KR101072136B1 - 냉각 클러치 장치 - Google Patents

Abstract

회전축에 장착된 블레이드의 양력과 냉각 기류에 의해 선택적으로 동력전달 결속을 제어하고 동력발생부를 냉각시키는 냉각 클러치 장치가 제시된다. 본 발명에 따른 냉각 클러치 장치는 회전축을 구비하는 동력발생부 및 상기 동력발생부의 동력 전달 결속을 제어하는 클러치부를 포함하고, 상기 클러치부는 상기 회전축에 부착되어 양력을 발생시키고 상기 동력발생부를 냉각하는 냉각 기류를 발생시키는 블레이드, 상기 회전축의 출력단에 구비된 동력연결부재, 및 상기 회전축을 결속 해제 위치로 복귀시키는 탄성부재를 포함한다. 본 발명에 따른 냉각 클러치 장치에 의하면, 별도의 동력원을 이용하지 않고서도 동력 전달의 결속을 제어할 수 있는 효과가 있다.

클러치, 냉각, 블레이드, 동력전달.

Description

냉각 클러치 장치 {Clutch and Cooling Apparatus}

본 발명은 냉각 클러치 장치에 관한 것으로, 구체적으로 회전축에 장착된 블레이드의 양력과 냉각 기류에 의해 선택적으로 동력전달 결속을 제어하고 동력발생부를 냉각시킬 수 있는 냉각 클러치 장치에 관한 것이다.

일반적으로 모터는 전기에너지를 공급받아 기계에너지로 변환하는 회전기이다.

직류전원에 의해 구동되는 모터는 모터케이스 내측에 고정 설치되는 영구자석의 고정자와, 상기 고정자와의 인력과 반발에 의해 회전이 이루어지는 회전자와, 상기 회전자에 접촉되어 코일에 전류를 공급하는 브러시로 구성되며, 상기 회전자는 회전축에 고정 설치되어 회전이 이루어지는 철심과, 상기 철심에 권선되어 인가되는 전류에 의해 철심이 전자석 성질을 갖게 하는 코일과, 이 코일에 전류를 공급하기 위한 정류자로 구성된다.

그러나 종래의 전동 모터는 회전축과 모터케이스 사이에서 발생하는 마찰과, 상기 회전자의 철심에서 발생하는 열에너지에 의해 작동 중에 내부 온도가 상승하게 되는 문제가 있었다.

즉, 종래의 전동 모터는 작동 시간이 길어지게 되면 내부 온도가 상승하여 한계점 이상이 되면서 전동 모터의 성능에 치명적인 영향을 주게 되며, 경우에 따라서는 전동 모터 작동이 중지되는 문제점이 있다.

또한, 모터의 회전력을 선택적으로 전달하기 위한 클러치 구조를 구성하기 위해서는 모터의 출력단에 동력을 선택적으로 결속시킬 수 있는 클러치 구조를 구성하여야 하는데, 이를 위해서는 출력단과 외부 기계와의 연결을 선택적으로 수행하는 구동장치가 추가로 구비되어야 한다. 따라서, 클러치 장치를 구성하기 위해서는 비용이 증가할 뿐만 아니라 구조가 복잡해지는 문제가 발생한다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 목적은 동력발생부의 회전축에 블레이드를 장착하여, 블레이드의 회전에 의해 발생하는 양력에 의해 동력전달 결속을 제어하는 클러치 기능을 수행할 수 있는 냉각 클러치 장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 목적은 회전축에 장착된 블레이드의 회전에 의해 발생하는 냉각 기류가 동력발생부에서 발생하는 고열을 용이하게 냉각시킬 수 있도록 하여 내부 온도 상승을 효과적으로 방지할 수 있는 냉각 클러치 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 또 다른 목적은 회전축을 유니버설 커플링으로 연결된 적어도 2개의 부분을 구성하여, 출력단의 방향을 용이하게 조절함으로써, 복수의 외부 기기로 선택적으로 동력 전달을 이룰 수 있는 냉각 클러치 장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 냉각 클러치 장치는, 회전축을 구비하는 동력발생부 및 상기 동력발생부의 동력 전달 결속을 제어하는 클러치부를 포함하고, 상기 클러치부는 상기 회전축에 부착되어 양력을 발생시키고 상기 동력발생부를 냉각하는 냉각 기류를 발생시키는 블레이드, 상기 회전축의 출력단에 구비된 동력연결부재, 및 상기 회전축을 결속 해제 위치로 복귀시키는 탄성부재를 포함한다.

냉각 클러치 장치의 상기 회전축은 전진 또는 후진 가능하게 구성되어, 양력에 의해 회전축과 이에 장착된 동력연결부재를 이동하여 동력 전달을 제어할 수 있다.

냉각 클러치 장치는 블레이드의 회전면을 조절하는 회전면 조절부를 더 포함할 수 있다.

상기 회전면 조절부는 제1 원판, 제2 원판 및 구동모터를 포함하고, 상기 제1 원판은 블레이드에 연결되어 블레이드와 함께 회전하고, 제2 원판은 제1 원판과 접하고 있으며, 구동모터는 제2 원판에 연결되어 제2 원판을 제어한다.

상기 제1 원판과 제2 원판은 도넛 모양으로 형성되고, 상기 제1 원판과 제2 원판은 회전축의 구형 부분에 장착되어 회전면 조절부의 미세하고 부드러운 조절이 가능하게 한다.

바람직하게, 상기 회전축은 유니버설 커플링에 의해 연결되는 적어도 2부분으로 구성될 수 있어서, 상기 회전면 조절부에 의해 상기 동력연결부재의 연결방향을 조절할 수 있다.

바람직하게, 상기 브레이드는 익형 형상으로 형성되어 양력을 발생시킴과 동시에 블레이드 회전면의 후방으로 냉각기류를 형성할 수 있다.

바람직하게, 상기 동력발생부는, 동력발생부 몸체 내측에 고정 설치되는 영구자석인 고정자, 상기 몸체에 회전 가능하게 관통 결합되는 회전축, 상기 회전축에 고정 설치되는 철심, 상기 철심에 권선되는 코일, 상기 회전축에 고정 설치된 상태로 상기 코일과 연결되는 정류자로 구성되어 상기 고정자와의 인력과 반발에 의해 회전이 이루어지는 회전자, 및 상기 몸체에 설치되며 상기 회전자에 접촉되어 상기 코일에 전류를 공급하는 스프링을 가지는 브러시를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 클러치 장치에 의하면, 회전축에 블레이드를 장착하여 블레이드의 회전으로 발생하는 양력에 의해 동력전달 결속을 제어하는 클러치 기능을 수행할 수 있어, 하나의 구동모터를 사용하여 회전력 및 클러치 기능을 동시에 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 클러치 장치에 의하면, 블레이드의 회전에 의해 발생하는 냉각 기류가 블레이드 후면으로 제공되어 동력발생부에서 발생하는 고열을 용이하게 냉각시킬 수 있어서 내부 온도 상승을 효율적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 클러치 장치에 의하면, 회전축을 유니버설 커플링으로 연결된 2부분으로 구성하여, 출력단의 방향을 회전면 조절부를 이용하여 용이하게 조절함으로써, 복수의 외부 기기로 선택적으로 동력 전달을 제어할 수 있는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 상기 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되 거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 클러치 장치의 구성도이고, 도 2는 회전면 조절부의 일 구성요소의 분해도이며, 도 3은 블레이드의 단면도이고, 도 4는 동력발생부의 단면도이다.

도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 냉각 클러치 장치는 동력발생부(100), 클러치부(200), 회전면 조절부(300) 및 케이스(400)를 포함한다.

동력발생부(100)는 회전축(120)을 구비하여 회전력을 발생시키는 전동모터일 수 있다. 동력발생부(100)에 대한 자세한 설명은 도 4를 참조하여 이후에 자세히 설명하도록 한다.

클러치부(200)는 동력발생부(100)에서 발생한 회전력을 선택적으로 결속하는 역할을 한다.

상기 클러치부(200)는 블레이드(210), 동력연결부재(220) 및 탄성부재(230)를 포함한다.

블레이드(210)는 회전축(120)에 부착되며, 도 3에 도시된 바와 같이 익형 형상을 가져서 회전축(120)의 회전에 의해 회전함에 따라 회전축(120)의 출력단으로 양력을 발생시킨다. 이와 더불어, 블레이드(210)가 회전함에 따라 동력발생부(100) 측으로 냉각 기류를 형성하게 되고, 이러한 냉각 기류는 동력발생부(100)에서 발생하는 고열을 냉각하는데 이용될 수 있다.

양력과 냉각 기류를 효율적으로 형성하고 회전시 발생하는 진동을 억제하기 위해 상기 블레이드(210)는 복수 개로 구성되는 것이 바람직하다. 바람직하게, 상기 블레이드(210)는 연결바(212)에 의해 회전축(120)과 연결될 수 있다.

동력연결부재(220)는 회전축(120)의 출력단에 부착되며, 동력연결부재(220)와 인접하게 배치된 외부기기(미도시)와 선택적으로 결속함으로써 회전축(120)의 회전력을 선택적으로 외부기기로 전달할 수 있다.

구체적으로, 블레이드(210)가 회전하면 양력이 발생하여 회전축(120)이 출력단 측으로 이동하게 되어 동력연결부재(220)를 전진시킨다. 이에 의해, 동력연결부재(220)와 외부기기가 결속되어 동력발생부(100)로부터의 동력을 외부기기로 전달할 수 있다.

탄성부재(230)는 블레이드(210)와 동력연결부재(220) 사이에 배치되는 스프링일 수 있다. 탄성부재(230)는 회전축(120)에 장착된 동력연결부재(220)를 결속 해제 위치로 복귀시키는 역할을 한다.

탄성부재(230)는 블레이드(210)가 회전하지 않는 상태에서는 동력연결부재(220)가 외부기기와 접속하지 않는 상태에서 평형상태를 유지하도록 압축되어 있다. 이후, 양력이 발생하여 블레이드(210)와 동력연결부재(220)가 전진하게 되면, 탄성부재(230)는 블레이드(210)가 원위치(동력발생부(100) 방향)로 돌아가도록 하는 탄성력을 제공한다. 블레이드(210)의 회전이 종료되면 탄성부재(230)의 탄성력에 의해 동력연결부재(220)를 외부기기로부터 결속 해제된다.

회전면 조절부(300)는 제1 원판(310), 제2 원판(320) 및 구동모터(330)를 포 함한다.

도 1을 참조하여, 제1 원판(310)은 블레이드(210)에 철제 링키지로 연결되어 블레이드(210)와 함께 회전한다. 제2 원판(320)은 구동모터(330)와 철제 링키지로 연결되어 있으며 회전운동은 하지 않는다. 구동모터(330)는 상기 제2 원판(320)을 제어한다.

원하는 회전방향이 정해지면 회전면 조절부(300)의 링키지를 조절하여 제2 원판을 조절한다. 제1 원판(310)은 제2 원판(320)과 연동하므로, 제2 원판(320)을 조절함으로써 블레이드(210)의 회전면을 조절할 수 있다.

블레이드(210)는 연결바(212)에 의해 회전축(120)과 연결되며, 상기 연결바(212)는 중앙 부근이 관절 형상으로 형성되어 일정 각도 범위 내에서 회동할 수 있도록 구성된다. 이에 의해, 연결바(212)는 블레이드(210)로 회전축(120)으로부터의 회전력을 전달하면서, 제1 원판(310)의 회전 각도에 대응되게 블레이드(210)를 회전시킬 수 있다.

도 2를 참조하여, 제1 원판(310)과 제2 원판(320)은 도넛 형상을 가진다. 상기 도넛 형상의 중공 부분이 회전축(120)에 삽입되고, 제1 원판(310)과 제2 원판(320)이 배치되는 회전축(120)에는 구형 부분(122)이 형성된다. 즉, 상기 제1 원판(310)과 제2 원판(320)은 구형 부분(122)에 장착되어 회전면 조절부(300)는 미세하고 부드럽게 조절될 수 있다.

회전면 조절부(300)에 의해, 블레이드(210)의 냉각 기류 방향 또는 양력 발생 방향을 조절할 수 있다.

먼저, 냉각 기류 방향을 조절하는 목적의 경우에는, 블레이드(210)가 일정 각도 범위 내에서 틸팅(tilting) 되도록 회전축(120)에 연결한다. 이러한 구성에 의해, 회전면 조절부(300)가 블레이드(210)의 회전면이 일정 각도 범위 내에서 조절되도록 한다. 회전면 조절부(300)가 냉각 기류 방향을 조절함으로써 동력발생부(100)의 고열 발생 부분을 집중적으로 냉각시킬 수 있다.

다음으로, 양력 발생 방향을 조절하여 동력연결부재의 연결 방향을 조절할 목적의 경우에는, 회전축(120)의 2부분으로 구성하고, 회전축(120)의 분리되는 부분을 블레이드(210)와 동력발생부(100)의 몸체 사이에 위치하도록 한다. 이때, 블레이드(210)는 틸팅되지 않도록 회전축(120)에 연결한다. 2부분의 회전축(120)은 유니버설 커플링(미도시)에 의해 연결되도록 구성하여, 회전면 조절부(300)가 블레이드(210)의 회전면을 조절함으로써 양력방향을 변화시키고, 이러한 양력 방향의 회전축(120)에 대한 접선(tangential) 방향의 힘이 회전축(120)의 출력단에 부착된 동력연결부재(220)의 방향을 변화시킨다. 외부기기의 연결부가 복수 개로 구성될 경우, 회전면 조절부(300)에 의해 동력연결부재(220)의 방향을 조절함으로써, 복수 개의 연결부로의 결속을 선택적으로 수행할 수 있다.

도 4를 참조하여, 동력발생부(100)는 고정자(110), 회전축(120), 회전자(130), 브러시(140)를 포함한다.

고정자(110)는 동력발생부(100)의 몸체 내부에 고정 설치된 상태에서 회전자(130)와의 자기장에 따른 인력과 반발이 발생되게 하는 자기장 발생부재이다.

즉, 상기 고정자(110)는 영구자석을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 회전축(120)은 동력발생부(100)의 몸체에 회전 가능하게 관통 결합되는 축 부재이다.

이러한 상기 회전축(120)은 앞서 설명한 바와 같이 고정자(110)와 회전자(130)의 자기장에 따른 인력과 반발이 발생하면서 회전하는 회전자(130)에 대응되게 회전하게 된다.

회전자(130)는 회전축(120)에 설치된 상태로 고정자(110)와의 자기장에 따른 인력과 반발에 의해 회전하게 되는 부재이다.

이러한 회전자(130)는 철심(131), 코일(132), 정류자(133)를 포함한다.

철심(131)은 회전축(120)에 고정 설치되며, 코일(132)은 철심(131)에 권선되어 이후 설명될 브러시(140)를 통해 외부에서 전류를 공급받아 철심(131)이 전자석 성질을 가지도록 하는 구리선이다.

정류자(133)는 회전축(120)에 고정 설치된 상태로 코일(132) 및 브러시(140)와 연결되어 외부의 전류를 코일(132)로 공급될 수 있도록 한다.

브러시(140)는 동력발생부(100)의 몸체에 설치된 상태로 정류자(133)와 접촉되어 외부에서 공급되는 전류를 상기 정류자(133)로 전달하는 부재이다.

이러한 브러시(140)의 일 단부에는 브러시(140)가 정류자(133)와 접촉한 상태에서 마모가 발생하더라도 항상 정류자(133)와 접촉 상태를 유지할 수 있도록 스프링을 구비하는 것이 바람직하다.

다시, 도 1을 참조하여, 냉각 클러치 장치는 케이스(400)를 더 포함할 수 있다. 상기 케이스(400)는 동력발생부(100), 클러치부(200) 및 회전면 조절부(300) 를 설치하기 위한 내부 공간을 가지는 통 형상의 부재이다.

이러한 케이스(400)의 일 측으로 회전축(120)의 출력단이 돌출되고, 케이스의 양 측부에는 블레이드(210)에 의해 외부 공기를 케이스(400) 내부로 흡입하기 위한 공기유입구(410)와 공기배출구(420)가 형성된다.

본 발명에 따른 냉각 클러치 장치에 의하면, 회전축(120)의 회전에 의해 발생하는 동력을 이용하여 추가적으로 양력을 발생시킴으로써, 하나의 구동요소를 사용하여 구동력 및 클러치 기능을 동시에 수행할 수 있어 제조 비용 감소 및 구조의 간소화를 이룰 수 있는 효과가 있다.

또한, 회전면 조절부(300)에 의해 집중적인 부분 냉각을 이루고 복수의 외부기기로의 동력 전달을 선택적으로 이룰 수 있는 효과가 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 명세서 내에 포함되어 있음.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 클러치 장치의 구성도이다;

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 클러치 장치의 회전면 조절부의 일부 분해도이다;

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 클러치 장치의 블레이드의 단면도이다;

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 클러치 장치의 동력발생부의 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 :동력발생부 110 : 고정자

120 : 회전축 130 : 회전자

140 : 브러시 200 : 클러치부

210 : 블레이드 220 : 동력연결부재

230 : 탄성부재 300 : 회전면 조절부

310 : 제1 원판 320 : 제2 원판

330 : 구동모터 400 : 케이스

Claims (9)

1. 회전축을 구비하는 동력발생부; 및

   상기 동력발생부의 동력 전달 결속을 제어하는 클러치부;

   를 포함하고,

   상기 클러치부는,

   상기 회전축에 부착되어, 양력을 발생시키고 상기 동력발생부를 냉각하는 냉각 기류를 발생시키는 블레이드;

   상기 회전축의 출력단에 구비된 동력연결부재; 및

   상기 회전축을 결속 해제 위치로 복귀시키는 탄성부재;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 클러치 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 회전축은 전진 또는 후진이 가능하도록 구성되어, 상기 양력에 의해 회전축 및 동력연결부재를 이동하여 동력 전달을 제어하는 것을 특징으로 하는 냉각 클러치 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 블레이드의 회전면을 조절하는 회전면 조절부를 더 포함하는 냉각 클러치 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 회전면 조절부는,

   상기 블레이드에 연결되어 상기 블레이드와 함께 회전하는 제1 원판;

   상기 제1 원판과 접하는 제2 원판; 및

   상기 제2 원판에 연결되어 상기 제2 원판을 제어하는 구동모터;

   를 포함하는 냉각 클러치 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 제1 원판과 제2 원판은 도넛 모양으로 형성되고, 상기 제1 원판과 제2 원판은 회전축의 구형 부분에 장착되는 것을 특징으로 하는 냉각 클러치 장치.
6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 회전축은 유니버설 커플링(universal coupling)에 의해 연결되는 적어도 2부분으로 구성되어, 상기 회전면 조절부에 의해 상기 동력연결부재의 연결 방향을 조절하는 것을 특징으로 하는 냉각 클러치 장치.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 블레이드는 익형 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각 클러치 장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 동력발생부는,

   상기 동력발생부 몸체 내측에 고정 설치되는 영구자석인 고정자;

   상기 몸체에 회전 가능하게 관통 결합되는 회전축;

   상기 회전축에 고정 설치되는 철심, 상기 철심에 권선되는 코일, 상기 회전축에 고정 설치된 상태로 상기 코일과 연결되는 정류자로 구성되어 상기 고정자와의 인력과 반발에 의해 회전이 이루어지는 회전자; 및

   상기 몸체에 설치되며, 상기 회전자에 접촉되어 상기 코일에 전류를 공급하는 스프링을 가지는 브러시;

   를 포함하는 냉각 클러치 장치.
9. 제1항에 있어서,

   공기유입구와 공기배출구가 구비된 케이스를 더 포함하고, 상기 동력발생부 및 클러치부는 상기 케이스 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각 클러치 장치.

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