KR101241191B1

KR101241191B1 - 버스용 냉각팬의 구동장치

Info

Publication number: KR101241191B1
Application number: KR1020060127393A
Authority: KR
Inventors: 문종섭
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-12-13
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2013-03-13
Also published as: KR20080054811A

Abstract

본 발명은 크랭크샤프트에 결합되어 회전하는 엔진풀리와 냉각팬에 연결되어 냉각팬을 회전시키는 팬풀리를 동력전달벨트로 직결함으로써 원가절감 및 진동 발생을 억제하여 이상소음 및 작동 마찰 손실을 없애고 동력전달벨트의 내구성을 증진시키는 버스용 냉각팬의 구동장치에 관한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 버스용 냉각팬의 구동장치는, 크랭크샤프트에 결합되어 엔진의 동력으로 회전하는 엔진풀리; 냉각팬에 연결되어 상기 냉각팬을 회전시키는 팬풀리; 그리고 상기 엔진풀리와 상기 냉각팬을 직접 연결하는 동력전달벨트;를 포함하되, 상기 팬풀리는 풀리비(pulley ratio)를 조절함으로써 상기 동력전달벨트의 장력을 조절할 수 있다.

크랭크샤프트, 엔진풀리, 팬풀리, 풀리허브

Description

버스용 냉각팬의 구동장치{APPARATUS FOR OPERATING COLLING FAN FOR BUS}

도 1은 종래의 버스용 냉각팬의 구동장치의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 버스용 냉각팬의 구동장치의 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 버스용 냉각팬의 구동장치에서 장력을 조절하지 않은 상태의 팬풀리를 도시한 개략도이다.

도 4는 도 3의 A-A 단면도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 버스용 냉각팬의 구동장치에서 장력을 조절한 상태의 팬풀리를 도시한 개략도이다.

도 6은 도 5의 B-B 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 크랭크샤프트 110: 엔진풀리

200:팬풀리 270: 동력전달벨트

310: 조절 플레이트 320: 가변형 풀리

330: 조정 너클 370: 풀리허브

본 발명은 버스용 냉각팬의 구동장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 크랭크샤프트에 결합되어 회전하는 엔진풀리와 냉각팬에 연결되어 냉각팬을 회전시키는 팬풀리를 동력전달벨트로 직결함으로써 원가절감 및 진동 발생을 억제하여 이상소음 및 작동 마찰 손실을 없애고 동력전달벨트의 내구성을 증진시키는 버스용 냉각팬의 구동장치에 관한 것이다.

일반적으로, 라디에이터의 냉각을 위해 회전되는 냉각팬은 차종에 따라 구동방법이 서로 상이한 바, 본 명세서에서는 버스에 적용되는 냉각팬의 구동장치에 대해 설명하기로 한다.

즉, 차체의 후방부에 엔진이 장착되는 버스의 냉각팬은 통상 차체의 길이방향으로 송풍이 이루어지게 장착되는 바, 이에 따라 크랭크샤프트(1)의 선단에 결합되어 엔진의 동력으로 회전하는 엔진풀리(2)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1동력전달벨트(3)를 매개로 아이드러풀리(4)와 연결되고, 상기 아이들러풀리(4)는 제2동력전달벨트(5)를 매개로 팬풀리(6)와 연결되는 구조로 되어 있다.

여기서, 상기 아이들러풀리(4)는 스윙암(7)과 서로 마찰됨이 없이 회전가능하게 결합되고, 상기 스윙암(7)은 그 상하단이 각각의 풀리마운팅브라켓(8, 9)과 볼트결합되며, 이 풀리마운팅브라켓(8, 9)는 팬슈라우드(11)의 원형 테두리상에 용접으로 결합되면서 설치되게 된다.

그리고, 상기 팬풀리(6)는 팬풀리브라켓(12)과 서로 마찰됨이 없이 회전가능하게 결합되고, 상기 팬풀리브라켓(12)은 한 쌍의 연결브라켓(13, 14)와 볼트결합이나 또는 용접결합되는데, 상기 연결브라켓(13, 14)의 일단은 상기한 스윙암(7)과 용접결합으로 설치되고 그 타단은 일자형상의 보조브라켓(15)에 용접결합에 의해 조립되는 구조로 되어 있다.

또한, 상기 보조브라켓(15)은 그 상하단이 각각의 풀리마운팅브라켓(16, 17)과 볼트결합되며, 이 풀리마운팅브라켓(16, 17)도 상기한 팬슈라우드(11)의 원형 테두리상에 용접으로 결합되면서 설치되게 된다.

한편, 상기한 팬슈라우드(11)의 전면에는 라디에이터프레임(18)이 볼트결합이나 또는 용접결합으로 조립되고, 상기 라디에이터프레임(18)의 전면에는 라디에이터조립체(19)가 볼트결합에 의해 서로 조립되는데, 상기 팬슈라우드(11)와 상기 라디에이터조립체(19) 사이의 공간에는 상기 팬풀리(6)를 통해 크랭크샤프트(1)의 동력을 전달받아 회전되는 냉각팬(20)이 회전가능하도록 설치된다.

그리고, 상기한 라디에이터프레임(18)은 크랭크샤프트(1)를 통해 전달되는 엔진구동에 의한 진동 및 냉각팬(20)의 구동에 의한 진동을 흡수하여 라디에이터조립체(19)를 포함한 냉각기 계통을 보호하는 역할을 수행하며, 이러한 라디에이터프레임(18)은 그 바닥면이 다수개의 조립브라켓(21)을 통해 리어바디사이드프레임(22)과 연결되도록 설치된다.

종래의 버스용 냉각팬의 구동장치에 의하면, 아이드러풀리는 축 마운팅이 구비되어 있지 않으므로 구동시에 유동이 발생하게 되고, 이는 각 동력전달벨트의 작동 마찰을 증대시켰다. 따라서 각 동력전달벨트의 장력을 서로 다르게 변화시켜 동력전달벨트의 조기 손상을 유도하였다.

또한, 동력전달벨트의 작동효율을 저하시켜 냉각계 소모동력을 증대시키는 결과를 초래하였다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 아이들러풀리의 축 마운팅을 구비하였으나, 축 마운팅 구성에 필요한 각 홀(hole), 볼트(bolt) 등의 부품들이 갖게 되는 공차에 의하여 구동시에 유동이 발생하게 되었고, 이는 동력전달벨트의 작동 마찰의 증대 및 냉각계 소모동력의 증대를 초래하였다.

한편, 각 풀리의 반지름에 의하여 결정되는 구동비(drive ratio)를 변경하기가 매우 어려워 하절기/동절기 별로 요구 수준이 변화되는 엔진 냉각성능에 대한 대응이 불가능하므로 소모동력이 매우 큰 하절기의 냉각계 구성을 동절기에도 사용하여야 하였으며, 이는 동력의 소모를 초래하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 크랭크샤프트에 결합되어 회전하는 엔진풀리와 냉각팬에 연결되어 냉각팬을 회전시키는 팬풀리를 동력전달벨트로 직결하여 아이들러풀리 및 스윙암을 생략함으로써 원가절감 및 진동 발생을 억제하는 버스용 냉각팬의 구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 버스용 냉각팬의 구동장치는, 크랭크샤프트에 결합되어 엔진의 동력으로 회전하는 엔진풀리; 냉각팬에 연결되어 상기 냉각팬을 회전시키는 팬풀리; 그리고 상기 엔진풀리와 상기 냉각팬을 직접 연결하는 동력전달벨트;를 포함하되, 상기 팬풀리는 풀리비(pulley ratio)를 조절함으로써 상기 동력전달벨트의 장력을 조절할 수 있다.

상기 팬풀리는, 상기 냉각팬에 연결되어 있는 원판형의 풀리허브; 상기 풀리허브의 일면에 결합되어 있으며, 상기 풀리허브와의 사이에 공간을 형성하는 조절 플레이트; 상기 공간에 삽치되어 상기 풀리허브와 상기 조절 플레이트에 결합되고, 그 외주면에 삽입홈이 형성되어 있는 복수개의 조정너클; 그리고 외주면에는 상기 동력전달벨트가 설치되는 벨트홈이 형성되어 있으며, 내주면은 상기 삽입홈에 삽입되는 돌출부가 형성되어 있는 상기 복수개의 조정너클에 대응하는 복수개의 가변형 풀리;를 포함할 수 있다.

상기 삽입홈의 내주면과 상기 돌출부의 외주면에는 각각 나사산이 형성되어 있어 상기 삽입홈과 돌출부는 나사결합할 수 있다.

상기 가변형 풀리를 상기 팬풀리의 원주방향으로 회전시키면 상기 가변형 풀리는 상기 팬풀리의 반경방향으로 이동하며 상기 팬풀리의 반경을 변화시킬 수 있다.

상기 조정너클은 두개의 플레이트로 되어 있으며, 각각의 플레이트는 상기 조절 플레이트와 상기 풀리허브에 각각 기어결합할 수 있다.

상기 팬풀리의 풀리비는 상기 팬풀리의 반경과 상기 동력전달벨트의 길이를 조절함으로써 수행될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 버스용 냉각팬의 구동장치는 엔진풀리(110), 팬풀리(200), 그리고 동력전달벨트(270)를 포함한다.

엔진풀리(110)는 크랭크샤프트(100)의 선단에 결합되어 엔진의 동력으로 회전한다. 상기 엔진풀리(110)는 동력전달벨트(270)를 매개로 팬풀리(200)에 직접 연결된다.

팬풀리(200)는 팬풀리브라켓(230)과 서로 마찰됨이 없이 회전가능하게 결합되고, 상기 팬풀리브라켓(230)은 한 쌍의 연결브라켓(150, 160)과 볼트결합 또는 용접결합되어 있다. 상기 연결브라켓(150, 160)의 일단은 팬슈라우드(180)의 원형 테두리상에 용접으로 결합되고, 그 타단은 일자형상의 보조브라켓(190)에 용접결합에 의해 조립된다.

또한, 상기 보조브라켓(190)은 그 상하단이 각각 풀리마운팅브라켓(210, 220)과 볼트결합되며, 이 풀리마운팅브라켓(210, 220)도 상기한 팬슈라우드(180)의 원형 테두리상에 용접으로 결합되면서 설치되게 된다.

또한, 상기 팬슈라우드(180)의 전면에는 라디에이터프레임(130)이 볼트결합 또는 용접결합으로 조립되고, 상기 라디에이터프레임(130)의 전면에는 라디에이터조립체(140)가 볼트결합에 의해 서로 조립된다.

이 경우, 상기 팬슈라우드(180)와 상기 라디에이터조립체(140) 사이의 공간에는 상기 팬풀리(200)를 통해 엔진의 동력을 전달받아 회전되는 냉각팬(120)이 회전가능하도록 설치된다.

또한, 상기 라디에이터프레임(130)은 크랭크샤프트(100)를 통해 전달되는 엔 진구동에 의한 진동 및 냉각팬(120)의 구동에 의한 진동을 흡수하여 라디에이터조립체(140)를 포함한 냉각기 계통을 보호하는 역할을 수행하며, 이러한 라디에이터프레임(130)은 그 바닥면이 다수개의 조립브라켓(250)을 통해 리어바디사이드프레임(260)고 연결되도록 설치된다.

이하, 도 3 내지 도 6을 참조로, 본 발명의 실시예에 따른 버스용 냉각팬의 구동장치에서 팬풀리(200)를 상세히 설명한다.

도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 팬풀리(200)는 풀리허브(370), 조절 플레이트(310), 조정너클(350), 그리고 가변형 풀리(390)를 포함한다.

풀리허브(370)는 전체적으로 원판형으로 되어 있고, 그 일측면이 상기 냉각팬(120)에 연결되어 동력전달벨트(270)로부터 전달받은 동력을 이용하여 상기 냉각팬(120)을 회전시킨다. 상기 풀리허브(370)의 타측면 중심부는 일정 형상으로 돌출되어 있으며, 상기 돌출된 부분에 조절 플레이트(310)가 결합된다.

조절 플레이트(310)는 상기 풀리허브(370)의 돌출된 타측면에 볼트(340)를 이용하여 결합되어 있다. 상기 조절 플레이트(310)와 상기 풀리허브(370) 사이에는 공간이 마련되어 있다.

조정너클(350)은 조절 플레이트(310)와 풀리허브(370) 사이에 형성된 상기 공간에 삽치되는 것으로, 최소한 두개 이상이 구비되어 있다. 상기 조정너클(350)의 개수는 당업자가 바람직하다고 판단되는 개수로 할 수 있다.

상기 각각의 조정너클(350)은 부채꼴 형상의 두개의 마주보는 플레이트로 되어 있으며, 전체적으로 원판형으로 되어 있다. 각각의 플레이트에는 기어치(350)가 형성되어 있어 조절 플레이트(310)의 기어치(360) 및 풀리허브(370)와 기어결합한다.

상기 조정너클(350)의 외주면에는 삽입홈(400)이 형성되어 있으며, 상기 삽입홈(400)의 외주면에는 나사산이 형성되어 있다.

가변형 풀리(320)는 상기 조정너클(350)에 결합되는 것으로 상기 조정너클(350)의 수와 동일한 개수의 가변형 풀리(320)가 구비된다. 각각의 가변형 풀리(320)는 부채꼴 형상으로, 전체적으로 보아 원판형으로 되어 있다. 상기 가변형 풀리(320)의 외주면에는 상기 동력전달벨트(270)가 설치되는 벨트홈(390)이 형성되어 있다. 상기 벨트홈(390)은 원활한 동력전달을 위해 'V'자형으로 되어 있다.

가변형 풀리(320)의 내주면에는 돌출부(380)가 형성되어 있으며, 상기 돌출부(380)의 외주면에는 상기 삽입홈(400)의 나사산에 대응하는 나사산이 형성되어 있다. 상기 돌출부(380)는 상기 삽입홈(400)에 삽입되어 나사결합된다. 따라서, 상기 가변형 풀리(320)를 원주방향으로 회전시키면 상기 돌출부(380)가 상기 삽입홈(400)의 나사산을 따라 이동하면서 가변형 풀리(320)를 팬풀리(200)의 반경방향으로 나오거나 들어가게 한다. 이에 따라, 팬풀리(200) 전체의 반경이 변화되게 된다. 따라서, 상기 팬풀리(200)의 풀리비(pulley ratio)가 변화하게 되고, 일정한 길이의 동력전달벨트(270)를 사용하는 경우 동력전달벨트(270)의 장력이 변화하게 된다.

또한, 동력전달벨트(270)의 장력을 변화시키지 않고 팬풀리(200)의 풀리비(pulley ratio)를 변화시키려면 팬풀리(200)의 반경을 변화시킴과 동시에 이 에 맞추어 동력전달벨트(270)의 길이를 변화시킴으로써 수행된다.

이하, 도 3 내지 도 6을 참조로, 본 발명의 실시예에 따른 버스용 냉각팬의 구동장치의 작동을 상세히 설명한다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 동력전달벨트(270)의 장력이나 팬풀리(200)의 풀리비를 조절하지 않은 상태에서는, 상기 풀리허브(370), 조절 플레이트(310), 그리고 조정너클(350)은 각각 고정결합되어 있다. 또한, 상기 가변형 풀리(320)의 내주면은 상기 조정너클(350)의 외주면에 접촉되어 있다.

상기한 상태에서, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 가변형 풀리(320)를 팬풀리(200)의 원주방향으로 회전시키면, 가변형 풀리(320)의 돌출부(380)가 삽입홈(400)의 나사산을 따라 회전하게 된다. 이에 따라 상기 가변형 풀리(320)는 팬풀리(200)의 반경방향으로 일정거리(h)만큼 나오게 되고, 결국 팬풀리(200)의 반경이 일정거리(h)만큼 증가하는 효과를 가져온다. 따라서, 팬풀리(200)의 풀리비(pulley ratio)와 동력전달벨트(270)의 장력을 조절할 수 있다.

한편, 가변형 풀리(320)는 적어도 두개 이상의 조각으로 구성하여 반지름 증가에 따른 원주의 변화에 대응할 수 있다. 즉, 가변형 풀리(320)가 팬풀리(200)의 반경방향으로 나오게 되면 전체 가변형 풀리(320)의 원주의 길이가 증가하게 되므로, 증가된 길이만큼 각각의 가변형 풀리(320) 사이의 틈이 생성되도록 하였다.

본 발명의 도면에서는 가변형 풀리(320)와 조정너클(350)이 각각 3개인 것을 예시하고 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로 가변형 풀리(320)와 조정너클(350)의 개수는 당업자가 바람직하다고 판단되는 개수로 할 수 있다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

본 발명에 의하면, 엔진풀리와 팬풀리를 하나의 동력전달벨트로 직결하여 아이들러풀리 및 스윙암을 생략함으로써 원가절감 및 구동장치에서 발생되는 진동 발생을 억제할 수 있다.

또한, 진동 발생을 억제함으로써 동력전달벨트의 마찰 손실을 줄이고 냉각계 소모동력을 줄일 수 있다.

또한, 팬풀리의 반지름을 자유롭게 조절하도록 함으로써 하절기/동절기 별로 요구되는 엔진 냉각성능에 대한 대응이 가능하다. 즉, 동절기에는 팬풀리의 반경을 증가시켜 냉각팬의 회전수를 감소시킴으로써 엔진냉각계 구동을 위한 소모동력을 감소시킬 수 있다.

Claims

버스용 냉각팬의 구동장치에 있어서,

크랭크샤프트에 결합되어 엔진의 동력으로 회전하는 엔진풀리;

냉각팬에 연결되어 상기 냉각팬을 회전시키는 팬풀리; 그리고

상기 엔진풀리와 상기 냉각팬을 직접 연결하는 동력전달벨트;

를 포함하되,

상기 팬풀리는 풀리비(pulley ratio)를 조절함으로써 상기 동력전달벨트의 장력을 조절하며, 상기 팬풀리는,

상기 냉각팬에 연결되어 있는 원판형의 풀리허브;

상기 풀리허브의 일면에 결합되어 있으며, 상기 풀리허브와의 사이에 공간을 형성하는 조절 플레이트;

상기 공간에 삽치되어 상기 풀리허브와 상기 조절 플레이트에 결합되고, 그 외주면에 삽입홈이 형성되어 있는 복수개의 조정너클; 그리고

외주면에는 상기 동력전달벨트가 설치되는 벨트홈이 형성되어 있으며, 내주면은 상기 삽입홈에 삽입되는 돌출부가 형성되어 있는 상기 복수개의 조정너클에 대응하는 복수개의 가변형 풀리;

를 포함하는 버스용 냉각팬의 구동장치.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 삽입홈의 내주면과 상기 돌출부의 외주면에는 각각 나사산이 형성되어 있어 상기 삽입홈과 돌출부는 나사결합하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 버스용 냉각팬의 구동장치.
제 3항에 있어서,

상기 가변형 풀리를 상기 팬풀리의 원주방향으로 회전시키면 상기 가변형 풀리는 상기 팬풀리의 반경방향으로 이동하며 상기 팬풀리의 반경을 변화시키는 것을 특징으로 하는 버스용 냉각팬의 구동장치.
제 1항에 있어서,

상기 조정너클은 두개의 플레이트로 되어 있으며, 각각의 플레이트는 상기 조절 플레이트와 상기 풀리허브에 각각 기어결합하는 것을 특징으로 하는 버스용 냉각팬의 구동장치.
제 1항에 있어서,

상기 팬풀리의 풀리비는 상기 팬풀리의 반경과 상기 동력전달벨트의 길이를 조절함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 버스용 냉각팬의 구동장치.