KR20070038186A - 바이메탈 작동형 냉각팬 클러치의 응답성 향상 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각수온 감지 바이메탈 작동형 유체식 냉각팬 클러치의 응답성 향상을 위한 구조에 관한 것으로서, 냉각팬 클러치의 전면부에 바이메탈 전방으로 위치하도록 에어가이드 일체형의 바이메탈용 팬을 장착하여, 이 바이메탈용 팬이 냉각팬과 함께 회전되면서 그 흡입력에 의해 전방의 라디에이터를 통과한 공기가 냉각팬 클러치 중심위치의 바이메탈쪽으로 통풍될 수 있게 함으로써, 바이메탈이 냉각수온을 보다 빠르게 감지하여 동작할 수 있게 하고, 이에 따라 냉각팬 클러치의 응답성을 향상시키게 되는 바이메탈 작동형 냉각팬 클러치의 응답성 향상 구조에 관한 것이다.

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Description

바이메탈 작동형 냉각팬 클러치의 응답성 향상 구조{Responsibility improving structure of bimetal driving type cooling fan clutch}

도 1은 종래의 바이메탈 작동형 유체식 냉각팬 클러치가 적용된 냉각시스템을 나타낸 측면도,

도 2는 종래의 바이메탈 작동형 냉각팬을 도시한 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 응답성 향상 구조가 적용된 냉각시스템을 도시한 측면도,

도 4는 본 발명에 따른 응답성 향상 구조가 적용된 냉각팬을 도시한 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 응답 향상 구조로서 바이메탈용 팬의 분리상태도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 라디에이터 20 : 냉각팬

22 : 냉각팬 클러치 23 : 바이메탈

25 : 바이메탈용 팬 26 : 에어가이드

26a : 결합부 26b : 배기구멍

27 : 팬

본 발명은 바이메탈 작동형 냉각팬 클러치의 응답성 향상 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 바이메탈의 온도 감지를 용이하게 하기 위하여 냉각팬 클러치의 전면부에 바이메탈 전방으로 위치하도록 에어가이드 일체형의 바이메탈용 팬을 장착하여, 이 바이메탈용 팬이 냉각팬과 함께 회전되면서 냉각팬 클러치 중심위치의 바이메탈쪽으로 전방의 라디에이터를 통과한 공기가 통풍될 수 있게 함으로써, 바이메탈이 냉각수온을 보다 빠르게 감지하여 동작할 수 있게 하고, 이에 따라 냉각팬 클러치의 응답성을 향상시키게 되는 바이메탈 작동형 냉각팬 클러치의 응답성 향상 구조에 관한 것이다.

일반적으로 엔진이란 열에너지를 기계적인 일로 바꾸는 장치이며, 열에너지를 기계적인 일로 바꾸기 위해 그 매체로 작동물질이 필요하다.

이 작동물질에 열에너지를 공급하는 방식에 따라 내연기관과 외연기관으로 나눌 수 있으며, 이중 엔진 내부에서 연소가 이루어지는 내연기관에서의 작동물질은 혼합기 및 연소가스가 된다.

내연기관은 혼합기 자체가 보유한 화학적 에너지를 엔진 내부에서 연소에 의해 열에너지로 바꾸어 그 연소가스가 팽창할 때의 일을 직접 이용하는 것으로, 연소가스의 팽창력(폭발력)을 이용하여 크랭크 축을 회전시키고, 이 크랭크 축의 회전력을 동력원으로 제공하게 된다.

내연기관의 대표적인 예가 자동차에서 널리 사용되고 있는 가솔린 엔진(LPG 엔진)이나 디젤 엔진이다.

한편, 내연기관 본체에는 윤활장치, 냉각장치, 연료장치, 흡/배기장치 등이 구비되며, 엔진의 과열을 방지하여 적당한 온도로 유지시켜주는 냉각장치가 구비된다.

이러한 냉각장치에서는 라디에이터에서 냉각된 냉각수가 워터펌프에 의해 엔진 본체에 형성된 워터재킷으로 공급되고, 워터재킷으로 공급된 냉각수는 워터재킷 내를 순환하면서 열을 흡수한 다음 일정 온도 이상이 되면 서모스탯의 개방으로 다시 라디에이터로 들어가 냉각이 이루어지는 과정으로 엔진을 냉각시키게 된다.

그리고, 상기 라디에이터의 후방으로는 냉각팬이 설치되는데, 이 냉각팬에 의해 외부의 차가운 공기가 흡입되면서 라디에이터를 통과하도록 하여 냉각수가 빠르게 냉각되도록 한다.

이러한 냉각장치에서 종래에는 냉각팬을 엔진의 시동 중에는 항시 회전하도록 하였으나, 이와 같이 하는 경우 엔진이 냉각된 상태에서도 냉각팬이 계속 회전하여 불필요하게 엔진의 동력을 소비하므로, 최근에는 전동식 혹은 유체식 클러치를 적용한 냉각팬이 사용되고 있다.

상기 전동식 팬에서는 수온센서로 냉각수온을 감지하여 일정 온도에 도달하면 모터가 동작하면서 냉각팬을 회전시키고, 일정 온도 이하로 내려가면 모터가 정지하면서 냉각팬의 회전을 정지시킨다.

그리고, 유체식 클러치를 이용한 냉각팬은 냉각팬과 워터펌프 사이에 유체 클러치를 설치하여 엔진의 온도에 따라 유체 클러치에 공급되는 오일의 양을 조절함으로써 냉각팬의 회전속도가 가감되도록 한 것이다.

그러나, 상기와 같은 전동식 또는 유체식 클러치 냉각팬은 다수의 부품이 소요되어 구성 및 작용이 복잡해지며, 이에 따라 제조 및 조립작업이 어려워 생산성이 저하되고 제조원가가 상승하는 문제점을 내포하고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 라디에이터에서 발생되는 온도에 따라 수축 및 팽창하는 바이메탈이 설치되고 이 바이메탈의 신축작용에 의해 냉각팬의 회전을 단속하는 바이메탈 작동형 냉각팬 클러치가 제안되었다.

도 1은 종래의 바이메탈 작동형 유체식 냉각팬 클러치가 적용된 냉각시스템을 나타낸 측면도이고, 도 2는 종래의 바이메탈 작동형 냉각팬을 도시한 사시도이다.

도 1의 화살표는 냉각팬(20)에 의한 냉각풍의 경로를 나타낸다.

도 1에 도시한 바와 같이, 수냉식 냉각시스템을 채용한 자동차에서는 라디에이터(10) 후방에 냉각팬(20)을 설치하여 이 냉각팬 구동에 의해 외기를 강제 통풍시켜 정차시와 저속주행시에도 충분한 냉각효과를 얻도록 하고 있고, 냉각팬(20)을 지지함과 동시에 흡입효율을 증대하기 위하여 쉬라우드(24)를 설치하고 있다.

또한, 냉각팬(20)은 4 ~ 6개의 날개(21)를 가지고 있으며, 바이메탈(23)의 신축작용에 의해 냉각팬의 회전을 단속하는 냉각팬 클러치(22)가 냉각팬(20)의 중심부에 설치되어 있고, 냉각팬 클러치(22)의 전면부 중심에 바이메탈(23)이 설치되어 있다.

종래의 유체식 냉각팬 클러치에서는 냉각팬 클러치(22)의 전면부에 장착된 바이메탈(23)이 라디에이터(10)에서 방사되는 온도를 감지하여 바이메탈에 연결된 냉각팬 클러치(22) 내부의 밸브를 움직이고, 이에 의해 내부의 작동유가 작동실과 저장실 사이를 이동하게 되면서 유체의 마찰력에 의해 냉각팬 클러치가 온(on)/오프(off) 작동하게 된다.

그러나, 이러한 종래의 냉각팬 클러치(22)에서는 바이메탈(23)이 냉각팬 클러치(22)의 전면부 중심에 위치하고 냉각팬 클러치의 중심에는 냉각팬(20)의 회전시에 라디에이터(10)를 통과한 공기가 지나지 않으므로(도 1의 화살표 참조), 바이메탈(23)이 라디에이터(10)의 수온을 감지하고 팽창 및 수축하여 밸브를 작동시키는데 상당한 시간을 필요로 하게 된다.

즉, 종래의 냉각팬 클러치가 가지는 문제점은 다음과 같다.

1)구조상 바이메탈(23)이 냉각팬 클러치(22)의 중심부에 있어야 하므로 바이메탈의 온도 감지 속도가 늦어 냉각팬 클러치의 응답성이 좋지 않다.

2)냉각팬 클러치(22)의 응답성이 좋지 않으므로 냉각팬(20)의 작동 온(on) 시점이 늦어서 차량 냉각성능에 악영향을 미친다.

3)냉각팬(20)의 작동으로 라디에이터(10)의 수온이 떨어져 냉각팬이 오프(off)되어야 할 시점에도 오프되지 않으므로 냉각팬의 작동이 계속되면서 불필요한 엔진 동력을 사용하게 되고, 결국 차량 연비가 나빠진다.

4)특히 엔진이 차량 후부에 있는 중, 대형버스의 경우, 전면풍(주행풍)을 이용한 자연냉각이 불가하므로 상기와 같은 현상의 영향을 더욱 많이 받으며, 이에 따라 최근에는 복잡하고 가격이 비싼 전자식 팬 클러치를 사용하려고 시도하는 추세이다.

5)대형버스에서 엔진 출력은 고마력화되고 있으나 냉각과 관련된 주변환경이 악화됨에 따라서 냉각팬 클러치(22)의 응답성 불만이 냉각성능 저하에 악영향을 미치고 있는 상태이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 냉각팬 클러치의 전면부에 바이메탈 전방으로 위치하도록 에어가이드 일체형의 바이메탈용 팬을 장착하여, 이 바이메탈용 팬이 냉각팬과 함께 회전되면서 그 흡입력에 의해 전방의 라디에이터를 통과한 공기가 냉각팬 클러치 중심위치의 바이메탈쪽으로 통풍될 수 있게 함으로써, 바이메탈이 냉각수온을 보다 빠르게 감지하여 동작할 수 있게 하고, 이에 따라 냉각팬 클러치의 응답성을 향상시키게 되는 바이메탈 작동형 냉각팬 클러치의 응답성 향상 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 바이메탈 작동형 냉각팬 클러치의 응답성 향상 구조는, 바이메탈 작동형 냉각팬 클러치의 응답성을 향상시키기 위하여 냉각팬 클러치 전면부에 바이메탈 전방으로 위치하도록 별도의 바이메탈용 팬을 장착하여, 그 흡입작용에 의해 냉각팬 클러치 중심에서 상기 바이메탈쪽으로 전방의 라디에이터를 통과한 공기가 통풍되도록 한 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 바이메탈용 팬은 냉각팬 클러치 전면부에 고정되는 부분이면서 전방으로부터 도입되는 공기를 후방으로 유도하여 바이메탈쪽으로 안내하는 원통형의 에어가이드와, 다수개의 날개를 가지며 상기 에어가이드 내측에 일체로 설치되는 팬으로 구성되어 냉각팬과 함께 회전되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 에어가이드에서 바이메탈쪽 후부 측면에는 라디에이터를 통과하여 에어가이드 내측에서 팬에 의해 후방으로 안내된 후 바이메탈에 열을 전달한 공기가 빠져나갈 수 있게 다수개의 배기구멍이 원주방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 냉각수온 감지 바이메탈 작동형 유체식 냉각팬 클러치의 응답성 향상을 위한 구조에 관한 것으로서, 바이메탈의 온도 감지를 용이하게 하기 위하여 냉각팬 클러치의 전면부에 바이메탈 전방으로 위치하도록 에어가이드 일체형의 바이메탈용 팬을 장착하여 냉각팬 클러치의 응답성을 극대화한 기술로, 차량의 냉각성능 향상 및 연비 저감에 유용한 기술이다.

도 3은 본 발명에 따른 응답성 향상 구조가 적용된 냉각시스템을 도시한 측면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 응답성 향상 구조가 적용된 냉각팬을 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 응답 향상 구조로서 바이메탈용 팬의 분리상태도 이다.

도 3은 본 발명에 따른 응답성 개선 구조, 즉 바이메탈용 보조팬이 설치된 바이메탈 온도감지형 유체식 냉각팬 클러치가 적용된 냉각시스템을 나타낸다.

도시한 바와 같이, 냉각시스템의 주요 구성품은 종래의 냉각시스템과 동일하나, 응답성을 개선한 냉각팬 클러치(22)가 사용된다.

본 발명에 따른 응답성 개선을 위한 냉각팬 클러치의 구조는 기존 냉각팬 클러치(22)의 전면부에 바이메탈(23)의 온도 감지 및 반응속도를 높이기 위한 별도의 바이메탈용 팬(25)을 장착한 구조이다.

이 바이메탈용 팬(25)은 냉각팬 클러치(22)의 전면부에 장착되며, 특히 바이메탈(23)의 전방으로 위치하도록 설치된다.

상기 바이메탈용 팬(25)은 상기 냉각팬 클러치(22)의 전면부에 고정되는 부분이면서 전방에서 도입되는 공기를 후방으로 유도하여 바이메탈(23)쪽으로 안내하는 원통형의 에어가이드(26)와, 다수개의 날개를 가지며 상기 에어가이드(26) 내측에 일체로 설치되는 팬(27)으로 구성된다.

상기 바이메탈용 팬(25)은 냉각팬 클러치(22)의 전면부에 일체형 또는 분리형으로 장착될 수 있으며, 에어가이드(26)에서 바이메탈(23)쪽의 후방 끝부분에 결합부(26a)가 형성되어, 이 결합부(26a)가 냉각팬 클러치(22)의 전면부에 볼팅되거나 그 외에 클립이나 끼움식 체결구조 등과 같은 기타 공지된 형태의 체결수단에 의해 결합된다.

또한, 상기 에어가이드(26)에서 바이메탈(23)쪽의 후부 측면에는 라디에이터 (10)를 통과하여 에어가이드 내측에서 팬(27)에 의해 안내된 후 바이메탈(23)에 열을 전달한 공기가 빠져나갈 수 있도록 다수개의 배기구멍(26b)이 원주방향을 따라 일정 간격으로 형성된다.

이와 같이 하여, 냉각팬(20)이 회전될 경우 이에 장착된 바이메탈용 팬(25)은 냉각팬(20)과 일체로 회전되며, 이때 냉각팬(20)과 바이메탈용 팬(25)이 동일한 방향 및 회전수로 일체 회전되게 된다.

특히, 냉각팬(20)이 회전할 때 바이메탈용 팬(25)이 함께 회전되면서 도 3의 화살표로 나타낸 바와 같이 바이메탈용 팬(25)의 흡입작용에 의해 라디에이터(10)를 통과한 공기가 냉각팬 클러치(22)의 중심위치, 즉 바이메탈(23) 위치로 흡입되어진다.

결국, 상기와 같이 냉각팬(20)의 회전시에 전방의 바이메탈용 팬(25)에 의하여 후방의 바이메탈(23)쪽으로 라디에이터(10)를 통과한 공기가 강제 송풍되면서 상기 바이메탈(23)이 냉각수온을 보다 빠르게 감지하고 동작할 수 있게 되며, 이에 따라 냉각팬 클러치(22)의 응답성이 극대화될 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 바이메탈 작동형 냉각팬 클러치의 응답성 향상 구조에 의하면, 바이메탈의 온도 감지를 용이하게 하기 위하여 냉각팬 클러치의 전면부에 바이메탈 전방으로 위치하도록 에어가이드 일체형의 바이메탈용 팬을 장착하여, 이 바이메탈용 팬이 냉각팬과 함께 회전되면서 그 흡입력에 의해 전방의 라디에이터를 통과한 공기가 냉각팬 클러치 중심위치의 바이메탈쪽으로 통풍될 수 있게 함으로써, 다음과 같은 효과가 있게 된다.

1)냉각팬의 회전시에 전방의 바이메탈용 팬에 의하여 후방의 바이메탈쪽으로 라디에이터를 통과한 공기가 강제 송풍되면서 상기 바이메탈이 냉각수온을 보다 빠르게 감지하고 동작할 수 있게 되며, 이에 따라 냉각팬 클러치의 응답성이 극대화될 수 있게 된다.

2)냉각팬 클러치의 응답성이 개선되므로 차량의 냉각성능을 최적화할 수 있다.

3)냉각팬 클러치의 응답속도가 빨라지면서 엔진 동력의 소모를 줄일 수 있어 차량 연비가 저감되는 효과가 있게 된다.

4)기존 유체식 냉각팬 클러치의 문제점이 해결되어 전자식 냉각팬 클러치를 대체할 수 있으므로 원가 절감이 가능하고, 차량의 경쟁력을 높일 수 있다.

Claims (3)

1. 바이메탈 작동형 냉각팬 클러치의 응답성을 향상시키기 위하여 냉각팬 클러치 전면부에 바이메탈 전방으로 위치하도록 별도의 바이메탈용 팬을 장착하여, 그 흡입작용에 의해 냉각팬 클러치 중심에서 상기 바이메탈쪽으로 전방의 라디에이터를 통과한 공기가 통풍되도록 한 것을 특징으로 하는 바이메탈 작동형 냉각팬 클러치의 응답성 향상 구조.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 바이메탈용 팬은 냉각팬 클러치 전면부에 고정되는 부분이면서 전방으로부터 도입되는 공기를 후방으로 유도하여 바이메탈쪽으로 안내하는 원통형의 에어가이드와, 다수개의 날개를 가지며 상기 에어가이드 내측에 일체로 설치되는 팬으로 구성되어 냉각팬과 함께 회전되는 것을 특징으로 하는 바이메탈 작동형 냉각팬 클러치의 응답성 향상 구조.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 에어가이드에서 바이메탈쪽 후부 측면에는 라디에이터를 통과하여 에어가이드 내측에서 팬에 의해 후방으로 안내된 후 바이메탈에 열을 전달한 공기가 빠 져나갈 수 있게 다수개의 배기구멍이 원주방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 바이메탈 작동형 냉각팬 클러치의 응답성 향상 구조.

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