KR20100058370A - 수온조절 기능을 갖는 자동차용 워터펌프 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수온조절 기능을 갖는 자동차용 워터펌프 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차의 냉각수 순환용 워터펌프에 서모스탯을 일체화시켜 엔진의 공간 점유율을 최소화하고 엔진의 레이아웃 자유도를 극대화한 수온조절 기능을 갖는 자동차용 워터펌프 장치에 관한 것이다.

상술한 본 발명은,

냉각수가 들어오는 유입부와, 상기 유입부와 연통되며 임펠러의 회전에 의해 냉각수를 흡입하는 흡입부와, 흡입된 냉각수가 상기 임펠러에 의해 배출되는 배출부가 형성된 하우징을 갖는 자동차용 워터펌프에 있어서,

상기 유입부에는 냉각수 온도에 따라 통로를 개폐하는 서모스탯이 설치되고, 상기 하우징에는 상기 서모스탯이 상기 유입부를 폐쇄할 때 상기 흡입부로 냉각수가 유입되도록 하고 상기 서모스탯이 상기 유입부를 개방하면 상기 서모스탯에 의해 폐쇄되는 바이패스통로가 형성된 것을 특징으로 하는 수온조절 기능을 갖는 자동차용 워터펌프 장치를 제공한다.

Description

수온조절 기능을 갖는 자동차용 워터펌프 장치{Automobile Water Pump}

본 발명은 수온조절 기능을 갖는 자동차용 워터펌프 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차의 냉각수 순환용 워터펌프에 서모스탯을 일체화시켜 엔진의 공간 점유율을 최소화하고 엔진의 레이아웃 자유도를 극대화한 수온조절 기능을 갖는 자동차용 워터펌프 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차에 적용되는 엔진의 냉각장치는 엔진을 냉각하여 과열을 방지하고 또 적당한 온도를 유지하도록 하는 장치로서, 대부분의 차량 엔진에는 수냉식 냉각장치가 적용되고 있다.

이러한 수냉식 냉각장치에는 물의 순환방식에 따라 자연 순환식과 강제 순환식이 있으며, 대부분의 엔진에 강제 순환식이 적용되고 있는 실정이다.

강제 순환식은 실린더 블럭과 실린더 헤드에 마련된 워터 재킷 안에 냉각수를 순환시켜 냉각 작용을 하도록 한 것이며, 그 주요부는 라디에이터, 워터 펌프, 냉각 팬, 서모스탯 등으로 구성되어 있다.

이러한 엔진의 냉각 시스템은 도1에 나타낸 바와 같이, 워터펌프(20)에서 강 제로 펌핑된 냉각수가 실린더 블럭(11)의 워터 재킷을 거쳐서 실린더 헤드(12)의 워터 재킷으로 유도되면서 엔진(10)을 냉각한 다음에, 냉각 과정에서 가열된 냉각수는 라디에이터(13) 측으로 흘러 엔진(10)의 냉각에 적당한 온도로 방열되도록 구성되어 있다.

한편, 상술한 냉각시스템에는 차량의 난방을 위해 히터(15) 측으로 엔진을 통과하면서 가열된 냉각수의 일부가 바이패스되어 흐르도록 구성되며, 흡기의 온도를 높이기 위해 스로틀 바디(16) 측으로 엔진을 통과하면서 가열된 냉각수의 일부가 흐르도록 구성된다.

또한, 냉각수로의 도중에는 냉각수의 온도에 따라서 냉각수의 흐름방향이 자동으로 제어되도록 하기 위한 서모스탯(17,18)이 장착된다.

특히, 상기한 워터펌프(20)는 도2에서와 같이 엔진의 일측에 부착되는 하우징(21)과, 상기 하우징(21)의 중심을 가로질러 축지되는 샤프트(22)와, 상기 샤프트(22)로 크랭크샤프트의 동력이 벨트로써 전달되도록 샤프트(22)의 일단에 축지되는 풀리(23)와, 샤프트(22)의 다른 일측에 축지된 채로 상기 하우징(21) 내에 수용되는 임펠러(24)로 구성된다.

상술한 바와 같이 종래에는 워터펌프와 서모스탯이 별개의 구성으로 분리되어 있었는바, 이는 종래의 엔진이 전륜구동 차량에 사용되는 횡치식 엔진이기 때문인데, 횡치식 엔진이란 엔진의 길이방향과 차체의 길이방향이 서로 교차되는 형태로 엔진룸에 배치되는 엔진으로, 엔진의 후방에 설치되는 서모스탯과 라디에이터의 연결이 용이한 레이아웃을 갖는다.

그러나, 상기와 같이 워터펌프와 서모스탯이 분리된 구조를 후륜구동 차량에 사용되는 종치식 엔진에 사용하게 되면, 엔진 후방에 설치되어야 하는 서모스탯과 라이에이터의 배관연결이 불편할 뿐만 아니라 레이아웃 상에도 어려움이 있다.

또한, 종래에는 워터펌프와 서모스탯이 분리되어 있기 때문에 제한된 엔진 상에서 많은 공간을 차지하게 되는 문제점과, 서모스탯의 엔진 설치에 따른 제조비용 상승의 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 워터펌프와 서모스탯이 하나의 부품으로 일체화되도록 워터펌프에 서모스탯이 설치되도록 함에 있다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 본 발명은,

냉각수가 들어오는 유입부와, 상기 유입부와 연통되며 임펠러의 회전에 의해 냉각수를 흡입하는 흡입부와, 흡입된 냉각수가 상기 임펠러에 의해 배출되는 배출부가 형성된 하우징을 갖는 자동차용 워터펌프에 있어서,

상기 유입부에는 냉각수 온도에 따라 통로를 개폐하는 서모스탯이 설치되고, 상기 하우징에는 상기 서모스탯이 상기 유입부를 폐쇄할 때 상기 흡입부로 냉각수 가 유입되도록 하고 상기 서모스탯이 상기 유입부를 개방하면 상기 서모스탯에 의해 폐쇄되는 바이패스통로가 형성된 것을 특징으로 하는 수온조절 기능을 갖는 자동차용 워터펌프 장치를 제공한다.

또한, 상기 흡입부 앞에는 상기 흡입부로 들어가는 냉각수의 유동을 일시적으로 멈추게 하여 상기 서모스탯의 감온성을 높이기 위한 유동댐이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유동댐은 상기 흡입부 앞에 위치한 상기 바이패스통로의 끝단에 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징에는 상기 서모스탯의 작동과 무관하게 상기 흡입부로 냉각수가 유입될 수 있는 보조통로가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보조통로는 냉각수 순환이 필요한 오일쿨러, 터보차저, 히터코어 중 적어도 어느 하나와 배관 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 워터펌프에 서모스탯이 내장되므로 엔진에 서모스탯을 별도로 설치하기 위한 비용이 절감되고 특히 엔진에의 서모스탯 설치공간이 남게 되어 엔진의 공간확보가 가능할 뿐만 아니라, 냉각수 순환을 위한 배관의 레이아웃 자유도가 개선되는 특유의 효과가 있다.

또한, 워터펌프 내부에 형성된 유동댐의 역할로 서모스탯의 감온성이 우수해져 냉각수 온도를 보다 정확하게 측정할 수 있는 탁월한 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

도3은 본 발명에 따른 워터펌프 장치의 서모스탯 장착부를 보인 정면도이고, 도4는 본 발명에 따른 워터펌프 장치의 내부 구조를 보인 사시도이며, 도5는 본 발명에 따른 워터펌프 장치의 외관 사시도이고, 도6은 본 발명에 따른 워터펌프 장치의 측면도이며, 도7 및 도8은 본 발명에 따른 워터펌프 장치에서 서모스탯의 작동에 따라 유입부 및 바이패스통로가 개폐되는 상태를 보인 작용 상태도이다.

자동차용 워터펌프는 종래기술의 도2를 참조하여 설명한 바와 같이 엔진의 일측에 부착되는 하우징(100)과, 상기 하우징(100)의 중심을 가로질러 축지되는 샤프트와, 상기 샤프트로 크랭크샤프트의 동력이 벨트로써 전달되도록 샤프트의 일단에 축지되는 풀리(23)와, 샤프트의 다른 일측에 축지된 채로 상기 하우징(100) 내에 수용되는 임펠러(24)로 크게 구성된다.

여기서, 상기 하우징(100)에는 도3 및 도4에 나타낸 바와 같이 냉각수가 들어오는 유입부(110)와, 상기 유입부(110)와 연통되며 임펠러(24)의 회전에 의해 냉각수를 고속으로 흡입하는 흡입부(120)와, 이렇게 흡입된 냉각수가 상기 임펠러(24)에 의해 배출되는 배출부(130)가 형성된다.

상기 유입부(110)에는 도7 및 도8에 나타낸 바와 같이 냉각수의 온도에 따라 변형되어 유입부(110)의 통로를 개폐하는 서모스탯(200)이 설치된다.

또한, 상기 유입부(110)에는 상기 서모스탯(200)이 이탈되지 않고 고정되도록 하며, 상기 서모스탯(200) 쪽으로 냉각수가 유입될 수 있도록 하는 커버부(210)가 상기 유입부(110)에 고정 결합된다.

참고로, 상기 서모스탯(200)은 냉각수 온도가 소정온도(예를 들어 섭씨 75도)이상이면 자체적으로 길이신장되면서 밸브가 열려 상기 유입부(110)의 통로를 개방하고, 냉각수 온도가 그 이하이면 수축되어 밸브가 닫히므로 상기 유입부(110)를 통해 냉각수가 흐르는 것을 방지한다.

따라서, 상기 유입부(110)에 서모스탯(200)이 설치되면 상기 유입부(110)를 통해 흐르는 냉각수가 소정온도 이상이 되어야만 상기 서모스탯(200)을 통과하여 흐를 수 있기 때문에 상기 유입부(110)에 결합되는 상기 커버부(210)는 도시되지 않은 라디에이터와 배관 연결된다.

한편, 상기 서모스탯(200)이 상기 유입부(110)를 폐쇄하는 경우에도 냉각수의 순환은 계속되어야 하므로, 상기 워터펌프의 흡입부(120)로 냉각수가 유입되도록 하는 바이패스통로(140)가 상기 하우징(100)에 형성된다.

상기 바이패스통로(140)는 도3 내지 도6에 도시된 바와 같이 상기 하우징(100)에 형성되는 것으로, 도6에 나타낸 바와 같이 상기 하우징(100)의 외측에는 구멍형태로 가공되고, 도3에 나타낸 바와 같이 상기 하우징(100)의 내측에는 속이 빈 중공의 관 형태로 형성되어 상기 바이패스통로(140)의 끝단은 상기 흡입부(120) 앞에 위치된다.

따라서, 상기 유입부(110)가 상기 서모스탯(200)에 의하여 폐쇄되어 있는 경우에는 상기 바이패스통로(140)를 통하여 엔진의 워터재킷(종래기술 참조)을 순환한 냉각수가 상기 흡입부(120)로 들어가게 된다.

또한, 엔진이 워밍업되어 냉각수의 온도가 소정온도 이상이 되면 상기 서모스탯(200)이 상기 유입부(110)를 개방하게 되고, 이때 길이신장된 상기 서모스탯(200)이 상기 바이패스통로(140)를 폐쇄하여 상기 흡입부(120)로는 상기 유입부(110)를 통과한 냉각수만 들어가게 된다.

여기서, 상기 바이패스통로(140)는 상기 흡입부(120)로 직진하여 들어가도록 일자 형태로 이루어져도 무방하지만, 상기 유입부(110)에 설치된 서모스탯(200)으로 냉각수가 용이하게 접촉될 수 있도록 도3에 나타낸 바와 같이 기역자로 절곡 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 도4 및 도7에 나타낸 바와 같이 상기 흡입부(120) 앞에는 상기 흡입부(120)로 들어가는 냉각수의 유동을 일시적으로 멈추게 하여 상기 서모스탯(200)의 감온성을 높이기 위한 유동댐(150)이 형성되는 것이 바람직하다.

엔진이 고속으로 회전하게 되면 상기 풀리(23)를 통해 회전되는 임펠러(24)의 회전속도도 비례하여 높아지는바, 이때 상기 흡입부(120)를 통해 냉각수가 고속으로 빨려 들어가게 되면 상기 서모스탯(200)이 냉각수의 온도를 정확하게 계측할 수 없게 된다.

따라서, 상기 흡입부(120) 바로 앞에 냉각수의 고속 유동을 일시적으로 저지 시키는 유동댐(150)을 설치하여 냉각수의 유동을 방해함으로써 상기 서모스탯(200)이 냉각수의 온도를 정확하게 측정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 유동댐(150)은 도4에 나타낸 바와 같이 상기 흡입부(120) 앞에 위치한 상기 바이패스통로(140)의 끝단에 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 엔진의 냉각수는 엔진의 냉각만을 위하여 사용되는 것이 아니라, 자동변속기의 오일을 냉각시키기 위한 오일쿨러에도 사용되고, 터보차저에도 사용되며, 겨울철 차실 내부에 따뜻한 공기를 제공하기 위한 히터코어에도 사용된다.

따라서, 상기 오일쿨러, 터보차저, 히터코어 등에 냉각수가 순환될 수 있도록 상기 하우징(100)에는 상기 서모스탯(200)의 작동과 무관하게 항상 상기 흡입부(120)로 냉각수가 유입될 수 있도록 하는 보조통로(160)가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 보조통로(160)는 냉각수 순환이 필요한 오일쿨러, 터보차저, 히터코어 중 적어도 어느 하나와 배관 연결되어 냉각수가 필요한 자동차 부품에 냉각수가 순환되도록 한다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 설명된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 구성요소의 치환과 변형이 가능한바, 이 또한 본 발명의 권리에 속하게 된다.

도1은 종래 냉각수 순환 구조를 설명하기 위한 개략도,

도2는 종래 워터펌프 장치의 구조를 나타낸 단면도,

도3은 본 발명에 따른 워터펌프 장치의 서모스탯 장착부를 보인 정면도,

도4는 본 발명에 따른 워터펌프 장치의 내부 구조를 보인 사시도,

도5는 본 발명에 따른 워터펌프 장치의 외관 사시도,

도6은 본 발명에 따른 워터펌프 장치의 측면도,

도7 및 도8은 본 발명에 따른 워터펌프 장치에서 서모스탯의 작동에 따라 유입부 및 바이패스통로가 개폐되는 상태를 보인 작용 상태도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 하우징 110 : 유입부

120 : 흡입부 130 : 배출부

140 : 바이패스통로 150 : 유동댐

160 : 보조통로 200 : 서모스탯

210 : 커버부

Claims (5)

1. 냉각수가 들어오는 유입부(110)와, 상기 유입부(110)와 연통되며 임펠러(24)의 회전에 의해 냉각수를 흡입하는 흡입부(120)와, 흡입된 냉각수가 상기 임펠러(24)에 의해 배출되는 배출부(130)가 형성된 하우징(100)을 갖는 자동차용 워터펌프에 있어서,

   상기 유입부(110)에는 냉각수 온도에 따라 통로를 개폐하는 서모스탯(200)이 설치되고, 상기 하우징(100)에는 상기 서모스탯(200)이 상기 유입부(110)를 폐쇄할 때 상기 흡입부(120)로 냉각수가 유입되도록 하고 상기 서모스탯(200)이 상기 유입부(110)를 개방하면 상기 서모스탯(200)에 의해 폐쇄되는 바이패스통로(140)가 형성된 것을 특징으로 하는 수온조절 기능을 갖는 자동차용 워터펌프 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 흡입부(120) 앞에는 상기 흡입부(120)로 들어가는 냉각수의 유동을 일시적으로 멈추게 하여 상기 서모스탯(200)의 감온성을 높이기 위한 유동댐(150)이 형성된 것을 특징으로 하는 수온조절 기능을 갖는 자동차용 워터펌프 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 유동댐(150)은 상기 흡입부(120) 앞에 위치한 상기 바이패스통로(140)의 끝단에 형성된 것을 특징으로 하는 수온조절 기능을 갖는 자동차용 워터펌프 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징(100)에는 상기 서모스탯(200)의 작동과 무관하게 상기 흡입부(120)로 냉각수가 유입될 수 있는 보조통로(160)가 형성된 것을 특징으로 하는 수온조절 기능을 갖는 자동차용 워터펌프 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 보조통로(160)는 냉각수 순환이 필요한 오일쿨러, 터보차저, 히터코어 중 적어도 어느 하나와 배관 연결되는 것을 특징으로 하는 수온조절 기능을 갖는 자동차용 워터펌프 장치.

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