이 형성되고, 가장자리 부분이 상기 회전디스크의 타면에 슬라이딩되는 슬라이딩 접시, 상기 슬라이딩 접시의 상기 오목홈의 반대면을 지지하는 지지부재, 상기 지지부재를 상기 슬라이딩 접시에 밀착시키고, 상기 슬라이딩 접시를 상기 회전디스크의 타면에 밀착시키는 가압 탄성부재를 포함하고, 상기 슬라이딩 접시와 상기 지지부재의 중심부에는 냉각수압이 전달되는 냉각수압 전달통로가 형성될 수 있다.
상기 냉각수압 전달통로를 지난 냉각수압이 상기 제어밸브로 전달되되, 상기 제어밸브로 전달된 냉각수압이 상기 냉각수압 전달통로 측으로 역류하지 않도록 하는 제2 체크밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 임펠러의 상기 회전디스크의 타면에 고정되어 상기 회전디스크와 함께 회전하며, 상기 냉각수압 전달홀에 대응하는 영역에 상기 냉각수압 전달홀의 내경보다 더 작은 필터 홀이 배열되어 형성되고, 상기 회전디스크와 상기 냉각수압 전달유닛 사이에 개재되는 필터 디스크를 더 포함할 수 있다.
상기 필터 홀에서 상기 회전디스크에 부착되는 입구측의 제1내경은 출구측의 내경보다 더 길 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라서, 엔진의 냉간 조건에서 실린더 블럭 및 실린더 헤드에 냉각수 제로 플로우(zero flow) 상태를 구현하여, 웜업 시간을 단축할 수 있고, 연료소모를 줄일 수 있으며, 난방 성능을 향상시킬 수 있다.
즉, 솔레노이드가 온 되며, 제1 체크밸브가 닫혀서, 냉각수압 챔버에 냉각수압이 형성되어, 슬라이더를 전진시켜 토출구를 폐쇄하고, 솔레노이드가 오프 되면, 제1 체크밸브가 열려서, 냉각수압 챔버에 냉각수압이 외부로 해소되어, 슬라이더를 후퇴시켜 토출구를 개방한다.
따라서, 실린더 헤드와 실린더 블럭으로 펌핑되는 냉각수를 제어하여 냉각수유동 정지 상태를 용이하게 구현할 수 있다.
뿐만 아니라, 임펠러의 뒤쪽 면에 필터 디스크를 배치하여, 필터 홀을 통해서 냉각수압을 전달함으로써, 안정성을 향상시키고, 이물질이 슬라이더 측으로 순환되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프유닛을 갖는 엔진 냉각시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프유닛에서 슬라이더가 토출측을 개방한 상태를 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프유닛에서 슬라이더가 토출측을 폐쇄한 상태를 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프유닛에서 냉각수압의 전달 흐름을 보여준다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각수 펌프유닛의 일부 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프유닛에서 필터 디스크의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프유닛에서 냉각수압 전달유닛의 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.
하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프유닛을 갖는 엔진 냉각시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 엔진 냉각시스템은 실린더 블럭(110), 실린더 헤드(100), 냉각수 펌프유닛(105), 냉각수 제어 밸브유닛(140), 저압 이지알 쿨러(155), 히터 코어(165), 이지알 밸브(160), 리저버(150), 라디에이터(135), 변속기 오일워머(130), 오일 쿨러(125), 고압 이지알 쿨러(120), 및 써모스탯(115)을 포함한다.
상기 실린더 블럭(110) 위에 상기 실린더 헤드(100)가 배치된다. 여기서, 상기 실린더 블럭(110)과 상기 실린더 헤드(100)를 엔진블럭(도면 부호 미표시)으로 지칭할 수 있다.
상기 냉각수 펌프유닛(105)은 상기 엔진블럭(100, 110)의 냉각수 입구측에 배치되고, 상기 냉각수 제어 밸브유닛(140)은 상기 엔진블럭(100, 110)에서 냉각수 출구측에 배치된다.
상기 냉각수 제어 밸브유닛(140)은 상기 저압 이지알 쿨러(155)와 상기 히터 코어(165)를 지나는 냉각수를 제어하고, 상기 이지알 밸브(160)를 지나는 냉각수를 제어하며, 상기 라디에이터(135)를 지나는 냉각수를 제어하고, 상기 변속기 오일워머(130)와 상기 오일 쿨러(125)를 지나는 냉각수를 제어할 수 있다.
상기 리저버(150)는 상기 라디에이터(135)로 연결된 냉각수라인에 연결되고, 상기 리저버(150)의 냉각수는 상기 냉각수 펌프유닛(105)의 흡입측으로 연결된다. 그리고, 상기 써모스탯(115)은 냉각수온에 따라서 개폐되며, 이는 설계사양에 따라서 설치위치가 변경될 수 있고, 설치되지 않을 수 있다.
상기 실린더 블럭(110)을 흐르는 냉각수온을 감지하는 블록 냉각수온 센서(145)가 배치되고, 상기 냉각수 제어 밸브유닛(140)을 흐르는 냉각수온을 감지하는 밸브 냉각수온 센서(146)가 배치된다.
본 발명의 실시예에서, 상기 냉각수 제어 밸브유닛(140)이 냉각수부품들로 냉각수를 분배하는 구조 등에 대해서는 공지기술을 참조한다. 아울러, 상기 냉각수 부품들(히터 코어, 및 라디에이터 등)의 구조 및 기능에 대해서도 공지기술을 참조한다.
상기 냉각수 펌프유닛(105)은 냉각수 부품들로부터 배출되는 냉각수를 흡입하고, 펌핑한다. 그리고, 상기 냉각수 펌프유닛(105)은 엔진의 회전속도(RPM), 운전부하(연료 분사량 등), 냉각수온 등에 따라서 상기 실린더 헤드(100)와 상기 실린더 블럭(110)으로 펌핑되는 냉각수를 제어할 수 있다.
상기 냉각수 펌프유닛(105)의 구조에 대해서는 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프유닛에서 슬라이더가 토출측을 개방한 상태를 보여주는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 냉각수 펌프(105)는 임펠러 하우징(220), 슬라이더(215), 펌프 하우징(210), 풀리(205), 샤프트(200), 지지부재(240), 냉각수압 전달홀(235), 날개(234)와 회전디스크(232)를 포함하는 임펠러(230), 및 리턴 탄성부재(245)를 포함한다.
상기 냉각수 펌프(105)의 일측에는 상기 슬라이더(215)를 움직이기 위한 액추에이터(400)가 장착되는데, 상기 액추에이터(400)는 냉각수압 전달유닛(250), 제1 체크밸브(275) 및 솔레노이드(270)를 포함하고, 제어 유닛(280)은 운행정보에 따라서 상기 솔레노이드(270)를 제어한다.
좀 더 상세하게 설명하면, 상기 샤프트(200)의 일단에는 상기 풀리(205)가 장착되고, 상기 풀리(205)는 엔진의 출력축으로부터 회전력을 전달받고 상기 샤프트(200)를 회전시킨다.
상기 샤프트(200)의 타단에는 상기 임펠러(230)가 장착되는데, 상기 임펠러(230)는 상기 샤프트(200)의 외주면에 장착되고, 디스크 형태의 회전디스크(232)와 상기 회전디스크(232)의 일면에 형성되는 날개(234)를 포함한다.
상기 임펠러(230)의 상기 회전디스크(232)와 상기 날개(234)가 회전하면서, 상기 샤프트(200)의 회전중심부로 냉각수를 흡입하고, 방사방향으로 냉각수를 펌핑하는데, 실질적으로 냉각수를 펌핑하는 부분은 상기 날개(234)이다.
상기 슬라이더(215)는 상기 임펠러(230)의 타면 측에 배치되고, 외측 가장자리 단부가 상기 임펠러(230)의 토출측을 폐쇄하도록 연장된다. 여기서, 상기 슬라이더(215)는 상기 임펠러(230)가 안쪽에 배치되는 컵 형태를 가지며, 상기 샤프트(200)가 중심부를 관통한다.
상기 리턴 탄성부재(245)는 상기 슬라이더(215)가 상기 임펠러(230)에서 멀어지고 후퇴하도록 상기 슬라이더(215)의 일면을 탄성 지지한다. 여기서, 상기 슬라이더(215)는 상기 샤프트(200)의 길이방향으로 왕복해서 움직이도록 배치되고, 상기 지지부재(240)는 상기 리턴 탄성부재(245)를 지지한다.
상기 임펠러(230)의 상기 회전디스크(232)의 일면에서 타면으로 냉각수압 전달홀(235)이 형성되고, 상기 냉각수압 전달홀(235)의 타측에 상기 냉각수압 전달유닛(250)이 배치된다.
상기 냉각수압 전달유닛(250)은 상기 냉각수압 전달홀(235)을 통해서 전달된 냉각수압을 상기 제1 체크밸브(275)로 공급하고, 상기 솔레노이드(270)가 작동되지 않은 상태에서, 상기 제1 체크밸브(275)로 전달된 냉각수압은 냉각수 펌프(105)의 토출측으로 바이패스 된다.
상기 솔레노이드(270)가 작동되는 상태에서, 상기 제1 체크밸브(275)로 전달된 냉각수압은 상기 냉각수압 챔버(260)로 충진되고, 상기 냉각수압 챔버(260)로 충진된 냉각수압은 상기 슬라이더(215)의 후면을 밀어서 상기 임펠러(230) 측으로 전진시킨다.
그리고, 전진된 상기 슬라이더(215)는 상기 리턴 탄성부재(245)를 압축시키고, 상기 임펠러(230)의 방사방향에 형성된 토출구를 차단한다. 반대로, 상기 솔레노이드(270)가 오프되면, 상기 냉각수압 챔버(260)의 압력은 토출측으로 바이패스되어 해소되고, 상기 슬라이더(215)는 상기 리턴 탄성부재(245)의 탄성력에 의해서 후퇴한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 임펠러(230)의 방사방향 일측으로 토출되는 냉각수는 상기 실린더 헤드(100)로 펌핑될 수 있고, 상기 임펠러(230)의 방사방향 타측으로 토출되는 냉각수는 상기 실린더 블럭(110)으로 펌핑될 수 있다. 여기서, 상기 슬라이더(215)의 위치에 따라서 토출구가 차단되거나, 개도율이 여러 단계로 제어되어 냉각수의 토출유량이 다단으로 제어될 수 있음은 자명한다.
또한, 상기 제1 체크밸브(275)와 상기 솔레노이드(270)는 제어밸브로 지칭될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프유닛에서 슬라이더가 토출측을 폐쇄한 상태를 보여주는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 슬라이더(215)가 전진되면, 토출구가 차단되어 상기 실린더 블럭(110)과 상기 실린더 헤드(100)로 냉각수가 펌핑되지 않는다. 반대로, 도 2와 같이, 상기 슬라이더(215)가 후진하면, 토출구가 개방되어 상기 실린더 블럭(110)과 상기 실린더 헤드(100)로 냉각수가 펌핑된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프유닛에서 냉각수압의 전달 흐름을 보여준다.
도 4를 참조하면, 상기 임펠러(230)가 회전하면, 냉각수압이 상기 냉각수압 전달홀(235)을 통해서 상기 냉각수압 전달유닛(250)으로 전달되고, 상기 냉각수압 전달유닛(250)은 냉각수압을 상기 제1 체크밸브(275)로 전달한다.
상기 제1 체크밸브(275)는 상기 솔레노이드(270)의 오프에 의해서 열리거나 상기 솔레노이드(270)의 온에 의해서 닫힌다.
따라서, 상기 제1 체크밸브(275)가 닫히면, 냉각수압이 상기 냉각수압 챔버(260)에 형성되어 상기 슬라이더(215)가 전진하고, 상기 실린더 헤드(100)와 상기 실린더 블럭(110)으로 냉각수가 펌핑되지 않고, 냉각수의 유동이 정지된다.
또한, 상기 제1 체크밸브(275)가 열리면, 상기 냉각수압 챔버(260)의 냉각수압이 토출측으로 해소되고, 상기 슬라이더(215)가 후진하며, 상기 실린더 헤드(100)와 상기 실린더 블럭(110)으로 냉각수가 펌핑된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각수 펌프유닛의 일부 단면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 임펠러(230)의 상기 회전디스크(232)의 타면과 상기 냉각수압 전달유닛(250)의 전면 사이에 필터 디스크(500)가 배치되고, 상기 필터 디스크(500)에는 상기 냉각수압 전달홀(235)과 대응하는 영역에 필터 홀(505)이 간격을 두고 배열된다.
상기 임펠러(230)의 상기 날개(234)에 의해서 만들어진 냉각수압은 상기 냉각수압 전달홀(235), 상기 필터 디스크(500)의 필터 홀(505), 및 상기 냉각수압 전달유닛(250)을 통해서 상기 제1 체크밸브(275)로 전달된다.
따라서, 상기 필터 디스크(500)의 상기 필터 홀(505)에 의해서 이물질이 걸러지고, 상기 필터 홀(505)은 안정적인 냉각수압을 전달할 수 있다.
여기서, 상기 필터 디스크(500)의 상기 필터 홀(505)은 출구보다 입구가 넓은 구조를 가지며, 실시예로써, 입구는 내경이 0.15mm일 수 있고, 출구는 내경이 0.1mm일 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각수 펌프유닛에서 필터 디스크의 평면도이다.
도 6을 참조하면, 상기 필터 디스크(500)의 회전방향으로 설정된 필터 홀 영역(507)에 상기 필터 홀(505)이 설정된 간격을 두고 형성되고, 상기 필터 홀 영역(507)은 상기 냉각수압 전달홀(235)이 형성된 위치와 대응하여 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 펌프유닛에서 냉각수압 전달유닛의 단면도이다.
도 7을 참조하면, 냉각수압 전달유닛(250)은 슬라이딩 접시(700), 가압 부재(705), 가압 탄성부재(710), 제2 체크밸브(720), 오목홈(702), 냉각수압 전달통로(715), 및 전달통로(252)을 포함한다.
상기 필터 디스크(500)는 상기 임펠러(230)의 상기 회전디스크(232)의 타면에 밀착되어 회전하고, 상기 슬라이딩 접시(700)는 상기 필터 디스크(500)의 외면에 밀착되되 슬라이딩되는 매끄러운 표면을 갖는다.
상기 슬라이딩 접시(700)는 상기 필터 디스크(500)의 외면에 대해서 오목한 오목홈(702)을 가지며, 가장자리가 면착되는 구조를 갖는다.
상기 가압 탄성부재(710)는 상기 가압 부재(705)를 탄성 지지하여, 상기 슬라이딩 접시(700)가 상기 필터 디스크(500)의 외면에 밀착되도록 한다.
그리고, 상기 슬라이딩 접시(700)와 상기 가압 부재(705)의 중심에는 냉각수압을 전달하는 냉각수압 전달통로(715)가 형성된다. 또한, 상기 제2 체크밸브(720)는 냉각수압이 상기 냉각수압 전달통로(715)를 통해서 상기 슬라이딩 접시(700) 측으로 역류하는 것을 방지한다.
상기 가압 부재(705), 상기 가압 탄성부재(710), 및 상기 제2 체크밸브(720)는 상기 전달통로(252)의 내부에 장착되는데, 냉각수압은 상기 임펠러(230)의 회전에 의해서 상기 날개(234)에 의해서 상기 회전디스크(232)의 일측에 형성된다.
형성된 냉각수압은 상기 회전디스크(232)의 상기 냉각수압 전달홀(235), 상기 필터 디스크(500)의 상기 필터 홀(505), 상기 슬라이딩 접시(700)의 상기 오목홈(702), 상기 냉각수압 전달통로(715), 및 상기 제2 체크밸브(720)를 통해서 상기 제1 체크밸브(275)로 전달된다.
전술한 바와 같이, 상기 솔레노이드(270)가 온 되며, 상기 제1 체크밸브(275)가 닫혀서, 상기 냉각수압 챔버(260)에 냉각수압이 형성되어, 상기 슬라이더(215)를 전진시켜 토출구를 폐쇄한다. 따라서, 냉각수유동정지가 구현된다.
상기 솔레노이드(270)가 오프되면, 상기 제1 체크밸브(275)가 열려서, 상기 냉각수압 챔버(260)에 냉각수압이 외부로 해소되어, 상기 리턴 탄성부재(245)가 상기 슬라이더(215)를 후퇴시켜 토출구를 개방한다. 따라서, 냉각수유동이 구현된다.
본 발명의 실시예에서, 상기 슬라이더의 위치를 감지하는 위치감지센서가 더 구성될 수 있으며, 상기 제어기는 상기 위치감지센서로부터 전송된 위치신호를 이용하여 상기 슬라이더의 위치를 연산하고, 연산된 위치를 이용하여 상기 슬라이더의 위치를 운행정보에 따라서 가변시킬 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
105: 냉각수 펌프 200: 샤프트
205: 풀리 210: 펌프 하우징
215: 슬라이더 220: 임펠러 하우징
230: 임펠러 232: 디스크
234: 날개 235: 냉각수압 전달홀
240: 지지부재 245: 리턴 탄성부재
250: 냉각수압 전달유닛 252: 하우징
260: 냉각수압 챔버 270: 솔레노이드
275: 제1 체크밸브 280: 제어 유닛
500: 필터 디스크 505: 필터 홀
507: 필터 홀 영역 700: 슬라이딩 접시
702: 오목홈 715: 냉각수압 전달통로
705: 가압 부재 710: 가압 탄성부재
720: 제2 체크밸브

Claims (20)

  1. 샤프트의 일측에 장착되어 냉각수를 펌핑하는 임펠러;
    상기 샤프트의 타측에 장착되어 회전력을 전달받는 풀리;
    상기 임펠러의 방사방향으로 토출되는 냉각수 토출측을 차단하거나 여러 단계로 개방하도록 상기 샤프트의 길이방향으로 움직이도록 배치되는 슬라이더; 및
    상기 슬라이더를 다단으로 움직여서 상기 슬라이더가 상기 토출측을 다단으로 개방하거나 폐쇄하는 액추에이터;를 포함하고,
    상기 액추에이터는, 상기 슬라이더를 전진시켜 상기 토출측을 폐쇄하는 압력이 충진되는 냉각수압 챔버와, 냉각수압을 상기 냉각수압 챔버로 공급하거나 상기 토출측으로 바이패스시키는 제어밸브와, 상기 임펠러에 의해서 생성된 냉각수압을 상기 제어밸브 측으로 전달하는 냉각수압 전달유닛을 포함하는 냉각수 펌프유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬라이더가 상기 토출측을 개방하도록 상기 슬라이더를 탄성 지지하는 리턴 탄성부재; 를 포함하는 냉각수 펌프유닛.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 냉각수압 챔버는 충진된 냉각수압이 상기 슬라이더를 밀도록 상기 슬라이더의 일측에 의해서 형성된 냉각수 펌프유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어밸브는,
    전송된 냉각수압이 상기 냉각수압 전달유닛으로 리턴되는 것을 방지하는 제1 체크밸브; 및
    상기 제1 체크밸브를 제어하는 솔레노이드; 를 포함하는 냉각수 펌프유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 임펠러는 회전중심부에서 방사방향으로 연장되는 회전디스크, 및 상기 회전디스크의 일면에는 냉각수를 방사방향으로 펌핑하는 날개를 포함하고, 상기 회전디스크의 일측에서 일면에서 타면으로 냉각수압 전달홀이 형성되는 냉각수 펌프유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 냉각수압 전달유닛은,
    상기 냉각수압 전달홀에 대응하여 오목한 오목홈이 형성되고, 가장자리 부분이 상기 회전디스크의 타면에 슬라이딩되는 슬라이딩 접시;
    상기 슬라이딩 접시의 상기 오목홈의 반대면을 지지하는 지지부재; 및
    상기 지지부재를 상기 회전디스크 측으로 탄성 지지하는 가압 탄성부재; 를 포함하고,
    상기 슬라이딩 접시와 상기 지지부재의 중심부에는 냉각수압이 전달되는 냉각수압 전달통로가 형성되는 냉각수 펌프유닛.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어밸브로 전달된 냉각수압이 상기 냉각수압 전달통로 측으로 역류하지 않도록 하는 제2 체크밸브; 를 더 포함하는 냉각수 펌프유닛.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 지지부재와 상기 가압 탄성부재가 내장되는 하우징; 을 더 포함하는 냉각수 펌프유닛.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 임펠러의 상기 회전디스크의 타면에 고정되어 상기 회전디스크와 함께 회전하며, 상기 냉각수압 전달홀에 대응하는 영역에 상기 냉각수압 전달홀의 내경보다 더 작은 필터 홀이 배열되어 형성되며, 상기 회전디스크와 상기 냉각수압 전달유닛 사이에 개재되는 필터 디스크; 를 더 포함하는 냉각수 펌프유닛.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 냉각수압 전달유닛은,
    상기 냉각수압 전달홀에 대응하여 오목한 오목홈이 형성되고, 가장자리 부분이 상기 필터 디스크의 외면에 슬라이딩되는 슬라이딩 접시;
    상기 슬라이딩 접시의 상기 오목홈의 반대면을 지지하는 지지부재;
    상기 지지부재를 상기 슬라이딩 접시에 밀착시키고, 상기 슬라이딩 접시를 상기 회전디스크의 타면에 밀착시키는 가압 탄성부재; 를 포함하고,
    상기 슬라이딩 접시와 상기 지지부재의 중심부에는 냉각수압이 전달되는 냉각수압 전달통로가 형성되는 냉각수 펌프유닛.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 필터 홀에서 상기 회전디스크에 부착되는 입구측의 제1내경은 출구측의 내경보다 더 긴 것을 특징으로 하는 냉각수 펌프유닛.
  13. 실린더 블럭 위에 배치되는 실린더 헤드; 및
    상기 실린더 블럭과 상기 실린더 헤드의 냉각수입구 측으로 각각 냉각수를 펌핑하는 냉각수 펌프유닛; 을 포함하고,
    상기 냉각수 펌프유닛은,
    회전하는 샤프트에 장착되어 냉각수를 펌핑하는 임펠러;
    상기 임펠러의 냉각수 토출측을 차단하거나 개방하도록 상기 샤프트의 길이방향으로 움직이도록 배치되는 슬라이더; 및
    상기 슬라이더를 움직여서 상기 슬라이더가 상기 토출측을 개방하거나 폐쇄하는 액추에이터;를 포함하고,
    상기 액추에이터는, 상기 슬라이더가 상기 토출측을 폐쇄하는 압력이 충진되는 냉각수압 챔버와, 냉각수압을 상기 냉각수압 챔버로 공급하거나 상기 토출측으로 바이패스시키는 제어밸브와, 상기 임펠러에 의해서 생성된 냉각수압을 상기 제어밸브 측으로 전달하는 냉각수압 전달유닛을 포함하는 냉각수 펌프유닛을 구비한 엔진 냉각시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 액추에이터는,
    상기 슬라이더가 상기 토출측을 개방하도록 상기 슬라이더를 탄성 지지하는 리턴 탄성부재; 를 포함하는 냉각수 펌프유닛을 구비한 엔진 냉각시스템.
  15. 삭제
  16. 제13항에 있어서,
    상기 임펠러는 회전중심부에서 방사방향으로 연장되는 회전디스크, 및 상기 회전디스크의 일면에는 냉각수를 방사방향으로 펌핑하는 날개를 포함하고, 상기 회전디스크의 일면에서 타면으로 냉각수압 전달홀이 형성되는 냉각수 펌프유닛을 구비한 엔진 냉각시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 냉각수압 전달유닛은,
    상기 냉각수압 전달홀에 대응하여 오목한 오목홈이 형성되고, 가장자리 부분이 상기 회전디스크의 타면에 슬라이딩되는 슬라이딩 접시;
    상기 슬라이딩 접시의 상기 오목홈의 반대면을 지지하는 지지부재;
    상기 지지부재를 상기 슬라이딩 접시에 밀착시키고, 상기 슬라이딩 접시를 상기 회전디스크의 타면에 밀착시키는 가압 탄성부재; 를 포함하고,
    상기 슬라이딩 접시와 상기 지지부재의 중심부에는 냉각수압이 전달되는 냉각수압 전달통로가 형성되는 냉각수 펌프유닛을 구비한 엔진 냉각시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 냉각수압 전달통로를 지난 냉각수압이 상기 제어밸브로 전달되되, 상기 제어밸브로 전달된 냉각수압이 상기 냉각수압 전달통로 측으로 역류하지 않도록 하는 제2 체크밸브; 를 더 포함하는 냉각수 펌프유닛을 구비한 엔진 냉각시스템.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 임펠러의 상기 회전디스크의 타면에 고정되어 상기 회전디스크와 함께 회전하며, 상기 냉각수압 전달홀에 대응하는 영역에 상기 냉각수압 전달홀의 내경보다 더 작은 필터 홀이 배열되어 형성되고, 상기 회전디스크와 상기 냉각수압 전달유닛 사이에 개재되는 필터 디스크; 를 더 포함하는 냉각수 펌프유닛을 구비한 엔진 냉각시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 필터 홀에서 상기 회전디스크에 부착되는 입구측의 제1내경은 출구측의 내경보다 더 긴 것을 특징으로 하는 냉각수 펌프유닛을 구비한 엔진 냉각시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2546495Y2 (ja) 1990-09-25 1997-09-03 マツダ株式会社 エンジンのシリンダブロック構造
KR101264576B1 (ko) 2012-11-08 2013-05-14 지엠비코리아 주식회사 차량 엔진의 냉각수용 워터펌프
JP2016217156A (ja) * 2015-05-14 2016-12-22 アイシン精機株式会社 流体圧ポンプ

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