KR960007740Y1 - 가변전달력을 갖는 자동차엔진 냉각용 팬 클러치 - Google Patents

Abstract

없음.

Description

가변전달력을 갖는 자동차엔진 냉각용 팬 클러치

제1도는 본 고안에 따른 엔진냉각용 팬 클러치구조의 단면도

제2도는 종래의 엔진냉각용 팬 클러치구조에 대한 단면도이다

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 풀리2 : 회전축

3 : 허브부4 : 회전판

5 : 베어링6 : 하우징

6a : 하우징상판6b : 하우징하판

7 : 팬블레이드8 : 허브부

9 : 오일구멍10 : 유체저장판

11 : 용적조절판12 : 0-링

13 : 스프링14 : 피스톤

15 : 라디에이터16 : 체적변형기구

17 : 유체저장실16a : 슬리이브

본 고안은 자동차의 엔진냉각용팬 클러치(FAN clutch)에 관한 것으로, 특히 자동차엔진의 과열상태에 따라 항상 냉각에 필요한 최적회전력만을 전달하도록 하여 엔진에 무리를 주지 않게 함과 더불어 엔진의 수명단축을 방지할 수 있도록 된 자동차의 엔진냉각용팬 클러치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 엔진은 주행중 기관의 연소열에 의해 가열되게 되는데, 적절한 가열상태는 연료의 연소 효율을 높이고, 또 엔진의 작동을 부드럽게 하는데 도움이 되지만, 과도하게 과열되면 기계적인 파손의 위험을 초래하게 되므로 엔진에 냉각수를 순환시켜 적정온도이하로 냉각시켜 주도록 되어 있다.

이때 상기 냉각수는 엔진의 회전력을 전달받아 회전하는 워터펌프가 가동되면, 엔진 → 라디에이터 → 워터펌프 → 엔진의 과정을 순환하면서 라디에이터에서 방열되어 식혀지게 된다.

그런데 이 순환수가 소정온도 이상이 되면 라디에이터에 의한 자연 방열만으로는 충분하게 식혀질 수 없기 때문에 이 라디에이터에 강제로 송풍을 일으켜 방열효과를 높여 주도록 하고 있다.

여기서 강제송풍은 엔진의 회전과 과열상태에 따라 작동되는 냉각팬에 의해 이루어지게 되는바, 이 냉각팬은 대개 유체마찰클러치를 사용하여 엔진의 과열상태에 따라 동력을 단속시키도록 되어 있다.

그런데 종래의 냉각팬용 유체마찰클러치는 제2도에 도시된 바와 같이, 엔진에 의해 구동되는 풀리(21)에 회전축(22)이 허브부(23)를 매개하여 고정되고, 이 회전축(22)의 선단에는 회전판(24)이 고정설치되며, 이 회전판(24)은 회전축(22)에 베어링(25)으로 지지되어 있는 하우징(26)속에 소정의 간격을 두고 내장되어 있는 한편, 상기 하우징(26)의 바깥 가장자리에는 다수개의 팬블레이트(27)가 소정간격을 두고 부착되어 있다.

그리고 상기 하우징(26)은 하우징상판(26a)과 하우징하판(26b)으로 구분되어 있으면서, 하우징하판(26b)이 상기 회전축(22)에 베어링(25)을 매개로 지지되어 있고, 상기 하우징상판(26a)의 안쪽에는 오목홈(28)이 형성됨과 더불어 이 오목홈(28)의 주변에는 중앙에 오일유출용구멍(29)을 갖춘 유체저장판(30)이 설치되고, 이 유체저장판(30)의 오일유출용구멍(29)이 밸브판(31)에 의해 개폐되도록 하여 상기 오목홈(28)과 유체저장판(29)이 유체저장실(32)을 이루도록 되어 있으며, 이 유체저장실(32)과 상기 회전판(24)이 수용되는 하우징 상·하판(26a, 26b) 사이의 내부공간(33)은 하우징상판(26a)의 몸체에 관통형성된 오일귀환통로(34)를 통해 연결되어 있는 한편, 상기 하우징상판(26a)의 바깥쪽에는 상기 유체저장실(32)의 밸브판(31)과 피스톤(35)으로 연결된 바이메탈(36)이 설치된 구조로 되어 있다.

상기한 바의 구조에 따라 시동초기 엔진이 가열되지 않았을때에는 바이메탈(36)이 정상이므로 피스톤(35)를 매개하여 연결된 밸브판(31)에 의해 유체저장판(29)의 오일유출구멍(30)이 닫힌 상태에 있게 된다. 그리고 엔진이 가동됨에 따라 상기 풀리(21)와 회전축(22)를 통해 연결된 회전판(24)이 하우징(26)속에서 그냥 공회전하게 되는데, 왜냐하며 회전판(24)과 하우징(26) 내벽사이에는 소정의 간격을 두고 있기 때문에 이 부분에서 동력이 전달되지 않기 때문이다. 그러나, 상기 하우징(26)자체는 회전축(22)에 대해 베어링(25)에 의해 설치되어 있기 때문에 이 베어링(25)의 볼(25a)에 의해 마찰력만큼은 하우징(26)으로 전달되기 때문에 풀리(21)가 회전할때 아주 느린 속도로 하우징(26)전체가 회전하게 된다. 이때 동력전달용 유체는 오일유출구멍이 닫혀 있으므로 하우징(26)의 원심력에 의하여 유체저장실(32)의 오목홈(28)부근에 모여 있게 된다.

이러한 상태로 회전판(24)이 공회전하고 있다가 엔진이 가열되어 이 엔진내부를 따라 순환하는 냉각수가 더워지면서 라디에이터(도시안됨)를 통과할때 방열을 하게 되고, 이 라디에이터의 방열온도가 상기 바이메탈(36)에 가해지게 되는데, 이때 상기 바이메탈(36)의 설정온도(보통 80°~90°), 즉 냉각수가 소정온도이상이 되면 바이메탈(36)이 열접촉부쪽(라디에이터쪽)으로 휘어지면서 이 바이메탈(36)에 연결되어 있는 피스톤(35)에 작용하는 힘을 해제시켜서 상기 유체저장판(30)이 오일유출구멍(29)을 항상 막고 있는 밸브판(31)에 작용력을 해제하여 오일유출구멍(29)이 개방되므로 유체저장실(32)내에 충만하고 있던 실리콘오일이 상기 하우징(26)의 내부공간(33)속으로 주입되게 된다.

이렇게 하우징(26)의 내부공간(33)속으로 주입된 실리콘오일이 그 점성으로 인해 회전판(24)과 하우징(26)사이의 내면에 마찰(점성의 크기 만큼)을 일으키게 되므로 이 마찰력에 의해 회전판(24)이 회전함에 따라 하우징(26)이 함께 회전하면서, 이 하우징(26)의 원주면에 부착된 팬블레이드(27)를 돌려 라디에이터에 송풍을 함으로써 라디에이터를 식혀주게 된다. 즉, 이 라디에이터내부를 따라 흐르는 고온의 냉가수가 식혀지게 된다.

그리고 냉각수가 식혀지면 바이메탈(36)이 다시 원상태로 복원되면서 밸브판(31)에 의해 오일구멍(29)을 닫아주게 되고, 상기 내부공간(33)속으로 주입되어 들어간 오일은 하우징(26)의 회전력에 의해 오일귀환통로(34)를 통해서 다시 유체저장실(32)로 귀환함에 따라 하우징(26) 내면과 회전판(24) 사이에 실리콘오일의 점성으로 인한 마찰력이 없어지므로 회전판(24)의 회전력이 하우징(26)에 전달되지 못하게 되어 이 하우징(26)과 팬블레이드(27)의 회전이 아주 느려져 송풍동작을 거의 멈추게 된다. 또한 라디에이터의 온도가 올라가면 다시 상기 과정을 되풀이 하면서, 냉각수를 항상 소정온도 이하로 유지시킨다.

그런데 이러한 종래의 냉각팬 클러치구조는 상기 밸브판(31)이 오일유출구멍(29)을 열고 막아주도록만 되어 있고, 또 이 밸브판(31)이 열리면 유체저장실(32) 내부에 원심력을 받고 있던 실리콘오일이 급격하게 상기 내부공간(33)속으로 들어가 회전판(24)과 하우징(26) 내면사이에 마찰력을 부여하게 되므로 엔진으로 부터 과도한 동력을 인출하게 되며, 이 과도한 동력인출을 차의 속도를 급격히 변화시키게 됨은 물론 엔진에 무리를 주게 된다.

그리고 일단 개방된 밸브판(31)은 과냉상태가 될때까지 닫히지 않게 되므로 엔진을 따라 순환하는 냉각수의 온도차이가 급격하게 되어 엔진에 열쇼크를 가하게 되어 엔진수명을 단축시킴은 물론, 이러한 과냉상태는 운전중인 엔진마모를 급격하게 촉진시키게 된다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해소시켜, 엔진의 가열상태에 비례하는 적절한 양의 실리콘오일이 공급되어 냉각팬의 송풍회전속도를 가변적으로 변화시켜줄 수 있도록 함으로써 급격한 동력인출 및 엔진의 과냉으로 인한 문제점을 없애도록 한 자동차 엔진냉각용 팬 클러치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 상기 유체저장실의 오일구멍에 밸브판등을 설치하지 않고 상시 개방시켜두고 이 유체저장실의 뒷벽을 하우징에 대해 이동할 수 있게 수밀설치하며, 라디에이터의 방열온도를 감지하는 수단을, 온도의 고저에 따라 겔 및 졸상태로 변화는 유체(왁스등)가 내장된 열감지 체적변형기구로 하여 이 열감지체적변형기구를 상기 유체저장실의 뒷벽과 피스톤으로 연결시켜, 라디에이터에서 방열되는 온도가 열감지체적기구내부의 유체에 작용체적이 팽창하면, 피스톤이 유체저장실의 이동성뒷벽을 밀어줌으로써 유체저장실내부에 있는 실리콘오일이 하우징내부의 회전판과 하우징벽사이로 공급되어 점성 마찰력을 부여하여 회전판이 하우징을 함께 구동시켜 팬을 회전시켜 주는 한편, 라디에이터의 방열온도가 낮으면, 즉 엔진의 가열온도가 소정온도 이하이면 열감지체적기구내부에 있는 유체의 체적이 줄어들면 상대적으로 유체저장실 용적이 증대되므로 용적증대량만큼의 실리콘오일이 부분적으로 유체저장실로 귀환하여 회전판과 하우징내벽사이의 점성마찰력을 줄여 회전력의 전달이 작아지도록 함으로써, 결국 엔진의 가열상태에 따라 냉각수를 식혀 주는 냉각팬의 회전속도가 선형적으로 가변되게 되는 것이다.

이하 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 자세히 설명한다.

제1도는 본 고안에 따른 팬 클러치구조를 갖춘 냉각팬의 구동부를 단면도로 도시한 것으로서, 엔진의 동력인출풀리(도시안됨)과 벨트로 연결되어 구동되는 풀리(1)에 회전축(2)이 허브부(3)를 매개하여 고정되고, 이 회전축(2)의 선단에는 회전판(4)이 고정설치되며, 이 회전판(4)은 상기 회전축(2)에 베어링(5)으로 지지되어 있는 하우징(6)속에 회전판(4)가 소정의 간격을 두고 내장되어 있는 한편, 상기 하우징(6)의 바깥가장자리에는 다수개의 팬블레이드(7)가 원주방향을 따라 소정간격을 두고 배열부착되어 있다.

그리고 상기 하우징(6)은 하우징상판(6b)과 하우징하판(6b)으로 구분되어 있으면서 하우징하판(6b)이 상기 회전축(2)에 베어링(5)을 매개하여 설치되어 있고, 상기 하우징상판(6a)의 중앙부에는 외부와 연통된 허브부(8)가 형성되어 있으며, 이 허브부(8)의 안쪽 선단주변에는 중앙에 오일구멍(9)을 갖춘 유체저장판(10)이 설치되어 있는 한편, 이 유체저장판(10)뒷쪽에는 용적조절판(11)이 상기 허브부(8)의 내벽면을 따라 이동이 가능하면서 수밀상태를 유지해줄 수 있도록 그 원주면에 0-링(12)이 설치되어 있고, 상기 용적조절판(11)과 유체저장판(10)사이에는 용적조절판(11)을 뒷쪽으로 밀어부쳐주기 위한 스프링(13)이 끼워져 있으며, 상기 용적조절판(11)은 피스톤(14)을 매개하여 라디에이터(15)의 방열온도에 따라 작동하는 열감지체적변형기구(16)와 연결되어 있다.

여기서 상기 열감지체적변형기구(16)은 튜브속에 온도의 고저에 따라 겔 또는 졸상태로 응고 또는 용해되는 유체, 예컨대 왁스등과 같은 유체가 내장되어 있고, 상기 용적조절판(11)과 열감지체적변형기구(16)를 연결시키는 피스톤(14)은 이 열감지체적변형기구(16)의 튜브앞쪽에 설치된 슬라이브(16a)를 관통하여 내부의 유체압력에 따라 이동하도록 되어 있다.

한편, 상기 유체저장판(10)과 용적조절판(11) 사이에 의해 구획지워지는 부분이 유체저장실(17)을 이루게 되고, 상기 회전판(4)이 위치하는 하우징상판(6a)과 하우징하판(6b)사이의 내부공간(18)이 그 원주방향의 선단쪽에서 상기 유체저장실(17)과 하우징상판(6a)의 몸체속을 관통하여 형성된 오일귀환통로(19)를 통해 연통되어 있다.

상기한 바와 같은 구조로 된 본 고안의 작동은 상기 설명한 종래의 팬 클러치기구와 동일한 방식으로 작동되는바, 즉 차량의 시동초기에는 엔진이 가열되어 있지 않은 상태에서는 풀리(1)를 따라 회전하는 회전판(4)과 하우징(6)내부벽면사이에 마찰이 없는 상태이므로 회전판(4)은 공회전하게 되고 상기 회전축(2)과 베어링(5)사이의 회전마찰로 인해 팬블레이드(7)가 아주 느린속도로 회전하면서 송풍작동을 하지 못하게 된다.

차량이 주행함에 따라 엔진의 온도가 점점 증가하면 라디에이터에서 방출되는 방열온도가 높아지게 되므로 상기 열감지체적변형기구(16)내부의 유체가 팽창하면서 피스톤(14)을 뒤쪽으로 밀어 부치게 된다. 이에 따라 이 피스톤(14)에 연결되어 있는 용적조절판(11)이 밀려가면서 유체저장실(17)의 용적을 변화시키게 된다. 이때 유체저장실(17)내에 저장되어 있던 오일이 그 용적변형량만큼 오일구멍(9)을 통해 유출되어서 하우징(6) 내면과 회전판(4) 사이에 들어가 이들사이에 이 유체의 점성력에 의한 마찰력을 가해줌으로써 동력전달이 이루어지게 된다. 즉 풀리(1)를 따라 공회전하고 있던 회전판(4)을 따라 하우징(6)이 회전하면서 팬블레이드(7)를 가동, 송풍을 일으키게 된다. 그런데 여기서 상기 오일구멍(9)을 통해 유출되는 오일량은 열감지체적변형기구(16)의 변형량에 따라 달라지게 되고, 이 열감지체적변형기구(16)의 변형량은 라디에이터의 발열온도, 즉 엔진의 온도에 따라 달라지게 된다. 따라서 엔진의 온도가 높으면 유체저장실(17)의 오일이 많이 유출되고 온도가 낮으면 적은량의 오일이 유출되게 된다.

그리고 상기 회전판(4)과 하우징(6)내면사이의 마찰력은 이들 사이에 개재되어 있는 오일에 의해 접촉되는 면적의 크기에 비례하므로, 결국 유체저장실(17)의 오일이 많이 유출되면 그만큼 마찰력의 크기 회전력의 전달도 커지게 된다.

따라서, 상기 회전판(4)과 하우징(6) 사이의 전달력은 엔진의 온도변화에 따라 선형적으로 가변되게 되므로 항상 적절한 냉각에 필요한 회전력을 발생시킬 수 있는 양 만큼의 유체가 작동하므로 급격한 동력전달의 단속이 이루어지지 않게 되고, 또 과냉이 방지되어 정숙한 운전이 가능하며 불필요한 에너지의 낭비를 막을 수 있다.

Claims (1)

1. 엔진의 동력인출풀리(도시안됨)과 벨트로 연결되어 구동되는 풀리(1)에 회전축(2)이 허브부(8)를 매개하여 고정되고, 이 회전축(2)이 선단에는 회전판(4)이 고정설치되며, 이 회전판(4)은 상기 회전축(2)에 베어링(5)으로 지지되어 있으면서 상·하판(6a, 6b)으로 구분되어 있는 하우징(6) 속에 회전판(4)가 소정의 간격을 두고 내장되어 있는 한편, 상기 하우징(6)의 바깥가장자리에는 다수개의 팬블레이드(7)가 원주방향을 따라 소정간격을 두고 배열부착된 자동차 엔진냉각용 팬클러치에 있어서,

   상기 하우징상판(6a)의 중앙부에 외부와 연통된 허브부(8)가 형성되어 있고, 이 허브부(8)의 안쪽선산에는 중앙에 오일구멍(9)을 갖춘 유체저장판(10)이 설치되어 있으며, 이 유체저장판(10)뒷쪽에는 용적조절판(11)이 수밀상태를 유지해줄 수 있도록 그 원주면에 0-링(12)을 갖추고서 상기 허브부(8)의 내벽면을 따라 이동이 가능하도록 설치되어 있는 한편, 상기 용적조절판(11과 유체저장판(10) 사이에는 용적조절판(11)을 뒷쪽으로 밀어 부쳐주기 위한 스프링(13)이 끼워져 있고, 상기 용적조절판(11)은 피스톤(14)을 매개하여 라디에이터(15)의 방열온도에 따라 작동하는 열감지체적변형기구(16)와 연결된 것을 특징으로 하는 자동차엔진냉각용 팬클러치