KR20110006192A - 전자클러치식 워터펌프 - Google Patents

전자클러치식 워터펌프 Download PDF

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KR20110006192A
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박윤택
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Abstract

본 발명은 워터펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소비전력을 감소시킴으로써 에너지효율을 향상시킨 전자 클러치식 워터펌프에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 냉각된 냉각수를 엔진의 워터자켓으로 압송하는 워터펌프에 있어서,
상기 워터펌프는 크랭크축의 회전력이 벨트를 통하여 전달되는 동력에 의해 공회전되도록 베어링 샤프트에 설치되는 벨트 풀리;
상기 베어링 샤프트에 연결되고 상기 벨트 풀리의 반대측에 형성되는 임펠러;
상기 벨트 풀리의 내측에 배치되는 아이들 풀리 브라켓;
상기 아이들 풀리 브라켓의 내부공간에 장착되고 전원의 인가 여부에 따라 작동되는 마그네틱;
상기 벨트 풀리의 중심축에 근접하여 내측으로 절곡되어 형성되는 절곡면;
상기 절곡면에 대하여 선택적으로 면접촉되도록 형성되고 상기 임펠러에 대하여 반대측면의 단부에 연장형성되는 돌기를 구비하는 클러치 프리;
상기 클러치 프리의 단부가 안착되도록 형성되고 상기 마그네틱에 의해 축방향에 대하여 양방향으로 이동되도록 형성되는 클러치 작동부재; 및
상기 클러치 작동부재의 일측면을 가압하여 상기 벨트 풀리측으로 탄성지지하기 위한 탄성부재;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 클러치식 워터펌프를 제공한다.
워터펌프, 임펠러, 클러치 작동부재, 메인 클러치, 클러치 락

Description

전자클러치식 워터펌프{WATER PUMP OF ELECTROMAGNETIC CLUTCH TYPE}
본 발명은 워터펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 불필요한 소비동력을줄이고 엔진의 빠른 웜업을 가능케 함으로써 에너지효율을 향상시킨 전자 클러치식 워터펌프에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 엔진을 냉각하기 위하여 구비되는 워터펌프를 사용하여 냉각수를 재순환시키고 냉각시키게 된다.
이러한 워터펌프의 임펠러는 연결된 구동벨트에 의해서 구동샤프트에 연결되고 풀리에 의해 회전되는 샤프트에 의해 작동된다.
이때, 냉각수의 재순환은 현재의 작동환경 및 차량의 동력을 사용하는데 있어서 불필요한 동력의 손실을 막고 빠른 웜업을 위하여 냉각수 온도에 의해 실질적으로 요구되는 때에만 작동되어야 한다.
즉, 불필요한 워터펌프의 작동은 불필요한 차량의 에너지소비를 증가시키고, 이에 더하여 더 많은 유체를 필요로 한다.
상기와 같이 불필요한 워터펌프의 작동을 방지하기 위하여 엔진 냉간시 및 엔진 열간시에 따라 선택적으로 워터펌프의 작동을 수행하거나 해제하는 전자 클러 치식 워터펌프가 공지되어 있다.
이러한 전자클러치식 워터펌프는 도 3에 도시한 바와 같이 메인 클러치(32), 탄성부재(38), 클러치 프리(34), 벨트 풀리(30), 클러치 락(33), 마그네틱(35), 보조 베어링(36) 및 너트(미도시)로 구성된다.
상기와 같은 구성요소로 이루어져 있는 종래기술에 의한 전자 클러치식 워터펌프의 작동원리를 설명하면 다음과 같다.
우선, 마그네틱(35)에 전기를 공급하면 클러치 프리(34)가 탄성부재(38)의 탄성력을 극복하고 오른쪽 방향으로 끌어당기며, 상기 마그네틱(35)에 붙어서 회전하지 못하도록 고정시킨다.
이후, 상기 클러치 프리(34)가 고정되면 클러치 락(33)이 회전하지 않게 된다.
이때, 상기 클러치 프리(34)와 상기 클러치 락(33)은 좌우측으로 이동될 수 있으나 회전방향으로는 일체로 구동하도록 슬롯형상으로 형성된다.
상기와 같이 상기 클러치 락(33)이 고정되면 벨트 풀리(30)의 회전에 의해 상기 메인 클러치(32)의 나사부(32a)와 상기 클러치 락(33)의 나사부(33a)가 풀린다.
따라서, 상기 메인 클러치(320)와 상기 벨트 풀리(300)가 분리되고 상기 베어링 샤프트(200)는 회전을 멈추게 된다.
하지만, 상기 나사부(32a, 33a) 사이의 죔력보다 상기 마그네틱(350)에 의해 발생되는 자력이 약하기 때문에 상기 벨트 풀리(300)와 메인 클러치(320) 및 클러 치 프리(340)가 상호 분리되지 않아서 임펠러(100)가 회전하게 되는 문제가 초래한다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 전자 클러치식 워터펌프의 작동에 필요한 소비전력을 감소시킴으로써 에너지효율을 향상시킨 전자 클러치식 워터펌프를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전자 클러치식 워터펌프는 냉각된 냉각수를 엔진의 워터자켓으로 압송하는 워터펌프에 있어서,
상기 워터펌프는 크랭크축의 회전력이 벨트를 통하여 전달되는 동력에 의해 공회전되도록 베어링 샤프트에 설치되는 벨트 풀리;
상기 베어링 샤프트에 연결되고 상기 벨트 풀리의 반대측에 형성되는 임펠러;
상기 벨트 풀리의 내측에 배치되는 아이들 풀리 브라켓;
상기 아이들 풀리 브라켓의 내부공간에 장착되고 전원의 인가 여부에 따라 작동되는 마그네틱;
상기 벨트 풀리의 중심축에 근접하여 내측으로 절곡되어 형성되는 절곡면;
상기 절곡면에 대하여 선택적으로 면접촉되도록 형성되고 상기 임펠러에 대하여 반대측면의 단부에 연장형성되는 돌기를 구비하는 클러치 프리;
상기 클러치 프리의 단부가 안착되도록 형성되고 상기 마그네틱에 의해 축방향에 대하여 양방향으로 이동되도록 형성되는 클러치 작동부재; 및
상기 클러치 작동부재의 일측면을 가압하여 상기 벨트 풀리측으로 탄성지지하기 위한 탄성부재;
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 중심축에 형성되는 관통공을 구비하고, 상기 벨트 풀리의 절곡면에 대하여 선택적으로 면접촉되는 플랜지면을 구비하고, 상기 관통공의 외주면에 나사부를 구비하고, 상기 베어링 샤프트와 일체로 회전되는 메인 클러치; 및
상기 클러치 프리와 상기 베어링 샤프트의 사이에 개재되고, 상기 메인클러치의 나사부에 대응되도록 내주면상에 나사부를 구비하는 클러치 락;
을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 마그네틱에 전원이 인가되면, 상기 클러치 작동 부재가 상기 마그네틱으로부터 발생되는 인력에 의해 상기 탄성부재의 탄성력을 극복하고 상기 클러치 프리의 돌기를 가압함으로써 클러치 프리가 상기 벨트 풀리와의 면접촉이 해제됨과 동시에 상기 클러치 프리의 회전을 규제하게 되어 상기 메인 클러치의 나사부와 상기 클러치 락의 나사부가 결합해제되고, 상기 마그네틱의 전원이 해제되면 상기 마그네틱의 전원이 인가 시 압축되었던 탄성부재가 복원됨과 동시에 상기 클러치 프리가 상기 벨트 풀리와 면접촉됨과 동시에 상기 메인클러치의 나사부와 상기 클러치 락의 나사부가 결합됨으로써 상기 임펠러에 회전력을 전달하는 것을 특징으로 한다.
상기 클러치 작동부재는 상기 클러치 프리의 단부를 안착시키도록 안착홈을 형성하고 이러한 안착홈의 외측면이 상기 탄성부재에 면접촉되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 워터펌프 구조에 의하면, 냉간시 임펠러의 작동을 멈추게 함으로써 워터펌프의 소요마력을 감소시킨다.
또한, 종래기술에 비하여 작은 자기력으로도 작동성능을 확보할 수 있으므로 소비전력이 감소된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전자 클러치식 워터펌프가 적용된 엔진의 냉간시의 작동상태를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전자 클러치식 워터펌프가 적용된 엔진의 열간시의 작동상태를 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 상기 전자클러치식 워터펌프는 라디에이터(미도시)에 의해 냉각된 냉각수를 엔진의 워터자켓(미도시)으로 압송하기 위하여 크랭크축(미도시)의 회전력이 벨트(미도시)를 통하여 전달되는 동력에 의해 공회전하도록 베어링 샤프트(200)의 일단에는 벨트 풀리(300)가 설치되고 타단에는 일체로 회전되는 임펠러(100)가 구비된다.
이때, 상기 벨트 풀리(300)는 그 내부에 아이들 풀리 브라켓(310), 메인 클 러치(320), 클러치 락(330), 클러치 프리(340) 및 마그네틱(350)을 포함한다.
상기 아이들 풀리 브라켓(310)은 그 내부에 구비되는 공간에 상기 마그네틱(350)이 안착고정될 수 있다.
여기서, 상기 벨트 풀리(300)와 상기 아이들 풀리 브라켓(310)의 사이에 보조 베어링(360)이 개재됨으로써 상기 베어링 샤프트(200)에 회전력이 전달되지 않도록 할 수 있다.
또한, 상기 벨트 풀리(300)의 중심축에 근접하여 내측으로 절곡되도록 절곡면()이 형성된다.
상기 메인 클러치(320)는 그 중심축에 관통공(미도시)이 형성된다.
이때, 상기 메인 클러치(320)의 관통공의 단부에는 상기 절곡부(미도시)와 선택적으로 면접촉되는 플랜지면(미도시)이 지름방향으로 연장형성된다.
또한, 상기 관통공의 외주면에는 나사부(322)이 형성된다.
상기 메인 클러치(320)는 상기 베어링 샤프트(200)와 일체로 회전되고 그 축방향으로는 이동될 수 있도록 연결된다.
여기서, 상기 메인 클러치(320)가 상기 베어링 샤프트(200)로부터 지나치게 이탈되지 않도록 상기 베어링 샤프트(200)의 단부에 너트(미도시)를 형성할 수도 있다.
상기 메인 클러치(320)의 외측에는 상기 메인 클러치(320)의 나사부(322)과 대응하도록 내주면에 나사부(322)을 구비하는 클러치 락(330)이 배치된다.
상기 클러치 프리(340)는 상기 클러치 락(330)과 슬롯으로 결합되고 회전방 향으로는 상기 클러치 락(330)과 고정되고 축방향으로 이동될 수 있도록 배치된다.
또한, 상기 벨트 풀리(300)의 절곡면에 대하여 선택적으로 면접촉되도록 형성된다.
또한, 상기 임펠러(100)에 대하여 상기 클러치 프리(340)의 반대측면 단부에는 돌기(341)가 형성된다.
이러한 돌기(341)는 상기 클러치 프리(340)의 단부와 함께 후술하는 클러치 작동부재(370)의 안착홈(371)에 안착되어 고정된다.
상기 클러치 작동부재(370)는 내주면에 연속적으로 형성되는 안착홈(371)이 상기 클러치 프리(340)의 단부를 상기 돌기(341)와 함께 안착고정한다.
또한, 상기 클러치 프리(340)와 대향하는 반대측면에 접촉하는 탄성부재(380)가 배치된다.
이러한 탄성부재(380)는 상기 클러치 프리(340)를 상기 벨트 풀리(300)측으로 가압되도록 탄성지지한다.
그리고, 상기 클러치 작동부재(370)의 단부로부터 연장형성되어 상기 마그네틱(350)과 마주함으로써 마그네틱(350)에 전원이 인가되었을 시에 자력을 받을 수 있도록 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 일 실시예에 의한 전자 클러치식 워터펌프의 작동원리를 설명하면 다음과 같다.
우선, 엔진의 냉간시에는 시동과 동시에 마그네틱(350)으로 전원이 공급된 다.
상기 마그네틱(350)으로 전기가 공급되면, 자력에 의해 클러치 작동부재(370)가 상기 마그네틱(350)측으로 이동을 한다.
이때, 상기 클러치 작동부재(370)는 탄성부재(380)에 의해 지지되던 탄성력을 극복하고 상기 탄성부재(380)를 압축함과 동시에 클러치 프리(340)의 돌기(341)를 가압하게 된다.
이후, 상기 클러치 프리(340)는 회전을 규제받게 되고 또한, 클러치 락(330)의 회전을 규제하게 된다.
따라서, 상기 클러치 락(330)의 나사부(332)과 상기 메인 클러치(320)의 나사부(322)가 풀리는 방향으로 작동된다.
이후, 임펠러(100)는 정지되고 벨트 풀리(300)만 회전하게 된다.
한편, 엔진의 열간시에는 상기 마그네틱(350)으로의 전원이 차단된다.
이와 동시에 압축되었던 탄성부재(380)는 복원되고, 클러치 작동부재(370)를 원상복귀시키게 된다.
이후, 상기 클러치 작동부재(370)에 의해 이동되었던 클러치 프리(340)가 상기 탄성부재(380)가 팽창되는 방향으로 이동하게 된다.
이후, 상기 클러치 프리(340)가 상기 벨트 풀리(300)와 면접촉하게 되어서 함께 회전하게 된다.
상기 클러치 프리(340)는 상기 벨트 풀리(300)의 회전력을 상기 클러치 락(330)에 전달함으로써 상기 베어링 샤프트(200)를 통하여 임펠러(100)를 구동하 게 된다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전자 클러치식 워터펌프가 적용된 엔진의 냉간시의 작동상태를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전자 클러치식 워터펌프가 적용된 엔진의 열간시의 작동상태를 나타낸 단면도.
도 3은 종래기술에 의한 전자 클러치식 워터펌프를 나타낸 단면도.
* 도면에 사용된 주요부분 부호설명 *
100 : 임펠러 200 : 베어링 샤프트
300 : 벨트 풀리 310 : 아이들 풀리 브라켓
320 : 메인 클러치 322 : 나사부
330 : 클러치 락 332 : 나사부
340 : 클러치 프리 341 : 돌기
350 : 마그네틱 360 : 보조 베어링
370 : 클러치 작동부재 371 : 안착홈
380 : 탄성부재

Claims (5)

  1. 냉각된 냉각수를 엔진의 워터자켓으로 압송하는 워터펌프에 있어서,
    상기 워터펌프는 크랭크축의 회전력이 벨트를 통하여 전달되는 동력에 의해 공회전되도록 베어링 샤프트에 설치되는 벨트 풀리;
    상기 베어링 샤프트에 연결되고 상기 벨트 풀리의 반대측에 형성되는 임펠러;
    상기 벨트 풀리의 내측에 배치되는 마그네틱 코일;
    상기 마그네틱 코일에 의해 축방향에 대하여 양방향으로 이동되도록 형성되는 클러치 작동부재; 및
    상기 클러치 작동부재의 일측면을 가압하여 상기 벨트 풀리측으로 탄성지지하기 위한 탄성부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 클러치식 워터펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 벨트 풀리의 내측에 배치되는 아이들 풀리 브라켓;
    상기 아이들 풀리 브라켓의 내부공간에 장착되고 전원의 인가 여부에 따라 작동되는 마그네틱 코일;
    상기 벨트 풀리의 중심축에 근접하여 내측으로 절곡되어 형성되는 절곡면; 및
    상기 절곡면에 대하여 선택적으로 면접촉되도록 형성되고 상기 임펠러에 대하여 반대측면의 단부에 연장형성되는 돌기를 구비하는 클러치 프리;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 클러치식 워너펌프.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 클러치 작동부재는 상기 클러치 프리의 단부를 안착시키도록 안착홈을 형성하고 이러한 안착홈의 외측면이 상기 탄성부재에 면접촉되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 클러치식 워터펌프.
  4. 제2항에 있어서,
    중심축에 형성되는 관통공을 구비하고, 상기 벨트 풀리의 절곡면에 대하여 선택적으로 면접촉되는 플랜지면을 구비하고, 상기 관통공의 외주면에 나사부를 구비하고, 상기 베어링 샤프트와 일체로 회전되는 메인 클러치; 및
    상기 클러치 프리와 상기 베어링 샤프트의 사이에 개재되고, 상기 메인클러치의 나사부에 대응되도록 내주면상에 나사부를 구비하는 클러치 락;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 클러치식 워터펌프.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 마그네틱에 전원이 인가되면, 상기 클러치 작동 부재가 상기 마그네틱으로부터 발생되는 인력에 의해 상기 탄성부재의 탄성력을 극복하고 상기 클러치 프리의 돌기를 가압함으로써 클러치 프리가 상기 벨트 풀리와의 면접촉이 해제됨과 동시에 상기 클러치 프리의 회전을 규제하게 되어 상기 메인 클러치의 나사부와 상기 클러치 락의 나사부가 결합해제되고, 상기 마그네틱의 전원이 해제되면 상기 마그네틱의 전원이 인가 시 압축되었던 탄성부재가 복원됨과 동시에 상기 클러치 프리가 상기 벨트 풀리와 면접촉됨과 동시에 상기 메인클러치의 나사부와 상기 클러치 락의 나사부가 결합됨으로써 상기 임펠러에 회전력을 전달하는 것을 특징으로 하는 전자 클러치식 워터펌프.
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