KR100489133B1 - 냉각수를 이용한 팬클러치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각수를 이용한 팬클러치에 관한 것으로서,

종래에는 엔진룸 내부의 온도, 즉, 라디에이터에서의 발열온도에 따라 클러치가 작동하여 팬의 회전속도를 조절하기 때문에 냉각수의 온도에 신속히 대응하여 팬을 제어하기가 어렵고, 이에의해 냉각수의 온도를 정확하게 제어하기가 매우 어려워지는 문제점이 발생하고 있으며, 특히 엔진의 냉각수가 규정치 이상 올라도 엔진룸 내부의 온도가 높은 온도로 올라가야만 바이메탈이 동작하여 냉각팬이 동작하게되므로 그 시간동안의 지연에 의해 냉각수 온도를 정밀하게 제어하기가 매우 어려운 문제점이 발생하는 것이다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 팬축의 전면에 실린더를 형성하고, 이 실린더내부로 냉각수가 순환되도록 하면서 냉각수의 온도에 따라 수축 또는 팽창하는 팽창수단을 형성하여 상기 팽창수단의 팽창여부에 따라 오일저장실과 작동실을 연결하는 연통홀이 선택적으로 개폐되도록 하므로서, 실제 엔진조건에 가장 근접한 형태인 냉각수의 온도에 신속히 대응하여 팬축이 회전하도록 하고, 팬의 회전시기를 효율적으로 관리할 수 있도록 한 냉각수를 이용한 팬클러치에 관한 것이다.

Description

냉각수를 이용한 팬클러치{Fan clutch using cooling water}

본 발명은 냉각수를 이용한 팬클러치에 관한 것으로서, 특히 실제 엔진조건에 가장 근접한 형태인 냉각수의 온도에 신속히 대응하여 팬축이 회전하도록 하고, 팬의 회전시기를 효율적으로 관리할 수 있도록 한 냉각수를 이용한 팬클러치에 관한 것이다.

도 3 은 종래의 팬 클러치를 도시한 것으로서,

다수의 팬(32)이 장착된 팬축(31)의 메인샤프트(33)가 크랭크샤프트에 결합되고, 상기 메인샤프트(33)에는 팬축(31)에 접촉되도록 클러치(34)가 축지되어 있다.

상기 팬축(31)의 내부에는 일정양의 오일이 충진되기 위한 오일저장실(37)이 형성되고, 클러치(34)의 내부에는 오일저장실(37)과 연통되어 오일이 오일공급라인(39)을 통해 순환되도록 하는 작동실(38)이 형성되며, 이 작동실(38)로 부터 클러치(34)의 내부를 순환하도록 오일공급라인(39)이 형성되고, 상기 오일공급라인(39)과 오일저장실(37)를 연결하는 오일리턴라인(40)이 형성된다.

그리고, 라디에이터에서 발생하는 온도에 따라 수축 또는 팽창하는 바이메탈(35)이 팬축(31)의 일측으로 노출되도록 형성되고, 이 바이메탈(35)의 끝부분에는 오일저장실(37)과 작동실(38)의 사이에 연통홀(41)의 개도량을 조절해주는 개폐판(36)이 형성된 구성이다.

팬클러치의 주요기능은 라디에이터에서 발생하는 온도(엔진룸 내부의 온도)에 따라 팬(32)의 회전속도가 가변되도록 하여 라디에이터 내부를 통과하는 냉각수를 효과적으로 냉각시킬 수 있도록 하는 것이다.

팬 클러치의 동작을 설명하면,

라디에이터의 온도변화에 따라 바이메탈(35)이 수축 또는 팽창하여 개폐판(36)을 동작시키고, 이 개폐판(36)은 오일저장실(37)과 작동실(38) 사이의 연통홀(41)의 개도량을 조절하게 된다.

이에따라, 엔진이 구동하여 크랭크샤프트가 회전할때 이와 접속되어 있는 메인샤프트(33)가 회전하므로서 메인샤프트(33)에 축지되어 있는 클러치(34)가 연동되어 회전하게 되는데, 이때 작동실(38)로부터 오일공급라인(39)과 오일리턴라인(40)을 순환하는 오일의 양에 따라 팬축(31) 즉, 팬(320의 회전속도가 조절되는 것이다.

다시말하면, 오일공급라인(39)을 통과하는 오일의 양이 많은 경우에는 클러치(34)와 팬축(31)이 거의 직렬연결되어 클러치(34)와 팬축(31)이 동일한 속도로 회전하게되고, 오일공급라인(39)을 통과하는 오일의 양이 적을 경우에는 클러치(34)와 팬축(31)의 연결력이 감소하게되므로 클러치(34)의 회전속도보다 팬축(31)의 회전속도가 적어지게 되는 것이다.

그러나, 종래에는 엔진룸 내부의 온도, 즉, 라디에이터에서의 발열온도에 따라 클러치가 작동하여 팬의 회전속도를 조절하기 때문에 냉각수의 온도에 신속히 대응하여 팬을 제어하기가 어렵고, 이에의해 냉각수의 온도를 정확하게 제어하기가 매우 어려워지는 문제점이 발생하고 있으며, 특히 엔진의 냉각수가 규정치 이상 올라도 엔진룸 내부의 온도가 높은 온도로 올라가야만 바이메탈이 동작하여 냉각팬이 동작하게되므로 그 시간동안의 지연에 의해 냉각수 온도를 정밀하게 제어하기가 매우 어려운 문제점이 발생하는 것이다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 팬축의 전면에 실린더를 형성하고, 이 실린더내부로 냉각수가 순환되도록 하면서 냉각수의 온도에 따라 수축 또는 팽창하는 팽창수단을 형성하여 상기 팽창수단의 팽창여부에 따라 오일저장실과 작동실을 연결하는 연통홀이 선택적으로 개폐되도록 하므로서, 실제 엔진조건에 가장 근접한 형태인 냉각수의 온도에 신속히 대응하여 팬축이 회전하도록 하고, 팬의 회전시기를 효율적으로 관리할 수 있도록 한 냉각수를 이용한 팬클러치를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은,

팬축과 클러치가 상호 접촉되도록 형성되고, 팬축 내부에는 오일의 충진을 위한 오일저장실이 형성되며, 클러치에는 연통홀에 의해 상기 오일저장실과 선택적으로 연결되는 작동실이 형성되어 있는 팬클러치에 있어서,

상기 팬축의 전면 중앙에 베어링에 의해 결합되는 왁스 실린더와;

상기 왁스실린더의 외각을 감싸면서 팬축에 볼트 결합되어 왁스실린더를 고정시키는 고정커버와;

냉각수의 입출력을 위해 상기 왁스실린더의 전면에 각각 결합되는 입력 및 출력파이프와;

상기 왁스실린더의 내부에 장착되고, 입력파이프를 통해 공급되는 냉각수의 온도에 따라 수축 또는 팽창하는 팽창수단과;

상기 팽창수단과 접하도록 왁스실린더 내부에 삽입되되 그 일측이 팬축 내부로 돌출되어 팽창수단의 팽창에 의해 팬축 내부로 전진하게되는 섭동실린더와;

상기 섭동실린더의 끝단에 결합되고, 외각의 작동단이 연통홀에 밀착되어 차단하며, 섭동실린더의 전진시 작동단이 연통홀을 개방하는 밸브판; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 밸브판은 그 중심부가 섭동실린더에 결합되어 클러치 측과 접촉되지 않으며, 외각의 작동단이 절곡 형성되어 자체 탄성을 가지면서 연통홀에 밀착되도록 형성되는 것이며, 섭동실린더가 전진함에 따라 작동단의 끝부분이 클러치로부터 들리면서 연통홀을 개방시키는 것을 특징으로 하며,

상기 팽창수단은 그 내부에 온도변화에 따라 수축 및 팽창하는 왁스가 내장되어있는 고무튜브로서 형성하며,

상기 왁스실린더의 내부에는 팽창수단의 표면에 냉각수가 접촉되도록 하는 냉각수순환홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면 도 1 과 도 2 를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 설명에 있어서 종래와 동일한 구성요소에 대해서는 동일부호 표기하여 중복설명을 피하기로 한다.

도면부호 1 은 팬축(31)의 전면 중앙부분에 고정커버(5)에 의해 볼트(6)로서 결합 고정되는 왁스실린더를 나타낸다.

왁스실린더(1)의 내부 중앙에는 홀이 관통 형성되어 이 홀 내부에 팽창수단(10)과 섭동실린더(13)의 일부분이 삽입되며, 왁스실린더(1)와 팬축(31)의 사이에는 베어링(7)이 개재되어 팬축(31)의 회전시에도 왁스실린더(1)는 회전하지 않고 고정된 상태를 유지토록 하였다.

상기 왁스실린더(1)의 앞쪽으로는 냉각수의 유입을 위한 입력파이프(2)와 냉각수를 다시 냉각수순환계로 배출시키기 위한 출력파이프(3)가 결합되며, 상기 입력파이프(2)를 통해 유입된 냉각수는 왁스실린더(1)의 내부에 형성되는 냉각수 순환홀(4)을 따라 순환된 후 출력파이프(3)를 통해 배출되어진다.

상기한 입력파이프(2)와 출력파이프(3)는 엔진 내부의 냉각수 온도를 직접적으로 반영할 수 있도록 하기위해 실린더블럭에 직접 연결하는 것이 바람직하다.

왁스실린더(1)의 내부에는 냉각수 순환홀(4)을 따라 순환하는 냉각수의 온도에 따라 수축 또는 팽창하는 팽창수단(10)을 형성하는데, 이 팽창수단(10)은 신축성을 갖는 고무튜브(11)의 내부에 온도변화에 따라 수축 또는 팽창하는 왁스(12)를 충진하여 구성한다.

즉, 상기 입력파이프(2)를 통해 유입되는 냉각수의 온도에 따라 왁스(12)가 수축 또는 팽창함에 따라 팽창수단(10)이 팬축(31)을 향해 전진하거나 후퇴하게 되는 것이다.

상기 팽창수단(10)의 앞쪽에는 섭동실린더(13)를 장착하는데, 이 섭동실린더(13)는 그 일측이 팽창수단(10)과 접하도록 왁스실린더(11) 내부에 삽입하되, 그 타측이 팬축(31) 내부로 돌출되도록 하여 상기 팽창수단(10)의 팽창에 의해 팬축(31) 내부로 전진하도록 하였다.

상기 섭동실린더(13)의 끝부분에는 연통홀(41)을 선택적으로 개폐시키는 밸브판(14)을 결합한다.

밸브판(14)은 그 외각에 절곡 형성되는 작동단(15)이 연통홀(41)에 밀착되도록 형성하는데, 밸브판(14)의 중심부는 섭동실린더(13)에 결합하여 클러치(34)와 접촉되지 않도록 하고, 그 외각의 작동단(15)을 절곡시켜 자체 탄성을 가지도록 하면서 연통홀(41)에 밀착되도록 형성하였다.

이에따라, 섭동실린더(13)가 전진할경우 상기 밸브판(14)의 중심부가 눌리면서 작동단(15)이 클러치(34)로부터 들리면서 연통홀(41)을 개방하도록 구성한 것이다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.

엔진이 구동하면, 엔진을 순환하는 냉각수의 일부가 상기 입력파이프(2)를 통해 왁스실린더(1) 내부로 유입되어 냉각수 순환홀(4)을 순환한 후 다시 출력파이프(3)를 통해 배출되어 다시 냉각수 순환계로 배출되어 진다.

엔진 구동 초기에는 냉각수의 온도가 낮은 상태이므로 냉각수 순환홀(4)을 순환하는 냉각수와 접촉되는 팽창수단(10)의 왁스(12)가 도 1 과같이 수축된 상태를 유지하게되며, 이때 밸브판(14)의 작동단(15)은 연통홀(41)을 완전히 차단한 상태로 존재하게 된다.

상기 연통홀(41)이 차단되면 오일저장실(37)의 오일이 클러치(34)의 작동실(38)로 공급되지 않게되므로 크랭크축으로부터 클러치(34)에 전달된 회전력이 팬축(31)으로 전달되지 않게되어 팬(32)은 회전하지 않는다.

한편, 엔진 구동에 의해 엔진 내부를 순환하는 냉각수의 온도가 점진적으로 상승하게되면, 왁스실린더(1)의 냉각수순환홀(4)을 순환하는 냉각수의 온도가 점진적으로 상승하게되며, 이에의해 팽창수단(10)을 구성하는 왁스(12)가 팽창하면서 섭동실린더(13)를 밀어내게 된다.

상기 섭동실린더(13)가 팬축(31)의 내부로 밀리게되면, 밸브판(14)의 중심부가 섭동실린더(13)에 의해 눌리면서 외각의 작동단(15)이 도 2 와같이 연통홀(41)로부터 들리면서 연통홀(41)을 개방하게 되는 것이다.

연통홀(41)이 개방됨에 따라 오일저장실(37)에 저장되어 있는 오일이 클러치(34)의 작동실(38)로 공급된 후 오일공급라인(39) 측으로 공급되고, 이와같이 오일공급라인(39)으로 공급된 오일의 점성에 의해 클러치(34)의 회전력이 팬축(31)으로 전달되어 팬축(31)이 회전하게 된다.

냉각수의 온도가 점진적으로 상승함에 따라 팽창수단(10)의 팽창 길이가 길어지게되고, 이에의해 섭동실린더(13)의 밀림거리가 늘어남에 따라 밸브판(14)의 작동단(15)이 들려지는 양이 늘어나게되어 연통홀(41)의 개도량이 증가하게된다.

연통홀(41)의 개도량이 증가하면, 그만큼 많은 양의 오일이 작동실(38)을 통해 오일공급라인(39)으로 공급되므로서 클러치(34)의 회전력이 그대로 팬축(31)으로 전달됨에 따라 팬축(31)이 고속으로 회전하여 라디에이터의 냉각수를 효과적으로 냉각시키게 되는 것이다.

한편, 냉각수의 온도가 하락하게되면, 팽창수단(10)이 수축하게되고, 이에의해 밸브판(14)의 자체 탄성에 의해 섭동실린더(13)가 팽창수단(10)과 함께 왁스실린더(1) 내부로 진입하게되므로서, 밸브판(14)의 작동단(15)은 다시 연통홀(41)을 차단하게되는 것이다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 팬축의 전면에 실린더를 형성하고, 이 실린더내부로 냉각수가 순환되도록 하면서 냉각수의 온도에 따라 수축 또는 팽창하는 팽창수단을 형성하여 상기 팽창수단의 팽창여부에 따라 오일저장실과 작동실을 연결하는 연통홀이 선택적으로 개폐되도록 하므로서, 실제 엔진조건에 가장 근접한 형태인 냉각수의 온도에 신속히 대응하여 팬축이 회전하도록 하고, 팬의 회전시기를 효율적으로 관리할 수 있도록 한 냉각수를 이용한 팬클러치를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 냉각수를 이용한 팬클러치를 보인 도면.

도 2 는 본 발명의 작동상태를 보인 도면.

도 3 은 종래의 팬클러치를 보인 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 왁스실린더 2 : 입력파이프

3 : 출력파이프 4 : 냉각수 순환홀

5 : 고정커버 6 : 볼트

7 : 베어링 10 : 팽창수단

11 : 고무튜브 12 : 왁스

13 : 섭동실린더 14 : 밸브판

15 : 작동단 31 : 팬축

34 : 클러치 37 : 오일저장실

38 : 작동실 39 : 오일공급라인

40 : 오일리턴라인 41 : 연통홀

Claims (4)

1. 팬축(31)과 클러치(34)가 상호 접촉되도록 형성되고, 팬축(31) 내부에는 오일을 충진하기 위한 오일저장실(37)과, 클러치(34)에는 연통홀(41)에 의해 상기 오일저장실(37)과 선택적으로 연결되도록 형성되는 작동실(38)과, 상기 팬축(31)의 전면 중앙에 베어링(7)에 의해 결합되는 왁스 실린더(1)와, 상기 왁스실린더(1)의 외각을 감싸면서 팬축(31)에 볼트(6) 결합되어 왁스실린더(1)를 고정시키는 고정커버(5)와, 냉각수의 입출력을 위해 상기 왁스실린더(1)의 전면에 각각 결합되는 입력 및 출력파이프(2,3)와, 상기 왁스실린더(1)의 내부에 장착되고, 입력파이프(2)를 통해 공급되는 냉각수의 온도에 따라 수축 또는 팽창하는 팽창수단(10)과, 상기 팽창수단(10)과 접하도록 왁스실린더(1) 내부에 삽입되되 그 일측이 팬축(31) 내부로 돌출되어 팽창수단(10)의 팽창에 의해 팬축(31) 내부로 전진하게되는 섭동실린더(13)와, 상기 섭동실린더(13)의 끝단에 결합되어 연통홀(41)을 선택적으로 개방 및 차단하는 밸브판(14)을 구비하고 있는 팬클러치에 있어서,

   상기 밸브판(14)은 그 중심부가 섭동실린더(13)에 결합되어 클러치(34) 측과 접촉되지 않도록 형성되어 있는 한편, 밸브판(14)의 외각에 형성되는 작동단(15)은 연통홀(41)을 향해 탄성을 가지도록 절곡되어 연통홀(41)에 밀착된 상태로 형성되어 있으며, 상기한 섭동실린더(13)가 전진함에 따라 밸브판(14)의 중심부가 클러치(34)쪽으로 탄력적으로 압출될 때에는 외각의 작동단(15)은 클러치의 반대쪽을 향해 탄력적으로 들려지면서 연통홀(41)을 개방시키게 되며, 상기한 섭동실린더(13)가 후진함에 따라 밸브판(14)의 중심부가 클러치(34)에서 멀어지게 될 때에는 외각의 작동단(15)이 탄성복원되면서 연통홀(41)을 차단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 냉각수를 이용한 팬클러치.
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