KR200461409Y1 - 차량용 유체 팬 클러치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 차량용 유체 팬 클러치에 관한 것으로, 팬 하우징의 오일 작동실 내부에 별도의 실링 수단을 장착함으로써, 오일 작동실 내부에서 베어링을 통한 작동 오일의 누출을 방지할 수 있고, 이에 따라 팬 클러치의 성능을 양호한 상태로 계속 유지할 수 있고, 오일 누출에 따른 주변 장치의 오염 피해를 방지할 수 있으며, 특히, 누유 방지 기능을 갖는 특수 사양의 베어링을 적용할 필요가 없고 일반 베어링을 적용해도 되므로 제작이 용이하며 제작 비용 또한 절감할 수 있는 차량용 유체 팬 클러치를 제공한다.

Description

차량용 유체 팬 클러치{Fan Clutch for Vehicle}

본 고안은 차량용 유체 팬 클러치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 팬 하우징의 오일 작동실 내부에 별도의 실링 수단을 장착함으로써, 오일 작동실 내부에서 베어링을 통한 작동 오일의 누출을 방지할 수 있고, 이에 따라 팬 클러치의 성능을 양호한 상태로 계속 유지할 수 있고, 오일 누출에 따른 주변 장치의 오염 피해를 방지할 수 있으며, 특히, 누유 방지 기능을 갖는 특수 사양의 베어링을 적용할 필요가 없고 일반 베어링을 적용해도 되므로 제작이 용이하며 제작 비용 또한 절감할 수 있는 차량용 유체 팬 클러치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량은 엔진을 냉각시키는 냉각수의 냉각 효율 향상을 위해 라디에이터가 장착되고, 이 라디에이터 주변에는 라디에이터로 바람을 일으켜 라디에이터를 통과하는 냉각수의 냉각을 촉진시키는 냉각팬이 설치되며, 냉각팬에는 엔진의 워터 펌프 풀리로부터 동력을 전달받고 라디에이터의 온도가 높은 경우 냉각팬을 회전시키도록 동력을 전달하는 유체 팬 클러치가 연결된다.

도 1은 종래 기술에 따른 일반적인 차량용 유체 팬 클러치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 팬 클러치는 하우징 본체(110)와 하우징 커버(120)로 분리 결합된 팬 하우징(100)의 내부 공간에 로터(400)가 장착되어 회전할 수 있도록 구성되는데, 로터(400)는 엔진 크랭크축(미도시)으로부터 회전력을 전달받아 회전하는 로터 회전축(200)과 일체로 회전하도록 로터 회전축(200)에 결합된다. 이때, 팬 하우징(100)과 로터 회전축(200) 사이에는 베어링(300)이 삽입 개재되며, 팬 하우징(100)은 로터 회전축(200)이 회전하더라도 직접적으로 동시에 회전하지는 않는다.

팬 하우징(100)의 내부 공간은 도 1에 도시된 바와 같이 분리판(500)에 의해 오일 저장실(S)과 오일 작동실(D)로 분리 구획되는데, 오일 저장실(S)에는 작동 오일이 저장되고 오일 작동실(D)에는 로터(400)가 배치된다. 한편, 분리판(500)의 일측에는 오일 저장실(S)로부터 오일 작동실(D)로 작동 오일이 공급될 수 있도록 작동하는 공급밸브(600)가 장착되며, 이러한 공급밸브(600)는 일반적으로 도 1에 도시된 바와 같이 바이메탈을 이용한 액츄에이터(610)에 의해 구동된다.

이러한 구조에 따라 로터 회전축(200)이 회전하면, 팬 하우징(100)이 고정된 상태로 로터(400)가 팬 하우징(100)의 오일 작동실(D) 내부에서 회전한다. 이때, 공급밸브(600)가 개방되어 오일 저장실(S)로부터 작동 오일이 오일 작동실(D)로 유입되면, 오일 작동실(D)에서는 작동 오일의 점성 저항에 의해 로터(400)와 함께 팬 하우징(100)이 회전하게 된다. 이러한 팬 하우징(100)의 회전 속도는 작동 오일의 공급량이 증가하여 점성 저항이 증가할수록 로터(400)의 회전에 대한 슬립이 감소하여 더욱 증가한다.

한편, 이와 같이 오일 저장실(S)로부터 오일 작동실(D)로 공급된 작동 오일은 오일 작동실(D) 내에서 로터(400) 회전에 따른 원심력에 의해 오일 작동실(D)의 외측 방향으로 이동한 후, 도 1에 도시된 바와 같이 팬 하우징(100) 내부에 형성된 리턴 유로(700)를 통해 다시 오일 저장실(S)로 순환 회수된다. 이와 같이 회수된 작동 오일이 오일 저장실(S)에서 다시 오일 작동실(D)로 공급되는 방식으로 계속 순환되는 과정을 통해 로터(400)와 팬 하우징(100)이 회전하게 된다.

이때, 공급밸브(600)는 도 1에 도시된 바와 같이 바이메탈을 이용한 액츄에이터(610)에 의해 구동되는데, 이러한 바이메탈은 라디에이터에 충전된 냉각수 온도에 따라 변화하도록 구성되어 이를 이용한 액츄에이터(610)는 냉각수 온도가 높으면 공급밸브(600)가 개방되고 냉각수 온도가 낮으면 공급밸브(600)가 폐쇄되도록 작동한다.

따라서, 이와 같은 차량용 유체 팬 클러치는 냉각수 온도에 따라 공급밸브(600)가 개폐되고 이에 따라 팬 하우징(100)이 회전 또는 고정되는 방식을 통해 냉각수 온도에 따라 적절하게 작동하도록 구성된다.

그러나, 종래 기술에 따른 차량용 유체 팬 클러치는 전술한 바와 같이 팬 하우징(100)과 로터 회전축(200) 사이에 베어링(300)이 개재되어 있는데, 이때, 베어링(300)은 내측면이 오일 작동실(D)에 노출된 상태로 결합되어 있으므로, 작동 오일이 오일 작동실(D)로 공급된 상태에서 작동 오일이 베어링(300)을 통해 팬 하우징(100)의 외부로 누출되는 문제가 발생하였다.

이와 같이, 작동 오일이 팬 하우징(100) 외부로 누출되면, 주변 장치의 오염 뿐만 아니라 팬 클러치의 원활한 작동이 불가능하게 되는 등의 문제가 발생하므로, 이를 해결하기 위해 누유 방지 기능을 갖는 특수 사양의 베어링을 사용하고 있는데, 이는 제작 비용을 증가시키는 등의 문제를 야기하였다.

본 고안은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안한 것으로서, 본 고안의 목적은 팬 하우징의 오일 작동실 내부에 별도의 실링 수단을 장착함으로써, 오일 작동실 내부에서 베어링을 통한 작동 오일의 누출을 방지할 수 있고, 이에 따라 팬 클러치의 성능을 양호한 상태로 계속 유지할 수 있고, 오일 누출에 따른 주변 장치의 오염 피해를 방지할 수 있으며, 특히, 누유 방지 기능을 갖는 특수 사양의 베어링을 적용할 필요가 없고 일반 베어링을 적용해도 되므로 제작이 용이하며 제작 비용 또한 절감할 수 있는 차량용 유체 팬 클러치를 제공하는 것이다.

본 고안의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 고안의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

본 고안은, 팬 하우징 내부 공간이 오일 저장실과 오일 작동실로 분리 구획되고, 상기 오일 작동실에 로터가 회전 가능하게 장착되도록 상기 로터의 회전축이 베어링을 통해 상기 팬 하우징에 관통 결합되며, 상기 오일 저장실에 저장된 작동 오일이 상기 오일 작동실로 공급됨에 따라 상기 로터와 함께 상기 팬 하우징이 회전하는 차량용 유체 팬 클러치에 있어서, 상기 오일 작동실 내부에는 상기 베어링의 노출면을 감싸며 상기 베어링에 대한 작동 오일의 유동 접촉을 차단하는 실링 수단이 장착되고, 상기 실링 수단에 의해 상기 베어링을 통한 작동 오일의 누출이 방지되는 것을 특징으로 하는 차량용 유체 팬 클러치를 제공한다.

이때, 상기 실링 수단은, 상기 베어링의 노출면을 감쌀 수 있도록 원형 링 형태로 형성되어 상기 로터와 함께 회전하도록 장착되는 실링 지지판; 및 상기 실링 지지판의 외측단 둘레를 따라 결합되며 끝단이 상기 오일 작동실의 내측면에 밀착 접촉되어 상기 베어링에 대한 작동 오일의 유입을 차단하는 실링 부재를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 실링 지지판은 상기 실링 부재가 상기 오일 작동실 내측면에 밀착 접촉되는 방향으로 탄성력이 작용할 수 있도록 반경 방향을 따라 다단 절곡 형성될 수 있다.

또한, 상기 실링 부재는 탄성 재질로 형성되며, 끝단은 상기 오일 작동실 내측면과 선접촉하도록 반경 방향 수직 단면이 볼록한 곡면을 이루도록 형성될 수 있다.

본 고안에 의하면, 팬 하우징의 오일 작동실 내부에 별도의 실링 수단을 장착함으로써, 오일 작동실 내부에서 베어링을 통한 작동 오일의 누출을 방지할 수 있고, 이에 따라 팬 클러치의 성능을 양호한 상태로 계속 유지할 수 있고, 오일 누출에 따른 주변 장치의 오염 피해를 방지할 수 있으며, 특히, 누유 방지 기능을 갖는 특수 사양의 베어링을 적용할 필요가 없고 일반 베어링을 적용해도 되므로 제작이 용이하며 제작 비용 또한 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 실링 수단을 탄성력을 발생시키는 실링 지지판과 실링 지지판의 외측단에 결합되는 실링 부재로 구성함으로써, 실링 부재의 오일 작동실 내측면에 대한 밀착 접촉력을 강화하여 작동 오일의 누출 방지 기능을 더욱 향상시킬 수 있으며, 또한, 실링 부재의 마모가 발생하더라도 실링 지지판의 탄성력에 의해 실링 부재가 오일 작동실 내측면에 계속해서 밀착 접촉하게 되므로, 작동 오일의 베어링에 대한 유동 접촉을 계속 차단할 수 있어 작동 오일의 누출 방지 기능을 계속해서 양호하게 유지시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 일반적인 차량용 유체 팬 클러치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도,
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 차량용 유체 팬 클러치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도,
도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 차량용 유체 팬 클러치에 구비되는 실링 수단의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 고안을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 차량용 유체 팬 클러치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 차량용 유체 팬 클러치에 구비되는 실링 수단의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

본 고안의 일 실시예에 따른 차량용 유체 팬 클러치는 종래 기술에서 설명한 바와 같이 작동 오일의 점성을 이용하여 클러치 기능을 수행하는 방식으로 구성된다. 즉, 하우징 본체(110)와 하우징 커버(120)로 분리 가능하게 결합되는 팬 하우징(100)과, 팬 하우징(100)의 내부 공간에 회전 가능하게 장착되는 로터(400)와, 로터(400)에 결합되며 차량의 엔진 크랭크축(미도시)에 연결되어 회전력을 전달받는 로터 회전축(200)을 포함하여 구성된다. 이때, 로터 회전축(200)은 팬 하우징(100)을 관통하며 결합되고, 팬 하우징(100)과 로터 회전축(200) 사이에는 베어링(300)이 장착된다. 따라서, 로터 회전축(200)이 회전하더라도 팬 하우징(100)이 직접적으로 동시에 회전하지는 않는다.

팬 하우징(100)의 내부 공간은 별도의 분리판(500)에 의해 오일 저장실(S)과 오일 작동실(D)로 분리 구획되며, 오일 저장실(S)에는 작동 오일이 저장되고 오일 작동실(D)에는 로터(400)가 배치된다. 분리판(500)의 일측에는 오일 저장실(S)로부터 오일 작동실(D)로 작동 오일이 공급되도록 작동하는 공급밸브(600)가 장착되며, 이러한 공급밸브(600)는 도 2에 도시된 바와 같이 바이메탈을 이용한 액츄에이터(610)에 의해 구동되도록 구성될 수 있다. 바이메탈은 라디에이터에 충전된 냉각수 온도에 따라 변화하도록 구성되고, 따라서, 이를 이용한 액츄에이터(610)는 냉각수 온도가 높으면 공급밸브(600)가 개방되고 냉각수 온도가 낮으면 공급밸브(600)가 폐쇄되도록 작동한다.

이러한 구조에 따라 로터 회전축(200)이 회전하면, 팬 하우징(100)이 고정된 상태로 로터(400)가 팬 하우징(100)의 오일 작동실(D) 내부에서 회전한다. 이때, 냉각수 온도에 따라 공급밸브(600)가 개방되어 오일 저장실(S)로부터 작동 오일이 오일 작동실(D)로 유입되면, 오일 작동실(D)에서는 작동 오일의 점성 저항에 의해 로터(400)와 함께 팬 하우징(100)이 회전하게 된다. 이러한 팬 하우징(100)의 회전 속도는 작동 오일의 공급량이 증가하여 점성 저항이 증가할수록 로터(400)의 회전에 대한 슬립이 감소하여 더욱 증가한다.

한편, 이와 같이 오일 저장실(S)로부터 오일 작동실(D)로 공급된 작동 오일은 오일 작동실(D) 내에서 로터(400) 회전에 따른 원심력에 의해 오일 작동실(D)의 외측 방향으로 이동한 후, 도 2에 도시된 바와 같이 팬 하우징(100) 내부에 형성된 리턴 유로(700)를 통해 다시 오일 저장실(S)로 순환 회수된다. 이와 같이 회수된 작동 오일이 오일 저장실(S)에서 다시 오일 작동실(D)로 공급되는 방식으로 계속 순환되는 과정을 통해 로터(400)와 팬 하우징(100)이 동시에 계속 회전하게 된다.

이때, 공급 밸브(600)는 냉각수 온도에 따라 개폐량이 조절되는 바이메탈 방식의 액츄에이터(610)에 의해 작동하므로, 본 고안의 일 실시예에 따른 차량용 유체 팬 클러치는 냉각수 온도에 따라 작동 오일의 순환량이 변화되고, 이에 따라 팬 하우징(100)의 회전 속도가 변화하는 방식으로 작동한다. 즉, 냉각수 온도에 따라 팬 하우징(100)의 회전 속도가 변화하는 방식으로 작동하여 최적의 냉각 성능을 유지하도록 조절된다.

본 고안의 일 실시예에 따른 차량용 유체 팬 클러치는 이와 같은 구성에 더하여 오일 작동실(D) 내부에 별도의 실링 수단(800)이 장착된다.

실링 수단(800)은 팬 하우징(100)과 로터 회전축(200) 사이에 삽입 개재되는 베어링(300)에 대한 작동 오일의 유동 접촉을 차단하도록 베어링(300)의 내측 노출면을 감싸는 형태로 형성되며, 이러한 실링 수단(800)에 의해 오일 작동실(D)에서 베어링(300)을 통한 작동 오일의 누출이 방지된다.

따라서, 본 고안의 일 실시예에 따른 차량용 유체 팬 클러치는 종래 기술과 달리 베어링(300)을 통한 작동 오일의 누출이 방지되므로, 팬 클러치의 성능이 양호한 상태로 계속 유지되고, 오일 누출에 따른 주변 장치의 오염 피해를 방지할 수 있으며, 특히, 누유 방지 기능을 갖는 특수 사양의 베어링을 적용할 필요가 없고 일반 베어링을 적용해도 되므로 제작이 용이하며 제작 비용 또한 절감할 수 있다.

이와 같은 실링 수단(800)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 베어링(300)의 노출면을 감쌀 수 있도록 형성되어 로터(400)와 함께 회전하도록 장착되는 실링 지지판(810)과, 실링 지지판(810)의 외측단 둘레를 따라 결합되는 실링 부재(820)를 포함하여 구성될 수 있다.

실링 지지판(810)은 베어링(300)에 대응되는 형상인 원형 링 형태로 형성되어 베어링(300)의 내측 노출면을 감쌀 수 있도록 구성되며, 내측단이 도 2에 도시된 바와 같이 로터(400)와 로터 회전축(200) 사이에 삽입되는 형태로 고정 결합되어 로터(400) 및 로터 회전축(200)과 일체로 회전하도록 구성될 수 있다. 물론, 실링 지지판(810)의 내측단은 로터(400) 또는 로터 회전축(200)에 별도로 결합되어 로터(400) 및 로터 회전축(200)과 일체로 회전하도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 실링 지지판(810)은 베어링(300)의 노출면을 오일 작동실(D)의 작동 오일로부터 차단 분리할 수 있도록 배치되어야 할 것이다.

실링 부재(820)는 실링 지지판(810)의 외측단 둘레를 따라 결합되며 끝단이 오일 작동실(D)의 내측면에 밀착 접촉되어 베어링(300)에 대한 작동 오일의 유입을 차단하도록 형성된다. 이러한 실링 부재(820)는 오일 작동실(D)의 내측면에 대한 밀착 접촉력이 강화될 수 있도록 탄성 재질로 형성될 수 있으며, 오일 작동실(D)의 내측면에 밀착 접촉한 상태에서 실링 지지판(810)과 함께 회전하므로 내마모성이 우수한 재질로 형성될 수 있다.

한편, 실링 지지판(810)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 탄성력이 발생하도록 반경 방향을 따라 다단 절곡 형성되는 것이 바람직하며, 이러한 절곡에 의해 발생하는 탄성력의 방향은 실링 부재(820)가 오일 작동실(D)의 내측면에 밀착 접촉되는 방향으로 형성된다.

즉, 실링 지지판(810)은 실링 부재(820)가 오일 작동실(D)의 내측면에 밀착 접촉되는 방향으로 탄성력이 발생하도록 반경 방향을 따라 다단 절곡 형성되고, 이에 따라 실링 부재(820)는 실링 지지판(810)의 탄성력에 의해 오일 작동실(D)의 내측면에 더욱 강하게 밀착 접촉되므로, 오일 작동실(D)에서 작동 오일이 베어링(300)을 향해 유입되는 것을 더욱 완벽하게 차단할 수 있다.

이때, 실링 부재(820)는 전술한 바와 같이 탄성 재질로 형성되어 오일 작동실(D)과의 밀착 접촉력이 강화되도록 형성되는 것이 바람직한데, 이때, 실링 부재(820)의 끝단은 오일 작동실(D)의 내측면과 선접촉하도록 반경 방향 수직 단면이 볼록한 곡면을 이루도록 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 구조에 따라 실링 부재(820)와 오일 작동실(D) 내측면과의 접촉 면적이 최소화되므로, 실링 부재(820)가 실링 지지판(810)과 함께 회전하더라도 마찰 및 마모가 최소화되며, 또한 실링 부재(820)의 마모가 발생하더라도 실링 지지판(810)의 탄성력에 의해 실링 부재(820)가 오일 작동실(D) 내측면에 계속해서 밀착 접촉하게 되므로, 작동 오일의 베어링(300)에 대한 유동 접촉을 계속 차단할 수 있으며, 이를 통해 작동 오일의 누출 방지 기능을 양호하게 유지할 수 있다.

이상의 설명은 본 고안의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 고안의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 고안에 개시된 실시예들은 본 고안의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 고안의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 고안의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 고안의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 팬 하우징 200: 로터 회전축
300: 베어링 400: 로터
500: 분리판 600: 공급 밸브
700: 리턴 유로 800: 실링 수단
810: 실링 지지판 820: 실링 부재

Claims (4)

1. 팬 하우징 내부 공간이 오일 저장실과 오일 작동실로 분리 구획되고, 상기 오일 작동실에 로터가 회전 가능하게 장착되도록 상기 로터의 회전축이 베어링을 통해 상기 팬 하우징에 관통 결합되며, 상기 오일 저장실에 저장된 작동 오일이 상기 오일 작동실로 공급됨에 따라 상기 로터와 함께 상기 팬 하우징이 회전하는 차량용 유체 팬 클러치에 있어서,
   상기 오일 작동실 내부에는 상기 베어링의 노출면을 감싸며 상기 베어링에 대한 작동 오일의 유동 접촉을 차단하는 실링 수단이 장착되고, 상기 실링 수단에 의해 상기 베어링을 통한 작동 오일의 누출이 방지되며,
   상기 실링 수단은,
   상기 베어링의 노출면을 감쌀 수 있도록 원형 링 형태로 형성되어 상기 로터와 함께 회전하도록 장착되는 실링 지지판; 및
   상기 실링 지지판의 외측단 둘레를 따라 결합되며 끝단이 상기 오일 작동실의 내측면에 밀착 접촉되어 상기 베어링에 대한 작동 오일의 유입을 차단하는 실링 부재
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 유체 팬 클러치.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 실링 지지판은 상기 실링 부재가 상기 오일 작동실 내측면에 밀착 접촉되는 방향으로 탄성력이 작용할 수 있도록 반경 방향을 따라 다단 절곡 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 유체 팬 클러치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 실링 부재는 탄성 재질로 형성되며, 끝단은 상기 오일 작동실 내측면과 선접촉하도록 반경 방향 수직 단면이 볼록한 곡면을 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 유체 팬 클러치.
   

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