KR200264666Y1 - 전기장치를이용한쿨링팬구동용클러치의구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전기장치를 이용한 쿨링팬 구동용 클러치의 구조에 관한 것으로서, 마찰력을 증대시키기 위한 밀착부재1을 고정한 리브와 다수개의 고정용 돌기를 일체형으로 구비한 구동축과, 일측면으로 방사형의 삽입구를 형성하고 내측으로 베어링1을 삽입한 쿨링팬의 보스와, 상기 삽입구에 삽입되는 것으로 단부에 밀착부재2와 가이드홈을 구비하고 스프링으로 보스의 일측에 연결고정된 다수개의 작동부와, 상기 구동축의 단부에 베어링2에 의해 결합되고 차체의 고정바와 연결됨과 동시에 ECU에 통전 가능하도록 연결된 통형의 전자석으로 구성되며, 냉각수의 온도가 적정 온도 이상일 때 상기 작동부가 자력에 의해 슬라이딩 되면서 동력을 전달할 수 있도록 함으로써, 냉각수의 온도변화에 따라 즉각적으로 쿨링팬을 회전시켜 엔진의 냉각효율을 극대화할 수 있도록 한 것이다.

Description

전기장치를 이용한 쿨링팬 구동용 클러치의 구조

본 고안은 전기장치를 이용한 쿨링팬 구동용 클러치의 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 쿨링팬의 중심부에 구비되어 있는 보스의 일측에 자력의 반발력에 의해 슬라이딩 되도록 한 다수개의 작동부를 구비토록 하여 냉각수의 온도변화에 따라 즉시 작동부가 슬라이딩 접촉되어 쿨링팬을 회전시킬 수 있도록 함으로써, 엔진의 냉각 효율성능을 극대화 할 수 있도록 한 전기장치를 이용한 쿨링팬 구동용 클러치의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 주요 동력원은 가솔린을 공기와 혼합한 혼합기를 엔진을 이용하여 고압으로 압축, 착화함으로써 발생되는 압력의 급속한 팽창으로 인한 동력을 이용하여 인, 물적자원 등을 장, 단거리로 신속하게 이송하는 육상 이송수단으로 사용되어 왔으며, 혼합기를 엔진의 내부로 유입하고 압축, 착화하는 과정에서 고온(2000℃)의 열이 발생하게 되며 이 열에 의해 기관이 과열되거나 손상되는 것을 방지하기 위해 냉각장치를 구비하여 사용하고 있다.

상기 냉각장치는 그 냉각방식에 따라 외부의 공기로 직접 기관을 냉각하는 공냉식과 냉각수를 기관의 내부로 순환시켜 냉각하는 수냉식이 있으며, 수냉식 냉각장치는 물의 순환방식에 따라 자연 순환식과 강제 순환식으로 구분되나 자연 순환식은 냉각에 신뢰성이 없어 전혀 사용하지 않고 있음으로 강제 순환식 기관을 예로 들어 그 구조를 간단히 설명하면 다음과 같다.

상기 강제 순환식은 실린더 블록과 실린더 헤드에 마련된 물재킷 안에 냉각수를 순환시켜 냉작작용을 하도록 한 것이며, 그 주요부는 라디에이터, 물펌프, 냉각팬, 수온 조절기로 구성되어 있고, 그 냉각수의 순환회로는 물펌프를 회전시켜 냉각수를 실린더 블록과 실린더 헤드의 물재킷으로 보낸 다음, 가열된 냉각수를 라디에이터로 보내서 방열하고 다시 물펌프로 순환시킨다.

상기 물펌프의 단부에는 냉각팬이 부착되어 외부공기를 라디에이터를 통해 강제적으로 흡입하여 방열효과를 더 한층 높이게 한다.

그리고, 물재킷과 라디에이터 사이에는 수온 조절기가 설치되어 온도에 따라 냉각수의 순환경로를 바꾸어 온도를 조절하게 된다.

상기 물펌프의 단부에 부착되어 있는 냉각팬 이외에 팬클러치라고 하는 자동팬을 부착하여 사용하기도 한다.

상기 팬클러치는 팬의 회전을 자동적으로 조절하여 팬의 구동에 소비되는 동력의 손실을 될 수 있는 대로 적게 하고, 기관의 과냉(Overcool)이나 팬의 소음을 적게 하기 위한 장치로서 유체 커플링식, 팬클러치식, 전기식이 있다.

상기 유체 커플링식은 팬과 물펌프 사이에 실리콘 오일을 봉입한 유체 커플링을 설치한 것으로 오일의 유체저항을 이용하여 동력을 전달하는 것이다.

상기 팬클러치식은 라디에이터를 통과하는 공기의 온도를 감지하여 팬의 회전속도를 자동으로 변속시키는 것으로 그 작동은 도 1에 도시한 바와 같이 바이메탈 서모스탯 코일(100)의 한쪽 끝이 커버(200)에 고정되고, 다른 한쪽 끝은 슬라이드 밸브(300)에 부착되어 있어 기관의 온도가 상승하여 라디에이터를 통과하는 공기의 온도가 높아지면 상기 바이메탈 서모스탯 코일(100)의 변형으로 슬라이드 밸브(300)를 회동시켜 오일 입구를 개방하여 실리콘 오일이 케이스(400) 안으로 흘러들어가고, 물펌프의 회전으로 인한 원심력으로 팬클러치의 기동 토오크가 커져 회전속도가 빨라지게 된다.

그리고, 라디에이터가 냉각되어 통과하는 공기의 온도가 내려가면 바이메탈이 수축하여 슬라이드 밸브(300)가 오일 입구를 닫게 되며, 이때 실리콘 오일은 원심력에 의해 오일 출구를 통해 케이스(400)에서 흘러 나가 오일실로 들어가게 된다.

이 결과 케이스(400) 안에는 실리콘 오일이 조금밖에 남지 않으므로 토오크가 감소하여 회전속도가 낮아지게 된다.

이와 같이, 팬클러치의 회전속도는 고속과 저속의 2단으로 변속되고, 바이메탈에 접촉하는 공기의 온도가 50℃ 정도 까지는 팬의 회전속도가 1,500rpm 정도로 유지되며, 그 이상일 경우에는 기관 회전속도의 1/2 까지 올라가게 되어 냉각을 시키게 된다.

상기 전기식은 축전지의 전원으로 전동기를 구동하고 이 전동기의 구동으로 냉각팬을 회전시켜 냉각시키는 것으로 팬은 수온센서로 냉각수의 온도를 감지하여 어느 정도 설정온도에 달하면 ON/OFF가 되어 팬을 회전시키거나 냉각시키게 된다.

그러나, 이때 사용되는 수온센서의 설정온도는 일반적으로 90∼100℃ 사이이고 ON/OFF의 온도차는 대략 3∼5℃로서 사용상에는 별다른 문제가 없으나, 각각의커플링, 특히 팬클러치를 사용하는 경우는 냉각수의 온도를 직접 감지하는 수온센서에 의해 작동하는 것이 아닌 라디에이터에서 방열되는 공기의 온도변화를 측정하는 바이메탈의 작용에 의한 것으로 냉각수의 온도변화에 대한 신속한 작동이 불가능하였으며, 이로 인한 냉각효율의 저하로 기관의 수명이 단축되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 쿨링팬의 중심부에 냉각수의 온도에 따라 슬라이딩 되도록 하는 작동부와 ECU에 연결되는 전자석을 구동축의 단부에 설치함으로써, 냉각수의 온도변화에 따라 냉각팬이 신속히 작동되도록 하여 냉각효율을 향상시킬 수 있도록 하는 쿨링팬 구동용 클러치의 구조를 제공하는데 있다.

이를 달성하기 위한 본 고안은 마찰력을 증대시키기 위한 밀착부재1을 고정한 리브와 다수개의 고정용 돌기를 일체형으로 구비한 구동축과, 일측면으로 방사형의 삽입구를 형성하고 내측으로 베어링1을 삽입한 쿨링팬의 보스와, 상기 삽입구에 삽입되는 것으로 단부에 밀착부재2와 가이드홈을 구비하고 스프링으로 보스의 일측에 연결고정된 다수개의 작동부와, 상기 구동축의 단부에 베어링2에 의해 결합되고 차체의 고정바와 연결됨과 동시에 ECU에 통전 가능하도록 연결된 통형의 전자석으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 쿨링팬 구동용 클러치의 구조를 보여주는 정면도

도 2는 본 고안에 따른 전기장치를 이용한 쿨링팬 구동용 클러치의 구조를 보여주는 분해 사시도

도 3a,3b는 본 고안에 따른 전기장치를 이용한 쿨링팬 구동용 클러치의 구조에서 작동부의 작동상태를 보여주는 단면도

도 4는 본 고안에 따른 전기장치를 이용한 쿨링팬 구동용 클러치의 구조에 대한 회로도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 구동축 12 : 밀착부재1

14 : 리브 16,16-1,16-2,16-3 : 고정용 돌기

20 : 보스 22,22-1,22-2,22-3 : 삽입구

22',22-1',22-2',22-3' : 가이드 돌기

24,24-1 : 베어링1 30 : 작동부

32 : 밀착부재2 34 : 가이드홈

36 : 스프링 40 : 전자석

42 : 베어링2 44 : 고정바

50 : ECU

이하, 본 고안의 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안에 따른 전기장치를 이용한 쿨링팬 구동용 클러치의 구조를 보여주는 분해 사시도이고, 도 3a,3b는 본 고안에 따른 전기장치를 이용한 쿨링팬 구동용 클러치의 구조에서 작동부의 작동상태를 보여주는 단면도로서, 라디에이터를 통과하는 공기의 온도를 감지하여 팬의 회전속도를 자동으로 변속시키는 팬클러치식의 쿨링팬에 있어서, 쿨링팬을 고정하는 구동축(10)과, 상기 구동축(10)의 선상에 삽입되는 다수개의 작동부(30)를 구비한 쿨링팬의 보스(20)와, 상기 보스(20)의 단부에 구비된 전자석(40)으로 구성된다.

상기 구동축(10)은 마찰력을 증대시키기 위한 원통형의 밀착부재1(12)을 고정한 리브(14)과 축선상에 돌설된 다수개의 고정용 돌기(16)(16-1)(16-2)(16-3)를 일체형으로 구비한다.

상기 보스(20)는 일측면으로 관통된 삽입구(22)(22-1)(22-2)(22-3)를 방사형으로 형성하고, 그 삽입구의 하단부에 가이드 돌기(22')(22-1')(22-2')(22-3')를 구비하며, 구동축(10)을 삽입하는 보스(20)의 축공 내측으로 베어링(24)(24-1)을 구비한다.

상기 작동부(30)는 삽입구(11)에 삽입되는 것으로 그 단부에 리브(14)에 맞닿을 수 있도록 동일한 재질의 밀착부재2(32)를 고정하고, 스프링(36)으로 보스(20)의 일측에 고정하여 평상시는 리브(14)와 작동부(30)의 단부가 소정의 거리를 유지토록 되어 있으며, 그 하단부에 형성된 가이드홈(34)은 가이드돌기(22')(22-1')(22-2')(22-3')에 의해 좌우의 유동을 방지토록 되어 있다.

그리고, 상기 쿨링팬의 보스(20)에 삽입된 구동축(10)의 단부에 베어링2(42)에 의해 결합되고 차체의 고정바(44)와 연결됨과 동시에 ECU(50)에 통전 가능하도록 연결된 통형의 전자석(40)으로 구성된다.

상기 ECU(50)에는 엔진 내부의 냉각수의 온도를 감지하기 위한 온도감지센서(S1)와 전자석(40)을 작동하기 위한 트랜지스터(TR1)가 통전 가능하도록 연결 구성된다.

본 고안의 삽입구(22)(22-1)(22-2)(22-3)는 작동부(30)가 회전하지 못하도록 다각형으로 되어 있으나, 원형이나 산형 모양으로 구비하여 사용할 수도 있다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용은 다음과 같다.

엔진이 정상적으로 작동하게 되면 ECU(50)는 온도감지센서(S1)를 이용하여 엔진 내부의 냉각수 온도를 감지하게 되고, 그 온도의 감지결과 일정한 온도 이상이 되면, ECU(50)는 전류를 트랜지스터(TR1)의 이미터로 전류를 통전시킴 동시에 전원이 전자석(40)을 자화시켜 작동부(30)를 밀어내게 된다.

자력에 의해 밀려난 각각의 작동부(30)는 삽입구(22)(22-1)(22-2)(22-3)를 따라 슬라이딩 되어 도 3b에 도시한 바와 같이 단부에 구비된 밀착부재2(32)가 리브(14)의 일측에 고정되어 있는 밀착부재1(12)에 맞닿음과 동시에 그 구동축(10)의 회전이 보스(20)로 전달되어 냉각팬을 회전시키게 된다.

이때, 보스(20)와 작동부(30) 사이에 연결되어 있는 스프링(36)은 작동부(30)의 이동에 따라 늘어난 상태로 있게 된다.

한편, 냉각수의 온도가 적정 이하로 떨어질 경우에는 ECU(50)로부터 트랜지스터(TR1)로 통하는 전류가 단전되고, 이와 동시에 전자석(40)이 자력을 잃게 되면이때에는 늘어나 있던 스프링(36)이 복원되는 힘에 의해 작동부(30)가 당겨지면서 도 3a에 도시한 바와 같이 원래의 위치로 돌아오게 되므로서, 구동축(10)과 보스(20) 사이의 전동관계가 끊어지면서 쿨링팬은 회전을 멈추게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안에 의하면 쿨링팬의 구동축과 보스 사이에서 자력의 반발력 및 스프링의 복원력에 의해 슬라이딩 되면서 동력을 전달 및 차단할 수 있는 작동부를 구비하고, 냉각수 온도에 따라 자력을 공급 및 차단하는 ECU에 의해 작동부를 제어함으로써, 냉각수의 온도변화에 따라 즉각적으로 쿨링팬을 회전시켜 엔진의 냉각효율을 극대화할 수 있는 장점이 있는 것이다.

Claims (2)

1. 라디에이터를 통과하는 공기의 온도를 감지하여 팬의 회전속도를 자동으로 변속시키는 팬클러치식의 쿨링팬에 있어서,

   원통형의 밀착부재1(12)을 구비한 리브(14)와 다수개의 고정용 돌기(16)(16-1)(16-2)(16-3)를 일체형으로 구비한 구동축(10);

   측면으로 방사형의 삽입구(22)(22-1)(22-2)(22-3)를 형성하고 이 삽입구의 하단부에 가이드 돌기(22')(22-1')(22-2')(22-3')를 구비하며 그 내측으로 베어링1(24)(24-1)을 삽입한 쿨링팬의 보스(20);

   단부에 밀착부재2(32)와 가이드홈(34)을 구비하고 스프링(36)으로 보스(20)의 일측에 연결 고정되는 작동부(30);

   상기 구동축(10)의 단부에 베어링2(42)에 의해 결합되고 차체의 고정바(44)를 통해 ECU(50)에 연결된 통형의 전자석(40)으로 구성됨을 특징으로 하는 전기장치를 이용한 쿨링팬 구동용 클러치의 구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 ECU(50)에는 냉각수의 온도를 감지하기 위한 온도감지센서(S1)와 전자석(40)을 작동하기 위한 트랜지스터(TR1)가 연결 구성되는 것을 특징으로 하는 전기장치를 이용한 쿨링팬 구동용 클러치의 구조.