KR101184764B1 - 회전자에 마찰을 감소시키는 부싱이 구비된 차량용 액체펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량에서 냉각수 펌프로 사용되거나 가열 회로용으로서 사용될 수 있는 액체펌프로서 특히 자동차 엔진을 적합하게 피딩하는 냉각장치이며, 마찰을 감소시켜주는 부싱을 임펠러를 가진 회전자에 구비하여 샤프트를 중심으로 회전운동하는 회전자에 발생하는 소음을 방지하고 진동을 감소시키는 구성을 제공하고, 고정된 샤프트와 회전하는 회전자와 사이의 마찰을 감소시켜서 진동과 떨림을 감소시켜 소음을 줄이는 것을 특징으로 한다.

Description

회전자에 마찰을 감소시키는 부싱이 구비된 차량용 액체펌프{Bushings to reduce friction in the rotor equipped with a liquid pump for automobiles}

본 발명은 차량에서 냉각수 펌프로 사용되거나 가열 회로용으로서 사용될 수 있는 액체펌프로서 특히 자동차 엔진을 적합하게 피딩하는 냉각장치이며, 마찰을 감소시켜주는 부싱을 임펠러를 가진 회전자에 구비하여 샤프트를 중심으로 회전운동하는 회전자에 발생하는 소음을 방지하고 진동을 감소시키는 구성에 관한 것이다.

본 발명의 종래기술로는 도 1의 독일출원번호 DE 10140613(2001.08.18)에서 도시한 바와 같이, 자동차 엔진에 특히 적합한 피딩하는 냉각제인 습윤형 회전자 펌프는 흡입채널(14)을 통하여 화살표(12) 방향으로 드로잉되고 화살표(16) 방향의 방전채널(18)을 통하여 공급되는 회전을 가지는 펌프휠(10)을 구비하고, 흡입채널(14)과 방전채널(18)이 배열된 펌프덮개(20)가 펌프휠(10)을 덮게 되며, 펌프휠(10)은 샤프트(22)에 정착하여 연결되고, 모터(26)의 회전자(24)는 펌프휠(10)을 구동시키기 위한 샤프트(22)에 정착하여 연결되며, 회전자(24)는 와인딩(28)을 포함하는 고정자패키지(30)에 의해 둘러싸이고, 자기성 축방향 견인이 수력 축방향 견인과 같은 방향에 작용하도록 펌프휠(10)에 의해 공급된 매체는 모터(26)를 냉각시키는데 도움이 되며, 매체는 펌프휠(10)의 뒤에 이송방향(12)에서 로터챔버(32)에 이르고, 전기적으로 전도성 액체가 피딩될 때 와인딩(28) 또는 다른 전자부품이 공급 매체와 접촉되는 것은 회피되어야 하며, 그 대신에 회전자(24)는 슬릿포트(34)에 의해 둘러싸여 봉쇄되고, 샤프트(22)의 일측은 슬릿포트(34)에서 홀딩된 베어링 슬리브(42)를 포함하는 제 1 방사형 베어링(40)에서 지지되며 타측은 정반대의 샤프트 단부 펌프휠(10)이 탑재된 지지요소(44)에서 지지되고, 개구부(46)는 샤프트(22)에 원통형이고 동축형으로 베어링 슬리브(48)가 배열되고 슬라이딩 베어링이 지지요소(44)에서 형성되는 구성이 있었다.

또 다른 종래기술로는 도 2의 대한민국 특허출원 10-2001-7009225호(2001.07.23)에서 도시한 바와 같이 액체펌프(1)는 차량에서 냉각수 펌프로 사용되거나 가열 회로용으로서 사용될 수 있으며, 또한 흡입관(4)과 도시하지 않은 압력관을 갖는 하우징 전방부(30)-모터하우징(2)-하우징후방부(3)로 구성된 3부분 펌프하우징(33)을 가지고, 상기 부분(30, 2, 3)들은 고정시켜 유지하는 나사에 의해서 결합하며, 하우징전방부(30)와 모터하우징(2) 사이에는 밀봉링(10)이 클램핑되거나 또는 사출 성형되고, 상기 모터하우징(2)은 비자성 재료로서 내벽(24)을 갖는 튜브(11)형태의 얇은벽구역을 포함하며, 베이스(12)와 함께 컵을 형성하는 튜브(11) 내에는 회전자(6)가 수용된다.

회전자(6)는 약간 이격되어 튜브(11)의 곡선을 따르는 외부실린더(7)를 포함하고, 회전축(35)을 중심으로 회전하며, 외부실린더(7)는 흡입관(4)을 향하는 단부에서 다수의 베인(14)을 지지하는 단부벽(13)에 의해서 폐쇄된다.

단부벽(13)과 일체로 결합된 베어링 샤프트(8)는 실린더(7)의 내부를 통해 연장되고, 베어링샤프트(8)는 축방향단부(8', 8")에서 고정된 샤프트(9)를 중심으로 회전가능하게 지지되어 실질적으로 전체 길이에 걸쳐 샤프트를 포위한다.

순환 플랜지(18)가 외부실린더(7)와 회전자의 단부벽(13) 사이의 이행부에 배치되고, 모터하우징(2)의 환형슬롯(19) 내에 맞물림으로써 고체 이물질이 냉각수 유동으로부터 외부 실린더와 튜브(11) 사이의 좁은 틈새(20) 내로 침투하는 것이 방지된다.

클로 폴 고정자(21)는 적어도 부분적으로 상기 모터 하우징(2) 내에 사출 성형되어 적어도 부분적으로 상기 모터 하우징(2)의 통합 구성 부품인 클로판(26)을 갖고, 액체펌프(1)의 상기 펌프 하우징(33)은 하우징 후방부(3)를 가지며, 모터 하우징(2) 또는 상기 하우징 후방부(3) 내에는 펌프 하우징(33)의 내부와 외부 사이의 전기 접속을 형성하는 금속 연결부(44)가 사출 성형되는 것을 특징으로 하는 액체 펌프가 있었다.

그러나 상기 종래기술들은 하우징 내에 고정자와 회전자 및 샤프트가 구비되고 샤프트에는 임펠러가 구비되어 회전자와 샤프트가 회전하면 임펠러도 회전하면서 흡입구에서 흡입되는 액체를 회전시켜 배출구로 배출시키는 일반적인 액체펌프의 구성으로서, 샤프트와 임펠러 사이나 회전자와 고정사 사이에는 마찰을 감소시켜 회전을 용이하게 하고 소음을 감소시키기 위하여 베어링이나 베어링 슬리브가 다수개 구비되어야 하므로 재료비가 상승하고 조립 등 작업시간이 많이 소요됨으로 인한 생산능률이 저하된다는 문제점과 종래기술로 생산되는 액체펌프에는 소음과 떨림이 발생하여 제품의 내구성이 저하되고 교체주기가 짧아진다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 액체펌프에 있어서 고정된 샤프트와 샤프트를 중심으로 회전하는 회전자 간에 마찰을 줄이기 위하여 부싱을 회전자와 일체로 사출구비하여 고정된 샤프트와 회전하는 회전자와 사이의 마찰을 감소시키는 구성을 제공하는데에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적과 같이 액체펌프에서 고정된 샤프트와 샤프트를 중심으로 회전하는 회전자 간에 마찰을 줄이기 위하여 부싱을 회전자와 일체로 사출구비하여 고정된 샤프트와 회전하는 회전자와 사이의 마찰을 감소시켜서 소음을 줄이는 효과가 있으며 떨림을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 종래 차량용 액체펌프에 대한 단면도
도 2는 또 다른 종래기술의 단면도
도 3은 본 발명 차량용 액체펌프의 전체 구성도로서 a) 분해사시도, b) 조립도, c) 단면도
도 4는 본 발명 차량용 액체펌프에서 회전자와 샤프트의 사시도
도 5는 본 발명 부싱이 형성된 회전자와 샤프트 및 하우징의 조립단면도

본 발명은 차량에서 냉각수 펌프로 사용되거나 가열 회로용으로서 사용될 수 있는 차량용 액체펌프에 관한 것으로, 상세한 설명은 첨부되는 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명 차량용 액체펌프의 전체 구성도로서 a)는 분해사시도이고 b)는 조립도이며 c) 단면도이고, 도 4는 본 발명 차량용 액체펌프에서 회전자와 샤프트의 사시도이며, 도 5는 본 발명 부싱이 형성된 회전자와 샤프트 및 하우징의 조립단면도이다.

본 발명의 전체적인 구성중 종래기술과 유사한 부분은 간략하게 설명하여 본 발명의 특징을 명료하게 하기로 한다.

본 발명의 액체펌프(100)에 대한 전체적인 구성은 도 3에서 도시한 바와 같이, 하우징(400)의 상부에는 샤프트(410)가 일체로 성형되고, 하우징(400)의 하부에는 스테이터와 코어가 결합한 고정자(500)가 삽입되고 중심부를 관통하는 조립나사(510)가 하우징(400)과 일체로 성형된 샤프트(410)와 결합하여 하우징과 샤프트 및 고정자가 일체로 고정되며, 그 하부에는 전원이 연결되는 컨넥터(710)가 형성된 후방하우징(700)이 제어수단인 PCB(600)를 내재한 상태로 후방나사(720)에 의하여 하우징(400)과 결합하되 고정자(500)의 하부와 PCB(600)가 접촉하는 구성이며, 하우징(400)은 내측을 따라 원형의 삽입홈인 회전자 삽입홈(420)이 구비되고 회전자 삽입홈(420)의 내측으로는 내부하우징(430)이 일체로 구비되어 하우징(400)의 상부와 하부를 원천적으로 밀폐 및 차단하고, 하우징(400)의 회전자 삽입홈(420)에는 회전자(300)가 삽입되는데, 회전자(300)의 상측에는 펌프휠인 임펠러(310)가 원형을 따라 다수 개가 구비되고 중심부를 관통공이 구비되어서 회전자(300)를 하우징(400)의 회전자 삽입홈(420)에 삽입하면 동시에 중심부의 관통공에 샤프트(410)가 삽입되면서 조립되어 회전자(300)는 샤프트(410)를 중심으로 회전하는 구성이며, 회전자(300)의 임펠러(310) 상부에는 하우징(400)과 커버나사(230)로 결합하는 커버(200)가 구비되고, 커버(200)에는 액체가 유입되는 유입구(210)와 배출되는 배출구(220)가 구비된 구성이다.

또한 여기서 스테이터와 코어가 결합한 고정자(500)와 일체로 결합하는 샤프트(410)는 통상적인 모터의 역할을 한다.

그리고 전자 삽입홈(420)의 내측으로는 내부하우징(430)이 일체로 구비되어 하우징(400)의 상부와 하부를 원천적으로 밀폐 및 차단하므로, 하우징(400) 상부의 회전자측에는 액체가 유입되고 배출되지만 하우징(400) 하부의 고정자측에는 액체가 유입되지 않게 되어 방수되는 구성인데, 모터로 작동하는 고정자측은 전원이 연결되어 자기장을 발생하므로 당연히 방수되어야 하며, 액체펌프나 워터펌프에서는 당연히 갖춰야할 기술이다.

상기의 구성에 따른 동작을 살펴보면, 후방하우징(700)의 컨넥터(710)에 전원이 공급되면 PCB(600)가 작동하여 고정자(500)에 동작신호를 제공하여 자기장이 발생하지만 하우징(400)과 일체로 고정된 고정자(500) 및 샤프트(410)는 회전하지 않고 고정된 상태이며, 이 상태에서 하우징(400)의 상부 내측으로 형성된 회전자 삽입홈(420)에 삽입된 회전자(300)가 자기장 작용에 의하여 하우징(400)에 일체로 형성된 샤트프(410)를 기준으로 회전하게 되고, 회전자(300)가 회전하면 회전자(300)의 상부에 일체로 구비된 임펠러(310)가 회전하게 되어 커버(200)에 형성된 유입구(210)로 액체를 유입시켜 배출구(220)로 배출하게 된다.

본 발명의 특징적인 구성은 도 4 내지 5에서 도시한 바와 같이, 샤트프(410)가 삽입되는 회전자(300)의 중심 관통공에 내마모성 재질이면서 방수성 및 내구성이 뛰어난 재질인 부싱(320)를 일체로 성형하여 구비하였는데, 부싱(320)의 재질로는 피크(PEEK : Poly-Ether-Ether-Ketone)를 적용하는데 피크 외에 내마모성이 뛰어난 재질은 모두 적용할 수 있음을 밝혀둔다.

본 발명의 샤트프(410)가 삽입되는 회전자(300)의 중심 관통공에 내마모성 재질인 부싱(320)을 구비하면, 하우징(400)의 하부에 일체로 고정된 고정자(500)와 조립나사(510)로 결합하는 샤프트(410)가 회전자(300)의 부싱(320)에 삽입되어 조립되고, 전원이 투입되어 고정자(500)에 자기장이 발생하여 회전자(300)가 회전할 시에 회전자(300)가 직접 정지상태인 샤프트(410)와 접촉하여 회전하는 것이 아니라 회전자(300)에 구비된 부싱(320)이 샤프트(410)와 접촉하면서 회전하기 때문에 회전자(300)와 샤프트(410) 사이에 발생하는 진동이나 소음 발생을 부싱(320)이 방지하거나 감소시켜주는 구성으로, 회전자의 회전을 용이하게 하고, 저소음 및 저진동의 액체펌프(100) 구동이 가능하며, 이를 적용하는 기기에도 소음을 줄일 수 있게 해주는데, 차량에 적용하면 저소음 저진동의 효과는 더욱 커진다.

여기서 부싱(320)의 재질인 피크(PEEK : 폴리에테르에테르케톤)는 하기의 화학 구조식을 가지고 엔지니어링 플라스틱 중에서는 최고 수준의 내열성을 가지며 또한 난연성, 내열수성, 내약품성도 있어 OA기기분야, 자동차분야, IC웨이퍼(wafer) 캐리어, LCD 제조용 치구(jig) 등에 쓰이고 있다.

화학식 구조 :

본 발명의 샤프트(410)와 회전자(300)의 조립에 있어서, 회전자(300)의 중심에 구비된 부싱(320)을 관통하여 샤프트(410)가 삽입되는데, 샤프트(410)의 끝단은 회전자(300)의 상부로 약 5[㎜] 정도 돌출되는 D자 형태로 구비하여 샤프트(410) 끝단 D형태에 억지끼움되게 와셔(810)와 D링(800)으로 고정하였다.

D링(800)으로 회전자(300)를 샤프트(410)에서 빠지지 않게 고정하는 이유는 샤프트(410)를 중심으로 회전자(300)가 회전하게 되면 회전자(300)에는 상부로 상승하고자하는 추력이 발생하여 내부고장이나 고속으로 회전시 큰 진동이 발생하여 소음발생의 원인이 될 수 있기 때문에 D링(800)을 샤프트(410)에 끼워서 회전자(300)가 회전시에 발생하는 추력을 상쇄시켜 주는 역할을 한다.

본 발명은 차량에서 냉각수 펌프로 사용되거나 가열 회로용으로서 사용될 수 있는 액체펌프로서 특히 자동차 엔진을 적합하게 피딩하는 냉각장치를 제조하는 산업과 이를 적용하는 장비나 기기 산업에 이용할 수 있다.

100. 액체펌프 200. 커버
300. 회전자 320. 부싱
400. 하우징 410. 샤프트
500. 고정자 600. PCB
700. 후방하우징

Claims (4)

1. 하우징(400)의 상부에 샤프트(410)가 일체로 성형되고 하부에는 고정자(500)가 삽입되어 상기 샤프트(410)와 결합하며 후방하우징(700)은 상기 고정자(500)와 접촉하는 PCB(600)를 내재하여 상기 하우징(400)의 하부에 결합하고 상기 샤프트(410)가 삽입되어 회전하는 회전자(300)에는 임펠러가 회전하면서 유입구(210)로 액체를 유입한 후 배출구(220)로 배출시키는 커버(200)가 구비된 차량용 액체펌프(100)에 있어서,
   상기 샤트프(410)를 기준으로 회전하는 상기 회전자(300)의 중심 관통공에 내마모성 재질인 부싱(320)을 구비하면 상기 부싱(320)이 상기 샤프트(410)와 접촉하면서 회전하므로 상기 회전자(300)와 상기 샤프트(410) 사이에 발생하는 진동이나 소음발생이 감소하고,
   상기 하우징(400)의 내측의 회전자 삽입홈(420)에 상기 회전자(300)가 삽입되게 하며, 상기 회전자 삽입홈(420)의 내측에는 내부하우징(430)이 상기 하우징(400)과 일체로 구비되어 상기 하우징(400)의 상부와 하부를 차단하면서 상기 회전자(300)가 회전하는 것을 특징으로 하는 회전자에 마찰을 감소시키는 부싱이 구비된 차량용 액체펌프.
   
2. 제 1항에 있어서, 부싱(320)의 재질은 피크(폴리에테르에테르케톤)인 것을 특징으로 하는 회전자에 마찰을 감소시키는 부싱이 구비된 차량용 액체펌프.
   
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 샤프트(410)와 회전자(300)의 조립시에 회전자의 중심에 구비된 부싱(320)을 관통하여 삽입되는 샤프트의 끝단을 D자 형태로 하여 회전자보다 약 5[㎜] 정도 돌출되게 하고, D형태인 샤프트 끝단에 D링(800)으로 고정하면 회전자가 회전시에 발생하는 추력을 상쇄시키는 것을 특징으로 하는 회전자에 마찰을 감소시키는 부싱이 구비된 차량용 액체펌프.

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