KR100559853B1

KR100559853B1 - 회전속도 가변형 에어컨 컴프레셔

Info

Publication number: KR100559853B1
Application number: KR1020030061736A
Authority: KR
Inventors: 신태식
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-09-04
Filing date: 2003-09-04
Publication date: 2006-03-10
Also published as: KR20050023957A

Abstract

본 발명은 회전속도 가변형 에어컨 컴프레셔에 관한 것으로, 컴프레셔축(31)의 외주면에 동력전달이 가능하도록 결합되면서 그 외주면에는 파형모양을 갖는 다수개의 나사산(33a)이 일방향으로 경사지도록 형성되는 인너베어링(33)과, 상기 인너베어링(33)의 외주면으로부터 일정간격 이격되도록 끼워짐은 물론 상기 나사산(33a)과 마주 대하는 내주면에는 인너베어링(33)쪽으로 돌출되는 돌기부(4a) 및 내측으로 들어가는 오목홈부(4c)가 각각 연속적으로 형성되는 에어컨 컴프레셔풀리(4)와, 상기 인너베어링(33)에 형성된 나사산(33a)의 골부(33c)와 상기 에어컨 컴프레셔풀리(4)사이의 공간내에 설치되어 상기 에어컨 컴프레셔풀리(4)의 회전속도에 따라 발생되는 원심력을 이용해 인너베어링(33)쪽으로 전달되는 회전동력을 선택적으로 접단속시키는 클러치수단(35)을 포함하도록 구성되어져, 에어컨 컴프레셔(30)의 고속회전시 효율에 영향을 주지 못하는 불필요한 잉여 마력의 발생을 예방할 수 있게 되고, 이에 따라 차량에서 발생되는 소음 및 진동을 감소시킬 수 있도록 된 것이다.

Description

회전속도 가변형 에어컨 컴프레셔{revolution speed variable type air-con compressor}

도 1은 엔진의 동력을 이용하여 작동되는 동력발생장치의 일반적인 구성도,

도 2는 일반적인 에어컨 컴프레셔의 외관을 도시한 측면도,

도 3은 종래 에어컨 컴프레셔의 회전수에 따른 소모마력을 보여주기 위한 그래프선도,

도 4와 도 5는 본 발명에 따른 회전속도 가변형 에어컨 컴프레셔를 설명하기 위한 개략적인 부분절개도 및 Ⅰ-Ⅰ선 단면도,

도 6은 도 3에 대응되는 것으로서, 본 발명에 따른 회전속도 가변형 에어컨 컴프레셔의 작동효율을 보여주기 위한 그래프선도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

4 - 에어컨 컴프레셔풀리 4a - 돌기부

4c- 오목홈부 30 - 에어컨 컴프레셔

31 - 컴프레셔축 33 - 인너베어링

33a - 나사산 33c - 골부

35 - 클러치수단 35a - 스프링부재

35c - 롤러베어링

본 발명은 회전속도 가변형 에어컨 컴프레셔에 관한 것으로, 특히 에어컨 컴프레셔의 고속회전시 에어컨 컴프레셔풀리와 컴프레셔축과의 동력전달이 단속되도록 함으로써 불필요한 잉여 마력의 발생을 예방하고 아울러 차량에서 발생되는 소음 및 진동을 감소시킬 수 있도록 하는 회전속도 가변형 에어컨 컴프레셔에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 동력을 발생하는 엔진은 차량의 추진력을 발생할 뿐만 아니라 피스톤의 폭발에 의한 회전력을 이용하여 차량의 전장품 즉, 에어컨이나 유압을 이용한 파워스티어링과 브레이크 및 클러치는 물론 배터리의 충전을 위해 동력을 발생하게 된다.

즉, 차량의 엔진(E)은 도 1에 도시된 바와 같이 피스톤의 왕복운동을 회전력으로 변환하는 크랭크샤프트풀리(1)에 워터펌프풀리(2)와 얼티네이터풀리(3) 및 에어컨 컴프레셔풀리(4)등이 동력전달벨트(10)에 의해 함께 회전되어 동력을 발생시키게 된다.

여기서, 통상 브이(Ｖ)벨트로 형성되는 상기 동력전달벨트(10)는 장기간의 작동에 따라 인장되면서 서서히 느슨해지게 되는데, 이러한 동력전달벨트(10)의 느슨함을 조절할 수 있도록 오토텐셔너에 의해 작동되는 텐셔너풀리(5)가 구비되는 한편, 상기 풀리(1,2,3,4)간의 간격에 의한 동력전달벨트(10)의 느슨함을 방지하도 록 적절한 위치에 공회전되는 아이들러풀리(6)가 함께 구비되어 진다.

한편, 상기 에어컨 컴프레셔풀리(4)는 도 2에 도시된 바와 같이 통상 에어컨 컴프레셔(20)를 구성하는 마그네틱 클러치(21)의 외주면에 일체로 결합되며, 상기 마그네틱 클러치(21)는 컴프레셔축(23)을 통해 컴프레셔몸체(25)쪽으로 연결되는 구조로 되어 있다.

따라서, 에어컨 작동스위치가 온(ON)이 되면 서로 단속되어 있던 마그네틱 클러치(21)와 컴프레셔축(23)은 접속이 이루어지게 되고, 이에 따라 에어컨 컴프레셔풀리(4)의 회전동력이 컴프레셔몸체(25)쪽으로 전달되어 에어컨의 작동이 이루어지게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 에어컨 컴프레셔(20)는 에어컨 작동스위치가 온(ON)인 상태에서는 동력전달벨트(10)를 통해 엔진(E)의 동력을 그대로 전달받아 구동되기 때문에 상기 엔진(E)의 고속회전시에는 불필요한 잉여 마력이 소모되는 문제점이 있었다.

이는 도 3에 도시된 그래프선도를 통해서도 알 수 있는 바, 즉 엔진(E)의 고속회전으로 인해 에어컨 컴프레셔(20)의 회전속도가 2500rpm 이상이 되면, 에어컨 컴프레셔(20)의 용량(Q)과 파워(P)는 에어컨 컴프레셔(20)의 효율(η)에 영향을 주지 못하는 불필요한 잉여 마력을 발생시키게 되고, 이와 같은 불필요한 잉여 마력은 소음 및 진동을 발생시키는 원인으로 작용을 하게 되어 결국 차량의 상품성에 좋지 않은 영향을 주는 문제점이 있었던 것이다.

한편, 도 3에 도시된 미설명부호 A는 컴프레셔(20)의 효율(η)에 불필요한 잉여 마력이 발생되는 구간을 나타낸 것이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 에어컨 작동스위치가 온(ON)인 상태에서 엔진의 고속회전으로 인해 에어컨 컴프레셔의 회전속도가 2500rpm 이상이 되면, 에어컨 컴프레셔풀리와 컴프레셔축과의 동력전달이 단속되도록 하여, 에어컨 컴프레셔의 효율에 영향을 주지 못하는 불필요한 잉여 마력의 발생을 예방하고, 더불어 차량에서 발생되는 소음 및 진동을 감소시킬 수 있도록 하여 상품성 향상에 도움을 줄 수 있도록 하는 회전속도 가변형 에어컨 컴프레셔를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 회전속도 가변형 에어컨 컴프레셔는, 컴프레셔축의 외주면에 동력전달이 가능하도록 결합되면서 그 외주면에는 파형모양을 갖는 다수개의 나사산이 일방향으로 경사지도록 형성되는 인너베어링과, 상기 인너베어링의 외주면으로부터 일정간격 이격되도록 끼워짐은 물론 상기 나사산과 마주 대하는 내주면에는 인너베어링쪽으로 돌출되는 돌기부 및 내측으로 들어가는 오목홈부가 각각 연속적으로 형성되는 에어컨 컴프레셔풀리와, 상기 인너베어링에 형성된 나사산의 골부와 상기 에어컨 컴프레셔풀리사이의 공간내에 설치되어 상기 에어컨 컴프레셔풀리의 회전속도에 따라 발생되는 원심력을 이용해 인너베어링쪽으로 전달되는 회전동력을 선택적으로 접단속시키는 클러치수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 회전속도 가변형 에어컨 컴프레셔를 설명하기 위한 개략적인 부분절개도이고, 도 5는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ선 부분단면도로서, 종래구조와 동일한 부위에는 동일한 참조부호를 붙이면서 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 회전속도 가변형 에어컨 컴프레셔(30)는 도시된 바와 같이 컴프레셔축(31)의 외주면에 동력전달이 가능하도록 결합되면서 그 외주면에는 파형모양을 갖는 다수개의 나사산(33a)이 일방향으로 경사지도록 형성되는 인너베어링(33)과, 상기 인너베어링(33)의 외주면으로부터 일정간격 이격되도록 끼워짐은 물론 상기 나사산(33a)과 마주 대하는 내주면에는 인너베어링(33)쪽으로 돌출되는 돌기부(4a) 및 내측으로 들어가는 오목홈부(4c)가 각각 연속적으로 형성되는 에어컨 컴프레셔풀리(4)와, 상기 인너베어링(33)에 형성된 나사산(33a)의 골부(33c)와 상기 에어컨 컴프레셔풀리(4)사이의 공간내에 설치되어 상기 에어컨 컴프레셔풀리(4)의 회전속도에 따라 발생되는 원심력을 이용해 인너베어링(33)쪽으로 전달되는 회전동력을 선택적으로 접단속시키는 클러치수단(35)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 에어컨 컴프레셔풀리(4)는 도 1을 참조로 전술하였던 바와 같이 차량 엔진(E)의 피스톤 왕복운동을 회전력으로 변환하는 크랭크샤프트풀리(1)와 동력전달벨트(10)를 매개로 연결되어 함께 회전되는 구조로 되어 있으며, 상기 동력전달벨트(10)는 에어컨 컴프레셔풀리(4) 뿐만 아니라 워터펌프풀리(2)와 얼티네이터풀리(3) 및 텐셔너풀리(5)와 아이들러풀리(6)도 함께 연결시키게 된다.

그리고, 상기 컴프레셔축(31)은 컴프레셔몸체(37)에 연결되도록 설치되며, 상기 컴프레셔몸체(37)로부터 돌출된 컴프레셔축(31)에는 전술한 바와 같이 인너베어링(33)이 스플라인(spline)등과 같은 결합수단을 통해 동력전달이 가능하도록 결합된다.

한편, 상기 컴프레셔축(31)과 인너베어링(33)은 스플라인 결합구조에만 한정되는 것이 아니라, 동력전달이 가능하다면 볼트등과 같은 별도의 고정수단을 사용할 수도 있음은 물론이다.

그리고, 상기 클러치수단(35)은 상기 인너베어링(33)에 형성된 나사산(33a)의 기울기면에 각각 배치되면서 일단이 상기 나사산(33a)의 골부(33c)에 고정되도록 설치되는 다수개의 스프링부재(35a)와, 상기 스프링부재(35a)의 자유단과 접촉되면서 나사산(33a)의 기울기면을 따라 구름이동이 가능하도록 설치되어 상기 에어컨 컴프레셔풀리(4)에 형성된 돌기부(4a)와 상기 인너베어링(33)의 외주면을 연결하여 동력을 전달함은 물론 상기 에어컨 컴프레셔풀리(4)의 회전속도에 따라 발생되는 원심력에 의해 에어컨 컴프레셔풀리(4)의 오목홈부(4c)로 구름이동되어 상기 인너베어링(33)쪽으로 전달되는 동력을 단속시키도록 하는 다수개의 롤러베어링(35c)으로 구성된다.

여기서, 상기 에어컨 컴프레셔풀리(4)의 회전속도가 2500rpm 이하일 경우 상기 롤러베어링(35c)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 에어컨 컴프레셔풀리(4)의 돌기부(4a)와 상기 인너베어링(33)의 나사산(33a)면을 연결하도록 위치되어 상기 에어컨 컴프레셔풀리(4)의 회전동력이 상기 인너베어링(33)쪽으로 전달되도록 그 기능을 수행하게 된다.

반대로, 상기 에어컨 컴프레셔풀리(4)의 회전속도가 2500rpm 이상일 경우 상기 롤러베어링(35c)은 원심력에 의해 상기 나사산(33a)면을 따라 구름이동되면서 최종적으로는 도 6에 도시된 바와 같이 에어컨 컴프레셔풀리(4)의 오목홈부(4c)에 위치하게 되고, 이에 따라 상기 롤러베어링(35c)은 인너베어링(33)으로부터 분리되어 인너베어링(33)으로 전달되는 동력을 단속시키게 된다.

즉, 에어컨 작동스위치가 온(ON)인 상태이고 에어컨 컴프레셔풀리(4)의 회전속도가 2500rpm 이하이면 에어컨 컴프레셔풀리(4)의 회전시 발생되는 원심력의 크기가 롤러베어링(35c)의 마찰저항력을 이기지 못하는 상태이므로, 상기 롤러베어링(35c)은 에어컨 컴프레셔풀리(4)와 인너베어링(33)을 접속시키는 상태로 존재하게 되며, 이에 따라 에어컨 컴프레셔풀리(4)의 회전동력이 인너베어링(33)쪽으로 전달되게 된다.

반대로, 에어컨 작동스위치가 온(ON)인 상태이고 에어컨 컴프레셔풀리(4)의 회전속도가 2500rpm 이상이면 에어컨 컴프레셔풀리(4)의 회전시 발생되는 원심력의 크기가 롤러베어링(35c)의 마찰저항력을 이기게 되어 상기 롤러베어링(35c)은 나사산(33a)의 면을 따라 구름이동하게 되고, 결과적으로 상기 롤러베어링(35c)은 에어컨 컴프레셔풀리(4)의 오목홈부(4c)에 위치하여 상기 에어컨 컴프레셔풀리(4)와 인너베어링(33)을 단속시키는 상태로 존재하게 되며, 이에 따라 에어컨 컴프레셔풀리(4)의 회전동력은 인너베어링(33)쪽으로 전달되는 것이 단속되게 된다.

이와 같이, 엔진(E)의 고속회전으로 인해 에어컨 컴프레셔(30)의 회전속도가 2500rpm 이상이 될 때 에어컨 컴프레셔풀리(4)로부터 인너베어링(33)쪽으로의 동력전달이 단속되면, 에어컨 컴프레셔(30)의 효율에 영향을 주지 못하는 불필요한 잉여 마력의 발생을 예방할 수 있게 된다.

이는 도 7에 도시된 그래프선도를 통해서도 알 수 있는 바, 즉 엔진(E)의 고속회전으로 인해 에어컨 컴프레셔(30)의 회전속도가 2500rpm 이상이 되어 인너베어링(33)쪽으로의 동력전달이 단속되면, 에어컨 컴프레셔(30)의 용량(Q)과 파워(P)는 항상 에어컨 컴프레셔(30)의 효율(η)에 영향을 주는 요인으로서 작용을 하게 되어 불필요한 잉여 마력을 발생시키게 못하게 됨을 알 수 있게 된다.

따라서, 에어컨 컴프레셔(30)의 구동시 불필요한 잉여 마력의 발생이 억제되면 차량에서 발생되는 소음 및 진동도 더불어서 감소되게 되고, 이와 같은 장점은 차량의 상품성이 증대되는 잇점으로 작용을 하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 엔진의 동력을 전달받아 에어컨 컴프레셔가 고속회전을 하게 되면 엔진으로부터 전달되는 동력이 자동적으로 차단되도록 하여 에어컨 컴프레셔의 효율에 영향을 주지 못하는 불필요한 잉여 마력의 발생을 예방할 수 있게 되고, 이에 따라 차량에서 발생되는 소음 및 진동이 감소됨으로써 차량의 상품성이 증대되는 효과가 있게 된다.

Claims

컴프레셔축(31)의 외주면에 동력전달이 가능하도록 결합되면서 그 외주면에는 파형모양을 갖는 다수개의 나사산(33a)이 일방향으로 경사지도록 형성되는 인너베어링(33)과,

상기 인너베어링(33)의 외주면으로부터 일정간격 이격되도록 끼워짐은 물론 상기 나사산(33a)과 마주 대하는 내주면에는 인너베어링(33)쪽으로 돌출되는 돌기부(4a) 및 내측으로 들어가는 오목홈부(4c)가 각각 연속적으로 형성되는 에어컨 컴프레셔풀리(4)와,

상기 인너베어링(33)에 형성된 나사산(33a)의 골부(33c)와 상기 에어컨 컴프레셔풀리(4)사이의 공간내에 설치되어 상기 에어컨 컴프레셔풀리(4)의 회전속도에 따라 발생되는 원심력을 이용해 인너베어링(33)쪽으로 전달되는 회전동력을 선택적으로 접단속시키는 클러치수단(35)을 포함하여 구성되는 회전속도 가변형 에어컨 컴프레셔.
제 1항에 있어서, 상기 클러치수단(35)은 상기 인너베어링(33)에 형성된 나사산(33a)의 기울기면에 각각 배치되면서 일단이 상기 나사산(33a)의 골부(33c)에 고정되도록 설치되는 다수개의 스프링부재(35a)와,

상기 스프링부재(35a)의 자유단과 접촉되면서 나사산(33a)의 기울기면을 따라 구름이동이 가능하도록 설치되어 상기 에어컨 컴프레셔풀리(4)에 형성된 돌기부(4a)와 상기 인너베어링(33)의 외주면을 연결하여 동력을 전달함은 물론 상기 에어컨 컴프레셔풀리(4)의 회전속도에 따라 발생되는 원심력에 의해 에어컨 컴프레셔풀리(4)의 오목홈부(4c)로 구름이동되어 상기 인너베어링(33)쪽으로 전달되는 동력을 단속시키도록 하는 다수개의 롤러베어링(35c)으로 구성됨을 특징으로 하는 회전속도 가변형 에어컨 컴프레셔.
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