KR200213864Y1 - 기어식 워터펌프 - Google Patents

Abstract

본 고안은 베벨기어에 의해서 회전되는 임펠러를 이용하여 냉각수를 흡입하는 워터펌프를 기어식으로 구성함으로써, 유동저항을 줄여 토출량을 증대시키고 동력전달 효율을 높일 수 있는 기어식 워터펌프에 관한 것으로, 이 기어식 워터펌프의 구성을 보면, 일단에는 벨트를 개재하여 크랭크축으로부터 전달되는 회전력에 의해서 구동되는 워터펌프 풀리(24)가 고정되고 타단에는 구동기어(46)가 일체로 형성된 펌프 구동축(44)과, 라디에이터로부터 냉각수가 유입되는 유입구(42a) 및 유입된 냉각수를 엔진으로 공급하는 유출구(42b)를 지닌 펌프 하우징(42)과, 구동기어(46)와 치합되는 종동기어(48)에 일체로 형성되어 있으며, 펌프 하우징(42)의 유입구(42a)를 통해 유입된 냉각수를 유출구(42b)로 토출하는 임펠러(50)로 이루어져 있다.

Description

기어식 워터펌프

본 고안은 기어식 워터펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 베벨기어에 의해서 회전되는 임펠러를 이용하여 냉각수를 흡입하는 워터펌프를 기어식으로 구성함으로써, 유동저항을 줄여 토출량을 증대시키고 동력전달 효율을 높일 수 있는 기어식 워터펌프에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차용 엔진에서 혼합기의 연소시에 발생되는 연소열은 상당히 고온이며, 이 열의 상당량은 실린더 블록이나 실린더헤드 및 피스톤 등에 전달된다. 따라서, 차량에서는 엔진의 과열을 방지함과 동시에, 피스톤이나 피스톤 링과 같은 각각의 부품들이 일정온도 이상으로 상승되는 것을 막아 내구성을 증대시키고 그 기능을 최적화하기 위해 냉각장치를 사용한다.

차량에서는 통상, 도 1에 도시한 바와 같은 수냉식 냉각장치를 사용하고 있다. 엔진을 구성하는 실린더 블록(2)의 내부에는 피스톤이 상하로 왕복이동하는 다수의 실린더 라이너(2a)가 형성되어 있으며, 실린더 블록(2)의 상부에는 실린더 헤드(4)가 조립되어 있다. 실린더 블록(2)의 하부에는 엔진 오일이 내장되어 있는 오일팬(6)이 부착되어 있다.

수냉식 냉각장치의 전체적인 구성을 보면, 엔진에서 배출되는 고온의 냉각수를 냉각시키는 라디에이터(12)와, 냉각수의 온도에 따라 개폐되어 냉각수를 라디에이터로 보내거나 다시 엔진 내부로 순환시키는 써머스탯(18)과, 냉각수를 압송하여 엔진의 실린더 블록(2)에 형성된 워터재킷(8)과 실린더 헤드(4)에 형성된 워터재킷(10)으로 공급하는 워터펌프(20)로 이루어져 있다. 실린더 헤드(4)에서 배출되는 냉각수는 상부호스(14)를 통해 라디에이터(12)로 보내지며, 라디에이터(12)에서 냉각된 냉각수는 하부호스(16)를 통해 실린더 블록(2)으로 공급된다.

도 2는 종래의 워터펌프를 도시한 단면도이다. 종래의 워터펌프(20)에는 벨트(B)를 통해 크랭크축 풀리와 연동되는 워터펌프 풀리(24)가 장착되어 있으며, 워터펌프 풀리(24)의 회전에 의해서 펌프 구동축(26)이 회전된다. 펌프 구동축(26)의 일단에는 상기한 워터펌프 풀리(24)가 고정되어 있으며, 타단에는 임펠러(30)가 고정되어 있다. 따라서, 워터펌프 풀리(24)를 통해 펌프 구동축(26)이 회전하게 되면, 펌프 구동축(26)의 일단에 고정되어 있는 임펠러(30)가 회전되면서 냉각수를 흡입하여 실린더 블록에 형성된 워터재킷으로 공급한다. 펌프 구동축(26)에는 냉각수의 배출을 막기 위한 시일(28)이 끼워져 있다.

이러한 구성을 지닌 종래의 기어식 워터펌프의 흡입구조는 상하 흡입식으로서, 임펠러의 외접 토출방식을 채용하기 때문에, 임펠러에 의해 냉각수가 토출되는 과정에서 유로저항이 과다하게 증대됨으로써, 공동화(cavitation)현상이 발생되어 토출유량이 감소된다. 그러므로, 토출유량을 증대시키기 위해 워터펌프의 용량을 높여야 하며, 그에 따라서 엔진의 동력손실이 증대되어 연료소모가 늘어나는 문제가 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 본 고안은 펌프 구동축의 일단에 베벨기어를 형성한 다음, 이 베벨기어를 통해서 내부에 다수의 블레이드를 지닌 임펠러를 구동시켜 냉각수를 토출할 수 있는 기어식 워터펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 수냉식 냉각장치의 구조를 개략적으로 도시한 구성도,

도 2는 종래의 워터펌프를 도시한 단면도,

도 3은 본 고안에 따른 기어식 워터펌프를 도시한 단면도,

도 4는 도 3에서 선 A-A를 따라 취한 단면도.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

40:워터펌프 42:펌프 하우징

42a, 42b:유입구, 유출구 44:펌프 구동축

46:구동기어 48:종동기어

50:임펠러 50a:블레이드

52, 54:트러스트 베어링

상술한 본 고안의 목적은 엔진에서 배출되는 고온의 냉각수를 냉각시키는 라디에이터와, 냉각수의 온도에 따라 개폐되어 냉각수를 라디에이터로 보내거나 다시 엔진 내부로 순환시키는 써머스탯을 포함하는 자동차용 냉각장치에 있어서, 일단에는 벨트를 개재하여 크랭크축으로부터 전달되는 회전력에 의해서 구동되는 워터펌프 풀리가 고정되고 타단에는 구동기어가 일체로 형성된 펌프 구동축과, 라디에이터로부터 냉각수가 유입되는 유입구 및 유입된 냉각수를 엔진으로 공급하는 유출구를 지닌 펌프 하우징과, 구동기어와 치합되는 종동기어에 일체로 형성되어 있으며, 펌프 하우징의 유입구를 통해 유입된 냉각수를 유출구로 토출하는 임펠러로 이루어진 것을 특징으로 하는 기어식 워터펌프에 의해 달성된다.

이하, 첨부한 도 3을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 기어식 워터펌프에 대하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 고안에 따른 기어식 워터펌프를 도시한 단면도이다.

라디에이터를 지나면서 냉각된 냉각수를 흡입하여 엔진의 실린더 블록으로 공급하는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 워터펌프(40)에서는 서로 90°의 각도로 치합되어 있는 베벨기어를 이용하여 임펠러(50)를 회전시키는 방식을 채용하였다. 베벨기어로 이루어진 구동기어(46)는 워터펌프 풀리(24)에 의해 회전되는 펌프 구동축(44)의 일단에 고정되어 있다. 워터펌프 풀리(24)는 종래와 마찬가지로, 벨트(B)를 통해 전달되는 크랭크축의 회전력에 의해 구동되는 것으로, 베어링(56)에 의해 펌프 하우징(42)내에 회전 가능하게 장착되어 있다. 펌프 하우징(42)에는 냉각수가 유입되는 유입구(42a)와 함께, 이 유입구(42a)를 통해 흡입된 냉각수를 엔진으로 공급하는 유출구(42b)가 형성되어 있다.

펌프 구동축(44)의 일단에 일체로 형성되어 있는 구동기어(46)는 종동기어(48)와 치합되어 있으며, 종동기어(48)에는 냉각수를 흡입하여 토출시키는 임펠러(50)가 일체로 형성되어 있다. 임펠러(50)가 일체로 형성되어 있는 종동기어(48)는 트러스트 베어링(52, 54)에 의해서 펌프 하우징(42)에 회전 가능하게 장착되어 있다.

또한, 임펠러(50)의 내부에는 도 4에 도시된 바와 같은 다수의 블레이드(50a)가 형성되어 있어, 구동기어(46)에 의해 종동기어(48)가 회전하게 되면, 임펠러(50)도 함께 회전되면서 냉각수를 흡입하게 된다. 이와 같이, 임펠러(50)가 원통형의 내접 토출방식으로 이루어져 있어, 유로저항을 최소화할 수 있다.

다음에는 이러한 구성을 지닌 기어식 워터펌프(40)의 작동과정을 설명한다.

벨트(B)를 통해 전달되는 크랭크축의 회전력에 의해서 워터펌프 풀리(24)가 회전하게 되면, 워터펌프 풀리(24)가 고정되어 있는 펌프 구동축(44)이 함께 회전하기 시작한다. 그에 따라서, 펌프 구동축(44)에 일체로 형성되어 있는 구동기어(46)가 회전되면서 종동기어(48)를 함께 회전시키게 되고, 종동기어(48)에 일체로 형성되어 있는 임펠러(50)가 회전하게 된다. 임펠러(50)가 회전되면서 내부의 블레이드(50a)를 통해 유체를 압축하게 됨으로써, 펌프 하우징(42)의 유입구(42a)를 통해 유입된 냉각수는 유출구(42b)를 통해 엔진의 실린더 블록 내부로 공급되어 관련 부품들을 냉각하게 된다.

이상으로 설명한 본 고안에 의하면, 펌프 구동축의 일단에 베벨기어를 형성한 다음, 이 베벨기어를 통해서 내부에 다수의 블레이드를 지닌 임펠러를 구동시켜 냉각수를 흡입하므로, 유동저항이 줄어들어 캐비테이션의 발생이 억제되며 토출유량을 향상시킬 수 있다. 그에 따라, 작은 용량의 워터펌프를 채용하여도 동일 유량의 냉각수를 토출할 수 있기 때문에 엔진의 동력손실이 줄어들게 되어 연료의 소모를 줄일 수 있으며, 엔진의 전체적인 중량이 감소되는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 엔진에서 배출되는 고온의 냉각수를 냉각시키는 라디에이터와, 냉각수의 온도에 따라 개폐되어 냉각수를 라디에이터로 보내거나 다시 엔진 내부로 순환시키는 써머스탯을 포함하는 자동차용 냉각장치에 있어서,

   일단에는 벨트(B)를 개재하여 크랭크축으로부터 전달되는 회전력에 의해서 구동되는 워터펌프 풀리(24)가 고정되고 타단에는 구동기어(46)가 일체로 형성된 펌프 구동축(44)과,

   라디에이터로부터 냉각수가 유입되는 유입구(42a) 및 유입된 냉각수를 엔진으로 공급하는 유출구(42b)를 지닌 펌프 하우징(42)과,

   상기 구동기어(46)와 치합되는 종동기어(48)에 일체로 형성되어 있으며, 상기 펌프 하우징(42)의 유입구(42a)를 통해 유입된 냉각수를 상기 유출구(42b)로 토출하는 임펠러(50)로 이루어진 것을 특징으로 하는 기어식 워터펌프.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 임펠러(50)의 내벽상에는 다수의 블레이드(50a)가 형성된 것을 특징으로 하는 기어식 워터펌프.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 종동기어(48)는 트러스트 베어링(52, 54)에 의해서 상기 펌프 하우징(42)에 회전 가능하게 지지되는 있는 것을 특징으로 하는 기어식 워터펌프.
4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 구동기어(46)와 종동기어(48)는 대략 90°의 각도로 치합되는 베벨기어로 구성된 것을 특징으로 하는 기어식 워터펌프.