KR20210037823A - 팬클러치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 팬클러치는, 후방 측에서 회전력을 전달받아 전방 측으로 전달하는 구동축, 및 상기 구동축의 외주면을 감싸도록 결합되어 상기 구동축과 동일한 회전수로 회전되되 외주면에 제1 경사면을 구비하는 전달링을 포함하는 축부, 상기 구동축의 전방 측에 고정되어 상기 구동축과 동일한 회전수로 회전되는 직결구동부, 전방 측으로 이동 시 적어도 일부가 상기 직결구동부의 적어도 일부에 접촉되어 상기 직결구동부의 회전에 동기화되는 직결부, 및 후방 측으로 이동 시 상기 제1 경사면에 접촉되어 상기 전달링의 회전을 감속시켜 전달하는 복수의 유성마찰롤러를 구비한 감속부를 포함하는 팬회전부, 상기 팬회전부를 선택적으로 전방 측 또는 후방 측으로 이동시켜 상기 팬회전부가 상기 구동축과 동일한 회전수로 회전되는 직결회전, 무회전 또는 감속회전되도록 하는 가이드부, 및 상기 축부, 상기 팬회전부 및 상기 가이드부의 적어도 일부를 수용하되, 상기 팬회전부의 후방 측으로 이동 시 상기 유성마찰롤러가 상기 제1 경사면과 함께 접촉되는 제2 경사면을 내측에 구비하는 하우징부를 포함하는 것을 특징으로 하며, 기계식 접촉 방식을 채용하여 저비용으로 제조할 수 있으면서도 전달효율이 우수하고 직결회전, 무회전 또는 감속회전이 가능한 팬클러치를 제공한다.

Description

팬클러치{Fan Clutch}

본 발명은 팬클러치에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 엔진을 냉각시키는 냉각수의 냉각 효율 향상을 위해 라디에이터가 장착되고, 이 라디에이터를 통과하는 냉각수의 냉각을 촉진시키는 냉각팬이 설치되며, 냉각팬에는 엔진의 크랭크축 풀리로부터 동력을 전달받고 라디에이터의 냉각수 온도가 높은 경우 냉각팬을 회전시키도록 동력을 전달하는 팬클러치가 연결된다.

팬클러치는 엔진 냉각수 온도를 일정하게 유지시키기 위하여 엔진 제어부(ECU)의 제어를 통해 냉각팬 회전수를 적절하게 조절하게 되며, 이때 팬클러치의 과열을 방지하기 위해 엔진 회전수를 고려하여 팬클러치의 작동모드를 제어하게 된다. 초기에는 팬이 엔진과 1:1로 회전되는 구성이었으나 차량의 연비를 개선하기 위해 점차 클러치 앞에 달린 바이메탈에 의해 회전수가 결정되는 비스코 커플링식, 유압 펌프를 이용해 팬의 회전을 제어하는 유압식 등으로 발전하고 있다.

그러나 비스코 커플링식은 미끄럼 마찰에 의해 많은 열이 발생되며 전달 토크가 제한적이어서 과열되는 경우도 발생되며, 전달효율이 낮은 문제점이 있다. 또한, 팬클러치 주변 온도에 따라 팬클러치가 작동되므로 엔진의 냉각수온에 따라 팬클러치를 제어하기 어려워 엔진을 고효율 범위에서 작동시키기 어렵다. 이러한 비스코 커플링식의 종래기술로는 특허출원 제10-2007-0035613호 등이 있다.

또한, 유압 펌프식의 전달효율은 45% 수준에 불과하며 구성품이 유압 펌프, 유압 모터 등으로 고가인 문제점이 있다.

본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기계식으로 작동하여 제조비용이 상대적으로 낮으면서도 전달효율이 우수한 팬클러치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 직결회전, 무회전 또는 감속회전이 가능한 팬클러치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 팬클러치는, 후방 측에서 회전력을 전달받아 전방 측으로 전달하는 구동축, 및 상기 구동축의 외주면을 감싸도록 결합되어 상기 구동축과 동일한 회전수로 회전되되 외주면에 제1 경사면을 구비하는 전달링을 포함하는 축부, 상기 구동축의 전방 측에 고정되어 상기 구동축과 동일한 회전수로 회전되는 직결구동부, 전방 측으로 이동 시 적어도 일부가 상기 직결구동부의 적어도 일부에 접촉되어 상기 직결구동부의 회전에 동기화되는 직결부, 및 후방 측으로 이동 시 상기 제1 경사면에 접촉되어 상기 전달링의 회전을 감속시켜 전달하는 복수의 유성마찰롤러를 구비한 감속부를 포함하는 팬회전부, 상기 팬회전부를 선택적으로 전방 측 또는 후방 측으로 이동시켜 상기 팬회전부가 상기 구동축과 동일한 회전수로 회전되는 직결회전, 무회전 또는 감속회전되도록 하는 가이드부, 및 상기 축부, 상기 팬회전부 및 상기 가이드부의 적어도 일부를 수용하되, 상기 팬회전부의 후방 측으로 이동 시 상기 유성마찰롤러가 상기 제1 경사면과 함께 접촉되는 제2 경사면을 내측에 구비하는 하우징부를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 가이드부는 상기 팬회전부를 전방 측으로 이동시켜 상기 직결부의 적어도 일부가 상기 직결구동부의 적어도 일부에 접촉되도록 하는 제1 위치, 상기 팬회전부를 후방 측으로 이동시켜 상기 직결부의 적어도 일부가 상기 직결구동부의 적어도 일부와의 접촉이 떨어지도록 하는 제2 위치, 또는 상기 팬회전부를 상기 제2 위치보다 더 후방 측으로 이동시켜 상기 유성마찰롤러가 상기 제1 경사면 및 상기 제2 경사면에 접촉되도록 하는 제3 위치로 상기 팬회전부를 이동시키며, 상기 제1 위치에서 상기 팬회전부가 직결회전되고 상기 제2 위치에서 상기 팬회전부가 무회전되며 상기 제3 위치에서 상기 팬회전부가 감속회전될 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 감속부는, 적어도 일부가 상기 구동축의 외주면을 감싸는 형상을 갖되 외주면에 상기 유성마찰롤러가 각각 설치되는 복수의 개구영역을 포함하는 캐리어, 및 축이 상기 구동축과 평행하도록 상기 캐리어의 상기 개구영역에 각각 설치되는 복수의 상기 유성마찰롤러를 포함하고, 상기 유성마찰롤러의 외주면은 상기 제1 경사면 및 상기 제2 경사면에 대응되도록 후방 측을 향해 폭이 좁아지도록 테이퍼지며, 상기 제3 위치에서 상기 전달링이 회전되면 상기 제1 경사면에 의해 상기 유성마찰롤러가 회전되면서 상기 제2 경사면 상에서 굴러 상기 캐리어가 감속 회전될 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 가이드부는, 상기 하우징부의 내측과의 사이 제1 공간에 유체가 유입되면 후방 측으로 밀려 상기 팬회전부를 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 이동시키는 중립피스톤, 상기 제1 공간에 유체가 유입되면 상기 중립피스톤과 함께 후방 측으로 밀리되, 상기 하우징부의 내측과의 사이 제2 공간에 유체가 유입되면 상기 중립피스톤으로부터 이격되면서 상기 제1 공간에 유체가 유입되었을 때보다 더 후방 측으로 밀려 상기 팬회전부를 상기 제2 위치에서 상기 제3 위치로 이동시키는 감속피스톤, 및 상기 하우징부에 설치되어 상기 감속피스톤 또는 상기 중립피스톤을 전방 측으로 미는 탄성력을 가하는 제1 탄성체를 포함하며, 상기 유체가 유출된 상태에서는 상기 제1 탄성체의 탄성력에 의해 상기 팬회전부가 상기 제1 위치로 이동될 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 전달링은 상기 구동축에 대하여 전방 또는 후방 측으로 이동이 가능하며, 상기 축부는 상기 하우징에 설치되어 상기 전달링을 전방 측으로 미는 탄성력을 가하는 제2 탄성체를 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 가이드부는, 모터부, 상기 하우징부의 내측에 형성된 제1 나사선과 치합되는 제2 나사선을 구비하여 상기 모터부로부터의 회전력을 전방 또는 후방 측을 향하는 직선 이동력으로 변경하는 변경기어부, 및 상기 변경기어부로부터의 직선 이동력을 상기 팬회전부에 전달하여 상기 팬회전부를 상기 제1 위치, 상기 제2 위치 또는 상기 제3 위치로 이동시키는 전달부를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 가이드부는, 상기 하우징부에 설치되어 상기 전달부의 적어도 일부를 전방 측으로 미는 탄성력을 가하는 제3 탄성체를 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 전달부는, 복수의 돌출된 안내핀을 구비한 안내링, 상기 안내핀에 대응되게 복수로 형성된 안착홈 및 상기 안착홈마다 인접하게 관통된 복수의 관통홀을 구비하는 변속판, 및 특정 조건 발생 시 회전되는 제어링을 포함하고, 상기 변경기어부로부터의 직선 이동력은 상기 안내링과 상기 안착홈에 안착된 상기 안내핀을 통해 상기 변속판으로 전달되어 상기 팬회전부가 후방 측으로 이동될 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 특정 조건 발생 시 상기 제어링이 회전되면 상기 제어링에 연동된 상기 안내링이 회전되면서 상기 안내핀이 상기 안착홈에 안착되어 있다가 상기 관통홀에 빠져 상기 변경기어부로부터의 직선 이동력이 상기 변속판에 전달되지 않을 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 팬클러치는, 직결마찰패드와 유성마찰롤러를 활용한 기계식 접촉 방식을 채용하여 제조 비용이 상대적으로 낮으면서도 전달효율이 우수할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 가이드부가 팬회전부를 전방 측 또는 후방 측으로 이동시킴으로써 팬회전부가 직결회전, 무회전 또는 감속회전을 할 수 있어 에너지를 효율적으로 활용할 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 팬클러치의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 팬클러치에 포함된 팬회전부의 감속부 및 축부의 전달링을 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시한 팬클러치에 포함된 팬회전부의 감속부와 축부 및 하우징부의 일부를 우측에서 바라본 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 팬클러치의 가이드부와 하우징부 및 팬회전부의 일부를 확대한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 팬클러치의 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시한 팬클러치에 포함된 가이드부의 일부 및 팬회전부의 감속부를 나타낸 분해사시도이다.
도 7은 도 5에 도시한 팬클러치에 포함된 전달부의 일부를 우측에서 바라본 단면도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 팬클러치(100a)의 단면도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 팬클러치(100a)에 대해 살펴보기로 한다. 이러한 본 실시예에 따른 팬클러치(100a)는 예시적으로 엔진의 회전력에 의해 구동되는 상용차용 팬클러치로 사용될 수 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 팬클러치(100a)는 축부(200), 직결구동부(300), 팬회전부(400), 가이드부(500a) 및 하우징부(600a)를 포함할 수 있다.

축부(200)는 외부에서 회전력을 전달받아 회전되면서 회전력을 다른 부재로 전달하기 위한 부재로, 구동축(210)과 전달링(220)을 포함할 수 있다. 구동축(210)은 팬클러치(100a)의 전방 측과 후방 측을 가로지르도록 설치될 수 있으며, 후방 측에서 회전력을 전달받아 전방 측으로 전달할 수 있다(전방 측은 직결구동부(300)가 설치된 방향을 의미하고 후방 측은 그 반대편을 의미할 수 있음). 여기서, 구동축(210)의 양단부는 하우징부(600a)의 외부로 돌출될 수 있으며 회전되지 않는 하우징부(600a)의 내부면과 회전되는 구동축(210)의 외주면 사이에는 구동축베어링(211)이 설치되어, 구동축(210)을 회전 가능하게 안정적으로 지지할 수 있다.

또한, 전달링(220)은 구동축(210)의 외주면을 감싸도록 구동축(210)에 결합되어 구동축(210)과 동일한 회전수로 회전될 수 있다. 여기서, 구동축(210)에 연동홈(212)을 형성하고 전달링(220)의 내주면에 연동돌기(221)를 형성하여 연동돌기(221)가 연동홈(212)에 삽입되도록 함으로써, 전달링(220)이 구동축(210)에 연동되어 회전될 수 있도록 할 수 있다. 이때, 연동돌기(221)를 키나 스플라인 방식으로 구현하여 전달링(220)이 구동축(210)에 대하여 축 방향, 즉 전방 및 후방 측 방향으로 이동 가능하게 할 수 있다. 즉, 전달링(220)은 구동축(210)과 회전은 연동되나 전후 방향 이동은 연동되지 않을 수 있다. 한편, 전달링(220)의 외주면은 테이퍼지도록 형성되어 제1 경사면(222)이 형성될 수 있는데, 이러한 제1 경사면(222)은 후방 측으로 갈수록 전달링(220)의 반경이 커지는 형상으로 형성될 수 있다.

직결구동부(300)는 구동축(210)에 고정되어 구동축(210)과 동일한 회전수로 회전되는 부재이다. 여기서, 직결구동부(300)는 예시적으로 중심이 구동축(210)의 전방 측 단부에 고정되는 원판인 직결구동판(310), 직결구동판(310)의 외주부에 확장된 링의 형상으로 형성되는 직결구동링(320), 직결구동링(320)의 외주면에 링의 형상으로 부착되어 회전 전달을 위한 마찰력을 증대시키는 직결마찰패드(330)를 포함할 수 있다. 이때, 직결마찰패드(330)는 이후에 설명될 팬회전부(400)의 직결마찰면(413)과 직접 접촉되는 부분으로 테이퍼진 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 직결마찰패드(330)의 외주면은 팬회전부(400)의 직결마찰면(413)에 원활하게 접촉되기 위해, 전방 측의 직경이 후방 측의 직경보다 큰 원뿔면의 일부면 형상으로 테이퍼지게 형성될 수 있다.

팬회전부(400)는 가이드부(500a)에 의해 선택적으로 전방 측 또는 후방 측으로 이동되는 부재로서 팬클러치(100a)의 출력단이 되는 부분이다. 여기서, 팬회전부(400)는 전방 측 또는 후방 측 이동에 따라 구동축(210)과 동일한 회전수로 직결회전되거나, 감속되어 회전되거나 또는 회전되지 않을 수 있다. 따라서, 팬클러치(100a)가 회전되어 바람을 일으키는 냉각팬에 연결되었을 때, 엔진이 최고의 효율을 내는 엔진의 적정 냉각수 온도를 넘으면 팬회전부(400)가 직결회전되어 냉각시키고, 온도가 덜 높으면 팬회전부(400)가 감속회전되거나 정지하여 과냉각되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 팬클러치(100a)는 상시 동력원의 회전수만큼 냉각팬을 회전시키다가 동력원이 과냉각되는 경우 선택적으로 냉각팬의 회전을 감속시키거나 정지시키는 것이 가능할 수 있다.

이러한 팬회전부(400)는 전방 측에 위치되어 직결구동부(300)의 회전에 동기화되는 직결부(410) 및 후방 측에 위치되어 회전력을 감속시켜 전달하는 감속부(420)를 포함하며, 추가적으로 직결부(410)와 감속부(420) 사이를 연결하는 연결부(430)를 포함할 수 있다.

직결부(410)는 팬회전부(400)가 전방 측으로 이동 시(팬회전부(400)가 직결회전될 때) 적어도 일부가 직결구동부(300)의 적어도 일부에 접촉되어 직결구동부(300)의 회전에 동기화되는 부분이다. 여기서, 직결부(410)는 예시적으로 전방측 단부에 위치되는 직결마찰판(411)과 직결마찰판(411)의 외주부에 확장된 링의 형상으로 형성되는 직결마찰링(412)을 포함할 수 있다. 이때, 직결마찰판(411)의 전방 측에는 바람을 일으키는 냉각팬이 장착될 수 있다.

직결마찰링(412)의 내측면은 직결마찰면(413)으로 직결구동부(300)의 직결마찰패드(330)에 직접 접촉되므로 표면 가공을 하여 마찰력을 증대시킬 수 있다. 한편, 직결마찰면(413)은 직결마찰패드(330)에 원활하게 접촉되기 위해 직결마찰패드(330)의 외주면에 대응되도록, 전방 측의 직경이 후방 측의 직경보다 큰 원뿔면의 일부면 형상으로 테이퍼지게 형성될 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 직결마찰패드(333)가 직결구동부(300)에 포함된 것으로 설명하였으나, 반대로 팬회전부(400)에 마찰패드가 포함되고 직결구동부(300)에 마찰면이 형성되는 경우도 가능하다 할 것이다.

연결부(430)는 직결부(410)와 감속부(420) 사이를 연결하는 부분으로, 구동축(210)의 외주면을 감싸는 파이프 형상으로 구현될 수 있다. 여기서, 팬회전부(400)가 구동축(210)으로부터 직접 구동력을 전달받는 것은 아니므로 연결부(430)의 내주면과 구동축(210)의 외주면 사이에는 니들롤러베어링(431)이 설치될 수 있으며, 이에 따라 팬회전부(400)는 구동축(210)과 관계없이 회전될 수 있다. 또한, 연결부(430)에는 외측을 향해 돌출된 환형의 가이드턱(432)이 형성될 수 있는데 가이드턱(432)은 이후 설명될 가이드부(500a)의 제1 변속판(540)이 결합되어, 가이드부(500a)에 걸리는 힘을 팬회전부(400)에 전달하는 역할을 수행할 수 있다.

도 2는 도 1에 도시한 팬클러치(100a)에 포함된 팬회전부(400)의 감속부(420) 및 축부(200)의 전달링(200)을 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시한 팬클러치(100a)에 포함된 팬회전부(400)의 감속부(420)와 축부(200) 및 하우징부(600a)의 일부를 우측에서 바라본 단면도이다. 이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 실시예에 따른 팬회전부(400)의 감속부(420)에 대해 살펴보기로 한다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 팬회전부(400)의 감속부(420)는 연결부(430)의 후방 측에 위치되어, 구동축(210)으로부터의 회전력을 감속시켜 팬회전부(400)에 전달하는 부분이다. 여기서, 감속부(420)는 예시적으로 캐리어(421)와 복수의 유성마찰롤러(426)를 포함할 수 있다.

캐리어(421)는 연결부(430)의 후방 측에서 연결부(430)와 함께 구동축(210)의 외주면을 감싸는 형상을 가질 수 있다. 여기서, 캐리어(421)는 연결부(430)와 폭이 유사하게 좁은 제1 캐리어영역(422)과 상기 제1 캐리어영역(422)보다 폭이 넓게 연장된 제2 캐리어영역(423), 및 제1 캐리어영역(422)과 제2 캐리어영역(423) 간을 연결하며 제1 캐리어영역(422) 및 제2 캐리어영역(423)과는 수직하게 배치된 제3 캐리어영역(424)을 포함할 수 있으며, 제2 캐리어영역(423) 내측에는 축부(200)의 전달링(220)이 위치될 수 있다. 또한, 제1 캐리어영역(422)에는 연결부(430)와 결합되기 위한 나사가 형성될 수 있다.

또한, 제2 캐리어영역(423)의 외주면에는 내외부가 관통되는 복수의 개구영역(425)이 형성되며, 각각의 개구영역(425)에는 유성마찰롤러(426)가 위치될 수 있다. 이때, 유성마찰롤러(426)의 축은 구동축(210)과 평행하게 전방 측에서 후방 측으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 또한, 유성마찰롤러(426)의 외주면은 전달링(220)의 제1 경사면(222)에 대응되도록 테이퍼질 수 있는데, 구체적으로 유성마찰롤러(426)의 반경이 전방 측에서는 크고 후방 측에서는 작도록 테이퍼질 수 있다.

한편, 유성마찰롤러(426)는 팬회전부(400)가 후방 측으로 이동 시(팬회전부(400)가 감속회전될 때) 전달링(220)의 제1 경사면(222)에 접촉될 수 있다. 또한, 유성마찰롤러(426)가 제1 경사면(222)과 접촉된 영역 반대편에서는, 하우징부(600a)의 내부에 형성된 제2 경사면(610; 도 1 및 도 3 참조)에 접촉될 수 있다. 따라서, 유성마찰롤러(426)가 제1 경사면(222) 및 제2 경사면(610)에 접촉된 상태에서, 구동축(210)이 회전되면 이에 연동된 전달링(220)이 회전되면서 전달링(220)의 제1 경사면(222)과 마찰 접촉하는 유성마찰롤러(426)가 함께 회전되고, 유성마찰롤러(426)가 고정되어 있는 하우징부(600a)의 제2 경사면(610)을 따라 굴러 이동되므로(즉, 구름접촉으로 인하여 유성마찰롤러(426)는 자전하면서 전달링(222)에 대하여 공전함) 유성마찰롤러(426)를 축 고정하고 있는 캐리어(421)가 회전될 수 있다. 이때, 제2 캐리어영역(423)의 반경이 전달링(220)의 반경보다 크므로 캐리어(421)와 전달링(220)은 서로 상이한 회전수로 회전될 수 있으며, 기어비에 따른 캐리어(421) 회전의 감속이 이루어질 수 있다. 따라서, 감속부(420)를 포함하는 팬회전부(400)가 감속회전될 수 있다. 즉, 일종의 유성기어와 유사하게 감속이 이루어질 수 있다.

한편 유성마찰롤러(426)는 EHL(탄성유체윤활) 유막(油膜)의 전단응력을 기반으로 캐리어를 회전시키는바 외주면이 강한 면압(1.5 ~ 4GPa)에 견디고 유막이 유지되는 미세 조도를 형성할 수 있는 소재로 이루어질 수 있으며, 제1 경사면(222)과 제2 경사면(610)도 표면 가공을 통해 EHL(탄성유체윤활) 유막(油膜)의 전단응력을 향상시키는 것이 바람직할 수 있다(EHL 유막의 전단응력의 크기 여부가 변속기의 동력전달 용량의 크기를 정하는 특성이 됨, 이 특성은 기본유의 화학(분자)구조에 의존함).

또한, 유성마찰롤러(426)의 회전력이 안정적으로 캐리어(421)로 전달되도록 유성마찰롤러(426)는 복수 개로 구성될 수 있는데, 예를 들어 상호 간 60° 간격을 이루도록 6개가 배치될 수 있다.

한편, 가이드부(500a)는 팬회전부(400)를 선택적으로 전방 측 또는 후방 측으로 이동시켜 팬회전부(400)가 직결회전, 무회전(여기서의 무회전은 물리적으로 완벽히 무회전인 경우뿐 아니라 동력원과 연결되지 않았음에도 불구하고 베어링 등을 통해 회전 의도 없이 회전 저항에 의해 최소한으로 회전되는 수준도 포함하는 개념임) 또는 감속회전되도록 하는 부재이다. 예시적으로 팬회전부(400)는 가이드부(500a)에 의해 직결회전 상태인 제1 위치, 무회전 상태인 제2 위치, 감속회전 상태인 제3 위치 사이에서 이동될 수 있다.

여기서, 제1 위치는 팬회전부(400)가 가장 전방 측으로 이동된 상태이다. 본 위치에서는 팬회전부(400)의 직결부(410)에 형성된 직결마찰면(413)이 직결구동부(300)의 직결마찰패드(330)에 접촉되므로 구동축(210)과 연동되어 동일한 회전수로 회전되는 직결구동부(300)의 회전력이 팬회전부(400)로 전달될 수 있으며, 이에 따라 팬회전부(400)가 구동축(210)과 동일한 회전수로 회전되는 직결회전될 수 있다. 이때, 팬회전부(400)가 가장 전방 측으로 이동된 상태이므로, 제1 위치에서 감속부(420)의 유성마찰롤러(426)는 전달링(220)의 제1 경사면(222) 및 하우징부(600a)의 제2 경사면(610)으로부터 이격된 상태일 수 있다.

다음, 제2 위치는 팬회전부(400)가 제1 위치 대비 후방 측으로 이동된 상태이다. 본 위치에서는 팬회전부(400) 직결마찰면(413)의 직결구동부(300) 직결마찰패드(330)에 대한 접촉이 떨어지며, 아직까지 후방 측으로 깊숙이 들어간 상태는 아니므로, 감속부(420)의 유성마찰롤러(426)는 전달링(220)의 제1 경사면(222) 및 하우징부(600a)의 제2 경사면(610)으로부터 이격된 상태일 수 있다. 따라서, 제2 위치에서 팬회전부(400)는 직결부(410)와 감속부(420) 어느 부분에서도 회전력을 전달받지 못하므로 무회전 상태일 수 있다. 다만, 제2 위치에서의 유성마찰롤러(426) 위치는 제1 위치에서의 유성마찰롤러(426) 위치 대비 제1 경사면(222) 및 제2 경사면(610)에 인접해진 위치일 수 있다.

마지막으로, 제3 위치는 팬회전부(400)가 제2 위치 대비 더 후방 측으로 이동된 상태이다. 본 위치에서는 팬회전부(400)의 직결마찰면(413)이 직결구동부(300)의 직결마찰패드(330)에 여전히 접촉되지 않는 상태이며(오히려 제2 위치 대비 더 멀리 이격됨), 감속부(420)의 유성마찰롤러(426)는 전달링(220)과 하우징부(600a) 사이의 공간으로 더 깊숙이 들어와 제1 경사면(222) 및 제2 경사면(610)에 접촉될 수 있다. 따라서, 구동축(210)의 회전력은, 연동되어 회전되는 전달링(220)의 제1 경사면(222) 및 고정되어 있는 제2 경사면(610)의 상호작용으로 인해, 유성마찰롤러(426)에 전달되어 유성마찰롤러(426)가 자전 및 공전하면서 캐리어(421)에 감속된 상태로 전달될 수 있다.

한편, 이러한 제3 위치에서는 원칙적으로 제1 경사면(222), 제2 경사면(610) 및 유성마찰롤러(426)가 정확하게 정렬되어야 접촉압력이 균등하게 분포되기 때문에 동력이 전달될 수 있다. 그러나 구동축(210)은 구동축베어링(211)을 통해 지지되므로 축 방향 유격이 발생될 수밖에 없으며 이에 따라 정확한 정렬이 불가능할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 실시예에서는 앞서 설명한 바와 같이 전달링(220)이 구동축(210)에 대하여 축 방향으로 이동 가능하게 구현할 수 있고, 축부(200)에 추가적으로 하우징(600a)에 설치되어 전달링(220)을 전방 측으로 미는 탄성력을 가하는 제2 탄성체(230)를 더 포함할 수 있다. 이때, 제2 탄성체(230)는 전달링(220)을 지속적으로 전방 측으로 가압하기 때문에 구동축베어링(211)에 따른 축 방향 유격에도 불구하고 제3 위치에서 유성마찰롤러(426)와 제1 경사면(222) 및 제2 경사면(610)이 정렬되어 접촉압력이 균등하게 분포될 수 있도록 할 수 있다. 이러한 제2 탄성체(230)는 멈춤링(231)에 의해 축 방향으로 지지될 수 있다.

이와 같이 본 실시예에서 구동축(210)의 회전력 전달은 직결마찰패드(330)와 직결마찰면(413) 간의 기계적 접촉, 또는 유성마찰롤러(426)와 제1 경사면(222) 및 제2 경사면(610) 간의 기계적 접촉에 의해 이루어지므로 회전력의 손실을 최소화시키는 것이 가능하며 전달효율은 90% 이상 확보할 수 있다. 또한, 비교적 구조가 간단한 기계적 접촉 방식을 채용하여 제조비용을 절감할 수 있다.

도 4는 도 1에 도시한 팬클러치(100a)의 가이드부(500a)와 하우징부(600a) 및 팬회전부(400)의 일부를 확대한 단면도이다. 이하, 도 1 및 도 4를 참조하여 본 실시예에 따른 가이드부(500a)에 대해 살펴보기로 한다.

도 1 및 도 4에 도시한 바와 같이, 가이드부(500a)는 팬회전부(400)를 제1 위치, 제2 위치 및 제3 위치 사이에서 이동시키는 부재이다. 여기서, 가이드부(500a)는 하우징부(600a)의 내부에서 구동축(210)에 의해 회전되지 않는 구조로 형성되며, 중립피스톤(510), 감속피스톤(520), 제1 탄성체(530) 및 제1 변속판(540)을 포함할 수 있다. 이때, 중립피스톤(510)과 하우징부(600a)의 내면 사이 공간인 제1 공간(511)에 유체가 유입되면 중립피스톤(510)과 감속피스톤(520)은 후방 측으로 밀릴 수 있으며, 감속피스톤(520)과 하우징부(600a)의 내면 사이 공간인 제2 공간(521)에 유체가 유입되면 감속피스톤(520)은 후방 측으로 더 밀릴 수 있다. 이때, 별도로 설치된 솔레노이드밸브(550)에 의해 환형의 제1 공간(511)과 제2 공간(521)에 예를 들어 기체 또는 액체와 같은 유체가 유입되거나 유출될 수 있다. 또한, 제1 탄성체(530)는 하우징부(600a)의 내부에 1개 이상 설치되어 감속피스톤(520) 또는 실시예에 따라 중립피스톤(510)을 전방 측으로 미는 역할을 수행할 수 있다.

제1 변속판(540)은 감속피스톤(520)으로부터 내측을 향해 연장되어 연결부(430)의 가이드턱(432)과 캐리어(421)의 제3 캐리어영역(424) 외부면 사이 공간인 변속판 수용홈(433)에 수용되는데, 제1 변속판(540)은 가이드부(500a)의 구성요소로서 회전되지 않는 반면 가이드턱(432)과 제3 캐리어영역(424)은 팬회전부(400)의 구성요소로서 직결회전 또는 감속회전될 수 있다. 따라서, 제1 변속판(540)과 가이드턱(432) 사이 및 제1 변속판(540)과 제3 캐리어영역(424) 외부면 사이에는 각각 환형의 스러스트베어링(440)이 배치될 수 있다. 이때, 감속피스톤(520)의 전방 측 또는 후방 측 이동에 따라 제1 변속판(540)은 스러스트베어링(440)을 통해 전방 측 또는 후방 측의 이동력을 변속판 수용홈(433)과 제3 캐리어영역(424)에 전달시켜 팬회전부(400)를 전방 측 또는 후방 측으로 이동시킬 수 있다.

이때, 팬회전부(400)의 제1 위치에 대하여 설명하면, 제1 공간(511)과 제2 공간(521)에 유체가 유입되지 않은 상태에서는 제1 탄성체(530)의 탄성력만 가해지며 이에 따라 감속피스톤(520)이 전방 측으로 이동되는 직선 이동력을 받게 된다. 이러한 직선 이동력은 그대로 제1 변속판(540)으로 전달되어 스러스트베어링(440)을 통해 변속판 수용홈(433)으로 전달될 수 있다. 따라서, 팬회전부(400)가 지속적으로 전방 측을 향하는 방향으로 힘을 받게 되며, 이에 따라 팬회전부(400)의 직결마찰면(413)이 직결구동부(300)의 직결마찰패드(330)와 접촉되어 팬회전부(400)가 구동축(210)과 동일한 회전수로 직결회전될 수 있다.

다음, 제1 위치에서 제2 위치가 되는 과정을 살펴보면 다음과 같다. 제1 공간(511)에 유체가 유입되면 중립피스톤(510)이 후방 측으로 밀릴 수 있다. 이때, 중립피스톤(510)의 걸림턱(512)에 걸린 감속피스톤(520)도 제1 탄성체(530)의 탄성력을 극복하면서 중립피스톤(510)과 함께 후방 측으로 밀릴 수 있으며, 이에 따라 감속피스톤(520)으로부터 연장된 제1 변속판(540)이 변속판 수용홈(433) 내에서 후방 측으로 이동되면서 연결부(430)의 가이드턱(432) 또는 감속부(420)의 제3 캐리어영역(424) 외부면도 후방 측으로 밀 수 있다. 따라서, 팬회전부(400)가 전체적으로 후방 측으로 밀리면서 팬회전부(400) 직결마찰면(413)의 직결구동부(300) 직결마찰패드(330)에 대한 접촉이 떨어질 수 있다. 그러면서도 감속부(420)의 유성마찰롤러(426)가 제1 경사면(222) 및 제2 경사면(610)에 접촉될 정도로 팬회전부(400)가 후방 측으로 밀리지는 않는 상태로, 팬회전부(400)가 무회전 상태를 유지할 수 있다. 이때, 제1 공간(511)에 유체가 과유입되더라도 중립피스톤(510)이 후방 측으로 과이동되지 않도록 하우징부(600a)에 중립피스톤 제한링(621)을 둘 수 있다. 또한, 제1 공간(511)에 유입된 유체가 원치 않게 유출되지 않도록 하우징부(600a) 내벽과의 사이에 제1 실링부재(513)를 두어 보다 확실한 밀폐를 구현할 수 있다.

다음, 제2 위치에서 제3 위치가 되는 과정을 살펴보면 다음과 같다. 제2 위치 상태에서 제2 공간(521)에도 유체가 유입되면 제2 공간(521) 내 압력이 상승되어 감속피스톤(520)이 중립피스톤(510)의 걸림턱(512)으로부터 이격되면서 후방 측으로 더 밀릴 수 있다. 이에 따라 감속피스톤(520)으로부터 연장된 제1 변속판(540)이 변속판 수용홈(433) 내에서 더 후방 측으로 이동되면서 연결부(430)의 가이드턱(432) 또는 감속부(420)의 제3 캐리어영역(424) 외부면도 더 후방 측으로 밀 수 있다. 따라서, 팬회전부(400)가 전체적으로 제2 위치에서보다 더 후방 측으로 밀리면서 팬회전부(400) 직결마찰면(413)의 직결구동부(300) 직결마찰패드(330)에 대한 접촉이 떨어진 상태를 유지하면서(오히려 직결마찰면(413)과 직결마찰패드(330) 사이의 거리는 제2 위치 대비 더 이격됨), 감속부(420)의 유성마찰롤러(426)가 제1 경사면(222) 및 제2 경사면(610)에 접촉될 수 있다. 따라서, 캐리어(421)가 감속회전되므로 팬회전부(400)가 감속회전 상태를 유지할 수 있다. 또한, 제2 공간(521)에 유입된 유체가 원치 않게 유출되지 않도록 하우징부(600a) 내벽과의 사이에 제2 실링부재(522)를 두어 보다 확실한 밀폐를 구현할 수 있다.

이와 같은 제3 위치 상태에서 제2 공간(521) 내 유체를 유출시키면 제1 탄성체(530)의 탄성력에 의해 감속피스톤(520)이 전방 측으로 이동되면서 중립피스톤(510)의 걸림턱(512)에 걸려 팬회전부(400)가 제2 위치로 이동될 수 있다. 이때, 제1 탄성체(530)의 탄성력에 의해 감속피스톤(520)이 전방 측으로 과이동되지 않도록 중립피스톤 제한링(621)이 제한할 수 있다. 또한, 제2 위치 상태에서 제1 공간(511) 내 유체도 유출시키면 제1 탄성체(530)의 탄성력에 의해 감속피스톤(520)이 중립피스톤(510)을 밀면서 전체적으로 더 전방 측으로 이동되어 팬회전부(400)가 제1 위치로 이동될 수 있다. 이때, 제1 탄성체(530)의 탄성력에 의해 중립피스톤(510)이 전방측으로 과이동되지 않도록 하우징부(600a)의 내벽 중 제한벽(623)이 거리를 제한할 수 있다. 이러한 하우징부(600a)의 제한벽(623)에 의한 제한 거리는 직결부(410)의 직결마찰면(413)이 직결구동부(300)의 직결마찰패드(330)에 접촉되는 거리보다 길게 형성되어, 직결부(410)의 직결마찰면(413)와 직결구동부(300)의 직결마찰패드(330) 간 마찰력을 극대화하는 것도 가능할 수 있다. 한편, 제3 위치 상태에서 제1 공간(511)과 제2 공간(521) 내 유체를 한 번에 유출시켜, 한 번에 팬회전부(400)가 제1 위치로 이동되도록 할 수도 있을 것이다. 이러한 기능은 제어시스템의 오류, 단전, ㅗㅅㄹ레노이드 또는 모터의 소손에 의해 팬클러치(100a)의 단변환 제어가 불가능할 때 유용한 비상안전 대책이 될 수 있다.

이와 같이 가이드부(500a)가 동력원, 냉각수, 라디에이터 등의 온도에 따라 팬회전부(400)의 위치를 이동시켜 직결회전, 무회전, 감속회전을 구현할 수 있다. 예시적으로, 동력원 등의 온도가 높은 경우 가이드부(500a)는 팬회전부(400)를 제1 위치로 이동시켜 직결회전으로 동력원 등을 냉각시킬 수 있고, 동력원 등의 온도가 조금 낮으면 팬회전부(400)를 제3 위치로 이동시켜 감속회전으로 동력원 등을 냉각시킬 수 있다. 따라서, 냉각팬을 구동하는 에너지를 효율적으로 절감할 수 있다. 또한, 동력원 등의 온도가 더 낮아 냉각이 필요치 않으면 가이드부(500a)는 팬회전부(400)를 제2 위치로 이동시켜 무회전으로 동작시킬 수 있고, 이에 따라 에너지를 더욱 효율적으로 절감할 수 있다. 또한, 가이드부(500a)가 팬회전부(400)의 위치를 제어하는 것은 예시적으로 온도 등을 측정하는 센서부로부터 신호를 전달받은 제어부가 수행할 수 있을 것이다.

한편, 하우징부(600a)는 팬클러치(100a)의 구성요소 중 적어도 일부를 외부와 차단시키는 역할을 하는 부재로서, 본 실시예에서는 축부(200)의 전달링(220), 팬회전부(400)의 감속부(420) 및 가이드부(500a)를 외부와 차단시킬 수 있으며, 축부(200)의 구동축(210)과 팬회전부(400)의 연결부(430) 등의 적어도 일부도 수용할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 팬클러치(100b)의 단면도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 팬클러치(100b)에 대해 살펴보기로 한다. 여기서, 이전 실시예와 중복되는 설명은 생략하기로 하며, 이전 실시예의 구성요소와 동일한 구성요소는 동일한 도면부호로 표시하기로 한다.

도 5에 도시한 바와 같이 본 실시예에 따른 팬클러치(100b)는 축부(200), 직결구동부(300), 팬회전부(400), 가이드부(500b) 및 하우징부(600b)를 포함하되, 본 실시예에서의 가이드부(500b)는 모터부(560), 변경기어부(570) 및 전달부(580)를 포함할 수 있다.

가이드부(500b)는 이전 실시예와 동일하게 팬회전부(400)를 직결회전 상태인 제1 위치, 무회전 상태인 제2 위치, 감속회전 상태인 제3 위치로 이동시키는 부재이다. 여기서, 가이드부(500b)가 팬회전부(400)의 위치를 이동시키는 방법 및 구체적인 구성이 이전 실시예와 상이한데, 본 실시예에서의 가이드부(500b)는 모터부(560), 변경기어부(570) 및 전달부(580)를 포함할 수 있다.

모터부(560)는 회전력을 생성하는 모터(561)와 모터(561)의 구동력을 전달하기 위한 구동기어(562)를 포함할 수 있다. 이때, 구동기어(562)의 회전력을 바로 변경기어부(570)로 전달하는 것도 가능하고 또는 아이들기어(563)를 통해 회전방향을 구동기어(562)와 동일하게 전달시키는 것도 가능할 수 있다.

변경기어부(570)는 모터부(560)의 구동기어(562)로부터 회전력을 전방 또는 후방 측을 향하는 직선 이동력으로 변경하는 부재이다. 이러한 기능을 위하여 변경기어부(570)는 외주에 하우징부(600b)의 내측에 형성된 제1 나사선(630)과 치합되는 제2 나사선(573)이 형성된 제1 변경기어영역(571)과 외주에 모터부(560)의 구동기어(562) 또는 아이들기어(563)와 치합되는 기어를 구비한 제2 변경기어영역(572)을 포함할 수 있다. 이때, 하우징부(600b)의 외부에 위치한 모터부(560)와의 원활한 연결을 위하여 제2 변경기어영역(572)의 폭을 제1 변경기어영역(571)의 폭보다 넓게 형성할 수 있다(도 6 참조).

모터부(560)가 구동되면 모터부(560)의 회전력은 제2 변경기어영역(572)으로 입력되어 변경기어부(570)를 회전시킬 수 있다. 변경기어부(570)가 회전되면 제1 나사선(630) 및 제2 나사선(573)의 치합에 의하여 변경기어부(570)가 전방 측 또는 후방 측으로 직선 이동될 수 있다. 즉, 모터부(560)의 회전력이 변경기어부(570)로 인하여 직선 이동력으로 변경되며, 변경기어부(570)가 직선 이동하는 방향은 모터(561)의 회전 방향에 의하여 설정될 수 있다.

전달부(580)는 변경기어부(570)로부터의 직선 이동력을 팬회전부(400)에 전달하는 역할을 수행할 수 있다. 구체적으로 전달부(580)는 제2 변속판(581)을 포함할 수 있으며, 이러한 제2 변속판(581)이 팬회전부(400)의 연결부(430)의 가이드턱(432) 및 감속부(420)의 캐리어(421) 제3 캐리어영역(424) 외주면이 형성하는 변속판 수용홈(433) 내에 스러스트베어링(440)을 통해 위치되어, 변경기어부(570)로부터 전달된 직선 이동력을 스러스트베어링(440)을 통해 연결부(430)의 가이드턱(432) 및 감속부(420)의 캐리어(421) 제3 캐리어영역(424) 외주면에 전달할 수 있다. 따라서, 팬회전부(400)가 제1 위치, 제2 위치 또는 제3 위치 사이에서 이동되도록 할 수 있다. 이때, 변경기어부(570)는 모터(561)의 회전에 따라 회전되는 반면 전달부(580)는 회전되지 않으므로, 변경기어부(570)의 직선 이동력을 전달부(580)에 안정적으로 전달하기 위하여 스러스트베어링(582)을 사이에 둘 수 있다.

일 예로서 모터부(560)의 모터가 제1 방향으로 회전되면 변경기어부(570)가 전방 측으로 이동되면서 이에 연동된 팬회전부(400)가 제3 탄성체(590)의 가압력에 의해 전방 측으로 이동되도록 할 수 있고, 모터가 제1 방향의 반대 방향인 제2 방향으로 회전되면 변경기어부(570)가 후방 측으로 이동되면서 이에 연동된 팬회전부(400)가 후방 측으로 이동되도록 할 수 있다. 이때, 모터(561)가 회전되는 방향 및 회전량에 따라 변경기어부(570)의 직선 이동 방향 및 거리가 결정되는바, 제1 위치에서 제2 위치로의 이동 시, 제2 위치에서 제3 위치로의 이동 시, 제3 위치에서 제2 위치로의 이동 시, 제2 위치에서 제1 위치로의 이동 시 모터(561)의 회전 방향 및 회전량을 미리 설정하고 제어할 수 있다.

한편, 변경기어부(570)와 전달부(580)의 연동을 후방 측으로 이동할 때에만 가능하도록 구성하는 경우, 가이드부(500b)는 별도로 하우징부(600b)에 설치되어 전달부(580)의 적어도 일부를 전방 측으로 미는 탄성력을 가하는 1개 이상의 제3 탄성체(590)를 더 포함할 수 있다. 이때, 모터(561)가 회전되어 변경기어부(570)가 후방 측으로 이동되면 변경기어부(570)가 전달부(580)를 밀면서 전달부(580)의 제2 변속판(581)에 가해지는 제3 탄성체(590)의 탄성력을 이겨낼 수 있고, 이에 따라 제2 변속판(581)이 변속판 수용홈(433)을 밀어 팬회전부(400)를 후방 측으로 이동시킬 수 있다. 또한, 모터(561)가 반대로 회전되면 변경기어부(570)는 전방 측으로 이동되는데, 변경기어부(570)가 전달부(580)를 밀 수는 있으나 당길 수 없는 구조이더라도 제3 탄성체(590)가 제2 변속판(581)에 탄성력을 가하여 전달부(580)가 변경기어부(570)에 접촉된 채로 전방 측으로 이동될 수 있다. 따라서, 팬회전부(400)가 전방 측으로 이동될 수 있다.

도 6은 도 5에 도시한 팬클러치(100b)에 포함된 가이드부(500b)의 일부 및 팬회전부(400)의 감속부(420)를 나타낸 분해사시도이고, 도 7은 도 5에 도시한 팬클러치(100b)에 포함된 전달부(580)의 일부를 우측에서 바라본 단면도이다. 여기서, 도 6에서는 도시 및 설명의 편의를 위하여 가이드부(500b)의 변경기어부(570)와 구동기어(562) 및 아이들기어(563)를 분해하였으며, 안내링(583)이 안내핀(584)과 분리된 것으로 도시되어 있으나 일체로 구성될 수도 있음을 미리 밝혀둔다. 이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 실시예에 따른 전달부(580)에 대해 더욱 구체적으로 살펴보기로 한다.

본 실시예에서와 같이 팬회전부(400)의 이동을 위한 구동력으로서 모터(561)를 이용하는 경우 전기적 단락, 단선, 배터리 방전, 모더(561) 고장 등의 문제가 발생되었을 때 팬회전부(400)의 이동이 제한될 수 있다. 특히 팬회전부(400)가 제1 위치에 위치되어 직결회전되고 있을 때에는 전기적인 효율이 떨어질 뿐이지 과냉각으로 인한 문제가 심각하지 않은데, 팬회전부(400)가 무회전 상태인 제2 위치 또는 감속회전 상태인 제3 위치 상태에서는 라디에이터가 비등하여 차량 운행이 불가능하게 되거나 동력원이 과열되어 차량에 화재가 발생되는 등 큰 사고로 이어질 수 있다. 따라서, 문제가 발생되어 팬회전부(400)의 이동이 제한되는 경우 팬회전부(400)를 제1 위치로 이동시켜 직결회전을 유지하는 것이 중요할 수 있다. 특히 자율주행 차량의 경우 더욱 문제가 될 수 있는데, 차량에 사람이 있는 경우 차량을 세우고 수작업으로 팬클러치를 직결로 연결하고 운행하여 문제를 해결할 수도 있을 것이나, 자율주행 차량의 경우 모든 것을 자동화해야 하므로 정비 기사가 올 때까지 운행을 정지할 수밖에 없어 차량 가동률이 저하될 수 있기 때문이다.

이전 실시예의 경우 솔레노이드밸브(550)에 문제가 발생되더라도 제1 공간(511)과 제2 공간(521) 내의 유체를 유출시키기만 하면 제1 탄성체(530)의 탄성력에 의해 팬회전부(400)가 제1 위치로 복귀할 수 있으므로 문제가 되지 않을 수 있다. 그러나, 본 실시예와 같이 모터(561)를 이용하는 경우, 하우징부(600b)의 제1 나사선(630)과 변경기어부(570)의 제2 나사선(573)이 치합된 상태이므로 팬회전부(400)를 강제로 제1 위치로 복귀시키는 것이 어려울 수 있다.

본 실시예에서는 모터(561)에 문제가 발생되는 등 특정 조건 발생 시 전달부(580)의 특유한 구조를 통해 변경기어부(570)와 전달부(580) 간 직선 이동력 연동 구조를 끊고 팬회전부(400)를 제1 위치로 이동시킬 수 있다. 이러한 구현을 위하여 전달부(580)는 안내링(583), 제2 변속판(581) 및 제어링(585)을 포함할 수 있다.

안내링(583)은 변경기어부(570)의 후방 측에 스러스트베어링(582)을 사이에 두고 위치되는 부재로서 복수의 돌출된 안내핀(584)을 포함할 수 있다. 또한, 제2 변속판(581)은 앞서 설명한 바와 같이 변속판 수용홈(433)에 위치되어 전달부(580)의 직선 이동력을 팬회전부(400)에 전달하는 부재로서 환 형태로 구현되며, 복수개의 안착홈(586)과 안착홈(586)마다 인접하게 관통된 복수의 관통홀(587)을 구비할 수 있다. 즉, 안착홈(586)과 관통홀(587)이 하나의 세트를 구성할 수 있으며 안착홈(586)과 관통홀(587)은 안내핀(584)에 대응되도록 복수 개로 구비될 수 있다. 또한, 제어링(585)은 특정 조건 발생 시 예를 들어 솔레노이드 또는 서보모터 등 외력을 통해 소정 각도로 회전될 수 있으며(도 7 참조), 안내링(583) 및 안내핀(584)과 연동되어 회전되도록 구현될 수 있다. 이때, 제어링(585)을 외부에서 소정 각도로 회전시킬 수 있도록 제어링(585)에는 돌출영역(588)이 형성될 수 있다.

이러한 구성에서 평소에는 안내링(583)의 안내핀(584)이 제2 변속판(581)의 각 안착홈(586)에 위치될 수 있으며, 변경기어부(570)로부터의 직선 이동력은 스러스트베어링(582)을 통해 안내링(583)으로 전달되고, 이러한 직선 이동력은 안내핀(584)을 통해 제2 변속판(581)으로 전달되어 제2 변속판(581)이 팬회전부(400)를 제1 위치, 제2 위치, 제3 위치 사이에서 이동되도록 할 수 있다.

이러한 상황에서 모터의 고장 등 특정 조건 발생 시 외력을 통해 제어링(585)이 소정 각도로 회전되며 이에 연동된 안내링(583)과 안내핀(584)도 소정 각도로 회전될 수 있다. 이러한 소정 각도는 각 세트의 안착홈(586)과 관통홀(587)이 이루는 각도와 동일할 수 있으며, 이에 따라 제어링(585)이 소정 각도로 회전되면 안내핀(584)이 안착홈(586)에 위치되어 있다가 관통홀(587)로 빠질 수 있다. 따라서, 안내핀(584)-제2 변속판(581)의 직선 이동 연동 구조가 끊어질 수 있으며, 이에 따라 제3 탄성체(590)의 탄성력에 의해 제2 변속판(581)이 전방 측으로 이동되면서 팬회전부(400)도 전방 측으로 이동될 수 있다. 따라서, 팬회전부(400)가 제1 위치로 이동되며, 이에 따라 모터의 고장 등이 발생되더라도 팬회전부(400)가 무회전 상태이거나 감속회전 상태여서 라디에이터가 비등하여 차량 운행이 불가능하게 되거나 자동차의 동력원이 과열됨으로써 발생되는 화재 등 안전사고를 예방할 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 팬클러치는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

100a, 100b : 팬클러치 200 : 축부
210 : 구동축 220 : 전달링
222 : 제1 경사면 300 : 직결구동부
330 : 직결마찰패드 400 : 팬회전부
410 : 직결부 420 : 감속부
421 : 캐리어 426 : 유성마찰롤러
430 : 연결부 500a, 500b : 가이드부
510 : 중립피스톤 520 : 감속피스톤
530 : 제1 탄성체 540 : 제1 변속판
560 : 모터부 570 : 변경기어부
580 : 전달부 581 : 제2 변속판
583 : 안내링 584 : 안내핀
585 : 제어링

Claims (9)

1. 후방 측에서 회전력을 전달받아 전방 측으로 전달하는 구동축, 및 상기 구동축의 외주면을 감싸도록 결합되어 상기 구동축과 동일한 회전수로 회전되되 외주면에 제1 경사면을 구비하는 전달링을 포함하는 축부;
   상기 구동축의 전방 측에 고정되어 상기 구동축과 동일한 회전수로 회전되는 직결구동부;
   전방 측으로 이동 시 적어도 일부가 상기 직결구동부의 적어도 일부에 접촉되어 상기 직결구동부의 회전에 동기화되는 직결부, 및 후방 측으로 이동 시 상기 제1 경사면에 접촉되어 상기 전달링의 회전을 감속시켜 전달하는 복수의 유성마찰롤러를 구비한 감속부를 포함하는 팬회전부;
   상기 팬회전부를 선택적으로 전방 측 또는 후방 측으로 이동시켜 상기 팬회전부가 상기 구동축과 동일한 회전수로 회전되는 직결회전, 무회전 또는 감속회전되도록 하는 가이드부; 및
   상기 축부, 상기 팬회전부 및 상기 가이드부의 적어도 일부를 수용하되, 상기 팬회전부의 후방 측으로 이동 시 상기 유성마찰롤러가 상기 제1 경사면과 함께 접촉되는 제2 경사면을 내측에 구비하는 하우징부;
   를 포함하는 팬클러치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 가이드부는 상기 팬회전부를 전방 측으로 이동시켜 상기 직결부의 적어도 일부가 상기 직결구동부의 적어도 일부에 접촉되도록 하는 제1 위치, 상기 팬회전부를 후방 측으로 이동시켜 상기 직결부의 적어도 일부가 상기 직결구동부의 적어도 일부와의 접촉이 떨어지도록 하는 제2 위치, 또는 상기 팬회전부를 상기 제2 위치보다 더 후방 측으로 이동시켜 상기 유성마찰롤러가 상기 제1 경사면 및 상기 제2 경사면에 접촉되도록 하는 제3 위치로 상기 팬회전부를 이동시키며,
   상기 제1 위치에서 상기 팬회전부가 직결회전되고 상기 제2 위치에서 상기 팬회전부가 무회전되며 상기 제3 위치에서 상기 팬회전부가 감속회전되는 것을 특징으로 하는 팬클러치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 감속부는,
   적어도 일부가 상기 구동축의 외주면을 감싸는 형상을 갖되 외주면에 상기 유성마찰롤러가 각각 설치되는 복수의 개구영역을 포함하는 캐리어; 및
   축이 상기 구동축과 평행하도록 상기 캐리어의 상기 개구영역에 각각 설치되는 복수의 상기 유성마찰롤러;
   를 포함하고,
   상기 유성마찰롤러의 외주면은 상기 제1 경사면 및 상기 제2 경사면에 대응되도록 후방 측을 향해 폭이 좁아지도록 테이퍼지며,
   상기 제3 위치에서 상기 전달링이 회전되면 상기 제1 경사면에 의해 상기 유성마찰롤러가 회전되면서 상기 제2 경사면 상에서 굴러 상기 캐리어가 감속 회전되는 것을 특징으로 하는 팬클러치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 가이드부는,
   상기 하우징부의 내측과의 사이 제1 공간에 유체가 유입되면 후방 측으로 밀려 상기 팬회전부를 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 이동시키는 중립피스톤;
   상기 제1 공간에 유체가 유입되면 상기 중립피스톤과 함께 후방 측으로 밀리되, 상기 하우징부의 내측과의 사이 제2 공간에 유체가 유입되면 상기 중립피스톤으로부터 이격되면서 상기 제1 공간에 유체가 유입되었을 때보다 더 후방 측으로 밀려 상기 팬회전부를 상기 제2 위치에서 상기 제3 위치로 이동시키는 감속피스톤; 및
   상기 하우징부에 설치되어 상기 감속피스톤 또는 상기 중립피스톤을 전방 측으로 미는 탄성력을 가하는 제1 탄성체;
   를 포함하며,
   상기 유체가 유출된 상태에서는 상기 제1 탄성체의 탄성력에 의해 상기 팬회전부가 상기 제1 위치로 이동되는 것을 특징으로 하는 팬클러치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 전달링은 상기 구동축에 대하여 전방 또는 후방 측으로 이동이 가능하며,
   상기 축부는 상기 하우징에 설치되어 상기 전달링을 전방 측으로 미는 탄성력을 가하는 제2 탄성체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 팬클러치.
6. 제2항에 있어서,
   상기 가이드부는,
   모터부;
   상기 하우징부의 내측에 형성된 제1 나사선과 치합되는 제2 나사선을 구비하여 상기 모터부로부터의 회전력을 전방 또는 후방 측을 향하는 직선 이동력으로 변경하는 변경기어부; 및
   상기 변경기어부로부터의 직선 이동력을 상기 팬회전부에 전달하여 상기 팬회전부를 상기 제1 위치, 상기 제2 위치 또는 상기 제3 위치로 이동시키는 전달부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬클러치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 가이드부는,
   상기 하우징부에 설치되어 상기 전달부의 적어도 일부를 전방 측으로 미는 탄성력을 가하는 제3 탄성체;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 팬클러치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 전달부는,
   복수의 돌출된 안내핀을 구비한 안내링;
   상기 안내핀에 대응되게 복수로 형성된 안착홈 및 상기 안착홈마다 인접하게 관통된 복수의 관통홀을 구비하는 변속판; 및
   특정 조건 발생 시 회전되는 제어링;
   을 포함하고,
   상기 변경기어부로부터의 직선 이동력은 상기 안내링과 상기 안착홈에 안착된 상기 안내핀을 통해 상기 변속판으로 전달되어 상기 팬회전부가 후방 측으로 이동되는 것을 특징으로 하는 팬클러치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 특정 조건 발생 시 상기 제어링이 회전되면 상기 제어링에 연동된 상기 안내링이 회전되면서 상기 안내핀이 상기 안착홈에 안착되어 있다가 상기 관통홀에 빠져 상기 변경기어부로부터의 직선 이동력이 상기 변속판에 전달되지 않는 것을 특징으로 하는 팬클러치.

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