KR101618372B1 - 워터펌프용 동력 전달장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동력의 전달이 확실한 워터펌프용 동력 전달장치에 관한 것이다. 본 발명의 동력전달장치는, 엔진에서의 동력이 전달되고, 자속발생수단을 구비하는 풀리(100,200)와; 상기 풀리의 전방 측에 결합되는 일정 간격 이동 가능한 디스크 어셈블리(140,240); 그리고 상기 디스크 어셈블리(140,240)와의 접촉 또는 이격에 의하여 회전력이 단속되는 허브(160,260)를 포함한다. 상기 디스크 어셈블리(140,240)와 상기 허브(160,260)가 서로 접촉하는 면들 중의 적어도 일부에는 인력을 발생시키는 영구자석(142b,266)이 설치되어, 디스크 어셈블리(140,240)와 허브(160,260)의 결합을 견고하게 유지할 수 있다.

Description

워터펌프용 동력 전달장치{Power transmission apparatus 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 후방 단부에는 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.

상기 풀리설치부(4)의 외측부분에는, 풀리(20)가 베어링(B)을 통하여 회전 가능하게 설치된다. 상기 풀리(20)는 엔진에서의 동력을 벨트를 통하여 전달받는 것으로, 벨트가 감아 걸리는 부분인 벨트걸이부(22)를 구비하고 있다. 상기 풀리(20)는, 후방(임펠러가 설치되는 방향)을 향하여 열려 있는 설치공간(24)을 구비하고 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 하는 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) 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. 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 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 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.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 워터펌프용 동력 전달장치는, 엔진에서의 동력이 전달되고, 자속발생수단을 구비하는 풀리와; 상기 풀리의 전방 측에 결합되는 일정 간격 이동 가능한 디스크 어셈블리; 그리고 상기 디스크 어셈블리와의 접촉 또는 이격에 의하여 회전력이 단속되는 허브를 포함하고; 상기 디스크 어셈블리와 상기 허브가 서로 접촉하는 면들 중의 적어도 일부에는 영구자석이 설치되어, 디스크 어셈블리와 허브의 결합을 견고하게 유지할 수 있는 것을 기술적 특징으로 하고 있다.

그리고 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 디스크 어셈블리는; 상기 허브와 결합하여 동력을 전달하기 위한 마찰판과; 상기 풀리의 자속발생수단의 자속에 반응하는 디스크; 그리고 상기 풀리의 전방 장착공간 내에서 고정되고, 상기 디스크 및 마찰판과 결합되어 연동하며, 상기 마찰판을 허브 측으로 탄성적으로 지지하고, 원호방향을 따라 연장된 외팔보 형상의 탄성아암을 구비하는 스프링판을 포함하여 구성되고 있다.

그리고 다른 실시예에 의한 워터펌프용 동력 전달장치는, 엔진에서의 동력이 전달되고 자속발생수단을 내장한 풀리와; 상기 풀리의 전방 측에 결합되어 일정 간격 이동 가능한 디스크 어셈블리; 상기 디스크 어셈블리와의 접촉 또는 이격에 의하여 회전력이 단속되는 허브; 상기 디스크 어셈블리를 허브 측으로 탄성적으로 가압하는 제1가압수단; 그리고 상기 디스크 어셈블리를 허브 측으로 가압하는 제2가압수단을 포함하여 구성되어; 상기 제1가압수단 및 제2가압수단에 의하여 디스크 어셈블리가 허브와 접촉한 상태에서 회전 동력이 전달되도록 하고 있다.

그리고 또 다른 실시예에 의하면, 상기 디스크 어셈블리는; 상기 허브와 결합하여 동력을 전달하기 위한 마찰판과; 상기 풀리의 자속발생수단의 자속에 반응하는 디스크; 그리고 상기 풀리의 전방 장착공간 내에서 고정되고, 상기 디스크 및 마찰판과 결합되어 연동하며, 상기 마찰판을 허브 측으로 탄성적으로 지지하고, 원호방향을 따라 연장된 외팔보 형상의 탄성아암을 구비하는 스프링판을 포함하여 구성되고; 상기 제1가압수단은 상기 탄성아암로 구성된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 제2가압수단은, 상기 디스크 어셈블리와 상기 허브가 서로 접촉하는 면들 중의 적어도 일부에 설치되는 영구자석으로 구성된다.

그리고 또 다른 실시예에 의하면, 상기 마찰판과 상기 허브가 서로 접촉하는 면들 중의 적어도 일부에는, 마찰력에 의하여 서로 연동하면서 회전시킬 수 있는 마찰면이 형성되어 있다.

그리고 또 다른 실시예에 의하면, 상기 마찰판과 상기 허브가 서로 접촉하는 면의 일측에는 산부분과 골부분이 연속하여 형성되고, 타측에는 그에 치합하는 산부분과 골부분이 형성된다. 그리고 이러한 실시예에 있어서도, 서로 접촉하는 면들 중의 적어도 일부에는 마찰면이 형성될 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 허브와 마찰판은 서로 마찰면이 접촉하는 것에 의하여 회전동력이 전달되거나, 양측의 접촉면에 형성된 산부분과 골부분이 서로 치합하여 회전동력이 전달되고 있다. 그리고 이와 동시에, 영구자석에서 발생하는 흡입 자력에 의하여 마찰판이 허브 측으로 가압되고 있음을 알 수 있다. 따라서 마찰판과 허브 사이의 동력 전달이 보다 확실하게 유지될 수 있게 되어, 마찰판이 헛도는 등의 단점을 해결하는 것이 가능하게 된다.

그리고 본 발명에 의하면, 실질적으로 워터펌프가 동작하고 있는 동안에는 전력의 공급이 필요하지 않기 때문에 소비전력의 절감에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

도 1은 종래 기술에 의한 일반적인 워터펌프의 동력 전달장치의 구성을 보인 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 동력 전달장치의 요부 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 동력 전달장치의 디스크 어셈블리의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예의 구성을 보인 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예의 요부 구성을 보인 사시도.

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)에 의하여 상기 허브(160)도 같이 회전하게 된다. 그리고 도 1에서 설명한 바와 같이, 상기 허브(160)의 축공(168)에 끼워지는 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 디스크 어셈블리(140)가 수납되는 부분이다. 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 디스크 어셈블리(140)가 장착된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 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)으로 구성된다. 상기 외부링(144a)과 내부링(144b)은, 디스크 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)는 리벳(148)에 의하여 서로 고정되는데, 이 때 리벳(148)은 탄성아암(144c)의 단부에 형성된 결합공(144e)에도 고정되어 있다.

상기 디스크 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(도면상 우측 방향), 즉 허브(160)를 향하는 방향으로 가압하고 있다.

그리고 상기 스프링판(144)의 전방 측에 결합되는 마찰판(142)도 전체적으로 링형상으로 형성된다. 상기 마찰판(142)의 전방은 마찰계수가 높은 마찰면(142a)을 형성하고 있음과 동시에, 상기 마찰면(142a)의 일 부분에는 영구자석(142b)을 구비하고 있다. 상기 마찰면(142a)은 허브(160)의 마찰면(172)과 접촉하여 소정의 마찰계수를 통하여 동력을 전달하기 위한 부분이다. 그리고 상기 영구자석(142b)은, 자력에 대하여 인력을 발생할 수 있는 금속재로 만들어지는 허브(160)와의 접촉력을 높이기 위한 것이다. 따라서 상기 영구자석(142b)은 허브(160)를 잡아당기는 자속을 발생하게 된다. 상기 영구자석(142b)은 외부의 충격에 약한 취성재료이기 때문에, 상기 영구자석(142b)은 마찰면(142a)에 비하여 약간 들어간 상태 즉 약간의 단자를 가지도록 형성하여, 디스크 어셈블리(140)가 허브(160)와의 접촉시 충격에 의한 손상이 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

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 허브(160)는, 그 중심부에 회전축이 결합하여 같이 회전하기 위한 축공(168)이 형성되어 있다. 그리고 본 실시예에서 상기 허브(160)의 후면, 즉 디스크 어셈블리(140)와 결합하는 접촉면(170)은 마찰계수가 높은 재질로 형성되는 마찰면(172)으로 구성되어, 상기 마찰판(142)과 접촉하여 회전동력을 전달하게 된다. 그리고 상기 마찰면(172)의 일부, 즉 마찰판(142)의 영구자석(142b)에 대응하는 부분은, 자속에 대하여 인력을 발생하는 금속재로 형성되는 자성부(172a)를 구비하고 있다. 상기 자성부(172a)는 상기 마찰판(142)의 영구자석(142b)의 극성에 대하여 인력을 발생시키는 반대 극성을 가지는 영구자석으로 형성하는 것도 가능하다.

그리고 상기 자성부(172a)를 영구자석으로 성형하는 경우에는, 상술한 바와 같이, 마찰면(172)에 비하여 상대적으로 들어간 상태, 즉 단차를 가지도록 형성함으로써, 디스크 어셈블리(140)의 마찰판(142)과 직접 접촉하지 않도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 디스크(146), 스프링판(144), 그리고 마찰판(142)은 소정의 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 결합되면서, 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. 따라서 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 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. 더욱이 마찰판(142)과 허브(160)가 결합된 상태를 유지할 수 있는 것은, 마찰판(142)의 영구자석(142b)과 허브(160) 사이에는 자력에 의한 인력이 작용하고 있는 것도 중요한 기능을 하고 있다. 즉 상기 허브(160)와 디스크 어셈블리(140)가 서로 결합되어 회전 동력을 전달할 수 있는 상태는, 실질적으로 스프링판(144)의 탄성아암(144c)의 탄성력과, 마찰판(142)에 설치된 영구자석(142b)과 허브(160) 사이에서 작용하는 자속에 의한 인력에 의한 것이라고 할 수 있다.

여기서 상기 마찰판(142)의 마찰면(142a)과, 허브(160)의 마찰면(172)은 마찰계수가 높은 재질로 형성되어 양자가 일정 이상의 면압으로 접촉하면 회전 동력이 전달될 수 있어야 한다. 예를 들면 상기 마찰면(142a)과 마찰면(172)는 마찰계수가 0.3 이상인 재질의 것으로 형성되는 것이 바람직하다.

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 상기 마찰면을 형성하는 것도 가능하다. 이와 같이 상기 마찰면을 형성하는 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.

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 이격되는 것을 의미한다. 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.

다음에는 도 4 및 도 5를 참조하면서 본 발명의 다른 실시예에 대하여 살펴보기로 한다.

본 실시예는, 디스크 어셈블리의 구성중에서 마찰판의 구성과, 이에 대응하는 허브의 접촉면의 구성이 상술한 실시예와 상이하고, 그 외 다른 부분의 구성은 상기 실시예와 동일하다. 따라서 상기 실시예와 상이한 부분을 중심으로 설명하기로 한다.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 풀리(200)의 후방측에는 필드코일(222)이 내장된 필드코일 어셈블리(22)가 내장된다. 그리고 상기 풀리(200) 및 필드코일 어셈블리(220)의 구성은 실질적으로 상기 실시예와 동일하기 때문에, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

그리고 상기 풀리(200)의 전방장착공간(202)의 내부에는 디스크 어셈블리(240)가 장착된다. 본 실시예의 디스크 어셈블리(240)는, 마찰판(242)의 구성만이 상기 실시예와 상이할 뿐이다. 따라서 스프링판(244) 및 디스크(246)에 대한 설명은 생략하기로 하고, 리벳(248)에 의하여 스프링판(244) 및 디스크(246)와 결합되는 마찰판(242)에 대해서 상세하게 살펴보기로 한다.

본 실시예의 마찰판(242)의 전면에는 상대적으로 돌출된 영역이라고 할 수 있는 산부분(242a)과, 상대적으로 오목하게 형성된 영역이라고 할 수 있는 골부분(242b)이 일정한 간격을 가지고 연속적으로 형성되어 있다. 도시한 실시예에서는 상기 산부분(242a)과 골부분(242b)이 각각 세 개씩 형성되어 있다. 그리고 상기 산부분(242a)의 전면에는 마찰면(242c)이 형성되어 있고, 이러한 마찰면(242c)은 상술한 실시예의 마찰면과 동일하다.

상기 산부분(242a)과 골부분(242b)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 허브(260)의 대응하는 면, 즉 후면에 형성된 대응하는 형상의 산부분(264)과 골부분(262)에 각각 결합하는 것에 의하여, 풀리(200)에서의 회전 동력을 상기 허브(260)에 전달할 수 있게 된다. 즉, 상기 허브(260)의 후면, 즉 접촉면(270)에는, 경계부분에서 소정의 단차를 가지는 산부분(264) 및 골부분(262)가 상기 스프링판(244)의 산부분(242a)과 골부분(242b)에 대응하도록 연속적으로 형성되어 있다.

그리고 상기 산부분(264) 및 골부분(262)의 표면은 상술한 바와 같은 마찰재로 형성되는 마찰면을 선택적으로 형성할 수 있다. 또한 상기 마찰판(242)에 있어서도 상기 산부분(242a)에만 마찰면(242c)을 형성하는 것에 제한되지 않고, 산부분(242a) 또는 골부분(242b)의 적어도 일부분에 선택적으로 마찰면을 형성하는 것도 가능하다. 따라서 상기 마찰판(242)과 상기 허브(260) 후면이 서로 접촉하게 되면, 상기 산부분과 골부분의 치합 및 마찰면의 마찰력에 기초하여, 회전 동력의 전달이 견고하게 이루어질 수 있게 된다.

그리고 본 실시예에 의하면, 상기 링형상의 마찰판(240)의 전면 일 부분에는 영구자석(242m)이 설치되어 있다. 상기 영구자석(242m)은 상술한 실시예와 동일하게, 접촉하는 허브(260)와의 사이에서 인력을 발생시키기 위한 것이다. 또한 상기 허브(260)의 후면, 즉 마찰판(240)과의 접촉면 일부에는 상술한 실시예와 동일한 자성부(266)를 구비하고 있다.

본 실시예에 있어서, 상기 영구자석(242m)은 산부분(242a)에 형성되고 있으나 이에 한정될 수 없음은 자명하다. 본 실시예에서 상기 마찰판(242)의 전면에 설치되는 영구자석(242m)은 허브(260)를 잡아당길 수 있는 기능을 수행할 수 있는 범위 내에서 그 설치위치에 대해서는 제한될 수 없다.

상술한 제2실시예에 있어서는, 마찰판(240)의 산부분(242a) 또는 골부분(242b)에 마찰면을 선택적으로 형성하고, 허브(160)의 산부분(264) 또는 골부분(262)에도 마찰면을 선택적으로 형성하고 있다. 이와 동시에 영구자석(242m) 및 자성부(266)을 각각 원하는 위치에 선택적으로 설치할 수 있도록 구성하고 있다.

본 발명의 다른 실시예로서 상기 제2실시예에서 마찰면의 구성을 생략한 것을 들 수 있다. 즉, 상기 제2실시예에서는, 자력에 의한 인력에 더하여, 마찰면의 마찰과 산부분과 골부분의 치합에 의하여 회전 동력이 전달되도록 구성하고 있으나, 다른 실시예로서 자력에 의한 인력에 더하여 산부분과 골부분의 치합에 의하여 동력이 전달되도록 구성하는 것도 가능할 것이다.

이러한 경우에는, 마찰면이 형성되지 아니한 마찰판(242)의 산부분(242a) 또는 골부분(242b)의 어느 일측에 영구자석을 설치하는 것으로 충분하다. 그리고 상기 허브(260)는 금속재로 성형되어 자력에 대하여 반응하는 자성체로써의 성질을 가지고 있기 때문에, 마찰판(242) 전면의 어느 일측에 영구자석을 설치하여, 허브(260)의 산부분(264) 및 골부분(262)과의 치합 및 자력을 기초로 하여 회전 동력의 전달이 가능할 것이다. 그리고 이러한 경우에도, 상기 허브(260)의 후면, 즉 접촉면에도 영구자석을 설치하는 것도 가능할 것이다.

그리고 상술한 실시예에 있어서, 마찰판(140,240)에 설치되는 영구자석(142b,242m)은 허브(160,260)의 접촉면과 직접 접촉하여 손상되지 않도록 소정의 단차를 가지고 설치하는 것이, 취성 재질의 영구자석을 고려하면 바람직할 것이다. 그리고 영구자석을 허브(26)의 후면에 설치하는 경우에도 동일하게 적용되는 것이 바람직할 것이다.

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 디스크 어셈블리(140)의 스프링판(144)의 탄성아암(144c)의 탄성력은, 상기 마찰판(142)을 전방(도면상 좌측) 측으로 탄성적으로 미는 상태를 유지하게 되어, 허브(160)의 마찰면(172)과 충분한 접촉상태가 된다. 더욱이 상기 마찰판(142)에 설치된 영구자석(142b)이 금속재로 만들어지는 허브(160) 또는 허브(160)의 자성체(172a)를 끌어당기는 방향으로 자력을 발생하고 있기 때문에, 이러한 인력이 상기 탄성력에 더하여 양자의 견고한 접촉을 가능하게 한다.

이렇게 되면, 상기 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. 즉 본 실시예에서는 마찰면의 마찰력에 더하여 자력에 의하여, 양자의 회전 동력의 전달이 더욱 확실하게 진행될 수 있는 것이다.

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)와 이격된다. 따라서 회전축은 회전하지 않는 상태가 되어, 냉각수의 공급이 중지된다.

다음에는 제2실시예에 의한 동력 전달장치의 동작을 살펴본다. 본 실시예에서도 회전축의 회전이 필요하지 않는 경우에는, 필드코일에 전원이 인가되어 마찰판(1)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(244)의 탄성아암의 탄성력에 의하여 마찰판(242)이 허브플레이트(260)와 접촉하게 된다. 상기 마찰판(242)과 허브플레이트(260)에는 각각 산부분(242a,264)과 골부분(242b,262)이 형성되어 있기 때문에, 이들의 치합과, 마찰면의 마찰력, 그리고 이에 더하여 영구자석(266)이 발생하는 인력이 전체적으로 결합되어 마찰판(242)과 허브(260)의 결합은 더욱 견고해진다. 따라서 상기 마찰판(240)과 허브(260)는 헛도는 것 없이 정확한 동력 전달이 가능하게 될 것이다.

그리고 상기 제2실시예에서 마찰판의 구성을 생략하는 실시예의 경우에는, 마찰판의 산부분과 골부분과 허브의 골부분과 산부분과의 치합 및 영구자석에 의한 자력에 의하여, 마찰판과 허브는 견고한 결합상태를 유지할 수 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 영구자석에서 발생하는 흡인력을 더 이용하여, 마찰판과 허브 사이의 회전동력의 전달을 더욱 정확하게 이루어질 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.

100 ..... 풀리 140 ..... 디스크 어셈블리
142 ..... 마찰판 142a ..... 마찰면
142b ..... 영구자석 144 ..... 스프링판
146 ..... 디스크 148 ..... 리벳
160 ..... 허브 172 ..... 마찰면
200 ..... 풀리 220 .... 필드코일 어셈블리
240 ..... 디스크 어셈블리 242 ..... 마찰판
242a ..... 산부분 242b ..... 골부분
242c ..... 마찰면 242m ..... 영구자석
244 ..... 스프링판 246 ..... 디스크
260 ..... 허브 262 ..... 골부분
264 ..... 산부분 266 ..... 자성체

Claims (7)

1. 엔진에서의 동력이 전달되고, 후방측에 설치된 자속발생수단을 구비하며, 상기 자속발생수단에서 발생하는 자속을 전방 부분에 미치도록 다수개의 자장슬롯이 형성된 풀리(100,200)와;
   상기 풀리의 전방 측에 결합되는 일정 간격 이동 가능한 디스크 어셈블리(140,240); 그리고
   상기 디스크 어셈블리(140,240)와의 접촉 또는 이격에 의하여 회전력이 단속되도록 인력을 발생하는 자성부(172a, 266)가 구비되는 허브(160,260)를 포함하고;
   상기 디스크 어셈블리(140,240)와 상기 허브(160,260)가 서로 접촉하는 면들 중의 적어도 일부에는 단차가 가지도록 형성된 영구자석(142b,266)이 설치되어, 디스크 어셈블리(140,240)와 허브(160,260)의 결합을 견고하게 유지하며,
   상기 디스크 어셈블리(140,240)는;
   상기 허브와 결합하여 동력을 전달하기 위한 마찰판(142,242)과;
   상기 풀리의 자속발생수단의 자속에 반응하는 디스크(146,246); 그리고
   상기 풀리의 전방 장착공간 내에서 고정되고, 상기 디스크(146,246) 및 마찰판(142,242)과 결합되어 연동하며, 상기 마찰판을 허브 측으로 탄성적으로 지지하고, 원호방향을 따라 연장된 외팔보 형상의 탄성아암(144c)을 구비하는 스프링판(144,244)을 포함하여 구성되는 워터펌프용 동력 전달장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 마찰판(142,242)과 상기 허브(160,260)가 서로 접촉하는 면들 중의 적어도 일부에는, 마찰력에 의하여 서로 연동하면서 회전시킬 수 있는 마찰면(142a,172)이 형성되고, 상기 마찰면의 마찰 계수는 0.3 이상인 워터펌프용 동력 전달장치.
   
3. 엔진에서의 동력이 전달되고 자속발생수단을 내장한 풀리(100,200)와;
   상기 풀리(100,200)의 전방 측에 결합되어 일정 간격 이동 가능한 디스크 어셈블리(140,240);
   상기 디스크 어셈블리(140,240)와의 접촉 또는 이격에 의하여 회전력이 단속되는 허브(160,260);
   상기 허브와 결합하여 동력을 전달하기 위한 마찰판(142,242);
   상기 풀리의 자속발생수단의 자속에 반응하는 디스크(146,246);
   상기 풀리의 전방 장착공간 내에서 고정되고, 상기 디스크(146,246) 및 마찰판(142,242)과 결합되어 연동하며, 상기 마찰판을 허브 측으로 탄성적으로 가압하도록 원호방향을 따라 연장된 외팔보 형상의 탄성아암(144c)을 구비하는 스프링판(144,244); 그리고
   상기 디스크 어셈블리(140,240)를 허브(160,260) 측으로 가압하도록 상기 디스크 어셈블리(140,240)와 상기 허브(160,260)가 서로 접촉하는 면들 중의 적어도 일부에 설치되는 영구자석(142b,266)을 포함하여 구성되어;
   상기 탄성아암(144c) 및 상기 영구자석(142b, 266)에 의하여 디스크 어셈블리(140,240)가 허브(160,260)와 접촉한 상태에서 회전 동력이 전달되는 워터펌프용 동력 전달장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 풀리(100,200)에는 상기 자속발생수단에서 발생하는 자속을 전방 부분에 미치도록 다수개의 자장슬롯이 형성되는 워터펌프용 동력 전달장치.
   
5. 삭제
6. 제 3 항에 있어서, 상기 마찰판(142,242)과 상기 허브(160,260)가 서로 접촉하는 면들 중의 적어도 일부에는, 마찰력에 의하여 서로 연동하면서 회전시킬 수 있는 마찰면(142a,172,242c)이 형성되는 워터펌프용 동력 전달장치.
   
7. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 마찰판(142,242)과 상기 허브(160,260)가 서로 접촉하는 면의 일측에는 산부분과 골부분이 연속하여 형성되고, 타측에는 그에 치합하는 골부분과 산부분이 형성되는 워터펌프용 동력 전달장치.

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