KR100405788B1

KR100405788B1 - 자동차의 냉각장치용 워터펌프

Info

Publication number: KR100405788B1
Application number: KR10-2001-0016119A
Authority: KR
Inventors: 오창석
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2003-11-14
Also published as: KR20020076349A

Abstract

본 발명은 워터펌프의 임펠러와 실린더 블록 사이의 틈새부분에서 고압측에서 부압측으로 발생하는 냉각수의 역류를 최소화하여 펌프의 성능을 향상시키기 위한 자동차의 냉각장치용 워터펌프에 관한 것으로,

펌프하우징의 내측에 회전축이 수용되고, 회전축의 일측에 냉각수에 원심력을 가하기 위한 다수의 블레이드가 방사상으로 형성된 임펠러가 장착되며, 실린더 블록의 면과 임펠러의 블레이드 사이의 틈새로 냉각수가 누설되는 것을 방지하기 위해 블레이드들의 외측으로 중앙에 관통공이 형성된 원형의 캡이 씌워지는 워터펌프에 있어서,

상기한 캡의 중심부에 형성된 관통공이 일정길이만큼 연장되도록 상기 캡의 일측으로 원통부가 형성되고, 상기 원통부가 수용될 수 있도록 실린더 블록의 면에 환형의 시트가 형성되어, 펌프작동시 실린더 블록 면과 임펠러 사이의 틈새로 역류되는 냉각수의 양을 최소화하기 위한 것을 특징으로 한다.

Description

자동차의 냉각장치용 워터펌프{Water pump}

본 발명은 자동차의 냉각장치용 워터펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는워터펌프의 임펠러와 실린더 블록 사이의 틈새부분에서 고압측에서 부압측으로 발생하는 냉각수의 역류를 최소화하여 펌프의 성능을 향상시키기 위한 자동차의 냉각장치용 워터펌프에 관한 것이다.

일반적으로 엔진은 연료를 연소시켜 동력을 얻는데, 실린더 내에서 연소되는 연소가스의 온도는 2000℃ 이상에 달하게 되지만, 이 연소열의 전부가 동력으로 전환되는 것은 아니고, 그 중 상당량의 열이 실린더 헤드 및 피스톤 등에 흡수되어 열손실을 유발하고 또 이들 부분의 과열을 일으키게 된다.

이에 따라 실린더 등의 온도가 과도하게 상승하면 실린더의 변형을 일으키거나 유막을 파괴시켜 윤활불량을 초래하게 되고, 심하면 엔진을 손상시키게 되고 또 연소상태도 나빠지게 되므로서 노킹이나 조기점화를 일으켜 엔진의 출력을 급격히 저감시키게 된다.

이에 따라 엔진의 과열을 방지하기 위해서 엔진을 냉각하게 되는데 반대로 엔진이 너무 냉각되면 연소에 의해 생긴 열이 동력으로 전환되지 못하고 냉각으로 상실되는 양이 많아져 열효율을 저하시켜 연료소비를 증대시키게 되며, 또 가솔린의 무화가 불충분한 혼합기가 엔진에 공급되어 가솔린에 의해 엔진오일을 묽게 만들어 실린더의 마모를 촉진하게 된다.

이 때문에 엔진을 냉각하여 과열을 방지하되 적온으로 유지되도록 하는 냉각시스템이 엔진에 사용되고 있는데, 통상 도 5에 도시되는 것과 같이 실린더와 연소실을 둘러싸는 워터재킷(11)과, 물을 실린더로 압송순환시키는 워터펌프(20)와, 엔진을 냉각하여 온도가 높아진 냉각수의 열을 외기에 전달하여 냉각하는 라디에이터(12)와, 라디에이터의 통풍을 돕는 냉각팬(13)을 포함하는 수냉식 냉각장치(14)가 주로 사용되고 있다.

이 수냉식 냉각장치(14)에는 서모스탯(15)이라는 냉각수온에 따라 냉각수의 흐름을 변경하는 장치가 마련되어 있어, 엔진의 온도가 낮은 시동초기에는 냉각수가 방열 냉각을 위한 라디에이터(12) 측으로 흐르지 않고 바이패스관로(16)를 통해 다시 엔진을 순환토록 하므로서 엔진의 온도를 신속하게 정상온도로 상승시키게 되며, 엔진이 정상온도에 이르면 엔진의 과열을 방지하기 위하여 냉각수온에 추종하여 서모스탯(15)이 열리게 되므로서 냉각수가 라디에이터(12)로 순환하여 방열 냉각된 후 엔진을 순환하여 적온을 유지하게 된다.

이와 같이 냉각수를 강제순환시키는 워터펌프(20)는 도 6과 같이 펌프하우징 (21), 임펠러(22), 회전축(23), 베어링(24), 풀리(25) 등으로 구성되어 실린더 블록(17)의 일측에 장착된다.

또한, 상기한 임펠러(22)의 측면에는 냉각수를 강제순환시키기 위한 블레이드(26)가 형성되어 있어서, 상기 블레이드(26)가 형성된 임펠러(22)가 회전하면서 냉각수가 와류를 일으키며 순환되도록 구성되어 있다. 그런데 이와 같이 구성되는 워터펌프(20)의 경우에는 임펠러(22)의 끝부분에서 누설에 의한 손실이 많기 때문에 유량 극대화 및 효율향상에 부정적인 영향을 미치게 되었다. 그래서 이를 보완하고자 상기와 같이 구성되는 임펠러(22)의 일측에 도 7과 같이 누설감소를 위한 원형의 캡(27)을 씌운 워터펌프(20)가 제공되고 있다.

그러나, 상기와 같이 임펠러의 일측에 캡을 씌운 워터펌프의 경우에도 회전자(임펠러)와 고정자(실린더 블록) 사이의 틈새의 크기가 변동되며, 임펠러와 실린더 블록 사이의 틈새에서 고압지역에서 부압지역으로 역류가 발생되므로서 효율감소를 완전히 해결할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 보다 상세하게는 워터펌프의 임펠러와 실린더 블록 사이의 틈새부분에서 고압측에서 부압측으로 발생하는 냉각수의 역류를 최소화하여 펌프의 성능을 향상시키기 위한 자동차의 냉각장치용 워터펌프를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

도 1은 본 발명에 의해 형성된 워터펌프의 단면도.

도 2는 본 발명의 주요부인 캡의 사시도.

도 3과 도 4는 본 발명에 의해 형성된 워터펌프의 성능 및 효율을 실험한 실험결과를 나타낸 그래프.

도 5는 일반적인 자동차 엔진의 냉각장치를 도시한 도면.

도 6과 도 7은 종래의 워터펌프를 도시한 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 워터펌프 21 : 펌프하우징

22 : 임펠러 23 : 회전축

24 : 베어링 25 : 풀리

26 : 블레이드 27 : 캡

40 : 실린더 블록 41 : 시트

이하, 본 발명에 의한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의해 형성된 워터펌프의 단면도이며, 도 2는 본 발명의 주요부인 캡의 사시도이며, 도 3과 도 4는 본 발명에 의해 형성된 워터펌프의 성능 및 효율을 실험한 실험결과를 나타낸 그래프이다.

도면 중에 표시되는 도면부호 40은 실린더 블록을 지시하는 것이고, 도면부호 20은 워터펌프를 지시하는 것으로서, 워터펌프(20)에 관련한 일부의 도면부호는 종래기술의 설명에서 사용된 도면부호가 그대로 사용된다.

상기한 워터펌프(20)의 펌프하우징(21)은 종래와 같이 그 중앙 내측으로 회전축(23)이 수용되는데, 상기 회전축(23)의 내측 끝단으로는 임펠러(22)가 장착되고, 상기 회전축(23)의 외측 끝단으로는 풀리(25)가 장착된다. 펌프하우징(21)의 내측면에 수용되는 회전축(23)의 외주에는 베어링(24)이 개재되어 있다.

또한, 상기한 임펠러(22)의 외측면에는 다수의 블레이드(26)가 방사상으로 돌출형성되며, 상기 블레이드(26)들의 외측에는 실린더 블록(40)과 블레이드(26) 사이의 틈새로 냉각수가 역류되는 것을 방지하기 위한 원형의 캡(27)이 종래와 같이 형성된다. 그리고 상기 캡(27)의 중앙으로 형성되는 관통공(28)이 일정길이만큼 연장되도록 상기 캡(27)의 일측으로 원통부(30)가 돌출형성된다.

그리고 상기한 워터펌프(20)가 장착되는 실린더 블록(40)의 측면에는 상기한 캡(27)의 원통부(30)가 수용될 수 있도록 상기 실린더 블록(40)의 면에 환형의 시트(41)가 형성된다.

즉, 상기 환형의 시트(41)로 상기 캡(27)의 원통부(30)가 수용되므로서 상기원통부(30)의 외주연이 상기 시트(41)의 내주연에 면접촉하게 된다.

이상과 같이 구성된 워터펌프(20)의 작동 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

엔진이 가동되면 실린더 내의 피스톤이 상하로 이동되면서 커넥팅 로드와 크랭크 축의 상호작용에 의해 구동력이 발생하게 됨과 동시에 워터펌프(20)가 회전하게 된다.

이렇게 워터펌프(20)가 회전되면 임펠러(22)와 블레이드(26)에 의해서 원심력이 발생되므로서 실린더 블록(40)에 형성된 워터재킷으로 냉각수가 공급되어 엔진을 냉각하게 된다.

이 과정에서 상기한 캡(27)의 일측에 형성된 원통부(30)가 실린더 블록(40)의 시트(41)에 밀착되어 있으므로서 펌핑된 냉각수가 임펠러(22) 측으로 역류되는 것이 방지된다.

따라서 캡(27)과 실린더 블록(40)면 사이의 틈새에서 고압측에서 부압측으로 발생하는 역류량이 최소화되므로서 워터펌프(20)의 성능이 극대화되는 것이다.

도 3과 도 4는 본 발명에 의해 형성된 워터펌프의 성능 및 효율을 실험한 실험결과의 그래프로서, 본 발명에 의해 원통부가 돌출형성된 캡을 장착한 워터펌프와 캡이 장착되지 않은 워터펌프를 비교실험한 결과이다.

즉, 상기한 성능 및 효율 실험그래프에서 본 발명에 의한 워터펌프는 일측에 원통부(30)가 돌출형성된 캡(27)을 장착하게 되므로서 그 성능 및 효율이 월등히 향상됨을 알 수 있다.

상기와 같은 본 발명은 임펠러의 일측을 씌우는 캡의 일측으로 원통부가 돌출형성되고, 상기 캡의 원통부가 수용되도록 실린더 블록의 측면에 시트가 형성되므로서, 임펠러의 블레이드와 실린더 블록 사이에 형성되는 틈새가 최소화되고, 펌핑된 냉각수가 누설 및 역류되는 것이 방지되어 워터펌프의 효율이 향상되는 커다란 장점이 있는 것이다.

Claims

펌프하우징(21)의 내측에 회전축(23)이 수용되고, 회전축(23)의 일측에 냉각수에 원심력을 가하기 위한 다수의 블레이드(26)가 방사상으로 형성된 임펠러(22)가 장착되며, 실린더 블록의 면과 임펠러(22)의 블레이드(26) 사이의 틈새로 냉각수가 누설되는 것을 방지하기 위해 블레이드(26)들의 외측으로 중앙에 관통공(28)이 형성된 원형의 캡(27)이 씌워지는 워터펌프에 있어서,

상기한 캡(27)의 중심부에 형성된 관통공(28)이 일정길이만큼 연장되도록 상기 캡(27)의 일측으로 원통부(30)가 형성되고, 상기 원통부(30)가 수용될 수 있도록 실린더 블록(40)의 면에 환형의 시트(41)가 형성되어, 펌프작동시 실린더 블록(40) 면과 임펠러(22) 사이의 틈새로 역류되는 냉각수의 양을 최소화하기 위한 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각장치용 워터펌프.