KR101270883B1 - 워터펌프용 동력 전달장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 워터펌프의 동력전달장치에 관한 것으로, 엔진에서의 동력이 전달되는 풀리(100)와; 상기 풀리의 전방 측에, 일정 간격 이동 가능하게 결합되는 마찰판 어셈블리(140)와; 상기 마찰판 어셈블리와의 접촉에 의하여 회전력을 전달받아 회전축을 회전시키는 허브(160)를 포함한다. 그리고 마찰판 어셈블리(140)와 상기 허브의 접촉면(170)의 적어도 일부에는 마찰재가 구비되어, 마찰판 어셈블리에서의 허브로의 동력전달이 상기 마찰재에 의하여 이루어진다. 마찰재는 마찰 계수가 0.3 이상임이 바람직하다. 그리고 마찰판 어셈블리와 허브의 접촉면에는, 각각 산부분과 골부분이 연속하여 성형되어 치합할 수 있도록 구성하는 것도 간으하다.

엔진냉각, 워터펌프, 마찰구동

Description

워터펌프용 동력 전달장치{Power transmission device for water pump}

본 발명은 워터펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 엔진 냉각을 위하여 동작하는 워터펌프에서 동력 단속이 정확하고 소비전력을 최소화할 수 있도록 구성되는 워터펌프용 동력 전달장치에 관한 것이다.

차량에 사용되는 워터펌프는, 냉각수를 가압하여 엔진으로 전달하여 엔진을 순환하면서 엔진의 열을 방출시킬 수 있도록 하는 것이다. 이러한 워터펌프는 공조장치의 압축기와 동일하게 엔진에서의 회전 동력을 전달받아서 구동된다. 따라서 일반적으로 워터펌프는 엔진의 구동과 같이 동작되면서 냉각수를 엔진 측으로 공급하고 있다.

도 1에는 종래 기술에 의한 일반적인 워터펌프의 동력 전달장치의 구성이 도시되어 있다. 워터펌프는, 엔진에서의 동력이 풀리(20)로 전달된 후 회전축(8)을 구동시킴으로써, 회전축의 단부에 설치되어 있는 임펠러(10)가 회전하면서 냉각수를 엔진으로 공급하는 장치이다.

이러한 워터펌프의 하우징(2)에는 풀리(20)가 설치되기 위한 풀리설치부(4)가 성형되어 있다. 상기 풀리설치부(4)의 중심에는 축지지공(6)이 형성되어 있고, 이러한 축지지공(6)에는 회전축(8)이 회전 가능하게 설치되어 있다. 상기 회전축(8)은 엔진에서의 동력을 풀리(20)를 통하여 전달받아, 냉각수를 엔진으로 공급하기 위하여 회전하는 부분이다. 상기 회전축(8)의 일단부(후방 단부)에는 냉각수를 가압하여 엔진 측으로 보내기 위한 임펠러(10)가 설치되어 있다. 도 1에서 상기 임펠러(10)는 편의상 개략적으로 예시하고 있다.

그리고 상기 회전축(8)의 타단부(전방 단부)에는 허브(12)가 설치되어 있다. 상기 허브(12)는 임펠러(10)의 반대측의 회전축(8)의 단부에 설치되어 상기 회전축(8)과 같이 회전하도록 구성되어 있다.

엔진에서의 동력이 전달되는 풀리(20)가 상기 풀리설치부(4)의 외측부분에 베어링(B)을 통하여 회전 가능하게 설치된다. 상기 풀리(20)는 엔진에서의 동력을 벨트를 통하여 전달받는 것으로, 이러한 벨트가 감아 걸리는 부분인 벨트걸이부(22)를 구비하고 있다. 상기 풀리(20)에는, 후방(임펠러가 설치되는 방향)을 향하여 열려 있는 설치공간(24)이 형성되어 있다. 그리고 상기 설치공간(24)에는 필드코일 어셈블리(26)가 설치된다. 상기 필드코일 어셈블리(26)에는 전류의 인가에 의하여 자속을 발생하는 필드코일(28)이 내장되어 있다. 상기 필드코일(28)에 의하여 형성되는 자장이 전방부분에 미치도록 하기 위하여, 상기 풀리(20)의 중간부분에는 전후방을 연통시키는 자장슬롯(30)이 다수 개 형성되어 있다. 즉 상기 자장슬롯(30)은 필드코일(28)에서 발생한 흡인력을 가지는 자속을 디스크(34)로 전달하는 기능을 하게 되는 것이다.

그리고 상기 허브(12)에는 완충 작용을 하기 위한 댐퍼(32)가 설치되어 있 다. 상기 댐퍼(32)는 풀리(20)와의 사이에서 동력 전달시 발생하는 충격을 흡수하는 기능을 수행하게 된다. 이러한 충격 흡수를 위하여 상기 댐퍼(32)의 내부에는 고무와 같은 탄성 재질이 구비되어 있다.

그리고 풀리(20)의 전방면과 대응하는 댐퍼(32)에는 디스크(34)가 일정 간격 이동 가능하도록 설치되어 있다. 즉 상기 디스크(34)는 도면상 좌우 방향으로 일정 간격 이동 가능하도록 설치되어 상기 풀리(20)와의 동력의 단속이 가능하도록 구성된다. 상기 디스크(34)는 자성체로 형성되어, 상기 필드코일(28)에 의하여 발생하는 자속에 의하여 상기 풀리(20) 측으로(후방으로) 이동하여 풀리와 결합하여 동력을 전달하는 상태가 되거나, 전방으로 이동하여 풀리와 이격되어 동력을 전달하지 않는 상태로 될 수 있다.

그리고 상기 댐퍼(32)에는 커버(36)가 볼트(38)에 의하여 결합되어 있다. 상기 커버(36)는 외부에서 회전축(8)이나 풀리(20) 내부 등으로 이물질이 유입되는 것을 차단하게 된다. 그리고 상기 커버(36)의 가장 자리 부분은 풀리(20)를 향하여 절곡되어 이물질로부터 풀리 내부 및 회전축 등을 보호할 수 있도록 성형되어 있다.

이와 같은 구성을 가지는 워터펌프용 동력 전달장치의 동작을 개략적으로 살펴보기로 한다.

먼저 상기 필드코일(28)에 전원이 인가되면, 상기 필드코일(28)은 상기 디스크(34)가 풀리(20) 측으로 당겨지는 방향의 흡입 자속을 발생시키게 된다. 이렇게 하여 상기 디스크(34)가 풀리 측으로 당겨져서 풀리(20)의 전면과 접촉하여 회전력 이 전달되면, 상기 디스크(34)는 풀리와 같이 회전하게 된다. 그리고 디스크(34)의 회전에 의하여, 상기 허브(12)도 같이 회전하게 되고, 허브(12)의 회전력은 회전축으로 전달된다. 그리고 상기 회전축(8)의 회전은 그 후단부에 설치되어 있는 임펠러(10)를 회전시키게 된다. 상기 임펠러(10)의 회전에 의하여 냉각수가 가압되어 엔진으로 흘러들러 갈 수 있게 되며, 이러한 냉각수는 엔진의 동작 과정에서 발생하는 열을 흡수할 수 있게 된다.

그러나 이와 같은 종래의 구성에 의하면 다음과 같은 단점이 지적된다.

먼저 냉각수를 엔진 측으로 전달하기 위해서는 임펠러를 동작시켜야 하고, 임펠러의 구동을 위해서는 필드코일(28)에 항상 전원이 인가되어야 한다. 즉, 임펠러의 구동시에는 항상 전원을 인가하지 않으면 안 되기 때문에 소비전력이 상승하는 단점이 지적되고 있다.

그리고 필드코일에 전원을 인가하는 것에 의하여 풀리에서 임펠러로 전달되는 동력의 단속을 수행하는 경우, 보다 정확하게 동력을 단속하는 것이 요구된다. 즉 예를 들어 전원의 인가에 의하여 동력을 차단하고 전원의 오프에 의하여 동력이 전달되도록 구성하는 경우, 전원이 오프되면 풀리에서 임펠러로 동력의 전달이 신속하면서도 정확하게 구현되는 것이 요구된다. 예를 들어 동력의 단속을 위한 클러치 부분에서 일 측의 부품이 헛돌게 되면 실질적인 동력전달이 일어나지 않을 뿐만 아니라 부품 사이의 마모의 발생 등으로 인하여 제품의 신뢰도가 떨어질 우려가 있다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, 동력의 단속이 정확하게 이루어질 수 있는 워터펌프용 동력 전달장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다. 본 발명의 다른 목적은 소비전력을 저감 시킬 수 있는 워터펌프용 동력전달 장치를 제공하는 것이다.

상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한
엔진에서의 동력이 전달되는 풀리와; 상기 풀리의 후방측에 설치되는 필드코일어셈블리; 상기 풀리의 전방 측에 일부가 고정되고 탄성아암를 구비하는 스프링판(144)과, 상기 탄성아암의 전후방에 각각 지지되는 마찰판 및 디스크를 구비하는 마찰판 어셈블리; 그리고 상기 탄성아암의 탄성력에 의하여 마찰판과 접촉하여 회전력을 전달받아 회전축을 회전시키는 허브를 포함하고; 상기 마찰판과 허브의 접촉면의 적어도 일부에는 마찰재가 구비되어 마찰판 어셈블리에서 허브로의 동력전달이 상기 마찰재에 의하여 이루어지고, 필드코일어셈블리에서 발생하는 자속에 의하여 디스크가 후방으로 이동하는 것에 의하여 마찰판과 허브 사이의 동력이 차단되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 마찰재는 마찰 계수가 0.3 이상인 것이 바람직하다.
그리고 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 마찰판 어셈블리는 풀리의 전방 장착공간 내에 설치되고, 상기 스프링판은 풀리에 고정되는 내부링과 외부링을 포함하며, 상기 탄성아암은 내부링과 외부링 사이에서 원호형 외팔보로 형성되고 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 마찰판에는 산부분과 골부분이 연속하여 성형되고, 상기 허브의 접촉면에는 마찰판에 대응하는 골부분과 산부분이 형성되어 서로 결합될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 마찰판 및 허브 간의 접촉면은 평판상으로 형성되고, 상기 마찰재는 상기 마찰판 및 허브 사이의 접촉면 전체에 성형되고 있다.

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이와 같은 본 발명에 의하면, 워터펌프에서 동력의 전달을 위하여 서로 접촉하는 부분인 마찰판 어셈블리와 허브의 접촉면이 충분한 마찰계수를 가지는 마찰재로 형성됨을 알 수 있다. 이와 같이 충분한 마찰계수를 가지는 재질로 양자의 접촉면을 형성하는 것에 의하여 동력의 단속이 더욱 정확하게 수행될 수 있을 것으로 기대된다. 즉, 마찰판 어셈블리와 허브의 접촉면에, 산부분과 골부분을 일정 간격으로 연속 성형하면서, 적어도 그 일부분에 마찰재를 형성하는 구성에 의하여, 동력의 단속이 보다 정확하게 이루어질 수 있게 된다. 이러한 점은 실질적으로 제품의 신뢰성을 향상시킴은 물론이고, 부품의 손상 등을 방지할 수 있는 점으로 작용하게 될 것이다.

그리고 본 발명에 의한 동력전달장치는, 실질적으로 전원의 오프 상태에서 동력이 전달되고 있음을 알 수 있다. 따라서 소비전력을 최소화시킬 수 있다는 점에서도 상당한 효과가 기대된다.

다음에는 도면에 도시한 실시예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다.

도 2는 본 발명에 의한 동력 전달장치의 요부 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 동력 전달장치의 마찰판 어셈블리의 분해 사시도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 동력 전달장치는, 엔진의 동력을 벨트를 통하여 전달받는 풀리(100)를 포함하고 있다. 상기 풀리(100)로 전달되는 회전 동력은, 마찰판 어셈블리(140)를 통하여 허브(160)로 전달된다. 그리고 상기 허브(160)의 중심 부분에 장착되는 회전축(도시 생략)은 상기 허브(160)의 회전과 같이 회전하게 된다. 그리고 도 1에서 설명한 바와 같이, 상기 허브(160)와 연동하여 회전하는 회전축의 후단부(도면 상에서는 좌측단부)에는 임펠러가 설치되어 있고, 이러한 임펠러는 냉각수를 가압하여 엔진으로 순환시키게 된다.

상기 풀리(100)의 후방 측에는 필드코일 어셈블리(120)가 설치된다. 즉, 상기 필드코일 어셈블리(120)는 풀리(100)의 후방 측에 오목하게 형성된 후방 장착공간 내부에 삽입되어 장착된다. 그리고 상기 필드코일 어셈블리(120)에 내장된 필드코일(122)은 전원의 인가에 의하여, 디스크(146)를 흡입하는 자속을 발생하게 된다.

그리고 상기 풀리(100)의 전방 측에는, 링형상으로 오목하게 형성된 전방 장착공간(102)이 마련되어 있다. 상기 전방 장착공간(102)에는 마찰판 어셈블리(140)가 수납되는 부분이다. 도 2에서 도시는 생략되어 있지만, 상기 필드코일 어셈블리(120)는 상기 풀리(100)의 후방 측에 오목하게 마련된 장착공간에 삽입되 는 상태로 설치된다. 또한 상기 풀리(100)에서 후방 장착공간과 전방측의 장착공간(102)를 구획하는 중간면(106)에는, 다수개의 자장슬롯(104)이 형성되어 있다. 상기 자장슬롯(104)은, 풀리(100)의 후방측에 설치되어 있는 필드코일(122)에서 발생하는 자속이 전방 부분에도 미칠 수 있도록, 양측을 연통시키도록 형성된 부분이다.

상기 풀리(100)의 전방 장착공간(102)의 내부에는 전체적으로 링형상을 가지는 마찰판 어셈블리(140)가 장착된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 마찰판 어셈블리(140)는, 허브(160)의 접촉면과 접촉하는 마찰판(142)과, 자성체로 만들어지고 상기 필드코일(122)에서 발생하는 자속에 반응하는 디스크(146), 그리고 마찰판 어셈블리(140)를 상기 허브(160) 측으로 탄성적으로 지지하는 스프링판(144)을 포함하고 있다.

상기 스프링판(144)은 전체적으로 링형상으로 형성되어 있고, 외부링(144a)과 내부링(144b), 그리고 상기 외부링(144a)과 내부링(144b) 사이에서 원호형 외팔보로 형성되는 탄성아암(144c)으로 구성된다. 상기 외부링(144a)과 내부링(144b)은, 마찰판 어셈블리(140)를 상기 풀리(100)의 전방 장착공간(102)의 내측에 고정시키는 기능을 수행한다. 즉 상기 외부링(144a)과 내부링(144b)은, 풀리(100)의 전방장착공간(102)를 형성하는 외부측벽(112)과 내부측벽(114)에 각각 코킹되는 것에 의하여 고정된다. 그리고 상기 마찰판(142)과 디스크(146)은 리벳(148)에 의하여 서로 고정되는데, 이 때 리벳(148)은 탄성아암(144c)의 단부에 형성된 결합공(144e)을 경유하고 있다.

상기 마찰판 어셈블리(140)가 풀리(100)의 전방 장착공간(102) 내부에서 고정된 상태를 살펴보면, 상기 스프링판(144)이 풀리(100)의 전방 장착공간(102)에 고정된 상태이고, 상기 마찰판(142) 및 디스크(146)는 탄성아암(144c)에 의하여 지지되면서 도면상 좌우 방향으로 이동할 수 있는 탄성 지지상태를 유지하고 있다. 여기서 상기 탄성아암(144c)은 마찰판(142)을 전방 방향, 즉 허브(160)를 향하는 방향으로 가압하고 있다.

그리고 상기 스프링판(144)의 전방 측에 결합되는 마찰판(142)도 전체적으로 링형상으로 형성된다. 도시한 실시예에 있어서, 상기 마찰판(142)의 전면에는 상대적으로 돌출된 영역이라고 할 수 있는 산부분(142a)과, 상대적으로 오목하게 형성된 영역이라고 할 수 있는 골부분(142b)이 일정한 간격을 가지고 연속적으로 형성되어 있다. 도시한 실시예에서는 상기 산부분(142a)과 골부분(142b)이 각각 세 개씩 형성되어 있다.

상기 산부분(142a)과 골부분(142b)은, 허브(160)의 대응하는 면, 즉 후면에 형성된 대응하는 형상의 산부분과 골부분에 각각 결합하는 것에 의하여, 풀리(100)에서의 회전 동력을 상기 허브(160)에 전달할 수 있게 된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 허브(160)의 후면을 도시한 도 4에 도시된 바와 같이, 허브(160)의 후면에는 산부분(164) 및 골부분(162)가 상기 스프링판(144)의 산부분(142a)과 골부분(142b)에 대응하도록 형성되어 있다. 따라서 상기 마찰판(142)과 상기 허브(160) 후면이 서로 접촉하게 되면 상기 산부분은 골부분과 치합하게 되어 회전 동력의 전달이 견고하게 이루어질 수 있게 된다.

그리고 디스크(146)는 평편한 링형상을 가지는 자성체로 만들어진다. 상기 디스크(146)는 필드코일(122)에서 발생하는 자속에 의하여 흡입되어 풀리(100)의 중간면(106) 측으로 당겨진다.

상기 디스크(146), 스프링판(144), 그리고 마찰판(142)는 전부 얇은 두께를 가지는 링형상의 형성되어 있음을 알 수 있다. 그리고 상기 디스크(146), 스프링판(144), 그리고 마찰판(142)은 리벳팅에 의하여 서로 결합되어 있다. 예를 들면 리벳(148)이, 마찰판(142)에서, 스프링판(144)의 탄성에 형성된 결합공(144e)를 통하여, 디스크(146)의 리벳공(146a)에 리벳팅되는 것에 의하여, 상술한 디스크(146), 스프링판(144)이 상기 마찰판(142)과 같이 결합된다.

그리고 상술한 바와 같이, 상기 스프링판(144)은 풀리(100)의 전방 장착공간(102)의 내부에 코킹되어 고정된 상태를 유지하고 있다. 이와 같이 결합된 상태를 살펴보면, 상기 마찰판 어셈블리(140)는, 상기 스프링판(144)에 의하여 풀리(100)의 전방 장착공간(102) 내부에서 고정된 상태를 유지하게 된다. 이와 동시에, 상기 마찰판(142)과 디스크(146)는 리벳을 통하여 스프링판(144)의 탄성아암(144c)와 연결된 상태를 유지하고 있음을 알 수 있다. 그리고 상기 스프링판(144)의 탄성아암(144c)은, 실질적으로 상기 마찰판(142)을 풀리(100)의 반대측, 즉 허브(160) 측으로 탄성적으로 지지하고 있다.

따라서 상기 필드코일(122)에 전원이 인가되지 않는 상태에서는, 상기 탄성아암(144c)의 탄성력에 의하여 상기 마찰판(142)은 도면상의 우측, 즉 전방 측으로 가압된 상태이고, 이러한 상태는 실질적으로 허브(160)와 접촉한 상태를 의미한다. 그리고 상기 필드코일(122)에 전원이 인가되면, 발생되는 자속에 의하여 상기 디스크(146)는 풀리(100) 측으로 당겨진다. 이러한 상태는 실질적으로 상기 마찰판(142)이 허브(160)에서 이격된 상태를 의미하는 것이다. 이때 상기 마찰판(142)과 디스크(146)는 같이 움직인다. 즉 리벳(148)에 의하여 상기 마찰판(142)과 디스크(146)는 결합되어 있기 때문에 같이 움직이게 되고, 이러한 움직임은 스프링판(144)의 탄성아암(144c)을 통하여 일어나게 된다.

본 발명에 의하면, 상기 마찰판 어셈블리(140)에서 허브(160)의 접촉면(170)과 접촉하는 부분인 마찰판(142)의 전면의 적어도 일부분은 마찰재로 형성되는 마찰부를 구비하고 있다. 예를 들면 상기 마찰판 어셈블리(140)의 접촉면인 산부분(142a) 및 골부분(142b)의 적어도 일부분은 후술하는 바와 같은 마찰부를 구비하고 있다.

그리고 본 발명에 의한 허브(160)는 그 중심부에 회전축이 결합하여 같이 회전하기 위한 축공(168)이 형성되어 있다. 또한 상기 허브(160)의 접촉면(170)(도 2 참조)은 상기 마찰판(142)과 접촉하여 회전동력을 전달하는 마찰면으로 작용하게 된다. 즉, 차량의 엔진에서의 회전력은 상기 풀리(100)를 통하여 마찰판 어셈블리(140)으로 전달된 후, 상기 마찰판(142)과 허브의 접촉면(170)을 통하여 허브(160)로 전달되어 회전축을 회전시키게 된다. 그리고 본 발명의 일 실시예에 의한 허브(160)의 전면, 즉 상기 마찰판(142)과 결합하는 마찰면에 대한 실시예가 도 4에 도시되어 있다. 이러한 실시예에 의하면, 상기 허브(160)의 접촉면(170)에는 산부분(164)과 골부분(162)가 연속하여 형성되어 있고, 그 사이는 단차부분으로 형성된다. 또한 상기 산부분(164)과 골부분(162) 중의 적어도 일부분에는 마찰부(166)가 형성되어 있다. 상기 마찰부(166)는 허브의 접촉면(170)의 어느 일부분과 마찰판(142)의 어느 일부분에 선택적으로 형성되는 것도 가능하고, 접촉면(170)과 마찰판(142)의 접촉면 전체에 걸쳐 성형되는 것도 가능하다. 상기 마찰부(166)를 형성하기 위한 재질에 대해서는 후술하기로 한다. 도시한 실시예에서 상기 마찰부(166)는 산부분(164)에 형성되어 있다.

다음에는 도 5를 참조하면서 본 발명의 다른 실시예를 살펴보기로 한다.

도 5에 도시된 실시예에서는, 상술한 실시예에서 마찰판과 허브 접촉면의 구성만이 상이하게 형성될 뿐이고, 다른 구성요소는 동일하다. 따라서 상술한 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 실시예에 의하면, 풀리(100)의 전방 장착공간(102)에는, 마찰판 어셈블리(140)가 결합된다. 그리고 상기 마찰판 어셈블리(140)는, 가장 전방에 위치하는 디스크(146)와, 상기 풀리(100)의 내부에 고정되는 스프링판(144), 그리고 허브(160)와 결합하여 마찰력에 의하여 동력을 전달하는 마찰판(150)으로 구성되고 있다. 상기 마찰판(150)을 제외한 스프링판(144) 및 디스크(146)의 구성은 상술한 실시예와 동일하다. 또한 풀리(100)의 구성 및 그 전면에 장착되는 필드코일 어셈블리의 구성 역시 상술한 실시예와 동일하여, 그에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다. 본 실시예에서, 상기 마찰판(150)은 충분한 마찰력을 가지는 재질로 만들어지고 평판상으로 성형되어 있다.

본 실시예의 허브(160)에는 그 중심부에서 결합되어 같이 회전하는 회전축이 결합되는 축공(168)이 성형되어 있다. 그리고 허브(160)의 후면에는 허브플레이트(172)가 장착되어 있다. 상기 허브플레이트(172)는, 충분한 마찰력을 가지는 마찰재로 성형되고 있으며, 본 실시예에서는 허브플레이트(172)의 전면 전체가 평면의 마찰면을 형성하고 있다. 이러한 허브플레이트(172)는 마찰판 어셈블리(140)의 마찰판(150)과 접촉하여 그 사이의 마찰력에 의하여 동력을 전달하게 된다.

다음에는 본 발명의 마찰부(166), 마찰판(150) 또는 허브플레이트(172) 등의 마찰을 위한 소재에 대하여 살펴보기로 한다. 본 발명에서는 마찰판(142,150)과 디스크의 전면의 허브플레이트(172) 사이의 마찰력을 주로 이용하여 동력을 전달을 정확하게 전달하고자 하고 있다. 즉 마찰판 어셈블리(140)에서 허브(160)로 동력이 정확하게 전달되도록 하기 위한 것으로, 고속회전(예를 들면 9000rpm)에서도 동력 전달시 동기화를 유지할 수 있도록 함으로써, 풀리가 허브에 대하여 헛도는 현상을 방지할 수 있도록 하고 있다.

이를 위하여, 상기 마찰부(166), 마찰판(150), 허브플레이트(172) 등은 현재 재료로 사용되는 금속재(steel) 보다 충분한 마찰력을 가지고 있어야 한다. 예를 들면, 일반적인 금속에 여러 가지 화이버 성분을 추가함으로써 마찰력을 향상시킨 스틸 화이버(steel fiber)를 사용하여, 상술한 바와 같은 부품을 만드는 것도 가능하다. 그리고 그 이외에도, 자동차용 디스크 패드의 성형시 이용되는 여러 가지 재질을 이용할 수 있는데, 예를 들면 수지, 고무, 케블러, 멜라민, 아라미드 섬유, 티탄산 칼륨 등이 첨가된 복합소재로 만들어지는 마찰재를 이용하여 상기와 같은 마찰부(166), 마찰판(150), 허브플레이트(172) 등을 성형하는 것도 가능하다. 이 와 같이 본 발명에서 마찰을 이용하여 동력을 전달하는 부품에 사용되는 마찰재는, 실질적으로 마찰 계수가 0.3 이상인 재질로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 마찰재의 마찰계수가 0.3 이하가 되면, 9000rpm 정도의 고속회전시 풀리가 헛도는 현상이 발생할 우려가 있기 때문에, 그 이상인 것이 바람직하다.

다음에는 이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 동력 전달장치의 동작에 대하여 살펴보기로 한다.

제1실시예에 의한 동력 전달장치의 동력을 살펴보면, 차량의 엔진에 냉각수를 순환시킬 필요가 있으면, 필드코일(122)에 전원을 인가하지 않는 상태를 유지한다. 즉, 필드코일(122)에 전원이 인가되지 않으면 마찰판 어셈블리(140)의 스프링판(144)의 탄성아암(144c)의 탄성력은, 상기 마찰판(142)을 전방(도면상 좌측) 측으로 탄성적으로 미는 상태를 유지하게 된다. 이러한 상태에서, 상기 마찰판(142)은 허브(160)과 결합하게 되어, 풀리(100)로 전달된 회전동력을 상기 허브(160)으로 전달할 수 있는 상태가 되어 실질적으로 회전축을 회전시키게 된다. 회전축의 회전에 의하여 회전축의 후단부에 설치된 임펠러를 통하여 냉각수를 엔진 측으로 공급하게 된다.

그리고 회전축을 회전시킬 필요가 없는 경우에는, 상기 필드코일(122)에 전원을 인가하여 동력을 차단하게 된다. 즉, 필드코일(122)에 전원이 인가되는 발생하는 자속에 의하여 상기 디스크(146)가 전방(도면상의 우측) 측으로 당겨지게 되어, 상기 마찰판(142)이 허브(160)과 이격된다. 따라서 회전축은 회전하지 않는 상태가 되어, 냉각수의 공급이 중지된다.

여기서 상기 마찰판(142)과 허브(160)의 접촉면(170)의 결합상태를 살펴보면, 마찰판(142)의 산부분(142a)은 허브 접촉면(170)의 골부분(162)와 결합한 상태이고, 마찰판(142)의 골부분(142b)은 허브 접촉면(170)의 산부분(164)와 결합하고 있는 상태이다. 여기서 상기 마찰판(142)과 허브의 접촉면(170)의 적어도 어느 일부분은 상술한 바와 같이 마찰재를 이용하여 성형된 마찰부[예를 들면 도 4에 도시한 마찰부(166)]가 형성되어 있다. 그리고 이러한 마찰부는 상기 마찰판(142) 또는 허브 접촉면(170)의 일부분 또는 전체에 형성될 수 있음은 당연하고, 일부분에 형성되는 경우에는 결합되는 상대부분도 마찰부로 형성하는 것이 바람직할 것이다. 따라서 상기 마찰판(142)과 허브 접촉면(170)이 결합된 상태에서, 상술한 산부분과 골부분의 결합 이외에도, 상술한 마찰부에서 제공되는 충분한 마찰력에 의하여 풀리(100)에서 허브(160)로의 정확한 회전동력의 전달이 가능하게 되어 실질적인 동기화가 가능하게 될 것이다.

다음에는 도 5에 도시한 제2실시예에 의한 동력 전달장치의 동작을 살펴본다. 본 실시예에서도 회전축의 회전이 필요하지 않는 경우에는, 필드코일에 전원이 인가되어 마찰판(150)과 허브(160)의 허브플레이트(172)를 이격시키게 되는 것은 상술한 바와 동일하다.

회전축을 회전시켜 냉각수를 공급해야 하는 경우에는, 필드코일에 전원의 인가를 멈추게 되고, 이렇게 되면 스프링판(144)의 탄성아암(144c)의 탄성력에 의하여 마찰판(150)이 허브플레이트(172)와 접촉하게 된다. 상기 마찰판(150)과 허브플레이트(172)는 상술한 바와 같이 마찰계수가 0.3 이상의 재질로 형성되고 있기 때문에, 양자 사이에는 헛도는 현상이 발생하지 않고 정확하게 동력이 전달될 수 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 충분한 마찰력을 가지는 마찰재를 이용하여 동력의 전달을 수행할 수 있도록 구성하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 다른 여러 가지 변형이 가능할 것임은 당연하고, 본 발명은 첨부한 특허청구의 범위에 기초하여 그 보호범위가 결정되어야 할 것이다.

도 1은 일반적인 워터펌프의 구성을 보인 단면 예시도.

도 2는 본 발명의 동력 전달장치의 구성을 보인 분해 상태 사시도.

도 3은 본 발명의 마찰판 어셈블리의 분해 상태 사시도.

도 4는 본 발명의 허브의 예시 사시도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예의 동력 전달장치의 분해 상태 사시도.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

100: 풀리 140: 마찰판어셈블리

142: 마찰판 144: 스프링판

146: 디스크 144a: 외부링

144b: 내부링 144c: 탄성아암

160: 허브

Claims (5)

1. 엔진에서의 동력이 전달되는 풀리(100)와;

   상기 풀리(100)의 후방측에 설치되는 필드코일어셈블리(120);

   상기 풀리(100)의 전방 측에 일부가 고정되고 탄성아암(144c)를 구비하는 스프링판(144)과, 상기 탄성아암(144c)의 전후방에 각각 지지되는 마찰판(142) 및 디스크(146)를 구비하는 마찰판 어셈블리(140); 그리고

   상기 탄성아암(144c)의 탄성력에 의하여 마찰판(142)과 접촉하여 회전력을 전달받아 회전축을 회전시키는 허브(160)를 포함하고;

   상기 마찰판(142)과 허브(160)의 접촉면(170)의 적어도 일부에는 마찰재가 구비되어 마찰판 어셈블리(140)에서 허브(160)로의 동력전달이 상기 마찰재에 의하여 이루어지고, 필드코일어셈블리(120)에서 발생하는 자속에 의하여 디스크(146)가 후방으로 이동하는 것에 의하여 마찰판(142)과 허브(160) 사이의 동력이 차단되는 것을 특징으로 하는 워터펌프용 동력전달장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 마찰재는 마찰 계수가 0.3 이상인 워터펌프용 동력 전달장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 마찰판 어셈블리(140)는 풀리(100)의 전방 장착공간 내에 설치되고, 상기 스프링판(144)은 풀리(100)에 고정되는 내부링(144a)과 외부링(144b)을 포함하며, 상기 탄성아암(144c)은 내부링(144a)과 외부링(144b) 사이에서 원호형 외팔보로 형성되는 워터펌프용 동력전달장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마찰판(142)에는 산부분과 골부분이 연속하여 성형되고, 상기 허브(160)의 접촉면(170)에는 마찰판에 대응하는 골부분과 산부분이 형성되어 서로 결합될 수 있는 워터펌프용 동력 전달장치.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마찰판(142) 및 허브(160) 간의 접촉면은 평판상으로 형성되고, 상기 마찰재는 상기 마찰판(142) 및 허브(160) 사이의 접촉면 전체에 성형됨을 특징으로 하는 워터펌프용 동력 전달장치.

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