KR100928143B1 - 워터펌프의 전자클러치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 냉각수 온도에 따라 풀리와 워터펌프 구동축 간의 구동력 전달을 단속할 수 있는 워터펌프의 전자클러치에 관한 것으로 냉각수의 온도가 기준치 이상일 경우 스프링에 의하여 클러치프리 및 메인클러치가 스크류에 의하여 디스크의 양면에 접촉되게 하여 풀리의 구동력이 구동축에 전달되어 워터펌프가 작동되게 하고, 냉각수의 온도가 기준치 이하일 경우 코일에 전원을 인가하여 클러치프리가 코일에 접촉되면서 스크류에 의하여 메인클러치를 디스크에서 분리시켜 풀리의 구동력이 구동축에 전달되는 것을 차단하여 워터펌프의 작동을 정지시킬 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

워터펌프, 전자클러치, 온도, 구동, 단속

Description

워터펌프의 전자클러치{Electro magnetic clutch of water pump}

본 발명은 차량용 엔진에서 냉각수를 순환시키는 워터펌프를 엔진이 일정한 온도로 상승할 때까지 작동을 정지시킬 수 있게 하여 엔진의 워밍업시간을 단축할 수 있게 함으로써 저온에서의 엔진작동으로 엔진마모나 배기가스의 증가 또는 연비가 저하되는 것을 방지할 수 있게 한 것에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상용 일반운전구간에서도 종래의 냉각수 온도변화 범위보다 그 폭을 보다 좁힐 수 있어 일정한 온도에서 엔진의 4행정 사이클이 진행되어 연비를 향상시키고 엔진동력전달 효율을 증대할 수 있게 한 것에 관한 것이다.

워터펌프는 엔진의 실린더블록 또는 헤드에서 가열된 냉각수를 라디에이터로 순환시켜 엔진의 과열을 방지하게 하는 장치이나, 엔진의 시동시 특히 동절기에는 엔진의 온도가 저온상태에서는 윤활유의 순환이 불충분하고 낮은 온도로 인한 불완전연소로 배기가스가 증가하여 연료소비율도 증가하므로 엔진시동 후 엔진의 온도가 어느 정도 상승할 때까지 일정시간 공회전하는 워밍업 후 주행을 시작한다.

따라서 엔진시동 후 엔진의 온도가 일정수준에 도달하기 전에는 엔진의 냉각은 불필요한 것이므로 냉각수가 저온일 경우에는 워터펌프의 작동을 정지시키는 것이 바람직할 것이다.

종래 워터펌프를 엔진의 온도와 연계시켜 선택적으로 작동되게 하는 것에 대하여는 KR공개특허 특1996-11154(1996.12.15공개), 동특 2000-32589(1998.11.16공개), 동특2002-33269(2002.05.06공개) 등에서 엔진의 온도가 적정수준에 도달할 경우 워터펌프풀리와 워터펌프 구동축을 전자클러치로 결합시켜 냉각수가 순환할 수 있게 한 것이 공지된바 있었다.

본 발명은 워터펌프의 구동을 전자클러치를 이용하여 엔진의 온도에 따라 선택적으로 단속할 수 있게 구성하되, 워터펌프가 엔진의 지속적인 작동을 위하여는 필수적인 것이므로 전자클러치 장치의 이상유무에 관계없이 워터펌프가 작동되게 하는 안전성을 부여하고, 워터펌프 풀리와 구동축의 단속을 확실하게 할 수 있게 하는 구성을 제공하는 것이다.

본 발명은 전자클러치의 오프시 워터펌프의 풀리와 구동축이 접속되어 워터펌프가 구동되게 하고, 전자클러치의 온시 워터펌프의 풀리와 구동축의 접속이 차단되어 워터펌프의 작동이 정지되게 하여 전자클러치 또는 전자클러치의 전원공급에 이상이 발생하는 경우에도 워터펌프의 구동이 정지되지 않도록 구성한다.

또한 본 발명은 워터펌프의 구동력을 전달하는 클러치의 구성요소 간에 스크류와 풀리에 작용하는 부하를 이용하여 록킹될 수 있게 하여 클러치의 접촉면에 슬립이 발생하는 것을 방지할 수 있게 하여 신뢰성을 향상할 수 있게 구성한다.

본 발명은 전자클러치가 작동하지 않을 경우에는 워터펌프 풀리와 구동축이 분리되지 않게 구성하여 전자클러치 또는 전원공급계통에 이상이 발생하는 경우에 도 워터펌프의 작동에 지장이 없게 하여 엔진이 과열되는 것을 방지하고, 엔진의 저온상태에서는 전자클러치가 작동하여 엔진이 일정온도이상 가온된 상태에서만 워터펌프가 구동되게 하여 엔진의 워밍업시간을 현저하게 단축하여 엔진마모나 배기가스 또는 연료소비의 증가 등을 방지할 수 있게 하는 효과가 있다.

본 발명은 전자클러치의 코일에 전원이 공급되지 않는 상태에서는 풀리와 구동축이 일체로 회전하면서 워터펌프가 냉각수를 순환시키며, 냉각수 또는 엔진의 온도가 적정온도, 예를 들면 80℃~85℃이하라고 판단되면 전자클러치의 코일에 전원을 인가하여 풀리와 구동축의 접속을 분리시켜 워터펌프의 작동을 정지시킨다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

상세한 설명에 앞서 본 발명의 요지를 불명료하게 하지 아니하게 하는 범위 내에서 공지된 구성에 대하여는 상세한 설명을 생략하거나 간략하게 하여 본 발명의 특징적인 구성을 더욱 명확하게 하기로 한다.

도 1은 본 발명 워터펌프 전자클러치의 측단면 분해단면도이고, 도 2는 본 발명 워터펌프 전자클러치가 오프(OFF)된 상태도이며, 도 3은 본 발명 워터펌프 전자클러치가 온(ON)된 상태도이고, 도 4는 본 발명 워터펌프 전자클러치의 결합사시도이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명은 워터펌프 풀리(1) 내부에 풀리(1)와 구 동축(2) 간의 동력전달을 선택적으로 단속할 수 있게 하는 클러치기구가 내장된다.

클러치기구는 요크(3)와 코일(4)로 구성되는 전자클러치와, 전자클러치의 자력에 의하여 이동하는 클러치프리(5) 및 클러치프리(5)에 의하여 연동되는 메인클러치(6)로 구성된다.

클러치기구를 구성하는 요크(3)에는 환상의 코일(4)이 내장되고 워터펌프의 바디(7)에 억지끼움되어 고정되며, 외부의 전원과 연결된다.

바디(7)에는 임펠러(8)와 연결되는 구동축(2)과, 구동축(2)의 기밀을 유지시키는 메카니칼씰(10)이 내장된다.

구동축(2)에는 구동축(2)과 스플라인(11) 결합되는 메인클러치(6)가 삽입되며, 구동축(2)의 단부에는 메인클러치(6) 및 풀리(1) 등의 이탈을 방지하는 센터너트(12)가 결합되어 메인클러치(6)의 이동거리를 제한한다.

메인클러치(6)에서 원주방향으로 돌출되는 원판부분은 풀리(1)와 일체로 형성되는 디스크(13)의 바깥쪽 면과 접촉 및 이탈이 가능하게 구성되고, 메인클러치(6)의 원통부분 외주에는 스크류(14)가 형성되어 클러치프리(5)의 클러치락(15)과 결합된다.

클러치프리(5)는 원판상의 형태를 가지며, 내경방향에 스크류(14)가 형성된 원통형태의 클러치락(15)과 일체로 형성되고, 클러치프리(5)의 원판과 구동축(2)에 고정된 스토퍼(16) 사이에는 스프링(17)이 삽입되어 클러치프리(5)의 원판을 풀리(1)와 일체로 형성된 디스크(13)방향으로 압박하여 밀착시킨다.

또한 클러치프리(5)의 원판은 요크(3)에 내장된 코일(4)의 전자기력에 반응 하여 코일(4)에 전원이 인가되면 코일(4)과 접촉되어 고정되고, 코일(4)에 전자기력이 제거되면 스프링(17)의 탄력에 의하여 분리되고 디스크(13)와 접촉한다.

이하에서 본 발명의 작용에 대하여 설명하기로 한다.

도 2는 냉각수 온도센서(도면미도시) 및 제어장치(도면미도시)에 의하여 엔진의 냉각수온도가 일정수준 이상이라고 판단하여 전자클러치 장치의 코일(4)에 전원이 오프된 상태도이다.

코일(4)에 전원이 오프된 상태에서는 풀리(1)와 구동축(2)이 일체화되어 워터펌프가 작동되며, 클러치프리(5)가 스프링(17)의 압력에 의하여 디스크(13) 쪽으로 전진하면 클러치프리(5)와 일체화된 클러치락(15)의 내경부분에 형성된 스크류(14)와 메인클러치(6)의 원통부분의 외주에 형성된 스크류(14)의 결합부가 서로 상대회전하면서 클러치프리(5)의 원판부분은 디스크(13)의 안쪽에서 전진하고, 메인클러치(6)의 원판부분은 디스크(13)의 바깥쪽에서 디스크(13) 쪽으로 후퇴하여 디스크(13)의 전·후면을 클러치프리(5)의 원판과 메인클러치(6)의 원판이 강하게 밀착하여 풀리(1)의 디스크(13)와 일체로 회전되게 하며, 풀리(1)의 회전력은 메인클러치(6)의 원통부분 내경에 형성된 스플라인(11)과 결합하는 구동축(2)에 전달되어 임펠러(8)를 회전시켜 냉각수를 순환되게 한다.

따라서 본 발명은 전자클러치에 이상이 있거나 전원공급에 이상이 발생하더라도 워터펌프의 구동에는 지장을 초래하지 않는다.

도 3은 냉각수 온도센서 및 제어장치에 의하여 엔진냉각수의 온도가 기준이상 저온이라고 판단하여 전자클러치 장치의 코일(4)에 전원을 온한 상태도이다.

코일(4)에 전원이 온 되면 클러치프리(5)의 원판부분이 코일(4)과 접촉하면서 디스크(13)와 분리되고, 클러치프리(5)가 스크류(14)에 의하여 회전하면서 이동하면 스크류(14)에 의하여 서로 결합된 메인클러치(6)의 원통부분도 클러치프리(5)의 이동방향과 반대쪽으로 이동하면서 디스크(13)와 분리되어 풀리(1)와 구동축(2)간의 구동력전달을 차단하여 워터펌프는 작동되지 않게 된다.

본 발명은 자동차의 엔진워밍업 시간단축을 위한 용도 및 냉각수온을 일정하게 유지시켜 연비향상 기여 용도로 사용가능하다.

도 1은 본 발명 워터펌프 전자클러치의 측단면 분해단면도

도 2는 본 발명 워터펌프 전자클러치가 오프(OFF)된 상태도

도 3은 본 발명 워터펌프 전자클러치가 온(ON)된 상태도

도 4는 본 발명 워터펌프 전자클러치의 결합사시도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1. 풀리 2. 구동축

3. 요크 4. 코일

5. 클러치프리 6. 메인클러치

7. 바디 8. 임펠러

10. 메카니칼 씰 11. 스플라인

12. 센터너트 13. 디스크

14. 스크류 15. 클러치락

16. 스토퍼 17. 스프링

Claims (1)

1. 엔진의 냉각수온도에 따라 풀리와 구동축 간의 구동력전달을 단속할 수 있게 하는 워터펌프의 전자클러치에 있어서,

   냉각수온도가 기준치 이상일 경우 스프링(17)에 의하여 클러치프리(5) 및 메인클러치(6)가 스크류(14)에 의하여 디스크(13)의 양면에 접촉되게 하여 풀리(1)의 구동력이 구동축에 전달하여 워터펌프를 작동되게 하고, 냉각수온도가 기준치 이하일 경우 코일(4)에 전원이 공급되어 클러치프리(5)가 코일(4)에 접촉되면서 스크류(14)에 의하여 메인클러치(6)와 클러치프리(5)를 디스크(13)에서 분리시켜 풀리(1)의 구동력이 구동축(2)에 전달되는 것을 차단할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 워터펌프의 전자클러치.

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