KR100682102B1 - 유체 팬 클러치의 오일 열화 방지 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 유체 팬 클러치의 오일 열화 방지 구조에 관한 것으로, 엔진의 고속 회전시 팬클러치의 로터와 팬하우징 간에 슬립율이 높아짐에 따라 점성에 의한 전단 응력으로 오일이 심하게 과열되는 것을 방지하기 위하여 팬클러치의 오일저장 챔버에서 작동챔버로 공급되는 오일의 양을 엔진의 회전 속도에 따라 가감할 수 있도록 하기 위하여 저장챔버와 작동챔버를 구획하는 분할판의 작동챔버 측에 원심력에 따라 작동되는 웨이트가 부착된 판스프링으로 오일패스 홀의 오일유출량을 조절할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

유체 팬 클러치, 원심력, 오일 열화, 웨이트, 판스프링

Description

유체 팬 클러치의 오일 열화 방지 구조{An Oil Blazing Fire Protect Structure of a Fluid Fan Clutch}

도 1은 본 발명이 적용되는 유체 팬 클럽치의 단면도

도 2는 도 1의 'A'부의 상세도

도 3은 도 1의 전면도

도 4는 본 발명의 분해 사시도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1. 풀리 샤프트 2. 로터

3. 베어링 4. 하우징

5. 오일리턴 홀 6. 저장챔버

7. 방열핀 8. 분할판

9. 오일패스 홀 10. 작동챔버

11. 밸브 12. 바이메탈

13. 밸브 샤프트 14. 판스프링

15. 웨이트

본 발명은 유체 팬 클러치의 오일열화 방지 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유체 팬 클러치의 내부에 주입되어 점성에 의하여 풀리 샤프트와 연결된 로터와 팬하우징을 동기화시켜 팬을 회전하게 하는 실리콘 오일이 엔진의 고속회전시 로터와 팬하우징 간의 슬립율 확대에 따라 과도한 마찰열이 발생함으로써 오일의 열화를 촉진되는 것을 방지할 수 있게 하는 구조에 관한 것이다.

유체 팬 클러치는 자동차 엔진룸 내 라디에이터의 뒷부분에 위치하면서 워터펌프 풀리 등으로부터 동력을 전달받으며, 엔진이 적정온도에 도달하기 전에 팬이 작동하여 엔진의 부하를 가중시키는 것을 방지하기 위하여 냉각수가 일정온도 이상에 도달할 경우에만 팬이 구동되게 하는 장치로 엔진의 고속 회전시에는 마찰에 의하여 오일의 과도한 온도 상승을 억제하기 위하여 오일저장 챔버와 작동챔버 사이의 분할판에 구비된 오일패스 홀을 통과하는 오일의 양을 제한하여 로터와 하우징간에 개재되는 오일의 양을 감소시킴으로써 팬의 회전속도를 적정수준으로 제어하고 오일의 과도한 온도상승을 억제하였다.

종래 유체 팬 클러치에 있어서, 작동챔버 내의 오일온도가 과도하게 상승할 시에는 저장챔버와 작동챔버를 구획하는 분할판에 형성된 오일패스 홀의 작동챔버 측 출구에 바이메탈에 의하여 작동되는 열화방지 밸브를 구비하여 작동챔버 내의 오일온도가 기준치를 초과하면 저장챔버 오일이 작동챔버로 공급되는 양을 제한하여 팬의 회전속도가 일정기준을 초과하지 않도록 하여 오일의 과도한 온도상승을 억제하였다.

그러나 바이메탈에 의하여 오일의 공급량을 제한하는 것은 바이메탈의 반응속도가 느려 엔진회전수의 급격한 증가시 신속하게 반응하지 못하였고, 바이메탈의 재료가 값비싼 관계로 생산원가를 상승시킨다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 엔진의 고속 회전시 저장챔버에서 작동챔버로 공급되는 오일의 양을 원심력에 의하여 작동되는 클러치 열화방지 밸브를 통하여 신속하게 감소할 수 있게 하여 슬립에 따른 오일의 과다한 온도상승을 방지하고, 가속시의 엔진부하를 경감하게 할 수 있게 하는 구성을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 클러치 열화방지 밸브의 재질을 값비싼 바이메탈에서 저렴한 판스프링으로 대체할 수 있게 하는 것이다.

상기한 목적을 위한 본 발명 '유체 팬 클러치의 오일열화 방지 구조'는 유체 팬 클러치의 팬하우징 내에 구비된 오일저장 챔버와 작동챔버를 구획하는 분할판의 오일패스 홀을 작동챔버 측에서 개폐할 수 있도록 선단에 웨이트를 구비하고 축 방향으로 절곡된 판스프링을 분할판의 축방향으로 부착하여 팬하우징의 회전에 따른 원심력으로 판스프링의 절곡된 각도를 조절하게 하여 오일패스 홀의 개방 정도를 조절할 수 있도록 구성한다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 유체 팬 클러치의 단면도이고, 도 2는 도 1의 'A'의 상세도이며, 도 3은 도 1의 전면도이며, 도 4는 본 발명의 분해사시도이다.

도면에 도시된 바와 같은 본 발명에 의한 오일의 열화방지 구성을 설명하기에 앞서 유체 팬 클러치의 작동을 설명하면, 워터펌프 풀리 등과 직결된 풀리샤프트(1)에는 로터(2)가 고정되어 있고, 풀리샤프트(1)는 베어링(3)을 매개로 하여 팬하우징(4)과 결합 되어있어 풀리샤프트(1)의 회전은 직접적으로 팬하우징(4)을 회전시키지 않는다.

로터(2)와 팬하우징(4)은 미세한 간극으로 근접되게 결합 되어 있고, 상기 간극 사이에는 점성을 가진 오일이 공급되면 오일의 점성으로 인한 전단력으로 팬하우징(4)은 로터(2)의 회전에 동기하여 회전한다.

팬하우징(4)과 로터(2) 사이에 공급된 오일은 로터(2)의 회전에 따른 원심력으로 로터(2)의 원주방향으로 밀려나면서 오일리턴 홀(5)을 따라 저장챔버(6)로 이동한다.

저장챔버(6)로 이동된 오일은 하우징(4)의 방열핀(7)에 의하여 냉각된 후 분 할판(8)에 형성된 오일패스 홀(9)을 통하여 작동챔버(10)로 공급되는 순환구조로 구성되어 있다.

분할판(8)에 천공된 오일패스 홀(9)은 밸브(11)에 의하여 개폐되며 밸브(11)는 팬하우징(4)의 바깥쪽 중심부에 나선상으로 권취된 바이메탈(12)과, 바이메탈의 중심부에 결합한 밸브 샤프트(13)의 회동에 의하여 개폐가 제어된다.

바이메탈(12)은 라디에이터를 통과하는 공기의 온도에 따라 팽창 또는 수축작용을 하면서 분할판(8)의 밸브(11)를 개폐시킨다.

따라서, 라디에이터의 냉각수 수온이 낮을 때에는 바이메탈(12)의 작용에 따라 밸브(11)가 닫혀 작동챔버(10) 내로 오일의 공급을 차단함으로써 팬하우징(4)이 회전하지 않거나 서서히 회전하게 하며 냉각수의 수온이 일정기준을 넘으면 바이메탈(12)은 밸브(11)를 개방시켜 작동챔버(10) 내로 오일을 공급하여 팬하우징(4)을 회전시킨다.

따라서, 엔진이 충분히 예열 되지 않는 상태에서는 팬의 회전을 억제하여 엔진의 부하를 줄일 수 있다.

그러나 일반적으로 유체 팬 클러치가 적용되는 디젤엔진의 최고 회전수의 범위는 2500 ~ 4000 RPM인 반면, 가솔린엔진에서는 최고 회전수의 범위가 6000 RPM에 달하므로 팬의 회전수를 적절히 조절할 필요가 있다.

이는 엔진의 회전수가 높아질수록 로터(2)와 팬하우징(4) 사이 오일의 전단 응력에 의한 팬의 구동에 슬립율이 높아지므로 슬립에 따른 마찰열이 과도하게 발생하여 오일의 열화를 촉진시키기 때문이다.

아래의 표는 밸브(11)가 완전 개방된 경우 엔진과 팬하우징의 RPM 상관

데이터이다.

엔진 RPM	1000	2000	3000	4000	5000	6000
팬하우징 RPM	970	1750	2500	3200	3600	3800
슬립율	3%	12.5%	16.7%	20.0%	28.0%	36.7%

표에서 보는 바와 같이 엔진의 RPM이 높을 경우 팬하우징(4)과 로터(2) 사이에 공급되는 오일은 마찰에 의하여 온도가 과도하게 상승하여 오일열화의 원인이 되므로 저장챔버(6)에서 작동챔버(10)로 공급되는 오일의 양을 제한하여 팬하우징(4)과 로터(2) 사이에서 오일의 전단 응력이 과도하게 발생하는 것을 방지할 필요가 있다.

본 발명에서는 저장챔버(6)에서 작동챔버(10)로 오일의 이동을 제한하기 위하여 팬하우징(4)의 회전에 따른 원심력으로 작용하는 오일열화 방지 구조를 구비한다.

열화방지 구조는 분할판(8)의 이면, 즉 작동챔버(10)측의 오일패스 홀(9) 개구부에 인접하여 로터(2)의 축방향으로 바깥쪽으로 일정각도로 절곡된 판스프링(14)을 부착하여, 판스프링(14)의 선단에는 웨이트(15)를 구비하여 원심력에 따라 판스프링(14)의 절곡된 각도가 변하면서 오일패스 홀(9)에서 유출되는 오일의 양을 가감하도록 구성하였다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 엔진의 고속회전 시에 작동챔버에 공급되는 오일의 양을 간단한 구성으로 제한하여 오일의 과열되는 것을 방지함으로써 오일의 열화를 방지할 수 있게 할 뿐 아니라 급가속시에도 신속하게 작동할 수 있어 엔진의 부하를 줄일 수 있게 하며 저렴한 비용으로 생산할 수 있게 하는 등 다양한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 자동차 유체 팬 클러치의 오일저장챔버(6)에서 작동챔버(10)로 공급되는 오일의 양을 제한하는 구조에 있어서,

   라디에이터의 냉각수 수온이 낮을 때에는 바이메탈(12)의 작용에 따라 저장챔버(6) 측에 구비된 밸브(11)가 닫혀 작동챔버(10) 내로 오일공급이 차단되고, 냉각수 수온이 일정기준을 넘으면 바이메탈(12)은 밸브(11)를 개방시켜 작동챔버(10) 내로 오일을 공급하여 팬하우징(4)을 회전시키고, 엔진의 고속회전시에는 분할판(8)의 작동챔버(10) 오일패스 홀(9)의 개구부에 인접하여 일정각도로 절곡되고 선단에 웨이트(15)가 구비된 판스프링(14)을 부착하여 팬하우징(4)의 회전에 따른 원심력으로 판스프링(14)의 절곡각도가 변화되어 오일패스 홀(9)에서 유출되는 오일의 양을 가감할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 유체 팬 클러치의 오일열화 방지 구조.

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