KR100609655B1 - 팬 구동장치 조립체 - Google Patents

Abstract

팬 구동장치 조립체(fan drive assembly)는 냉각 팬(11)과 유체 커플링 장치(13)를 포함한다. 냉각 팬은 팬 허브(17), 스파이더(spider)(15), 및 다수의 팬 블레이드(19)를 포함한다. 커플링 장치는 바디(23)와 커버(25)를 갖추는 출력부 커플링 조립체(21)를 구비한다. 바디(23)는 단지 3개의 장착 부분(67)을 포함하는 것이 바람직하며, 상기 장착 부분(67)의 각각은 바디 부재의 바깥 주변부에 바로 인접하게 배치된다. 상기 장착 부분(67)의 각각은 필수적인 기계 가공 척킹 표면(73)을 한정하고, 스파이더 장착 표면(75)은 스파이더(15)의 파이로트 직경(79)과 맞물리는 파이로트 표면(77)을 포함한다. 바디(23)는 장착 부분에 의해 덮이지 않는 바디의 모든 후방 표면(59)을 실제적으로 덮는 냉각 핀(61)을 포함한다. 팬 허브(17)는 국부화된 방사상의 공기 흐름을 제한하는, 후방으로 확장하는 에어 댐 부분(81)을 또한 포함한다. 본 발명은 방사상의 공기 흐름을 바디 냉각 핀을 통해 개선시킬 수 있으며 팬 구동장치 조립체로부터 실제적으로 더 큰 열 방사를 달성하며, 따라서 주어진 입력(부) 속도에 대해 더 큰 팬 속도를 허용한다.

Description

팬 구동장치 조립체{FAN DRIVE ASSEMBLY}

도 1은 도 3의 1-1선을 따라 취해지지만, 도 3 보다 더 큰 비율로, 냉각 팬을 포함하는, 본 발명의 팬 구동장치 조립체의 절반부를 도시하는 축 방향 횡단면도.

도 2는 도 3의 2-2선을 따라 취해지고, 도 1과 동일한 비율이지만, 냉각 팬을 또한 포함하는, 본 발명의 팬 구동장치 조립체의 절반부를 도시하는 축 방향 횡단면도.

도 3은 본 발명의 일부분을 포함하는 유체 커플링 장치의 바디 부재만을 도시하는, 도 1 및 도 2의 좌측을 바라보는 평면도.

도 4는 본 발명의 한 측면을 도시하는, 바디 부재와 팬 스파이더의 일부분을 도시하는 개략 부분 단면도.

도 5a와 도 5b는 "종래 기술"과 "본 발명"을 각각 비교하는, 바디 부재에 걸친 냉각 공기의 흐름을 도시하는, 도 4와 유사한 개략 부분 단면도.

도 6은 본 발명의 한 가지 추가적인 측면을 도시하는, 냉각 팬을 통한 축 방향 부분 횡단면도.

도 7은 본 발명의 다른 측면을 도시하는, 커버의 일부분을 도시하는 개략 부분 단면도.

도 8은 본 발명에 대한 종래 기술(베이스라인)의 커플링 장치와 본 발명의 개선된 조립체를 비교하는, 팬 속도(RPM) 대 입력부 속도(RPM)를 도시하는 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11: 냉각 팬 13: 유체 커플링 장치

15: 스파이더 19: 팬 블레이드

21: 출력부 커플링 조립체 23: 바디

29: 입력부 샤프트 31: 플랜지

33: 베어링 세트 35: 허브 부분

39: 작동 챔버 41: 리저버 챔버

55,57: 환형 랜드 61,85: 냉각 핀

63: 바깥 핀 부분 65: 내측 핀 부분

69: 내부 나사 보어 71: 볼트

81: 에어 댐 부분

본 발명은 냉각 팬 및 팬 구동기를 포함하는 타입의 팬 구동장치 조립체(fan drive assemblies)에 관한 것으로, 더 자세하게는 팬 구동기 내에서 토크 전달의 결과로 열이 발생되는 타입으로 팬 구동기는 이루어지며, 상기 팬 구동기가 발생된 열을 방사시키는 능력은 팬 구동장치 조립체의 토크 전달 성능에 대해 제한 인자를 나타내는, 이와 같은 팬 구동장치 조립체에 관한 것이다.

본 발명은 토크 전달 팬 구동기의 다양한 타입 및 구조와 함께 사용될 수 있지만, 본 발명은 특히 팬 구동기로서 점성 유체 커플링 장치를 포함하는 타입의 팬 구동장치 조립체와 함께 사용되기에 적합하며, 그래서 상기 팬 구동장치 조립체와 관련해서 기술될 것이다.

본 발명의 사용으로부터 이익을 얻을 수 있는 타입의 팬 구동장치 조립체는 몇 가지 사용에서 발견되는데, 가장 흔한 사용 중의 하나는 차량 엔진의 라디에이터(radiator)를 냉각시키는 것에 관련한다. 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 전형적인 팬 구동장치 조립체의 팬 구동기는 점성 유체 커플링 장치를 포함하는데, 상기 점성 유체 커플링 장치는 냉각 팬이 출력부 커플링 부재에 볼트 결합되거나, 또는 달리 적절하게 부착된 채로, 커플링이 고 점성 유체를 이용하여 점성 전단력(viscous shear drag)에 의해, 입력부 커플링 부재(클러치)로부터 출력부 커플링 부재(하우징)로 토크를 전달하기 때문에 이렇게 이름이 붙여졌다.

본 발명은 특히 상대적으로 고 출력(high horsepower)의 팬 구동장치 조립체, 즉 팬 구동기로부터 냉각 팬으로 약 2 내지 약 12 마력의 범위 내에서 소정의 동력을 전달할 수 있는 것에 사용될 때 이점이 있다. 전형적으로, 상기 고 출력의 팬 구동기는 알루미늄 주물 바디(cast aluminium body)와 알루미늄 주물 커버(cast aluminium cover)를 포함하는 타입의 출력부 커플링 부재를 포함한다. 입력부 커플링 부재는 전형적으로 주물 알루미늄 부재로 또한 만들어질 수 있으며 점성 전단 공간을 한정하는 다수의 서로 맞물려진 랜드(interdigitated lands) 및 그루브를 한정하도록 바디 및/또는 커버와 상호 작용한다. 전단 공간이 점성 유체, 전형적으로 실리콘 유체로 충진될 때, 토크는 입력부 커플링 부재의 회전에 응답하여, 입력부 커플링 부재로부터 출력부 커플링 조립체로 전달된다.

상기 토크 전달 중, 상당한 열은 랜드와 그루브 사이의 점성 유체의 전단 력의 결과로서 발생된다. 발생된 열의 양은 일반적으로 팬 구동기의 "슬립 속도(slip speed)", 즉 입력(부) 속도와 출력(부) 속도 차에 비례한다. 토크를 전달하는 능력은 발생된 열을 방사시키는 장치의 능력에 의해 제한된다는 것이 일반적으로 당업자에 의해 잘 이해된다. 예를 들면, 점성 팬 구동기에서, 점성 유체의 온도가 임의의 최대 온도를 초과하는 경우, 유체의 토크 전달 능력의 점진적인 손실을 발생시키는 유체의 점성 특성 열화(deterioration)를 발생시킬 것이다.

팬 구동기 분야에서, 팬과 함께 사용되는 점성 팬 구동기의 설계 및 개발과 일반적으로 별도로 특정한 냉각 팬의 설계 및 개발이 행해지는 것이 일반적이었다. 다시 말해서, 팬은 원하는 작동 변수(예를 들면, 토크, 공기 흐름 등)를 제공하도록 설계되며, 따라서 블레이드 구조와 간격을 결정하며, 그리고 나서 팬{"스파이더(spider)"}의 장착부가 특정한 팬 구동기 장착 장치(예를 들면, 팬 구동기의 축으로부터 특정 직경 부위에 배치되는, 장착 패드 또는 보스)의 구조에 적합하게 설계되거나 또는 단지 변경된다.

팬 구동기 분야에서 일반적이지 않은 것은 전반적인 팬 구동장치 조립체의 열 방사를 최대화시키는 것을 목적을 하고, "패키지(package)"로서 냉각 팬과 팬 구동기를 설계하는 것이다. 그 결과로, 본 발명의 당시에, 거의 최적의, 잠열 방사(potential heat dissipation)(열 거절)를 달성하는 상업적으로 구입 가능한 팬 구동장치 조립체는 전혀 없었던 것으로 보인다. 또 다른 결과로서, 실제로 상업적으로 사용 중인 모든 팬 구동장치 조립체는 라디에이터를 통해 특정의 원하는 냉각 공기의 흐름을 달성하기 위해, 실제로 필요한 것 보다 더 크며 더 비싸다.

본 발명은 팬이 커버에 장착되기 보다는 오히려 하우징(바디)의 후방 측부에 장착되는 팬 구동장치 조립체에 한정되지 않지만, 본 발명은 특히 상기 장치에 유익하며, 상기 장치와 관련해서 기술될 것이다. 전형적인 " 후측 장착(rear mount)" 팬 구동기는 미국 특허 번호 제US 4,384,824호에 설명되고 기술되며, 거기서 바디 부재는 바디 냉각 핀(body cooling fins)이 방사상 내측으로 위치되는 4개의 장착 보스를 포함한다. 그 결과로, 팬 스파이더는 바디 냉각 핀을 통한 냉각 공기의 방사상 흐름을 방해하며, 따라서 특정한 팬 구동장치 조립체의 열 방사 능력을 감소시킨다.

따라서, 본 발명의 목적은 전체 조립체가 최적의, 잠열 방사에 가까워지도록 냉각 팬과 상기 팬을 구동시키는 유체 커플링 장치가 설계되는 개선된 팬 구동장치 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 더 자세한 목적은 하우징 냉각 핀을 통해 공기의 흐름을 실제적으로 개선시키는 방식으로 냉각 팬이 유체 커플링 장치의 바디(하우징)에 장착되는 개선된 팬 구동장치 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 관련 목적은 상기 언급된 목적을 달성하는 개선된 팬 구동장치 조 립체를 제공하는 것이며, 거기서 냉각 팬은 하우징 냉각 핀을 통해 공기의 흐름을 더 개선하도록 구성된다.

본 발명의 다른 목적은 상기 언급된 목적을 달성하는 개선된 팬 구동장치 조립체를 제공하는 것이며, 거기서 커버 냉각 핀은 커버 냉각 핀을 통해 공기의 흐름을 개선하도록 구성된다.

본 발명의 상기 목적 및 다른 목적은 유체 커플링 장치에 부착되는 냉각 팬을 포함하는 타입의 팬 구동장치 조립체의 제공에 의해 달성되는데, 상기 냉각 팬은 팬 허브, 스파이더 부분, 및 상기 팬 허브로부터 방사상으로 확장하는 다수의 팬 블레이드를 포함한다. 유체 커플링 장치는 후방 표면을 갖는 바디 부재와 상기 바디 부재와 커버 부재의 사이에서 유체 챔버를 한정하도록 바디 부재와 상호 작용하는 커버 부재를 구비하는 제 1 회전 가능한 커플링 조립체, 및 상기 제 1 커플링 조립체에 대해 회전을 위해 유체 챔버 내에 배치되는 제 2 회전 가능한 커플링 부재를 포함한다. 제 1 커플링 조립체와 제 2 커플링 부재는 이들 사이에 점성 전단 챔버를 한정하도록 상호 작용하며, 이로써 토크는 전단 챔버 내의 점성 유체의 실체에 응답하여 제 2 커플링 부재로부터 제 1 커플링 조립체로 전달될 수 있다. 바디 부재는 다수의 냉각 핀과 다수의 장착 부분을 포함하며, 스파이더 부분은 장착 부분에 부착되며 파이로트 직경(pilot diameter)을 한정한다.

개선된 팬 구동장치 조립체는 다수의 장착 부분을 포함하는 바디 부재에 의해 특징지어지며, 상기 장착 부분의 각각은 바디 부재의 바깥 주변에 바로 인접하게 배치된다. 상기 장착 부분의 각각은 기계 가공 척킹 표면과 상기 기계 가공 척 킹 표면의 후방 표면 상의 스파이더 장착 표면을 한정한다. 상기 스파이더 장착 표면은 스파이더 부분의 파이로트 직경과 맞물리는 파이로트 표면을 포함한다. 다수의 냉각 핀은 장착 부분에 의해 덮이지 않는 바디 부재의 실제적으로 모든 후방 표면을 덮는다.

본 발명의 다른 측면에 따라서, 팬 허브와 다수의 팬 블레이드의 각각은 국부화된 방사상 공기 흐름을 제한하도록 작용할 수 있는 후방 축 방향으로 확장하는 에어 댐 부분(air dam portion)을 한정하도록 상호 작용한다.

본 발명을 제한하도록 의도되지 않은 도면을 이제 참조하면, 도 1과 도 2는 본 발명에 따라 만들어진 팬 구동장치 조립체의 한 가지 선호되는 형태를 도시한다. 팬 구동장치 조립체는 일반적으로 도면 번호 11로 지정되는 냉각 팬과, 일반적으로 도면 번호 13으로 지정되는 유체 커플링 장치를 포함하며, 상기의 기능은 구동 토크를 냉각 팬(11)에 제공하는 것이다.

냉각 팬(11)은 본 발명의 범위 내에서, 다양한 구성과 구조를 가질 수 있으며, 본 발명은 특히 이후에 달리 언급되는 것을 제외하고, 도시된 특정한 구조에 제한되지 않는다. 냉각 팬(11)은 보통 상대적으로 얇고 평평하며, 박판과 같은 부재인, 스탬프(stamped)된 환형의 금속 스파이더(15)를 포함한다. 환형의 플라스틱 허브 부분(17)은 스파이더(15)의 바깥 주변부의 주위에 성형되는 것이 바람직하다. 그렇지만, "스파이더"와 "허브" 같은 용어의 사용은 구조적인 제한을 의미하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 예를 들면, 본 발명의 범위 내에서, 스파이더(15)는 허브 부분(17)과 일체로 성형될 수 있다. 전형적으로, 허브 부분(17)과 일체로 성형되는 다수의 팬 블레이드(19)가 있으며, 상기 팬 블레이드(19)는 도 1 및 도 2에 부분적으로만 도시된다. 팬 블레이드(19)의 특정한 배치와 구조는 본 발명의 필수적인 측면을 또한 구성하지 못한다는 것이 이해되어야 한다. 또 다른 예로서, 팬(11)은 환형 링이 팬 블레이드(19)의 바깥 팁을 둘러싸는 "링 팬(ring fan)" 타입 또는 링이 팬 블레이드를 전혀 둘러싸지 않는 "개방 팬(open fan)" 타입 중 어느 하나일 수 있다. 냉각 팬(11)의 다른 세부 사항은 계속해서 기술될 것이다.

유체 커플링 장치(13)는 다이캐스트 알루미늄 하우징(바디) 부재(23)와 다이캐스트 알루미늄 커버 부재(25)를 포함하는 출력부 커플링 조립체(21)를 전형적으로 포함한다. 전형적으로, 바디(23)와 커버(25)는 예를 들면, 커버(25)의 바깥 주변부의 롤오버(rollover)에 의해 함께 고정된다. 그렇지만, 몇몇의 커플링 장치에서, 바디와 커버는 함께 볼트 결합된다.

바디(23)와 커버(25)는 유체 챔버를 한정하도록 상호 작용하며, 상기 유체 챔버 내에는 입력부 커플링 부재(27)가 배치된다. 해당 분야에 잘 공지된 바와 같이, 유체 커플링 장치(13)는 액 냉식 엔진(미도시됨)에 의해 구동되기에 적합하게 되어 있다. 상기 장치는 입력부 커플링 부재(27)가 장착되는 입력부 샤프트(29)를 포함한다. 입력부 샤프트(29)는 전형적으로 엔진 워터 펌프(또한 미도시됨)의 맞물림 플랜지에 볼트 결합될 수 있는 플랜지(31)에 의해 회전되게 구동된다. 입력부 샤프트(29)는 바디(23)의 내측 직경부 상에 안착되는 베어링 세트(33)의 내측 레이스를 위한 지지대로서 기능한다. 입력부 샤프트(29)의 전방 단부(도 1 및 도 2의 좌측 단부)는 입력부 커플링 부재(27)의 허브 부분(35)에 의해 한정되는 톱니 모양 부분 및 개구부의 사이에 억지끼워 맞춤(interference fit)을 갖는다. 그 결과로, 입력부 샤프트(29)의 회전은 입력부 커플링 부재(27)의 회전을 발생시킨다.

바디(23)와 커버(25)는 원형 밸브 플레이트(37)에 의해 유체 작동 챔버(39)와 유체 리저버 챔버(fluid reservoir chamber)(41)로 분리되는, 앞서 언급된, 유체 챔버를 한정하도록 상호 작용한다. 따라서, 입력부 커플링 부재(27)가 유체 작동 챔버(39) 내에 배치되는 것이 보여질 수 있다.

커버(25)는 장치의 회전 축(A)에 대해 일반적으로 동심이 되도록 배치되는 돌출된 환형의 리저버-한정 부분(43)을 한정한다. 커버(25)는 일반적으로 원통형 샤프트 지지 부분(45)을 더 한정하며, 커버(25)를 통해 바깥측으로 확장하는(도 1 및 도 2의 좌측으로) 밸브 샤프트(47)는 상기 샤프트 지지 부분(45) 내에 회전되게 배치된다. 밸브 암(49)은 밸브 샤프트(47)의 내측 단부(도 1 및 도 2의 우측 단부)에 부착된다. 밸브 암(49)의 운동은 리저버 챔버(41)로부터 밸브 플레이트(37)에 형성되며 도 2에만 도시되는 충진 개구부(포트)(51)를 통한 작동 챔버(39)로의 유체 흐름을 제어한다.

주 실시예로, 그리고 예증만을 위해, 코일 부재(53)를 포함하는 온도 응답성 바이메탈 요소가 밸브 샤프트(47)의 바깥 단부에 작동되게 결합된다. 주변의 공기 온도 변화에 응답하여, 바이메탈 코일(53)이 밸브 암(49)의 운동을 제어하도록 작동시키는 방법은 해당 기술 분야에 잘 공지되어 있으며, 본 발명의 어느 부분도 형성하지 않으며, 여기에서 더 기술되지도 않을 것이다.

여기에서, 도 1 또는 도 2 중 어느 하나에도 도시되지 않지만, 커버(25)가 작동 챔버(39)의 바깥 주변부로부터 다시 리저버 챔버(41)로 통해있는 유체 통로를 한정하도록 하는 것은 전형적이며 당업자에게 잘 공지되어 있다. 전형적으로, 커버(25)에는 와이퍼 요소(wiper element)(여기에 또한 미도시됨)가 제공될 것이며, 이로써 유체는 입력부 커플링 부재(27)와 커버(25) 사이의 상대 회전에 응답하여, 작동 챔버(39)로부터 유체 통로를 통해, 다시 리저버 챔버(41)로 펌핑되어질 것이다. 상기 펌프의 {배출(scavenge)} 기능은 해당 분야에 또한 잘 공지되고, 본 발명의 어떤 직접적인 부분도 형성하지 않으며, 여기에서 더 기술되지도 않을 것이다.

주 실시예로, 예증만을 위해, 입력부 커플링 부재(27)는 다수의 환형 랜드(55)를 한정하는 전방 표면을 포함한다. 커버(25)의 인접한 표면은 다수의 환형 랜드(57)를 형성한다. 환형 랜드(55,57)는 이들 사이에 꾸불꾸불한-형상의 점성 전단 챔버(viscous shear chamber)를 한정하도록 서로 맞물린다. 유체 커플링 장치(13)의 작동은 본 발명의 양수인에게 양도된 미국 특허 번호 제US 4,974,712호의 참조로 더 잘 이해될 수 있으며 여기에 참조 내용으로 병합되었다. 간단히, 토크가 차량 엔진으로부터 입력부 샤프트(29)에 의해 입력부 커플링 부재(27)로 전달될 때, 상기 결과물은 환형 랜드(55,57) 사이의 전단 공간 내에 포함되는 점성 유체의 전단력이며, 상기 전단 공간은 도면 번호(55,57)에 의해 여기 이후로 또한 언급될 것이다.

또한 도 1 및 도 2 뿐만 아니라, 이제 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 한 가지 측면은 기술될 것이다. 바디(23)는 후방 표면(59)(도 2 및 도 3에 가장 잘 도시됨)을 한정한다. 주물 바디(23)는 일반적으로 도면 번호 61로 지정되며 바람직하게는 바디(23)와 일체로 주물을 형성하는, 다수의 냉각 핀을 또한 포함하며, 상기 핀(61)은 축 방향 후방으로(도 1 및 도 2의 우측으로) 확장한다. 냉각 핀(61)의 각각은 방사상의 바깥 핀 부분(63)과 방사상의 내측 핀 부분(65)을 포함하며, 도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 핀 부분(63,65)은 단일체적인 핀을 함께 포함한다는 것이 이해될 것이며, 상기 부분(63,65)의 주요한 차이는 도 4에 가장 잘 도시되는 바와 같이, 바깥 핀 부분(63)이 축 방향 높이(H1){후방 표면(59)으로부터 측정됨}를 갖고, 내측 핀 부분(65)이 축 방향 높이(H2)를 갖는다는 것이다.

이제 주로 도 1 및 도 3을 참조하면, 바디(23)는 다수의 장착 부분 또는 보스(67)를 또한 포함한다. 각각의 보스(67)는 내부 나사 보어(69)를 한정하며, 금속 스파이더(15)는 각각의 보스(67)에 상기 내부 나사 보어(69)에 의해, 바람직하게는 볼트(71)에 의해 부착될 수 있다. 상기 보스 또는 장착 부분(67)의 "다수의"에 대한 것은 이후에 그리고 첨부된 청구항에서 참조된다. 잇따르는 기술로부터 자명해지게 될, 개선된 열 방사의 이유 때문에, 장착 부분은 3개만 있는 것이 바람직하다. 그렇지만, 본 발명의 몇 가지 적용에서, 특히 상대적으로 높은 토크의 팬을 사용할 때, 장착 부분(67)은 4개를 사용하는 것이 필요할 수 있으며, 상기 두 가지 대안은 본 발명의 범위 내에 있다는 것이 명백히 이해되어야 한다.

또한 주로 도 1 및 도 3을 참조하면, 장착 보스(67)의 각각은 바디(23)의 바깥 주변부에 바로 인접하게 배치되며, 상기 바디(23)의 바깥 주변부는 도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 바깥 직경(D1)을 갖는다. 각각의 장착 보스(67)는 상기 장착 보스(67)의 바깥 주변부 상에, 커플링 장치(13)의 축(A)에 평행하게 배향되는 작은 노치 부분을 포함하는, 실제적으로 평평한 표면인, 예증만을 위해 여기에 기술되는, 기계 가공 척킹 표면(73)을 포함한다. 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 척킹 표면(73)은 바디(23)가 정지 상태로 척킹되거나 또는 고정되도록 허용하기 위해 포함되는 반면에, 다양한 표면과 직경이 기계 가공된다. 본 발명의 목적은 각각의 장착 보스(67)의 방사상 내측 부분에 배치되는 척킹 표면 내에서 또한 달성된다는 것이 이해되어야 한다. 주 실시예로, 3개의 기계 가공 척킹 표면(73)은 바람직하게는 직경(D1)의 90-95%이상인 직경(D2)을 한정한다. 상기는 점성 유체 커플링 기술 분야에서 일반적인 것이며, 냉각 팬은 바디가 3개의 척킹 부분과 3개 또는 4개의 팬 장착 보스를 포함하도록, 상기 바디에 대해 장착될 수 있다. 다시 말해서, 냉각 핀의 실체와 바디의 후방 표면에 걸친 냉각 공기의 방사상 흐름의 불연속 또는 이의 간섭을 나타내게 되는 바디의 후방 표면 상의 총 6 또는 7개의 다른 구조 요소가 있을 것이다.

본 발명의 한 가지 중요한 측면은 팬 구동장치 조립체의 전반적인 열 방사 능력의 인자로서 바디(23)에 걸친 냉각 공기의 방사상 흐름의 중요성을 인식하는 것이다. 그러므로, 본 발명의 한 가지 중요한 구조적 특징으로서, 기계 가공 척킹 및 팬 장착부의 기능은 단일 구조로 조합되어져 왔다. 각각의 장착 보스(67)는 스파이더(15)의 전방 표면이 기대어 배치되는, 평평하게 가로지르는 스파이더 장착 표면(75)과, 일반적으로 환형의 파이로트 표면(77)을 또한 포함한다. 명칭이 의미 하는 바와 같이, 파이로트 표면(77)의 기능은 스파이더(15)의 내측 파이로트 직경(79)(도 2 및 도 4 참조)을 "파이로트(pilot)"시키거나 정확히 위치시키는 것이다. 파이로트 표면(77)은 직경(D3)을 한정하며, 본 발명의 진전 과정에서, 상기 직경(D3)이 직경(D1)의 약 53% 내지 약 83%의 범위 내에 있을 때 언제나 열 방사가 최대로 되도록 결정되어졌다. 주 실시예에서, 예증만을 위해, 직경(D3)은 직경(D1)의 약 72%이다.

본 발명의 다른 중요한 측면에 따라서, 도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 장착 부분(67)과 다양한 표면(73,75,77)은 냉각 핀(61)에 의해 덮여지는 후방 표면(59)의 실제적으로 모든 나머지와 함께, 수행해야 하는 기능과 일치되게, 가능한 작게 만들어진다. 당업자는 후방 표면(59)이 베어링 세트(33)를 둘러싸는 바디(23)의 일반적으로 원추형 절두체 부분(frusto-conical portion)의 방사상 바깥측에 형성된 일반적으로 횡방향의 표면을 언급하는 것으로 이해할 것이다. 따라서, 장착 부분(67)과 냉각 핀(61)에 의하여, 공기가 바디(23)의 후방 표면(59) 거의 모두에 걸쳐 방사상으로 흐르는 것이 가능하다는 것을 알 수 있으며, 따라서 열 방사를 달성하기 위해 실제로 이용할 수 있는 후방 표면(59) 상의 영역을 최대화시킨다.

이제 주로 도 2, 도 3, 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 중요한 측면은 바깥측 핀 부분(63)과 내측 핀 부분(65)에 관한 것이다. 도 2에 가장 잘 도시된 바와 같이, 그리고 점성 유체 커플링 기술 분야의 당업자에게 일반적으로 잘 공지된 바와 같이, 점성 전단 공간(55,57) 내의 열 발생은 방사상의 바깥 범위 쪽에서 더 크고, 방사상의 내측 범위 쪽에서 더 적다. 그러므로, 앞서 기술된 축 방향 높이(H1)를 갖는, 바깥 핀 부분(63)은 가장 큰 열 발생의 영역, 및 그에 따라서 열 방사가 가장 큰 필요한 영역에 근접하게 대응하는 방사상의 범위를 갖는다. 핀 부분(63)으로부터 방사상 내측으로, 축 방향 높이(H2)를 갖는 내측 핀 부분(65)은 상기 핀 부분(63) 보다 실제적으로 더 적은 열 방사 능력을 갖는다. 그렇지만, 내측 핀 부분(65)은 실제적으로 보다 적은 열이 발생되는 영역과 방사상으로 정렬되며, 그에 따라서 보다 적은 열 방사가 요구된다. 게다가, 본 발명의 진전과 관련해서, 핀 부분(65)의 상대적으로 감소된 축 방향 높이는 다음에 기술되어질 한 가지 또 다른 이점을 갖도록 결정되어진다.

이제 주로 도 5a 내지 도 5b를 참조하면, 상기 도면은 공기 흐름도인데, 각각의 화살표의 길이는 흐름 속도를 표시하며, 즉 더 짧은 화살표는 상대적으로 낮은 속도를 나타내고 더 긴 화살표는 상대적으로 높은 속도를 나타낸다는 것이 이해되어야 한다. 도 5a 및 도 5b는 잘 공지되고 널리 수용되는 CFD(Computational Fluid Dynamics; 전산 유체 동력학) 해석 기술을 이용하여 생성된다. 도 5a에서, 바디의 원추형 절두체 부분과 같이 방사상으로 거의 멀리 확장하는 스파이더를 구비하는, 종래 기술은 바디 상의 냉각 핀의 영역을 통해 실제로 방사상의 바깥측 공기 흐름을 갖는다. 그렇지만, 공기 흐름 속도는 별로 높지 않으며, 종래 기술의 조립체에 의한 전반적인 열 방사는 바디 핀을 통해 상대적으로 보다 부족한 공기 흐름을 반영한다.

도 2 및 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 바깥 핀 부분(63)의 내측 방사상 의 확장부는 스파이더(15)의 방사상 내측 확장부에 근접하게 대응한다. 그러므로, 도 5b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 방사상 바깥측 핀 부분(63)에 인접하게 축 방향으로 배치되는 스파이더(15)는 바디 냉각 핀을 통한 공기 흐름 속도의 화살표에 의해 도시되어지는 바와 같이, 핀 부분(63)으로부터 열 전달을 최대화시키기 위해, 공기 흐름을 상기 핀 부분(63)을 통해 방사상 내측으로 유도하거나 억제시키도록 기여한다. 핀 부분(63)을 통해 방사상 내측으로 흐른 후, 공기의 일부는 내측 핀 부분(65)을 통해 방사상 내측으로 흘러서, 축 방향으로 편향되는 반면에, 바깥 핀 부분(63)을 빠져 나오는 공기의 일부는 축 방향으로 내측 핀 부분(65) 보다 위의 개방 영역으로 흐른다. 축 방향 높이(H1) 보다 실제적으로 작은 내측 핀 부분(65)의 축 방향 높이(H2)는 공기가 후방(도 2의 우측으로)으로 흐르기 전, 핀 부분(63)을 빠져 나오는 공기의 일부가 핀에 대해서 일반적으로 주변으로 흐르는 것을 가능하게 만들며, 따라서 공기 흐름에 대해 전반적인 제한을 감소시키며 바깥 핀 부분(63)으로부터 열 전달을 더 개선시킨다.

이제 주로 도 2 및 도 4를 참조하면, 스파이더(15)의 전방 표면은 바디(23)의 후방 표면(59)으로부터 축 방향 높이(H3)를 한정한다. 각각의 바깥 핀 부분(63)의 축 방향 높이(H1)는 축 방향 높이(H3) 보다 다소 적은 것이 바람직하지만, 각각의 핀 부분(63)의 "상부"와 스파이더(15)의 인접 표면 사이의 주 공기 흐름 경로를 제공하기에 충분치 않으며, 상기 주 공기 흐름 경로는 공기를 앞서 기술된 핀 부분(63)을 통해 강제 송풍시키는 것보다는 오히려, 사실상 공기를 위한 "누출(leak)" 경로를 나타낸다. 다른 한편으로, 스파이더(15)는 핀 높이에 대한 정 상적인 주물 공차(casting tolerances)를 갖는, 핀 부분(63)과 맞물려지는 것이 바람직하지 않은데, 이는 핀 부분(63) 중의 어느 하나가 인접한 스파이더 장착 표면(75) "보다 위로" 확장하여, 팬 스파이더(15)가 적절하게 유로를 안내하는 것을 막을 가능성이 있기 때문이다.

이제 주로 도 2 및 도 6을 참조하면, 환형의 플라스틱 허브 부분(17)은 후방의 축 방향으로 확장하며, 바람직하게는 허브 부분(17)과 일체로 성형되는 에어 댐 부분(air dam portion)(81)을 포함한다. 본 발명은 에어 댐 부분(81)의 어떤 특정한 방사상의 위치를 한정하지 않지만, 에어 댐 부분(81)이 팬 블레이드(19)의 방사상 내측에 위치되는 것이 바람직하다. 개시 내용의 종래 기술에서 언급된 바와 같이, 본 발명의 한 가지 중요한 측면은 하나의 패키지로서 팬(11)과 유체 커플링(13)을 설계하는 것이며, 에어 댐 부분(81)의 제공은 상기 설계 방법의 다른 예이다. 본 발명의 진전 중, 축 방향으로 확장하는 에어 댐 부분(81)의 실체는 에어 댐 부분(81)이 냉각 핀(61)에 걸친 냉각 공기의 흐름을 개선하는 것을 나타내면서, 바디(23)의 열 방사를 증가시키는데 이점이 있는 것이 발견되었다. 상기 개선은 도 5b에 도시되는데, 에어 댐 부분(81)으로부터 방사상 내측으로의 공기 흐름 속도가 매우 낮은 것을 관측할 수 있으며, 상기는 바디 냉각 핀을 통해 그리고 팬 블레이드를 통해 관측 가능한 공기 흐름 속도의 개선에 관련되는 것으로 믿어진다.

이제 주로 도 6을 참조하면, 팬의 상당한 치수는 팬 블레이드의 PW(Projected Width; 돌출 폭)이며, 즉 상기 팬 블레이드의 폭은 블레이드에 대해 "수직(normal)" 방향에서 볼 때보다는 오히려, 원주 방향에서 볼 때 나타난다. 도 6에서, "BF"(즉, 블레이드의 PW의 후부로부터 장착 부분에 부착되는, 스파이더의 전방 표면까지의 거리)로서 언급되는 치수가 또한 도시된다. 그리고, "BB"(즉, 블레이드의 PW 후부로부터 스파이더의 후부 표면까지의 거리, 또는 BF로부터 스파이더의 두께를 뺀 거리)로서 언급되는 치수가 또한 도시된다. 에어 댐 부분(81)은 스파이더의 후측 표면으로부터 측정되는 축 방향 길이(L)를 한정한다. 상기 길이(L)의 측정은 반드시 매우 정밀한 것이 아니라는 것을 이해해야 한다. 주 실시예의 진행 중, 상기 부분(81)의 길이(L)가 변경됨에 따라서, 바디(23)의 열 방사가 길이(L)가 후면과 후면 사이의 치수 BB의 약 60% 내지 약 70% 범위 내에 있을 때 최대로 되도록 결정되었다.

또한 주로 도 6을 참조하면, 허브 부분(17)은 축 방향에서 상당히 짧으며 PW, 즉 팬 블레이드(19)의 돌출 폭 보다 축 방향에서 훨씬 더 짧다는 것이 주의되어야 한다. 더 일반적으로 폭 넓은 허브 부분은 공기의 방사상 흐름을 제한하는 효과를 갖는 것으로 믿어진다. 주 실시예의 진전과 관련해서, 에어 댐 부분(81)이 방사상의 공기 흐름을 제한하며, 이로써 열 방사를 개선하지만, 허브 부분의 축 방향 길이의 주요부의 제거도 또한 열 방사를 개선하는 것으로 관측되었다. 여기에 도시된 바와 같이 후부 장착 팬과 함께, 허브 부분의 축 방향 길이를 줄이면, 스파이더의 전방부는 도 5b에 도시된 바와 같이, 냉각 핀(61)에 걸친 방사상의 내측 공기 흐름을 개선시킨다. 다른 한편으로, 앞서 설명된 바와 같이, 스파이더의 후방 측부 상의 방사상 공기 흐름을 제한하는 것은 상기 핀(61)에 걸친 냉각 공기의 방사상 흐름을 돕는 것으로 알려졌다.

다시 주로 도 1 및 도 2, 뿐만 아니라 도 7을 참조하면, 커버(25)는 전방 표면(83)과 일반적으로 도면 번호 85로 지정되는, 바람직하게는 상기 커버(25)와 일체로 주물 형성되는 다수의 냉각 핀을 한정하는 것을 알 수 있다. 각각의 냉각 핀(85)은 방사상의 바깥 핀 부분(87)과 방사상의 내측 핀 부분(89)을 포함한다. 바디(23)에 대해 기술된 것과 일반적으로 유사한 방식으로, 각각의 바깥 핀 부분(87)은 전방 표면(83)으로부터 축 방향으로 측정되는 축 방향 높이(H4)를 한정하며, 각각의 내측 핀 부분(89)은 축 방향 높이(H5)를 가지며, 상기 높이(H4)는 높이(H5) 보다 실제적으로 더 크다. 더 높은, 방사상의 바깥 핀 부분(87)이 랜드와 그루브 영역(55,57)의 전방에 바로 인접하게 배치되며, 따라서 핀(61)과 관련해서 기술된 것과 같은 이유 때문에, 핀 부분(87)은 정확히 요구되는 곳에서, 훨씬 더 큰 열 방사를 달성하도록 훨씬 더 높게 형성된다.

본 발명의 다른 특성에 따라서, 그리고 핀 부분(87)의 열 방사를 더 개선시키기 위해, 환형의 플레이트와 유사한 부재(91)는 핀 부분(87)의 팁 부분과 맞물려서 제공된다. 플레이트와 유사한 부재(91)는 상대적으로 얇은 것이 바람직하며, 아마도 조립체 상에서 다소 변형될 수 있을 정도로 충분히 얇을 수도 있고, 상기 부재(91)는 핀 부분(87)의 팁 내에 형성되는 환형 채널(93) 내로 단순히 눌려 끼워질 수 있다. 상기 특성이 반드시 제조 비용에 대해서 "자유롭게" 되도록, 환형 채널(93)은 "주물 방식으로서(as cast)" 이용되는 것이 바람직하다. 환형 부재(91)의 실체는 공기 흐름을 냉각 핀(85)을 통해 유도하는 효과를 가지며, 더 자세하게는 핀 부분(87) 내로 공기 흐름을 제한하며, 이로써 스파이더(15)가 냉각 핀(61)과 관련해서 행하는 것과 동일한 방식으로 핀 부분으로부터 열 전달을 최대화시킨다. 본 발명의 상기 측면은 도 5b의 공기 흐름도에 또한 도시된다.

본 발명의 진전 및 테스트와 관련해서, 여기에 도시되고 기술된 각각의 개별 특징은 팬과 팬 구동장치 조립체의 열 방사에 확실히 기여하도록 결정되었다. 게다가, 팬과 팬 구동장치 조립체 전체가 거의 최적의 열 방사를 달성하도록 개별 특징은 "최적화"되어졌다. 상기 진전은 도 8의 그래프에 도시되며, 상기 그래프는 팬 속도(RPM으로) 대 입력부 속도(또한 RPM으로)의 그래프이다. "종래 기술"이라는 명칭이 붙은 그래프는 본 발명의 양수인에게 상업적으로 판매된, 시리즈 565 팬 구동장치 조립체인, "베이스라인" 유니트가 고려된 것을 나타낸다. "본 발명"이라는 명칭이 붙은 그래프는 여기에 도시되고 기술된 다양한 특징을 제외하고, 동일 팬 및 팬 구동장치 조립체를 나타낸다.

도 8의 그래프에 도시된 테스트를 수행할 때, 7개의 팬 구동장치 조립체의 각각은 초기에 4000 RPM(주변 공기가 일정하게 상승하는 온도일 때)의 연속적인 입력부 속도를 수용하며, 그리고 나서 입력부 속도는 약 반시간 동안 4100 RPM 까지 증가된다. 따라서, 입력부 속도는 잠깐의 "휴지 기간(rest period)" 동안 4000 RPM 까지 떨어지며, 그 후, 입력부 속도는 4200 RPM 까지 증가된다. 휴지 기간(4000 RPM 일 때)과 입력부 속도의 증가가 교대로 행해지는 상기 과정이 출력부 속도(팬 속도)가 휴지 기간 동안, 초기 팬 속도로부터 10% "약해지거나(drooped) 또는 감소되는 시점까지 각각의 팬 구동장치 조립체의 성능이 "저하될(deteriorated)" 때까지 반복된다.

본 발명의 성능 및 본 발명으로부터 기인한 실질적으로 향상된 열 방사 결과에 대해서 몇 가지 관측이 이루어질 수 있다. 첫 번째로, 속도 약화가 발생되기 훨씬 전, 즉 초기 4000 RPM의 입력부 속도로부터 입력부 속도가 초기 4600 RPM에 도달할 때까지 개선된 조립체의 평균 팬 속도는 베이스라인 조립체에 보다 약 150 RPM 이상 더 높다. 두 번째로, 4900 RPM 일 때, 즉 상기 입력부 속도 보다 위에서 속도 약화가 발생되는 베이스라인 조립체의 경우, 상기 조립체의 성능은 수용 가능한 것으로 고려되지 않을 것이다. 본 발명의 경우에, 속도 저하는 입력부 속도가 약 5300 RPM에 도달할 때까지 발생되지 않으며, 따라서 심지어 본 발명의 조립체는 거의 2900 RPM의 팬 속도를 또한 제공할 수 있는데 반해, 베이스라인 유니트가 4900 RPM의 입력부 속도로 저하될 때, 상기 베이스라인 유니트의 팬 속도는 바로 2700 RPM 조금 높은 수준으로 떨어진다. 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 점성이 더 높은 레벨 상태로 남아있기 때문에, 점성 유체를 상대적으로 더 차갑게 유지시키는 것이 중요하며, 상기는 주어진 입력부 속도에 대해 증가된 팬 속도를 고려한다. 따라서, 어떤 주어진 입력부 속도에 대한 더 높은 팬 속도를 나타내는 경험적인 데이터는 본 발명이 실제적으로 더 큰 열 방사를 발생시키는 것을 초월하는 가설, 즉 점성 유체가 차가운 상태로 남아있는 것을 증명하는 경향이 있다.

본 발명의 다른 이점은 냉각 핀(61)(도 3 참조)의 개수에 관한 것이다. 바디 냉각 핀(61)에 걸친 개선된 공기 흐름의 결과로서, 주 실시예의 진전의 일부로서, 핀(61)의 개수가 열 방사 손실 없이, 60개 이상에서 단지 42개로 감소될 수 있음이 드러났다. 핀 개수의 감소는 바디 다이 캐스팅의 일체화를 개선시키는 것을 가능하게 만들며, 그와 동시에 바디의 전체 중량을 줄인다.

본 발명은 앞서의 상세한 설명에서 더 자세히 기술되어졌으며, 본 발명의 다양한 변경 및 수정은 상세한 설명의 해석과 이해로부터 당업자에게 자명할 것이라고 믿어진다. 첨부된 청구항의 범위 내에 있는 한, 상기 모든 변경과 수정은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (21)

1. 유체 커플링 장치(13)에 부착되는 냉각 팬(cooling fan)(11)을 포함하는 타입의 팬 구동장치 조립체(fan drive assembly)로서, 상기 냉각 팬(11)은 팬 허브(17), 스파이더 부분(spider portion)(15), 및 상기 팬 허브(17)로부터 방사상으로 확장하는 팬 블레이드(19)들을 포함하며, 상기 유체 커플링 장치(13)는 후방 표면(59)을 갖는 바디 부재(23)와 유체 챔버(39)를 한정하기 위해 상기 바디 부재(23)와 상호 작용하는 커버 부재(25)를 갖추는 제 1 회전 가능한 커플링 조립체(21), 및 상기 제 1 커플링 조립체(21)에 대해 회전을 위해 상기 유체 챔버(39) 내에 배치되는 제 2 회전 가능한 커플링 부재(27)를 포함하되, 상기 제 1 커플링 조립체(21)와 상기 제 2 커플링 부재(27)는 이들 사이에 점성 전단 챔버(viscous shear chamber)(55,57)를 한정하도록 상호 작용하며, 제 1 회전 가능한 커플링 조립체(21)와 제 2 회전 가능한 커플링 부재(27)의 협력에 의해 토크가 상기 점성 전단 챔버(55,57) 내에 존재하는 점성 유체에 응답하여 상기 제 2 커플링 부재(27)로부터 상기 제 1 커플링 조립체(21)로 전달될 수 있으며, 상기 바디 부재(23)는 냉각 핀(cooling fins)들과 장착 부분들(67)을 갖추며, 상기 스파이더 부분(15)은 상기 장착 부분들(67)에 부착되고 파이로트 직경(pilot diameter)을 한정하는, 상기 팬 구동장치 조립체에 있어서,

   상기 바디 부재(23)는 상기 장착 부분들(67)들을 포함하되, 상기 장착 부분(67)의 각각은 상기 바디 부재(23)의 바깥 주변부에 바로 인접하게 배치되며,

   상기 장착 부분(67)의 각각은 기계 가공 척킹 표면(73)과, 상기 기계 가공 척킹 표면(73)의 후방 표면 상의 스파이더 장착 표면(75)을 한정하고, 상기 스파이더 장착 표면(75)은 상기 스파이더 부분(15)의 상기 파이로트 직경(79)과 맞물리는 파이로트 표면(77)을 갖추며, 그리고

   상기 냉각 핀들(61)은 상기 장착 부분들(67)에 의해 덮이지 않는 상기 바디 부재(23)의 상기 모든 후방 표면(59)을 실제적으로 덮는 것을 특징으로 하는 유체 커플링 장치에 부착되는 냉각 팬을 포함하는 타입의 팬 구동장치 조립체.
2. 제 1항에 있어서, 상기 장착 부분들은 3개의 장착 부분(67)을 포함하고, 상기 조립체는 상기 냉각 팬(11)의 상기 스파이더 부분(15)을 상기 3개의 장착 부분(67)에 부착하기 위한 고정 수단들(71)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 팬 구동장치 조립체.
3. 제 2항에 있어서, 상기 스파이더 부분(15)은 평평한 부재를 한정하고, 상기 각각의 장착 부분(67)은 내측으로 나사산이 형성된 보어(69)를 한정하며, 상기 각각의 고정 수단은 외측으로 나사산이 형성된 볼트(71)를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬 구동장치 조립체.
4. 제 2항에 있어서, 상기 스파이더 부분(15)은 금속 스탬핑으로 제조되고, 상기 팬 허브(17)와 상기 팬 블레이드들(19)은 상기 금속 스탬핑으로 제조된 스파이더 부분(15)의 일부에 대하여 몰딩된 단일의 일체화된 플라스틱 몰딩으로 제조되는 것을 특징으로 하는 팬 구동장치 조립체.
5. 제 1항에 있어서, 상기 바디 부재(23)는 바깥측 직경(D1)을 한정하고, 상기 기계 가공 척킹 표면(73)은 상기 장착 부분(67)의 바깥 원주부 상에 배치되며 상기 바깥 직경(D1)의 약 90% 이상이고 상기 바깥 직경(D1)보다 작은 직경(D2)을 한정하는 것을 특징으로 하는 팬 구동장치 조립체.
6. 제 5항에 있어서, 상기 스파이더 부분(15)은 파이로트 직경(79)을 한정하고, 상기 장착 부분(67)에 의해 한정된 상기 파이로트 표면(77)은 상기 바깥 직경(D1)의 약 53% 내지 상기 바깥 직경(D1)의 약 83%인 직경(D3)을 한정하는 것을 특징으로 하는 팬 구동장치 조립체.
7. 제 1항에 있어서, 상기 바디 부재(23) 상의 상기 냉각 핀들(61)의 각각은 방사상의 바깥측 핀 부분(63)과 방사상의 내측 핀 부분(65)을 포함하며, 상기 방사상의 바깥측 핀 부분(63)의 제 1 축 방향 높이(H1)는 상기 방사상의 내측 핀 부분(65)의 제 2 축 방향 높이(H2) 보다 실제적으로 더 크며, 이로써 상기 내측 핀 부분(65) 영역 내의 원주 방향으로 공기 흐름의 제한이 감소되는 것을 특징으로 하는 팬 구동장치 조립체.
8. 제 7항에 있어서, 상기 스파이더 장착 표면(75)은 상기 후방 표면(59)으로부터 제 3 축 방향 높이(H3)를 한정하고, 상기 방사상의 바깥측 핀 부분(63) 각각의 상기 제 1 축 방향 높이(H1)는 상기 제 3 축 방향 높이(H3)보다 작으며, 이로써 상기 스파이더 부분(15)은 상기 방사상의 바깥측 핀 부분(63)을 통해 방사상의 공기 흐름을 유지시키는 것을 특징으로 하는 팬 구동장치 조립체.
9. 유체 커플링 장치(13)에 부착되는 냉각 팬(cooling fan)(11)을 포함하는 타입의 팬 구동장치 조립체(fan drive assembly)로서, 상기 냉각 팬(11)은 후방 공기 흐름을 제공하고 팬 허브(17), 상기 팬 허브(17)에 부착된 스파이더 부분(spider portion)(15), 및 상기 팬 허브(17)로부터 방사상으로 확장하는 팬 블레이드들(19)을 포함하며, 상기 유체 커플링 장치(13)는 후방 표면(59)을 갖는 바디 부재(23)와 유체 챔버(39)를 한정하기 위해 상기 바디 부재(23)와 상호 작용하는 커버 부재(25)를 갖추는 제 1 회전 가능한 커플링 조립체(21), 및 상기 제 1 커플링 조립체(21)에 대해 회전을 위해 상기 유체 챔버(39) 내에 배치되는 제 2 회전 가능한 커플링 부재(27)를 포함하되, 상기 제 1 커플링 조립체(21)와 상기 제 2 커플링 부재(27)는 이들 사이에 점성 전단 챔버(viscous shear chamber)(55,57)를 한정하도록 상호 작용하며, 제 1 회전 가능한 커플링 조립체(21)와 제 2 회전 가능한 커플링 부재(27)의 협력에 의해 토크가 상기 점성 전단 챔버(55,57) 내에 존재하는 점성 유체에 응답하여 상기 제 2 커플링 부재(27)로부터 상기 제 1 커플링 조립체(21)로 전달될 수 있으며, 상기 바디 부재(23)는 상기 후방 표면(59)에 냉각 핀들(cooling fins)을 갖추는, 상기 팬 구동장치 조립체에 있어서,

   상기 스파이더 부분(spider portion)(15)은 상기 스파이더 부분(spider portion)(15)이 상기 냉각 핀들의 후방에 있도록 상기 바디 부재(23)에 장착되고,

   상기 팬 허브(17)는 각각의 상기 팬 블레이드들(19)에 후방 축상으로 확장하는 에어 댐 부분(81)을 한정하고, 상기 에어 댐 부분(81)은 상기 냉각 핀들을 넘어 후방으로 확장하는 것을 특징으로 하는, 유체 커플링 장치에 부착되는 냉각 팬을 포함하는 타입의 팬 구동장치 조립체.
10. 제 9항에 있어서, 상기 에어 댐 부분(81)의 각각은 상기 팬 허브(17)와 상기 각각의 팬 블레이드(19)의 방사상 가장 안측 부분의 접합부에 배치되는 것을 특징으로 하는 팬 구동장치 조립체.
11. 제 9항에 있어서, 상기 냉각 핀들은 각각 상기 바디 부재(23)의 상기 후방 표면(59)으로부터 제 1 높이를 갖는, 방사상의 바깥측 핀 부분(63)과, 상기 제 1 높이보다 작은 상기 후방 표면(59)으로부터 제 2 높이를 갖는, 방사상의 내측 핀 부분(65)을 갖는, 팬 구동장치 조립체.
12. 제 11항에 있어서, 상기 스파이더 부분(15)은 방사상의 바깥측 핀 부분(63)의 제 1 높이보다 더 큰 상기 후방 측면(59)으로부터 제 3 높이에 장착되는, 팬 구동장치 조립체.
13. 제 11항에 있어서, 상기 스파이더 부분(15)은 상기 방사상의 내측 핀 부분(65)이 상기 내측 직경 안에 실제적으로 배치되도록 내측 직경을 한정하는, 팬 구동장치 조립체.
14. 유체 커플링 장치(13)에 부착되는 냉각 팬(cooling fan)(11)을 포함하는 타입의 팬 구동장치 조립체(fan drive assembly)로서, 상기 냉각 팬(11)은 팬 허브(17)와 상기 팬 허브(17)로부터 방사상으로 확장하는 팬 블레이드들(19)을 포함하고, 상기 유체 커플링 장치(13)는 후방 표면(59)을 갖는 바디 부재(23)와 유체 챔버(39)를 한정하기 위해 상기 바디 부재(23)와 상호 작용하는 커버 부재(25)를 갖추는 제 1 회전 가능한 커플링 조립체(21), 및 상기 제 1 커플링 조립체(21)에 대해 회전을 위해 상기 유체 챔버(39) 내에 배치되는 제 2 회전 가능한 커플링 부재(27)를 포함하되, 상기 제 1 커플링 조립체(21)와 상기 제 2 커플링 부재(27)는 이들 사이에 점성 전단 챔버(viscous shear chamber)(55,57)를 한정하도록 상호 작용하며, 제 1 회전 가능한 커플링 조립체(21)와 제 2 회전 가능한 커플링 부재(27)의 협력에 의해 토크가 상기 점성 전단 챔버(55,57) 내에 존재하는 점성 유체에 응답하여 상기 제 2 커플링 부재(27)로부터 상기 제 1 커플링 조립체(21)로 전달될 수 있으며, 상기 바디 부재(23)는 상기 후방 표면(59)에 냉각 핀(cooling fins)들을 갖추는, 상기 팬 구동장치 조립체에 있어서,

    각각의 상기 팬 블레이드(19)들은 상기 냉각 핀들의 후방으로부터 상기 팬 블레이드(19) 각각의 후방 측면으로 측정된 후면과 후면 사이의 치수(BB)를 한정하고,

    상기 팬 허브(17)는 상기 팬 블레이드들(19)의 각각에 후방 축으로 확장하는 에어 댐 부분(81)을 한정하고, 상기 에어 댐 부분(81)은 상기 냉각 핀들의 후방으로부터 측정된 축 방향의 길이(L)를 한정하고, 상기 축 방향 길이(L)는 상기 후면과 후면 사이의 치수(BB)의 약 60% 내지 약 70%의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 팬 구동장치 조립체.
15. 제 14항에 있어서, 상기 팬 블레이드들(19) 각각은 돌출된 폭(PW)을 한정하고 상기 허브 부분(17)은 상기 팬 블레이드(19) 각각의 상기 돌출된 폭(PW)의 약 25% 내지 약 40% 범위 내에 있는 축 방향 길이(L1)를 갖는 것을 특징으로 하는 팬 구동장치 조립체.
16. 유체 커플링 장치(13)에 부착되는 냉각 팬(cooling fan)(11)을 포함하는 타입의 팬 구동장치 조립체(fan drive assembly)로서, 상기 냉각 팬(11)은 팬 허브(17), 스파이더 부분(15), 그리고 상기 팬 허브(17)로부터 방사상으로 확장하는 팬 블레이드들(19)를 포함하고, 상기 유체 커플링 장치(13)는 후방 표면(59)을 갖는 바디 부재(23)와 유체 챔버(39)를 한정하기 위해 상기 바디 부재(23)와 상호 작용하는 커버 부재(25)를 갖추는 제 1 회전 가능한 커플링 조립체(21), 및 상기 제 1 커플링 조립체(21)에 대해 회전을 위해 상기 유체 챔버(39) 내에 배치되는 제 2 회전 가능한 커플링 부재(27)를 포함하되, 상기 제 1 커플링 조립체(21)와 상기 제 2 커플링 부재(27)는 이들 사이에 점성 전단 챔버(viscous shear chamber)(55,57)를 한정하도록 상호 작용하며, 제 1 회전 가능한 커플링 조립체(21)와 제 2 회전 가능한 커플링 부재(27)의 협력에 의해 토크가 상기 점성 전단 챔버(55,57) 내에 존재하는 점성 유체에 응답하여 상기 제 2 커플링 부재(27)로부터 상기 제 1 커플링 조립체(21)로 전달될 수 있으며, 상기 바디 부재(23)는 냉각 핀(cooling fins)들과 장착 부분들(67)을 갖추고, 상기 스파이더 부분(15)은 상기 장착 부분에(67)에 부착되어 파이로트 직경(79)을 한정하는, 상기 팬 구동장치 조립체에 있어서,

    상기 커버 부재(25)는 냉각 핀들(85)과 돌출된 환형 리저버 한정 부분(43)을 포함하되, 상기 냉각 핀들(85)은 상기 리저버 한정 부분(43)으로부터 방사상 바깥측으로 확장하며, 상기 커버 부재(25) 상의 상기 냉각 핀 각각은 실제적으로 일정한 최외곽 축 방향 높이를 갖는 방사상의 바깥측 핀 부분(87)과 실제적으로 일정한 최외곽 축 방향 높이를 갖는 방사상의 내측 핀 부분(89)을 포함하며, 상기 방사상의 바같측 핀 부분(87)의 축 방향 높이(H4)는 상기 방사상의 내측 핀 부분(89)의 축 방향 높이(H5) 보다 실제적으로 더 크며, 이로써 상기 내측 핀 부분(89)의 영역 내에서 원주 방향의 공기 흐름의 제한이 감소되는 것을 특징으로 하는 팬 구동장치 조립체.
17. 유체 커플링 장치(13)에 부착되는 냉각 팬(cooling fan)(11)을 포함하는 타입의 팬 구동장치 조립체(fan drive assembly)로서, 상기 냉각 팬(11)은 팬 허브(17), 스파이더 부분(15), 그리고 상기 팬 허브(17)로부터 방사상으로 확장하는 팬 블레이드들(19)을 포함하고, 상기 유체 커플링 장치(13)는 후방 표면(59)을 갖는 바디 부재(23)와 유체 챔버(39)를 한정하기 위해 상기 바디 부재(23)와 상호 작용하는 커버 부재(25)를 갖추는 제 1 회전 가능한 커플링 조립체(21), 및 상기 제 1 커플링 조립체(21)에 대해 회전을 위해 상기 유체 챔버(39) 내에 배치되는 제 2 회전 가능한 커플링 부재(27)를 포함하되, 상기 제 1 커플링 조립체(21)와 상기 제 2 커플링 부재(27)는 이들 사이에 점성 전단 챔버(viscous shear chamber)(55,57)를 한정하도록 상호 작용하며, 제 1 회전 가능한 커플링 조립체(21)와 제 2 회전 가능한 커플링 부재(27)의 협력에 의해 토크가 상기 점성 전단 챔버(55,57) 내에 존재하는 점성 유체에 응답하여 상기 제 2 커플링 부재(27)로부터 상기 제 1 커플링 조립체(21)로 전달될 수 있으며, 상기 바디 부재(23)는 냉각 핀들(cooling fins) 장착 부분들(67)을 갖추고, 상기 스파이더 부분(15)은 상기 장착 부분에(67)에 부착되어 파이로트 직경(79)을 한정하는, 상기 팬 구동장치 조립체에 있어서,

    상기 커버 부재(25)는 냉각 핀들(85)과 돌출된 환형 리저버 한정 부분(43)을 포함하되, 상기 냉각 핀들(85)은 상기 리저버 한정 부분(43)으로부터 방사상 바깥측으로 확장하며, 상기 커버 부재(25) 상의 상기 냉각 핀 각각은 실제적으로 일정한 제 1 축 방향 높이를 갖는 방사상의 바깥측 핀 부분(87)과 상기 제 1 축방향의 높이 보다 작은 실제적으로 일정한 제 2 축 방향 높이를 갖는 방사상의 내측 핀 부분(89)을 포함하며, 이로써 상기 내측 핀 부분(89)의 영역 내에서 원주 방향의 공기 흐름의 제한이 감소되고, 상기 커버 부재(25) 상의 상기 방사상의 바깥측 핀 부분(87)은 공기 흐름을 상기 방사상의 바깥측 핀 부분(87)을 통해 방사상으로 유도하기 위한 수단(91)을 포함하는 것을 특징으로 하는 팬 구동장치 조립체.
18. 제 17항에 있어서, 공기 흐름을 유도하기 위한 상기 수단은 상기 커버 부재(25)의 상기 방사상의 바깥측 핀 부분(87)의 전방 말단부(93)에 고정되는 환형의 얇은 부재(91)를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬 구동장치 조립체.
19. 유체 커플링 장치(13)에 부착되는 냉각 팬(cooling fan)(11)을 포함하는 타입의 팬 구동장치 조립체(fan drive assembly)로서, 상기 냉각 팬(11)은 팬 허브(17), 스파이더 부분(15), 그리고 상기 팬 허브(17)로부터 방사상으로 확장하는 팬 블레이드들(19)을 포함하고, 상기 유체 커플링 장치(13)는 후방 표면(59)을 갖는 바디 부재(23)와 유체 챔버(39)를 한정하기 위해 상기 바디 부재(23)와 상호 작용하는 커버 부재(25)를 갖추는 제 1 회전 가능한 커플링 조립체(21), 및 상기 제 1 커플링 조립체(21)에 대해 회전을 위해 상기 유체 챔버(39) 내에 배치되는 제 2 회전 가능한 커플링 부재(27)를 포함하되, 상기 제 1 커플링 조립체(21)와 상기 제 2 커플링 부재(27)는 이들 사이에 점성 전단 챔버(viscous shear chamber)(55,57)를 한정하도록 상호 작용하며, 제 1 회전 가능한 커플링 조립체(21)와 제 2 회전 가능한 커플링 부재(27)의 협력에 의해 토크가 상기 점성 전단 챔버(55,57) 내에 존재하는 점성 유체에 응답하여 상기 제 2 커플링 부재(27)로부터 상기 제 1 커플링 조립체(21)로 전달될 수 있으며, 상기 바디 부재(23)는 냉각 핀(cooling fins)들과 장착 부분들(67)을 갖추고, 상기 스파이더 부분(15)은 상기 장착 부분에(67)에 부착되어 파이로트 직경(79)을 한정하는, 상기 팬 구동장치 조립체에 있어서,

    상기 바디 부재(23)는 3개의 상기 장착 부분(67)을 포함하되, 상기 장착 부분(67)의 각각은 상기 바디 부재(23)의 바깥 주변부에 바로 인접하게 배치되며,

    상기 장착 부분(67)의 각각은 후방 표면 상의 스파이더 장착 표면(75)을 포함하고, 상기 스파이더 장착 표면(75)은 상기 스파이더 부분(15)의 상기 파이로트 직경(79)과 맞물리는 파이로트 표면(77)을 포함하며,

    상기 냉각 핀(61)들은 상기 장착 부분(67)에 의해 덮이지 않는 상기 바디 부재(23)의 상기 모든 후방 표면(59)을 실제적으로 덮으며, 그리고

    상기 바디 부재(23)는 바깥 직경(D1)을 한정하고, 상기 스파이더 부분(15)은 상기 바깥 직경(D1)의 약 53% 내지 83%인 직경(D3)에 의해 한정되는 파이로트 직경(79)을 한정하는 팬 구동장치 조립체.
20. 팬 구동장치 조립체(fan drive assembly)로서,

    스파이더 부분(15), 상기 스파이더 부분(15)에 장착된 허브(17), 그리고 상기 허브(17)로부터 방사상으로 확장하는 팬 블레이드들(19)을 포함하고 상기 스파이더 부분(15)은 파이로트 직경(79)을 한정하는 중앙 개구부를 갖는 냉각 팬(cooling fan)(11)과,

    바디 부재(23)로서, 후방 표면(59)을 갖고 그 위에 장착 부분들(67)이 형성되고, 각각의 상기 장착 부분(67)은 원형 스파이더 장착 표면(75)을 한정하고 방사상으로 배치된 파이로트 표(77)면이 상기 파이로트 직경(79)을 접촉하기 위해 형성되고, 각각의 상기 장착 부분들(67)은 바깥 주변부와 상기 바깥 주변부에 기계 가공 척킹 표면(73)을 한정하는, 바디 부재(23)와,

    상기 스파이더 부분(15)을 상기 스파이드 부분(15)이 상기 원형의 장착 표면(75)에 접촉하고 상기 파이로트 직경(79)이 상기 파이로트 표면(77)과 맞물리도록 상기 장착 부분들(67)에 접착하기 위한 수단(71)과,

    상기 바디 부재(23)에 토크를 전달하기 위해 상기 바디 부재(23)와 회전 운동하는 소스 사이에 맞물려서 상기 냉각 팬(11)을 회전시키는 커플링 부재(27)를 포함하는, 팬 구동장치 조립체.
21. 팬 구동장치 조립체(fan drive assembly)로서,

    스파이더 부분(15), 상기 스파이더 부분(15)에 장착된 허브(17), 그리고 상기 허브(17)로부터 방사상으로 확장하는 팬 블레이드들(19)을 포함하고 상기 스파이더 부분(15)은 파이로트 직경(79)을 한정하는 중앙 개구부를 갖는 냉각 팬(cooling fan)(11)과,

    바디 부재(23)로서, 후방 표면(59)을 갖고 그 위에 장착 부분들(67)이 형성되고, 각각의 상기 장착 부분(67)은 원형 스파이더 장착 표면(75)을 한정하고 방사상으로 배치된 파이로트 표(77)면이 상기 파이로트 직경(79)을 접촉하기 위해 형성되고, 각각의 상기 장착 부분들(67)은 바깥 주변부와 상기 바깥 주변부에 기계 가공 척킹 표면(73)을 한정하고, 상기 장착 부분들(67)의 상기 외곽 주변부는 원형이고 상기 머신 척킹 표면(73)은 선형인, 바디 부재(23)와,

    상기 스파이더 부분(15)을 상기 스파이드 부분(15)이 상기 원형의 장착 표면(75)에 접촉하고 상기 파이로트 직경(79)이 상기 파이로트 표면(77)과 맞물리도록 상기 장착 부분들(67)에 접착하기 위한 수단(71)과,

    상기 바디 부재(23)에 토크를 전달하기 위해 상기 바디 부재(23)와 회전 운동하는 소스 사이에 맞물려서 상기 냉각 팬(11)을 회전시키는 커플링 부재(27)를 포함하는, 팬 구동장치 조립체.

Images