KR930004564B1 - 유체 전단 커플링장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유체 전단 커플링장치

제1도는 본 발명에 따른 유체 전단 커플링장치에 대한 측단면도.

제1a도는 제1도의 장치에서 유체순환통로에 대한 단면도.

제2도는 본 발명에서 베어링하우징과 덮개를 연결하는 밴드에 대한 측단면도.

제3도는 본 발명에서 나사에 대한 측단면도.

제4a도는 본 발명에서 삽입판에 대한 측단면도.

제4b도는 제4a도의 삽입판을 덮개쪽에서 본 정면도.

제4c도는 제4a도의 삽입판을 홈 쪽에서 본 정면도.

제4d도는 제4b도의 4D-4D선으로 절단하여 화살표 방향으로 본 단면도.

제5a도는 본 발명에서 덮개에 대한 측단면도.

제5b도는 제5a도의 덮개를 내측에서 본 정면도.

제5c도는 제5a도의 덮개를 외측에서 본 정면도.

제6a도는 본 발명의 덮개에서 밸브조절핀의 밀폐장치를 도시한 측단면도.

제6b도는 제6a도의 밀폐장치에 대한 장면도.

제7도는 본 발명의 밸브구조를 도시한 측면도.

제8도는 제1도의 회전자를 홈쪽에서 본 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 유체전단 커플링장치 11 : 회전자

15 : 베어링 하우징 16 : 덮개

17 : 금속띠 18 : 마루

19 : 홈 20 : 중심축

21 : 판 22 : 마루

23 : 홈 24 : 내측 허브부분

27 : 내측레이스 28 : 블베어링

32 : 외측 레이스 33 : 리세스

34 : 스냅링 37, 38 : 플랜지

39 : O-링 43 : 실리콘 밀폐링

44 : 리브부분 45 : 환상형리세스

48 : 리세스 49 : 밸브

50, 51 : 하부핀 지지면 52, 53 : 상부핀 지지면

54 : 고합핀 55, 56 : 탭

58 : 유체 저장실 59 : 전단실

60 : 스프링 63 : 브리드 구멍

64 : 자동 글린칭 너트 66 : 피스톤 핀

67 : 삽입밀폐 68 : 밀폐

69 : 리브 70 : 플랜지

71 : 브래킷 72 : 열판

73, 74 : 방사상 홈 77, 78 : 환상형 홈

79 : 중심개구

본 발명은 유체 전단 커플링장치에 관한 것으로써 특히 피구동체 내부에 회전자가 삽입되어 있는 자동차의 팬구동에 사용되는 커플링장치에 관한 것이다.

종전 기술에서 점액커플링과 같은 여러가지 유체 전단 커플링장치가 제기되었다. 이러한 커플링장치는 외부의 구동원에 연결되며 유체 전단실을 구성하고 있는 하우징 내부에 수용된 회전자를 포함하고 있다. 이러한 커플링을 개선하기 위해 베어링구조와 유체밸브와 온도조절 및 토오크전달을 포함하는 많은 장치가 제기되어 왔다. 이러한 개선의 목적은 최소 비용과 장치의 최소 중량으로써 효율적으로 작동할 수 있는 커플링을 제작하기 위한 것이다. 본 발명은 이러한 모든 조건을 만족시켜 준다.

본 발명의 바람직한 일예인 유체 전단 커플링에서는 지간마루와 홈을 포함하고 있어 회전자와 피구동하우징 사이의 토오크 전달을 증대시켜 준다. 이러한 것은 일반적인 현상으로써 많은 특허에 발표되었다. 이러한 지간마루와 홈을 발표한 특허로서는 미합중국특허 제3,862,122호와 제3,323,623호 및 제3,809,197호 등이 있다.

또한 본 발명에서는 감온성 유체밸브를 위한 독특한 밀폐구조가 설치된다. 종래의 일반적 밸브구조에는 크게 두 종류가 있다. 첫번째 종류의 밸브구조에서는 조절핀이 이러한 피벗팅을 허용하기 위해 변위될 때 유체구멍 외측으로 피벗팅하도록 스프링을 이용한 밸브를 사용하였다. 이러한 밸브구조는 미합중국 특허 제4,111,298호와 제4,090,596호와 제4,086,990호와 제4,036,339호 및 제3,964,582호에 발표되었다. 상기 특허에서는 핀이 커플링덮개의 구멍에서 미끄럼 운동한다. 두번째 종류의 밸브구조는 감온성코일스프링에 부응하여 유체구멍에서 회전되는 것이다. 이러한 종류의 밸브 구조는 미합중국특허 제4,062,432호 및 제3,191,733호에 발표되어 있다.

본 발명의 다른 한가지 특징은 장치의 덮개와 베어링 하우징을 연결하는 방법과 그 구조에 있다. 베어링 하우징에 덮개를 고정시키는 종래의 방법은 단순히 보울트로서 부재를 서로 연결시키는 방법이다. 보울트는 전달표면이 위치한 중심부에서 외측으로 뻗어 있는 플랜지에 의해 결합되는 것이다. 이러한 방법에서는 여러개의 보울트를 수용하기 위해 직경을 따라 충분한 거리의 폭을 갖는 외측 플랜지를 필요로 한다. 이러한 방법의 단점은 이러한 플랜지의 크기와 설치에 의한 커플링장치의 중량 증가와 관성모멘트가 가장 큰 외측 원주상에 이러한 중량이 치중된다는 것이다. 또한 이러한 방법은 그 장치의 제작시간을 가중시킨다.

종래 기술에 대한 두번째 대안으로써는 함께 결합되는 다른 부재의 가장자리 위에서 구르는 원주플랜지에 베어링하우징 또는 덮개를 설치하는 것이었다. 이와 같은 구조는 미합중국 특허 제3,011,607호와 제3,007,560호에 발표되어 있다. 이러한 방법은 미합중국 특허 제3,323,623호와 제3,809,197호에도 나타나 있다. 이러한 방법의 단점은 덮개표면의 비틀림과 공정이 지체된다는 점이다.

본 발명의 다른 면은 마그네슘 또는 마그네슘합금을 이용하여 유체 전단 커플링의 부품을 특히 주조하여 제작한다는 것이다. 종전 기술에서 덮개, 베어링하우징 및 회전자를 제작하는데 사용된 재료는 여러가지 조성의 강-알루미늄합금이었으며, 마그네슘합금을 사용하지 않았다. 본 발명의 또다른 일면의 유체전단 커플링의 피구동체에 환상형마루와 홈이 있는 판이 포함되어 있다는 것이며, 판을 커플링의 덮개에 설치되어 있다. 환상형 마루와 홈을 갖춘 피구동부재를 사용하는 종래의 장치에서는, 이러한 부품이 덮개와 같은 몸체로 제작되었다.

본 발명을 간단히 설명하면 몇개의 환상형 마루와 홈이 형성되어 있는 회전자를 갖춘 구동부재와 대응되는 환상형 마루와 홈이 형성된 피구동부재를 포함하고 있는 유체 전단 커플링장치에 관한 것이다. 피구동부재는 덮개와 함께 베어링하우징을 갖추고 있으며, 피구동부재의 마루와 홈을 정의하는 판이 덮개에 고정되어 있다. 또한 여러개의 마루와 홈은 주조된 구조이며, 특히 베어링하우징과 덮개는 인접한 외측 원주플랜저를 포함하고 있어, 자기형성밴드에 의해 그 위에 함께 고정된다. 그리고 본 발명은 유체전단 커플링의 부품제작에 마그네슘합금을 사용하는 것에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 첫째, 비교적 가볍고 가격이 저렴하며 작동이 효율적인 유체 전단 커플링장치를 제작하기 위한 것이며 둘재, 조립이 용이하고 보정이 간편한 유체 전단 커플링장치를 제작하기 위한 것이고, 셋째, 제작공정이 보다 축소되고 비용이 적게되는 유체 전단 커플링장치를 제작하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 장점과 목적을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명에 따른 유체 전단 커플링장치(10)의 조립된 상태를 도시한 것이다.

본 발명의 유체 전단 커플링장치(10)는 외부 구동원에 연결된 구동부재와 구동부재에 설치되어 같은 측상에서 상대적 회전을 위한 피구동부재로 구성되어 있다. 피구동부재는 베어링하우징(15)과 금속띠(17)에 의해 함께 고정된 덮개(16)를 포함하고 있다. 구동부재는 축(12)에 고정된 디스크모양의 회전자(11)를 포함하고 있다. 축은 구멍(14)에 보울트를 설치하는 것과 같은 방법으로 외부의 구동원에 연결되는 설치부(13)를 포함하고 있다. 대표적인 외부구동원은 자동차엔진으로서 피구동부재에 설치된 다수의 팬날개를 구동시키기 위한 커플링장치로서 장치(10)가 사용된다.

회전자(11)에는 중심축(20)에 평행한 제1방향으로 향한 환상형마루(18)와 홈(19)이 포함되어 있다. 피구동부재는 베어링하우징(15)과 덮개(16)에 설치된 판(21)을 포함하고 있다. 판에는 제1방향과는 반대인 제2축방향을 향한 환상형 마루(22)와 홈(23)이 포함되어 있다. 판(21)의 마루와 홈은 회전자(11)의 마루와 홈에 인접한다. 이러한 마루와 홈 사이에 유체전단실을 정의하는 일정 간격 떨어진 양쪽 전단표면이 부여되며, 유체전단실의 전단액과 작용하여 회전자와 판 사이에 토오크를 전달한다. 회전자와 판의 마루 및 홈의 간격에 따라 사이의 전단실에 받아들여진 액체의 양에 관련되어 구동부재와 피구동부재 사이에 커플링정도가 변화한다.

구동부재와 피구동부재는 함께 설치되어 중심축(20)에 대하여 상대적 회전운동하게 되어 있다. 회전자(11)는 몇개의 마루와 홈을 정의하는 외측 디스크모양의 부분을 포함하고 있으며, 축(12)에 설치된 내측 허브부분(24)이 포함되어 있다. 특히 허브부분(24)에는 몇개의 방사상홈(25)이 있어 제1도의 (26)에서와 같이 회전자에 축을 고정시킬 때 사용된다.

베어링 하우징(15)은 축(12)에 베어링 설치된다. 볼베어링(28)의 내측 레이스(27)는 회전자의 허브부분(24)과 축(12)의 어깨(29) 사이에 설치되어 있다. 베어링 하우징(15)은 볼베어링의 외측 레이스(32)의 한쪽을 받치고 있는 어깨(31)를 정의하는 허브부분(30)을 중심부에 갖추고 있다. 또한 허브부분의 내측 원주상에 리세스(33)가 형성되어 있어 스냅링(34)이 설치되어 외측 레이스(32)의 다른 한쪽과 접촉하게 된다.

베어링 하우징(15)에 고정된 덮개(16)는 자기형성밴드(17)를 이용하는 것이 바람직하다. 제2도에 나타난 바와 같이, 어깨(35)가 덮개(16)의 원주표면에 꼭 맞도록 만들어져 있으며, 금속띠의 몸체(36)는 중심축과 약 2°정도 경사져 있어 하우징과 덮개에 금속띠의 설치를 용이하게 한다. 금속띠가 덮개와 하우징에 설치된 후 자기형성 과정이 일어난다. 주위의 자기장에 의한 자력은 띠(17)를 하우징(15)과 덮개(16)의 외측 원주플랜지(37, 38)에 견고하게 밀어줌으로써 이러한 부품을 결합시키기에 충분하다. 금속띠(17)는 1초 이내에 일어나는 자기형성에 의해 용이하고 신속하게 이러한 과정을 수행한다.

자기성형의 일반적인 과정에서 알려진 바와 같이, 종전 기술에서는 유체 전단 커플링장치의 베어링하우징과 덮개를 결합시키는 데에 자기밴드를 사용하지 않았다. 그러나 본 장치에서는 종래의 장치에서와는 다른 뚜렷한 장점이 있다. 특히 회전자 외측 방사상재료로서 유체전단 커플링장치를 설계하는 것이다. 이러한 장치에서 베어링 하우징과 덮개를 고정시키는데 보울트를 사용하기 때문에 이 재료에 관한 필요성도 한가지 연구분야로 제기된다. 그 대안으로써 이러한 재료는 한 부품에 대해 다른 부품에 재료를 감아주는 것이 요구되었다. 후자의 방법은 부품에 비틀림을 유발시키는 단점이 있어 필요시에 커플링을 분해 및 조립을 어렵게 한다. 본 발명에서 자기밴드는 커플링을 수리할 때 쉽게 제거시킬 수 있다.

자기밴드를 사용함으로써 유체전단 표면 특히 회전자 주위의 재료량을 극소로 할 수 있다. 이것은 일정 면적의 전단표면에 대한 중량을 가볍게 하고 특히 관성모멘트가 가장 큰 외부의 중량을 줄여준다. 또한 자기밴드는 베어링하우징과 덮개를 용이하고 신속하게 결합시킬 수 있으며, 조임과정에서 재료의 수와 그 비용을 줄여주고, 베어링하우징과 덮개의 구조를 단순화시켜준다. 도면에 나타난 바와 같이, 베어링하우징과 덮개는 각각에 금속띠(17)가 설치되는 비교적 작고 간단한 구조의 플랜지(37, 38)를 갖추고 있다. 베어링하우징의 플랜지(37)에 형성된 환상형 리세스에 O-링(39)에 설치되어 베어링하우징과 덮개 사이를 밀폐시킨다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 유체진단 커플링은 주로 자동차엔진의 팬구동에 이용된다. 이러한 면에 있어서, 베어링하우징(15)에는 보울트(40)가 설치되는 덮개의 구멍이 갖추어져 있다. 제3도에 도시된 바와 같이 보울트(40)는 헤드(41)와 몸체(42)를 갖춘 주름붙이나사로 구성된다. 헤드에는 실리콘밀폐링(43)이 설치되는 원주의 어깨가 형성되어 있다. 보울트가 베어링하우징(15)의 구멍에 설치될 때, 밀폐링(43)이 하우징의 표면에 압착되어 구멍을 밀폐시킴으로써 유체손실을 방지해 준다.

몸체(42)는 보울트헤드에 인접하여 축방향으로 몇개의 리브(rib)를 갖춘 리브부분(44)을 포함하고 있다. 이러한 리브는 베어링하우징의 구멍에 수용될 수 있는 크기로써 하우징의 외부에서 너트가 보울트에 설치될때 보울트가 회전하지 못하도록 구멍의 표면에 꽉 끼이도록 해준다. 이렇게 하여 베어링하우징에 팬날개를 설치할 수 있는 간편하고 신뢰성있는 기술이 부여된다. 커플링장치를 조립하기 전에 베어링하우징의 구멍에 보울트(40)를 삽입시킨다. 리브부분(44)이 구멍내의 보울트를 고정시키므로 팬날개를 부착시키기 전에도 밀폐링은 구멍을 효과적으로 밀폐시킨다. 리브부분도 역시 구멍내에서 파지되므로 커플링이 조립된 후 팬날개와 조임너트가 외부의 나사부분에 설치할 수 있다.

덮개(16)에 고정된 판(21)에는 피구동부재의 환상형마루와 홈이 여러개 형성되어 있으며, 제4a도에서 제4d도와 제5a도에서 제5c도에 상세히 도시되어 있다.

제1도에 도시된 바와 같이, 베어링하우징(15)에는 판(21)의 외측 가장자리가 수용되는 환상형 리세스(45)와 외측 가장자리가 수용되는 환상형 리세스(45)가 형성되어 있다. 따라서 금속띠(17)에 의해 부품이 연결될 때 베어링하우징(15)과 덮개(16) 사이에 판이 고정된다. 제4b도에 도시된 바와 같이 판(21)에 베어링하우징의 리세스에 끼워지는 돌출부(46)가 형성되어 있어 덮개와 베어링하우징의 상대적 회전이 방지된다.

장치의 조립 특히 덮개에 대한 판의 설치를 용이하게 하기 위해 판에는 세개의 돌출부가 형성되어 있어 덮개(16)의 대응되는 세개의 리세스(48)에 끼워진다. 리세스(48)에 돌출부(47)가 꼭 끼워짐으로써 판과 덮개간이 예비부착이 이루어지고 판과 덮개는 베어링하우징에 끼워지기 전에 조립된다. 본 발명에서는 전체적인 조립이 용이하고 다음에 기술된 밸브구조의 눈금 측정이 용이하다.

다음에 기술된 내용에서 분명히 알 수 있듯이 돌출부(47)는 덮개에 판을 설치할 때 사용되어 밸브 및 다른 부품의 방향을 고정시켜 준다.

판(21)과 덮개(16)에는 밸브(49)를 수용하기 위해 함께 작용하는 돌출부가 형성되어 있다. 판(21)에는 한쌍의 하부 핀지지면(50, 51)과 상부 핀지지면(52, 53)이 일정간격으로 형성되어 있다. 이러한 지지면에 밸브(49)를 지지하고 있는 교합핀(54)이 수용된다. 덮개와 판이 조립될 때 핀지지부의 양쪽과 핀 사이의 위치에 한 쌍의 랩(55, 56)이 덮개(16)에 갖추어져 있다.

이와 같이 핀(54)은 몇개의 핀지지부(50-53)와 밸브(49) 사이에 간편하게 삽입되며, 탭(55, 56)에 의해 그 위치가 고정된다.

밸브(49)는 구멍(57)을 개폐시킴으로써 유체저장실(58)과 근접해 있는 판(21)과 회전자(11)의 마루와 홈 사이의 공간인 전단실(59) 사이의 유체흐름을 조절시켜 준다. 스프링(60)의 한쪽끝은 판(21)의 스프링홈(61)에 끼워지고, 다른쪽 끝은 밸브(49)에 의해 구성된 공간(62)에 끼워진다. 이 스프링이 밸브를 개방위치로 치우치게 하면 구멍(57)이 개방되어 유체저장실과 전단실 사이에 유체가 흐르게 된다. 브리드구멍(bleedhole)(63)이 판(21)의 스프링홈에 관통되어 있어 종래의 경우에서와 같이 저장실에서 전단실로 약간의 유체가 새어든다.

밸브(49)는 종전 기술에서 잘 알려진 적당한 조정장치를 사용하여 조절한다. 그러나 본 예에서는 새로운 조절장치가 설치되어 있다. 제6a도에 도시된 바와 같이 덮개(16)의 중심부에는 삽입밀폐(67)와 밀폐(68)가 수용된 리세스가 형성되어 있다. 삽입밀폐(67)는 밀폐(68)를 위치고정시키며 덮개(16)의 공간 내에서 삽입밀폐를 고정시키는 몇개의 리브(69)가 포함되어 있다. 삽입밀폐(67)는 플랜지(70)를 포함하고 있어 같은 형태의 덮개(16) 리세스에 끼워진다. 제1도의 브래킷(71)은 삽입밀폐의 플랜지(70)를 위치고정시킨다. 삽입밀폐(67)와 밀폐(68)는 같은 축의 구멍을 갖추고 있어 피스톤핀(66)이 미끄러지며 끼워지게 된다. 밸브(49)는 핀(66)의 한쪽 끝이 수용된 부분(65)을 포함한 자동 클린칭너트(64)를 갖추고 있다. 브래킷(71)에는 핀(66)의 한쪽 끝에 열판(72)이 설치되어 있다.

본 발명에 의한 장치의 구조에서는 열판(72)과 피스톤핀(66)이 함께 작동하여 개방 및 폐쇄위치 사이에서 밸브(49)의 운동을 조절한다. 핀(66)의 한쪽끝은 너트(64)의 적당한 부분에 접촉되어 있고, 다른 쪽 끝은 열판(72)에 접촉되어 있다. 분위기온도 변화에 따라 열판(72)의 위치가 변화하여 핀(66)이 운동함으로써 밸브(49)가 운동하게 된다.

커플링장치를 완전히 조립하기 전에 조절장치를 보정해야 한다. 이러한 작업은 리세스(48)에 돌출부(47)가 위치고정되어 판(21)과 덮개(16)가 조립됨으로써 쉽게 수행된다. 자동클린청너트(64)를 조절하여 열판(72)이 어느 온도 이하에 있을 때는 폐쇄위치에 유지시키고, 어느 온도 이상에 있을 때는 개방위치에 있도록 한다. 밸브(49)는 자동클린칭너트를 갖추고 있음으로, 일단 정당한 위치에 설정이 되면 조립 후에도 장치의 보정상태가 유지된다. 이와는 대조적으로, 종래 장치의 구조상 단점은 조절이 불가능하고 적당한 길이가 선택될 때까지 핀(66)을 변화시켜 보정을 해야 한다는 것이 있다.

다음 논술에서 분명히 알 수 있는 바와 같이 삽입밀폐(67)와 밀폐(68)가 있음으로서 덮개(16)의 구조를 간단히하고, 핀(66)이 설치되는 구멍을 일렬로 배열시키게 된다. 밀폐(68)는 덮개(16)의 리세스에 접촉하여 그 원주를 충분히 밀폐시키고, 핀(66)과의 미끄럼밀폐를 부여하기에 적합한 재료로 만든다. 전술한 바와 같은 덮개내의 삽입밀폐(67)는 리세스내의 밀폐를 압착시켜 밀폐접촉시킬 수 있도록 적당히 경한 재료를 사용하여 만든다. 삽입밀폐도 역시 핀(66)과 적절히 접촉하여 밀폐(68)의 위치를 유지시켜준다.

이러한 두 부품이 있음으로서 리세스와 함께 덮개를 주조하는 원래의 형성방법과는 달리 덮개(16)의 표면에 특별한 처리를 하지 않고서도 덮개(16)와 핀(66)을 밀폐시킬 수 있다. 이와는 대조적으로, 종전 기술에서는 밀폐부재를 설치하기 위해 덮개를 기계가공하였다.

본 발명의 한가지 특징은 회전자와 덮개와 같은 부품의 공정을 최대한으로 축소시킨다는 점이다. 과거에는 먼저 덮개를 주조하여 밸브핀을 설치하기 위해 구멍을 뚫고 다음은 다음에 밀폐부트 내부에 아교를 접착시킬 수 있도록 홈을 도려낸다. 종래 장치에서 홈은 비교적 깊고 좁은 홈이므로 그 홈을 주조하기가 어렵다. 본 발명의 설계에서는 몇 개의 공정단계를 축소시키고 덮개의 제작이 간소화된다. 또한 종래의 다듬어진 구멍보다 마찰계수가 낮은 삽입밀폐와 밀폐에 핀이 삽입되며, 이러한 부품은 부식을 받지 않는다. 그리고 본 발명에서는 아교를 필요로 하지 않는다.

상술한 바와 같이, 판(21)은 한개의 몸체로 되어 있으며 밀폐부품이다. 즉 판에는 어떠한 구멍도 형성되어 있지 않으며, 특히 중심부는 분리된 밀폐부품으로서 밀폐시킬 필요가 있다. 그러나 종전의 커플링은 같은 몸체로서 환상형마루와 홈과 같은 전단표면을 갖춘 덮개를 사용하였다. 종래의 장치는 전단표면의 내측 방사상에 중심개구를 포함하고 있으며, 개구는 덮개의 유체저장실을 정의하고 밸브구조를 지지하기 위한 분리된 덮개판으로 밀폐시켰다.

이와는 대조적으로 본 장치는 덮개와 함께 작용하여 유체저장실을 구성하는 판(21)을 포함하고 있으며, 아울러 같은 몸체로서 환상형 마루와 홈인 전단표면도 갖추고 있다. 본 발명의 설계에 있어서 밸브 지지면(50-53)과 유체구멍(57)과 스프링홈(61) 및 브리드구멍(61)이 모두 장치의 제작시에 판(21)과 같은 몸체의 부품으로서 쉽게 형성된다. 종전 기술에서 부착설비를 위한 목적으로 덮개에 부착되는 부차적인 덮개판을 필요로 하지 않는다.

판(21)이 설치됨으로서 유체가 전단실로부터 유체저장실로 역류되는 재순환통로의 형성이 간편해진다. 종전 장치의 설계에 있어서는, 재순환구멍을 뚫고 그것을 다음에 줄 필요성이 있었다. 그러나 분리된 덮개(16)와 판(21)을 이용하는 본 장치에서는 제작초기에 이러한 두 부품이 형성되는 동시에 재순환통로가 같이 형성된다. 제5b도에 도시된 바와 같이, 덮개(16)에서 한쌍의 방사상홈(73, 74)이 형성되어 있다. 판(21)은 판의 두께를 관통하며 최외측 환상형홈(77, 78)과 유통된 한 쌍의 대응되는 구멍(75, 76)을 포함하고 있다. 구멍(75, 76)은 덮개(16)에 판(21)을 조립할 때 홈(73, 74)와 일치하며 유체유통되게 한다. 따라서 방사상홈(73, 74)은 판(21)과 덮개(16) 사이에 구멍(75, 76) 및 중심부의 유체저장실(58)과 유통된 통로를 구성한다. 구멍은 대응되는 환상형홈(77, 78)의 끝부분에 위치하여 홈내의 유체가 구멍(75, 76)을 통과하여 방사상홈(73, 74) 내측을 거쳐 유체저장실로 촉진된다.

본 발명의 한가지 특이한 형상은 주부품의 제작이 동시에 형성되는 조건에 있다는 점이다. 이것은 덮개(16) 및 판(21)과 같은 부품이 주조와 같은 방법으로 제작된 후 더 이상 금속가공을 필요로 하지 않는다는 것을 의미한다. 부품은 주물의 다듬기와 같은 소작업만을 필요로 하며 기계가공과 같은 다른 개조는 필요치 않는다. 여러가지 초기제작기술에 있어서, 기술과 사용되는 재료에 있어서는 상당한 고려가 있어야 한다. 본 예에서 동시형성되는 부품은 마그네슘합금을 이용한다. 다른 방법에 대한 예로서 플라스틱재료를 이용하여 부품을 성형하거나 금속분말을 소결하는 방법이 있다. 판과 회전자는 플래스틱재료를 사용하는 것이 적합한다. 그러나 열전도성과 같은 플라스틱재료의 물리적성질을 취급하기 위해서는 적절한 개량을 필요로 한다. 금속분말을 이용한 부품은 어떤 경우에서든 경제적이지 못하지만 그 작동이 양호하다.

판(21)과 회전자(11)는 주조상태로 이용하는 것이 바람직하다. 회전자는 축(12)에 압착시켜 전술한 바와 같이 설치한다. 중심개구(79)는 축(12)에 꽂맞은 정확한 크기이어야 한다. 또한 환상형 마루(18)와 홈(19)은 축(12)의 중심선(20)에 동심이며, 중심축에 수직이어야 한다. 회전자의 중심개구의 중심잡기는 초기주고 및 외측 직경다듬기를 행한 후에 수행되어야 한다. 내측 레이스(27)에 접속하고 있는 회전자의 회브뒷부분은 4/1000인치 이내의 범위로 정확하게 조절되어야 한다. 이것은 판(21)의 마루와 홈과 재순환홈 및 판상의 댐에 회전자가 접근하는 정도를 조정하는 역할을 한다.

이러한 조정과 회전자에 대한 공차를 적당한 제작기술을 이용하여 수행한다. 바람직한 기술은 마그네슘합금을 사용하여 회전자를 금형주조하는 것이다. 이 방법은 부품의 형성에 적절한 정도로 대단히 정확한 공차조절을 가능하게 한다.

제8도에 도시된 바와 같이, 회전자(11)에는 여러개의 구멍(81)이 형성되어 회전자의 한쪽에서 다른쪽으로 전단유체의 통과를 가능하게 하며, 회전자 홈측의 세개의 구멍에서 외측으로 뻗어나온 교차홈(81)과 회전자의 반대쪽 다른 세개의 구멍(80)에서 외측으로 뻗어 나온 교차홈(82)의 역할로 본 발명에서 잘 알 수 있다.

판(21) 특히 마루(22)와 홈(23)은 바람직한 공차내에서 흡사하게 조절된다. 판(21)은 마그네슘합금을 금형하여 제작한다. 따라서 판(21)과 회전자(11)의 마루와 홈 사이의 간격은 쉽게 조절할 수 있으며, 이것이 본 발명의 유제전달 커플링에 대한 바람직한 작동특성이다.

주조 또는 다른 성형에 의해 쉽게 수행되는 공차는 기계가공과 같은 방법에 의해 얻어지는 것만큼 정확하지 못하고 따라서 회전자와 판의 마루와 홈의 끝의 측표면사이의 공칭간격을 크게 하는 것이 바람직하다. 보다 폭이 큰 마루와 홈을 사용할 수도 있으며, 여기에서 기술한 여러가지 이유로서 그것이 바람직한 경우도 있다. 지간 마루와 홈을 포함하고 있는 종래의 커플링장치에서, 마루와 홈은 보통 0.040인치의 폭을 갖는다. 대조적으로 본 장치에서 마루와 홈의 폭은 적어도 0.080인치이며, 0.125인치의 폭이 바람직하다.

전단표면간의 간격을 넓혀준 결과로서, 토오크 전달이 감소된다. 그러나 토오크전달량의 감소는 넓혀진 간격에 의해 유체의 점성도가 효과적으로 증대된다는 사실에 의해 상쇄된다. 또한 본 발명에서는 다른 장치를 사용하여 토오크 전달의 감소를 처리하였다. 첫째 판(21)의 방사상 거리가 보다 큼으로서 보다 많은 갯수의 마루와 홈을 설치할 수가 있다.

둘째 전술한 바와 같이 덮개(16)와 베어링하우징(15)의 바람직한 접합장치로서 자기형성밴드(17)를 사용하였다. 자기형성밴드는 사용함으로서 덮개와 베어링하우징을 연결하기 위한 장치에서와 같이 전단표면의 방사상외측으로 뻗어 있는 상당량의 재료가 필요없게 된다. 따라서 전단표면이 전 커플링장치의 주어진 외측 직경에 의해보다 방사상 외측에 위치할 수 있게 된다. 제1도의 예에서와 같이 본 발명에서는 장치의 원주상에서, 1/2인치 내측까지 뻗어 있는 전단표면이 포함되게 된다. 따라서 전단표면간의 간격이 넓어진다는 의미에서 토오크인자가 감소되기는 하지만, 이것은 커플링의 주어진 외측직경으로 인해 전단표면의 면적이 큰 것으로 상쇄된다.

덮개(16)는 마그네슘합금을 이용하여 금형주조하는 것이 바람직하다. 덮개는 덮개와 같은 몸체로 주조되는 홈(73, 74)과 같이 여러가지 형태로 제작된다. 베어링하우징의 플랜지(37)와 적절한 접합면을 구성하기 위해, 덮개의 표면(83)에 평탄플랜지(38)가 형성되도록 주조한다. 이것이 베어링하우징과의 양호한 접합을 가능하게 하며, 그 사이에 수용된 O-링 밀폐(39)에 의해 접합부의 밀폐를 용이하게 해준다. 덮개(16)의 모든 부착물은 덮개의 초기제작시에 형성되어야 한다. 이러한 다른 부착물은 덮개와 같은 몸체로 주조되는 것이 바람직하며, 밸브핀을 유지시키기 위한 탭(55, 56)과 판에 줄지어진 돌출부를 수용하기 위한 리세스(48) 및 냉각핀(84)을 포함한다.

따라서 본 발명에 따라 덮개(16)와 판(21) 및 회전자(11)를 제작할 수 있으며, 이들 모두는 같은 몸체의 부품으로서 제작된다. 종전기술에서의 상기 부품은 기계가공, 드릴링, 리이밍, 도려내기 등 여러가지 다른 처리를 거쳐야 한다. 예를 들어 마루와 홈은 지금까지 기계가공하여 제작하였다. 특히 덮개의 표면도 상기와 같은 작업을 거쳐야 하였다. 또한 종래의 장치에서는 이러한 부품의 기계가공에 수반되는 비용이 유체전단 커플링의 전체 제작 비용의 1/4에 해당한다. 따라서 이러한 작업에 대한 필요성을 없애주는 것이 커플링장치를 제작하는 데 따른 시간과 비용을 줄일 수 있는 뚜렷한 장점이 된다.

본 발명에 따라 베어링하우징(15)도 마그네슘합금을 이용하여 금형 제작하는 것이 적합하다. 그러나 베어링하우징은 기계가공해야하는 표면을 포함하고 있다. 판이 설치된 환상형 리세스(45)의 실린더형표면(85)은 적절한 직경내부까지 기계가공한다. 판의 외경은 기계가공을 필요로 하지 않지만, 주조후에 다듬기하여 기계가공된 리세스 내부에 꼭 맞도록 한다. 베어링하우징도 균형 및 센터링해준다.

종전 장치에 비해서 본 커플링은 베어링하우징을 마무리하는데 두 단계의 작업이 줄어든다. 과거에는 파일롯트표면 외부를 기계가공하는 반면에 베어링하우징 내부를 처킹하는 작업이 포함되었다. 외부는 처킹해주며, 환상형홈 또는 다른 표면은 기계가공하였다. 이러한 작업에 따른 문제점은 베어링 중량의 상당한 부분이 초기에 처킹되지 않은 쪽에 있다는 것이다. 따라서 기계가공후의 하우징은 상당히 불균형하게 된다.

본 발명에 따른 베어링하우징의 외부의 무거운 쪽은 정확히 주조된다. 이 부분은 플랜지(86)와 같이 처킹할 수도 있으며, 내표면은 기계가공된다. 이것은 최종 하우징을 불균형하게 만드는 양을 제거시켜 줌으로서, 부차적인 균형잡기작업을 간편하게 해준다.

본 발명의 베어링하우징의 균형잡기 작업은 제1도의 핀(87) 부분을 제거시키는 것과 같이 여러가지 방법으로 할 수 있다. 한가지 대체기술로서 베어링하우징 원주둘레 몇개의 구멍을 뚫어 재료를 제거시키는 것이다. 또한 가지 다른 방법으로서 베어링하우징의 최외측플랜지(37)에 구멍을 주조하여 자기형성밴드를 설치하기 전의 균형잡기작업에서 선택적으로 구멍을 채워주는 방법등이 있다.

상기에서 지적한 바와 같이 본 발명의 부품은 마그네슘 합금을 사용하는 것이 바람직하다. 여기에서 "마그네슘 합금"이란 말은 최소한 약 85퍼센트의 마그네슘을 포함하는 금속합금을 말하는 것으로서 약 90퍼센트의 마그네슘이 포함되어 있는 것이 바람직하다. 본 발명에 적합한 마그네슘합금의 일예로서 알루미늄 8.9-9.5퍼센트, 망간 0.15퍼센트, 아연 0.45-0.9퍼센트, 실리콘 0.20퍼센트, 구리 0.25퍼센트, 니켈 0.01퍼센트, 다른 불순물 0.30퍼센트 및 나머지 마그네슘인 명칭 AZ91B합금이 있다.

마그네슘과 마그네슘합금은 본 유체전단 커플링장치에서 적절한 공차와 물리적 상수를 갖춘 부품을 형성하는데 사용된다. 부품들은 다른 제작기술을 사용함으로서 종전 장치에서와 같은 공차를 갖지만, 마그네슘 또는 마그네슘합금을 사용하여 주조할 수 있다. 또한 마그네슘 합금을 금형함으로서 공차를 양호하게 조절할 수 있고, 강철과 함께 종전기술에서 사용된 알루미늄과 같은 다른 금속을 사용하는 것보다 다이의 수명을 세배 내지 다섯배까지 연장시킬 수가 있다.

마그네슘을 이용한 부품을 사용함으로서 벽이 얇아지므로 중량이 가볍고 양호한 열전달효과를 낸다. 유체전단 커플링에서 중량은 중요한 인자가 된다. 본 장치의 전체중량은 약 4파운드이다. 그러나 종전장치의 중량은 5/12 내지 8 1/2파운드에 달한다. 마그네슘을 사용하는 또 하나의 장점은 부품의 중량이 가볍기 때문에 진동이 구속화되고 베어링의 수명이 연장된다. 커플링 장치의 외표면의 부식문제를 해결하기 위해, 커플링을 내부식재료로 코팅해주는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 유체전단 커플링장치의 여러가지 부품제작에는 마그네슘 및 마그네슘합금이 우수한 재료임이 판명되었다. 특히 마그네슘합금은 덮개, 판, 회전자 및 베어링하우징의 제작에 적합하다. 유체전단 커플링장치에서 마그네슘 및 그 합금을 사용하는데에 따른 장점은 여러가지가 있지만, 그중에서도 특히 벽들이 얇음으로서 중량이 가볍고 열전달효과가 우수하다는 것이다.

커플링장치가 기계가공을 필요로 하는 만큼 적당히 처리하지 않으면 강렬하게 타버릴 마그네슘칩을 제거 및 처리하는 예비처리를 해주어야 한다. 그리고 마그네슘과 그 합금의 기계가공은 물리적성질과 경제적측면에서 필요한 것이며, 우수한 유체전단 커플링은 물론, 도구수명의 연장과 작은 동력으로 장치의 제작이 가능하다.

도면을 참조하여 지금까지 기술한 내용은 본 발명의 일예를 설명한 것에 불과하며, 본 발명에 어떠한 한계를 규정하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 요지와 그 범위를 벗어나지 않고서도 본 예의 개조 및 변형이 얼마든지 가능하다.

Claims (6)

1. 구동부재와 피구동부재 및 부재설치장치로 구성된 유체전단 커플링장치로서, 구동부재는 제1방향으로 향한 전단표면이 형성된 디스크 모양의 회전자를 포함하고 있으며, 구동부재의 외부의 구동원에 연결되는 축을 더 포함하고 있고, 축에 회전자가 설치되며, 피구동부재는 회전자가 수용되어 있는 방을 정의하고, 제1방향과는 반대인 제2방향으로 전단표면을 정의하며, 피구동부재의 전단표면은 회전자의 전단표면에 인접하여 반대쪽에 일정간격 떨어진 전단표면이 유체전단실을 형성함으로서 유체전단실의 전단액과 함께 작용하여 구동부재와 피구동부재 간에 토오크를 절단시키고, 피구동부재는 덮개와 베어링하우징을 포함하고 있으며, 덮개와 베어링하우징은 인접한 외측 원주상에 플랜지를 포함하고 있고, 피구동부재는 자기형성밴드를 더 포함하고 있어 덮개의 외측 원주플랜지와 베어링하우징을 연결시켜주며, 구동부재에 피구동부재를 설치하는 설치장치가 공통축을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 하는 유체전단 커플링장치.
2. 제1항에 있어서, 덮개와 베어링하우징의 외측 원주플랜지의 직경 내측 0.5인치까지 전단표면이 방사상 외측으로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 유체전단 커플링장치.
3. 제1항에 있어서, 회전자의 디스크부분에 제1방향으로 향한 몇개의 환상형 마루와 홈의 정의되어 있으며, 피구동부재에는 제1방향과 반대인 제2방향으로 향한 몇개의 환상형 마루와 홈이 정의되어 있고, 피구동부재의 마루와 홈이 회전자의 인접한 마루와 홈에 수용됨으로서 일정간격 떨어진 반대쪽 전단표면 사이에 유체전단실이 정의되는 것을 특징으로 하는 유체전단 커플링장치.
4. 제3항에 있어서, 덮개와 베어링하우징의 외측 원주플랜지 상에서 직경 내측 0.5인치까지 환상형 마루와 홈이 방사상 외측으로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 유체전단 커플링장치.
5. 제4항에 있어서, 피구동부재와 회전자의 각 마루와 홈의 폭은 적어도 0.080인치 이상인 것을 특징으로 하는 유체전단 커플링장치.
6. 제4항에 있어서, 피구동부재와 회전자의 마루와 홈은 부품의 주조시 함께 주조된 구조인 것을 특징으로 하는 유체전단 커플링장치.

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