KR20190006330A

KR20190006330A - 차량용 워터펌프

Info

Publication number: KR20190006330A
Application number: KR1020170087190A
Authority: KR
Inventors: 김성근; 장성동; 심기창
Original assignee: 캄텍주식회사
Priority date: 2017-07-10
Filing date: 2017-07-10
Publication date: 2019-01-18

Abstract

본 발명은 차량용 워터펌프에 관한 것으로서, 상세하게는 냉각수 펌핑 동작시 발생하는 진동을 저감시키고, 임펠러가 지지되는 영역의 구조적 안정성을 개선한 차량용 워터 펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 임펠러와, 상기 임펠러와 연결되어 상기 임펠러와 함께 회전가능하게 마련되는 로터와; 상기 임펠러와 상기 로터가 같이 회전할 수 있도록 상기 임펠러 또는 로터에 마련되는 중공의 연결축과, 상기 로터와 임펠러 사이에 마련되는 하우징 커버와; 상기 하우징 커버에 고정되게 마련되며 그 내주면은 연결축와 접촉하여 연결축을 지지하는 제1베어링과; 상기 제1베어링과 인접하게 마련되고 상기 로터 또는 연결축에 마련되어 상기 로터의 회전에 따라서 상기 제1베어링에 대해서 상대 회전 운동을 수행하도록 마련되는 제2베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프를 제공한다.

Description

차량용 워터펌프 { An water pump for a vechicle }

본 발명은 차량용 워터펌프에 관한 것으로서, 상세하게는 냉각수 펌핑 동작시 발생하는 진동을 저감시키고, 임펠러가 지지되는 영역의 구조적 안정성을 개선한 차량용 워터 펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.

일반적으로 자동차에는 엔진을 적정수준의 온도로 유지시켜 주는 엔진 냉각장치가 구비되어 있으며, 상기한 냉각장치는 엔진이 냉각될 때 서서히 냉각되도록 함으로써 원활한 엔진의 작동을 가능하게 한다.

상기한 엔진 냉각장치는 라디에이터, 냉각팬, 서머스탯, 워터펌프 및 구동밸트 등을 포함하여 이루어져 있으며, 냉각수는 워터펌프에 의해 라디에이터에서 흡입되어 실린더블럭, 흡기 매니폴드, 배기 매니폴드 및 실린더헤드의 워터재킷을 순환하고 다시 라디에이터로 되돌아가 냉각을 실시하게 된다.

본 발명에 관련된 워터펌프는 다양한 형태로 개시되어 있지만, 본 출원인이 출원한 등록특허 10-1250969에도 개시되어 있다.

위 등록특허의 경우, 임펠러가 펌프 커버에서 하부로 연장된 연장축(회전지지축)에 의하여 회전가능하게 지지되어 있으며, 연장축은 임펠러의 중앙에 있는 관통공에 삽입되어 있다.

연장축의 외주면에는 베어링이 장착되고 베어링은 임펠러가 연장축에 대해서 회전할 수 있도록 회동 가능하게 지지하는 역할을 수행한다.

그리고, 연장축은 펌프 커버의 냉각수 유입구에서 삼발이 형태로 연장되는 리브 형태의 얇은 다리부에 의하여 연결되어 지지된다.

이러한 구조에서 로터의 회전동작에 의하여 임펠러가 회전을 하면, 진동이 발생하는데, 이러한 진동이 연장축에 전달되어 소음을 발생시킨다, 특히, 베어링과 연장축간에 공차가 발생하는 경우 이러한 소음과 진동이 더 커지는 문제가 있다.

이러한 현상은 워터펌프의 용량 및 냉각수 펌핑 압력이 커질수록 더 심화된다는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 펌핑 동작에 따른 진동과 소음을 저감시키는 한편, 임펠러를 지지하는 지지 구조의 내구성을 높일 수 있는 차량용 워터펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 임펠러와, 상기 임펠러와 연결되어 상기 임펠러와 함께 회전가능하게 마련되는 로터와; 상기 임펠러와 상기 로터가 같이 회전할 수 있도록 상기 임펠러 또는 로터에 마련되는 중공의 연결축과, 상기 로터와 임펠러 사이에 마련되는 하우징 커버와; 상기 하우징 커버에 고정되게 마련되며 그 내주면은 연결축와 접촉하여 연결축을 지지하는 제1베어링과; 상기 제1베어링과 인접하게 마련되고 상기 로터 또는 연결축에 마련되어 상기 로터의 회전에 따라서 상기 제1베어링에 대해서 상대 회전 운동을 수행하도록 마련되는 제2베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프를 제공한다.

상기 하우징 커버는 임펄러가 수용되는 임펠러 수용부와, 상기 임펠러 수용부의 하면에서 로터 방향으로 연장되는 연장리브를 포함하되, 상기 제1베어링의 외주면은 연장리브의 내주면에 고정설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 제2베어링은 상기 제1베어링과 상기 로터의 몸체부 사이에 배치되며, 상기 연결축은 상기 제1베어링과 상기 제2베어링을 관통하도록 배치되되, 상기 제2베어링은 상기 연결축 또는 상기 로터의 몸체부 중 적어도 어느 한 곳과 결합되거나 연결되어 상기 연결축 또는 상기 로터의 몸체부와 함께 회전하도록 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 하우징 커버와 결합되고 상기 냉각수 유입구 및 배출구가 마련되며 상기 임펠러를 커버하는 펌프 커버를 더 포함하되, 상기 임펠러는 상기 펌프 커버에서 연장되는 어떠한 구성부품과도 결합되거나 간섭되는 것이 방지되도록 상기 펌프커버의 구성 요소와 이격되게 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 임펠러에는 상기 연결축의 중공부와 연통되는 통공이 마련되며, 상기 연결축의 중공부는 하우징 바닥면까지 연장되어 하우징 바닥면을 향하여 개방됨으로써 임펠러의 통공과, 연결축의 중공부와, 상기 하우징 바닥면에 형성된 공간으로 이어지는 냉각수 유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제2베어링의 강도는 제1베어링보다 큰 것읕 특징으로 한다.

상기 제1베어링은 카본 재질로 구성되고, 상기 제2베어링은 세라믹 재질로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제2베어링은 상기 제1베어링 방향으로 연장되는 연장부를 더 포함하며,

상기 제2베어링의 연장부는 상기 제1베어링의 내부홀에 삽입되고 내부홀의 내주면에 면접하여 지지되는 것을 특징으로 한다.

상기 연결축은 상기 로터의 일면에서 연장되어 상기 임펠러와 연결되는 제1연결축과, 상기 로터의 타면에서 연장되어 로터가 수용되는 하우징의 바닥면에 회전가능하게 지지되는 제2연결축을 포함하고, 상기 제2연결축의 측면에는 냉각수가 배출되는 배출홀이 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 하우징의 바닥부에는 로터 방향을 향하여 돌출되게 형성되는 하부 지지부가 마련되며, 상기 하부 지지부에 내부에는 상기 제2연결축이 삽입되어 제2연결축을 회전 가능하게 지지하는 하부 베어링이 마련되고,

상기 배출홀은 상기 하부 베어링과 로터의 몸체부 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.

이러한 본 발명에 의하면 제1베어링이 하우징 커버에 확실하게 배치되고, 하우징 커버가 하우징 몸체부에 안정적으로 위치하기 때문에 제1베어링이 제1연결축을 안정적으로 지지할 수 있어서 구조적 안정성이 개선되었다.

더 나아가 로터 및 임펠러 회전시 진동과 소음이 줄어들 수 있다.

또한, 제1베어링이 상대회전하는 회전물체와의 마찰면적이 늘어나서 마찰에 의한 하중이 분산된다는 장점도 있다.

도1은 본 발명의 제1실시예의 사시도이다.
도2는 본 발명의 제1실시예의 측단면도이다.
도3은 본 발명의 제1실시예의 확대 측단면도이다.
도4는 본 발명의 제2실시에의 확대 측단면도이다.
도5는 본 발명의 제1실시예에 적용되는 제1베어링과 제2베어링의 사시도이다.
도6은 본 발명의 제2실시예에 적용되는 제1베어링과 제2베어링의 사시도이다.
도7은 본 발명의 제3실시에의 사시도이다.
도8은 본 발명의 제3실시예의 확대 측단면도이다.
도9는 본 발명의 제4실시에의 확대 측단면도이다.
도10은 본 발명의 동작에 따른 냉각수 흐름을 도시한 측단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 이외의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 실시예들을 첨부 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도1에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 워터펌프는 펌프의 외관 상측을 구성하는 펌프 커버(10)와, 펌프의 외관 하측을 구성하는 하우징(20)를 포함한다.

하우징(20)는 펌프 커버(10)의 아래쪽에 위치한다.

펌프 커버(10)의 상부의 중앙에는 냉각수 유입관(11)이 마련되고, 측면에는 냉각수 배출관(12)이 마련된다.

펌프 커버(10)의 테두리에는 플랜지부(13)가 마련되며, 플랜지부(13)에는 후술할 하우징(20)와 결합되기 위한 체결부재가 결합되는 체결공(13a)이 마련된다.

펌프 커버(10)의 하부에는 냉각수를 펌핑시켜서 이동시키는 임펠러(30)가 배치되며, 펌프 커버(10)의 하부에는 임펠러(20)가 회전할 수 있는 펌핑 공간(14)이 마련되며, 펌핑 공간(14)는 냉각수 유입부(11) 및 냉각수 배출부(12)와 연통된다.

임펠러(30)는 원형의 상부 플레이트(31)와, 원형의 하부 플레이트(32), 상부 플레이트(31)와 하부 플레이트(32)를 연결하며 냉각수를 이동시키는 리브 형태의 블레이드 (33)를 포함한다.

상부 플레이트(31)의 중앙에는 제1개구부(34)가 마련되고, 하부 플레이트(32)의 중앙에도 제2개구부(35)가 마련되며, 제1개구부(34)와 제2개구부(35)는 상호 연통된다.

후술하겠지만, 펌프 커버(10)의 냉각수 유입부(11)를 통해서 들어온 상당량의 냉각수는 임펠러(30)의 회전에 의하여 냉각수 배출부(12)로 배출되지만, 일부 냉각수는 제1개구부(34)를 통해 임펠러(30) 내부로 유입된 후, 제2개구부(35)로 이동한다.

임펠러(30) 아래에는 하우징 커버(220)가 마련된다. 하우징 커버(220)는 하우징 몸체부(210)의 입구를 덮어서 하우징 몸체부(210) 내부에 배치되는 로터(40) 및 스테이터(60)를 덮는 역할을 한다.

하우징 커버(220)의 중앙에는 관통공(221)이 형성되고, 관통공(221) 주위에는 하우징 몸체부(210)의 내부 공간의 냉각수가 빠져나올 수 있는 배출구(222)가 복수개 마련된다.

관통공(221) 및 배출구(222)가 형성된 영역은 연장 리브(223)에 의하여 둘러싸이는데, 이 공간이 상기 펌프 커버(10)의 펌핑 공간(14)과 함께 임펠러(30)의 펌핑 영역을 정의하는 수용 공간(224)이 된다.

하우징 커버(220)의 테두리에는 하우징 커버(220)를 펌프 커버(10) 및 하우징 몸체부(210)와 체결시키는 체결부재가 삽입되는 체결공(220a)이 마련된다.

상기 관통공(221)의 아래에는 연장부(225)가 파이프 형태로 마련된다.

한편, 하우징 커버(220)의 아래에는 로터(40)가 마련된다. 로터(40)는 원기둥 형태의 로터 몸체부(41)와, 로터 몸체부(41)의 중앙부에서 상하 방향으로 각각 연장되는 중공의 연결축(42)이 마련된다.

연결축(42)은 로터 몸체부(41)의 상부에서 상방향으로 연장되어 임펠러(30)와 연결되는 제1연결축(42a)과, 로터 몸체부(41)의 하부에서 하방향으로 연장되어 하우징 몸체부(210)의 바닥면에 지지되는 제2연결축(42b)를 포함한다.

연결축(42)은 상단부에서 하단부까지 중공형태로 마련되기 때문에 그 중앙에는 냉각수 유로(42c)가 마련된다.

제2연결축(42b)의 외주면에는 제2연결축(42b)를 회전 가능하게 지지하는 하부 베어링(60)이 마련되어 있으며, 하부 베어링(60)은 하우징 몸체부(210)의 바닥면에서 상방향으로 돌출되어 링 형태로 마련되는 하부 지지부(211)에 삽입되어 고정된다.

하부 지지부(211)는 연속체 형태의 링이 아니라 분할된 형태로 마련되는 것이 바람직하며, 분할된 요소들 사이의 틈으로 냉각수가 유동하여 냉각 성능을 개선시킨다.

한편, 제2연결축(42b)의 외주면에는 냉각수 유로(42c)와 연통하는 배출홀(42d)이 마련되는데, 배출홀(42d)은 하부 베어링(60)보다 위에 배치되며, 배출홀(42d)를 통해서 냉각수 유로(42c)를 유동하는 냉각수가 배출되어 하우징 몸체부(210)의 하부 공간을 유동할 수 있다.

하우징 몸체부(211)는 원통형의 이중 벽으로 구성되는데, 내벽(212)는 로터(40)가 수용되는 로터 수용 공간(213)을 형성하고, 외벽(214)는 내벽(212)과 소정간격 이격되어 내벽(212)을 둘러싸면서 내벽(212)과 함께 스테이터(60)가 수용되는 스테이터 수용 공간(215)을 형성한다.

한편, 하우징(211)의 맨 하부에는 PCB(미도시)가 장착될 수 있는 전장부품 수용공간(216)이 형성되고, 전장부품 수용공간(216)은 바닥 커버(217)에 의하여 커버된다.

제1연결축(42a)이 로터 몸체부(41)와 임펠러(30)를 연결하는 경우, 제1연결축(42a)를 회동가능하게 지지하는 구성이 필요하다.

이를 위해서 본 발명에서는 베어링(50)을 제공한다. 베어링(50)은 다시 제1베어링(51)과 제1베어링(51)보다 아래에 위치하는 제2베어링(52)을 포함한다.

제1베어링(51)은 그 외주면은 하우징 커버(220)에서 하부로 연장된 연장부(225)에 고정되고, 그 내주면은 제1연결축(42a)에 면접되게 배치된다. 제1베어링(51)은 마찰 베어링으로서 카본 재질로 구성되고, 그 위치가 고정되는 것이 특징이다.

한편, 제2베어링(52)은 제1베어링(51)보다 아래에 위치하며, 제1베어링(51)과 로터 몸체부(41) 사이에 위치한다. 제2베어링(52)은 로터 몸체부(41) 및 제1연결축(42a)에 고정된다. 따라서 로터 몸체부(41)의 회전으로 인하여 제1연결축(42a) 및 임펠러(30)가 회전하면, 이들과 같이 회전한다.

따라서, 제2베어링(52)은 제1베어링(51)에 대해서 상대 회전 운동을 하며, 제1베어링(51)과 마찰운동을 한다.

종래 기술의 경우, 회전 중심이 펌프 커버에서 연장되고 가느다란 리브에 의하여 고정되는 연결축이기 때문에 지지력이 약하고 진동/소음이 심하였으나, 본 발명의 경우, 로터 몸체부(41)와 임펠러(30)를 연결하는 연결축(42)이 제1베어링(51) 및 제1베어링(51)이 고정되어 지지되는 연장부(225)에 의하여 지지되기 때문에 지지력도 종전보다 보강되고 진동/소음이 종래보다 낮아진다는 장점이 있다.

또한, 펌프의 용량이 커지는 경우에도, 종래 구조에 의하면 구조적인 불안정성과 진동/소음 발생으로 인하여 용량 증대의 제한이 있었지만, 본 발명의 경우에는 구조적으로 안정되고 진동/소음 발생이 억제되므로 용량 증대가 보다 자유롭다는 장점이 있다.

한편, 본 발명에서는 제1연결축(42a)이 로터(42)에 일체화된 것으로 설명하였으나, 제1연결축(42a)은 임펠러(30)의 하부에 일체로 구성될 수 있으며, 이 경우 제1연결축(42a)은 로터 몸체부(41)에 연결된다.

도3은 본 발명의 제1실시예의 확대 측단면도이다.

여기서 제1베어링(51)의 외주면은 하우징 커버(220)의 중앙에 있는 부분에서 아래로 연장되는 관 형태의 연장부(225)에 고정된다. 그리고, 제1베어링(51)의 하단은 연장부(225)의 하단보다 아래에 배치되고, 제1베어링(51)의 하면은 제2베어링(52)의 상면과 접촉한다. 한편, 제2베어링(52)의 내면은 연결축(42a)에 고정되고, 제2베어링(52)의 하면은 로터 몸체부(41)의 상면에 고정된다.

로터(40) 및 연결축(42a), 임펠러(30) 회전시 회전 마찰면은 제1베어링(51)의 내주면과 연결축(42a)외주면, 그리고, 제1베어링(51)의 하면과 제2베이링(52)의 상면이 된다.

이에 의하여 마찰면적이 넓어져서 단위 면적당 마찰에 의한 하중이나 응력이 줄어들 수 있고, 제1베어링(51)이 연장부(225)에 단단하게 고정되어 있는 상태에서 연결축(42a)을 안정적으로 지지하기 때문에 진동이나 소음이 줄어드 수 있다.

또한, 제1베어링(51)의 위치가 안정적이기 때문에 로터 및 연결축(42a) 회전시 제1베어링(51) 내면과 연결축(42a)의 외주면 간의 공차 발생량이 현저하게 줄어든다.

도4는 본 발명의 제2실시예를 도시한 것이다.

여기서는 제2베어링(52)의 단면이 'L'자 형태로 만들어졌다.

제1베어링(51)의 외주면은 연장부(225)에 의하여 고정 지지되나, 그 내주면은 제2베어링(52)의 외주면에 접촉된다.

제2베어링(52)은 링 형태의 몸체부(52a)와, 몸체부(52a)에서 상방향으로 연장되는 연장부(52b)를 포함하고, 있으며, 제1베어링(51)의 내주면은 제2베어링(52)의 연장부(52b)의 외주면과 접촉한다.

그리고, 제1베어링(51)의 하면은 제2베어링(52)의 몸체부(52a)의 상면과 접촉한다.

제1베어링(51)의 하단은 연장부(225)의 하단보다 아래에 배치된다.

그리고, 제2베어링(52)의 연장부(52b)는 연결축(42a)의 외주면에 매립되어 고정되고, 제2베어링(52)의 몸체부(52a)의 내주면은 연결축(42a)의 외주면에 매립되어 고정되고, 제2베어링(52)의 몸체부(52a)의 하면은 로터 몸체부(40)의 상면에 고정된다.

제2베어링(52)이 고정되서 설치될 수 있도록 연결축(42a)의 외주면에는 단차진 면이 형성된다.

로터(40)가 회전하면 연결축(42a), 임펠러(30), 제2베어링(52)가 회전을 하며, 제2베어링(52)과 제1베어링(51)간의 상대 회전운동이 일어나서 마찰운동이 일어난다.

즉, 제1베어링(51)의 내면과 제2베어링(52)의 연장부(52a)외주면간에 마찰이 일어나고, 제1베어링(51)의 하면과 제2베어링(52)의 몸체부(52a)의 상면간에 마찰이 일어난다.

여기서도 종래 기술에 비하여 마찰면적이 넓어져서 단위 면적당 마찰에 의한 하중이나 응력이 줄어들 수 있고, 제1베어링(51)이 연장부(225)에 단단하게 고정되어 있는 상태에서 제2베어링(52)을 통해서 연결축(42a)을 안정적으로 지지하기 때문에 진동이나 소음이 줄어들 수 있다.

도5는 제1실시예에 따른 제1베어링(51)과 제2베어링(52)의 분해 사시도이며, 도6은 제2실시예에 따른 제1베어링(51)과 제2베어링(52)의 분해 사시도이다.

도5에서 제1베어링(51)의 높이(길이)는 제2베어링(52)의 높이(길이)보다 높게(길게) 형성되며, 제1베어링(51)의 내부 구멍(512) 내경과, 제2베어링(52)의 내부 구멍(522) 내경은 거의 동일하게 이루어지며 연결축(42a)의 외경과 거의 동일한 것 바람직하다.

그리고, 제1베어링(51)의 외경과, 제2베어링(52)의 외경도 거의 동일하게 이루어지는 것이 바람직하다. 한편, 제1,2베어링(51,52)의 내경 테두리 및 외경 테두리에는 챔퍼가 형성되어 표면 손상을 방지한다.

도6에서는 제2베어링(52)의 높이(길이)가 제1베어링(51)의 높이(길이)보다 높게 형성되는 것이 바람직하며, 제1베어링(51)의 구멍(512)의 내경은 제2베어링(52)의 연장부(52a)의 외경과 거의 동일하게 이루어져서 공차가 거의 없도록 하는 것이 바람직하다.

제2베어링(52)의 연장부(52a)는 제1베어링(51)의 내부 구멍(512)에 삽입되며, 연장부(52a)의 높이(길이)는 제1베어링(51)의 높이(길이)와 거의 동일하거나 더 높은(긴)것이 바람직하다.

그리고, 제2베어링(52)의 외경은 제1베어링(51)의 몸체부(52a)의 외경과 거의 동일하게 이루어지는 것이 바람직하다.

도7 내지 도9는 연결축이 로터(40)가 아니라 임펠러(30)에 연결된 것을 도시한 것이다.

제1연결축(342a)는 임펠러(30)외 일체로 구성되어 임펠러(30) 하면으로부터 아래쪽으로 연장되고 중공축 형태로 마련된다

제1연결축(342a)은 하우징 커버(220)의 가운데 관통공(221)을 통과하여 제1베어링(51)에 의하여 회전 가능하게 지지된다. 그리고 제2베어링(52)은 제1베어링(51)의 하부에 위치하고, 그 내주면은 제1연결축(342a)에 고정되고, 그 하면은 로터(40)의 몸체부(41) 상면에 고정된다.

제1연결축(342a)의 하단부는 로터 몸체부(41)의 상면에 있는 구멍 주위에 연결된다. 이에 의하여 제1연결축(342a) 내부의 중공부와 로터 내부의 유로(42)가 연통된다.

이에 의하여 펌프 커버의 유입구(11)로 들어온 냉각수중 일부는 임펠러(30)의 제1개구부(34)와 제2개구부(35), 제1연결축(342a)의 중공부, 로터(40) 내부의 유로(42)로 유입되고, 제2연결축(42b)의 하부에 있는 배출공을 통해서 로터 수용 공간(213) 내부로 이동한다.

도8은 본 발명의 제3실시예의 확대 측단면도이다.

여기서 제1베어링(51)의 외주면은 하우징 커버(220)의 중앙에 있는 부분에서 아래로 연장되는 관 형태의 연장부(225)에 고정된다. 그리고, 제1베어링(51)의 하단은 연장부(225)의 하단보다 아래에 배치되고, 제1베어링(51)의 하면은 제2베어링(52)의 상면과 접촉한다. 한편, 제2베어링(52)의 내면은 제1연결축(342a)에 고정되고, 제2베어링(52)의 하면은 로터 몸체부(41)의 상면에 고정된다.

로터(40) 및 제1연결축(342a), 임펠러(30) 회전시 회전 마찰면은 제1베어링(51)의 내주면과 제1연결축(342a)의 외주면, 그리고, 제1베어링(51)의 하면과 제2베이링(52)의 상면이 된다.

여기서도 이에 의하여 마찰면적이 넓어져서 단위 면적당 마찰에 의한 하중이나 응력이 줄어들 수 있고, 제1베어링(51)이 연장부(225)에 단단하게 고정되어 있는 상태에서 제1연결축(342a)을 안정적으로 지지하기 때문에 진동이나 소음이 줄어드 수 있다.

또한, 제1베어링(51)의 위치가 안정적이기 때문에 로터 및 제1연결축(342a) 회전시 제1베어링(51) 내면과 연결축(42a)의 외주면 간의 공차 발생량이 현저하게 줄어든다.

도9는 본 발명의 제4실시예를 도시한 것이다.

여기서도 제2실시예와 마찬가지로 제2베어링(52)의 단면이 'L'자 형태로 만들어졌다.

그리고, 제2베어링(52)의 연장부(52b)는 제1연결축(342a)의 외주면에 매립되어 고정되고, 제2베어링(52)의 몸체부(52a)의 내주면은 제1연결축(342a)의 외주면에 매립되어 고정되고, 제2베어링(52)의 몸체부(52a)의 하면은 로터 몸체부(40)의 상면에 고정된다.

여기서도 종래 기술에 비하여 마찰면적이 넓어져서 단위 면적당 마찰에 의한 하중이나 응력이 줄어들 수 있고, 제1베어링(51)이 연장부(225)에 단단하게 고정되어 있는 상태에서 제2베어링(52)을 통해서 연결축(42a)을 안정적으로 지지하기 때문에 진동이나 소음이 줄어드 수 있다.

또한, 제1베어링(51)의 위치가 안정적이기 때문에 로터 및 연결축(42a) 회전시 제1베어링(51) 내면과 제1연결축(342a)의 외주면 간의 공차 발생량이 현저하게 줄어든다.

도10은 본 발명의 동작을 나타내는 도면이다.

냉각수 펌펑을 위해서 로터(40)가 회전을 하면, 연결축(42)이 회전을 하고, 이에 의하여 임펠러(30)도 회전을 한다.

이에 의하여 냉각수가 펌프 커버(10)의 유입구(11)에서 냉각수 배출관(12)으로 이동하여 배출된다.

다만, 일부 냉각수의 경우, 임펠러(30)의 제1개구부(34) 및 제2개구부(35)를 통과하고, 연결축(42)에 마련되는 냉각수 유로(42c)로 이동한다.

냉각수 유로(42c)를 타고 하강하는 냉각수는 제2연결축(42b)에 마련되는 배출홀(42d)로 배출되고, 로터 수용부의 하부 공간에 있다가, 로터(40)와 이를 둘러싸는 내벽 사이의 공간을 타고 위로 상승한다.

상승한 냉각수는 하우징 커버(220)에 마련되는 배출구(222)를 통과하여 펌핑 공간(14)로 배출되어 냉각수 배출관(12)을 타고 펌프 외부로 배출된다.

이러한 냉각수의 흐름에 의하여 로터(40)가 냉각될 수 있다.

한편, 로터(40) 회전시 제1베어링(51)은 고정되어 있고, 제2베어링(52)는 같이 회전한다. 제1,3실시예의 경우, 제1베어링(51)의 내주면은 제1연결축(42a, 342a)의 외주면과 접촉 마찰하고, 제1베어링(51)의 하면은 제2베어링(52)의 상면과 접촉마찰하여 종래 연결축하고만 마찰하는 것에 비하여 마찰 면적이 넓어져서 하중이 분산된다.

한편, 제2,4실시예의 경우, 제1베어링(51)의 내주면은 제2베어링(52)의 연장부 외주면(52b)와 접촉 마찰하고, 제1베어링(51)의 하면은 제2베어링(52)의 몸체부(52a)와 접촉 마찰하게 된다. 이 경우에는 제1베어링(51)이 직접 제1연결축(42a, 342a)와 접촉하지 않으므로 연결축(42a, 342a)이 보호된다.

한편, 제1베어링은 종래 기술에서는 펌프 커버에서 얇은 리브에 의하여 지지되는 연결축에 배치되었기 때문에 연결축의 위치가 불안정하고 리브의 강도가 약하여 내구성 및 동작안정성이 떨어지고, 진동이 심하였다.

그러나, 본 발명의 경우, 제1베어링(51)이 하우징 커버(220)의 연장부(225)에 고정되어 있고, 하우징 커버(220)가 하우징 몸체부(210)에 단단히 결착되어 있기 때문에 연결축을 지지하는 제1베어링(51)의 위치가 안정적으로 유지되는 한편,진동이나 소음 문제도 현저하게 개선되었다.

이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.

10: 펌프 커버 11: 유입구
30: 임펠러 42: 연결축
42a, 342a: 제1연결축 42b: 제2연결축
51: 제1베어링 52: 제2베어링

Claims

임펠러와,
상기 임펠러와 연결되어 상기 임펠러와 함께 회전가능하게 마련되는 로터와;
상기 임펠러와 상기 로터가 같이 회전할 수 있도록 상기 임펠러 또는 로터에 마련되는 중공의 연결축과,
상기 로터와 임펠러 사이에 마련되는 하우징 커버와;
상기 하우징 커버에 고정되게 마련되며 그 내주면은 연결축와 접촉하여 연결축을 지지하는 제1베어링과;
상기 제1베어링과 인접하게 마련되고 상기 로터 또는 연결축에 마련되어 상기 로터의 회전에 따라서 상기 제1베어링에 대해서 상대 회전 운동을 수행하도록 마련되는 제2베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
제1항에 있어서,
상기 하우징 커버는 임펄러가 수용되는 임펠러 수용부와,
상기 임펠러 수용부의 하면에서 로터 방향으로 연장되는 연장부를 포함하되, 상기 제1베어링의 외주면은 연장부의 내주면에 고정설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
제2항에 있어서,
상기 제2베어링은 상기 제1베어링과 상기 로터의 몸체부 사이에 배치되며,
상기 연결축은 상기 제1베어링과 상기 제2베어링을 관통하도록 배치되되,
상기 제2베어링은 상기 연결축 또는 상기 로터의 몸체부 중 적어도 어느 한 곳과 결합되거나 연결되어 상기 연결축 또는 상기 로터의 몸체부와 함께 회전하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
제1항에 있어서,
상기 하우징 커버와 결합되고 상기 냉각수 유입구 및 배출구가 마련되며 상기 임펠러를 커버하는 펌프 커버를 더 포함하되,
상기 임펠러는 상기 펌프 커버에서 연장되는 어떠한 구성부품과도 결합되거나 간섭되는 것이 방지되도록 상기 펌프커버의 구성 요소와 이격되게 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
제1항에 있어서,
상기 임펠러에는 상기 연결축의 중공부와 연통되는 개구부가 마련되며, 상기 연결축의 중공부는 하우징 바닥면까지 연장되어 하우징 바닥면을 향하여 개방됨으로써 임펠러의 개구부와, 연결축의 중공부와, 상기 하우징 바닥면에 형성된 공간으로 이어지는 냉각수 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
제1항에 있어서,
상기 제2베어링의 강도는 제1베어링보다 큰 것읕 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
제6항에 있어서,
상기 제1베어링은 카본 재질로 구성되고,
상기 제2베어링은 세라믹 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
제1항에 있어서,
상기 제2베어링은 상기 제1베어링 방향으로 연장되는 연장부를 더 포함하며,
상기 제2베어링의 연장부는 상기 제1베어링의 내부홀에 삽입되고 내부홀의 내주면에 면접하여 지지되는 것을 특징으로 하는 차량용 워터 펌프.
제1항에 있어서,
상기 연결축은 상기 로터의 일면에서 연장되어 상기 임펠러와 연결되는 제1연결축과, 상기 로터의 타면에서 연장되어 로터가 수용되는 하우징의 바닥면에 회전가능하게 지지되는 제2연결축을 포함하고,
상기 제2연결축의 측면에는 냉각수가 배출되는 배출홀이 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 워터 펌프.
제9항에 있어서,
상기 하우징의 바닥부에는 로터 방향을 향하여 돌출되게 형성되는 하부 지지부가 마련되며, 상기 하부 지지부에 내부에는 상기 제2연결축이 삽입되어 제2연결축을 회전 가능하게 지지하는 하부 베어링이 마련되고,
상기 배출홀은 상기 하부 베어링과 로터의 몸체부 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.