KR100440230B1 - 차량용 에어컨의 가변형 풀리 구조 - Google Patents

차량용 에어컨의 가변형 풀리 구조 Download PDF

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Abstract

이 발명은 차량용 에어컨의 가변형 풀리 구조에 관한 것으로, 엔진의 회전수에 따라 풀리의 직경을 자동적으로 변경시킴으로써, 냉방 성능을 항상 최적으로 유지시킬 수 있도록, 차량의 컴프레셔 회전축에 결합된 동시에, 대략 원판 형태로서 내측에는 제1공간이 형성되어 다수의 매스가 설치되고, 상기 매스 사이의 제1공간에는 유체가 수납되며, 상기 제1공간과 연통된 제2공간이 외측에 형성되도록 걸림부가 형성된 회전판과; 상기 회전판의 외측 및 걸림부에, 벨트의 일측 표면이 접촉될 수 있도록 평탄면과 경사면이 형성되고, 내측에는 다수의 공간이 구비된 고정 반풀리와; 상기 회전판의 걸림부 및 고정 반풀리의 외측에 위치되는 동시에, 상기 회전판의 걸림부를 향하여 연장돌기가 형성되어 상기 걸림부의 제2공간에 결합되고, 상기 벨트의 타측 표면이 접촉될 수 있도록 평탄면과 경사면이 형성된 가변 반풀리를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 함.

Description

차량용 에어컨의 가변형 풀리 구조{variable pully structure of air conditioner for a car}
본 발명은 차량용 에어컨의 가변형 풀리 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게 설명하면 엔진의 회전수에 따라 풀리의 직경을 자동적으로 변경시킴으로써, 냉방 성능을 항상 최적으로 유지시킬 수 있는 차량용 에어컨의 가변형 풀리 구조에 관한 것이다.
통상 차량용 에어컨은 더운 여름 냉방을 위한 장치로서, 냉매 가스를 응축하는 콘덴서, 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브, 팽창된 냉매를 증발시켜 주위 온도를 저하시키는 에바포레이터, 냉매를 다시 압축시키는 콤프레셔 등으로 이루어져 있다.
여기서, 상기 컴프레셔는 엔진의 크랭크축에 벨트로 풀리가 결합되어 회전되며, 상기 컴프레셔의 풀리와 벨트의 결합 상태는 첨부된 도1과 같다. 즉, 컴프레셔의 회전축(1')에 일정 직경을 갖는 풀리(2')가 결합되어 있고, 상기 풀리(2')에는 엔진 크랭크축에 연결된 벨트(3')가 결합되어 있다.
따라서, 상기 에어컨의 성능(컴프레셔의 성능)은 엔진의 회전수에 따라 변화된다. 즉, 엔진의 회전수가 높은 상태(통상 주행 상태)일 때는 에어컨의 성능이 좋고, 엔진의 회전수가 낮은 상태(공회전 상태)일때는 에어컨의 성능이 떨어진다. 통상 에어컨의 성능이 가장 좋은 엔진의 회전수는 대략 2000RPM 정도이다.
그러나, 종래에는 상기 컴프레셔의 풀리 직경이 고정되어 있기 때문에, 엔진의 회전수가 높으면 상기 컴프레셔의 회전수도 높아지고, 또한 엔진의 회전수가 낮으면 상기 컴프레셔의 회전수도 낮아 짐으로써, 엔진의 회전수에 따라 에어컨의 성능이 심하게 변동되는 단점이 있다. 물론, 엔진이 공회전 상태일 때는 상기 컴프레셔 즉, 에어컨의 성능이 현저히 저하된다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 엔진의 회전수에 따라 풀리의 직경을 자동적으로 변경시킴으로써, 냉방 성능을 항상 최적으로 유지시킬 수 있는 차량용 에어컨의 가변형 풀리 구조를 제공하는데 있다.
도1은 종래 차량용 에어컨의 풀리 구조의 일부를 도시한 개략 단면도이다.
도2a는 저회전수일때의 가변형 풀리의 작동 상태를 도시한 단면도이고, 도2b는 고회전수일때의 가변형 풀리의 작동 상태를 도시한 단면도이다.
-도면중 주요 부호에 대한 설명-
2; 회전축 4; 회전판
6; 제1공간 8; 유체
9; 개구 10; 매스
12; 탄성부재 14; 걸림부
16; 제2공간 18; 탄성부재
20; 고정 반풀리 22; 평탄면
24; 경사면 26; 공간
28; 가변 반풀리 30; 연장돌기
32; 평탄면 34; 경사면
38; 벨트
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 차량용 에어컨의 가변형 풀리 구조는 차량의 컴프레셔 회전축에 결합된 동시에, 대략 원판 형태로서 내측에는 제1공간이 형성되어 다수의 매스가 설치되고, 상기 매스 사이의 제1공간에는 유체가 수납되며, 상기 제1공간과 연통된 제2공간이 외측에 형성되도록 걸림부가 형성된 회전판과; 상기 회전판의 외측 및 걸림부에, 벨트의 일측 표면이 접촉될 수 있도록 평탄면과 경사면이 형성되고, 내측에는 다수의 공간이 구비된 고정 반풀리와; 상기 회전판의 걸림부 및 고정 반풀리의 외측에 위치되는 동시에, 상기 회전판의 걸림부를 향하여 연장돌기가 형성되어 상기 걸림부의 제2공간에 결합되고, 상기 벨트의 타측 표면이 접촉될 수 있도록 평탄면과 경사면이 형성된 가변 반풀리를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 회전판의 제1공간에는 상기 회전판의 고속 회전시 매스가 바깥 방향으로 움직인 후, 회전판의 저속 회전시 매스가 다시 원래의 위치로 복귀할 수 있도록 탄성부재가 설치될 수 있다.
또한, 상기 가변 풀리의 연장돌기가 결합된 회전판의 걸림부에는 상기 회전판의 고속 회전시 가변 반풀리가 상기 고정 반풀리에 가까워진 후, 회전판의 저속 회전시 상기 가변 반풀리가 다시 원래의 위치로 복귀할 수 있도록 탄성부재가 더 설치될 수 있다.
더불어, 상기 가변 반풀리의 연장돌기 외측에는 다른 연장 돌기가 더 형성되어, 상기 고정 반풀리의 공간에 이동 가능하게 결합될 수 있다.
상기와 같이 하여 본 발명에 의한 차량용 에어콘의 가변 풀리 구조에 의하면, 엔진의 저속 회전시 회전판의 원심력 감소에 의해 매스가 회전판의 중심 방향으로 움직이고, 이러한 현상에 의해 회전판의 제1공간에 있던 유체가 걸림부의 제2공간으로 움직이고 따라서 가변 반풀리가 고정 반풀리에서 멀어진다. 결국, 상기 가변 반풀리 및 고정 반풀리에 밀착된 벨트의 밀착 직경이 작아지게 됨으로써, 결과적으로 컴프레셔의 회전수가 커지게 된다.
더불어, 엔진의 고속 회전시 회전판의 원심력 증가에 의해 매스가 회전판의 중심 바깥 방향으로 움직이고, 이러한 현상에 의해 걸림부의 제2공간에 있던 유체가 회전판의 제1공간으로 움직이고 따라서 가변 반풀리가 고정 반풀리에 밀착된다. 결국, 상기 가변 반풀리 및 고정 반풀리에 밀착된 벨트의 밀착 직경이 커지게 됨으로써, 결과적으로 컴프레셔의 회전수가 작아지게 된다.
이러한 작용에 의해 에어컨의 성능은 엔진의 회전수에 관계없이 항상 일정한 성능을 유지할 수 있게 된다.
이한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도2a는 저회전수일때의 가변형 풀리의 작동 상태를 도시한 단면도이고, 도2b는 고회전수일때의 가변형 풀리의 작동 상태를 도시한 단면도이다.
도시된 바와 같이 컴프레셔의 회전축(2)에 결합된 동시에, 대략 원판 형태로서 내측에는 제1공간(6)이 형성되어 다수의 매스(10)가 설치되고, 상기 매스(10) 사이의 제1공간(6)에는 유체(8)가 수납되며, 상기 제1공간(6)과 개구(9)를 통하여 연통된 제2공간(16)이 외측에 형성되도록 걸림부(14)가 형성되어 회전판(4)을 이루고 있다.
또한, 상기 회전판(4)의 매스(10)에는 탄성부재(12), 바람직하기로는 스프링이 설치됨으로써, 상기 회전판(4)의 고속 회전시 매스(10)가 바깥 방향으로 움직인 후, 회전판(4)의 저속 회전시 매스(10)가 다시 원래의 위치로 복귀할 수 있도록 되어 있다.
상기 회전판(4)의 외측 및 걸림부(14)에는 벨트(38)의 일측 표면이 접촉될 수 있도록 평탄면(22)과 경사면(24)이 형성되고, 내측에는 다수의 공간(26)이 구비된 고정 반풀리(20)가 형성되어 있다.
더불어, 상기 회전판(4)의 걸림부(14) 및 고정 반풀리(20)의 외측에는 상기 회전판(4)의 걸림부(14)를 향하여 연장돌기(30)가 형성되어, 상기 걸림부(14)의 제2공간(16)에 결합되고, 상기 벨트(38)의 타측 표면이 접촉될 수 있도록 평탄면(32)과 경사면(34)이 형성된 가변 반풀리(28)가 구비되어 있다.
여기서, 상기 가변 반풀리(28)의 연장돌기(30)가 결합된 회전판(4)의 걸림부(14)에는 상기 회전판(4)의 고속 회전시 가변 반풀리(28)가 상기 고정 반풀리(20)에 가까워진 후, 회전판(4)의 저속 회전시 상기 가변 반풀리(28)가 다시 원래의 위치로 복귀할 수 있도록 탄성부재(18)(바람직하기로는 스프링)가 설치되어 있다.
또한, 상기 가변 반풀리(28)의 연장돌기(30) 외측에는 다른 연장돌기(36)가 더 형성되어, 상기 고정 반풀리(20)의 다른 공간(26)에 이동 가능하게 결합되어 있다.
여기서, 상술한 바와 같이 원심력은 반지름과 질량에 비례하고 각속도의 제곱에 비례하므로, 풀리에 걸리는 벨트의 장력을 고려하여 매스의 질량 및 거리를 적절히 조절한다.
이러한 구성을 하는 본 발명의 작용 및 동작을 첨부된 도2a 및 도2b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도2a는 저회전수일때의 가변형 풀리의 작동 상태를 도시한 단면도이고, 도2b는 고회전수일때의 가변형 풀리의 작동 상태를 도시한 단면도이다.
먼저, 도2a를 참조하면, 엔진의 저속 회전시 회전판(4)의 원심력 감소에 의해 매스(10)가 안쪽 방향(회전판의 중심 방향)으로 움직인다. 즉, 원심력(F=mrw2)은 질량과 반지름에 비례하고, 각속도의 제곱에 비례하므로 저속 회전시에는 매스(10)가 탄성부재(12)의 탄성력에 의해 제1공간(6)의 중심에 근접하게 된다. 즉, 걸림부(14)의 제2공간(16)에 유체(8)가 그대로 위치하고, 또한 상기 제2공간(16)에 위치한 탄성부재(18)의 탄성력에 의해 가변 반풀리(28)는 고정 반풀리(20)로부터 일정 거리 이격된 상태가 된다.
따라서, 상기 가변 반풀리(28) 및 고정 반풀리(20)에 접촉되어 있는 벨트(38)의 밀착 직경은 작아지고, 이에 따라 컴프레셔의 회전수는 일정값 이상으로 유지된다. 즉, 에어콘의 성능이 엔진의 회전수가 저하된다고 해서 일정값 이하로 떨어지지 않는다.
한편, 도2b를 참조하면, 엔진의 고속 회전시 회전판(4)의 원심력 증가에 의해 매스(10)가 탄성부재(12)의 탄성력을 극복하고 바깥 방향으로 움직인다. 즉, 매스(10)가 회전판(4)의 제1공간(6)에 설치된 탄성부재(12)의 탄성력을 극복하고 제1공간(6)의 바깥 방향으로 움직이고, 이에 따라 걸림부(14)의 제2공간(16)에 있던 유체(8)의 대부분은 제1공간(6)으로 움직이게 된다. 다른 말로 하면, 제2공간(16)의 유압이 떨어진다.
그러면, 상기 걸림부(14)의 제2공간(16)에 대한 유압 저하에 의해 상기 제2공간(16)에 위치한 탄성부재(18)의 탄성력을 극복하고, 가변 반풀리(28)가 고정 반풀리(20)쪽으로 이동한다. 즉, 가변 반풀리(28)의 연장돌기(30)(36)가 걸림부(14)의 공간(16) 및 고정 반풀리(20)의 공간(26) 내측으로 이동한다.
결국, 상기 가변 반풀리(28) 및 고정 반풀리(20)에 밀착된 벨트(38)의 밀착 직경이 커지게 됨으로써, 결과적으로 컴프레셔의 회전수가 일정값 이하로 감소된다. 다른 말로 하면, 엔진의 회전수가 증가한다고 해도 컴프레셔의 회전수가 연동되어 증가하지 않고, 항상 일정 회전수를 유지한다.
이상에서와 같이 본 발명은 비록 상기의 실시예에 한하여 설명하였지만, 본 발명은 이것으로만 한정되지는 않으며, 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지로 변형된 실시예도 가능할 것이다.
따라서 본 발명에 의한 차량용 에어컨의 가변형 풀리 구조에 의하면, 에어컨의 성능이 엔진의 회전수에 관계없이 항상 일정하게 유지되는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 차량의 컴프레셔 회전축에 결합된 동시에, 대략 원판 형태로서 내측에는 제1공간이 형성되어 다수의 매스가 설치되고, 상기 매스 사이의 제1공간에는 유체가 수납되며, 상기 제1공간과 연통된 제2공간이 외측에 형성되도록 걸림부가 형성된 회전판과;
    상기 회전판의 외측 및 걸림부에, 벨트의 일측 표면이 접촉될 수 있도록 평탄면과 경사면이 형성되고, 내측에는 다수의 공간이 구비된 고정 반풀리와;
    상기 회전판의 걸림부 및 고정 반풀리의 외측에 위치되는 동시에, 상기 회전판의 걸림부를 향하여 연장돌기가 형성되어 상기 걸림부의 제2공간에 결합되고, 상기 벨트의 타측 표면이 접촉될 수 있도록 평탄면과 경사면이 형성된 가변 반풀리를 포함하여 이루어진 차량용 에어컨의 가변형 풀리 구조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 회전판의 제1공간에는 상기 회전판의 고속 회전시 매스가 바깥 방향으로 움직인 후, 회전판의 저속 회전시 매스가 다시 원래의 위치로 복귀할 수 있도록 탄성부재가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 가변형 풀리 구조.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가변 풀리의 연장돌기가 결합된 회전판의 걸림부에는 상기 회전판의 고속 회전시 가변 반풀리가 상기 고정 반풀리에 가까워진 후, 회전판의 저속 회전시 상기 가변 반풀리가 다시 원래의 위치로 복귀할 수 있도록 탄성부재가 더 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 가변형 풀리 구조.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가변 반풀리의 연장돌기 외측에는 다른 연장 돌기가 더 형성되어, 상기 고정 반풀리의 공간에 이동 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨의 가변형 풀리 구조.
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