KR20200116676A - 차량용 워터펌프 - Google Patents

차량용 워터펌프 Download PDF

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나정현
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현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 하흡입방식을 적용하면서 바이패스유로의 경로를 개선하여 성능 효율을 향상시킨 차량용 워터펌프에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 차량용 워터펌프는 차량의 엔진을 냉각시키는 냉각수를 엔진과 열교환수단 사이에서 순환시키는 워터펌프로서, 엔진으로부터 회전 동력을 전달받는 샤프트와; 상기 샤프트에 장착되어 엔진에서 배출되는 냉각수를 펌핑하는 임펠러와; 상기 샤프트와 임펠러가 내장되면서, 상기 임펠러를 기준으로 상기 샤프트가 연결되는 방향과 반대 방향에 배치되어 엔진에서 배출된 냉각수가 유입되는 냉각수 유입유로가 형성되고, 상기 임펠러의 테두리를 따라 배치되어 상기 임펠러에 의해 펌핑된 냉각수를 열교환수단으로 토출시키는 냉각수 토출유로가 형성되며, 상기 샤프트가 연결되는 방향에 배치되어 냉각수를 엔진으로 토출시키는 바이패스유로가 형성되는 하우징을 포함하고, 상기 하우징에는 상기 냉각수 유입유로와 상기 바이패스유로를 연결하는 연결유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 워터펌프{WATER PUMP}
본 발명은 차량용 워터펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하흡입방식을 적용하면서 바이패스유로의 경로를 개선하여 성능 효율을 향상시킨 차량용 워터펌프에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 워터펌프는 엔진을 냉각하기 위한 냉각수를 강제 급송하여 순환시키는데 사용된다.
이러한 워터펌프는 냉각수가 유입되는 입구 위치에 따라 상흡입식과 하흡입식으로 구분된다.
하흡입식 워터펌프는 엔진의 실린더 블록으로부터 냉각수가 유입되는 냉각수 유입유로가 임펠러를 기준으로 하측에 형성되고, 냉각수 토출유로는 임펠러의 측부 또는 상부측에 형성되는 방식이다.
이러한 하흡입식 워터펌프는 하부의 냉각수 유입유로로부터 하우징 내부로 유입되는 냉각수가 임펠러와 수직인 흐름(flow)을 생성하게 되며, 이러한 흐름은 임펠러를 구성하는 블레이드에 균등하게 분배되므로써 유입되는 냉각수에 임펠러가 최대한의 에너지를 공급할 수 있다.
반면에, 상흡입식 워터펌프는 냉각수 유입유로가 임펠러를 기준으로 상측에 형성되고, 냉각수 토출유로는 임펠러의 측부 또는 하부측에 형성되는 방식으로서, 냉각수 유입 경로에 임펠러를 구동시키는 샤프트 및 실링구조가 존재하면서 저항으로 작용하는 단점이 있다.
이러한 이유로 하흡입식 워터펌프는 상흡입식 워터펌프보다 효율이 높다고 알려져 있다.
하지만, 엔진이 상흡입식 워터펌프가 적용되는 모델인 경우에는 이를 하흡입식 워터펌프로 변경하여 적용하는데 어려움이 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 내용은 본 발명에 대한 배경을 이해하기 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
공개실용신안공보 제20-2003-0013598호 (2003.02.15)
본 발명은 하흡입방식을 적용하면서 바이패스유로의 경로를 개선하여 성능 효율을 향상시키면서 상흡입식 워터펌프가 적용되는 엔진에 적용할 수 있는 하흡입식 차량용 워터펌프를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 차량용 워터펌프는 차량의 엔진을 냉각시키는 냉각수를 엔진과 열교환수단 사이에서 순환시키는 워터펌프로서, 엔진으로부터 회전 동력을 전달받는 샤프트와; 상기 샤프트에 장착되어 엔진에서 배출되는 냉각수를 펌핑하는 임펠러와; 상기 샤프트와 임펠러가 내장되면서, 상기 임펠러를 기준으로 상기 샤프트가 연결되는 방향과 반대 방향에 배치되어 엔진에서 배출된 냉각수가 유입되는 냉각수 유입유로가 형성되고, 상기 임펠러의 테두리를 따라 배치되어 상기 임펠러에 의해 펌핑된 냉각수를 열교환수단으로 토출시키는 냉각수 토출유로가 형성되며, 상기 샤프트가 연결되는 방향에 배치되어 냉각수를 엔진으로 토출시키는 바이패스유로가 형성되는 하우징을 포함하고, 상기 하우징에는 상기 냉각수 유입유로와 상기 바이패스유로를 연결하는 연결유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 하우징은, 상기 냉각수 유입유로가 형성되고, 상기 냉각수 유입유로와 연통되면서 임펠러가 내장되는 수용공간이 형성되며, 상기 수용공간과 연통되는 상기 냉각수 토출유로가 형성되는 케이스와; 상기 수용공간을 폐쇄시키도록 형성되면서, 상기 냉각수 유입유로와 연통되는 상기 연결유로가 형성되고, 상기 연결유로를 엔진으로 연결시키는 상기 바이패스유로가 형성되는 커버로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 커버에는 상기 샤프트가 관통되어 설치되는 설치공이 형성되고, 상기 바이패스유로는 상기 설치공의 가장자리를 따라 환형으로 형성되면서 일단이 연결유로로 연통되고, 타단이 엔진으로 연결된 것을 특징으로 한다.
상기 설치공의 외주면에는 엔진으로부터 전달되는 동력을 상기 샤프트를 회전시키는 동력으로 변환시키는 벨트 풀리가 설치되고, 벨트 풀리와 샤프트가 직접 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 바이패스유로는 상기 벨트 풀리와 간섭되지 않는 것을 특징으로 한다.
상기 바이패스유로의 타단에는 써모스탯이 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 워터펌프는 하흡입식 워터펌프인 것을 특징으로 한다.
상기 워터펌프는 상흡입식 워터펌프가 적용되는 엔진의 냉각수 순환라인에 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 하흡입식을 적용하면서 바이패스유로의 경로를 개선하여 상흡입식 대비 워터펌프의 효율을 향상시켜 차량의 연비 향상을 기대할 수 있다.
또한, 상흡입식 워터펌프가 적용되는 엔진에 다른 부품의 구조 변경없이 본 발명에 따른 하흡입식 워터펌프를 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 워터펌프가 적용되는 냉진의 냉각계통도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 워터펌프를 보여주는 사시도이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 워터펌프의 요부를 보여주는 요부사시도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 워터펌프를 보여주는 결합도이며,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 워터펌프의 요부를 보여주는 요부단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 워터펌프가 적용되는 냉진의 냉각계통도이다.
도 1과 같이 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 워터펌프(100)는 엔진(10)과 열교환수단(20) 사이에 순환되는 냉각수를 유동시키는 수단이다. 이때 열교환수단(20)은 차량에 구비되는 라디에이터(radiator)가 적용될 수 있다.
이때 엔진(10)과 열교환수단(20) 사이에서 냉각수가 유동되는 경로는 엔진(10)과 열교환수단(20) 사이에서 냉각수를 순환시키는 순환라인(1a, 1b)과, 엔진(10)에서 배출되는 냉각수를 열교환수단(20)으로 순환시키지 않고 그대로 엔진으로 유입시키는 바이패스라인(2)을 구분된다.
그래서 본 발명에 따른 차량용 워터펌프(100)는 엔진(10)에서 배출되는 냉각수가 열교환수단(20)으로 유입되는 순환라인(1a) 상에 배치되고, 워터펌프(100)에는 바이패스라인(2)이 분기되어 열교환수단(20)에서 배출되는 냉각수가 엔진(10)으로 유입되는 순환라인(1b)으로 연결된다.
한편, 냉각수의 온도을 측정하여 자동차 전자제어장치(ECU)에 제공함으로서 ECU에서 냉각수가 유동되는 경로를 제어할 수 있도록 하는 써모스탯(thermostat, 30)은 워터펌프(100)의 후단에 연결된다.
다음으로, 워터펌프의 구성에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 워터펌프를 보여주는 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 워터펌프의 요부를 보여주는 요부사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 워터펌프를 보여주는 결합도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 워터펌프의 요부를 보여주는 요부단면도이다.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 워터펌프(100)는 상흡입식 워터펌프가 적용되는 엔진에 적용하기 위하여 하흡입 방식이 적용되는 워터펌프의 바이패스 경로를 개선한 워터펌프이다.
부연하자면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 워터펌프(100)는 엔진(10)으로부터 회전 동력을 전달받는 샤프트(110)와; 샤프트(110)에 장착되어 엔진(10)에서 배출되는 냉각수를 펌핑하는 임펠러(120)와; 샤프트(110)와 임펠러(120)가 내장되면서, 냉각수 유입유로(131), 냉각수 토출유로(132) 및 바이패스유로(133)가 형성되는 하우징(130)을 포함한다. 특히 하우징(130)에는 냉각수 유입유로(131)와 상기 바이패스유로(133)를 연결하는 연결유로(134)가 형성된다.
샤프트(110)는 엔진(10)의 작동에 연동하여 회전되도록 엔진(10)의 구동력을 벨트를 통하여 전달받는 벨트 풀리(140)에 의해 회전되도록 구비된다.
임펠러(120)는 샤프트(110)의 단부에 설치되어 샤프트(110)의 회전에 의해 일체로 회전되면서 냉각수를 유동시키는 힘을 발생시킨다.
샤프트(110)와 임펠러(120)는 통상의 워터펌프에 적용되는 구성으로서, 그 구체적인 구성은 다양한 구조 및 형태로 변경되어 구현될 수 있을 것이다.
하우징(130)은 샤프트(110)와 임펠러(120)가 내장되면서 냉각수 유입유로(131), 냉각수 토출유로(132) 및 바이패스유로(133)가 형성되는 수단으로서, 냉각수 유입유로(131) 및 냉각수 토출유로(132)의 배치는 하흡입 방식으로 배치된다.
예를 들어 냉각수 유입유로(131)는 임펠러(120)를 기준으로 샤프트가 연결되는 방향과 반대 방향에 배치되어 엔진(10)에서 배출된 냉각수가 유입되도록 순환라인(1a)에 연결된다.
냉각수 토출유로(132)는 임펠러(120)의 테두리를 따라 배치되어 임펠러(120)에 의해 펌핑된 냉각수를 하우징(130)의 외부로 토출시켜서 열교환수단(20)으로 연결되는 순환라인(1a)에 연결된다.
바이패스유로(133)는 샤프트(110)가 연결되는 방향에 배치되어 냉각수 유입유로(131)로 유입된 냉각수가 바이패스라인(2)으로 토출되도록 바이패스라인(2)에 연결된다.
특히, 하우징(130)에는 냉각수 유입유로(131)와 바이패스유로(133)를 연결하는 연결유로(134)가 형성된다.
이때 연결유로(134)는 냉각수 유입유로(131)로 유입되는 냉각수가 샤프트(110) 및 임펠러(120)가 위치하는 영역을 통과하지 않아 샤프트(110) 및 임펠러(120)가 저항으로 작용하지 않도록 샤프트(110) 및 임펠러(120)가 내장된 영역을 우회하여 냉각수 유입유로(131)와 바이패스유로(133)를 연통시킨다.
한편, 하우징(130)은 케이스(130a)와 커버(130b)의 조립에 의해 구성된다.
케이스(130a)는 냉각수 유입유로(131)가 형성되고, 냉각수 유입유로(131)와 연통되면서 임펠러(120)가 내장되는 수용공간(136)이 형성되며, 상기 수용공간(136)과 연통되는 냉각수 토출유로(132)가 형성된다.
이때 케이스(130a)에는 상기 냉각수 유입유로(131)를 연결유로(134)에 연통시키는 연결유로공(134a)가 형성된다.
그리고, 커버(130b)는 수용공간(136)을 폐쇄시키도록 형성되면서, 상기 냉각수 유입유로(131)와 연통되는 상기 연결유로(134)가 형성되고, 상기 연결유로(134)를 바이패스라인(2)으로 연결시키는 바이패스유로(133)가 형성된다. 그래서, 상기 연결유로(134)는 케이스(130a)에 형성된 연결유로공(134a)과 연통되면서 냉각수 유입유로(131)와 연결된다.
한편, 샤프트(110)를 하우징(130)에 설치하기 위하여 상기 커버(130b)에는 샤프트(110)가 관통되어 설치되는 설치공(135)이 형성된다. 그래서 샤프트(110)가 상기 설치공(135)을 관통하도록 설치되어 일측에는 하우징(130)의 외부로 연장되고, 타측은 하우징(130)의 내부 수용공간(136)으로 연장된다. 그래서, 샤프트(110)의 일측에는 벨트 풀리(140)가 설치되고, 타측에는 임펠러(120)가 설치된다.
이때 바이패스유로(133)는 샤프트(110) 및 임펠러(120)가 설치된 영역을 우회하기 위하여 상기 설치공(135)의 가장자리를 따라 환형으로 형성되면서 일단이 연결유로(134)로 연통되고, 타단이 엔진(10)으로 연결되는 바이패스라인(2)에 연결된다. 그리고, 바이패스유로(133)의 타단에는 써모스탯(30)이 연결되어 냉각수의 온도가 측정된다.
한편, 상기 벨트 풀리(140)는 설치공(135)의 외주면에 설치됨에 따라 설치공(135)의 형성을 위하여 하우징(130)의 커버(130b)로부터 돌출된 영역이 벨트 풀리(140)가 회전할 수 있는 회전축 역할을 한다. 이때 샤프트(110)의 일측 단부는 설치공(135)의 외부로 노출되어 벨트 풀리(140)와 직접 연결된다.
그리고, 설치공(135)의 형성을 위하여 하우징(130)의 커버(130b)로부터 돌출된 영역의 둘레에는 설치공(135)의 가장자리를 따라 바이패스유로(133)가 환형으로 형성되는데, 이때 바이패스유로(133)가 형성된 영역의 외면을 평평하게 형성함에 따라 상기 벨트 풀리(140)가 회전되는 동안 간섭되지 않도록 한다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
1a,1b: 순환라인 2: 바이패스라인
10: 엔진 20: 열교환수단
30: 써모스탯 100: 워터펌프
110: 샤프트 120: 임펠러
130: 하우징 130a: 케이스
130b: 커버 131: 냉각수 유입유로
132: 냉각수 토출유로 133: 바이패스유로
134: 연결유로 134a: 연결유로공
135: 설치공 136: 수용공간
140: 벨트 풀리

Claims (8)

  1. 차량의 엔진을 냉각시키는 냉각수를 엔진과 열교환수단 사이에서 순환시키는 워터펌프로서,
    엔진으로부터 회전 동력을 전달받는 샤프트와;
    상기 샤프트에 장착되어 엔진에서 배출되는 냉각수를 펌핑하는 임펠러와;
    상기 샤프트와 임펠러가 내장되면서, 상기 임펠러를 기준으로 상기 샤프트가 연결되는 방향과 반대 방향에 배치되어 엔진에서 배출된 냉각수가 유입되는 냉각수 유입유로가 형성되고, 상기 임펠러의 테두리를 따라 배치되어 상기 임펠러에 의해 펌핑된 냉각수를 열교환수단으로 토출시키는 냉각수 토출유로가 형성되며, 상기 샤프트가 연결되는 방향에 배치되어 냉각수를 엔진으로 토출시키는 바이패스유로가 형성되는 하우징을 포함하고,
    상기 하우징에는 상기 냉각수 유입유로와 상기 바이패스유로를 연결하는 연결유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 냉각수 유입유로가 형성되고, 상기 냉각수 유입유로와 연통되면서 임펠러가 내장되는 수용공간이 형성되며, 상기 수용공간과 연통되는 상기 냉각수 토출유로가 형성되는 케이스와;
    상기 수용공간을 폐쇄시키도록 형성되면서, 상기 냉각수 유입유로와 연통되는 상기 연결유로가 형성되고, 상기 연결유로를 엔진으로 연결시키는 상기 바이패스유로가 형성되는 커버로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 커버에는 상기 샤프트가 관통되어 설치되는 설치공이 형성되고,
    상기 바이패스유로는 상기 설치공의 가장자리를 따라 환형으로 형성되면서 일단이 연결유로로 연통되고, 타단이 엔진으로 연결된 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 설치공의 외주면에는 엔진으로부터 전달되는 동력을 상기 샤프트를 회전시키는 동력으로 변환시키는 벨트 풀리가 설치되고, 벨트 풀리와 샤프트가 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 바이패스유로는 상기 벨트 풀리와 간섭되지 않는 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 바이패스유로의 타단에는 써모스탯이 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 워터펌프는 하흡입식 워터펌프인 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 워터펌프는 상흡입식 워터펌프가 적용되는 엔진의 냉각수 순환라인에 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 워터펌프.
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