KR20050039905A - 워터펌프의 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 워터펌프의 구동장치에 관한 것으로서, 특히 워터펌프 풀리에 끼워진 구동축에 고속기어와 저속기어를 형성하고, 상기 고속기어와 저속기어에 맞물려 회전하는 종동 고속기어와 저속기어를 하우징 내에 형성하며, 임펠러에 축지된 작동축의 내측에 엔진 운전조건에 따라 전후진하는 가변축을 내장하되, 상기 가변축의 끝부분에 종동 고속기어 또는 종동 저속기어와 선택적으로 맞물리면서 임펠러의 회전속도를 가변시키는 무빙기어를 형성하므로서, 냉간시동 또는 저속 구동시 임펠러가 저속으로 회전하면서 냉각수의 순환속도를 저하시켜 웜업시간의 단축 및 히터성능이 향상되고, 고속 구동시에는 임펠러가 고속으로 회전하면서 냉각수의 순환속도가 빨라져 원활한 냉각성능이 유지되도록 하며, 임펠러의 회전속도가 기어비 변환에 의해 제어되므로 과부하방지에 따른 내구성 향상의 효과를 기대할 수 있도록 한 워터펌프의 구동장치에 관한 것이다.

Description

워터펌프의 구동장치{Driving device of water pump}

본 발명은 워터펌프의 구동장치에 관한 것으로서, 특히 냉간시동 또는 저속 구동시 임펠러가 저속으로 회전하면서 냉각수의 순환속도를 저하시켜 웜업시간의 단축 및 히터성능이 향상되고, 고속 구동시에는 임펠러가 고속으로 회전하면서 냉각수의 순환속도가 빨라져 원활한 냉각성능이 유지되도록 하며, 임펠러의 회전속도가 기어비 변환에 의해 제어되므로 과부하방지에 따른 내구성 향상의 효과를 기대할 수 있도록 한 워터펌프의 구동장치에 관한 것이다.

종래의 워터펌프 구동장치는 도 3 에 도시된 바와같이, 크랭크 풀리와 벨트로서 연결되는 워터펌프 풀리(20)에 구동축(21)이 축지되고, 상기 구동축(21)의 타측 끝단에 냉각수를 강제 순환시키는 임펠러(22)가 결합된 구성이다.

이러한 종래의 워터펌프 구동장치는 크랭크풀리로 부터 전달된 회전력에 의해 워터펌프 풀리(20)가 회전하고, 상기 워터펌프 풀리(20)에 축지된 구동축(21)이 워터펌프 풀리(20)로부터 전달된 회전력에 의해 회전하면서 임펠러(22)를 구동시켜 냉각수가 순환되도록 하고 있다.

그러나, 종래의 워터펌프 구동장치는 엔진 시동과 동시에 크랭크 풀리를 통해 전달된 회전력으로 회전하면서 냉각수를 순환시키는 것이기 때문에 냉간시동 후 아이들(Idle) 또는 저속 주행시 실제 필요한 냉각수 양보다 많은 양을 펌핑하여 동력손실을 유발함은 물론 냉각수의 웜업 시간을 지연시키게되고, 이로인해 시동 후 초기에 배출되는 배기가스의 유해성분 배출량이 증가할뿐만 아니라 히터성능이 저감되는 문제점이 발생하였다.

또한 종래 워터펌프의 성능을 결정하는 펌프의 회전수가 엔진 구동축(크랭크 풀리)에 벨트로 연결된 워터펌프 풀리와 크랭크 풀리 상호간의 풀리비에 의해서만 결정되기 때문에 워터펌프 성능을 필요에 따라 가변적으로 향상시킬 수 없는 문제점이 있었다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 워터펌프 풀리에 끼워진 구동축에 고속기어와 저속기어를 형성하고, 상기 고속기어와 저속기어에 맞물려 회전하는 종동 고속기어와 저속기어를 하우징 내에 형성하며, 임펠러에 축지된 작동축의 내측에 엔진 운전조건에 따라 전후진하는 가변축을 내장하되, 상기 가변축의 끝부분에 종동 고속기어 또는 종동 저속기어와 선택적으로 맞물리면서 임펠러의 회전속도를 가변시키는 무빙기어를 형성하므로서, 냉간시동 또는 저속 구동시 임펠러가 저속으로 회전하면서 냉각수의 순환속도를 저하시켜 웜업시간의 단축 및 히터성능이 향상되고, 고속 구동시에는 임펠러가 고속으로 회전하면서 냉각수의 순환속도가 빨라져 원활한 냉각성능이 유지되도록 하며, 임펠러의 회전속도가 기어비 변환에 의해 제어되므로 과부하방지에 따른 내구성 향상의 효과를 기대할 수 있도록 한 워터펌프의 구동장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은,

워터펌프 풀리의 회전력을 임펠러에 전달하는 구동장치에 있어서,

상기 워터펌프 풀리의 구동축의 일부를 수용하도록 하우징을 형성하고, 상기 구동축의 일단에 직경이 상대적으로 큰 고속기어와 직경이 상대적으로 작은 저속기어를 일정간격으로 형성하고, 상기 고속기어와 저속기어에 각각 직경이 작은 종동 고속기어와 직경이 큰 종동 저속기어가 외접하도록 형성하되,

상기 종동 고속기어와 종동 저속기어의 중심에 일정크기의 제 1 및 제 2 내접기어를 형성하고,

임펠러와 연결된 작동축의 일측 끝단에 냉각수의 온도에 따라 수축 또는 팽창하는 왁스체를 내장하고, 상기 왁스체의 팽창시 작동축으로부터 종동기어를 향해 출몰하는 가변축을 상기 왁스체에 접하도록 작동축의 내부에 삽입하며,

상기 가변축의 끝단에 제 1 및 제 2 내접기어에 선택적으로 맞물리면서 임펠러가 고속 또는 저속으로 회전하는 무빙기어를 형성하고,

상기 무빙기어와 하우징 사이에 리턴스프링이 개재되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면 도 1 과 도 2 를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도면부호 1 은 워터펌프 풀리를 나타내며, 상기 워터펌프 풀리(1)는 벨트(3)에 의해 크랭크 풀리(2)에 연결되어 있다.

도면부호 5 는 워터펌프 풀리(1)의 회전력을 임펠러(4)에 전달하는 동력전달계가 설치되는 하우징을 나타내며, 상기 워터펌프 풀리(1)에 축지된 구동축(6)의 일단이 상기 하우징(5) 내부로 삽입되어 있다.

상기 구동축(6)의 선단부에는 직경이 상대적으로 큰 고속기어(7)와 직경이 상대적으로 작은 저속기어(8)가 일정간격으로 설치되고, 상기 하우징(5) 내부에는 상기 고속기어(7) 및 저속기어(8)와 맞물리기 위한 종동 고속기어(9)와 종동 저속기어(11)가 내장된다.

상기 종동 고속기어(9)는 고속기어(7)에 비해 직경이 작고, 상기 종동 저속기어(11)는 저속기어(8)에 비해 직경이 더 크게 형성되며, 각각의 종동 고속기어(9)와 종동 저속기어(8)의 중심에는 제 1 내접기어(10)와 제 2 내접기어(12)가 형성되어 있다.

한편, 임펠러(4)가 축지되는 작동축(13)을 중공형으로 형성하고, 상기 작동축(13)의 내측에 냉각수의 온도에 따라 수축 또는 팽창하는 왁스체(17)를 내장한다.

그리고, 상기 작동축(13)으로부터 출몰하는 가변축(14)을 작동축(13)에 삽입하는데, 상기 가변축(14)이 왁스체(17)에 접하도록 하여 상기 왁스체(17)가 팽창할때 가변축(14)이 밀리면서 종동기어(9,11) 측을 향해 전진(도면상의 좌측)하도록 한다.

상기 가변축(14)의 끝단에는 종동고속기어(9) 또는 종동 저속기어(11)의 제 1 및 제 2 내접기어(10,12)에 선택적으로 맞물리기 위한 무빙기어(15)를 형성하며, 상기 무빙기어(15)와 하우징(5)의 사이에는 왁스체(17)가 수축하였을때 상기 무빙기어(15)를 후퇴시켜 원위치로 복귀하도록 하는 리턴스프링(16)을 형성한다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.

엔진이 구동하기 시작하면 크랭크 풀리(2)의 회전력이 워터펌프 풀리(1)로 전달되면서 워터펌프의 임펠러(4)가 회전하여 냉각수를 순환시키게 되는데, 냉간시동 초기 또는 엔진이 저속으로 구동할때에는 냉각수의 온도가 낮은 상태이므로 작동축(13)의 내부에 내장되어 있는 왁스체(17)가 도 1 과같이 수축된 상태로 존재하게된다.

상기와같이 왁스체(17)가 수축되어 있으면 가변축(14)의 끝단에 형성되어 있는 무빙기어(15)가 종동 저속기어(11)의 중심부에 형성된 제 2 내접기어(12)에 맞물리게 된다.

이에따라, 워터펌프 풀리(1)의 회전에 의해 구동축(6)에 축지되어 있는 고속기어(7)와 저속기어(8)가 회전하게되며, 상기 저속기어(8)와 맞물려 있는 종동 저속기어(11)가 느리게 회전하면서 무빙기어(15)를 저속으로 회전시키게 되므로서, 작동축(13)에 축지되어 있는 임펠러(4)가 저속으로 구동하여 냉각수를 느린 속도를 순환시키게 되는 것이다.

상기 냉각수의 순환속도가 느려지면 그만큼 냉각수의 웜업시간이 단축되면서 냉간시동시 히터성능이 조기에 활성화되는 효과를 기대할 수 있게된다.

한편, 엔진이 고속으로 구동하게되면 그에 비례하여 냉각수의 온도가 상승하게되고, 냉각수 온도의 상승에 따라 왁스체(17)가 팽창하면서 가변축(14)을 도면상의 좌측으로 밀어내어 무빙기어(15)가 종동 고속기어(9)의 제 1 내접기어(10)에 맞물리도록 한다.

상기와같이 무빙기어(15)가 종동 고속기어(9)에 내접하게되면, 직경이 큰 고속기어(7)에 맞물려 있는 직경이 작은 종동 고속기어(9)가 기어비에 따라 고속으로 회전하면서 무빙기어(15)를 고속으로 회전시키게되므로 그 회전력이 작동축(13)으로 전달되어 임펠러(4)가 고속으로 회전하게된다.

상기 임펠러(4)가 고속으로 회전하게되면 냉각수의 펌핑력이 향상되면서 냉각수 순환라인으로 냉각수가 빠르게 순환하게되어 원활한 냉각성능이 유지되는 것이다.

상기 설명과같이 많은 양의 냉각수가 필요로하는 엔진 고속구간에는 고속기어(7)와 종동 고속기어(9) 상호간의 기어비에 따라 임펠러를 고속으로 구동시키게되므로 워터펌프에 과부하가 걸리는 현상을 방지할 수 있음은 물론 워터펌프의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있게된다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 워터펌프 풀리에 끼워진 구동축에 고속기어와 저속기어를 형성하고, 상기 고속기어와 저속기어에 맞물려 회전하는 종동 고속기어와 저속기어를 하우징 내에 형성하며, 임펠러에 축지된 작동축의 내측에 엔진 운전조건에 따라 전후진하는 가변축을 내장하되, 상기 가변축의 끝부분에 종동 고속기어 또는 종동 저속기어와 선택적으로 맞물리면서 임펠러의 회전속도를 가변시키는 무빙기어를 형성하므로서, 냉간시동 또는 저속 구동시 임펠러가 저속으로 회전하면서 냉각수의 순환속도를 저하시켜 웜업시간의 단축 및 히터성능이 향상되고, 고속 구동시에는 임펠러가 고속으로 회전하면서 냉각수의 순환속도가 빨라져 원활한 냉각성능이 유지되도록 하며, 임펠러의 회전속도가 기어비 변환에 의해 제어되므로 과부하방지에 따른 내구성 향상의 효과를 기대할 수 있도록 한 워터펌프의 구동장치를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 워터펌프의 구동장치가 저속모드로 동작하는 상태를 보인 도면.

도 2 는 본발명의 구동장치가 고속모드로 동작하는 상태를 보인 도면.

도 3 은 종래의 워터펌프 구동장치를 보인 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 워터펌프 풀리 2 : 크랭크 풀리

3 : 벨트 4 : 임펠러

5 : 하우징 6 : 구동축

7 : 고속기어 8 : 저속기어

9 : 종동 고속기어 10 : 제 1 내접기어

11 : 종동 저속기어 12 : 제 2 내접기어

13 : 작동축 14 : 가변축

15 : 무빙기어 16 : 리턴스프링

17 : 왁스체

Claims (1)

1. 워터펌프 풀리(1)의 회전력을 임펠러(4)에 전달하는 구동장치에 있어서,

   상기 워터펌프 풀리(1)의 구동축(6)의 일부를 수용하도록 하우징(5)을 형성하고, 상기 구동축(6)의 일단에 직경이 상대적으로 큰 고속기어(7)와 직경이 상대적으로 작은 저속기어(8)를 일정간격으로 형성하고, 상기 고속기어(7)와 저속기어(8)에 각각 직경이 작은 종동 고속기어(9)와 직경이 큰 종동 저속기어(11)가 외접하도록 형성하되,

   상기 종동 고속기어(9)와 종동 저속기어(11)의 중심에 일정크기의 제 1 및 제 2 내접기어(10,12)를 형성하고,

   임펠러(4)와 연결된 작동축(13)의 일측 끝단에 냉각수의 온도에 따라 수축 또는 팽창하는 왁스체(17)를 내장하고, 상기 왁스체(17)의 팽창시 작동축(13)으로부터 종동기어(9,11)를 향해 출몰하는 가변축(14)을 상기 왁스체(17)에 접하도록 작동축(13)의 내부에 삽입하며,

   상기 가변축(14)의 끝단에 제 1 및 제 2 내접기어(10,12)에 선택적으로 맞물리면서 임펠러(4)가 고속 또는 저속으로 회전하는 무빙기어(15)를 형성하고,

   상기 무빙기어(15)와 하우징(5) 사이에 리턴스프링(16)이 개재되는 것을 특징으로 하는 워터펌프의 구동장치.