KR20000032589A - 차량용 워터펌프의 마그네틱 풀리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서모스탯과 바이패스 호스없이도 냉각수의 온도 조절 및 순환이 가능하고, 워터 펌프의 수명을 연장하기 위하여, 일단에 임펠러가 결합된 펌프축과, 상기 펌프축에 삽입된 베어링과, 상기 베어링의 외주면에 결합되어 엔진의 회전력을 전달받아 회전하는 풀리와, 중심이 상기 펌프축과 결합되며 구동전압이 공급된 때에만 상기 풀리의 회전력을 펌프축에 전달하도록 상기 풀리의 일측면에 설치한 마그네트 클러치와, 엔진의 워터자켓 내에 설치되어 수온감지신호를 출력하는 수온 감지 센서와, 구동지시신호의 입력에 응답하여 상기 마그네트 클러치로 구동전압을 공급하는 마그네트 구동부와, 상기 수온감지신호에 응답하여 냉각수의 온도가 미리 설정된 기준 온도 이상일 경우 상기 마그네트 구동부로 구동지시신호를 출력하는 제어부를 포함하여 구성하는 차량용 워터 펌프의 마그네틱 풀리 장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 워터 펌프의 마그네틱 풀리 장치

본 발명은 차량용 워터 펌프의 마그네틱 풀리 장치에 관한 것으로서, 특히 엔진 내의 냉각수 온도에 따라 엔진에서부터 워터 펌프로의 구동력을 차단하거나 연결하는 차량용 워터 펌프의 마그네틱 풀리 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술의 실시예에 따른 엔진 및 냉각 장치 내의 냉각수 흐름을 나타낸 개략도이다.

통상적으로, 차량용 엔진의 수냉식 냉각 장치는 라디에이터(20), 냉각팬(40), 워터 펌프(50)를 구비한다.

상기 라디에이터(20)는 냉각수에 의해 전달된 엔진(10)의 열을 공기중으로 방출하는 역할을 하며, 상부 탱크(22)와 하부 탱크(24) 그리고 냉각 튜브(26)와 냉각핀(28)으로 구성된다. 상기 상부 탱크(22)는 엔진(10)의 실린더 헤드(12) 내에 형성한 워터 자켓과 상부 호스(32)로 연결되고, 상기 하부 탱크(24)는 엔진(10)의 실린더 블록(14) 내에 형성한 워터 자켓과 하부 호스(34)로 연결되며, 상기 상부 호스(32)와 실린더 블록(14)의 워터 자켓간은 바이패스 호스(36)로 연결된다. 상기 상부 호스(32) 내에는 냉각수 온도에 따라 냉각수의 흐름을 라디에이터(20)의 상부 탱크(22) 혹은 바이패스 호스(36)로 전환시키는 서모 스탯(30)이 설치되어 있다.

상기 냉각팬(40)은 차량이 서행중이거나 정차시 냉각에 필요한 충분한 공기를 공급함으로써 라디에이터(20)와 엔진(10)의 냉각을 돕는 역할을 하며, 구동 방식에 따라 기계식, 유체식 및 전기식으로 나뉘어진다. 엔진(10)의 운전 상태에 따라 냉각에 필요한 공기량이 다르므로, 엔진(10)의 작동 온도에 따라 작동이 조절되는 전기식이 주로 사용되고 있다.(도면에 도시된 냉각팬은 펌프축에 결합되어 회전하는 기계식 냉각팬이다.)

상기 워터 펌프(50)는 엔진(10)의 구동력을 크랭크축 풀리(16)로부터 전달받아 냉각수를 순환시키는 역할을 수행하는데, 일단에 임펠러(56)가 결합된 펌프축(54)과, 상기 펌프축(54)에 결합되어 상기 크랭크축 풀리(16)와 상호 연결된 벨트(58)를 통해 엔진(10)의 구동력을 펌프축(56)으로 전달하는 풀리(52)로 구성된다. 주로 래디얼 펌프가 이용된다.

그러나, 종래의 실시예에 따른 워터 펌프(50)는 엔진(10)이 회전하는 한 계속해서 구동하므로, 일정 온도에 도달하지 않은 냉각수가 라디에이터(20)로 흘러들어가지 않고 다시 엔진(10)으로 돌아오도록 하기 위한 서모 스탯(30)과 바이패스 호스(36)가 필수적이어서 엔진(10)의 냉각 장치 구조가 지나치게 복잡하였다. 또한, 상기와 같이 엔진(10)이 회전하는 한 계속해서 구동하는 워터 펌프(50)는 내부 구성 요소의 마모 등으로 인해 그 수명이 짧아지는 문제점도 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 서모스탯과 바이패스 호스가 필요없는 차량용 워터 펌프의 마그네틱 풀리 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 워터 펌프의 수명을 연장하기 위한 차량용 워터 펌프의 마그네틱 풀리 장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차량용 워터 펌프에 있어서, 일단에 임펠러가 결합된 펌프축과, 상기 펌프축에 삽입된 베어링과, 상기 베어링의 외주면에 결합되어 엔진의 회전력을 전달받아 회전하는 풀리와, 중심이 상기 펌프축과 결합되며 구동전압이 공급된 때에만 상기 풀리의 회전력을 펌프축에 전달하도록 상기 풀리의 일측면에 설치한 마그네트 클러치와, 엔진의 워터자켓 내에 설치되어 수온감지신호를 출력하는 수온 감지 센서와, 구동지시신호의 입력에 응답하여 상기 마그네트 클러치로 구동전압을 공급하는 마그네트 구동부와, 상기 수온감지신호에 응답하여 냉각수의 온도가 미리 설정된 기준 온도 이상일 경우 상기 마그네트 구동부로 구동지시신호를 출력하는 제어부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 기술의 실시예에 따른 엔진 및 냉각 장치 내의 냉각수 흐름을 나타낸 개략도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마그네틱 풀리 장치를 구비한 엔진의 냉각수 흐름을 나타낸 개략도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 제어 과정을 나타낸 흐름도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 엔진 20 : 라디에이터

50 : 워터 펌프 52 : 풀리

54 : 펌프축 56 : 임펠러

60 : 베어링 70 : 마그네트 클러치

72 : 마그네트 74 : 클러치 플레이트

80 : 마그네트 구동부 90 : 제어부

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각수 흐름 조절 장치를 구비한 엔진의 냉각수 흐름을 나타낸 개략도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 제어 과정을 나타낸 흐름도로서, 이는 제어부의 메모리 내에 마스크된 프로그램이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 워터 펌프(50)는 일단에 임펠러(56)가 결합된 펌프축(54)과, 상기 펌프축(54)에 삽입된 베어링(60)과, 상기 베어링(60)의 외주면에 결합된 풀리(52)와, 상기 풀리(52)의 일측면에 설치한 마그네트 클러치(70)로 구성된다.

상기 풀리(52)는 크랭크축 풀리(16)와 벨트(58)로 연결되어 있어 엔진(10)이 구동중인 경우에는 항상 회전하나, 상기 베어링(60)으로 인하여 풀리(52)의 회전력이 펌프축(54)에 바로 전달되지는 않는다.

상기 마그네트 클러치(70)는 상기 펌프축(54)에 결합된 클러치 플레이트(74)와, 상기 풀리 내에 클러치 플레이트(74)의 측면과 인접하도록 설치되며 구동전압이 공급될 때 자기력을 발생하는 마그네트(72)로 이루어진다. 상기 마그네트(72)에 구동전압이 공급되면 자기력이 발생하고, 이와 같이 발생한 자기력으로 인하여 클러치 플레이트(74)와 마그네트(72)가 결합된다. 그러면, 상기 풀리(52)의 회전력이 클러치 플레이트(74)를 통해 펌프축(54)에 전달되고, 상기 펌프축(54)에 결합된 임펠러(56)의 회전으로 인해 엔진(10) 내의 냉각수 순환이 재개된다.

참조부호 SE는 수온 감지 센서로서, 엔진(10)의 워터 자켓 내에 설치되어 수온감지신호를 출력한다. 즉, 상기 수온 감지 센서 SE는 엔진(10)의 워터 자켓 내를 순환하는 냉각수의 온도에 따라 상이한 출력값을 출력함으로써, 냉각수의 현재 온도를 판단할 수 있는 정보를 제공한다.

참조부호 80은 마그네트 구동부로서, 구동지시신호의 입력에 응답하여 상기 마그네트 클러치(70)의 마그네트(72)로 구동전압을 공급한다.

참조부호 90은 제어부로서, 상기 수온 감지 센서 SE로부터 출력된 수온감지신호에 응답하여 냉각수의 온도가 미리 설정된 기준 온도 이상일 경우 상기 마그네트 구동부(80)로 구동지시신호를 출력한다.

상기 제어부의 제어 과정을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

102과정에서 상기 제어부(90)는 엔진(10)의 워터 자켓 내에 설치된 수온 감지 센서 SE로부터 입력된 수온감지신호에 응답하여, 104과정에서 상기 수온감지신호에 의해 연산된 엔진(10) 내의 냉각수 온도와 미리 설정된 기준 온도를 비교하고, 만일 상기 냉각수 온도가 미리 설정된 기준 온도 이상일 경우, 상기 제어부(90)는 106과정에서 마그네트 클러치(70)의 마그네트(72)로 구동전압을 공급하도록 마그네트 구동부(80)에 구동지시신호를 출력한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 엔진(10) 내의 냉각수 순환 과정을 살펴보면 다음과 같다.

엔진 구동 초기에는 엔진(10) 내의 냉각수 온도가 낮은 상태이므로, 상기 제어부(90)는 수온 감지 센서 SE로부터 출력된 수온감지신호에 의해 냉각수의 온도가 설정 온도 이하임을 판단한다. 따라서, 상기 제어부(90)는 마그네트 구동부(80)로 구동지시신호를 출력하지 않으므로, 워터 펌프(50) 내의 마그네트 클러치(70)는 풀리(52)와 단락된 상태를 유지하고 그로 인해 상기 풀리(52)의 회전력이 펌프축(54)에 전달되지 않으므로 임펠러(56)가 회전하지 않는다.

이때, 엔진(10) 내의 냉각수 순환은 데워진 물이 실린더 헤드(12) 쪽으로 상승하고, 차가운 물은 실린더 블록(14) 쪽으로 하강하는 자연 대류에 의해 이루어진다. 또한, 워터 펌프(50)가 작동하고 있지 않은 상태이므로 엔진(10) 내의 냉각수가 라디에이터(20)로 이송되지 않는다.

엔진 구동후 일정 시간이 경과하면, 엔진(10) 내의 냉각수 온도가 상승하기 시작한다. 이어, 상기 제어부(90)는 수온 감지 센서 SE로부터 출력된 수온감지신호로부터 엔진(10) 내의 냉각수 온도가 설정 온도 이상임을 감지하면, 마그네트 구동부(80)로 구동지시신호를 출력하여 마그네트 클러치(70)의 마그네트(72)에 구동전압을 공급하도록 한다.

상기 워터 펌프(50) 내에 설치된 마그네트(72)에 구동전압이 공급되면, 단락되어 있던 마그네트(72)와 클러치 플레이트(74)가 자기력에 의해 결합한다. 그러면, 풀리(52)의 회전력이 클러치 플레이트(74)를 통해 펌프축(54)에 전달되고, 상기 펌프축(54) 단부에 결합되어 있는 임펠러(56)가 회전하여 엔진(10) 내의 강제 순환이 시작된다.

즉, 워터 펌프(50)가 구동됨에 따라 실린더 헤드(12)의 냉각수는 상부 호스(32)를 통해 라디에이터(20)의 상부 탱크(22)로 이송되고, 상기 라디에이터(20)의 냉각 튜브(26) 및 냉각핀(28)을 통과하면서 냉각된 냉각수는 라디에이터(20)의 하부 탱크(24)로부터 실린더 블록(14)으로 이송된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 엔진(10)의 냉각은, 냉각수 온도에 따라 구동 여부가 결정되는 워터 펌프(50)에 의해 이루어지며, 상기 워터 펌프(50)의 구동여부는 워터 펌프(50) 내에 설치된 마그네트 클러치(70)의 단락 혹은 결합에 따라 결정된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량용 워터 펌프의 마그네틱 풀리 장치는 냉각수의 온도 조절을 위해 이용되던 서모스탯과 바이패스 호스없이도 냉각수 흐름 조절이 가능하므로 엔진의 냉각 장치 구조가 간단해지고, 그에 따라 엔진의 제조 원가가 절감되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 차량용 워터 펌프에 있어서,

   일단에 임펠러가 결합된 펌프축과,

   상기 펌프축에 삽입된 베어링과,

   상기 베어링의 외주면에 결합되어 엔진의 회전력을 전달받아 회전하는 풀리와,

   중심이 상기 펌프축과 결합되며 구동전압이 공급된 때에만 상기 풀리의 회전력을 펌프축에 전달하도록 상기 풀리의 일측면에 설치한 마그네트 클러치와,

   엔진의 워터자켓 내에 설치되어 수온감지신호를 출력하는 수온 감지 센서와,

   구동지시신호의 입력에 응답하여 상기 마그네트 클러치로 구동전압을 공급하는 마그네트 구동부와,

   상기 수온감지신호에 응답하여 냉각수의 온도가 미리 설정된 기준 온도 이상일 경우 상기 마그네트 구동부로 구동지시신호를 출력하는 제어부를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 차량용 워터 펌프의 마그네틱 풀리 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 마그네트 클러치는,

   상기 펌프축에 결합된 클러치 플레이트와,

   상기 풀리 내에 클러치 플레이트와 인접하도록 설치되며 구동전압이 공급될 때 자기력을 발생하는 마그네트로 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 워터 펌프의 마그네틱 풀리 장치.