KR101586915B1 - 외부 제어식 팬 클러치 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 팬 클러치 장치의 소형·경량화와 전력 절약화를 도모한 외부 제어식 팬 클러치 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 팬 클러치 장치는, 내부에 오일 저장실을 갖는 구동 디스크를 고착시킨 회전축체에 지지된 밀봉 하우징의 내부에, 상기 구동 디스크를 내장시킨 토크 전달실을 구비하고, 오일 저장실의 측벽면에 형성한 오일 순환 유통 구멍을 개폐하는 자성을 갖는 밸브 부재(전기자)를, 회전축체에 지지시킨 전자석에 의해 작동시켜 오일 순환 유통로를 개폐 제어하는 구조로 이루어진 팬 클러치 장치로서, 전자석의 자속을 효율적으로 밸브 부재의 전기자에 전달하기 위한 링 형상의 자성체를 전자석과 회전축체 사이에 장착한 구성으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

외부 제어식 팬 클러치 장치{EXTERNAL CONTROL TYPE FAN CLUTCH APPARATUS}

본 발명은, 일반적으로 자동차 등에 있어서의 기관 냉각용 팬 회전을 외부 주위의 온도 변화 혹은 회전 변화에 추종하여 제어하는 방식의 외부 제어식 팬 클러치 장치에 관한 것이다.

종래, 이 종류의 팬 클러치 장치로서는, 구동 디스크를 고착시킨 회전축체(샤프트) 상에, 베어링을 통해 지지된 비자성체의 케이스와 이 케이스에 장착된 커버로 이루어진 밀봉 하우징의 내부에, 구동 디스크를 내장시킨 토크 전달실을 구비하고, 상기 구동 디스크의 내부를 중공(中空)으로 하여 설치한 오일 저장실의 측벽면에 토크 전달 간극으로 통하는 적어도 하나의 오일 순환 유통 구멍을 가지며, 상기 오일 순환 유통 구멍을 개폐하는 자성을 갖는 밸브 부재를 구비하고, 이 밸브 부재를 전자석에 의해 작동시켜 구동측과 피구동측이 이루는 토크 전달 간극부에서의 오일의 유효 접촉 면적을 증감시켜 구동측으로부터 피구동측으로의 회전 토크 전달을 제어하는 방식인 것이 알려져 있다.

이 종류의 외부 제어식 팬 클러치 장치로서는, 예컨대 회전축체측에 고정한 전자석에 통전함으로써 구동 디스크에 장착된 밸브 부재의 전기자(armature)를 통해 작동시켜 오일 순환 유통로를 외부로부터 개폐 제어하는 방식의 외부 제어식 팬 클러치 장치가 있으며, 그 구조는, 전자석 코일의 여자에 의한 자속을 투자율이 높은 자성체로 이루어진 회전축체의 자로를 통해 판스프링으로 이루어진 밸브 부재의 전기자에 전달하고, 다시 전자석으로 복귀되는 자기 회로(자기 루프)를 구성하며, 전자석에 의해 클러치 장치 내부의 밸브 부재를 작동시켜 토크 전달 오일의 유량을 제어하는 방식으로 이루어진 것이다(특허문헌 1 등 참조).

특허문헌 1: 일본 특허 공개 평성 제3-61727호 공보

그러나, 상기한 종래의 외부 제어식 팬 클러치 장치의 경우는, 이하에 기재된 결점이 있다.

즉, 밸브 부재를 작동시키는 전자석을 회전축체에 지지시키는 베어링을 통해 자기 회로(자기 루프)를 구성하고 있기 때문에, 자기 회로가 길어져서 전자석의 자력을 효율적으로 전기자에 전달할 수 없고, 전기자를 흡인하기 위해서 지나친 전자력을 필요로 하여, 전자석의 치수, 중량이 커져, 팬 클러치 장치의 소형, 경량화가 도모되지 않는 데다가, 소비전력도 많이 필요하게 된다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은, 상기한 종래의 외부 제어식 팬 클러치 장치의 결점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 팬 클러치 장치의 소형·경량화와 전력 절약화를 도모한 외부 제어식 팬 클러치 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명에 따른 외부 제어식 팬 클러치 장치는, 전자석의 자속을 효율적으로 밸브 부재의 전기자에 전달하기 위한 링 형상의 자성체를 전자석과 회전축체 사이에 장착한 구성으로 이루어진 것으로서, 그 요지는, 구동 디스크를 고착시킨 회전축체 상에, 베어링을 통해 지지된 비자성체의 케이스와 이 케이스에 장착된 커버로 이루어진 밀봉 하우징의 내부에, 구동 디스크를 내장시킨 토크 전달실을 구비하고, 상기 구동 디스크의 내부를 중공으로 하여 설치한 오일 저장실의 측벽면에 토크 전달 간극으로 통하는 적어도 하나의 오일 순환 유통 구멍을 가지며, 상기 오일 순환 유통 구멍을 개폐하는 자성을 갖는 밸브 부재를 구비하고, 상기 밸브 부재는 구동 디스크에 장착된 판스프링에 전기자가 장착된 구성으로 이루어지며, 상기 회전축체에 베어링을 통해 지지시킨 전자석, 이 회전축체의 외주에 링 형상의 비자성 부재를 통해 배치한 링 형상의 자성 부재를 구비하고, 상기 전자석에 의해 상기 밸브 부재를 작동시켜 상기 오일 순환 유통로를 개폐 제어하는 구조로 이루어지며, 구동측과 피구동측이 이루는 토크 전달 간극부에서의 오일의 유효 접촉 면적을 증감시켜 구동측으로부터 피구동측으로의 회전 토크 전달을 제어하도록 하여 이루어지는 외부 제어식 팬 클러치 장치에 있어서, 상기 전자석에 인접하여 링 형상의 자성체를 회전축체의 외주에 배치하고 상기 밸브 부재 작동용의 자기 회로를 구성하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 따른 외부 제어식 팬 클러치 장치는, 전자석의 자속을 효율적으로 밸브 부재(전기자가 부착됨)에 전달하기 위한 자성체를 전자석에 인접하여 회전축체의 외주에 설치함으로써, 전자석을 회전축체에 지지시키는 베어링을 통해 자기 회로(자기 루프)를 구성하는 종래의 팬 클러치 장치에 비하여, 밸브 부재 작동용의 자기 회로를 짧게 할 수 있어 안정·효율이 좋은 자기 회로를 구성할 수 있고, 전자석의 소형·경량화가 도모되어, 소비전력도 저감할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 외부 제어식 팬 클러치 장치의 일 실시예를 도시한 종단면도이다.
도 2는 도 1의 외부 제어식 팬 클러치 장치의 주요부를 확대하여 도시한 종단면도이다.
도 3은 도 1의 외부 제어식 팬 클러치 장치의 구동 디스크를 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3의 A-A선 상의 종단면도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 외부 제어식 팬 클러치 장치는, 구동부(엔진)의 구동에 의해 회전하는 회전축체(구동축)(1)에, 베어링(13, 14)을 통해 케이스(2-1)와 커버(2-2)로 이루어진 밀봉 하우징(2)이 지지되고, 이 밀봉 하우징(2) 내의 토크 전달실(6) 내에 회전축체(1)에 고착된 구동 디스크(3)가 내장되어 있다. 도 3, 도 4에 도시된 바와 같이, 이 구동 디스크(3)는, 내부를 중공으로 하여 설치한 오일 저장실(5)의 일단부에 토크 전달실(6)로 통하는 대략 삼각형의 창 구멍(7)이 형성되고, 이 창 구멍(7)의 단부측의 오일 저장실(5)의 측벽면에 토크 전달 간극으로 통하는 적어도 하나의 오일 순환 유통 구멍(8)이 형성되며, 또한 상기 대략 삼각형의 창 구멍(7)과는 반대측의 디스크 이면측에 후술하는 밸브 부재(10)의 장착부(11)와, 디스크 중앙의 축 구멍(9)의 외측에서 이 축 구멍과 동심원상으로 마주보는 위치에 원호형의 디스크 지지 다리부(12)가 돌출되어 설치되고, 회전축체(1)에 밀봉 하우징(2)을 지지시키는 베어링(13, 14) 사이의 회전축체(1)에 고착되어 있다. 도면 중, 도면부호 4는 세퍼레이트 플레이트이다.

구동 디스크(3)에 형성된 오일 순환 유통 구멍(8)을 개폐하는 오일 공급용의 밸브 부재(10)는, 판스프링(10-1)과 전기자(10-2)로 이루어지고, 이 밸브 부재의 전기자(10-2)가 회전축체(1) 근방에 위치하도록 판스프링(10-1) 기단부를 디스크 이면측에 설치한 장착부(11)에 진자 등에 의해 고착시킨다. 한편, 밸브 부재(10)의 판스프링(10-1)의 기단부와는 반대측은, 구동 디스크(3)에 형성된 대략 삼각형의 창 구멍(7)으로부터 커버(2-2)측으로 노출되고 그 선단부 오일 순환 유통 구멍(8)과 서로 대향하는 위치에 있는 것은 물론이다.

한편, 밀봉 하우징(2)의 구동부측에는, 회전축체(1)에 베어링(15)을 통해 지지된 링 형상의 전자석 지지체(17)에는 링 형상의 전자석(16)이 지지되고, 이 전자석(16)과 상기 밸브 부재(10) 사이의 회전축체(1)의 외주에 고정된 통 형상의 비자성체링(19)의 외주에는 제1 자성체링(18)이 배치되며, 또한, 전자석(16)의 전자석 지지체(17)와 회전축체(1) 사이에는 제2 자성체링(20)이 전자석 지지체(17)에 거의 접하도록 회전축체(1)의 외부에서 끼워져 고정되어 있다. 즉, 본 발명에서는, 전자석(16)의 자속을 효율적으로 밸브 부재의 전기자(10-2)에 전달하기 위해, 제2 자성체링(20)을 더 추가하여 밸브 부재(10)의 작동 기구(자기 회로)를 구성하고 있다.

상기 구성의 팬 클러치 장치에 있어서, 전자석(16)이 OFF(비여자)일 때에는, 전기자(10-2)가 상기 판스프링(10-1)의 작용에 의해 구동 디스크(3)의 오일 순환 유통 구멍(8)으로부터 이격됨으로써 이 오일 순환 유통 구멍(8)이 개방되고, 오일 저장실(5)과 토크 전달실(6)이 연통하여, 오일 저장실(5) 내의 오일이 토크 전달실(6) 내로 공급되며, 전자석(16)이 ON(여자)일 때에는, 전기자(10-2)가 상기 판스프링(10-1)에 저항하여 흡인됨으로써, 상기 판스프링(10-1)이 구동 디스크(3)에 압접하여 오일 순환 유통 구멍(8)이 폐쇄되고, 오일 저장실(5) 내의 오일이 토크 전달실(6) 내로 공급되지 않는다.

즉, 본 발명에서는 전자석(16)이 ON(여자)일 때, 상기한 바와 같이 자기 회로는 전자석(16), 제1 자성체링(18), 전기자(10-2), 회전축체(1) 및 제2 자성체링(20)으로 구성되고, 도 2에 화살표로 나타낸 바와 같이, 자속은 전자석(16)→제1 자성체링(18)→전기자(10-2)→회전축체(1)→제2 자성체링(20)의 순으로 흐르기 때문에, 전자석(16)의 자속이 효율적으로 밸브 부재(10)의 전기자(10-2)에 전달되어 소비전력을 저감할 수 있을 뿐만 아니라, 전자석(16)의 소형·경량화도 도모된다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

1 : 회전축체(구동축) 2 : 밀봉 하우징
2-1 : 케이스 2-2 : 커버
3 : 구동 디스크 4 : 세퍼레이트 플레이트
5 : 오일 저장실 6 : 토크 전달실
7 : 창 구멍 8 : 오일 순환 유통 구멍
9 : 축 구멍 10 : 밸브 부재
10-1 : 판스프링 10-2 : 전기자
11 : 밸브 부재 장착부 12 : 디스크 지지 다리부
13, 14, 15 : 베어링 16 : 전자석
17 : 전자석 지지체 18 : 제1 자성체링
19 : 비자성체링 20 : 제2 자성체링

Claims (1)

1. 구동 디스크를 고착시킨 회전축체 상에, 베어링을 통해 지지된 비자성체의 케이스와 이 케이스에 장착된 커버로 이루어진 밀봉 하우징의 내부에, 구동 디스크를 내장시킨 토크 전달실을 구비하고, 상기 구동 디스크의 내부를 중공으로 하여 설치한 오일 저장실의 측벽면에 토크 전달 간극으로 통하는 적어도 하나의 오일 순환 유통 구멍을 가지며, 상기 오일 순환 유통 구멍을 개폐하는 자성을 갖는 밸브 부재를 구비하고, 상기 밸브 부재는 구동 디스크에 장착된 판스프링에 전기자가 장착된 구성으로 이루어지며, 상기 회전축체에 베어링을 통해 지지시킨 전자석, 이 회전축체의 외주에 링 형상의 비자성 부재를 통해 배치한 링 형상의 자성 부재를 구비하고, 상기 전자석에 의해 상기 밸브 부재를 작동시켜 상기 오일 순환 유통 구멍을 개폐 제어하는 구조로 이루어지며, 상기 회전축체를 포함하는 구동측과 상기 밀봉 하우징을 포함하는 피구동측이 이루는 토크 전달 간극부에서의 오일의 유효 접촉 면적을 증감시켜 구동측으로부터 피구동측으로의 회전 토크 전달을 제어하도록 하여 이루어지며, 상기 전자석에 인접하여 링 형상의 자성체를 회전축체의 외주에 배치하여 상기 밸브 부재 작동용의 자기 회로를 구성하는 제어식 팬 클러치 장치에 있어서, 상기 링 형상의 자성 부재, 상기 링 형상의 비자성 부재, 및 상기 링 형상의 자성체는 상대 회전하지 않도록 상기 회전축체에 고정되고, 또한 상기 링 형상의 자성 부재 및 상기 링 형상의 비자성 부재는, 케이스를 지지하는 상기 베어링과 상기 회전축체의 사이에 직경 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 외부 제어식 팬 클러치 장치.

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