KR100476263B1 - 차량용 클러치의 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 차량용 클러치의 냉각장치는 클러치 하우징의 방열홀과 부압이 형성되는 배기 다기관의 목 부위를 진공 파이프로 연결하고, 상기 진공 파이프에 엔진의 워밍업 여부와 클러치 하우징의 내부 온도에 의해 제어되는 절환 밸브가 설치되어, 엔진의 워밍업시와 클러치 하우징의 내부 온도가 소정 이상일 때, 클러치 하우징의 내부 공기가 상기 배기 다기관의 목 부위로 강제적으로 송출되기 때문에 상기 클러치의 방열홀의 위치에 상관없이 항상 클러치의 과열을 방지할 수 있어 클러치의 냉각성능을 향상시킬 수 있다.

Description

차량용 클러치의 냉각장치{Cooling Apparatus of Clutch in Automobile}

본 발명은 차량용 클러치의 냉각장치에 관한 것으로서, 특히 배기부압을 이용하여 클러치 하우징의 내부 공기를 외부로 보다 원활하게 통풍시키는 차량용 클러치의 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 클러치는 엔진과 수동변속기 사이에 설치되어 상기 수동변속기로 전달되는 엔진의 구동력을 필요에 따라 단속하는 일을 수행하는 장치로서, 시동 또는 변속할 때 수동변속기와 엔진의 연결을 끊고, 발진할 때 수동변속기에 엔진의 구동력이 서서히 전달되도록 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 차량용 클러치의 단면도이다.

종래의 차량용 클러치는 엔진의 크랭크 샤프트(2)와 일체로 움직이는 플라이 휠(4)에 고정된 클러치 커버(6)와, 상기 클러치 커버(6)와 플라이 휠(4) 사이에 설치되고 수동변속기의 입력축(8)의 단부와 스플라인 결합된 클러치 디스크(10)와, 상기 클러치 디스크(10)와 클러치 커버(6) 사이에 설치되어 소정의 가압력으로 상기 클러치 디스크(10)를 상기 플라이 휠(4)에 밀착시키는 압력판(12)과, 일단이 상기 압력판(12)에 고정되고 타단이 상기 클러치 커버(6)의 내측면에 고정되어 상기 압력판(12)에 가압력을 부여하는 다이어프램 스프링(14)과, 클러치 페달의 답력에 따라 상기 압력판(12)의 가압력이 해제되도록 상기 다이어프램 스프링(14)의 중앙부위를 미는 릴리이스 베어링(16)을 포함하여 구성되며, 상기와 같은 클러치는 수동변속기 하우징(미도시)의 일측에 결합된 클러치 하우징(18)의 내부에 설치된다.

상기와 같은 클러치는 단속 작용시 상기 클러치 디스크(10)와 플라이 휠(4) 사이의 슬립 및 마찰열로 인해 상기 클러치 디스크(10)와 플라이 휠(4) 뿐만 아니라 클러치 하우징(18)에 내장된 요소들이 열화되어 마모되면, 상기 클러치 디스크(10)와 플라이 휠(4) 간 마찰력이 감소되어 클러치 성능이 저하된다.

따라서, 상기 클러치 하우징(18)에는 압력작용에 의해 상기 클러치 하우징(18)의 내부 공기가 외기와 순환되는 방열홀(20)이 형성된다.

구체적으로 설명하면, 상기 클러치 하우징(18)은 엔진 측 전방이 수동변속기 측 후방보다 더 크게 형성되기 때문에 상기 플라이 휠(4)과 클러치 디스크(10)의 회전시 베르누이 원리에 의해 상기 클러치 하우징(18)의 내부 압력은 전방이 대기압보다 높고, 후방이 대기압보다 높게 분포된다. 따라서, 상기 방열홀(20)은 상기 클러치 하우징(18)의 후방 외둘레에 복수개 형성되어 외기가 상기 클러치 하우징(18)으로 유입되는 유입홀(20a)과, 상기 클러치 하우징(18)의 전방 외둘레에 복수개 형성되어 상기 클러치 하우징(18)의 내부 공기가 외부로 방출되는 유출홀(20b)로 구성되어, 상기 클러치 하우징(18)의 내외 압력 차이에 의해 상기 클러치 하우징(18)의 내부 공기가 외기와 순환되도록 한다.

특히, 상기 방열홀(20) 측 압력과 외부의 압력 차이가 클수록 상기 클러치 하우징(18)의 내부 공기와 외기가 원활하게 통풍되므로 클러치의 냉각성능이 최적이도록 벤치 마킹 또는 도 2에 도시된 바와 같이 수치해석기법을 이용하여 상기 방열홀(20)의 위치 및 크기를 결정한다.

상기와 같이 구성된 종래 기술의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

클러치 디스크(10)가 플라이 휠(4)에 밀착되어 엔진의 구동력이 수동변속기의 입력축(8)에 전달되고 있는 상태에서, 클러치 페달이 밟아지면 릴리이스 베어링(16)이 다이어프램 스프링(14)의 중앙부위를 밀기 때문에 압력판(12)이 클러치 디스크(10)로부터 떨어지면서 상기 압력판(12)의 가압력이 해제된다. 따라서, 상기 클러치 디스크(10)가 상기 플라이 휠(4)로부터 이격되어 상기 수동변속기의 입력축(8)으로 전달되는 엔진의 구동력이 차단된다.

상기와 같은 상태에서, 클러치 페달의 놓아지면 다시 상기 압력판(12)이 상기 다이어프램 스프링(14)으로부터 가압력을 부여받아 상기 클러치 디스크(10)를 가압하기 때문에 상기 클러치 디스크(10)가 상기 플라이 휠(4)에 밀착되어 상기 수동변속기의 입력축(8)으로 엔진의 구동력이 전달된다.

그러나, 종래 기술은 상기 클러치 하우징(18)에 클러치를 구성하는 요소들 뿐만 아니라 클러치 페달의 답력을 전달하는 레버(22)의 일부가 내장되고, 외둘레에 엔진을 시동시키는 스타트 모터 브라켓(24)이 형성되며, 내외에 보강용 리브(26)가 복수개 형성되므로 상기 방열홀(20)을 최적의 위치에 형성하기 어려워 상기 클러치 하우징(18)의 내부 공기를 외기와 충분히 통풍시킬 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 클러치 하우징의 내부 공기가 외부로 방출되는 방열홀에 배기 부압을 부여하여 클러치 하우징의 내부 공기가 보다 원활하게 통풍되도록 하는 차량용 클러치의 냉각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 차량용 클러치의 냉각장치는 대기압보다 낮은 부위에 외기가 유입되는 유입홀이 형성되고, 대기압보다 높은 부위에 내부 공기가 외부로 유출되는 유출홀이 형성된 클러치 하우징과; 상기 클러치 하우징의 유출홀과 부압이 형성되는 배기 다기관의 목 부위를 연결하여 압력 차이에 의해 상기 클러치 하우징의 내부 공기가 상기 배기 다기관의 목 부위로 통풍되도록 하는 진공 파이프와;상기 진공 파이프에 설치되어 엔진의 워밍업시 상기 클러치 하우징의 유출홀을 상기 배기 다기관의 목 부위와 연결하고, 엔진의 워밍업 후 상기 클러치 하우징의 유출홀을 외부와 연결하는 절환 밸브를 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

상기 본 발명에 따른 차량용 클러치의 냉각장치는 클러치의 외관을 형성하는 클러치 하우징(50)의 외둘레에 대기압보다 낮은 부위(A)에 외기가 유입되는 유입홀(52)이 복수개 형성되고, 대기압보다 높은 부위(B)에 내부 공기가 외부로 유출되는 유출홀(54)이 복수개 형성되며, 상기 클러치 하우징(50)의 내부 공기가 외부로 송출되는 송출압력이 보다 더 커지도록 상기 클러치 하우징(50)의 유출홀(54) 외측에 부압을 공급하는 압송수단(60)이 연결되어 상기 클러치 하우징(50)의 내부 공기가 상기 클러치 하우징(50)의 외부로 강제적으로 송출되도록 한다.

상기에서, 상기 압송수단(60)은 상기 클러치 하우징(50)의 유출홀(54)에 부압을 공급하여 상기 클러치 하우징(50)의 내부 공기를 강제적으로 송출시킴과 아울러, 별도의 장치없이 미연소된 배기가스에 2차 공기를 공급할 수 있도록 상기 클러치 하우징(50)의 유출홀(54)과 부압이 형성되는 상기 배기 다기관(56)의 목 부위(56a)를 연결하여 상기 클러치 하우징(50)의 내부 공기가 강제적으로 상기 배기 다기관(56)의 목 부위(56a)로 통풍되도록 안내하는 진공 파이프(62)로 구성된다.

참고로, 상기 배기 다기관(56)은 상기 엔진의 각 실린더(미도시)에서 배기 행정시 배출된 배기가스(G)를 모아 배기관(58)으로 안내하는데, 상기 엔진의 각 실린더와 연결되는 분기관(56b)이 하나로 합쳐지고 상기 배기관(58)과 연결되는 배기 다기관(56)의 목 부위(56a)에는 베르누이 원리에 의해 배기가스가 상기 배기관(58)으로 고속으로 흐르며 대기압보다 낮은 부압이 형성된다.

따라서, 상기 클러치 하우징(50)의 유출홀(54) 측 압력은 대기압보다 크고, 상기 배기 다기관(56)의 목 부위(56a) 압력은 대기압보다 낮기 때문에 상기 클러치 하우징(50)의 유출홀(54)과 상기 배기 다기관(56)의 목 부위(56a)의 압력차이가 커 압력작용에 의해 상기 클러치 하우징(50)의 내부 공기가 상기 클러치 하우징(50)의 유출홀(54)을 통해 용이하게 외부로 방출될 수 있다.

또한, 엔진이 시동된 후 워밍업되면, 엔진의 크랭크 샤프트와 일체로 회전되는 플라이 휠과 마찰되는 클러치 디스크가 고속으로 회전되기 때문에 상기 클러치 하우징(50)의 내부 압력이 상기 클러치 디스크의 회전시 발생되는 원심력과 베르누이 원리에 의해 상기 유입홀(52) 측보다 유출홀(54) 측이 높도록 분포되어 상기 클러치 하우징(50)의 내부 공기가 압력작용에 의해 외부로 통풍될 수 있다.

그러므로, 상기 압송수단(60)은 상기 클러치 하우징(50)이 과냉되지 않도록 상기 진공 파이프(62)에 개폐 가능하게 설치되어 엔진의 워밍업시 상기 클러치 하우징(50)의 유출홀(54)을 상기 배기 다기관(56)의 목 부위(56a)와 연결하고, 엔진의 워밍업 후 상기 클러치 하우징(50)의 유출홀(54)을 외부와 연결하는 절환 밸브(64)를 더 포함한다.

여기서, 상기 진공 파이프(62)는 상기 클러치 하우징(50)의 내부 공기를 상기 배기 다기관(56)의 목 부위(56a) 또는 외부로 안내할 수 있도록 일측에서 둘로 분기되어 상기 배기 다기관(56)의 목 부위(56a)와 외부를 향해 각각 이어지고, 상기 절환 밸브(64)는 상기 진공 파이프(62)의 분기 부위(62a)에 설치되어 선택적으로 개폐작용을 행한다.

특히, 상기 절환 밸브(64)는 엔진의 외둘레를 순환하면서 엔진을 냉각시키는 냉각수의 온도에 따라 제어될 수 있도록 상기 냉각수의 온도를 감지하는 수온 센서(66)와 전기적으로 연결되어, 상기 수온 센서(66)부터 출력되는 수온 신호에 따라 작동된다.

구체적으로 설명하면, 엔진의 각 실린더의 연소가스 온도는 보통 2000℃이상이므로 주차시 상온에서 냉각되어 있던 엔진은 워밍업시 과대한 열응력이나 불균일한 열팽창을 방지하기 위해 예열되고, 엔진이 예열되는 동안 냉각수의 온도도 점차 상승하되, 80~90℃까지 상승하여 엔진이 과열되지 않도록 그 온도를 유지한다.

따라서, 상기 절환 밸브(64)는 엔진의 워밍업시 상기 클러치 하우징(50)의 유출홀(54)과 배기 다기관(56)의 목 부위(56a)를 연결하여 상기 클러치 하우징(50)의 내부 공기가 강제적으로 상기 배기 다기관(56)으로 송출되도록 하고, 상기 냉각수의 온도가 80~90℃에 도달하면 상기 클러치 하우징(50)의 유출홀(54)과 외부를 연결하여 상기 클러치 하우징(50)의 유출홀(54) 측 압력과 외부 압력차이에 의한 자유유동에 의해 공기가 통풍되도록 한다.

또한, 차량이 급발진하거나, 급가속시 또는 시내 주행시와 같이 클러치가 빈번하게 단속작용을 행하면, 상기 플라이 휠과 클러치 디스크 사이에 발생되는 마찰열이 과도하여 상기 클러치 하우징(50)의 내부 온도가 급상승하기 때문에 상기 클러치 하우징(50)의 유출홀(54)과 외부와의 압력차에 의한 공기의 자유유동으로 상기 클러치 하우징(50)의 내부 온도를 충분히 방열시킬 수 없다.

따라서, 상기 절환 밸브(64)는 상기 클러치 하우징(50)의 내부 온도에 따라 제어될 수 있도록 상기 클러치 하우징(50)의 내부 온도를 감지하는 클러치 온도센서(58)와 전기적으로 연결되어, 상기 클러치 하우징(50)의 내부 온도가 소정 이상이면 상기 클러치 하우징(50)의 유출홀(54)과 배기 다기관(56)의 목 부위(56a)를 연결하여 상기 클러치 하우징(50)의 내부 공기가 강제적으로 상기 배기 다기관(56)의 목 부위(56a)로 송출되도록 작동한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 차량용 클러치의 냉각작용을 살펴보면 다음과 같다.

엔진이 시동된 후 워밍업되는 동안, 절환밸브(64)가 수온센서(66)의 신호에 의해 클러치 하우징(50)의 유출홀(54)과 배기 다기관(56)의 목 부위(56a)를 연결하기 때문에 상기 클러치 하우징(50)의 유출홀(54)에는 상기 클러치 하우징(50)의 유출홀(54) 측 압력과 상기 배기 다기관(56)의 목 부위(56a)의 압력 차이에 의해 큰 송출압력이 형성되어, 상기 클러치 하우징(50)의 내부 공기가 진공 파이프(62)의 안내를 받아 상기 배기 다기관(56)의 목 부위(56a)로 강제적으로 송출된다.

따라서, 엔진의 워밍업시 엔진의 출력이 낮아 플라이 휠과 클러치 디스크의 회전력이 작더라도, 상기 클러치 하우징(50)의 내부 공기가 충분히 통풍된다.

그리고, 엔진의 워밍업되는 동안에는 연료가 불완전 연소되기 때문에 배기가스(G)에 일산화탄소, 탄화수소 등의 인체에 유해한 가스가 다량 포함되어 있는데, 상기 클러치 하우징(50)의 내부 공기가 상기 배기 다기관(56)의 목 부위(56a)로 유동되어 유해한 가스와 반응하기 때문에 배기 가스를 정화시키는 촉매 변환기에서의 촉매 활성화 시간이 단축되고, 유해 가스량이 감소된다.

다음, 엔진이 예열되어 냉각수의 온도가 80~90℃에 도달하면, 상기 절환밸브(64)가 수온센서(66)의 신호에 의해 상기 클러치 하우징(50)의 유출홀(54)과 외부를 연결하기 때문에 상기 클러치 하우징(50)의 내부 공기가 상기 클러치 하우징(50)의 유출홀(54)과 외부의 압력 차이에 의해 자유 유동되어 통풍된다.

한편, 주행시 상기 클러치 하우징(50)의 내부 온도가 소정 이상이 되면, 상기 절환밸브(64)가 상기 클러치 온도센서(68)의 신호에 의해 상기 클러치 하우징(50)의 유출홀(54)과 상기 배기 다기관(56)의 목 부위(56a)를 연결하기 때문에 상기 클러치 하우징(50)의 내부 공기가 상기 클러치 하우징(50)의 유출홀(54) 측 압력과 상기 배기 다기관(56)의 목 부위(56a)의 부압의 차이에 의해 강제적으로 상기 배기 다기관(56)의 목 부위(56)로 송출되기 때문에 상기 클러치 하우징(50)의 과열을 방지할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 차량용 클러치의 냉각장치는 클러치 하우징의 방열홀과 부압이 형성되는 배기 다기관의 목 부위를 진공 파이프로 연결하고, 상기 진공 파이프에 엔진의 워밍업 여부와 클러치 하우징의 내부 온도에 의해 제어되는 절환 밸브가 설치되어, 엔진의 워밍업시 및 클러치 하우징의 내부 온도가 소정 이상일 때, 클러치 하우징의 내부 공기가 상기 배기 다기관의 목 부위로 강제적으로 송출되기 때문에 상기 클러치의 방열홀의 위치에 상관없이 항상 클러치의 과열을 방지할 수 있어 클러치의 냉각성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 간단한 구조로 구현할 수 있는 이점이 있다.

또한, 종래 기술에 따른 차량용 클러치의 냉각장치는 엔진의 워밍업시 상기 배기 다기관의 목 부위에 상기 클러치 하우징의 내부 공기가 공급되어 배기가스 중 유해한 가스와 반응하여 촉매시키기 때문에 2차공기공급장치를 별도를 장착할 필요가 없어 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 차량용 클러치의 단면도,

도 2는 종래 기술에 따른 차량용 클러치 하우징의 내부압력 수치해석도,

도 3은 본 발명에 따른 차량용 클러치의 냉각장치 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

50 : 클러치 하우징 52 : 유입홀

54 : 유출홀 56 : 배기 다기관

56a : 배기 다기관의 목 부위 58 : 배기관

60 : 압송수단 62 : 진공 파이프

64 : 절환 밸브 66 : 수온센서

68 : 클러치 온도센서

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 대기압보다 낮은 부위에 외기가 유입되는 유입홀이 형성되고, 대기압보다 높은 부위에 내부 공기가 외부로 유출되는 유출홀이 형성된 클러치 하우징과;

   상기 클러치 하우징의 유출홀과 부압이 형성되는 배기 다기관의 목 부위를 연결하여 압력 차이에 의해 상기 클러치 하우징의 내부 공기가 상기 배기 다기관의 목 부위로 통풍되도록 하는 진공 파이프와;

   상기 진공 파이프에 설치되어 엔진의 워밍업시 상기 클러치 하우징의 유출홀을 상기 배기 다기관의 목 부위와 연결하고, 엔진의 워밍업 후 상기 클러치 하우징의 유출홀을 외부와 연결하는 절환 밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 클러치의 냉각장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 절환밸브는 엔진의 냉각수 온도를 감지하는 수온센서와 연결되어 상기 엔진의 냉각수 온도가 소정 이하이면, 상기 클러치 하우징의 유출홀과 배기 다기관의 목 부위를 연결하는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치의 냉각장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 절환밸브는 상기 클러치 하우징의 내부 온도를 감지하는 클러치 온도센서와 연결되어 상기 클러치 하우징의 내부 온도가 소정 이상이면, 상기 클러치 하우징의 유출홀과 배기 다기관의 목 부위를 연결하는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치의 냉각장치.