KR100239327B1 - 엔진의 냉각장치용 쿨링 팬 클러치의 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 냉각장치용 쿨링 팬 클러치의 구조에 관한 것으로 하우징에 내, 외측으로 구분되도록 하는 파티션 플레이트를 감싸는 오일 체임버를 외측으로 구비하고 그 중앙으로 돌설된 축을 고정한 바이메탈을 구비하며, 이 축의 간섭에 의해 작동되는 간접밸브로 구성된 쿨링 팬의 클러치에 있어서, 스파이어럴 바이메탈(10)과 상기 스파이어럴 바이메탈(10)의 중앙에 고정되는 연결축(20) 및 상기 연결축(20)을 삽입하기 위한 연결공(32)을 중앙에 형성하고 그 양측으로 구멍(34)(34-1)이 구비된 슬라이드 밸브(30) 그리고, 슬라이드 밸브(30)의 양측으로 구비된 구멍(34)(34-1)에 맞닿도록 복수개의 장공(42)(42-1)이 형성된 파티션 플레이트(40)로 구성되어져 최대한 오일 유출 시간을 지연시켜 쿨링 팬의 회전속도 가감이 점진적으로 이루어지도록 함과 아울러 그 높이를 최소화하여 엔진 룸의 공간 활용율을 극대화할 수 있도록 한 것이다.

Description

엔진의 냉각장치용 쿨링 팬 클러치의 구조

본 발명은 엔진의 냉각장치용 쿨링 팬 클러치의 구조에 관한 것으로서 보다 상세하게는 오일 체임버와 베어링 케이스를 구분하고 있는 파티션 플레이트에 장공을 형성하고 바이메탈 서어머스탯에 연결된 슬라이드 밸브에 비선형적으로 개폐되도록 하는 구멍을 구비하여 최대한으로 오일 유출 시간을 지연시키도록 함과 동시에 그 높이를 최소화하여 엔진 룸의 공간 활용율을 극대화할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 엔진을 냉각시키는 방법에는 그 냉매에 따라 공랭식과 수냉식으로 구분되며, 공랭식의 경우는 2 사이클 기관에서 주로 사용되며 4 사이클 기관에서는 그 냉각효율이 낮아 사용하지 않고 있다.

이 4 사이클 기관에서 사용하는 냉각의 원리는 엔진 내부에 구비되어 있는 물 재킷 안으로 펌프를 이용하여 냉각수를 순환시킴으로서 기관의 과열을 방지하고 그 수명을 연장할 수 있도록 한 냉각장치를 구비하여 사용하고 있다.

냉각장치를 이루고 있는 주요 구성 어셈블리는 레디에이터, 물 펌프, 냉각팬, 수온 조절기 등으로 구비되어 있으며, 물 펌프의 작동에 의해 냉각수는 엔진의 주요부인 실린더 블록과 실린더 헤드를 감싸고 있는 물 재킷을 경유하는 과정에서 그 열을 흡수하고 이 흡수한 열을 레이디에이터로 보내 방열하도록 되어 있다.

이 방열과정에서 그 효과를 더한층 높이기 위해 물 펌프의 축에 냉각 팬을 장착하여 외부 공기를 강제적으로 통과케 하도록 하고 있으며, 상기 냉각 팬은 물 펌프로 부터의 회전력을 어떻게 전달받는가에 따라 유체 커플링식과 팬 클러치식 및 전기식으로 구분된다.

상기 유체 커플링식은 팬과 물 펌프 사이에 실리콘 오일을 봉입한 커플링을 설치한 것으로 그 동력의 전달은 내부에 있는 오일 유체의 저항을 이용한 것이며, 전기식은 축전기의 전원으로 전동기를 구동하고 냉각 팬을 회전시켜 냉각하는 것으로 전동기는 냉각수의 온도를 감지하는 수온센서의 작동으로 구동토록 구비되어 있다.

상기 팬 클러치식은 레이디에이터를 통과하는 공기의 온도를 감지하는 바이메탈을 이용한 것으로 팬의 회전 속도가 자동 변속되도록 하였다.

도 1 은 종래 쿨링 팬 클러치의 작동부를 도시한 요부 사시도이며, 도 2 는 도 1 의 종단면 예시도로서, 물 펌프의 축단에 공회전 가능하도록 구비된 하우징의 일 측면으로 내측과 외측으로 구분되도록 하는 파티션 플레이트(100)를 감싸도록 하는 오일 체임버(200)를 외측으로 구비하고, 오일 체임버(200)의 중앙으로 만곡형 바이메탈(300)에 중앙 하측으로 돌설된 축(400)을 구비한다.

그리고, 상기 파티션 플레이트(100)는 원형으로 일측에 오일 홀(110)을 형성하고 이 오일 홀(110)을 덮을 수 있도록 하는 밸브(120)가 고정되어 있으며, 오일 홀(110)의 맞은 편으로 파티션 플레이트(100)에 일측이 고정된 간접밸브(500)를 구비하되, 상기 간접밸브(500)는 그 중앙이 파티션 플레이트(100)와 약간의 경사를 가지도록 함과 동시에 소정의 간격을 유지토록 하기 위해 양측이 파티션 플레이트의 원주방향으로 하(下)절곡되고 그 절곡부위의 단부는 평행하게 돌출 되어 있다.

상기 간접밸브(500)의 자유단부에는 원심력을 크게 하기 위한 웨이트(600)가 고정되는 것으로 구성되어져 있으며, 냉각수의 온도가 상승함에 따라 만곡형의 바이메탈(300)은 상부로 휘어지게 됨과 동시에 그 중간부위에 구비되어 있는 축(400)이 상부로 이동하게 된다.

이 축(400)의 이동으로 간접밸브(500)의 중앙을 누르고 있던 간섭이 제거됨과 동시에 그 탄력으로 웨이트(600)가 부착된 자유단부가 파티션 플레이트(100)의 오일 홀(110)로부터 이격되고 오일이 오일 체임버(200)로 유입이 되어 그 회전력이 상승하게 된다.

회전력의 상승으로 간접밸브(500)의 자유단에 고정되어 있는 웨이트(600)에 원심력의 분력이 가해짐과 동시에 자유단부를 오일 홀(110)로 밀착시키는 작용을 하여 오일의 유입을 최소한으로 줄이게 되어 회전속도를 저속으로 변화시키게 되는 과정을 반복하게 되어 냉각수의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.

그러나, 오일 체임버의 중앙 외측으로 구비된 바이메탈은 온도당 휨량이 변화가 큰 관계로 미세한 온도변화에 따른 조정(작동)은 불가능하였고 바이메탈의 중앙에 간접밸브를 구속하기 위한 축이 수직으로 구비되어 있음으로 클러치의 구조가 상대적으로 크게 되어 엔진 룸의 공간을 많이 확보해야 되는 공간 확보상에 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로 비선형적으로 슬라이드 밸브를 개폐 되도록 하여 최대한으로 오일 유출 시간을 지연시키도록 함과 아울러 그 높이를 최소화하여 엔진룸의 공간 활용율을 극대화할 수 있도록 하는 쿨링 팬 클러치의 구조를 제공함에 있다.

도 1 은 종래 쿨링 팬 클러치의 작동부를 도시한 요부 사시도,

도 2 는 도 1 의 종단면 예시도,

도 3 은 본 발명에 따른 팬 클러치의 작동부를 개략적으로 도시한

측면 예시도,

도 4 는 본 발명에 따른 팬 클러치부의 작동부를 도시한 사시

예시도,

도 5 는 본 발명의 작동상태도로서,

(5a)도는 슬라이드 밸브가 패스 홀을 닫기 전이며,

(5b)도는 슬라이드 밸브가 패스 홀을 닫은 후이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

(10): 스파이어럴 바이메탈 (20): 연결축

(30): 슬라이드 밸브 (32): 연결공

(34)(34-1): 구멍 (40): 파티션 플레이트

(42)(42-1): 장공

이를 달성하기 위한 본 발명은 파티션 플레이트의 양측으로 복수개의 장공을 형성하고 이 장공을 비선형적으로 개폐되도록 슬라이드 밸브의 양측으로 구멍을 형성하며, 상기 슬라이드 밸브의 중앙에 연결공을 형성하여 연결축으로 하우징의 일측에 고정되는 스파이어럴 바이메탈로 구성되는 것으로 바이메탈의 휨량의 변화로 연결축에 연결된 슬라이드 밸브를 소정의 각도로 회동시켜 오일 유입량의 조절로 팬의 속도를 알맞게 조절토록 함과 아울러 이 바이메탈의 변화량을 슬라이드 밸브의 회동방향과 동일하게 함으로 인해 클러치 하우징의 부피를 최소화한 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3 은 팬 클러치의 작동부를 개략적으로 도시한 측면 예시도이며, 도 4 는 본 발명에 따른 팬 클러치부의 작동부를 도시한 사시 예시도로 하우징에 내, 외측으로 구분되도록 하는 파티션 플레이트를 감싸도록 하는 오일 체임버를 외측으로 구비하고 그 중앙으로 돌설된 축을 고정한 바이메탈을 구비하며, 이 축의 간섭에 의해 작동되는 파티션 플레이트에 일측이 고정된 간접밸브로 구성된 쿨링 팬의 클러치에 있어서, 파티션 플레이트(40)의 양측으로 오일이 통과하도록 복수개의 장공(패스홀)(42)(42-1)을 형성하고 그 상부로 상기 장공(42)(42-1)의 위치와 동일하게 위치되도록 한 구멍(34)(34-1)을 형성한 슬라이드 밸브(30)를 구비한다.

그리고, 상기 슬라이드 밸브(30)의 중앙에 연결공(32)을 형성하여 연결축(20)으로 하우징의 일측에 고정되는 스파이어럴 바이메탈(10)의 중앙에 고정하는 것으로 하되, 상기 슬라이드 밸브(30)의 양측에 형성된 복수개의 구멍(34)(34-1)은 오일이 파티션 플레이트(40)의 구멍(42)(42-1)을 통과하여 오일 체임버로 넘어오거나 오일 체임버에서 베어링의 하우징으로 넘어갈 때 그 유출정도와 차단정도를 미세하게 할 수 있도록 하기 위해 일측의 구멍(34)은 세변을 갖는 형태의 구멍으로 하고 타단에 구비된 구멍(34-1)은 세변 이상의 변을 갖는 구멍으로 구비하여 순간적으로 오일이 유출되거나 차단될 수 있도록 하였다.

본 발명에서 슬라이드 밸브와 바이메탈을 연결하는 연결축은 그 단부에 홈을 형성하고 이 홈에 바이메탈 중앙부분의 끝단을 삽입하여 휨량의 변화로 연결축을 통해 슬라이드 밸브를 회동시킬 수 있도록 하였고 또한, 내부의 오일이 오일 체임버의 외부로 누유가 되는 것을 방지하기 위해 연결축의 선상에 O링을 삽입하기 위한 홈을 형성하여 사용할 수 도 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용은 다음과 같다.

엔진이 작동하여 어느 정도의 시간이 경과하게 됨에 따라 냉각수의 온도는 비례적으로 서서히 상승하게 되는데 냉각수의 온도가 적정 온도 이하일 경우에는 냉각 팬과 물 펌프 축을 연결하고 있는 팬 클러치의 스파이어럴 바이메탈(10)의 휨량의 변화가 없음으로 파티션 플레이트(40)상에 형성되어 있는 장공(42)(42-1)과 슬라이드 밸브(30)의 양측에 형성되어 있는 구멍(34)(34-1)이 엇갈려 있음(닫힘)으로 오일이 슬라이드 밸브(30)측(오일 체임버가 위치함)으로 유출이 되지 못하여 팬은 정지상태(도 5A도에 도시함)로 있게 된다.

이러한 상태를 유지하고 있다가 그 적정 온도를 초과함과 동시에 스파이어럴 바이메탈(10)에 변형이 발생하게 되며, 이 변형에 의해 중앙부위에 고정되어 있는 연결축(20)을 미소 각만큼 회동시키게 되고 그 하단부에 고정이 되어 있는 슬라이드 밸브(30)를 이동시키게 되어 파티션 플레이트(40)의 장공(42)(42-1)에 일치되도록 하여 오일이 체임버내로 유입이 되도록 하여 냉각 팬을 회전시키게 된다.

이때, 체임버내로 유입되는 오일의 량은 순간적으로 늘어나게 되는 것이 아니고 구멍(34)의 형상(삼각형의 각이 적은 부분)에 의해 처음에는 소량이 유입되다가 점차적인 바이메탈(10)의 변형으로 그 회동이 연속되는 만큼씩 단면적이 넓어짐으로 점진적으로 그 량이 늘어나게 됨과 동시에 그 회전속도도 올라가게 된다.

그리고, 냉각수의 온도가 내려갈 때는 바이메탈(10)의 변형량이 최초의 상태로 되돌아가게 되는 과정에서 오일의 량이 점진적으로 줄어들므로 서 회전속도도 점진적으로 내려가게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면 파티션 플레이트에 복수개의 장공을 형성하고 바이메탈에 연결된 슬라이드 밸브에 비선형적으로 개폐되도록 하는 구멍을 형성한 것에 그 특징이 있는 것으로 하여 오일 유출 시간을 지연시키 회전속도의 가감을 서서히 할 수 있도록 함과 아울러 그 높이를 최소화하여 엔진 룸의 공간 활용율을 높인 것이다.

Claims (2)

1. 하우징에 내, 외측으로 구분되도록 하는 파티션 플레이트를 감싸도록 하는 오일 체임버를 외측으로 구비하고 그 중앙으로 돌설된 축을 고정한 바이메탈을 구비하며, 이 축의 간섭에 의해 작동되는 파티션 플레이트에 일 측이 고정된 간접밸브로 구성된 쿨링 팬의 클러치에 있어서,

   a) 스파이어럴 바이메탈(10);

   b) 상기 스파이어럴 바이메탈(10)의 중앙에 고정되는 연결축(20);

   c) 상기 연결축(20)을 삽입하기 위한 연결공(32)을 중앙에 형성하고 그 양측으로 구멍(34)(34-1)이 구비된 슬라이드 밸브(30);

   d) 슬라이드 밸브(30)의 양측으로 구비된 구멍(34)(34-1)에 맞닿도록 복수개의 장공(42)(42-1)이 형성된 파티션 플레이트(40)로 구성됨을 특징 으로 하는 엔진의 냉각장치용 쿨링 팬 클러치의 구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 슬라이드 밸브(30)의 양단에 구비된 구멍(34)(34-1)이 세변 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 엔진의 냉각장치용 쿨링 팬 클러치의 구조.

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