KR920008643B1 - 온도감응식 팬 유체 커플링 - Google Patents

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내용 없음.

Description

온도감응식 팬 유체 커플링

제1도는 일부가 파단된 본 발명에 따른 온도감응식 팬 유체 커플링의 제1실시예의 측단면도.

제2도는 제1도에 도시된 커플링의 주요부분의 평면도.

제3도는 제2도의 선Ⅲ-Ⅲ을 따른 단면도.

제4a도는 본 발명에 따른 또다른 팬유체 커플링을 도시한 제1도와 유사한 단면도.

제4b도는 제4a도의 선 Ⅳ-Ⅳ을 따른 단면도.

제4c도는 제4a도에 도시된 커플링의 주요부분의 제2도와 유사한 평면도.

제5도는 유출 구멍 근처를 도시한 전형적인 팬 유체커플링의 일부 절단평면도.

제6도는 종래의 팬 특성곡선 및 본 발명에 따른 팬 특성 곡선을 비교 도시한 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 회전축 2 : 구동디스크

3 : 하우징 4 : 간막이판

5 : 오일저장실 6 : 토오크 전달실

7 : 금속고착물 8 : 연결부재

11 : 연결봉 부재 12 : 밸브부재

13 : 웨이트 F : 냉각팬

본 발명은 냉각 공기가 항상 엔진의 작동조건에 대응하는 유동율로 냉각된 공기가 엔진으로 공급되도록 냉각팬이 구동되는 자동차엔진에 일반적으로 사용되는 온도 감응식 팬 유체 커플링의 개량에 관한 것이며, 즉 본 발명은 자동차엔진으로 공급되는 냉각공기의 유동율을 자동적으로 제어하는 팬유체커플링에 관한 것이다.

이러한 종류의 종래의 팬커플링은 제5도에 도시되었으며, 간막이판(14)에는 원형 유출 조절구멍(14')이 구비되어 있으며, 이 간막이판은 평판형 탄성밸브부재(15)를 포함한다. 이 밸브부재는 외측에 장착된 온도감지 장치의 변형을 전달하는 연결봉과 결합되어 있다. 이 밸브부재(15)의 전방단부는 평평한 표면이고 온도가 변화함에 따라 앞뒤로 이동됨으로써 구멍(14')을 닫거나 개방시킨다. 이러한 팬 커플링의 특성은 제6도의 곡선(B)에서 나타난다.

이러한 종래의 팬커플링에 있어서, 밸브부재(15)의 전방단부에 있는 평평한 표면이 앞뒤로 이동됨에 의해 유출조절구멍(14')을 직접적으로 밀폐시키거나 개방시킴으로써 이 구멍이 완전히 열려있을때의 구멍(14')의 면적은 밸브부재(15)의 폭에 의해 제한되며, 이러한 이유 때문에 구멍의 면적을 크게하는 것이 불가능하였다. 더욱이 밸브부재에서 약간의 틈새가 발생된다면 오일이 통과하는 유효면적은 크게 변화되며, 결국 전달되는 오일의 양을 정확하게 제어할 수 없는 문제점이 있었다.

특성곡선(B)으로부터 알 수 있는 것처럼 일반적인 작동조건하에서는 약 60°의 온도에서 회전속도가 급작스럽게 증가하며, 차량이 구동될 때, 상기 팬커플링은 넓은 범위의 온도에 걸쳐서 냉각공기의 적절한 양을 일정하게 공급하지 못함으로서 팬에 의해 발생되는 소음, 에너지 소모 및 자동엔진을 워밍업시키는 시간을 효과적으로 감소시키지 못하는 문제점이 있었다. 또한 길고 일체로된 밸브부재만이 사용되기 때문에 외류조절구멍(14')을 통해 유동되는 오일압력의 변화에 기인하여 상기 밸브부재가 변형되며, 이러한 이유 때문에 상기 팬은 불규칙하게 가동된다.

또한 오일에 작용하는 원심력은 밸브부재가 유출조절구멍을 밀폐시키는 것을 방해하는 오일압력을 증가시키며, 오일이 유출조절 구멍으로 유동되는 것을 방지하는 수단이 회전방향에서 볼 때 조절구멍의 상류에 장착되지 않기 때문에, 엔진이 시동 또는 가속될 때 밀봉된 하우징의 회전속력은 급작스럽게 증가되어 상기 팬을 고속으로 회전시킨다.

종래의 기술상의 제반 문제점들을 고려하여 본 발명은 이루어 졌으며, 본 발명의 목적은, 자동차 엔진의 작동조건에 따른 적절한 냉각공기의 양이 항상 공급되며, 온도에 민감하게 반응하고, 시동 또는 가속될 때 상술한 것처럼 팬의 회전 속도가 증가하고 불규칙하게 가동되는 것을 방지하며, 팬을 빠르고 부드럽고 정확하게 제어하고 그리고 효과적으로 토오크(Torque)를 전달하는 온도감응식 팬유체 커플링을 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따른 온도감응식 팬 유체커플링에 의해 성취되어지며, 이 온도감응식 팬유체 커플링은 : 회전축과; 이 축의 전방단부에 견고하게 고정된 구동디스크와; 베어링을 통해 축상에 지지된 밀봉되어 구동되는 하우징과; 이 하우징의 외측 표면상에 장착되는 팬부재와; 하우징의 내부를 오일저장실 및 구동디스크를 포함하는 토오크 전달실로 나누며, 내부유체의 유출조절용 유출조절구멍이 구비된 간막이 판과; 구동디스크의 외측변면에 대향된 하우징의 내측벽면의 일부분에서 형성되며, 회전중에 오일을 축적시키는 댐(dam)과; 상기 댐과 연결되어 토오크 전달실에서 오일저장실로 연통시키는 순환통로와; 하우징의 전방면상에 장치되고 온도에 따라서 변형되는 온도감지부재와; 하우징 내부에 장착되며, 변형되는 온도감지부재와 결속되어 다음과 같은 방법으로 작동되는 즉, 주위온도가 미리 설정된 온도보다 높을때는 유출조절구멍을 개방시키고 그리고 주위온도가 미리 설정된 온도보다 낮을때에는 상기 구멍을 폐쇄시키는 밸브부재와; 그리고 토오크를 전달하기 위해 하우징내에 장착된 구동디스크와 하우징의 대향된 면들과의 사이에 형성된 간극등을 구비한다.

간극내의 오일의 유효접촉면적은 구동축으로부터 피구동 하우징으로 전달되는 회전력을 제어할 수 있도록 증가 및 감소되며, 이러한 팬유체 커플링은 다음과 같은 특징을 가진다. 유출 조절구멍은 칸막이 판의 외측단부에 매우 근접하여 배치되며, 이 구멍은 칸막이판의 원주방향으로 연장된 슬롯(slot)형태를 취하며, 밸브부재는 구멍에 가까이 구멍을 가로질러 연장되어 이 구멍을 폐쇄시킨다.

밸브부재의 고정단부는 오일 저장실의 내벽의 상기 유출조절구멍의 일단부 가까이에 견고하게 고정되며, 이 밸브 부재는 탄성을 가지며, 혓바닥 형태로 제작되며, 상향으로(유출조절구멍으로부터 얻어지는 방향으로)만곡되어 있다.

만곡된 밸브부재의 전방단부는 봉부재와 탄성접촉하거나 또는 봉부재와 간접적으로 탄성연결된다. 본 발명의 또다른 특징에 있어서 밸브부재의 고정단부는 회전방향에서 볼 때 유출조절구멍의 상류측에 배치되며, 본 발명의 또다른 특징에 있어서 만곡된 밸브부재의 전방단부는 연결부재를 통해 봉부재와 연결되어지고 그리고 연결부재에 웨이트(weight)가 부착된다.

상술한 신규의 구조에 있어서, 상기 유출조절구멍은 간막이 판의 외측단부에 매우 근접하여 배치되고 그리고 이 판의 원주방향으로 연장하는 슬롯형상을 가진다. 상기 구멍은 밸브부재의 폭에 의해 제한되지 않기 때문에 큰 면적을 가지는 형상으로 제작될 수 있으며, 탄성을 가진 혓바닥형 밸브부재는 유출조절구멍에 근접되어 배치되어 그리고 상향 만곡되어 있다. 만곡된 밸브부재의 전방단부는 봉부재와 탄성적으로 접촉하거나 또는 봉부재와 직접적으로 탄성연결된다.

오일 저장실에 축적된 오일의 원심력으로 인해 외측 단부 근처에서 압력이 최고치가 되며, 봉 부재는 주위온도의 변화에 상응하여 앞뒤로 이동한다. 이때, 유출조절구멍의 위치, 형상 및 방향으로 인해 밸브부재는 그것의 고정단부를 중심으로 하여 이동할 수 있게 되며, 따라서 이 구멍은 연속적으로 그리고 효과적으로 개방 또는 밀폐된다. 제6도의 곡선(A)에 나타난 것처럼 회전속력은 주위온도등에 비례한다. 즉, 훌륭한 응답 특성이 성취된다.

더욱이, 상기 팬 커플링은 냉각공기의 양을 신속하고 유연하고 그리고 정확하게 제어하며, 또한, 불규칙한 가동을 방지한다. 또한, 밸브부재는 구멍을 장애없이 밀폐시킬 수 있으며, 외측단부 근처에서의 오일에서는 보다 작은 공기기포를 포함한다. 이러한 종류의 오일이 토오크 전달실로 유동되기 때문에 토오크는 효과적으로 전달될 수 있다. 회전방향에서 볼 때 밸브부재의 고정된 단부는 유출 조절구멍의 상류측에 배치되기 때문에, 상기 밸브부재는 엔진의 시동 또는 가속시에 하우징의 회전속력이 급작스럽게 증가할 때 오일이 구멍내로 유입되는 것을 방지한다. 따라서, 팬의 회전속력의 급격한 증가는 방지된다. 제6도에서 T는 온도, F는 팬의 회전속력을 나타내며, 본 발명의 다른 목적 및 특징은 이하에서 상세히 설명한다.

제1도 내지 제4b도에 본 발명에 따른 팬 유체커플링이 도시되었으며, 상기 커플링은 회전축(1)을 구비하며, 구동디스크(2)는 축(1)의 전방단부에 견고하게 고정된다. 이 축(1)은 이 축의 후방단부에 장착된 플랜지벽(1')을 구비하며, 케이싱(3＂)은 베어링을 통해 축(1)상에 지지된다. 커버(3')는 케이싱(3＂)의 전방면상에 장착되어 밀봉되어 구동되는 하우징(3)을 형성한다.

하우징(3)의 내부는 칸막이 판(4)에 의해 오일 저장실(5)와 그리고 토오크 전달실(6)로 나누어지며, 큰 면적을 갖춘 유출조절구멍(4')은 칸막이 판(4)의 외측단부에 매우 근접하여 이 판내에 형성되며, 상기 판의 원주방향으로 연장하는 슬롯형태의 상기 구멍(4')은 저장실(5)에서 토오크 전달실(6)으로 유동되는 오일의 유동율을 제어한다. 토오크 전달간극(6')은 토오크 전달실(6)내에 있는 밀봉된 하우징(3)과 구동디스크(2)의 대향된 표면 사이에 형성된다.

연결부재(8)는 스프링 소재로 제조되며, 연결부재(8)의 일단부는 오일 저장실(5)의 일측의 칸막이판(4)의 표면에 리벳고정되어 있으며, 타단부는 유출조절구멍(4')에 근접하여 배치된다. 금속고착물(7)은 커버(3')의 전방면에 고정되며, 바이메탈 스트립으로 구성된 온도감지부재(10)는 고착물(7)에 고정된 양단부를 가지며, 주위온도가 변화함에 따라 온도감지부재(10)는 변형되어 연결봉부재(11)를 앞뒤로 이동시킨다. 댐(9')은 구동디스크(2)의 외측벽면에 대향된 케이싱(3＂)의 내측벽면의 일부분에 형성된다.

오일은 케이싱(3＂)의 이러한 내측벽면상에 축적되며, 오일 순환통로(9)는 회전방향에서 볼 때 댐의 상류측에 있는 댐(9')에 근접되어 형성된 토오크 전달실(6)에서 오일 저장실(5)로 연통시킨다.

짧은 혓바닥 형태의 탄성밸브부재(12)는 유출 조절구멍(4') 가까이에서 상향 만곡되어 있고 이 구멍(4')위에 걸쳐서 연장된다. 밸브부재(12)의 고정단부(12')는 칸막이판(4) 또는 커버(3') (제4b도)의 내측 원주벽에 견고하게 고정된다. 밸브부재(12)는 구멍(4')을 개방 및 밀폐시키도록 작동되며, 밸브부재(12)의 들어올려진 전방단부는 봉 부재(11)을 통하여 봉부재(11)과 탄성적으로 접촉하거나(제4a도 및 제4b도) 연결부재(8)(제1도, 제2도 및 제3도)을 통하여 봉부재(11)과 탄성적으로 연결되어 밸브부재(12)가 조절구멍(4')를 연속적으로 그리고 정확하게 폐쇄시킬 수 있게 한다.

고정단부(12')는 회전방향에서 볼 때 구멍(4')의 상류측 배치됨으로서, 상기 밸브부재(12)는 엔진의 시동 및 가속시 밀봉된 하우징(3)의 회전속력이 신속히 증가할 때 오일이 유출조절구멍(4')내로 유입되는 것을 방지할 수 있게 되며, 따라서 팬의 회전속력이 급작스럽게 증가되는 것이 방지된다.

웨이트(13)가 연결부재(8)에 부착됨으로서 원심력이 웨이트(13)에 또한 작용된다. 밀봉된 하우징(3)의 회전속력이 현온도에서 이미 결정된 값을 초과하는 경우 밀봉된 하우징(3)의 회전속력은 웨이트의 작용에 의해 예정된 값까지 줄어든다. 제3도 및 제4b도에서의 실선화살표는 연결부재(8) 및 봉부재(11)의 이동방향을 나타낸다.

전술한 바와 같은 신규의 온도감응식 팬 유체 커플링에서, 유출조절 구멍(4')의 위치, 구멍(4')의 큰 면적, 및 원주방향으로 연장하는 슬롯의 형상등으로 인해, 회전중의 원심력에 의해 오일이 최고의 압력하에 있게 되는 커플링의 외단부 가까이의 고정부(12')에 대해 상향 만곡되어 있는 짧은 혓바닥형 밸브부재(12)에 의하여, 유출조절구멍(4')은 차량이 달리는 동안의 광범위한 주위온도변화에 감응하여 항상 연속적으로 그리고 정확하게 밀폐된다. 이러한 방법으로 토오크 전달실(6)내로 유동되는 오일의 양은 정밀하게 제어된다. 따라서 엔진의 작동조절에 따라 넓은 온도범위에 걸쳐서 항상 적절한 양의 냉각공기가 공급될 수 있다.

결국, 상기 팬 커플링은 온도변화에 훌륭하게 반응하며, 또한, 전달되는 오일의 양을 빠르게 부드럽게 그리고 정확하게 제어한다. 또한 유출조절구멍을 통하여 오일량이 변화할 때 밸브부재가 앞뒤로 변형되더라도 불규칙적인 구동이 방지되며, 또한 외측 원주부 근처에서 오일 압력이 높은 경우에도 밸브부재는 구멍을 적절하게 밀폐시킨다. 이와 동시에 외측 원주부에서는 기포를 더 작게 함유한 오일이 토오크 전달실(6)으로 유동되기 때문에 회전력은 더욱 효과적으로 전달될 수 있다. 또한 엔진의 시동 또는 가속될 때 팬의 회전속력이 급작스럽게 증가되는 것이 방지될 수 있으며, 따라서 효과적인 온도감응식 팬 유체커플링이 제공된다.

Claims (4)

1. 전방 단부에 구동디스크(2)가 견고하게 고정된 회전축(1)상에 베어링을 통해 지지되며 또한 원주부에 냉각 팬(F)가 부착된, 케이싱(3＂)와 커버(3')를 구비하는 하우징(3)과: 상기 하우징의 내부를 오일 저장실(5)와 구동디스크(2)를 내장하는 토오크 전달실(6)으로 구획하며, 또한 오일의 유출조정구멍(4')를 갖는 간막이판(4)와: 회전중 오일이 축적되는 구동디스크의 외측벽면에 대향하는 하우징의 내측벽면의 일부분에 형성된 댐(9')와: 상기 댐과 연결되고 그리고 토오크 전달실(6)에서 오일저장실(5)로 연결시키는 순환통로(9)와: 그리고 주위온도가 설정치를 넘으면 유출조정구멍(4')를 개방하고, 설정치이하에서는 폐쇄하도록 상기 커버(31)앞면에 설치된 온도감지부재(10)의 온도변화에 감응한 변형에 상응하여 연동하는 탄성밸브부재(12)를 구비하며, 구동디스크의 외주부와 커버 및 메이스의 외주부의 서로 대향하는 벽면들 사이에 형성되는 토오크 전달간극(6')에서의 오일의 유효접촉면적을 증가시킴으로서 회전축(1)로부터 피구동하우징(3)으로의 토오크 전달을 제어하는 팬 커플링 장치에 있어서: 상기 유출조절구멍(4')가 상기 간막이판(4)의 외주단부 근처에 원주방향 슬롯의 형태로 형성되고, 혓바닥 형상의 상기 밸브부재(12)는 상기 유출조절구멍(4')위에서 상기 유출조절구멍(4')와 같은 방향으로 설치되며 또한 상기 밸브부재(12)의 고정단부(12')는 오일저장실 내벽의 상기 유출조절구멍(4')의 일단부 가까이에 고정되고, 상기 밸브부재(12)의 타단부는 상향으로 만곡되며, 상기 밸브부재(12)의 만곡된 단부는 연결봉부재(11)과 탄성 접촉하는 것을 특징으로 하는 온도 감응식 팬 유체 커플링.
2. 제1항에 있어서, 상기 연결봉 부재(11)과 밸브부재(12)의 만곡단부와의 사이에 연결부재(8)이 삽입된 것을 특징으로 하는 온도감응식 팬 유체 커플링.
3. 제1항에 있어서, 밸브부재의 고정 단부(12')는 회전방향에서 볼대 유출조절구멍(4')의 상류측에 배치되는 것을 특징으로 하는 온도감응식 팬 유체 커플링.
4. 제2항에 있어서, 연결부재(8)에는 웨이트(13)이 부착된 것을 특징으로 하는 온도감응식 팬 유체 커플링.

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