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KR100459297B1 - 자석식 팬 클러치 장치 - Google Patents

자석식 팬 클러치 장치 Download PDF

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KR100459297B1
KR100459297B1 KR10-2001-0064184A KR20010064184A KR100459297B1 KR 100459297 B1 KR100459297 B1 KR 100459297B1 KR 20010064184 A KR20010064184 A KR 20010064184A KR 100459297 B1 KR100459297 B1 KR 100459297B1
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KR
South Korea
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permanent magnet
fan
magnetic
clutch
rotor
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KR10-2001-0064184A
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이노우에히로시
다키카와가즈노리
우수이쇼이치로
Original Assignee
우수이 고쿠사이 산교 가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

구조가 단순하고, 신뢰성이 높으며, 제조 비용이 낮고, 또한 가속성 및 연비가 우수하며, 영구 자석과 전도체 사이의 좁은 간극으로 (먼지, 금속 분말 등의) 주위의 먼지와 물의 진입을 방지할 수 있고, 먼지와 물 등에 기인한 기능적 오류의 발생에 대한 우려가 없는 자석식 팬 클러치 장치를 제공한다. 이 자석식 팬 클러치 장치는 하나의 구동축상에 장착된 전자기 클러치와, 이 전자기 클러치에 작동 가능하게 연결된 자석 커플링으로 구성된다. 자석 커플링은 팬이 고정되어 있는 영구 자석 회전체와, 사이에 좁은 간극을 두고 영구 자석 회전체에 대해 대향된 전도체 또는 자기이력 부재를 구비한 디스크를 포함하며, 영구 자석과 전도체 사이에 작용하는 인력으로 인해 영구 자석 회전체와 디스크가 일체로 함께 또는 상대적으로 회전되도록 형성된다. 자석 커플링은 전자기 클러치에 의해 ON/OFF 제어되도록 구성되고, 디스크와 영구 자석 회전체 사이에 시일 구조가 마련된다.

Description

자석식 팬 클러치 장치{MAGNET TYPE FAN CLUTCH APPARATUS}
본 발명은 차량용 내연 기관에 주로 적용되는 냉각 팬의 회전을 조절하는 데 적합하며, 저소음 및 낮은 연비로 작동 가능하며 초기의 회전 기간 동안에 받는 충격이 적은 자석식 팬 클러치 장치에 관한 것이다.
차량용 내연 기관에 적용되는 냉각 팬의 회전을 조절하기 위한 팬 클러치로는 액체 팬 클러치, 유압 구동식 팬 클러치 등이 있다. 액체 클러치는 일반적으로 구동 디스크의 구동 토크가 토크 전달 챔버로 공급된 오일에 의해 케이스로 전달되는 타입의 클러치이다. 그러한 타입의 액체 클러치 구조와 관련하여 공지된 커플링 장치(액체 클러치; 일본특허공보 제21048/1988호 참조)는, 예컨대 밀봉된 케이스의 내부를 격벽에 의해 토크 전달 챔버와 오일 저장 챔버로 분할하고, 구동 디스크가 구동부의 구동에 의해 자유롭게 회전될 수 있도록 토크 전달 챔버 내에 구동 디스크를 마련함으로써 형성되는데, 이러한 액체 클러치에서, 오일 저장 챔버 내의 오일은 격벽에 형성된 유출 조절 구멍으로부터 토크 전달 챔버로 공급되고 토크 전달 챔버 내의 오일은 순환 통로를 통해 오일 저장 챔버로 복귀된다. 이러한 타입의 액체 클러치에 따르면, 구동 디스크의 구동 토크는 오일 저장 챔버로부터 토크 전달 챔버에 공급된 오일에 의해 케이스로 전달되고, 이어서 케이스에 고정된 팬이 회전되어 예컨대, 차량 엔진의 방열기의 냉각이 이에 의해 수행된다. 이러한 타입의 액체 클러치는 주위 온도를 바이메탈로 검출하고 이 온도가 증가할 때 유출 조절 구멍의 개방 정도를 증가시켜, 고속으로 팬을 회전시킴으로써 토크 전달 챔버 내의 오일량과, 케이스의 회전 주파수 및 냉각 효과를 증대시키도록 되어 있다.
그러나, 전술한 액체 팬 클러치와 유압 구동식 팬 클러치는 후술하는 문제점을 갖고 있다.
즉, 엔진이 액체 팬 클러치의 토크 전달 챔버 내에 있는 다량의 오일에 의해 재시동되는 경우나, 또는 차량의 주행 중에 엔진이 급가속되는 경우에, 피동 케이스(냉각 팬)의 회전 주파수가 급증하고, 이것이 짧은 시간 동안 지속될 지라도 토크 전달 챔버 내에 다량으로 있는 오일로 인해 구동측 디스크가 가속하게 된다. 이러한 현상을 일반적으로 "동반 회전(accompanied rotation)" 현상이라 칭하는데, 이 현상은 팬의 소음 및 발생된 소음으로 인한 불쾌감을 유발하고 연비를 저하시킨다.
엔진의 재시동 중에 발생하는 관련 분야의 액체 팬 클러치의 "동반 회전" 현상의 발생은 토크 전달 챔버 내의 오일량에 비례하여 증가한다. 이러한 문제점을 해결하는 방법으로서, 예컨대 일본 특허 공보 제21048/1988호는 격벽의 유출 조절 구멍으로부터 유출되는 오일이 일단 정반대쪽으로 안내되고 그곳으로부터 오일이 토크 전달 챔버의 내부로 공급되도록 형성된 액체 팬 클러치를 제안하고 있다.
이러한 구조에서는, 오일이 실질적으로 토크 전달 챔버에 존재하지 않고 오일 저장 챔버 내에 다량으로 있는 상태에서 엔진이 정지되는 경우에, 오일이 오일 저장 챔버로부터 토크 전달 챔버로 흐르지 않기 때문에 "동반 회전" 현상이 발생하지 않게 된다. 그러나, 이러한 구조는, 토크 전달 챔버 내에 다량의 오일에 있는 상태에서 엔진이 정지된 후에 엔진을 재시동할 때, 그리고 엔진이 차량의 주행 중 급가속되는 경우에는 "동반 회전"의 발생을 방지하는 데는 효과적이지 못한 것으로 판명되었다.
유압 구동식 팬 클러치 장치의 경우에는, 회전 주파수를 임의의 수준으로 되도록 제어할 수 있지만, 저장 탱크, 유압관, 오일 냉각기, 릴리프 밸브 등과 같은 유압 장치가 요구된다. 따라서, 이러한 팬 클러치 장치는 큰 공간과 고비용을 요하고 있다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 자석 커플링과 전자기 클러치를 함께 합체시킴으로써, 구조를 단순화하고 가격을 저렴하게 할 수 있는 자석식 팬 클러치를 제공한다.
도 1은 제1 및 제2 발명에 해당하는 자석식 팬 클러치 장치의 실시예를 도시하는 측단면도.
도 2는 도 1에 도시된 자석식 팬 클러치 장치의 다른 실시예를 도시하는 측단면도.
도 3은 제1 및 제3 발명에 해당하는 자석식 팬 클러치 장치의 실시예를 도시하는 측단면도.
도 4는 제1 및 제4 발명에 해당하는 자석식 팬 클러치 장치의 실시예를 도시하는 측단면도.
도 5는 제1 및 제5 발명에 해당하는 자석식 팬 클러치 장치의 실시예를 도시하는 측단면도.
도 6은 제1 및 제6 발명에 해당하는 자석식 팬 클러치 장치의 실시예를 도시하는 측단면도.
도 7은 제7 내지 제9 발명에 해당하는 자석식 팬 클러치 장치의 실시예를 도시하는 측단면도.
도 8은 동 장치의 시일 구조의 제1 실시예의 주요부를 도시하는 확대 단면도.
도 9는 동 장치의 시일 구조의 제2 실시예의 주요부를 도시하는 확대 단면도.
도 10은 동 장치의 시일 구조의 제3 실시예의 주요부를 도시하는 확대 단면도.
도 11은 동 장치의 시일 구조의 제4 실시예의 주요부를 도시하는 확대 단면도.
도 12는 동 장치의 시일 구조의 제5 실시예의 주요부를 도시하는 확대 단면도.
도 13은 동 장치의 시일 구조의 제6 실시예의 주요부를 도시하는 확대 단면도.
도 14는 동 장치의 시일 구조의 제7 실시예의 주요부를 도시하는 확대 단면도.
도 15는 동 장치의 시일 구조의 제8 실시예의 주요부를 도시하는 확대 단면도.
도 16은 동 장치의 시일 구조의 제9 실시예의 주요부를 도시하는 확대 단면도.
도 17은 동 장치의 시일 구조의 제10 실시예의 주요부를 도시하는 확대 단면도.
도 17a는 일정 두께의 원통형 부재를 디스크의 외주 연부에 고정하여 형성된 시일 구조를 도시하는 도면.
도 17b는 원통형 부재가 그 개방 단부에서 두께가 감소되도록, 전술한 원통형 부재를 마련하여 형성된 시일 구조를 도시하는 도면.
도 17c는 그 개방 단부에서 외측을 향해 만곡되도록, 전술한 원통형 부재를 마련하여 형성된 시일 구조를 도시하는 도면.
도 17d는 전술한 원통형 부재가 영구 자석 회전체 내에 형성된 환형 홈(73-1e)이 있는 트럼펫 형태의 개방 단부를 갖도록 형성된 시일 구조를 도시하는 도면.
도 18은 제11 발명에 해당하는 자석식 팬 클러치 장치의 전술한 자석 커플링의 실시예를 도시하는 정면도.
도 19는 동 자석 커플링의 전도체의 다른 실시예를 도시하는 정면도.
도 20은 동 전도체를 이용하는 자석식 팬 클러치 장치의 주요부의 측단면도.
도 21은 제12 및 제13 발명에 해당하는 자석식 팬 클러치 장치의 자석 커플링의 다른 실시예를 도시하는 측단면도.
도 22는 도 21의 선 A-A를 따라 취한 단면도.
도 23은 도 21의 선 B-B를 따라 취한 단면도.
도 24a, 24b 및 24c는 제13 발명의 유사한 조합에 해당하는 커플링의 영구 자석과 자기이력 부재 또는 전도체의 조합의 실시예들을 도시하는 측단면도로서, 도 24a는 영구 자석과 자기이력 부재의 조합의 실시예를 도시하는 측단면도, 도 24b는 와전류 부재가 마련된 전면상에서 영구 자석과 자기이력 부재의 조합의 실시예를 도시하는 측단면도, 그리고 도 24c는 와전류 부재가 마련된 전면상에서 영구 자석과 철판의 조합의 실시예를 도시하는 측단면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
11, 21, 31, 41, 71: 구동축
51: 피동축
61: 고정축
12, 22, 32, 42, 52, 62, 72: 전자기 클러치
13, 23, 33, 43, 53, 63, 73: 자석 커플링
15, 25, 35, 45, 55, 65, 75: 베어링
16, 26, 36, 46, 56, 66, 76: 팬
34: 피동측 하우징
본 발명의 한 가지 양태에 따르면, 자석식 팬 클러치 장치는 팬이 고정되는 자석 커플링과 전자기 클러치의 조합을 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 자석식 팬 클러치 장치는, 구동축상에 지지되고 외부에서 지지된 여자 코일이 끼워맞춤되어 있는 클러치 회전자와, 베어링에 의해 구동축상에 회전 가능하게 지지되는 디스크에 고정된 전기자로 구성된 전자기 클러치와; 베어링에 의해 구동축상에 회전 가능하게 지지되고 외주에 팬이 고정되어 있는 영구 자석 회전체와, 사이에 좁은 간극을 두고 영구 자석에 대해 대향되도록 디스크에 고정된 자기이력 부재 또는 전도체를 구비하고,영구 자석과 자기이력 부재 또는 전도체 사이에 작용하는 인력으로 인해 영구 자석 회전체와 디스크가 함께 회전되도록 형성된 자석 커플링을 구비하며, 상기 자석 커플링은 전자기 클러치에 의해 ON/OFF 제어된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 자석식 팬 클러치 장치는, 구동축상에 지지된 클러치 회전자와, 이 클러치 회전자의 내부에 마련되고 외부에서 지지된 여자 코일 및 이 여자 코일의 측부상에 있는 베어링에 의해 클러치 회전자상에 회전 가능하게 지지되는 피동측 하우징 부분에 길이방향으로 이동 가능하게 유지되는 전기자로 구성된 전자기 클러치와; 피동측 하우징과 일체로 이루어진 피동축상에 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되고 팬이 고정되어 있는 영구 자석 회전체와, 사이에 좁은 간극을 두고 영구 자석 회전체에 대해 대향되는 자기이력 부재 또는 전도체가 마련되고 피동축상에 장착된 디스크를 구비하며, 영구 자석과 자기이력 부재 또는 전도체 사이에 작용하는 인력으로 인해 영구 자석 회전체와 디스크가 함께 회전되도록 형성된 자석 커플링을 구비하며, 상기 자석 커플링은 전자기 클러치에 의해 ON/OFF 제어된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 자석식 팬 클러치 장치는, 구동축상에 지지된 클러치 회전자와, 베어링에 의해 구동축상에 회전 가능하게 지지되는 플랜지상에 지지되고 외부에서 고정된 여자 코일 및 이 여자 코일의 측부에 있는 구동축상에 회전 가능하게 지지된 피동측 실린더 부분에 베어링에 의해 길이방향으로 이동 가능하게 유지된 전기자로 구성되는 전자기 클러치와; 베어링에 의해 피동측 실린더의 외주상에 회전 가능하게 지지되고 팬이 고정되어 있는 영구 자석과, 사이에 좁은 간극을 두고 영구 자석 회전체에 대해 대향되고 피동측 실린더의 외주상에 고정된 자기이력 부재 또는 전도체를 구비하며, 영구 자석과 자기이력 부재 또는 전도체 사이에 작용하는 인력으로 인해 영구 자석 회전체와 피동측 실린더가 함께 회전되도록 형성된 자석 커플링을 구비하며, 상기 자석 커플링은 전자기 클러치에 의해 ON/OFF 제어된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 자석식 팬 클러치 장치는, 피동축상에 고정 장착되고 회전이 전자기 클러치에 의해 제어되는 영구 자석 회전체와, 사이에 좁은 간극을 두고 영구 자석 회전체에 대해 대향되는 자기이력 부재 또는 전도체를 갖고 베어링에 의해 피동축상에 회전 가능하게 지지된 팬 장착형 디스크를 구비하고 영구 자석 회전체상의 영구 자석과 자기이력 부재 또는 전도체 사이에 작용하는 인력으로 인해 영구 자석 회전체와 팬 장착형 디스크가 함께 회전되도록 형성된 자석 커플링을 구비하며, 상기 자석 커플링은 전자기 클러치에 의해 ON/OFF 제어된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 자석식 팬 클러치 장치는, 회전이 불가능한 고정축상에 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된 클러치 회전자와, 고정축상에 고정 장착되고 클러치 회전자 내에 마련된 여자 코일 및 이 여자 코일의 측부에 있는 고정축상에 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된 영구 자석 회전체의 표면인 배면에 길이방향으로 이동 가능하게 유지된 전기자로 이루어지는 전자기 클러치와; 베어링에 의해 고정축상에 회전 가능하게 지지된 영구 자석 회전체와, 사이에 좁은 간극을 두고 영구 자석 회전체에 대해 대향되는 자기이력 부재 또는 전도체가 마련되고 팬이 고정된 디스크로 이루어지며 영구 자석 회전체와 자기이력 부재 또는 전도체 사이에 작용하는 인력으로 인해 영구 자석 회전체와 디스크가 함께 회전되도록 형성된 자석 커플링을 구비하며, 상기 자석 커플링은 전자기 클러치에 의해 ON/OFF 제어된다.
전술한 자석식 팬 클러치 장치의 전자기 클러치는, 전자기 클러치가 냉각수 온도, 스로틀의 개방 정도, 엔진 속도 및 공기 조화 장치 스위치의 작동에 따라 ON/OFF 제어되도록, 그리고 자석 커플링의 회전, 즉 팬의 회전이 전자기 클러치의 ON/OFF 제어에 의해 조절될 수 있도록 형성된다. 본 발명에 따른 자석식 팬 클러치 장치에서는, 열페라이트(thermal ferrite)가 영구 자석과 대체되고 와전류 물질(전도체) 또는 철 또는 페라이트 스테인레스강이 자기이력 부재와 대체된다. 회전 구동용 동력원으로서는, 직접 엔진에 의해 또는 풀리 또는 기어를 통해 클러치 회전자를 구동하는 시스템 또는 엔진과 별개로 마련된 특정 모터 등을 이용할 수 있다.
전술한 자석식 팬 클러치 장치에서 전자기 클러치의 여자 코일이 통전(ON)되면, 전기자가 클러치 회전자 쪽으로 끌어 당겨져서 클러치 회전자와 전기자, 및 디스크나 피동측 하우징 또는 실린더가 함께 회전된다. 이어서, 팬이 자석 커플링에 의해 회전된다. 이 회전 동안에 자석 커플링이 영구 자석의 자력에 의해 토크를 전달하기 때문에, 자석 커플링이 슬라이드하면서 완충 작용을 시작한다. 따라서, 전자기 클러치가 통전되면, 부하가 낮아지고 팬의 소음이 현저하게 감소될 수 있다. 전자기 클러치가 OFF되면, 전기자가 클러치 회전자로부터 분리되므로 자석 커플링의 회전 속도가 크게 감소하거나 자석 커플링이 정지하게 된다. 이어서, 팬의 회전 속도가 크게 감소하거나 팬이 정지하게 된다.
구동축의 회전이 전자기 클러치에 의해 직접 조절되는 시스템의 자석식 팬 클러치 장치에서 전자기 클러치가 ON되면, 구동축이 회전되어, 구동축상에 고정 장착된 영구 자석 회전체와 동일한 축상에 회전 가능하게 지지된 팬 장착형 디스크로 이루어진 자석 커플링에 의해 팬이 회전하게 된다. 이 회전 동안에, 동일한 방식으로 자석 커플링도 완충 작용을 시작한다. 따라서, 전자기 클러치가 ON되면, 부하가 낮아지고 팬의 소음이 감소될 수 있다. 전자기 클러치가 OFF되면, 구동축의 회전 속도가 크게 감소하거나, 구동축이 정지하게 된다. 이어서, 팬의 회전 속도가 크게 감소하거나, 팬이 정지하게 된다.
따라서, 본 발명에 따르면, 팬의 회전은 전자기 클러치의 ON/OFF에 의해 제어될 수 있다. 전자기 클러치가 냉각수 온도, 스로틀의 개방 정도, 엔진 속도 및 공기 조화 장치 스위치의 작동에 따라 제어되므로, 팬의 회전이 정확하고 안정적으로 제어될 수 있다.
본 발명에 따른 전술한 자석식 팬 클러치 장치에서는, 소위 자기 에너지를 이용한다. 따라서, 특히 4번째로 기술한 발명에서와 같이 원통형 자석 커플링을 이용하는 자석식 팬 클러치 장치를 제외한 디스크 장착형의 자석식 팬 클러치 장치에서는, (먼지, 금속 분말 등의) 주위 먼지, 물 등이 영구 자석과 전도체 사이의 매우 좁은 간극으로 침투하여 어떤 경우에 작동 오류를 유발할 수 있다. 따라서, 자석식 팬 클러치 장치에서는, (먼지 가루, 금속 분말 등의) 먼지, 물 등이 영구 자석과 전도체 사이의 매우 좁은 간극으로 침투하는 것을 방지하는 수단을 필요로 한다.
그러한 수단으로서, 본 발명에는 제7 내지 제12 발명에서 기술한 구조가 마련된다.
즉, 제7 발명에 따른 자석식 팬 클러치 장치에는, 전도체의 외측에 있는 전술한 디스크의 외주 부분과 영구 자석의 외측에 있는 영구 자석 회전체의 외주 부분 사이에 시일 구조가 마련된다.
제8 발명에 따른 자석식 팬 클러치 장치에는, 상기 시일 구조와 같은 래버린스 시일 형태의 구조가 마련된다.
제9 발명에 따른 자석식 팬 클러치 장치에는 래버린스 시일 형태의 구조와 같은 나선형 시일 구조가 마련된다.
제10 발명에 따른 자석식 팬 클러치 장치에는 전술한 디스크와 영구 자석 회전체 사이에 환기 기구가 마련된다.
제11 발명에 따른 자석식 팬 클러치 장치에는 안내 홈을 형성하여 이루어지는 환기 기구가 마련되는데, 이 안내 홈은 전술한 디스크상의 전도체와 영구 자석 회전체의 대향면들에서, 펌프의 안내 베인의 안내 홈과 동일한 효과를 달성할 수 있다.
제12 발명에 따른 자석식 팬 클러치 장치에는, 영구 자석 회전체에 대해 대향되는 전술한 디스크 표면의 외주 단부상에 환기 블레이드가 마련되고/마련되거나 전도체의 내측상에 환기 베인이 마련되는데, 그 전체 외주에 걸쳐서 블레이드 및/또는 베인이 경사지게 또는 반경방향으로 돌출하도록 되어 있다.
제13 발명에 따른 자석식 팬 클러치 장치에는, 환기 베인 및/또는 환기 블레이드가 반경방향으로 돌출하도록, 디스크에 대해 대향되는 영구 자석 회전체의 영구 자석의 내측상에 환기 베인이 마련되고/마련되거나 영구 자석의 외주측상에 환기 블레이드가 마련된다.
제1 내지 제12 발명의 자석식 팬 클러치 장치에서 자석 커플링의 영구 자석과 자기이력 부재 또는 전도체의 조합은 철판 또는 자기이력 부재 및 영구 자석의 전면상에 마련된 와전류 부재로 이루어질 수 있다(제14 발명).
본 발명에 따르면, 참조 번호 11, 21, 31, 41, 71은 구동축을, 참조 번호 51은 피동축을, 참조 번호 61은 고정축을, 참조 번호 12, 22, 32, 42, 52, 62, 72는 전자기 클러치를, 참조 번호 13, 23, 33, 43, 53, 63, 73은 자석 커플링을, 참조 번호 15, 25, 35, 45, 55, 65, 75는 베어링을, 참조 번호 16, 26, 36, 46, 56, 66, 76은 팬을, 그리고 참조 번호 34는 피동측 하우징을 지시한다.
도 1에 도시된 자석식 팬 클러치 장치는 하나의 구동축(11)상에 장착되는 전자기 클러치(12)와 자석 커플링(13)을 포함한다. 상기 전자기 클러치(12)는 일체화되도록 구동축(11)의 단부상에 지지되는 클러치 회전자(12-1)와, 클러치 모터(12-1)내에서 베어링(15)을 통해 클러치 회전자(12-1)와 함께 회전 가능하도록 클러치 회전자에 끼워맞춤되고 브라켓(12-3)에 의해 외부에 고정되는 여자 코일(12-2)과, 이 여자 코일(12-2)의 측부상에 있는 베어링(15)에 의해 구동축(11)상에 회전 가능하게 지지되는 디스크(13-3) 부분에 길이방향으로 이동 가능하게 유지되는 전기자(12-4)를 포함한다. 상기 전기자(12-4)는 일단부가 스테이(12-7)에 고정된 스프링(12-6)에 의해 클러치 회전자(12-1)에 고정되는데, 상기 스테이는 구동축(11) 둘레에 끼워맞춤되고 그 일단부가 볼트(12-5)에 의해 디스크(13-3)에 체결되어 있다. 자석 커플링(13)은, 베어링(15)에 의해 전자기 클러치(12)의 대향측에 있는 구동축(11)의 구동측 부분 상에 회전 가능하게 지지되는 영구 자석 회전체(13-1)에 팬(16)을 고정하고, 사이에 좁은 간극을 두고 영구 자석 회전체(13-1)에 부착되는 영구 자석(13-2)에 대해 대향되는 전도체(13-4)를 코어(13-5)를 통해 디스크(13-3)에 체결함으로써 형성되며, 이에 의해 영구 자석(13-2)과 전도체(13-4)는 그들 사이에 작용하는 와전류의 인력으로 인해 함께 또는 상대적으로 회전된다. 참조 번호 13-6은 방열 핀(fin)을 지시한다.
도 1에 도시된 구성의 자석식 팬 클러치 장치에서 전자기 클러치(12)가 구동축(11)에 의해 회전 상태로 ON되면, 클러치 회전자(12-1) 내에 마련된 여자 코일(12-2)로 인해 클러치 회전자(12-1)로 끌어당겨지는 자석 커플링(13)의 측부상에 존재하고 구동축(11)과 함께 회전되는 디스크(13-3)의 부분 상에 전기자(12-4)가 유지되므로, 클러치 회전자(12-1)와 전기자(12-4)와 디스크(13-3)는 함께 회전된다. 이 디스크(13-3)가 회전되면, 디스크(13-3)에 부착된 전도체(13-4)와 영구 자석 회전체(13-1)의 영구 자석(13-2) 사이에 작용하는 인력으로 인해 영구 자석 회전체(13-1)가 회전되기 시작하고, 또한 팬(16)도 회전되기 시작한다. 이 회전 동안에, 자석 커플링(13)은 완충 작용을 시작한다. 따라서, 전자기 클러치(12)의 통전을 시작할 때의 부하가 작게 되어 팬의 소음이 현저하게 감소될 수 있다. 전자기 클러치(12)가 OFF되면, 전기자(12-4)는 스프링(12-6)의 탄성력으로 인해 클러치 회전자(12-1)로부터 떨어지게 된다. 이는 디스크(13-3)의 회전 속도가 크게 감소되거나 디스크(13-3)가 정지되게 한다. 이어서, 팬(16)의 회전 속도가 크게 감소하거나 팬(16)이 정지하게 된다. 즉, 팬(16)의 회전은 전자기 클러치(12)를 ON/OFF시킴으로써 제어될 수 있다. 전자기 클러치(12)의 ON/OFF는 냉각수 온도, 스로틀의 개방 정도, 엔진 속도, 공기 조화 장치 스위치의 작동 등에 따라 제어될 수 있으므로, 팬(16)의 회전을 정확하고 안정적으로 제어할 수 있다.
도 2에 도시된 자석식 팬 클러치 장치는 도 1에 도시된 자석식 팬 클러치 장치에 사용된 전자기 클러치(12)와 자석 커플링(13)이 마련된 위치를 반대로 하여 형성된다. 즉, 도 2의 장치에서는, 전자기 클러치(22)가 구동축(21)의 구동측 부분상에 장착되고 자석 커플링(23)은 구동측 부분의 반대측에 있는 구동축(21) 부분상에 장착된다. 이 자석식 팬 클러치 장치의 구성은 도 1에 도시된 유사한 장치의 구성과 동일하다. 즉, 구동축(21)의 구동측 부분상에 장착된 전자기 클러치(22)는, 일체화되도록 구동축(21)의 단부상에 지지된 클러치 회전자(22-1)와, 베어링(25)을 통해 클러치 회전자(22-1)와 함께 회전 가능하도록 클러치 회전자에 끼워맞춤되고 브라켓(22-3)에 의해 외부에 고정되는 여자 코일(22-2)과, 이 여자 코일(22-2)의 측부상에 있는 베어링(25)에 의해 구동축(21)상에 회전 가능하게 지지되는 디스크(23-3) 부분에 길이방향으로 이동 가능하게 유지되는 전기자(22-4)를 포함한다. 상기 전기자(22-4)는 구동축(11) 둘레에 끼워맞춤되고 일단부가 고정자(22-7)에 고정된 스프링(22-6)에 의해 클러치 회전자(22-1)에 고정되는데, 이 고정자는 그 외측 단부가 볼트(22-5)에 의해 디스크(23-3)에 고정되어 있다. 자석 커플링(23)은, 베어링(25)에 의해 전자기 클러치(22)의 대향측에 있는 구동축(21) 부분 상에 회전 가능하게 지지되는 디스크(23-3)에 팬(26)을 고정하고 또한 베어링(25)에 의해 구동축(21)상에 회전 가능하게 장착되는 영구 자석 회전체(23-1)에 고정시키며, 사이에 좁은 간극을 두고 영구 자석 회전체(23-1)에 부착되는 영구 자석(23-2)에 대해 대향되는 전도체(23-4)를 코어(23-5)를 통해 디스크(23-3)에 체결함으로써 형성되며, 이에 의해 영구 자석 회전체(23-1)와 디스크(23-3)는 영구 자석(23-2)과 전도체(23-4) 사이에 작용하는 와전류의 인력으로 인해 함께 또는 상대적으로 회전된다. 참조 번호 23-6은 핀(fin)을 지시한다.
도 2에 도시된 구성의 자석식 팬 클러치 장치의 전자기 클러치(22)가 구동축(21)에 의해 회전 상태로 ON되면, 구동축(21)에 의해 회전되는 클러치 회전자(22-1) 내에 마련된 여자 코일(22-2)로 인해 클러치 회전자(22-1)로 끌어당겨지는 자석 커플링(23)의 측부상에 있는 디스크(23-3)의 부분 상에 전기자(22-4)가 유지된다. 따라서, 클러치 회전자(22-1)와, 전기자(22-4) 및 디스크(23-3)는 함께 회전된다. 이 디스크(23-3)가 회전되면, 디스크(23-3)에 부착된 전도체(23-4)와 영구 자석 회전체(23-1)의 영구 자석(23-2) 사이에 작용하는 인력으로 인해 영구 자석 회전체(23-1)가 회전되기 시작하고, 이에 의해 팬(26)이 회전되기 시작한다. 이 회전 중에, 영구 자석(23)이 완충 작용을 시작한다. 따라서, 전자기 클러치(22)의 통전을 시작할 때의 부하가 작게 되어 팬의 소음이 현저하게 감소될 수 있다. 전자기 클러치(22)가 OFF되면, 전기자(22-4)는 클러치 회전자(22-1)로부터 떨어지게 된다. 따라서, 디스크(23-3)의 회전 속도가 크게 감소되거나 디스크(13-3)가 정지하게 되고, 팬(26)의 회전 속도가 크게 감소하거나 팬(26)이 정지하게 된다. 즉, 이 자석식 팬 클러치 장치에서, 팬(26)의 회전은 또한 전자기 클러치(22)를 ON/OFF시킴으로써 제어될 수 있다. 전자기 클러치(22)의 ON/OFF는 냉각수 온도, 스로틀의 개방 정도, 엔진 속도, 공기 조화 장치 스위치의 작동 등에 따라 제어될 수 있으므로, 팬(26)의 회전을 정확하고 안정적으로 제어할 수 있다.
도 3에 도시된 자석식 팬 클러치 장치는 구동축(31)의 측부상에 마련된 전자기 클러치(32)와, 피동축의 측부상에 마련된 자석 커플링(33)으로 구성된다. 전자기 클러치(32)는 구동축(31)상에 지지된 풀리(32-1a)를 구비한 클러치 회전자(32-1)와, 클러치 회전자(32-1)내에 마련되고 구동축(31)의 브래킷(32b)에 의해 고정된 여자 코일(32-2)과, 이 여자 코일(32-2)의 측부상에 있는 베어링(35)에 의해 클러치 회전자(32-1)상에 회전 가능하게 지지되는 피동측 하우징(34)의 부분에 길이방향으로 이동 가능하게 유지되는 전기자(32-3)를 포함한다. 자석 커플링(33)은, 구동축(31)과 동축으로 피동측 하우징(34)으로부터 돌출하는 피동축(34-1)상에 회전 가능하게 베어링(35)에 의해 지지되는 영구 자석 회전체(33-1)에 팬(36)을 고정시키고, 영구 자석 회전체(33-1)에 부착되는 영구 자석(33-2)에 대해 사이에 좁은 간극을 두고 대향되는 전도체 또는 자기이력 부재(33-4)를 갖는 디스크(33-3)를 볼트(33-5)에 의해 피동축(34-1)의 단부에 체결함으로써 형성되며, 이에 따라 영구 자석 회전체(33-1)와 전도체(33-4)를 구비한 디스크(33-3)는 와전류에 의해 발생되고 영구 자석(33-2)과 전도체(33-4) 사이에 작용하는 인력으로 인해 함께 또는 상대적으로 회전된다.
도 3에 도시된 자석식 팬 클러치 장치의 전자기 클러치(32)가 풀리(32-1a)에 의해 회전되는 구동축(31)과 클러치 회전자(32-1)에 의해 ON되면, 피동측 하우징(34)상에 길이방향으로 이동 가능하게 지지된 전기자(32-3)가 여자 코일(32-2)로 인해 클러치 회전자(32-1)로 끌어당겨지므로, 클러치 회전자(32-1)와 전기자(32-3)와 피동측 하우징(34)이 함께 회전된다. 피동측 하우징(34)이 회전되면, 피동측 하우징(34)으로부터 돌출하는 피동축(34-1)상에 장착된 자석 커플링(33)에 의해 팬이 회전된다. 즉, 피동축(34-1)이 회전되면, 이 피동축상에 장착된 디스크(33-3)와 영구 자석 회전체(33-1)는 전도체 또는 자기이력 부재(33-4) 사이에 작용하는 인력으로 인해 회전되어 팬(26)이 회전되게 한다. 이 회전 중에, 자석 커플링(33)은 완충 작용을 시작한다. 따라서, 전자기 클러치(32)가 ON되기 시작할 때의 부하가 작게 되어, 팬의 소음이 현저하게 감소될 수 있다. 전자기 클러치(32)가 OFF되면, 전기자(32-3)가 클러치 회전자(32-1)로부터 떨어지게 된다. 따라서, 피동측 하우징(34)의 회전 속도가 크게 감소되거나 피동측 하우징이 정지하게 되고, 팬(36)의 회전 속도가 크게 감소되거나 팬이 정지하게 된다.
이러한 자석식 팬 클러치 장치에서, 팬(36)의 회전은 또한 전자기 클러치(32)를 ON/OFF시킴으로써 제어될 수 있다. 전자기 클러치(32)의 ON/OFF는 냉각수 온도, 스로틀의 개방 정도, 엔진 속도 및 공기 조화 장치 스위치의 작동에 따라 제어되므로, 팬의 회전이 정확하고 안정적으로 제어될 수 있다.
도 4에 도시된 자석식 팬 클러치 장치는 동일한 전자기 클러치(42)와 한 구동축(41)상에 장착되는 전술한 바와 같은 원통형 자석 커플링(43)으로 구성된다. 상기 전자기 클러치(42)는 구동축(41)상에 지지되며 풀리(42-1a)를 갖는 클러치 회전자(42-1)와, 클러치 회전자(42-1) 내에 마련되며, 베어링(45)에 의해 회전 가능하게 구동축(41)을 지지하고 외부에 고정된 플랜지(42-3)에 고정되는 여자 코일(42-2)과, 베어링(45)에 의해 구동축(41)의 단부 상에 회전 가능하게 지지되고 플랜지(43-3a)를 포함하는 실린더(43-3)의 플랜지(43-3a)상에 유지되어 전기자(42-4)를 구비하며, 이러한 방식에서, 전기자는 여자 코일(42-2)의 측부에 대해 대향되어 길이방향으로 이동될 수 있다. 자석 커플링(43)은, 베어링(45)에 의해 구동축(41)상에 회전 가능하게 지지되는 플랜지형 실린더(43-3)의 외주에 베어링(45)에 의해 회전 가능하게 지지되는 영구 자석 회전체(43-1)에 팬(46)을 고정시키고, 사이에 좁은 간극을 두고 영구 자석 회전체(43-1)에 부착된 영구 자석(43-2)에 대해 대향되는 전도체 또는 자기이력 부재를 플랜지형 실린더(43-3)의 외주에 체결함으로써 형성되고, 영구 자석 회전체(43-1)와 플랜지형 실린더(43-3)가 와전류에 의해 발생되어 영구 자석(43-2)과 전도체 또는 자기이력 부재(43-4) 사이에 작용하는 인력으로 인해 함께 또는 상대적으로 회전되도록 형성된다.
도 4에 도시된 구성의 자석식 팬 클러치 장치의 전자기 클러치(42)가 클러치 회전자(42-1)와 풀리(42-1a)에 의해 회전되는 구동축(41)에 의해 ON되면, 플랜지형 실린더(43-3)상에 길이방향으로 이동 가능하게 지지된 전기자(42-4)가 클러치 회전자(42-1) 내에 마련된 여자 코일(42-2)로 인해 클러치 회전자(42-1)에 끌어당겨지므로, 클러치 회전자(42-1)와 전기자(42-4)와 플랜지형 실린더(43-3)가 함께 회전된다. 플랜지형 실린더(43-3)가 회전되면, 실린더와 영구 자석 회전체(43-1)가 전도체 또는 자기이력 부재(43-4) 사이에 작용하는 인력으로 인해 회전되어 팬(46)이 회전되게 한다. 이 회전 중에, 자석 커플링(43)이 완충 작용을 시작한다. 따라서, 전자기 클러치(42)가 ON되기 시작할 때의 부하가 작게 되어, 팬의 소음이 현저하게 감소될 수 있다. 전자기 클러치(42)가 OFF되면, 전기자(42-4)는 클러치 회전자(42-1)로부터 떨어지게 된다. 따라서, 플랜지형 실린더(43-3)의 회전 속도가 크게 감소되거나, 또는 플랜지형 실린더가 정지하게 되며, 팬(46)의 회전 속도가 크게 감소되거나, 또는 팬이 정지하게 된다.
이러한 자석식 팬 클러치 장치에서, 팬(46)의 회전은 또한 전자기 클러치(42)의 ON/OFF에 의해 제어될 수 있다. 전자기 클러치(42)의 ON/OFF는 냉각수 온도, 스로틀의 개방 정도, 엔진 속도 및 공기 조화 장치 스위치의 작동에 따라 제어되므로, 팬의 회전이 정확하고 안정적으로 제어될 수 있다. 더욱이, 이러한 자석식 팬 클러치 장치의 경우에, 실린더를 구비한 자석식 팬 클러치 장치의 직경이 디스크를 구비한 자석식 팬 클러치 장치의 직경보다 작기 때문에, 팬의 블레이드의 길이가 크게 설정될 수 있어 공기량이 증가될 수 있다. 영구 자석 회전체(43-1)와 플랜지형 실린더(43-3)를 축방향으로 미끄럼시킴으로써 전동 토크가 쉽게 변화될 수 있으므로, 팬의 회전 속도가 임의로 제어될 수 있다.
도 5에 도시된 자석식 팬 클러치 장치는 전자기 클러치(52)와 자석 커플링(53)을 피동축(51)상에 장착시켜 구성된다. 전자기 클러치(52)는 회전 기구(52-3)에 의해 피동축(51)상에 지지되고 풀리(52-1a)를 구비한 클러치 회전자(52-1)와, 피동축(51)의 회전을 정지하는 데 적합한 솔레노이드식 액츄에이터(52-2)로 구성된다. 자석 커플링(53)은 피동축(51)상에 고정 장착된 영구 자석 회전체(53-1)와, 베어링(55)에 의해 피동축(51)상에 회전 가능하게 지지되는 영구 자석 회전체에 고정된 영구 자석(53-2)에 대해 사이에 좁은 간극을 두고 대향되는 전도체 또는 자기이력 부재(53-4)를 갖는 팬 지지형 디스크(53-3)로 구성되고, 영구 자석 회전체(53-1)와 전도체(53-4)를 갖는 디스크(53-3)가 와전류에 의해 발생되어 영구 자석(53-2)과 전도체 또는 자기이력 부재(53-4) 사이에 작용하는 인력으로 인해 함께 또는 상대적으로 회전되도록 형성된다.
도 5에 도시된 자석식 팬 클러치 장치의 클러치 회전자(52-1)와 피동축(51)이 풀리(52-1a)에 의해 회전되고 솔레노이드식 액츄에이터(52-2)가 OFF되며 전자기 클러치(52)가 ON되면, 피동축(51)상에 고정 장착된 영구 자석 회전체(53-1)가 회전되므로, 베어링(55)에 의해 피동축상에 회전 가능하게 지지된 디스크(53-3)는 전도체 또는 자기이력 부재(53-4)와 영구 자석(53-2) 사이에 작용하는 인력으로 인해 회전되어 팬(56)이 회전되게 한다. 이 회전 중에, 자석 커플링(53)은 전술한 자석 커플링과 동일한 방식으로 완충 작용을 시작한다. 따라서, 전자기 클러치(52)의 통전을 시작할 때의 부하가 작게 되어, 팬의 소음이 현저하게 감소될 수 있다.
피동축(51)의 회전이 전자기 클러치(52)의 솔레노이드식 액츄에이터(52-2)를 ON시킴으로써 정지되면, 영구 자석 회전체(53-1)의 회전 속도가 크게 감소되거나, 또는 영구 자석 회전체가 정지하게 되고, 팬(56)의 회전 속도가 크게 감소되거나, 또는 팬이 정지하게 된다. 따라서, 이 실시예에서, 팬(56)의 회전은 또한 전자기 클러치(52)를 ON/OFF시킴으로써 제어될 수 있다.
도 6에 도시된 자석식 팬 클러치 장치는 전자기 클러치(62)와 자석 커플링(63)을 회전 불가능한 고정축(61)상에 장착하여 형성된다. 전자기 클러치는, 베어링(65)에 의해 고정축(61)상에 회전 가능하게 지지되고 풀리(62-1)를 갖는 클러치 회전자(62-1)와, 이 클러치 회전자에 끼워맞춤되고 스테이(62-3)에 의해 고정축(61)상에 고정되는 여자 코일(62-2)과, 이 여자 코일(62-2)의 측부상에 있는 베어링(65)에 의해 고정축(61)상에 회전 가능하게 지지되는 영구 자석 회전체(63-1) 부분상에 길이방향으로 이동 가능하게 유지되는 전기자(62-4)로 구성된다. 자석 커플링(63)은, 베어링(65)에 의해 고정축(61)의 단부상에 회전 가능하게 지지되는 영구 자석 회전체(63-1)와, 팬(66)을 구비하고, 베어링(65)에 의해 고정축(61)상에 회전 가능하게 지지되며 영구 자석 회전체에 고정된 영구 자석(63-2)에 대해 사이에 좁은 간극을 두고 대향되는 전도체 또는 자기이력 부재(63-4)가 마련된 디스크(63-3)로 구성되며, 영구 자석 회전체(63-1)와 전도체 또는 자기이력 부재(63-4)를 갖는 디스크(63-3)가 와전류에 의해 발생되어 영구 자석(63-2)과 전도체 또는 자기이력 부재(63-4) 사이에 작용하는 인력으로 인해 함께 또는 상대적으로 회전되도록 형성된다.
도 6에 도시된 자석식 팬 클러치 장치의 전자기 클러치(62)가 풀리(62-1a)를 통해 회전되는 클러치 회전자(62-1)에 의해 ON되면, 영구 자석 회전체(63-1)상에 길이방향으로 이동 가능하게 유지되는 전기자(62-4)는 고정축(61)에 체결된 여자 코일(62-2)로 인해 클러치 회전자(62-1)로 끌어당겨지므로, 클러치 회전자(62-1)와 영구 자석 회전체(63-1)가 함께 회전된다. 이 영구 자석 회전체(63-1)가 회전되면, 와전류에 의해 발생되어 영구 자석 회전체(63-1)의 영구 자석(63-2)과 디스크(63-3)에 부착된 전도체 또는 자기이력 부재(63-4)사이에 작용하는 인력으로 인해 디스크(63-3)가 회전되어 팬(66)이 회전되게 한다. 이 회전 중에, 자석 커플링(63)은 전술한 자석 커플링과 동일한 방식으로 완충 작용을 시작하게 된다. 따라서, 전자기 클러치(62)의 ON되기 시작할 때의 부하가 작게 되어, 팬의 소음이 현저하게 감소될 수 있다. 전자기 클러치(62)가 OFF되면, 전기자(62-4)는 클러치 회전자(62-1)로부터 떨어지게 된다. 따라서, 디스크(63-3)의 회전 속도가 크게 감소되거나, 또는 디스크가 정지하게 되고, 팬의 회전 속도가 크게 감소되거나, 또는 팬이 정지하게 된다.
즉, 이러한 자석식 팬 클러치 장치의 경우에, 팬(66)의 회전은 전술한 장치에서와 동일한 방식으로 전자기 클러치(62)를 ON/OFF시킴으로써 제어될 수 있다. 전자기 클러치(62)의 ON/OFF는 냉각수 온도, 스로틀의 개방 정도, 엔진 속도 및 공기 조화 장치 스위치의 작동에 따라 제어되므로, 팬의 회전이 정확하고 안정적으로 제어될 수 있다.
도 7에 도시된 자석식 팬 클러치 장치는, 시일 구조가 디스크와 영구 자석 회전체의 외주 연부에 마련된다는 점을 제외하고는 도 1에 도시된 장치의 구성과 동일한 구성을 갖는다. 즉, 도 7의 클러치 장치는 전자기 클러치(72)와 한 구동축(71)상에 장착되는 자석 커플링(73)으로 구성된다. 전자기 클러치(72)는 구동축(1)과 일체로 되어 그 단부상에 지지되는 클러치 회전자(72-1)와, 수동으로 회전될 수 있도록 베어링(75)에 의해 클러치 회전자(72-1) 내에 끼워맞춤되고 브래킷(72-3)에 의해 외부에 고정되는 여자 코일(72-2)과, 이 여자 코일(72-2)의 측부상에 있는 베어링(75)에 의해 구동축(71)상에 회전 가능하게 지지되는 디스크(73-3) 부분에 길이방향으로 이동 가능하게 유지되는 전기자(72-4)로 구성된다. 전기자(72-4)는 일단부가 스테이(72-7)에 부착되는 스프링(72-6)에 의해 클러치 회전자(72-1)에 고정되는데, 이 스테이는 구동축(1) 둘레에 끼워맞춤되고 그 일단부가 볼트(72-5)에 의해 디스크(73-3)에 고정된다.
자석 커플링(73)은, 전자기 클러치(72)의 대향측에 있는 구동축(71) 부분상에 베어링(75)에 의해 회전 가능하게 지지된 영구 자석 회전체(73-1)에 팬(76)을 고정시키고, 영구 자석 회전체(73-1)에 부착된 영구 자석(73-2)에 대해 사이에 좁은 간극을 두고 대향되는 전도체(73-4)를 코어(73-5)에 의해 디스크(73-3)에 체결하여 구성되고, 와전류에 의해 발생되어 영구 자석(73-2)과 전도체(73-4) 사이에서 작용하는 인력으로 인해 영구 자석 회전체(73-1)와 디스크(73-3)가 함께 또는 상대적으로 회전되도록 형성되며, 디스크(73-3)는 영구 자석 회전체(73-1)의 외주 연부에 걸쳐서 연장하는 돌출부(73-5)를 그 외주 연부에 구비하고, 이에 의해 시일 구조가 디스크(73-3)의 외주 연부와 영구 자석 회전체(73-1) 사이에 마련된다. 참조 번호 73-6은 복사 핀을 지시한다.
전술한 시일 구조는 도 7에 도시된 구조로 제한되지 않고, 도 8 내지 도 23에 도시된 구조도 또한 이용될 수 있다.
도 8 내지 도 10에 도시된 시일 구조는 영구 자석과 전도체 사이의 좁은 간극으로 들어간 (먼지 가루, 금속 분말 등의) 먼지와 물 등을 쉽게 방출할 수 있는 실시예들이다. 도 8은 디스크(73-3)의 외주 연부와 영구 자석 회전체(73-1)의 외주 연부 사이에 있는 간극의 출구 부분의 실시예, 즉 도면에 도시된 바와 같이 영구 자석 회전체(73-1)의 원주방향 후방면 부분과 디스크(73-3)의 돌출부(73-5)의 내부면 단부를 모따기 가공하여 형성된 트럼펫 형태의 시일 구조의 실시예를 도시한다. 도 9는 디스크(73-3)의 돌출부(73-5)의 내부면을 아치형으로 형성하여 이루어진 래버린스 시일 구조의 실시예를 도시한다. 도 10은 영구 자석 회전체(73-1)의 외주 연부의 각진 부분을 구형으로 모따기 가공하여 형성된 시일 구조의 실시예를 도시한다.
도 8 내지 10에 도시된 시일 구조의 경우에는, (먼지 가루와 금속 분말 등의) 먼지와 물이 디스크(73-3)와 영구 자석 회전체(73-1) 사이의 간극으로 들어가는 것이 어렵게 된다. 더욱이, 먼지와 물이 디스크(73-3)와 영구 자석 회전체(73-1) 사이의 간극으로 들어간다고 가정하더라도 고장이 생기지 않는다. 도 8에 도시된 시일 구조의 경우에, 상기 간극으로 들어가 있는 먼지와 물 등은 쉽게 방출되는데, 그 이유는 디스크(73-3)의 외주 연부와 영구 자석 회전체(73-1)의 외주 연부 사이에 있는 간극의 출구 부분이 트럼펫 형상으로 형성되기 때문이다. 도 9에 도시된 시일 구조의 경우에, 상기 간극으로 들어가 있는 먼지와 물 등은 아치형 표면을 따라 쉽게 방출되는데, 그 이유는 디스크(73-3)상에 형성된 돌출부(73-5)의 내부면이 아치 형상을 갖기 때문이다. 도 10에 도시된 시일 구조의 경우에, 간극으로 들어가 있는 먼지와 물 등은 또한 영구 자석 회전체(73-1)의 구형 표면을 따라 쉽게 방출된다.
도 11 내지 도 15는 래버린스 시일 구조의 실시예를 도시한다. 도 11은 빗살 단면 형상의 디스크형 핀(73-3a, 73-1a)이 디스크(73-3)의 외주 연부와 영구 자석 회전체(73-1)상에 형성된 래버린스 링(73-3')에 메시 상태로 마련된 지그재그형 래버린스 시일 구조를 도시한다. 도 12는 빗살 단면 형상의 디스크형 핀(73-3b)이 디스크(73-3)에 마련된 직통형 래버린스 시일 구조를 도시한다. 도 13은 빗살 단면 형상의 디스크형 핀(73-1c)이 영구 자석 회전체(73-1)에 마련된 직통형 래버린스 시일 구조를 도시한다. 도 14와 도 15는 래버린스 구조들이 구동축의 축선에 대해 직접 평행한 상태로 연장되도록 마련된 실시예들을 도시한다. 도 14는 구동축의 축선과 평행하게 연장하는 원통형으로 배열된 빗살 단면 형상의 핀(73-3d, 73-1d)이 디스크(73-3)와 영구 자석 회전체(73-1)에 메시 상태로 마련된 지그재그형 래버린스 시일 구조를 도시한다. 도 15는 구동축의 축선과 평행하게 연장하는 원통형으로 배열된 빗살 단면 형상의 핀(73-3e)이 디스크(73-3)에 마련된 직통형 래버린스 시일 구조를 도시한다.
빗살 단면 형상의 디스크형 핀(73-3b, 73-1c)과 원통형으로 배열된 핀(73-3e)은 또한 나선형으로 마련할 수 있다.
도 11 내지 도 15에 도시된 모든 래버린스 시일 구조들에서는, (먼지 가루, 금속 분말 등의) 먼지와 물 등이 빗살 단면 형상의 디스크형 핀(73-1a, 73-3a, 73-3b)과 원통형으로 배열된 핀(73-3d, 73-1d, 73-3e)의 효과로 인해 디스크(73-3)와 영구 자석 회전체(73-1) 사이의 간극으로 들어가는 것이 어렵게 된다. 더욱이, 도 12, 도 13 및 도 15에 도시된 래버린스 시일 구조들은 또한 상기 간극에 들어가 있는 먼지와 물 등을 쉽게 방출하는 효과를 갖는다.
도 16에 도시된 시일 구조에서는, 영구 자석 회전체(73-1)에 나선형 홈(73-1)을 마련함으로써 펌핑 효과가 달성되어, 나선형 홈(73-1b)의 먼지가 풍압에 의해 방출된다. 상기 나선형 홈(73-b)은 또한 디스크(73-3)의 겹쳐진 부분의 내측에 마련될 수도 있다.
도 17a, 17b, 17c 및 17d에 도시된 시일 구조에서는, 디스크(73-3)상에 마련된 돌출부(73-5)가 디스크와 별개로 형성된 원통체(73-5a)로 이루어진다. 도 17a는 디스크(73-3)의 외주 연부에 일정 두께의 원통체(73-5a)를 고정시켜 형성된 시일 구조를 도시한다. 도 17b는 내측 단부면이 외측을 향해 분기하도록 개방 단부의 내부면을 테이퍼(73-5a') 가공함으로써 원통체의 개방 단부의 두께를 감소시켜 형성된 시일 구조를 도시한다. 도 17c는 원통체(73-5a)의 개방 단부를 외측을 향해 만곡시켜 형성된 시일 구조를 도시한다. 도 17d는, 테이퍼 가공부(73-5a'), 즉 원통체(73-a)의 개방 단부의 내부면이 외측을 향해 분기하도록 두께가 감소된 부분을 형성하고, 또한 원통체(73-5a)의 개방 단면이 영구 자석 회전체(73-1)상에 마련된 테이퍼 가공부(73-1e')의 범위 내에 위치되도록 영구 자석 회전체(73-1)에 테이퍼 가공부(73-1e')를 갖는 환형 홈(73-1e)을 형성한 시일 구조를 도시하며, 이에 따라 원통체(73-5a)의 개방 단부면을 떠난 물은 테이퍼 가공부(73-1e')의 표면 위로 떨어져 환형 홈(73-1e')을 따라 흐르게 된다.
도 17a, 17b, 17c 및 17d에 도시된 시일 구조들에서는, (먼지 가루, 금속 분말 등의) 먼지와 물 등이 원통체(73-5a)의 작용으로 인해 디스크(73-3)와 영구 자석 회전체(73-1) 사이의 간극으로 들어가는 것이 어렵게 되고, 상기 시일 구조들은 또한 상기 간극에 들어가 있는 먼지와 물 등을 쉽게 방출하는 효과를 갖는다.
도 18과 도 19에 도시된 전도체(73-4a, 73-4b)는 연관된 영구 자석 회전체에 대해 대향되는 표면에 마련되며 펌프의 안내 베인의 효과와 동일한 효과를 얻을 수 있는 안내 홈(73-4a', 73-4b')을 구비한다. 상기 안내 홈(73-4a', 73-4b')의 폭, 깊이 및 개수 등은 전도체(73-4, 73-4b)의 두께와 기타 크기들에 따라 적합하게 결정된다. 이러한 안내 홈(73-4a', 73-4b')을 갖는 전도체(73-4)가 디스크(73-3)에 고정된 자석식 팬 클러치 장치의 경우에는, 펌프의 안내 베인의 효과와 동일한 효과를 달성할 수 있는 안내 홈(73-4a', 73-4b')으로 인해 가스가 도 20의 화살표로 도시된 바와 같이 외측으로 유동한다. 따라서, (먼지 가루, 금속 분말 등의) 먼지와 물 등이 전도체(73-4a, 73-4b)와 영구 자석(73-2) 사이의 간극으로 들어가는 것이 어렵게 된다. 더욱이, (먼지 가루, 금속 분말 등의) 먼지와 물 등이 전도체(73-4a, 73-4b)와 영구 자석(73-2) 사이의 간극으로 들어간다고 가정하더라도, 외측을 향해 유동하는 가스로 인해 외측으로 방출된다. 동시에, 전도체(73-4a, 73-4b)가 외측을 향해 유동하는 가스에 의해 냉각되므로, 전동 토크가 억제된다. 참조 번호 73-6은 외측으로부터 흡입된 공기를 위한 방진 필터를 지시한다.
도 21 내지 도 23에 도시된 자석식 팬 클러치 장치는, 전도체의 냉각 및 전도체와 영구 자석 사이의 간극 내로 먼지, 물 등의 진입에 대한 방지가 자석 커플링의 전도체와 영구 자석 회전체에 마련된 핀들에 의해 달성되도록 형성된다. 환기 블레이드(73-3f)는 영구 자석 회전체에 대해 대향되는 디스크(73-3)의 표면의 전체 외주 단부로부터 돌출되고, 환기 베인(73-1f)은 디스크에 대향되는 영구 자석 회전체의 영구 자석의 내부면의 내측으로부터 반경방향으로 돌출된다. 디스크(73-3)상에 마련된 환기 블레이드(73-3f)는 도 22에 도시된 바와 같이 펌프의 안내 베인처럼 경사지도록 제공될 뿐만 아니라 반경방향으로 제공될 수도 있다.
따라서, 디스크(73-3)와 영구 자석 회전체(73-1)상에 환기 블레이드(73-3f)와 환기 베인(73-1f)이 각각 마련된 자석식 팬 클러치 장치에서는, 환기 블레이드(73-3f)와 환기 베인(73-1f)의 효과로 인해 방진 필터(73-6)로부터 흡입된 가스가 전술한 자석식 팬 클러치 장치에서와 동일한 방식으로 화살표로 도시된 바와 같이 외측을 향해 유동한다. 그러므로, 먼지와 물 등이 전도체(73-4)와 영구 자석(73-2) 사이의 간극으로 들어가는 것이 어렵게 된다. 더욱이, 먼지와 물 등이 전도체(73-4)와 영구 자석(73-2) 사이의 간극으로 들어간다고 가정하더라도, 외측을 향해 유동하는 가스로 인해 외측으로 방출된다. 동시에, 전도체(73-4)가 외측을 향해 유동하는 가스에 의해 냉각되므로, 전동 토크가 억제된다.
전술한 본 발명에 따른 모든 자석식 팬 클러치 장치에서는, 영구 자석과 전도체 또는 자기이력 부재 조합의 자석 커플링을 실시예들로서 도시하였지만, 도 24a, 24b 및 24c에 도시된 유사한 부품의 조합도 이용할 수 있다.
즉, 자기이력 부재(80)와 영구 자석(90)이 도 24a에 도시된 바와 같이 서로 조합된 실시예, 도 24b에 도시된 바와 같이 자기이력 부재(80)의 전면상에 와전류 부재(81)를 마련하고 그 결과물을 영구 자석(90)과 조합하여 형성된 실시예, 그리고 도 24c에 도시된 바와 같이 철심 부재의 전면상에 전도체(81)를 마련하고 그 결과물을 영구 자석(90)과 조합하여 형성된 실시예가 이용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 자석식 팬 클러치 장치는 후술하는 효과를 제공한다.
(1) 팬의 회전을 제어하는 시스템이 전자기 클러치를 ON/OFF시킴으로써 이루어지므로, 장치를 시동시키고 가속할 때에 팬의 동반 회전의 발생이 방지된다.
(2) 자석 커플링이 완충 작용을 시작하므로, 전자기 클러치의 통전을 시작할 때의 부하가 작게 되어 팬의 소음이 현저하게 감소될 수 있다.
(3) 전자기 클러치가 냉각수 온도, 엔진 속도, 공지 조화 스위치의 작동 등에 따라 ON/OFF 제어되므로, 팬의 회전이 정확하고 안정적으로 제어될 수 있다.
(4) 구조의 간소화, 장치 치수의 감소 및 그 비용의 절감이 달성될 수 있다.
(5) 전자기 클러치와 자석 커플링의 신뢰성 및 안전성이 높게 된다.
(6) 가속성과 연비가 개선될 수 있다.
(7) (먼지 가루, 금속 분말 등의) 주위 먼지와 물 등이 영구 자석과 전도체 사이의 좁은 간극으로 들어가는 것이 방지될 수 있으므로, 먼지와 물에 기인한 기능적 오류의 발생에 대한 우려가 없어지고, 자석식 팬 클러치의 기능이 유지될 수 있다.
(8) 전도체 냉각 기능이 있으므로, 전동 토크가 억제되고, 예정된 수준의 전동 토크가 항상 유지될 수 있다.

Claims (14)

  1. 자석식 팬 클러치 장치로서, 전자기 클러치, 팬, 그리고 디스크와 영구 자석 회전체로 구성된 자석 커플링을 포함하여 구성되는데,
    상기 자석 커플링의 상기 디스크는 상기 클러치와 서로 대향하도록 결합되고,
    상기 팬이 부착된 상기 자석 커플링의 상기 영구 자석 회전체는 상기 디스크의 상기 전자기 클러치가 결합된 면의 반대쪽 면에 서로 대향하도록 배치되어 있어,
    상기 전자기 클러치에 입력되는 팬의 구동 토크가 상기 전자기 클러치의 여자(勵磁)에 의해 상기 자석 커플링의 상기 디스크에 전달되고,상기 팬의 구동 토크는 상기 자석 커플링의 자력에 의해 상기 영구 자석 회전체로 전달되어, 팬을 구동시키게 되는 것을 특징으로 하는 자석식 팬 클러치 장치.
  2. 구동축상에 지지되고 외부에서 지지된 여자 코일이 끼워맞춤되어 있는 클러치 회전자와, 베어링에 의해 구동축상에 회전 가능하게 지지되는 디스크에 고정된 전기자로 구성되는 전자기 클러치와;
    베어링에 의해 구동축상에 회전 가능하게 지지되고 외주에 팬이 고정되어 있는 영구 자석 회전체와, 사이에 좁은 간극을 두고 영구 자석에 대해 대향되도록 디스크에 고정된 자기이력 부재 또는 전도체를 구비하며, 영구 자석과 자기이력 부재 또는 전도체 사이에 작용하는 인력으로 인해 영구 자석 회전체와 디스크가 함께 회전되도록 형성된 자석 커플링
    을 구비하며, 상기 자석 커플링은 전자기 클러치에 의해 ON/OFF 제어되는 것인 자석식 팬 클러치 장치.
  3. 구동축상에 지지된 클러치 회전자와, 이 클러치 회전자의 내부에 마련되어 외부에서 지지된 여자 코일 및 이 여자 코일의 측부상에 있는 클러치 회전자에 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된 피동측 하우징 부분에 길이방향으로 이동 가능하게 유지된 전기자로 구성되는 전자기 클러치와;
    피동측 하우징과 일체로 이루어진 피동축상에 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되고 팬이 고정되어 있는 영구 자석 회전체와, 사이에 좁은 간극을 두고 영구 자석 회전체에 대해 대향되는 자기이력 부재 또는 전도체가 마련되고 피동축상에 장착된 디스크를 구비하며, 영구 자석과 자기이력 부재 또는 전도체 사이에 작용하는 인력으로 인해 영구 자석 회전체와 디스크가 함께 회전되도록 형성된 자석 커플링
    을 구비하며, 상기 자석 커플링은 전자기 클러치에 의해 ON/OFF 제어되는 것인 자석식 팬 클러치 장치.
  4. 구동축상에 지지된 클러치 회전자와, 베어링에 의해 구동축상에 회전 가능하게 지지되는 플랜지상에 지지되고 외부에서 고정된 여자 코일 및 이 여자 코일의 측부에 있는 구동축상에 회전 가능하게 지지되는 피동측 실린더 부분에 베어링에 의해 길이방향으로 이동 가능하게 유지된 전기자로 구성되는 전자기 클러치와;
    베어링에 의해 피동측 실린더의 외주상에 회전 가능하게 지지되고 팬이 고정되어 있는 영구 자석과, 사이에 좁은 간극을 두고 영구 자석 회전체에 대해 대향되고 피동측 실린더의 외주상에 고정된 자기이력 부재 또는 전도체를 구비하며, 영구 자석과 자기이력 부재 또는 전도체 사이에 작용하는 인력으로 인해 영구 자석 회전체와 피동측 실린더가 함께 회전되도록 형성된 자석 커플링
    을 구비하며, 상기 자석 커플링은 전자기 클러치에 의해 ON/OFF 제어되는 것인 자석식 팬 클러치 장치.
  5. 회전이 전자기 클러치에 의해 제어되는 피동축상에 고정 장착된 영구 자석 회전체와, 사이에 좁은 간극을 두고 영구 자석 회전체에 대해 대향된 자기이력 부재 또는 전도체를 갖고 베어링에 의해 피동축상에 회전 가능하게 지지된 팬 장착형 디스크로 이루어지고, 영구 자석 회전체상의 영구 자석과 자기이력 부재 또는 전도체 사이에 작용하는 인력으로 인해 영구 자석 회전체와 팬 장착형 디스크가 함께 회전되도록 형성된 자석 커플링을 구비하며, 상기 자석 커플링은 전자기 클러치에 의해 ON/OFF 제어되는 것인 자석식 팬 클러치 장치.
  6. 회전이 불가능한 고정축상에 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된 클러치 회전자와, 고정축상에 고정 장착되고 클러치 회전자 내에 마련된 여자 코일 및 이 여자 코일의 측부상에 있는 고정축상에 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된 영구 자석 회전체의 표면인 배면에 길이방향으로 이동 가능하게 유지된 전기자로 구성되는 전자기 클러치와;
    베어링에 의해 고정축상에 회전 가능하게 지지된 영구 자석 회전체와, 사이에 좁은 간극을 두고 영구 자석 회전체에 대해 대향된 자기이력 부재 또는 전도체가 마련되고 팬이 고정되어 있는 디스크를 구비하고, 영구 자석 회전체와 자기이력 부재 또는 전도체 사이에 작용하는 인력으로 인해 영구 자석 회전체와 디스크가 함께 회전되도록 형성된 자석 커플링
    을 구비하며, 상기 자석 커플링은 전자기 클러치에 의해 ON/OFF 제어되는 것인 자석식 팬 클러치 장치.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도체의 외측에 있는 디스크의 외주 부분과 영구 자석의 외측에 있는 영구 자석 회전체의 외주 부분 사이에 시일 구조가 마련되는 것인 자석식 팬 클러치 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 시일 구조는 래버린스 시일 형태의 구조인 것인 자석식 팬 클러치 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 래버린스 시일 형태의 구조는 나선형 시일 형태의 구조인 것인 자석식 팬 클러치 장치.
  10. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 영구 자석 회전체와 디스크 사이에 환기 기구가 마련된 것인 자석식 팬 클러치 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 디스크상의 전도체와 영구 자석 회전체의 대향면들에는 펌프의 안내 베인과 동일한 효과를 달성할 수 있는 안내 홈을 형성하여 이루어진 환기 기구가 마련되는 것인 자석식 팬 클러치 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 영구 자석 회전체에 대향되는 디스크 표면의 외주 단부에 마련된 환기 블레이드와 전도체의 전체 외주에 걸쳐서 내측에 마련된 환기 베인 중 하나 또는 양자 모두를 더 구비하고, 상기 환기 블레이드와 환기 베인 중 하나 이상은 경사지게 또는 반경방향으로 돌출되는 것인 자석식 팬 클러치 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 디스크에 대해 대향되는 영구 자석 회전체의 영구 자석의 내측으로부터 반경방향으로 돌출된 환기 베인과 영구 자석의 외주측에서 돌출된 환기 블레이드 중 하나 또는 양자 모두를 더 구비하고, 상기 환기 베인과 환기 블레이드 중 하나 이상은 반경방향으로 연장되어 있는 것인 자석식 팬 클러치 장치.
  14. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자석 커플링의 영구 자석과 자기이력 부재 또는 전도체의 조합은 철판 또는 자기이력 부재와 영구 자석의 전면상에 마련된 와전류 부재로 이루어지는 것인 자석식 팬 클러치 장치.
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