KR20060052552A

KR20060052552A - 외부 제어식 팬-커플링 장치

Info

Publication number: KR20060052552A
Application number: KR1020050106897A
Authority: KR
Inventors: 겐 시오자키; 시게유키 세리자와
Original assignee: 우수이 고쿠사이 산교 가부시키가이샤
Priority date: 2004-11-09
Filing date: 2005-11-09
Publication date: 2006-05-19
Also published as: JP2006162062A; DE102005053467B4; DE102005053467A1; US7588132B2; US7367438B2; JP4813868B2; US20060272918A1; KR100675588B1; US20080173514A1

Abstract

본 발명은 전자 코일, 밸브 부재의 위치 관계에 레이아웃 상의 제약이 없고, 케이스나 밸브 구조의 간이화, 오일의 누설이나 자기 누설의 방지가 도모되며, 시스템 범용성이 풍부한 외부 제어식 팬-커플링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

구동 디스크를 고착한 회전축에 지지된 밀봉기 박스의 내부를 구획판에 의해 오일 저장실과, 상기 구동 디스크를 내장하는 토크 전달실로 구획하고, 토크 전달실 내에 공급된 오일에 의해 구동 토크를 피구동측으로 전달하도록 하여, 액츄에이터에 의해 작동시키는 밸브 부재에 의해 오일의 유통로를 개폐 제어하는 구조로 한 팬-커플링 장치에 있어서, 외부에 고정된 1차 코일 및 상기 회전축체에 고정되어 상기 1차 코일에 대향한 2차 코일로 이루어진 전원 공급 트랜스를 포함하며, 상기 2차 코일로 유도된 전류에 의해 상기 액츄에이터를 구동하는 구조로 한 것을 특징으로 한다.

Description

외부 제어식 팬-커플링 장치{EXTERNAL CONTROL TYPE FAN-COUPLING DEVICE}

도 1은 본 발명에 따른 외부 제어식 팬-커플링 장치의 제1 실시예를 도시한 종단면도.

도 2는 이 외부 제어식 팬-커플링 장치의 제2 실시예를 도시한 종단면도.

도 3은 이 외부 제어식 팬-커플링 장치의 제3 실시예를 도시한 종단면도.

도 4는 이 외부 제어식 팬-커플링 장치의 제4 실시예를 도시한 종단면도.

도 5는 이 외부 제어식 팬-커플링 장치의 제5 실시예를 도시한 종단면도.

도 6은 이 외부 제어식 팬-커플링 장치의 제6 실시예를 도시한 종단면도.

도 7은 본 발명의 장치에서의 1차 코일과 2차 코일의 레이아웃의 예를 도시한 개략도로서, 도 7의 (a)와 (b)는 횡형 타입이고, 도 7의 (c) 내지 (f)는 종형 타입이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 회전축체(구동축)

2 : 밀봉기 박스

2-1 : 케이스

2-2 : 커버

3 : 구동 디스크

4 : 구획판

5 : 오일 저장실

6 : 토크 전달실

7 : 오일 회수용 순환 유통로

8 : 오일 공급 조정 구멍

9-1∼9-6 : 오일 공급용 밸브 부재

10-1, 10-2 : 로터리식 솔레노이드 타입의 액츄에이터

10-3∼10-6 : 직진식 솔레노이드 타입의 액츄에이터

11 : 정류기

12 : 전원 공급 트랜스

12-1 : 1차 코일(전자 코일)

12-2 : 2차 코일(전자 코일)

13 : 리드선

14 : 밀봉기 박스용 베어링

15 : 1차 코일용 베어링

16 : 팬

본 발명은 일반적으로 자동차 등에 있어서의 기관 냉각용 팬 회전을 외부 주 위의 온도 변화 혹은 회전 변화에 따라 제어하는 방식의 외부 제어식 팬-커플링 장치에 관한 것이다.

종래, 이런 유형의 팬-커플링 장치로서는 선단에 구동 디스크를 고착한 회전축체(구동축) 상에 베어링을 통해 지지된 비자성체의 케이스와 이 케이스에 장착된 커버로 이루어진 밀봉기 박스의 내부를, 오일 공급 조정 구멍을 갖는 구획판에 의해 오일 저장실과 구동 디스크를 내장하는 토크 전달실로 구획하여, 상기 토크 전달실과 오일 저장실 사이에 형성된 오일 순환 유통로를 개폐하는 자성을 갖는 밸브 부재를 오일 저장실 내에 구비하고, 이 밸브 부재를 액츄에이터에 의해 작동시켜 상기 오일 순환 유통로를 개폐 제어하는 구조로 되어, 구동측과 피구동측이 이루는 토크 전달 간극부에서의 오일의 유효 접촉 면적을 증감시켜 구동측에서 피구동측으로의 회전 토크 전달을 제어하도록 하여 이루어지는 팬-커플링 장치가 알려져 있다.

이러한 종류의 외부 제어식 팬-커플링 장치로서는 엔진 또는 차체측에 고정된 전자 코일을 여자(勵磁)함으로써 커플링 장치 내부의 액츄에이터를 작동시켜 팬 회전을 외부에서 제어하는 방식의 외부 제어식 팬-커플링 장치가 있으며, 그 구조는 전자 코일의 여자에 의한 자속을 투자율이 높은 자성체(샤프트, 밸브 부재)의 자로를 통과하여 밸브 부재에 전하고, 다시 전자 코일로 되돌아가는 자기 루프를 구성하여, ECU로부터의 입력 신호에 의해 전압을 전자 코일에 가하여, 이 전자력으로 커플링 장치 내부의 밸브 부재를 개폐하여 토크 전달 오일의 유량을 제어하는 방식으로 된 것이다(미국 특허 제6443283호 참조).

그러나, 상기한 종래의 외부 제어식 팬-커플링 장치의 경우는 이하에 기재하는 결점이 있다.

즉, 외부에 고정된 전자 코일을 여자한 자속을 커플링 장치 내부의 밸브 부재에 전하여 작동시키는 방식의 경우에는, 전자 코일의 여자에 의한 자속을 투자율이 높은 자성체(샤프트, 밸브 부재)의 자로를 통과하여 밸브 부재에 전하고, 다시 전자 코일로 되돌아가는 자기 루프를 구성해야 하기 때문에, 전자 코일, 밸브 부재의 위치 관계에 레이아웃 상의 제약이 있고, 케이스나 밸브 구조가 복잡해지며, 자기 루프를 구성하기 위한 자성체 파트를 커플링 장치 내에 내장함으로써 오일의 누설이 우려되고, 자기 회로가 길기 때문에 자기 누설이 많아지며, 사이즈가 다른 팬-커플링 장치에 대한 시스템 범용성이 부족하다는 것 등의 결점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 외부 제어식 팬-커플링 장치의 결점을 해소하기 위해서 이루어진 것으로서, 전자 코일, 밸브 부재의 위치 관계에 레이아웃 상의 제약이 없고, 케이스나 밸브 구조의 간이화 및 장치의 소형·경량화, 오일의 누설이나 자기 누설의 방지가 도모되며, 시스템 범용성이 풍부한 외부 제어식 팬-커플링 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명에 따른 외부 제어식 팬-커플링 장치는 구동축(회전축체)의 회전을 이용하여 전류를 공급하는 발전부를 그 커플링 장치에 내장하여 밸브 부재를 작동시키는 액츄에이터를 구동하는 방식으로 이루어진 것으로서, 그 요지는 선단에 구 동 디스크를 고착한 회전축체 상에 베어링을 통해 지지된 비자성체의 케이스와 이 케이스에 장착된 커버로 이루어진 밀봉기 박스의 내부를 상기 커버에 고착된 구획판에 의해 오일 저장실과, 상기 구동 디스크를 내장하는 토크 전달실로 구획하여, 상기 토크 전달실과 오일 저장실 사이에 형성된 오일 순환 유통로와, 상기 구획판에 형성된 오일 공급 조정 구멍을 구비하고, 상기 오일 공급 조정 구멍을 개폐하는 밸브 부재를 오일 저장실 내에 구비하여, 그 밸브 부재를 액츄에이터에 의해 작동시켜 상기 오일 순환 유통로를 개폐 제어하는 구조로 하여, 구동측과 피구동측이 이루는 토크 전달 간극부에서의 오일의 유효 접촉 면적을 증감시켜 구동측에서 피구동측으로의 회전 토크 전달을 제어하도록 이루어진 팬-커플링 장치에 있어서, 상기 액츄에이터가 밀봉기 박스의 커버에 장착되고, 외부에 고정된 1차 코일 및 상기 밀봉기 박스에 고정되어 상기 1차 코일에 대향하는 2차 코일을 구비하여, 상기 2차 코일로 유도된 전류에 의해 상기 밀봉기 박스의 커버에 장착된 액츄에이터를 구동하는 구조로 한 것을 특징으로 하는 것이다.

한편, 이 외부 제어식 팬-커플링 장치의 경우는 상기 밸브 부재를 작동시키는 액츄에이터를 소형화하고, 이 소형 액츄에이터를 상기 회전축체와 편심되게 밀봉기 박스의 커버에 장착하여 밸브 부재 개폐 기구를 구성하여도 좋다.

또한, 본 발명에 따른 다른 외부 제어식 팬-커플링 장치는 선단에 구동 디스크를 고착한 회전축체 상에, 베어링을 통해 지지된 비자성체의 케이스와 이 케이스에 장착된 커버로 이루어진 밀봉기 박스의 내부를 상기 구동 디스크에 고착된 구획판에 의해 오일 저장실과, 상기 구동 디스크를 내장하는 토크 전달실로 구획하여, 상기 토크 전달실과 오일 저장실 사이에 형성된 오일 순환 유통로와, 상기 구획판에 형성된 오일 공급 조정 구멍을 구비하고, 상기 오일 공급 조정 구멍을 개폐하는 밸브 부재를 오일 저장실 내에 구비하여, 그 밸브 부재를 액츄에이터에 의해 작동시켜 상기 오일 순환 유통로를 개폐 제어하는 구조로 하고, 구동측과 피구동측이 이루는 토크 전달 간극부에서의 오일의 유효 접촉 면적을 증감시켜 구동측에서 피구동측으로의 회전 토크 전달을 제어하도록 이루어지는 팬-커플링 장치에 있어서, 상기 액츄에이터가 회전축체 내에 배치되어, 그 액츄에이터에 의해 작동하는 제어봉이 그 회전축체 안을 축 방향으로 관통하여 밸브 부재를 제어하는 방식을 이루며, 외부에 고정된 1차 코일 및 상기 회전축체에 고정되어 상기 1차 코일에 대향하는 2차 코일을 구비하여, 상기 2차 코일로 유도된 전류에 의해 상기 회전축체 내에 배치된 액츄에이터를 구동하는 구조로 한 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 장치는 상기 2차 코일로 유도된 교류 전류를 정류기에서 직류로 정류하여 액츄에이터를 구동하는 방식으로 할 수도 있고, 또한 상기 액츄에이터에는 로터리식 솔레노이드 타입 또는 직진식 솔레노이드 타입 중 어느 하나를 이용하여도 좋다.

본 발명의 외부 제어식 팬-커플링 장치는 회전하는 커플링 장치 본체에 비접촉으로 전력을 공급하여, 그 전력으로 밸브 부재 작동용 액츄에이터를 구동시키는 방식이므로, 종래 구조와 같은 복잡한 자기 회로(자기 루프)를 구성할 필요가 없어져 구조의 간이화가 도모되는 동시에 오일 누설의 우려가 거의 없어지고, 또한 자기 누설도 매우 적으며, 또한 전력 공급부(트랜스부)와 액츄에이터 사이는 리드선 에 의해 전기적으로 접속되기 때문에, 양자의 위치 관계에 레이아웃 상의 제약이 매우 적고, 또한 액츄에이터부는 사이즈의 제약이 적기 때문에 범용성이 풍부하며, 게다가, 대형 차량용의 대구경 팬을 구동하기 위해서 대직경의 외부 제어식 팬-커플링 장치가 되어 오일 공급 구멍의 위치가 장치의 회전 중심에서 멀어져도 코일을 대직경으로 할 필요가 없이 소직경의 코일로 작동할 수 있기 때문에 소형·경량화가 가능하고, 레이아웃성도 향상되는 등의 효과를 발휘한다.

본 발명에 있어서, 도 1 내지 도 6은 본 발명에 따른 외부 제어식 팬-커플링 장치의 실시예를 도시한 것으로서, 도 1 및 도 2는 액츄에이터에 로터리식 솔레노이드 타입을 채용한 외부 제어식 팬-커플링 장치를 도시한 종단면도, 도 3 내지 도 6은 액츄에이터에 직진식 솔레노이드 타입을 채용한 외부 제어식 팬-커플링 장치를 도시한 종단면도이다. 도면에서 부호 1은 회전축체(구동축), 2는 밀봉기 박스, 2-1은 케이스, 2-2는 커버, 3은 구동 디스크, 4는 구획판, 5는 오일 저장실, 6은 토크 전달실, 7은 오일 회수용 순환 유통로, 8은 오일 공급 조정 구멍, 9-1∼9-6은 오일 공급용 밸브 부재, 10-1, 10-2는 로터리식 솔레노이드 타입의 액츄에이터, 10-3∼10-6은 직진식 솔레노이드 타입의 액츄에이터, 11은 정류기, 12는 전원 공급 트랜스, 12-1은 1차 코일(전자 코일), 12-2는 2차 코일(전자 코일), 13은 리드선, 14는 밀봉기 박스용 베어링, 15는 1차 코일용 베어링, 16은 팬이다.

즉, 도 1에 도시된 외부 제어식 팬-커플링 장치는 구동부(엔진)의 구동에 의해 회전하는 회전축체(구동축; 1)에 밀봉기 박스용 베어링(14)을 통해 케이스(2-1)와 커버(2-2)로 이루어진 밀봉기 박스(2)가 지지되고, 이 밀봉기 박스(2) 안은 오 일 공급 조정 구멍(8)이 형성된 구획판(4)에 의해 오일 저장실(5)과 토크 전달실(6)로 구획되며, 토크 전달실(6) 내에는 회전축체(1)의 선단에 고착된 구동 디스크(3)가 이 토크 전달실의 내주면과의 사이에 토크 전달 간극이 형성되도록 수납되어 있다.

커버(2-2)에 마련된 오일 회수용 순환 유통로(7)에 의해 회수된 오일이 토크 전달실(6)로 유출되는 오일 공급 조정 구멍(8)을 개폐하는 오일 공급용 밸브 부재(9-1)는 커버(2-2)의 앞면에 마련한 로터리식 솔레노이드 타입의 액츄에이터(10-1)의 제어봉(10-1a)에 부착되어, 이 제어봉(10-1a)의 회동에 의해 구획판(4) 위를 요동하여 오일 공급 조정 구멍(8)을 개폐하는 구조로 되어 있다. 한편, 직진식 솔레노이드 타입의 액츄에이터를 이용한 경우는 제어봉(10-1a)의 전후 이동에 의해 오일 공급 조정 구멍(8)이 개폐된다.

전원 공급 트랜스(12)는 엔진 혹은 차체측에 고정된 1차 코일(12-1)과, 그 커플링 장치의 케이스(2-1)에 고정된 2차 코일(12-2)로 구성되며, 그 작동 원리는 1차 코일(12-1)에 교류 전압(정현파 혹은 직사각형파)을 가하면, 그 1차 코일(12-1)에 흐른 전류에 의해 1차 코일 철심에 오른 나사 법칙에 의해 자속이 발생하고, 그 자속이 회전하는 2차 코일 철심으로 흘러 다시 1차 코일 철심으로 되돌아가는 자기 루프가 형성된다. 이 때, 2차 코일 철심에 흐르는 자속 벡터는 1차 코일(12-1)에 가하는 교류 주파수와 같은 주기로 방향이 변화된다. 그리고, 2차 코일 철심에 흐르는 자속(자계)의 전자(電磁) 유도 작용에 의해 2차 코일(12-2)로 전류가 유도되고, 이 교류 전류가 밀봉기 박스(2) 내에 배선된 리드선(13)을 통해 액츄에이 터(10-1)측으로 흘러 액츄에이터(10-1)에 부설된 정류기(11)에 의해 직류화되어 그 액츄에이터의 구동 전력으로서 오일 공급용 밸브 부재(9-1)를 작동시키는 방식이다. 또한, 교류 액츄에이터를 사용하는 경우는 정류기(11)는 불필요하다.

도 2에 도시된 외부 제어식 팬-커플링 장치는 로터리식 솔레노이드 타입의 액츄에이터(10-2) 및 정류기(11)를 회전축체(구동축; 1)의 내부에 배치하고, 이 액츄에이터(10-2)의 제어봉(10-2a)을 그 회전축체(1)를 축 방향으로 관통하여 오일 공급용 밸브 부재(9-2)를 작동시키는 방식으로 된 것으로서, 그 구조는 선단에 구동 디스크(3)가 고착된 회전축체(구동축; 1)에 밀봉기 박스용 베어링(14)을 통해 지지된 케이스(2-1)와 커버(2-2)로 이루어진 밀봉기 박스(2)의 내부가 상기 구동 디스크(3)에 고착된 오일 공급 조정 구멍(8)을 형성한 구획판(4)에 의해 오일 저장실(5)과, 상기 구동 디스크를 내장하는 토크 전달실(6)로 구획되고, 상기 토크 전달실(6) 내에는 상기 회전축체(1)의 선단에 고착된 구동 디스크(3)가 토크 전달실(6)의 내주면과의 사이에 토크 전달 간극이 형성되도록 수납되어 있다. 그리고, 회전축체(구동축; 1)의 내부에 배치된 로터리식 솔레노이드 타입의 액츄에이터(10-2)의 제어봉(10-2a)이 그 회전축체(1)를 축 방향으로 관통하여 오일 저장실(5) 내로 돌출되고, 상기 구동 디스크(3)에 고착된 구획판(4)에 형성된 오일 공급 조정 구멍(8)을 개폐하는 오일 공급용 밸브 부재(9-2)가 상기 제어봉(10-2a)의 선단에 고착되며, 그 작동은 상기 도 1의 장치와 마찬가지로 액츄에이터(10-2)의 제어봉(10-2a)의 회동에 의해 구획판(4) 위를 요동하여 오일 공급 조정 구멍(8)을 개폐하는 구조로 되어 있다. 또한, 이 팬-커플링 장치의 경우는 전원 공급 트랜스(12)의 2차 코일(12-2)은 회전축체(구동축; 1)에 고정되어 있다. 또한, 이 팬-커플링 장치의 경우는 전원 공급 트랜스(12)의 2차 코일(12-2)이 회전축체(구동축; 1)에 고정되어 있다. 또한, 본 장치의 경우도 직진식 솔레노이드 타입의 액츄에이터를 이용한 경우는 제어봉(10-2a)의 전후 이동에 의해 오일 공급 조정 구멍(8)이 개폐된다.

상기 도 2에 도시된 외부 제어식 팬-커플링 장치와 같이, 로터리식 솔레노이드 타입의 액츄에이터(10-2) 및 정류기(11)를 회전축체(구동축; 1)의 내부에 배치하고, 이 액츄에이터(10-2)의 제어봉(10-2a)을 상기 회전축체(1)를 축 방향으로 관통하여 오일 공급용 밸브 부재(9-2)를 작동시키는 방식인 경우는, 밀봉기 박스(2)보다 고속으로 회전하는 구동 디스크(3)의 구획판(4) 내에 오일 저장실(5)을 가질 수 있기 때문에, 회전축체(구동축; 1)의 고속 회전에 따른 큰 원심력으로 오일을 공급할 수 있게 되어 오일 공급력이 높아짐으로써, 팬 회전 응답이 향상된다. 또한, 중량적으로 무거운 액츄에이터가 커버측에 없으므로 모멘트 하중이 작아져, 액츄에이터를 커버(2-2)에 고정하는 방식의 도 1에 도시된 외부 제어식 팬-커플링 장치에 비하여 종동부[케이스(2-1)와 커버(2-2)로 이루어진 밀봉기 박스(2)]를 지지하는 베어링(14) 및 회전축체(1)를 구동하는 엔진측 구동축(도시하지 않음)의 베어링(도시하지 않음)의 부하를 저감할 수 있어 그 베어링의 내구성이 향상되어, 엔진의 냉각계 전체의 신뢰성이 향상된다.

또한, 전원 공급 트랜스(12)의 2차 코일(12-2)을 회전축체(구동축; 1)에 고정하는 방식의 경우는, 2차 코일(12-2)을 케이스(2-1)에 고정하는 방식의 도 1에 도시된 외부 제어식 팬-커플링 장치에 비하여, 상기와 마찬가지로 종동부[케이스 (2-1)와 커버(2-2)로 이루어진 밀봉기 박스(2)]의 중량을 저감하는 것이 가능해지기 때문에, 그 종동부를 지지하는 베어링(14)의 부하를 저감할 수 있을 뿐만 아니라 그 팬-커플링 장치의 무게 중심 위치를 엔진측으로 치우치게 할 수 있기 때문에, 회전축체(구동축; 1)에 대한 모멘트 하중을 저감할 수 있는 것, 2차 코일(12-2)로부터 액츄에이터(10-2)까지의 리드선(13)의 거리를 단축시킬 수 있기 때문에, 이 팬-커플링 장치의 발열에 의한 전기 저항의 상승을 저감할 수 있는 것 등의 메리트가 있다.

도 3에 도시된 외부 제어식 팬-커플링 장치는 상기 도 1에 도시된 외부 제어식 팬-커플링 장치에 있어서의 로터리식 솔레노이드 타입의 액츄에이터(10-1) 대신에 직진식 솔레노이드 타입의 액츄에이터(10-3)를 채용하는 동시에 오일 공급용 밸브 부재(9-1) 대신에 판 스프링(9-3a)과 전기자(armature; 9-3b)로 이루어진 오일 공급용 밸브 부재(9-3)를 이용한 것으로, 직진식 솔레노이드 타입의 액츄에이터(10-3)의 구동 전력은 도 1에 도시된 전원 공급 트랜스(12)에 의해 리드선(13)을 통해 공급하는 방식으로 된 것이다.

즉, 이 직진식 솔레노이드 타입의 액츄에이터(10-3)를 채용한 외부 제어식 팬-커플링 장치는 판 스프링(9-3a)과 전기자(9-3b)로 이루어진 오일 공급용 밸브 부재(9-3)의 상기 전기자(9-3b)가 액츄에이터(10-3)의 구동부 근방에 위치하도록 그 판 스프링(9-3a) 기단부를 구획판(4)에 부착한다.

상기 구성의 외부 제어식 팬-커플링 장치에 있어서, 직진식 솔레노이드 타입의 액츄에이터(10-3)가 OFF일 때는 오일 공급용 밸브 부재(9-3)의 전기자(9-3b)가 그 판 스프링(9-3a)의 작용에 의해 액츄에이터(10-3)로부터 이격됨으로써 구획판(4)에 형성된 오일 공급 조정 구멍(8)이 열려, 토크 전달실(6)에 오일이 공급되고, 액츄에이터(10-3)가 ON일 때는 전기자(9-3b)가 액츄에이터(10-3)측으로 흡인됨으로써, 그 판 스프링(9-3a)이 구획판(4)에 가압 접촉하여 오일 공급 조정 구멍(8)이 닫혀, 토크 전달실(6)로의 오일 공급이 정지된다.

상기 도 3에 도시된 외부 제어식 팬-커플링 장치의 경우는 작동축을 갖지 않는 직진식 솔레노이드 타입의 액츄에이터(10-3)를 채용함으로써, 팬 회전 응답이 향상될 뿐만 아니라 액츄에이터(10-3) 및 오일 공급용 밸브 부재(9-3)의 내구성 및 엔진의 냉각계 전체의 신뢰성도 보다 향상된다. 또한, 오일의 누출도 전혀 없다.

도 4에 도시된 외부 제어식 팬-커플링 장치는 오일 공급 조정 구멍(8)이 형성된 구획판(4)이 구동 디스크(3)에 고착되어, 직진식 솔레노이드 타입의 액츄에이터(10-4)로의 전력 공급 방식이 상기 도 1에 도시된 방식과 동일한 외부 제어식 팬-커플링 장치에 적용한 것으로, 오일 공급용 밸브 부재의 작동 기구는 상기 도 3에 도시된 것과 마찬가지로 도 1에 도시된 외부 제어식 팬-커플링 장치의 오일 공급용 밸브 부재(9-1) 대신에 판 스프링(9-4a)과 전기자(9-4b)로 이루어진 오일 공급용 밸브 부재(9-4)를 이용하고, 이 오일 공급용 밸브 부재(9-4)의 상기 전기자(9-4b)가 밀봉기 박스(2)의 커버(2-2)에 부착된 액츄에이터(10-4)의 구동부 근방에 위치하도록 그 판 스프링(9-4a) 기단부를 구동 디스크(3)에 고착된 구획판(4)에 부착하여 구성한 것이다.

이 직진식 솔레노이드 타입의 액츄에이터(10-4)를 채용한 외부 제어식 팬-커 플링 장치의 경우는 액츄에이터(10-4)가 OFF일 때는 오일 공급용 밸브 부재(9-4)의 전기자(9-4b)가 상기 판 스프링(9-4a)의 작용에 의해 액츄에이터(10-4)로부터 이격됨으로써, 구동 디스크(3)에 고착된 구획판(4)에 형성된 오일 공급 조정 구멍(8)이 열려, 토크 전달실(6)에 오일이 공급되고, 액츄에이터(10-4)가 ON일 때는 전기자(9-4b)가 액츄에이터(10-4)측으로 흡인됨으로써, 그 판 스프링(9-4a)이 구획판(4)에 가압 접촉하여 오일 공급 조정 구멍(8)이 닫혀, 토크 전달실(6)로의 오일 공급이 정지된다.

이 도 4에 도시된 외부 제어식 팬-커플링 장치는 작동축을 갖지 않는 직진식 솔레노이드 타입의 액츄에이터(10-4)를 채용함으로써, 팬 회전 응답이 향상될 뿐만 아니라 오일 공급 조정 구멍(8)이 형성된 구획판(4)이 밀봉기 박스(2)의 커버(2-2)에 부착된 구조의 외부 제어식 팬-커플링 장치에 비하여, 토크 전달실(6)로 오일을 공급하기 위하여 회전축체(구동축)(1)의 원심력을 이용할 수 있기 때문에 팬 회전 응답이 보다 향상된다.

도 5에 도시된 외부 제어식 팬-커플링 장치는, 오일 공급 조정 구멍(8)이 형성된 구획판(4)이 밀봉기 박스(2)의 커버(2-2)에 고착되어, 직진식 솔레노이드 타입의 액츄에이터(10-5)로의 전력 공급 방식이 상기 도 1에 도시된 방식과 동일한 외부 제어식 팬-커플링 장치에 적용한 것으로, 직진식 솔레노이드 타입의 액츄에이터를 소형화하는 동시에 그 소형 액츄에이터를 회전축체(구동축; 1)와 동심이 아니라 상기 회전축체(구동축; 1)와 편심시켜 오일 공급 조정 구멍(8)을 개폐하는 방식으로 한 것으로, 그 구성은 직진식 솔레노이드 타입의 소형 액츄에이터(10-5)가 밀 봉기 박스(2)의 커버(2-2)의 단부에 부착되고, 밀봉기 박스(2)의 커버(2-2)에 고착된 구획판(4)의 오일 공급 조정 구멍(8)을 통해 오일 공급용 밸브 부재(9-5)가 상기 소형 액츄에이터(10-5)에 스프링(9-5a)을 매개로 탄성 지지된 구조로 된 것이다.

이 직진식 솔레노이드 타입의 소형 액츄에이터(10-5)를 채용한 외부 제어식 팬-커플링 장치의 경우는 액츄에이터(10-5)가 OFF일 때는 오일 공급용 밸브 부재(9-5)가 스프링(9-5a)의 작용에 의해 액츄에이터(10-5)로부터 이격됨으로써, 커버(2-2)에 고착된 구획판(4)에 형성된 오일 공급 조정 구멍(8)이 열려, 토크 전달실(6)로 오일이 공급되고, 액츄에이터(10-5)가 ON일 때는 오일 공급용 밸브 부재(9-5)가 액츄에이터(10-5)측으로 흡인됨으로써, 그 밸브 부재(9-5)가 구획판(4)에 가압 접촉하여 오일 공급 조정 구멍(8)이 닫혀, 토크 전달실(6)로의 오일 공급이 정지된다.

이 도 5에 도시된 외부 제어식 팬-커플링 장치는 작동축을 갖지 않는 직진식 솔레노이드 타입의 소형 액츄에이터(10-5)를 채용하고, 또한 회전축체(구동축; 1)와 편심시켜 오일 공급 조정 구멍(8)을 개폐하는 방식으로 함으로써, 팬 회전 응답의 향상뿐만 아니라 팬-커플링 장치의 소형 경량화와 저비용화가 도모된다.

도 6에 도시된 외부 제어식 팬-커플링 장치는 오일 공급 조정 구멍(8)이 형성된 구획판(4)이 구동 디스크(3)에 고착된 타입의 팬-커플링 장치에 있어서, 직진식 솔레노이드 타입의 액츄에이터(10-6)를 구동 디스크(3)에 부착하고, 또한 판 스프링(9-6a)과 전기자(9-6b)로 이루어진 오일 공급용 밸브 부재(9-6)를 이용하여, 직진식 솔레노이드 타입의 액츄에이터(10-6)의 구동 전력을 도 2에 도시된 전원 공급 트랜스(12)에 의해 리드선(13)을 통해 공급하는 방식으로 한 것이다.

이 직진식 솔레노이드 타입의 액츄에이터(10-6)를 채용한 외부 제어식 팬-커플링 장치의 경우는 판 스프링(9-6a)과 전기자(9-6b)로 이루어진 오일 공급용 밸브 부재(9-6)의 상기 전기자(9-6b)가 액츄에이터(10-6)의 구동부 근방에 위치하도록 그 판 스프링(9-6a) 기단부를 구획판(4)에 부착한다. 또한, 액츄에이터(10-6)의 구동 전력은 회전축체(구동축; 1)에 고정한 전원 공급 트랜스(12)로부터 그 회전축체(구동축; 1)의 내부에 배선한 리드선(13)을 통해 공급하는 방식으로 하였다.

상기 구성의 외부 제어식 팬-커플링 장치에 있어서, 직진식 솔레노이드 타입의 액츄에이터(10-6)가 OFF일 때는 오일 공급용 밸브 부재(9-6)의 전기자(9-6b)가 그 판 스프링(9-6a)의 작용에 의해 액츄에이터(10-6)로부터 이격됨으로써 구획판(4)에 형성된 오일 공급 조정 구멍(8)이 열려, 토크 전달실(6)에 오일이 공급되고, 액츄에이터(10-6)가 ON일 때는 전기자(9-6b)가 액츄에이터(10-6)측으로 흡인됨으로써, 그 판 스프링(9-6a)이 구획판(4)에 가압 접촉하여 오일 공급 조정 구멍(8)이 닫혀, 토크 전달실(6)로의 오일 공급이 정지된다.

이 도 6에 도시된 외부 제어식 팬-커플링 장치의 경우는 작동축을 갖지 않는 직진식 솔레노이드 타입의 액츄에이터(10-6)를 채용함으로써, 도 2 및 도 4에 도시된 팬-커플링 장치와 마찬가지로 팬 회전 응답이 향상될 뿐만 아니라, 전력 공급용 리드선(13)을 회전축체(구동축; 1)의 내부에 배선할 수 있기 때문에, 밀봉기 박스(2)의 케이스(2-1)나 커버(2-2) 안을 통과하여 배선하는 방식에 비하여 리드선(13) 에 작용하는 원심력이 작아서 단선의 우려가 없고, 그 팬-커플링 장치의 발열에 의한 전기 저항의 상승을 저감할 수 있다는 것 등의 메리트가 있다.

본 발명의 장치에 있어서의 전원 공급 트랜스(12)의 1차 코일(12-1)과 2차 코일(12-2)의 레이아웃(배치)으로서는 도 7에 예시한 바와 같이 (a), (b), (c), (d), (e), (f)의 6가지 타입을 생각할 수 있다. 각각의 특징으로는, 도 7의 (a)는 구조가 간단하여 소형 경량화가 도모되고, 비용도 저렴하게 들고, 도 7의 (b)는 소형 경량화가 도모되는 동시에 1차 코일(12-1)에서 2차 코일(12-2)로의 자기 전달 효율이 좋고, 도 7의 (c)는 구조가 간단하여 비용이 저렴하게 드는 동시에 코일의 고정 방법이 용이하고, 도 7의 (d)는 코일의 고정 방법이 용이한 동시에 1차 코일(12-1)에서 2차 코일(12-2)로의 자기 전달 효율이 좋고, 도 7의 (e) 및 (f)는 소형 경량화가 도모되는 동시에 1차 코일(12-1)에서 2차 코일(12-2)로의 자기 전달 효율이 좋다는 것 등을 들 수 있다.

상기 도 1 내지 도 6에 도시된 구성의 팬-커플링 장치에 있어서, 팬(16)의 회전은 하기 (1), (2)에 나타낸 방법에 의해 제어할 수 있다.

(1) ECU가 라디에이터 수온, 흡기온도, 엔진 회전 속도, 액셀 패달을 밟는 깊이, 차량 속도 등의 정보로부터 팬(18)의 회전 속도의 상승이 필요하다고 판단한 경우에는, 전원 공급 트랜스(12)의 1차 코일(12-1)에 교류 전압(정현파 혹은 직사각형파)을 가하여, 액츄에이터(10)를 작동시켜 오일 공급용 밸브 부재(9)를 열어, 팬 회전을 상승시킨다. 팬 회전을 강하시키는 경우는 전원을 OFF로 한다. 또한, 액츄에이터(10)의 설정에 의해 무통전시 OFF/ON, 통전시 ON/OFF 어느 쪽이나 가능해 진다.

(2) 팬 회전을 ECU가 지시하는 임의의 회전 속도로 제어하는 경우는 팬 회전 속도를 피드백 제어한다. 또한, 1차 코일(12-1)측 전원 주파수를 바꿈으로써 2차 코일(12-2)로 유도되는 유도 기전력량을 변화시켜, 액츄에이터(10)의 작동량을 제어하여, 팬 회전을 ECU가 지시하는 임의의 회전 속도로 제어한다.

한편, 로터리식 솔레노이드 타입의 액츄에이터인 경우는 구획판(4)에 형성하는 오일 공급 조정 구멍(8)을 반경 방향 위치와 둘레 방향 위치를 모두 바꾸어 복수 형성함으로써, 반경이 가장 작은 위치의 오일 공급 조정 구멍에서부터 순차적으로 개방시킬 수 있기 때문에, 팬 회전 속도의 다단 제어가 가능하다. 또한, 오일 공급 조정 구멍(8)을 서서히 연속적으로 개방시켜 나감으로써 팬 회전 속도의 선형 제어가 가능하고, 또한 오일 공급 조정 구멍(8)을 서서히 미세하게 다단으로 개방시켜 나감으로써 미세한 팬 회전 속도의 다단 제어도 가능하다.

본 발명의 외부 제어식 팬-커플링 장치는 구동축(회전축체)의 회전을 이용하여 전류를 공급하는 발전부를 그 커플링 장치에 내장하여 밸브 부재를 작동시키는 액츄에이터를 구동하는 방식으로 함으로써, 대형 차량용의 대구경 팬을 구동하는 외부 제어식 팬-커플링 장치라도 코일을 대직경화할 필요가 없고, 장치 전체의 구조의 간이화 및 소형·경량화를 도모할 수 있어 레이아웃성이 향상되며, 소비전력도 저감할 수 있고, 또한 기존의 외부 제어식 팬-커플링 장치에도 용이하게 적용할 수 있다.

Claims

선단에 구동 디스크를 고착한 회전축체 상에 베어링을 통해 지지된 비자성체의 케이스와 이 케이스에 장착된 커버로 이루어진 밀봉기 박스의 내부를 상기 커버에 고착된 구획판에 의해 오일 저장실과, 상기 구동 디스크를 내장하는 토크 전달실로 구획하여, 상기 토크 전달실과 오일 저장실 사이에 형성된 오일 순환 유통로와, 상기 구획판에 형성된 오일 공급 조정 구멍을 구비하고, 상기 오일 공급 조정 구멍을 개폐하는 밸브 부재를 오일 저장실 내에 구비하여, 그 밸브 부재를 액츄에이터에 의해 작동시켜 상기 오일 순환 유통로를 개폐 제어하는 구조로 되어, 구동측과 피구동측이 이루는 토크 전달 간극부에서의 오일의 유효 접촉 면적을 증감시켜 구동측에서 피구동측으로의 회전 토크 전달을 제어하도록 이루어지는 팬-커플링 장치에 있어서,

상기 액츄에이터가 밀봉기 박스의 커버에 장착되고, 외부에 고정된 1차 코일 및 상기 밀봉기 박스에 고정되어 상기 1차 코일에 대향하는 2차 코일을 구비하며, 상기 2차 코일로 유도된 전류에 의해 상기 밀봉기 박스의 커버에 장착된 액츄에이터를 구동하는 구조로 한 것을 특징으로 하는 외부 제어식 팬-커플링 장치.
제1항에 있어서, 상기 밸브 부재를 작동시키는 액츄에이터가 소형이며, 이 소형 액츄에이터가 상기 회전축체와 편심되게 밀봉기 박스의 커버에 장착된 것을 특징으로 하는 외부 제어식 팬-커플링 장치.
선단에 구동 디스크를 고착한 회전축체 상에 베어링을 통해 지지된 비자성체의 케이스와 이 케이스에 장착된 커버로 이루어진 밀봉기 박스의 내부를 상기 구동 디스크에 고착된 구획판에 의해 오일 저장실과, 상기 구동 디스크를 내장하는 토크 전달실로 구획하여, 상기 토크 전달실과 오일 저장실 사이에 형성된 오일 순환 유통로와, 상기 구획판에 형성된 오일 공급 조정 구멍을 구비하고, 상기 오일 공급 조정 구멍을 개폐하는 밸브 부재를 오일 저장실 내에 구비하여, 그 밸브 부재를 액츄에이터에 의해 작동시켜 상기 오일 순환 유통로를 개폐 제어하는 구조로 되어, 구동측과 피구동측이 이루는 토크 전달 간극부에서의 오일의 유효 접촉 면적을 증감시켜 구동측에서 피구동측으로의 회전 토크 전달을 제어하도록 이루어지는 팬-커플링 장치에 있어서,

상기 액츄에이터가 회전축체 내에 배치되며, 이 액츄에이터에 의해 작동하는 제어봉이 그 회전축체 안을 축 방향으로 관통하여 밸브 부재를 제어하는 방식으로 되어, 외부에 고정된 1차 코일 및 상기 회전축체에 고정되어 상기 1차 코일에 대향하는 2차 코일을 구비하여, 상기 2차 코일로 유도된 전류에 의해 상기 회전축체 내에 배치된 액츄에이터를 구동하는 구조로 한 것을 특징으로 하는 외부 제어식 팬-커플링 장치.
제1항에 있어서, 상기 2차 코일로 유도된 교류 전류를 정류기에서 직류로 정류하여 액츄에이터를 구동하는 방식으로 된 것을 특징으로 하는 외부 제어식 팬-커 플링 장치.
제2항에 있어서, 상기 2차 코일로 유도된 교류 전류를 정류기에서 직류로 정류하여 액츄에이터를 구동하는 방식으로 된 것을 특징으로 하는 외부 제어식 팬-커플링 장치.
제3항에 있어서, 상기 2차 코일로 유도된 교류 전류를 정류기에서 직류로 정류하여 액츄에이터를 구동하는 방식으로 된 것을 특징으로 하는 외부 제어식 팬-커플링 장치.
제1항에 있어서, 상기 액츄에이터에는 로터리식 솔레노이드 타입 또는 직진식 솔레노이드 타입 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 외부 제어식 팬-커플링 장치.
제2항에 있어서, 상기 액츄에이터에는 로터리식 솔레노이드 타입 또는 직진식 솔레노이드 타입 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 외부 제어식 팬-커플링 장치.
제3항에 있어서, 상기 액츄에이터에는 로터리식 솔레노이드 타입 또는 직진식 솔레노이드 타입 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 외부 제어식 팬- 커플링 장치.
제4항에 있어서, 상기 액츄에이터에는 로터리식 솔레노이드 타입 또는 직진식 솔레노이드 타입 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 외부 제어식 팬-커플링 장치.
제5항에 있어서, 상기 액츄에이터에는 로터리식 솔레노이드 타입 또는 직진식 솔레노이드 타입 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 외부 제어식 팬-커플링 장치.
제6항에 있어서, 상기 액츄에이터에는 로터리식 솔레노이드 타입 또는 직진식 솔레노이드 타입 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 외부 제어식 팬-커플링 장치.