KR100288238B1 - 내연기관의 팬 클러치 - Google Patents

Abstract

자동 냉각팬이 고온 영역에서 슬립량을 증대시켜 냉,난방 성능의 향상을 도모하기 위하여 내연기관의 팬클러치에 있어서,

엔진의 펌프축에 설치되어 연동하는 풀리축에 설치된 케이스의 저장실 일측에 내장된 감온통과,

상기 감온통에 연결되어 온도에 가변적으로 반응하는 다이어프램부와,

상기 다이어프램부에 연결 설치되어 승강하는 로드와,

상기 로드에 마찰 접촉하여 전,후진하게 탄성부재를 개재하여 설치되는 록로드와,

상기 록로드의 전진시 케이스와 직결되어 일체로 회전하게 로터에 형성한 직결홈을 포함하여 이루어지는 내연기관의 팬클러치를 제공하는데 있다.

Description

내연기관의 팬 클러치{FAN CLUTCH FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 내연기관의 팬클러치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동 냉각팬이 고온 영역에서 회전량을 증대시켜 냉,난방 성능의 향상을 도모하게 한 내연기관의 팬클러치에 관한 것이다.

일반적으로 자동 냉각팬은 엔진 냉각수의 온도에 따라 팬회전 속도 조절이 이루어지게 된다.

팬 회전 속도의 조절은 라디에이터를 통해 흐르는 공기의 온도를 감지하여 유동 커플링의 유체양을 변화시키는 바이메탈에 의해 이루어진다.

라디에이터를 통하여 흐르는 공기의 온도가 높을 때 앞끝의 바이메탈이 변형해서 저장실의 밸브를 개방한다.

실리콘오일이 흘러나오기 때문에 커플링 케이스와 로터 사이의 점도가 증가하고 케이스에 장착된 팬은 샤프트 속도와 비슷한 속도를 갖게 된다.

점도(마찰력)는 실리콘 오일의 양에 따라 변화한다

낮은 공기 온도일때에는 바이메탈 작용에 의해 밸브가 닫히고 실리콘은 저장실에 다시 들어간다.

이것이 커플링 케이스와 로터간에 미끄러짐을 유발하여 팬속도를 급속히 감속시킨다.

도1은 본 발명이 적용되는 일반적인 팬 클러치를 도시한 측단면도로, 팬 클러치(2)는 크게 풀리축(4), 케이스(6), 로터(8), 커버(10), 파티션 플레이트(12), 록 키이(14)로 구성되어 이루어지고 있다.

풀리축(4)은 엔진의 워터펌프축(도시생략)에 연결되어 회전력을 전달하는 축이다.

케이스(6)는 풀리축(4)에 베어링(16)을 개재하여 회전하게 조립되고 있다.

커버(10)는 케이스(6)와 결합되고, 바이메탈(18)과 밸브축(20)을 설치하고 있으며, 실리콘 오일이 저장되는 오일쳄버(22)를 형성하고 있다.

로터(8) 또한 풀리축(4)에 설치되면서 케이스(6)와 커버(10)내에 회전하게 설치되고 있다.

로터(8)의 일측에는 바이메탈(18)의 변형에 의해 실리콘 오일의 유동을 제어하는 파티션 플레이트(12)를 개재하고 있다.

록키이(14)는 케이스(6)의 회전을 록킹하는 키이다.

상기한 팬클러치(2)는 저온 상태시 엔진의 구동으로 워터펌프(도시생략)에 연결된 풀리축(4)이 회전하면 로터(8)가 따라서 연동하고, 팬(도시생략)을 형성한 커버(10)와 케이스(6)는 공회전하게 된다.

그리고 엔진이 구동하여 고온 상태가 되면 커버(10)에 설치된 바이메탈(18)이 반응하여 변형이 이루어지면 밸브축(4)을 작동시켜 파티션 플레이트(12)로 하여금 오일쳄버(22)를 개구하게 한다.

상기 오일쳄버(22)에 저장된 실리콘 오일은 원심력에 의해 공급통로(24)를 통해 커버(10)와 로터(8)에 갭을 두고 형성된 돌기부(26)에 공급이 이루어지게 된다.

이에 따라 돌기부(26)를 통과한 실리콘 오일이 저장실(27)에 저장되면서 전달 토크를 발생시켜 커버(10)와 케이스(6)에 토크를 전달하여 팬을 회전시킨다.

여기에서 토크를 발생시킨 실리콘 오일은 바이패스 통로(28)를 이동하여 다시 오일쳄버(22)에 충진이 이루어진다.

이때 바이메탈(18)의 온도가 최대 90℃이상이면 실리콘 오일 대부분은 작동실(30)로 유동하여 돌기부(26)의 전달토크를 증대시키게 되지만 슬립율은 66%이상이 되어 회전은 이루어지지 않게 되어 있다.

도2는 이에 따른 팬클러치의 작용을 설명하기 위한 선도로, 팬클러치(2)의 바이메탈(18)의 온도(에어 온도)가 상승하게 되면 팬클러치(2) 내부의 실리콘 오일량의 흐름량 조정을 통하여 슬립량을 변화시키게 된다.

그리고 바이메탈(18)이 감지하는 온도가 70℃에 이르게 되면 실리콘 오일이 돌기부(26)에 공급되어 직결되면서 토크전달이 이루어지고, 85℃에 도달하게 되면 팬의 회전수가 A선도와 같이 최대인 2650rpm으로 회전하게 되어 냉각을 시키게 된다.

상기한 팬의 고속회전으로 엔진의 냉각이 이루어져 히스테리시스 영역인 15℃ 범위 즉, 70℃에 도달하게 되면 팬의 회전수가 감소하게 되며, 이어서 또 60℃에 이르게 되면 돌기부(26)에 공급되었던 실리콘 오일은 오일쳄버(22)로 리턴되므로서 팬은 공회전 상태에 있게 된다.

그러나 상기한 입력 회전수 4000rpm 기준시 슬립율이 66%로서 차량 냉각 및 공조장치 냉각에 필용한 충분한 양의 풍량을 확보하지 못하는 영역이 존재하게 되는 문제점이 된다.

또, 팬이 최대 2650rpm 이상으로 회전이 실리콘 오일의 점성력으로 컨트롤이 불가한 영역이 생기는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 자동 냉각팬이 고온 영역에서 슬립량을 증대시켜 냉,난방 성능의 향상을 도모하게 한 내연기관의 팬클러치를 제공하는데 있다.

도1은 본 발명이 적용되는 일반적인 팬 클러치를 도시한 측단면도.

도2는 일반적인 팬클러치의 작용을 설명하기 위한 선도.

도3은 본 발명에 따른 팬클러치 회전 증대장치를 도시한 도면.

도4는 본 발명인 팬클러치 회전 증대장치의 작용을 도시한 도면.

도5은 본 발명인 팬클러치 회전 증대장치의 작용을 설명하기 위한 선도.

이를 실현하기 위한 본 발명은

내연기관의 팬클러치에 있어서,

엔진의 펌프축에 설치되어 연동하는 풀리축에 설치된 케이스의 저장실 일측에 내장된 감온통과,

상기 감온통에 연결되어 온도에 가변적으로 반응하는 다이어프램부와,

상기 다이어프램부에 연결되면서 케이스의 가이드홈내에 탄성부재로 탄지되어 승강하게 설치되는 로드와,

상기 로드의 하단에 직교하게 가이드홈내에 탄성부재로 탄지 배치되어 마찰 접촉으로 전,후진하게 설치되는 록로드와,

상기 록로드의 전진시 케이스와 직결되어 일체로 회전하게 로터의 일측면에 형성한 직결홈을 포함하여 이루어지는 내연기관의 팬클러치를 제공하는데 있다.

본 발명은 차량의 주행으로 엔진이 고온 상태가 되면;

팬클러치의 커버에 설치된 바이메탈은 변형이 이루어지고, 이 때문에 작동하는 밸브축에 의해 파티션 플레이트가 오일쳄버와 공급통로를 연결시킨다.

이에 오일은 돌기부를 거쳐 저장실로 이동하는데, 이때 돌기부에서 오일의 점성으로 발생한 전달토크에 의한 유온을 감지한 감온통은 다이어프램을 밀게 된다.

다이어프램의 푸쉬 작동으로 연결된 로드는 탄성력을 극복하여 하강하므로서 탄성부재로 탄지되고 있는 록로드를 전진시켜 로터의 직결홈에 결합시킨다.

록로드에 의한 로터와의 직결로 케이스와 로터가 일체로 회전하게 되므로서 고온영역에서 슬립량을 줄여 회전수를 증대시켜 온,냉방을 향상한다.

그리고 주행 초기시 엔진의 저온상태에서는 ;

바이메탈이 작용하지 않기 때문에 오일쳄버의 오일은 공급통로를 통해 돌기부에 공급되지 않아 전달토크에 의한 유온이 발생하지 않으며, 로터의 회전만 이루어지고, 케이스는 공회전만 한다.

이 때문에 케이스에 내장된 감온통은 저온 상태임에 따라 다이어프램에 연결된 로드는 탄성부재에 의해 리턴되어 상승하므로서 접촉 상태이던 록로드는 탄성력에 의해 후퇴하여 로터의 직결홈으로부터 분리된 상태에 있게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명이 적용되는 일반적인 팬클러치를 도시한 도면이고, 도3은 본 발명인 팬클러치 회전 증대장치를 도시한 도면이다.

팬 클러치 회전 증대장치(40)는 감온통(42), 다이어프램부(44), 로드(46), 록로드(48), 로터(8)의 직결홈(50)으로 구성되어 이루어지고 있다.

감온통(42)은 왁스등이 충진되어 온도에 의해 팽창과 수축 작용이 일어나게 하는 것으로, 엔진의 펌프축에 설치되어 연동하는 풀리축(4)에 설치된 케이스(6)의 저장실(27) 일측에 내장되고 있다.

다이어 프램부(44)는 감온통(42)과 연통되어 팽창과 수축하는 왁스에 의해 가변적으로 작용하는 것이다.

로드(46)는 다이어프램부(44)에 연결되면서 케이스(6)에 마련된 가이드홈(52)내에 탄성부재(S1)로 탄지되어 승강하게 설치되고 있다.

로드(46)에는 하단에 로드경사부(54)를 형성하고 있다.

록로드(48)는 로드(46)의 하단에 형성한 로드경사부(54)와 접촉하여 직교하게 가이드홈(52)내에 탄성부재(S2)로 탄지 배치되어 마찰 접촉으로 전,후진하게 설치되고 있다.

록로드(48)에는 로드(46)의 로드경사부(54)와 접촉하게 록로드경사부(56)를 형성하여 좌,우 이동하게 형성하고 있다.

직결홈(50)은 록로드(48)의 전진시 케이스(6)와 직결될 수 있게 로터(8)의 일측면에 형성하고 있다.

직결홈(50)은 록로드(48)와 결합시 슬립이 발생하지 않고 케이스(6)와 로터(8)가 일체로 회전 가능한 홈이다.

상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 작용을 도4,5에 의해 설명하면,

차량의 주행으로 엔진이 고온 상태가 되면;

팬클러치(2)의 커버(10)에 설치된 바이메탈(18)은 엔진 주변의 공기가 고온이 됨에 따라 변형이 이루어진다.

상기 바이메탈(18)의 변형으로 밸브축(20)이 작동하여 파티션 플레이트(12)를 연동시켜 오일쳄버(22)와 공급통로(24)를 연결시킨다.

이에 오일은 돌기부(26)를 거쳐 저장실(27)로 이동하는데, 이때 돌기부(26)에서 오일의 점성으로 전달토크가 발생하게 되면서 발생한 유온을 감지한 감온통(42)은 다이어프램부(44)를 밀게 된다.

다이어프램부(44)의 작동으로 연결된 로드(46)는 탄성력을 극복하여 하강하므로서 탄지되고 있는 록로드(48)를 전진시켜 로터(8)의 직결홈(50)에 결합시킨다.

록로드(48)에 의한 로터(8)와의 직결로 케이스(6)와 로터(8)가 일체로 회전하게 되므로서 고온영역에서 슬립량을 줄여 회전수를 증대시켜 온,냉방의 향상이 이루어진다.

즉, 도2에서 바이메탈(18) 전면 공기온도가 100℃에 다다르게 되면 로터(8)와 케이스(6)가 직결되어 회전하므로서 슬립율이 대폭 감소되어 입력회전수와 거의 동등 수준의 B선도와 같이 3950 회전수로 팬을 회전시키게 된다.

이에 따라 엔진 냉각 및 에어콘덴셔 냉각에 필요한 풍량을 충분히 확보할 수 있게 된다.

그리고 주행 초기시 엔진의 저온상태에서는;

바이메탈(18)이 엔진의 주변 공기의 온도에 의해 작용하지 않기 때문에 오일쳄버(22)의 오일은 공급통로(24)를 통해 돌기부(26)에 공급되지 않아 전달토크는 발생하지 않고 로터(8)의 회전만 이루어지고, 케이스(6)는 공회전만 한다.

이 때문에 케이스(6)에 내장된 감온통(42)은 저온상태임에 따라 다이어프램부(44)에 연결된 로드(46)는 탄성부재(S1)에 의해 리턴되어 상승하므로서 접촉 상태이던 록로드(48)는 탄성력에 의해 후퇴하여 로터(8)의 직결홈(50)으로부터 분리된 상태에 있게 된다.

이러한 본 발명은 엔진 냉각 및 에어 콘덴셔 냉각에 필요한 충분한 양의 풍량을 확보할 수 있다.

또, 혹서 조건이나 급한 오르막길의 도로의 부하 조건에서 냉각 성능을 확보할 수 있다.

그리고 최대 냉방능력 및 냉각성능을 확보하기 위한 상대 장치인 라디에이터 콘덴셔, 클러치 팬, 범퍼의 용량 및 크기를 적정하게 설계할 수 있어 원가 및 중량 감소에도 효과적이다.

Claims (3)

1. 내연기관의 팬클러치에 있어서,

   엔진의 펌프축에 설치되어 연동하는 풀리축에 설치된 케이스의 저장실 일측에 내장된 감온통과,

   상기 감온통에 연결되어 온도에 가변적으로 반응하는 다이어프램부와,

   상기 다이어프램부에 연결되면서 케이스의 가이드홈내에 탄성부재로 탄지되어 승강하게 설치되는 로드와,

   상기 로드의 하단에 직교하게 가이드홈내에 탄성부재로 탄지 배치되어 마찰 접촉으로 전,후진하게 설치되는 록로드와,

   상기 록로드의 전진시 케이스와 직결되어 일체로 회전하게 로터의 일측면에 형성한 직결홈을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 내연기관의 팬클러치.
2. 청구항 1에 있어서, 로드는 하단에 록로드와 마찰 접촉이 이루어지게 로드경사부를 형성하여 이루어지는 내연기관의 팬클러치.
3. 청구항 1에 있어서, 록로드는 일측에 로드경사부와의 마찰 접촉이 이루어지게 록로드경사부를 형성하여 이루어지는 내연기관의 팬클러치.