KR20130014574A

KR20130014574A - 고반응형 유체식 팬·커플링 장치

Info

Publication number: KR20130014574A
Application number: KR1020127030634A
Authority: KR
Inventors: 마사토 야마다; 히로키 스가와라
Original assignee: 우수이 고쿠사이 산교 가부시키가이샤
Priority date: 2010-04-28
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2013-02-07
Also published as: WO2011136102A1; EP2565484B1; CN102859221A; EP2565484A1; EP2565484A4; JP5522677B2; US8991581B2; US20130037371A1; BR112012027091A2; CN102859221B; JP2011231896A; KR101422986B1

Abstract

본 발명은 오일의 비뉴턴 유체의 특성을 이용하는 것에 의해, 제어 신호에 의한 팬 회전의 반응 속도가 우수한 고반응형 유체식 팬·커플링 장치의 제공을 목적으로 한다.
구동 디스크를 고착한 회전축에 지지된 밀봉기 하우징의 내부를, 칸막이판에 의해 오일 저장실과, 상기 구동 디스크를 내장하는 토크 전달실로 구획하고, 토크 전달실 내에 공급된 오일에 의해 구동 토크를 피구동측에 전달하도록 하며, 전자석에 의해 작동시키는 밸브 부재에 의해 오일의 유통로를 개폐 제어하는 구조로 된 팬·커플링 장치에서, 구동 디스크에, 오일의 비뉴턴 유체의 특성을 이용하여 오일 저장실내의 오일을 퍼내는 기구를, 상기 칸막이판의 오일 공급 조정 구멍과 서로 대향하여 설치하는 것을 특징으로 한다.

Description

고반응형 유체식 팬·커플링 장치{HIGH REACTION TYPE FLUID FAN COUPLING DEVICE}

본 발명은, 일반적으로 자동차 등에서의 기관 냉각용의 팬 회전을, 외부 주위의 온도 변화 또는 회전 변화에 추종하여 제어하는 방식의 유체식 팬 클러치에 관한 것이며, 더 자세하게는 제어 신호에 의한 팬 회전의 반응의 신속화를 도모하는 고반응형 유체식 팬·커플링 장치에 관한 것이다.

종래, 자동차 등에서의 기관 냉각용의 팬 회전을 제어하여 냉각 송풍량을 기관에 공급하는 팬·커플링 장치로서는, 온도 감응형, 외부 제어 타입 등이 있고, 온도 감응형으로서는 예컨대, 케이스와 커버를 포함하는 밀봉기 하우징의 내부를, 오일의 공급 조정 구멍을 갖는 칸막이판에 의해 오일 저장실과, 구동 디스크를 내장하는 토크 전달실로 구획하며, 회전시의 오일을 집류(集溜)하는 구동 디스크의 외주벽부에 대향하는 밀봉기 하우징측의 내주벽면의 일부에 댐과, 이것에 연속하여 토크 전달실부터 오일 저장실 사이에 순환 유통로를 형성하고, 외부 주위의 온도 등이 설정값을 초과하면 상기 칸막이판의 공급 조정 구멍을 개방하며, 설정값 이하에서는 상기 칸막이판의 공급 조정 구멍을 폐쇄하는 밸브 부재를 내부에 구비하고, 구동 디스크와 상기 밀봉기 하우징의 외측 부근의 대향 벽면에 설치한 토크 전달 간극부에서의 오일의 유효 접촉 면적을 증감시켜, 구동측으로부터 피구동측의 밀봉기 하우징측에의 토크 전달을 제어하는 것이 있다. 이 종류의 팬·커플링 장치는, 스트립 타입 또는 코일 타입의 바이메탈(bimetal)에 의해 분위기 온도를 검출하고, 이 검출값에 따라 상기 오일 공급 조정 구멍의 개방도를 조정하는 방식이 일반적이다(특허문헌 1 참조). 또한 외부 제어 타입으로서는, 기본 구조는 상기 온도 감응형 팬·커플링 장치와 마찬가지이지만, 이 타입은, 상기 칸막이판의 오일 공급 조정 구멍을 개폐하는 밸브 부재를 자성재제로 하여, 외부에 설치한 전자석으로 상기 자성을 갖는 밸브 부재를 제어하는 방식이며, 그 구조로서는, 예컨대 밀봉기 하우징의 전면측 또는 후면측에 한 쌍의 전자석을 설치하고, 그 전자석에 대향하여 상기 칸막이판의 오일 공급 조정 구멍을 개폐하는 자성을 갖는 밸브 부재를 설치한 것이 있다(특허문헌 3～6 등 참조).

특허문헌 1: 일본 특허 공고 소63-21048호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 평3-61727호 공보 특허문헌 3: 일본 특허 공개 제2002-81466호 공보 특허문헌 4: 일본 특허 공개 제2003-239741호 공보 특허문헌 5: 일본 특허 공개 제2004-340373호 공보 특허문헌 6: 일본 특허 공개 제2006-112466호 공보

상기한 종래의 유체식 팬·커플링 장치는, 칸막이판의 오일 공급 조정 구멍으로부터, 오일 저장실로부터 토크 전달실에 공급되는 오일에 의해 구동 디스크의 구동 토크가 밀봉기 하우징(케이스)에 전달되어, 이 밀봉기 하우징에 부착된 팬이 회전하는 구조로 되어 있기 때문에, 밸브 부재에 의해 개폐되는 오일 공급 조정 구멍이 종동측에 설치되어 있다. 이 때문에, 이 종류의 종래의 유체식 팬·커플링 장치의 경우는, 팬의 저회전시(OFF 회전)에는 원심력이 약해지고, 그것에 따라 오일의 공급량도 적어지기 때문에, 팬 회전을 올릴 때의 반응이 늦어져 팬을 고속으로 회전시키는 데 시간을 요한다고 하는 결점이 있다. 또한 스노우 플로우 차량(눈을 치우기 위한 제설판을 프론트 그릴 앞에 설치한 차량)에서는, 프론트 그릴 전면(前面)의 풍속이 주위의 풍속보다 늦어져, 엔진룸내와 프론트 그릴 주위에서 압력차가 발생하고, 또는 바닥 밑에서부터의 회오리바람에 의해 팬과 역방향의 바람의 흐름을 발생시키며, 그것에 의해 팬의 회전이 현저히 낮아져, 팬 회전을 올릴 때의 반응이 늦어지거나 또는 반응하지 않아, 팬의 회전이 오르지 않고 오버 히트되어 버린다고 하는 결점이 있다.

본 발명은, 상기한 종래의 유체식 팬·커플링 장치의 결점을 해소하기 위해 이루어진 것으로, 오일의 비뉴턴 유체(non-Newtonian fluid)의 특성을 이용하는 것에 의해, 제어 신호에 의한 팬 회전의 반응 속도가 우수한 고반응형 유체식 팬·커플링 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명에 따른 고반응형 유체식 팬·커플링 장치는, 오일의 비뉴턴 유체의 특성을 이용한 오일을 퍼내는 기구를 토크 전달실내의 구동 디스크에 설치한 구성으로 이룬 것으로, 그 요지는, 선단부에 구동 디스크를 고착한 회전축체 위에 베어링을 통해 지지된 밀봉기 하우징의 내부를, 오일의 공급 조정 구멍을 갖는 칸막이판에 의해 오일 저장실과, 상기 구동 디스크를 내장하는 토크 전달실로 구획하고, 회전시의 오일을 집류하는 구동 디스크의 외주벽부에 대향하는 밀봉기 하우징의 내주벽면의 일부에 댐과, 이것에 연속하여 토크 전달실과 오일 저장실 사이에 오일 순환 유통로가 형성되며, 외부 주위의 온도가 설정값을 초과하면 상기 칸막이판의 오일 공급 조정 구멍을 개방하고, 설정값 이하에서는 폐쇄하는 밸브 부재를 구비하며, 구동측과 피구동측이 이루는 토크 전달 간극부에서의 오일의 유효 접촉 면적을 증감시켜 구동측으로부터 피구동측에의 회전 토크 전달을 제어하도록 하여 이루어지는 팬·커플링 장치에서, 상기 구동 디스크에 오일의 비뉴턴 유체의 특성을 이용하여 오일 저장실내의 오일을 퍼내는 기구를, 상기 칸막이판의 공급 조정 구멍과 서로 대향하여 설치한 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 뉴턴 유체의 운동 방향은, 힘이 걸리는 일 방향으로만 작용하기 때문에, 오일이 분산 공동화(오일막 끊김)되어 버리는 데 대하여, 비뉴턴 유체의 운동 방향은, 힘이 걸리는 방향 및 수직·수평 방향으로도 동시에 힘이 작용하기 때문에 분산 공동화(오일막 끊김)되지 않는다(비뉴턴 유체의 특성).

본 발명의 상기 오일 저장실내의 오일을 퍼내는 기구는, 상기 구동 디스크의 배면에 설치한, 이 디스크와 일체 또는 별개 부재의 링 또는 링형 돌기로 구성하는 것을 특징으로 하는 것으로, 그 링 또는 링형 돌기는, 칸막이판의 오일 공급 조정 구멍과 대향하는 면에 평탄면을 가지며, 칸막이판과 원하는 간극(갭)을 이격하여 설치된다. 또한, 상기 링 또는 링형 돌기는, 칸막이판의 오일 공급 조정 구멍과 대향하는 평탄면에 방사형 홈을 갖는 것을 바람직한 양태로 하고, 상기 링 또는 링형 돌기는, 금속제 또는 합성 수지제 또는 고무제(예컨대 불소계 고무 등)의 것을 더 이용할 수 있다.

또한, 상기 링 또는 링형 돌기와 칸막이판 사이에 형성하는 간극(갭)은, 기본적으로는 작은 쪽이 전단력(마찰력)이 커지기 때문에 반응은 좋아진다. 그 반응성을 고려하면, 이 간극(갭)의 최적값으로서는, 특별히 한정하는 것이 아니지만, 0.3 ㎜～0.7 ㎜ 정도가 바람직하다. 그 이유는, 0.3 ㎜ 미만에서는 팬의 고회전시의 원심력에 의한 큰 오일의 공급이, 칸막이판의 오일 공급 조정 구멍에 근접하는 이 링 또는 링형 돌기에 의해 방해되어, 충분히 오일이 공급되지 않아 최고 회전수에 도달할 수 없는 경우가 있고, 한편, 0.7 ㎜를 초과하면 이 링 또는 링형 돌기와 오일의 전단력에 의한 오일을 퍼내는 효과가 현저히 손상되어, 팬 회전을 올릴 때의 반응 속도를 빠르게 하는 효과를 기대할 수 없게 되기 때문이다.

본 발명에 따른 고반응형 유체식 팬·커플링 장치는, 오일의 비뉴턴 유체의 특성을 이용한 오일을 퍼내는 기구를 토크 전달실내의 구동 디스크에 설치한 것에 의해, 구동 디스크와 일체로 회전하는 링 또는 링형 돌기의 작용으로 오일 저장실내의 오일이 퍼내어지기 때문에, 팬의 저회전시에서도 토크 전달실내에의 오일의 공급량이 증가하여, 제어 신호에 의한 팬 회전의 반응의 신속화를 도모할 수 있다고 하는 우수한 효과를 나타내며, 오일을 퍼내는 기구를 구성하는 링 또는 링형 돌기는, 기존의 유체식 팬·커플링 장치에도 큰 비용 상승을 초래하지 않고 용이하게 적용할 수 있는 이점을 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 고반응형 유체식 팬·커플링 장치의 일 실시예를 도시하는 종단면 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고반응형 유체식 팬·커플링 장치의 주요부를 확대하여 도시하는 종단면 측면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 도 2에 상당하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 링 또는 링형 돌기의, 칸막이판의 오일 공급 조정 구멍과 대향하는 면의 형상의 종류를 예시한 것으로, (A)는 편평한 평탄면, (B)는 평탄면에 방사형 홈을 형성한 것, (C)는 평탄면에 방사형 돌기를 형성한 것, (D)는 평탄면에 라비린스(labyrinth)를 형성한 것을 각각 도시하는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 링 또는 링형 돌기의 단면 구조의 일례를 도시하는 설명도로, (A)는 칸막이판의 오일 공급 조정 구멍과 대향하는 면의 외단부면측을 비스듬하게 커팅한 경사면을 갖는 단면 구조를, (B)는 마찬가지로 칸막이판의 오일 공급 조정 구멍과 대향하는 면의 외단부면측을 계단형으로 커팅한 단차를 갖는 단면 구조를, 각각 도시하는 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에서의 통상의 OFF 회전(500 rpm)시의 전자석을 여자하여 토크 전달까지의 반응 속도를 조사한 결과를 도시하는 도면이다.
도 7은 마찬가지로 실시예 1에서의 스노우 플로우 차량에서의 문제를 상정한 OFF 회전(150 rpm)으로 제어한 상태로부터 전자석을 여자하여 토크 전달까지의 반응 속도를 조사한 결과를 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예 2에서의 통상의 OFF 회전(500 rpm)시에 전자석을 여자하여 토크 전달까지의 반응 속도를 조사한 결과를 도시하는 도면이다.
도 9는 마찬가지로 실시예 2에서의 스노우 플로우 차량에서의 문제를 상정한 OFF 회전(150 rpm)으로 제어한 상태로부터 전자석을 여자하여 토크 전달까지의 반응 속도를 조사한 결과를 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예 3에서의 통상의 OFF 회전(500 rpm)시의 전자석을 여자하여 토크 전달까지의 반응 속도를 조사한 결과를 도시하는 도면이다.
도 11은 마찬가지로 실시예 3에서의 스노우 플로우 차량에서의 문제를 상정한 OFF 회전(150 rpm)으로 제어한 상태로부터 전자석을 여자하여 토크 전달까지의 반응 속도를 조사한 결과를 도시하는 도면이다.

도 1에 도시하는 고반응형 유체식 팬·커플링 장치(외부 제어식)는, 구동부(엔진)의 구동에 의해 회전하는 회전축체(구동축)(1)에, 베어링(13)을 통해 케이스(2-1)와 커버(2-2)를 포함하는 밀봉기 하우징(2)이 지지되고, 이 밀봉기 하우징(2)내에는 오일 공급 조정 구멍(8)을 갖는 칸막이판(4)으로 오일 저장실(5)과 토크 전달실(6)로 구획되며, 토크 전달실(6)내에는 회전축체(1)의 선단에 고착된, 선단부에 전면(前面)의 바깥쪽 부근을 빗살형 벽이 이루는 구동 디스크(3)가 이 토크 전달실(6)내에 수납되고, 이 구동 디스크(3)는, 그 선단부의 빗살형 벽과 배면의 케이스(2-1) 사이에 설치된 라비린스 기구(16)에 의한 토크 전달을 위한 미소한 간극을 유지하고 있다. 또한 댐(15)은, 회전시의 오일을 집류하는 구동 디스크(3)의 외주벽부와 대향하는 커버(2-2)의 내주벽면의 일부에 설치한 것이다.

케이스(2-1)에는 오일 회수용 순환 유통로(7)가 설치되고, 칸막이판(4)에 형성된 오일 공급 조정 구멍(8)을 개폐하는 오일 공급용 밸브 부재(9)는, 판스프링(9-1)과 전기자(armature)(9-2)를 포함하고, 판스프링(9-1)의 기단부가 케이스(2-1)에 부착되어 있다.

밀봉기 하우징(2)의 구동부측에는, 회전축체(1)에 베어링(14)을 통해 지지되고 엔진 블록 등의 외부재에 고정된 링형의 전자석 지지체(12)에 링형의 전자석(11)이 지지되며, 케이스(2-1)에 내장된 링부를 갖는 원판형의 자기 루프 엘리먼트(자성체)(10)가 상기 밸브 부재의 전기자(9-2)와 대향하여 부착되고, 상기 전자석 지지체(12)의 일부가 자기 루프 엘리먼트(10)에 요철 감합되어 있다. 또한, 본 실시예에서는, 전자석(11)의 자속을 효율적으로 밸브 부재의 전기자(9-2)에 전달하기 위해, 링부를 갖는 원판형의 자기 루프 엘리먼트(10)를 이용하여 오일 공급용 밸브 부재(9)의 작동 기구를 구성하고 있다.

본 발명은, 상기 구성의 팬·커플링 장치의 구동 디스크(3)에, 오일의 비뉴턴 유체의 특성을 이용하여 오일 저장실(5)내의 오일을 퍼내는 기구를, 상기 칸막이판(4)의 오일 공급 조정 구멍(8)과 서로 대향하여 설치하는 것으로, 그 오일을 퍼내는 기구는, 도 1～도 3에 도시하는 바와 같이, 구동 디스크(3)의 배면에 설치한 이 디스크와 별개 부재의 링(17) 또는 일체의 링형 돌기(18)로 구성하는 것을 주된 특징으로 하는 것이다.

도 1, 도 2에 도시하는 실시예의 링(17)은, 칸막이판(4)의 오일 공급 조정 구멍(8)과 대향하는 면이 평탄면을 이룬 대략 도넛형이 된 것으로, 칸막이판(4) 사이에 상기한 바와 같이 0.3 ㎜～0.7 ㎜ 정도의 간극(갭)을 이격하여 이 구동 디스크(3)의 배면에 고착되어 있다. 또한, 이 링의 고착 수단으로서는, 이 링의 재질에 따라 상이하지만, 금속제 링의 경우는 용접이나 납땜, 합성 수지제나 고무제의 경우는 압입, 접착 등을 채용할 수 있다. 또한, 링의 두께나 크기(직경, 내경 등)에 대해서는, 적용하는 팬·커플링 장치의 구동 디스크(3)와 칸막이판(4) 사이의 간극, 토크 전달실(6)의 크기 등, 팬·커플링 장치의 구조나 사이즈 등에 따라 적절하게 설정하는 것은 물론이다.

또한, 도 3에 도시하는 링형 돌기(18)는, 구동 디스크(3)의 배면에, 이 디스크와 일체로 설치한 경우를 예시한 것으로, 이 링형 돌기(18)의 경우도, 칸막이판(4)의 오일 공급 조정 구멍(8)과 대향하는 면이 평탄면을 이룬 것으로, 칸막이판(4)과의 사이에 상기한 바와 같이 0.3 ㎜～0.7 ㎜ 정도의 간극(갭)을 이격하여 이 구동 디스크(3)의 배면에 형성되어 있다.

상기 구동 디스크(3)의 배면에 설치하는, 이 디스크와 별개 부재의 링(17) 또는 일체의 링형 돌기(18)의, 칸막이판(4)의 오일 공급 조정 구멍(8)과 대향하는 면은, 도 4의 (A)～(D)에 예시한 형상으로 할 수 있다. 이것은 이 링(17) 또는 링형 돌기(18)의 작용에 의한 오일을 퍼내는 효과를 고려한 것으로, (A)는 상기한 바와 같이 평탄면만, (B)는 평탄면에 방사형 홈(19)을 형성한 것, (C)는 평탄면에 방사형 돌기(20)를 형성한 것, (D)는 평탄면에 라비린스 홈(21)을 형성한 것을 각각 도시한다. 이 중에서, 오일을 퍼내는 효과가 가장 큰 것은, (B)의 평탄면에 방사형 홈(19)을 형성한 것인 것이 실험에 의해 판명되었다. 이것은 칸막이판(4)의 오일 공급 조정 구멍(8)과의 대향면에 방사형 홈(19)을 형성한 링(17) 또는 링형 돌기(18)의 경우는, 오일 공급 조정 구멍(8)에 대향하는 면적이 많아질 뿐만 아니라, 방사형 홈(19)의 작용에 의해 링(17) 또는 링형 돌기(18)의 외측에 오일을 퍼내는 작용이 크기 때문이라고 추찰된다.

또한, 본 발명의 링(17) 또는 링형 돌기(18)의 단면 구조로서는, 도 1～도 4에 도시하는 직사각형 단면 구조의 것이 일반적이지만, 이 외에, 예컨대 도 5에 도시하는 바와 같이, 칸막이판(4)의 오일 공급 조정 구멍(8)과 대향하는 면의 외단부면측을 비스듬하게 커팅한 경사면(22)을 갖는 단면 구조(A)나, 칸막이판(4)의 오일 공급 조정 구멍(8)과 대향하는 면의 외단부면측을 계단형으로 커팅한 단차(23)를 갖는 단면 구조로 하여도, 대략 같은 작용 효과가 얻어지는 것은 물론이다.

상기 구성의 고반응형 유체식 팬·커플링 장치에서, 전자석(11)이 OFF(비여자)일 때는 전기자(9-2)가 이 판스프링(9-1)의 작용에 의해 자기 루프 엘리먼트(10)로부터 이격하는 것에 의해 오일 공급 조정 구멍(8)이 폐쇄되어, 토크 전달실(6)내에의 오일의 공급이 정지되고, 전자석(11)이 ON(여자)일 때는 전기자(9-2)가 이 판스프링(9-1)에 대항하여 자기 루프 엘리먼트(10)측에 흡인되는 것에 의해, 이 판스프링(9-1)이 케이스(2-1)측에 압접하여 오일 공급 조정 구멍(8)이 개방되어, 토크 전달실(6)내에 오일이 공급되고, 라비린스 기구(16)에 적량의 오일이 공급되어 토크 전달이 행해진다.

본 발명에서는, 전자석(11)이 ON(여자)일 때에 오일 공급 조정 구멍(8)이 개방되어, 토크 전달실(6)내에 오일이 공급될 때, 오일의 비뉴턴 유체의 특성을 이용한 오일을 퍼내는 기구, 즉 구동 디스크(3)의 배면에 설치한 링(17) 또는 링형 돌기(18)가 칸막이판(4)의 오일 공급 조정 구멍(8) 위에서 회전하는 것에 의해, 오일의 비뉴턴 유체의 특성으로 오일 저장실(5)내의 오일이 퍼내어져, 오일 공급 조정 구멍(8)으로부터 토크 전달실(6)내에 공급되는 오일의 공급량이 증가한다. 따라서, 본 발명에 의하면, 팬의 저회전시에서도 토크 전달실(6)내에의 오일의 공급량이 증가하여, 제어 신호에 의한 팬 회전 업의 반응이 빨라진다.

(실시예)

이하, 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.

실시예 1

도 1에 도시하는 외부 제어식 유체식 팬·커플링 장치를 사용하여, 시험 조건으로서, 통상의 OFF 회전(500 rpm)과, 스노우 플로우 차량에서의 문제를 상정한 OFF 회전(150 rpm)으로 제어한 상태로부터 전자석을 여자하여 토크 전달까지의 반응 속도를 조사한 결과를, 종래예(링 없음)와 비교하여, 도 6(OFF 회전: 500 rpm), 도 7(OFF 회전: 150 rpm)에 도시한다.

<장치 사양>

·채용한 링(별개 부재형):

도 4의 (B)에 도시하는 평탄면에 방사형 홈을 형성한 링(이하, 「방사형 홈 링」으로 지칭)

·링과 칸막이판 사이의 간극(갭):

0.3 ㎜

·오일의 점도:

12,500 cst

도 6, 도 7에 도시하는 결과로부터 명백한 바와 같이, 통상의 OFF 회전(500 rpm)으로 시험한 경우, 본 발명의 링을 갖는 팬·커플링 장치는, 제어 신호를 ON한 후 10초 이내로 재빨리 반응하는 데 대하여, 종래의 링이 없는 팬·커플링 장치의 경우는 그 반응에 약 20초 가까이 요하였다. 또한, 스노우 플로우 차량에서의 문제를 상정한 OFF 회전(150 rpm)으로 시험한 경우, 종래의 링이 없는 팬·커플링 장치의 경우는 거의 반응하지 않은 데 대하여, 본 발명의 링을 갖는 팬·커플링 장치는 통상의 OFF 회전(500 rpm)으로 시험한 경우와 마찬가지로, 제어 신호를 ON한 후 10수초로 재빨리 반응하였다. 이 결과로부터, 본 발명의 링의 효과가 확인되었다.

실시예 2

실시예 1과 같은 외부 제어식 유체식 팬·커플링 장치를 사용하여, 동일한 시험 조건으로, 하기에 나타내는 본 발명의 4종의 링의 효과를 비교한 결과를 도 8(OFF 회전: 500 rpm), 도 9(OFF 회전: 150 rpm)에 도시한다.

<장치 사양>

·채용한 링(별개 부재형):

도 4에 도시하는 (A) 평탄면뿐인 링(이하, 「단순 링」으로 지칭), (B) 평탄면에 방사형 홈을 형성한 링(이하, 「방사형 홈 링」으로 지칭), (C) 평탄면에 방사형 돌기를 형성한 링(이하, 「방사형 돌기 링」으로 지칭), (D) 평탄면에 라비린스 홈(21)을 형성한 링(이하, 「라비린스 링」으로 지칭)의 4종류.

·링과 칸막이판 사이의 간극(갭):

0.3 ㎜

·오일의 점도:

12,500 cst

도 8, 도 9에 도시하는 결과로부터 명백한 바와 같이, 통상의 OFF 회전(500 rpm)에서의 시험에서는, 도 8에 도시하는 바와 같이 (A)～(D)의 4종류의 링 전체에 있어서, 제어 신호를 ON한 후 10수초 이내로 재빨리 반응하고, 그 중에서도 특히 (B)의 방사형 홈 링이 가장 우수한 반응을 나타내었다. 또한, 스노우 플로우 차량에서의 문제를 상정한 150 rpm으로의 시험에서는, 도 9에 도시하는 바와 같이 (A)～(D)의 4종류의 링 중, 방사형 홈 링(B)만이 20초 이내로 반응하고, 다른 3종류의 링 (A), (C), (D)는 반응하지 않았다. 이것은, 방사형 홈 링(B)의 경우는, 오일 공급 조정 구멍에 근접하여 상대하는 면적을 적절히 유지하고, 오일을 퍼낸 후에 링 외주측에 오일을 양호하게 배출하기 때문인 데 대하여, 방사형 돌기 링(C) 및 라비린스 링(D)은, 각각 오일 공급 조정 구멍에 근접하여 상대하는 면적이 적기 때문에 오일을 퍼내는 양이 적고, 한편, 단순 링(A)은 오일 공급 조정 구멍과의 대향 면적이 최대라도, 오일을 퍼낸 후에 링 외주측에 배출하기 위한 고안이 이루어져 있지 않기 때문에, 칸막이판과의 간극(갭)에 오일이 체류하기 때문인 것으로 추찰된다.

실시예 3

실시예 1과 같은 외부 제어식 유체식 팬·커플링 장치에 방사형 홈 링(B)을 내장하고, 같은 시험 조건으로, 이 링과 칸막이판 사이의 간극(갭)을 변화시킨 경우의 반응 속도를 비교한 결과를, 도 10(OFF 회전: 500 rpm), 도 11(OFF 회전: 150 rpm)에 도시한다.

<장치 사양>

·채용한 링(별개 부재형):

도 4의 (B)에 도시하는 방사형 홈 링

·링과 칸막이판 사이의 간극(갭):

0.3 ㎜～1.0 ㎜

·오일의 점도:

12,500 cst

도 10, 도 11에 도시하는 결과로부터 명백한 바와 같이, 통상의 OFF 회전(500 rpm)으로의 시험에서는, 도 10에 도시하는 바와 같이 0.3 ㎜, 0.5 ㎜, 0.7 ㎜, 1.0 ㎜의 어떤 경우도, 제어 신호를 ON한 후 10수초 이내로 재빨리 반응하고, 그 중에서도 특히 링과 칸막이판 사이의 간극(갭)이 0.3 ㎜～0.7 ㎜인 경우가 제어 신호를 ON한 후 10초 이내라는 우수한 반응을 나타내었다. 또한 스노우 플로우 차량에서의 문제를 상정한 OFF 회전(150 rpm)으로의 시험에서도, 링과 칸막이판 사이의 간극(갭)이 0.3 ㎜～0.7 ㎜인 경우가 양호하게 반응하였다. 단, OFF 회전을 150 rpm으로 제어한 조건의 경우, 링과 칸막이판 사이의 간극(갭)이 0.3 ㎜에서는 최대 팬 회전에 영향을 미치고, 간극(갭) 0.5 ㎜가 최대 회전수를 희생하지 않고 반응 속도의 향상을 기대할 수 있다.

또한, 여기서는 전자석으로 밸브 부재를 제어하는 방식의 외부 제어식 유체식 팬·커플링 장치에 본 발명을 적용한 경우의 실시예를 나타냈지만, 온도 감응형 유체식 팬·커플링 장치에 적용하여도 상기와 같은 작용 효과를 얻을 수 있는 것은 물론이다.

본 발명의 고반응형 유체식 팬·커플링 장치는, 오일의 비뉴턴 유체의 특성을 이용한 오일을 퍼내는 기구를, 토크 전달실내의 구동 디스크에 설치한 것에 의해, 구동 디스크와 일체로 회전하는 링 또는 링형 돌기의 작용으로 오일 저장실내의 오일이 퍼내어지기 때문에, 팬의 저회전시에서도 토크 전달실내에의 오일의 공급량이 증가하여, 제어 신호에 의한 팬 회전의 반응의 신속화를 도모할 수 있으며 또한, 기존의 유체식 팬·커플링 장치에도 용이하게 적용할 수 있는 등, 매우 유용성이 풍부한 것이다.

1: 회전축체(구동축), 2: 밀봉기 하우징, 2-1: 케이스, 2-2: 커버, 3: 구동 디스크, 4: 칸막이판, 5: 오일 저장실, 6: 토크 전달실, 7: 오일 회수용 순환 유통로, 8: 오일 공급 조정 구멍, 9: 오일 공급용 밸브 부재, 9-1: 판스프링, 9-2: 전기자, 10: 링부를 갖는 원판형의 자기 루프 엘리먼트(자성체), 11: 전자석, 12: 전자석 지지체, 13, 14: 베어링, 15: 댐, 16: 라비린스 기구, 17: 링, 18: 링형 돌기, 19: 방사형 홈, 20: 방사형 돌기, 21: 라비린스 홈, 22: 경사면, 23: 단차

Claims

선단부에 구동 디스크를 고착한 회전축체 위에 베어링을 통해 지지된 밀봉기 하우징의 내부를, 오일 공급 조정 구멍을 갖는 칸막이판에 의해 오일 저장실과, 상기 구동 디스크를 내장하는 토크 전달실로 구획하고, 회전시의 오일을 집류하는 구동 디스크의 외주벽부에 대향하는 밀봉기 하우징의 내주벽면의 일부에 댐과, 이것에 연속하여 토크 전달실과 오일 저장실 사이에 오일 순환 유통로가 형성되며, 외부 주위의 온도가 설정값을 초과하면 상기 칸막이판의 오일 공급 조정 구멍을 개방하고, 설정값 이하에서는 폐쇄하는 밸브 부재를 구비하며, 구동측과 피구동측이 이루는 토크 전달 간극부에서의 오일의 유효 접촉 면적을 증감시켜 구동측으로부터 피구동측에의 회전 토크 전달을 제어하도록 하여 이루어지는 고반응형 유체식 팬·커플링 장치에서, 상기 구동 디스크에 오일의 비뉴턴 유체(non-Newtonian fluid)의 특성을 이용하여 오일 저장실 내의 오일을 퍼내는 기구를, 상기 칸막이판의 오일 공급 조정 구멍과 서로 대향하여 설치하는 것을 특징으로 하는 고반응형 유체식 팬·커플링 장치.
제1항에 있어서, 상기 오일 저장실 내의 오일을 퍼내는 기구는, 상기 구동 디스크의 배면에 설치된, 이 디스크와 일체 또는 별개 부재의 링 또는 링형 돌기로 구성되는 것을 특징으로 하는 고반응형 유체식 팬·커플링 장치.
제2항에 있어서, 상기 링 또는 링형 돌기는, 칸막이판의 오일 공급 조정 구멍과 대향하는 면에 평탄면을 가지며, 칸막이판과 원하는 간극을 이격하여 설치되는 것을 특징으로 하는 고반응형 유체식 팬·커플링 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 링 또는 링형 돌기는, 칸막이판의 오일 공급 조정 구멍과 대향하는 평탄면에 방사형 홈을 갖는 것을 특징으로 하는 고반응형 유체식 팬·커플링 장치.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 링 또는 링형 돌기는, 금속제 또는 합성 수지제 또는 고무제인 것을 특징으로 하는 고반응형 유체식 팬·커플링 장치.