KR101617463B1 - 워터펌프용 동력 전달장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각수를 순환시키기 위한 워터펌프에 관한 것이다. 워터펌프는, 엔진에서의 동력이 전달되고, 전방 장착공간(102) 및 후방 장착공간이 각각 형성되는 풀리(100)와; 상기 풀리(100)의 후방 장착공간의 내부에 설치되어, 전원의 인가에 의하여 인력을 발생하는 필드코일 어셈블리(120)와; 워터펌프를 구동하기 위한 회전축이 중심에 설치되는 허브(160)와; 그리고 상기 풀리(100)의 전방 장착공간(102) 일측이 고정된 상태에서 상기 허브(160) 측으로 탄성지지되어 결합되고, 상기 필드코일 어셈블리(120)의 자력에 의하여 후방으로 일정 간격 탄성적으로 이동 가능하여 허브(160)와 이격되는 디스크 어셈블리(140)를 포함하는 워터펌프용 동력 전달장치에 있어서: 상기 디스크 어셈블리(140)는; 상기 풀리(100)의 필드코일 어셈블리(120)의 자속에 반응하여 풀리(100) 측으로 이동되는 디스크(146); 그리고 상기 풀리(100)의 전방 장착공간(102) 내에서 고정되고, 상기 디스크(146)와 결합되어 연동하며, 회전방향을 따라서 연장된 외팔보 형상으로 허브(160) 측으로 탄성적으로 지지하는 탄성아암(144c)을 구비하는 스프링판(144)을 포함한다.

엔진냉각, 워터펌프, 마찰판

Description

워터펌프용 동력 전달장치{Power transmission device for water pump}

본 발명은 워터펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 엔진 냉각을 위하여 동작하는 워터펌프의 디스크 어셈블리와 허브 사이에서의 동력 단속이 정확하여 안정적인 회전 동기화를 이룰 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 예시되어 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)는 상기 풀리설치부(4)의 외측부분에 베어링(B)을 통하여 회전 가능하게 설치되어 있다. 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 자장슬롯(30)이 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 있다. 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)에 측으로(후방으로) 이동하여 풀리와 접촉하거나, 전방으로 이동하여 풀리와 이격될 수 있도록 설치되어 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 측으로 당겨지는 방향의 흡입 자속을 발생시키게 된다. 이렇게 하여 상기 디스크(34)가 풀리 측으로 당겨져서 풀리의 전면과 접촉하면서 회전력이 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, 전원의 인가에 의하여 동력을 차단하도록 구성하는 경우, 전원이 오프되면 풀리에서 임펠러로 동력의 전달이 신속하면서도 정확하게 구현되는 것과, 고속에서도 안정적인 동기화가 요구된다고 할 수 있다. 예를 들어 동력의 단속을 위한 클러치 부분에서 일측의 부품이 헛돌게 되면 실질적인 동력전달이 일어나지 않을 뿐만 아니라 부품 사이의 마모 발생 등으로 인하여 제품의 신뢰도가 떨어질 우려가 있다.

그리고 동력 전달시 단속의 정확성과 같이, 실질적으로 동기화가 요구되는데, 이러한 것은 고속 회전시 더욱 중요시되는 요구 조건이라고 할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, 동력의 단속이 정확하게 이루어질 수 있는 워터펌프용 동력 전달장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다. 이와 같은 본 발명의 목적은, 동력의 단속을 위하여 설치되는 각각의 구성 부품이 서로 헛돌지 않아서 정확한 동력의 전달이 가능함과 동시에 오동작에 의한 부품의 손상을 방지할 수 있다는 것을 의미하는 것이기도 하다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 엔진에서의 동력이 전달되고, 전방 장착공간(102) 및 후방 장착공간이 각각 형성되는 풀리(100)와; 상기 풀리(100)의 후방 장착공간의 내부에 설치되어, 전원의 인가에 의하여 인력을 발생하는 필드코일 어셈블리(120)와; 워터펌프를 구동하기 위한 회전축이 중심에 설치되는 허브(160)와; 그리고 상기 풀리(100)의 전방 장착공간(102) 일측이 고정된 상태에서 상기 허브(160) 측으로 탄성지지되어 결합되고, 상기 필드코일 어셈블리(120)의 자력에 의하여 후방으로 일정 간격 탄성적으로 이동 가능하여 허브(160)와 이격되는 디스크 어셈블리(140)를 포함하는 워터펌프용 동력 전달장치에 있어서: 상기 디스크 어셈블리(140)는; 상기 풀리(100)의 필드코일 어셈블리(120)의 자속에 반응하여 풀리(100) 측으로 이동되는 디스크(146); 그리고 상기 풀리(100)의 전방 장착공간(102) 내에서 고정되고, 상기 디스크(146)와 결합되어 연동하며, 회전방향을 따라서 연장된 외팔보 형상으로 허브(160) 측으로 탄성적으로 지지하는 탄성아암(144c)을 구비하는 스프링판(144)을 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 하고 있다.

그리고 실시예에 의하면, 상기 스프링판은, 상기 풀리의 전방 장착공간 내에 고정되는 내부링과 외부링을 포함하고, 상기 탄성아암은 상기 내부링과 외부링 사이에서 원주 방향으로 연장되도록 성형되고 있다.

그리고 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 디스크 어셈블리는, 산부분과 골부분이 일정 간격으로 연속적으로 형성되어, 허브 접촉면의 대응하는 골부분과 산부분과 결합되기 위한 원형으로 형성되고 있다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 스프링판의 탄성아암은 회전방향을 따라 원호상으로 연장되어 있어서, 마찰판이 허브와 접촉할 때 가장 강한 면압을 가지고 접촉할 수 있도록 구성된다. 따라서 냉각수의 공급을 위하여 회전축을 회전시킬 때, 디스크 어셈블리의 마찰판과 허브는 가장 강한 면압을 가진 상태로 결합되기 때문에 헛도는 현상을 방지할 수 있음과 동시에 정확한 동기화를 가능하게 한다. 따라서 본 발명을 적용하는 것에 의하여, 워터펌프에서 마찰판과 허브 사이에서 부품이 헛도는 것을 방지할 수 있게 되어, 제품의 신뢰도를 향상시키는 것은 물론이고, 부품의 손상의 억제하는 것이 가능한 효과를 기대할 수 있을 것이다.

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 디스크 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, 디스크 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. 상기 허브(160)와 연동하여 회전하는 회전축의 후단부(도면 상에서는 좌측단부)에는 임펠러가 설치되어 있고, 이러한 임펠러는 냉각수를 가압하여 엔진으로 공급하게 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(도시 생략) 내부에 설치된다. 그리고 상기 필드코일 어셈블리(120)에 내장된 필드코일(122)은 전원의 인가에 의하여, 디스크(146)를 풀리(100) 측으로 당기는 자속을 발생하게 된다.

그리고 상기 풀리(100)의 전방 측에는, 링형상으로 오목하게 형성된 전방 장착공간(102)이 마련되어 있다. 상술한 후방장착공간은 상기 전방장착공간(102)과 실질적으로 동일하게 형성되는 공간이라고 할 수 있다. 상기 전방 장착공간(102)에는 디스크 어셈블리(140)가 수납되는 부분이다. 상기 풀리(100)에서 후방 장착공간과 전방 장착공간(102)을 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 디스크 어셈블리(140)가 장착된다. 상기 디스크 어셈블리(140)는, 허브(160)의 접촉면과 접촉하는 마찰판(142)과, 자성체로 만들어지고 상기 필드코일(122)에서 발생하는 자속에 반응하는 디스크(146), 그리고 디스크 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)로 구성된다. 상기 외부링(144a)과 내부링(144b)는, 디스크 어셈블리(140)를 상기 풀리(100)의 전방 장착공간(102)의 내측에 고정시키는 기능을 수행한다. 즉 상기 외부링(144a)과 외부링(144b)은, 풀리(100)의 전방장착공간(102)를 형성하는 외부측벽(112)과 내부측벽(114)에 각각 코킹되는 것에 의하여 고정된다. 이렇게 상기 스프링판(144)이 풀리(100)의 전방 장착공간(102)에 고정된 상태에서, 상기 탄성아암(144c)는 마찰판(142)를 전방 방향, 즉 허브(160)를 향하는 방향으로 가압하게 된다.

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 연속적으로 형성되어 있다. 도시한 실시예에서는 상기 산부분(142a)과 골부분(142b)이 각각 세 개씩 형성되어 있다.

상기 산부분(142a)과 골부분(142b)는, 허브(160)의 대응하는 면, 즉 후면에 형성된 대응하는 형상의 산부분과 골부분에 각각 결합하는 것에 의하여, 풀리(100)에서의 회전 동력을 상기 허브(160)로 전달할 수 있게 된다. 즉, 본 발명의 일 실 시예에 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 마찰판(142)의 산부분은 허브(160)의 골부분(162)과 치합하게 되어 회전 동력의 전달이 견고하게 이루어질 수 있게 된다.

상기 마찰판(142)은 상술한 바와 같은 산부분과 골부분이 연속되는 구조에 한정될 수 없음은 당연하다. 상기 마찰판(142)은 허브의 접촉면과 결합되어 동력회전동력을 전달할 수 있는 것이며 어떠한 구조를 가지는 것도 가능하며, 예를 들면 마찰판(142) 및 이에 접촉하는 허브의 접촉면을 충분한 마찰계수를 가지는 평판상의 것으로 구성하는 것도 가능할 것이다.

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 장착공 간(102)의 내부에 코킹되어 고정된 상태를 유지하고 있다. 이와 같이 결합된 상태를 살펴보면, 상기 디스크 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 리벳(148)을 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)는 도면상의 우측, 즉 전방 측으로 가압된 상태인바, 이러한 상태는 실질적으로 허브(160)과 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.

그리고 본 발명에 의한 허브(160)는 그 중심부에 회전축이 결합하여 같이 회전하기 위한 축공(168)이 형성되어 있다. 즉, 차량의 엔진에서의 회전력은 상기 풀리(100)를 통하여 디스크 어셈블리(140)로 전달된 후, 상기 마찰판(142)과 허브의 접촉면(170)을 통하여 허브(160)로 전달되어 회전축을 회전시키게 된다.

본 발명의 일 실시예에 의한 허브(160)의 접촉면(170)이 도 4에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 상기 허브(160)의 접촉면(170)에는 산부분(164)과 골부분(162)가 연속하여 형성되어 있고, 그 사이에는 단차부분이 형성되어 있음은 상술한 바와 같다.

도 5에는 본 발명에 의한 스프링판(144)이 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 스프링판(144)의 탄성아암(144c)은, 상술한 바와 같이, 외부링(144)a)과 내부링(144b) 사이에서 원호상으로 연장된 외팔보 형상이다. 그리고 도 5에서 화살표(A)로 도시한 것은 회전방향이다. 이러한 회전방향은, 상술한 바와 같이 엔진에서 전달된 회전 동력에 의하여 상기 풀리(100)가 회전하는 방향이고, 이는 실질적으로 냉각수의 공급을 위하여 회전축의 회전방향과 동일한 방향이라고 할 수 있다.

그리고 상기 탄성아암(144c)은 상기 회전축 또는 풀리(100)의 회전방향과 동일한 방향으로 연장되는 외팔보 형상을 가지고 있음을 알 수 있다. 상기 탄성아암(144c)은, 상술한 바와 같이 결합공(144e)을 통하여 마찰판(142)과 디스크(146)가 결합되어 있음은 상술한 바와 같다. 즉 리벳(148)이 상기 결합공(144e)을 통하여 디스크(146)까지 연결하고 있다. 여기서 상기 리벳(148)은 마찰판(142)의 골부분(142b)에 결합되어 있고, 상기 결합공(144e)은 실질적으로 상기 탄성아암(144c)의 외측 단부에 형성되어 있음을 알 수 있다.

상기 탄성아암(144c)은 상술한 바와 같이 마찰판(142)을 허브(160) 측으로 탄성적으로 지지하고 있다. 상기 외팔보 형상의 탄성아암(144c)이 상기 마찰 판(142)을 탄성적으로 지지하는 힘은 실질적으로 외팔보의 외측 단부에서 가장 강하게 작용한다고 할 수 있다. 그리고 상기 마찰판(142)이 허브(160)의 접촉면(170)에 접촉할 때, 상기 마찰판(142)에 강한 면압이 걸려야 한다. 즉 상기 스프링판(144)의 탄성아암(144c)이 충분히 강한 탄성력을 가지고 상기 마찰판(142)을 가압해야, 마찰판(142)과 허브(160)의 접촉면이 견고하게 접촉하여 회전력을 전달하는 것이 가능하게 된다. 만일 마찰판(142)에 가해지는 힘이 충분하지 않아서, 허브(160)의 접촉면(170)과의 사이에서 충분한 면압이 걸리지 않으면 실제로는 상기 마찰판(142)과 허브(160)가 서로 헛도는 현상이 발생할 수 있다.

상기 탄성아암(144c)을 회전방향으로 연장되는 외팔보 형상으로 형성하는 것에 의하여, 그 반대 방향으로 탄성아암을 형성하는 것에 비하여 충분히 강한 힘으로 상기 마찰판(142)을 가압하여, 마찰판이 허브(160)의 접촉면(170)과 접촉할 때 충분한 면압이 걸리도록 하는 것이 가능하게 된다.

도 5에 있어서, 상기 탄성아암(144c)의 부분(a) 보다는 부분(b)에서 실질적으로 상기 마찰판(142)을 더욱 탄성적으로 허브(160) 측으로 밀어낼 수 있다. 즉 탄성아암(144c)에 있어서 부분(b)는 부분(a)에 비하여 외부링(144a) 또는 내부링(144b)에 비하여 상대적으로 변위량이 큰 부분으로, 허브(160) 측으로 더 가까운 상태를 유지하고 있다. 따라서 상기 부분(b)에서 마찰판(142)을 최대의 탄성력으로 허브(160) 측으로 밀어낼 수 있다. 그리고 상기 탄성아암(144c)의 탄성력에 의하여 밀리는 마찰판(142)은 상술한 회전방향(A)으로 회전하면서 허브(160)의 접촉면(170)과 맞물리게 된다.

도 5에서 일점 쇄선은 마찰판(142)의 산부분(142a)과 골부분(142b)을 예시적으로 도시한 것이고, 그 사이의 경계부분은 상술한 바와 같이 소정의 단차부분(142m,142n)이다. 여기서 상기 단차부분(142m)은 회전방향에 대하여 탄성아암(142c) 보다 선행하는 단차부분이고, 단차부분(142n)은 회전방향에 대하여 탄성아암(142c) 보다 후행하는 단차부분이다.

본 발명에 따라 상기 탄성아암(142c)이 회전방향으로 원호형으로 연장 성형되는 경우, 상기 스프링판(144) 및 마찰판(142)이 회전할 때, 마찰판(142)의 산부분(142a)과 골부분(142b)이 허브 접촉면(170)의 골부분(162) 및 산부분(164)과 결합할 때, 산부분과 골부분의 경계를 이루는 마찰판(142)의 단차가 허브(160)의 단차와 처음 결합하는 부분은 상기 외팔보 형상의 탄성아암(142c)의 단부 보다 선행하는(회전방향에 대하여) 단차 부분(142m)이다.

그리고 이와 반대로 상기 탄성아암(144c)이 회전 방향과는 반대방향으로 원호형으로 성형된다고 가정하면, 마찰판(142)의 산부분과 골부분이 허브 접촉면의 골부분과 산부분과 결합될 때, 산부분과 골부분의 경계를 이루는 마찰판(142)의 단차가 허브 접촉면(170)의 단차와 처음 접촉하는 부분은 탄성아암(142c)의 단부 보다 회전방향에 대하여 후방에 있는 단차부분(142n)이다. 이러한 단차부분(142n)의 위치를 살펴보면, 실질적으로 상기 탄성아암(142c)의 중간부분에 해당한다고 할 수 있다. 이러한 부분은, 도면 부호(b)로 도시한 탄성아암(142c)의 외팔보 끝부분 보다 탄성력이 약한 부분이라고 할 수 있고, 상기 탄성아암(142c)이 마찰판(142)를 허브(160) 측으로 가압하는 탄성력이 상대적으로 약한 부분이라고 할 수 있다.

따라서 상기 탄성아암(142c)을 회전 방향과 반대 방향으로 연장 성형하게 되면 마찰판(142)이 허브의 접촉면(170)과 접촉할 때 서로 걸리는 부분에서 마찰판(142)을 가압하여 허브(160)에 접촉하는 접촉 면압이 충분히 걸리지 않게 된다. 이렇게 되면, 마찰판(142)의 산부분(142a)과 골부분(142b)이 허브 접촉면(170)의 산부분(164)과 골부분(162)에 결합될 때 서로 완전하게 결합되지 않아서, 마찰판(142)이 허브의 접촉면(170)을 타고 넘는 현상이 발생할 수 있다. 이러한 것은 실질적으로 마찰판(142)이 허브(160)에 대하여 헛도는 현상이 일어날 수 있다는 것을 의미한다. 더욱이 9000rpm 정도의 고속 회전에 있어서는, 이와 같이 헛도는 현상은 동력 전달의 측면에서도 바람직하지 못할 뿐만 아니라 부품의 손상을 초래할 우려도 있다.

이와 같은 점을 감안할 때, 상기 스프링판(144)의 탄성아암(144c)은 회전방향과 동일한 방향으로 원호형으로 연장 성형되는 것이 바람직하다고 할 수 있음을 알 수 있다. 즉, 상기 탄성아암(144c)을 회전방향과 동일한 방향으로 연장 성형하는 것에 의하여, 상기 마찰판(142)이 허브의 접촉면(170)과 결합할 때 최대의 면압이 걸리도록 할 수 있어서 마찰판(142)과 허브(160)가 순간적으로 결합되어 동시에 회전할 수 있게 되는 것이다.

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

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

그리고 차량의 엔진에 냉각수를 공급할 필요가 있으면, 필드코일(122)에 인가되는 전원을 차단한다. 즉, 필드코일(122)에 전원이 인가되지 않으면 디스크 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. 그리고 회전축의 회전에 의하여 회전축의 후단부에 설치된 임펠러를 통하여 냉각수를 엔진 측으로 공급하게 된다.

여기서 디스크 어셈블리(140)의 마찰판(142)이 탄성아암(144c)의 탄성력에 의하여 허브의 접촉면에 맞물리는 순간을 살펴보면, 상기 탄성아암(144c)이 회전방향으로 연장 성형되어 있기 때문에, 회전방향에 대하여 상기 탄성아암(144c) 보다 선행하는 단차부분(142m)이 허브(160)의 단차부분과 결합된다. 이는 실질적으로 탄성아암(144c)이, 상기 마찰판(142)이 허브의 접촉면에 결합될 때 마찰판(142)에 대하여 최대의 면압을 작용시킬 수 있는 위치임을 상술한 바와 같다.

따라서 본 발명에 의하면 디스크 어셈블리(140)의 마찰판(142)이 허브(160)의 접촉면과 접촉할 때 최대의 면압을 작용시킴으로써, 디스크 어셈블리(140)가 헛도는 현상을 방지하고 허브(160)와 동기화시켜 회전될 수 있도록 구성하고 있음을 알 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 마찰판이 최대의 면압으로 허브에 결합할 수 있도록 탄성아암을 형성하는 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 동력전달장치를 보인 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 동력전달장치의 요부 구성을 보인 분해 상태 사시도.

도 3은 본 발명의 의한 디스크 어셈블리의 분해 상태 사시도.

도 4는 본 발명에 의한 허브의 전면을 보인 예시 사시도.

도 5는 본 발명에 의한 스프링판의 예시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 ..... 풀리 102 ..... 전방장착공간

120 ..... 필드코일어셈블리 140 ..... 디스크 어셈블리

142 ..... 마찰판 142 ..... 마찰판

142a ..... 산부분 142b ..... 골부분

144 ...... 스프링판 144a ..... 외부핑

144b ..... 내부링 144c ..... 탄성아암

144e ..... 결합공 146 ..... 디스크

148 ..... 리벳

Claims (4)

1. 엔진에서의 동력이 전달되고, 전방 장착공간(102) 및 후방 장착공간이 각각 형성되는 풀리(100)와; 상기 풀리(100)의 후방 장착공간의 내부에 설치되어, 전원의 인가에 의하여 인력을 발생하는 필드코일 어셈블리(120)와; 워터펌프를 구동하기 위한 회전축이 중심에 설치되는 허브(160)와; 그리고 상기 풀리(100)의 전방 장착공간(102) 일측이 고정된 상태에서 상기 허브(160) 측으로 탄성지지되어 결합되고, 상기 필드코일 어셈블리(120)의 자력에 의하여 후방으로 일정 간격 탄성적으로 이동 가능하여 허브(160)와 이격되는 디스크 어셈블리(140)를 포함하는 워터펌프용 동력 전달장치에 있어서:

   상기 디스크 어셈블리(140)는;

   상기 풀리(100)의 필드코일 어셈블리(120)의 자속에 반응하여 풀리(100) 측으로 이동되는 디스크(146); 그리고

   상기 풀리(100)의 전방 장착공간(102) 내에서 고정되고, 상기 디스크(146)와 결합되어 연동하며, 회전방향을 따라서 연장된 외팔보 형상으로 허브(160) 측으로 탄성적으로 지지하는 탄성아암(144c)을 구비하는 스프링판(144)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 워터펌프용 동력 전달장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스프링판(144)은, 상기 풀리의 전방 장착공간 내에 고정되는 내부링(144b)과 외부링(144a)을 포함하고, 상기 탄성아암(144c)은 상기 내부링(144b)과 외부링(144a) 사이에서 원주 방향으로 연장되는 워터펌프용 동력 전달장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 디스크 어셈블리(140)는, 산부분(142a)과 골부분(142b)이 일정 간격으로 연속적으로 형성되어, 허브 접촉면(170)의 대응하는 골부분(162)과 산부분(164)과 결합되기 위하여 원형으로 형성되며, 상기 탄성아암(144c)에 의하여 디스크(146)와 같이 허브(160) 측으로 탄성적으로 지지되는 마찰판(142)을 더 포함하여 구성되는 워터펌프용 동력전달장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 마찰판(142)과 디스크(146)는 스프링판(144)의 탄성아암(144c)에 형성된 결합공(144e)을 통하여 리벳(148)연결되고, 상기 내부링(144b)과 외부링(144a)은 풀리(100)의 전방장착공간(102) 내부에 코킹되는 워터펌프용 동력전달장치.

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