KR100611504B1

KR100611504B1 - 슈퍼차저장치

Info

Publication number: KR100611504B1
Application number: KR1020040059026A
Authority: KR
Inventors: 성남제
Original assignee: 넥스 디 주식회사
Priority date: 2004-07-28
Filing date: 2004-07-28
Publication date: 2006-08-17
Also published as: KR20060010360A

Abstract

본 발명은 배터리로 전원을 공급받아 운전자의 조작에 의해 구동되는 내연기관의 무브러쉬DC모터를 이용하여 팬을 회전시킬 수 있도록한 슈퍼차저장치에 관한 것이다.

종래의 대표적인 일예의 슈퍼차저로서는 도1에 도시된 바와같이 팬을 회전시키는 모터(14)는 외부에 설치되고 에어클리너(71)의 공기가 흡입되는 흡입구(16)와 공기가 기화기(72)로 배출되는 배출구(18)의 공기통로는 L자형으로 형성되었다. 이는 장시간 사용할 경우에는 모터(14)가 고온으로 가열됨으로 인한 여러가지 문제점이 발생될 위험성이 있고 L자로 꺽임에 의하여 공기의 흐름이 원활하게 이루어지지 못하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 무브러쉬DC모터(28)의 팬(30)(30')과 압축기케이스(21)의 공기통로(24)를 일직선으로 설치하여 팬(30)(30')에 의하여 흡입된 공기의 흐름을 이용하여 무브러쉬DC모터(28)와 컨트롤러(35)에서 발생되는 열의 냉각효율을 향상시킬 수 있도록함과 아울러 기관의 회전속도와 스로틀밸브(73)의 제어량에 상응한 최적의 흡입공기량을 조절할 수 있도록하고 저속의 영역에서도 충분한 과급을 시킬 수 있는 무브러쉬DC모터(28)를 이용한 슈퍼장치를 제공할 수 있도록한 것에 그 목적이 있다.

슈퍼차저,디퓨즈,모터고정하우징,컨트롤러.

Description

슈퍼차저장치{A SUPER CHARGER DEVICE}

도1은 종래제품의 사시도

도2는 본 발명의 설치도

도3은 본 발명의 사시도

도4는 본 발명의 중요부 단면도와 회로도

도5는 본 발명의 중요부의 사시도

도6은 본 발명의 중요부의 작동단면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 종래의 슈퍼차저

12 : 스크롤

14 : 모터

16 : 흡입구

18 : 배출구

20 : 슈퍼차저

21 : 압축기케이스

22 : 디퓨즈

23 : 모터고정하우징

24 : 공기통로

25 : 커버

26 : 베어링

27 : 압축조절링

28 : 무브러쉬DC모터

29 : 모터축

30,30' : 팬

35 : 컨트롤러

36 : 컨트롤러케이스

40 : 속도감지부

42 : 보호장치부

44 : 구동부

46 : 동작표시부

48 : 연산처리부

50 : 인버터부

60 : 차동코일센서

61 : 감지봉

62 : 센서고정브라켓

63 : 감지봉홀더

64 : 액셀러레이터케이블

65 : 기준선

66 : 출력신호변환기

66-1 : 1차여자코일

66-2 : 2차유도코일

71 : 에어클리너(AIR CLEANER)

72 : 기화기(CARBURETOR)

73 : 스로틀밸브

74 : 액셀러레이터케이블(ACCELERATOR CABLE)

75 : 액셀러레이터페달(ACCELERATOR PEDAL)

본 발명은 배터리로 전원을 공급받아 운전자의 조작에 의해 구동되는 내연기관의 무브러쉬DC모터를 이용하여 팬을 회전시킬 수 있도록한 슈퍼차저장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 일직선형으로 형성한 압축기케이스의 공기통로의 중앙에다 무브러쉬DC모터를 설치하여 무브러쉬DC모터(BL DC모터)의 냉각효율을 향상시킬 수 있도록함과 아울러 팬을 2단으로 설치하여 외부공기의 흡입력을 향상시켜 와류를 발상시킬 수 있도록하고 액셀레이터케이블에는 감지봉을 고정하여 액셀레이터페달을 밟을때 상기의 감지봉이 1차여자코일과 2차유도코일이 감긴속으로 이동하는 거리에 따라 증감되는 출력신호에 의하여 무브러쉬DC모터를 회전시킬 수 있도록한 것이다.

슈퍼차저(SUPER CHARGER)는 과급기라고도 하며, 내연기관의 출력을 증가시키기위해 에어클리너와 기화기의 사이에 설치하여 흡입되는 공기를 실린더로 많은량을 공급하는 것이다. 대부분의 내연기관에서 실린더에서 연소될 수 있는 연료의 양은 흡입되는공기의 양에 의해 결정된다. 보다 많은 혼합공기가 실린더 안으로 과급되면 동일한 속도에서 30-50%정도 더 많은 동력을 발생시킬 수 있다는 것은 이미 널리 알려져 있는 것은 사실이다. 또한 공기과급은 슈퍼차저 또는 터보차저(TURBO CHAGER)에 의하여 이루어지게 되는데 슈퍼차저는 기계적으로 내연기관의 크랭크축과 풀리 벨트로 연결된 흡입공기 압축용 터빈을 회전시키므로 내연기관이 공회전 할 때에도 동력을 소모하므로 연료 소비가 많고 기구의 설치가 어려우며 동력전달장치의 수명이 짧고 비용이 많이 든다. 터보차저는 배기가스에 의해 흡입공기 압축용 터빈을 회전시키는 구조로서 기관의 회전 속도가 최대 회전수의 50% 이하에서는 큰 효과가 없으며 고온의 배기가스에 터빈과 베어링이 노출되어 있는 구조로 기관의 시동 및 정지시 공회전 준비 상태가 필요하여 터보의 수명이 단축되며, 고장시 배기가스 배출의 장애로 기관의 수명이 단축되며, 매연이 많아지고 연료의 소모도 늘어난다. 또한 기구의 설치도 복잡하고 제품비 및 부착 비용이 높다는 단점이 있다.

상기 슈퍼차저와 터보차저의 문제점을 개선하기 위하여 전동기를 설치하여 블로워의 동력으로 구동시키는 방법이 이용되고 있다. 이와같은 방법은 설치가 용이하다는 장점은 있으나 전동기의 회전속도가 낮아 기관의 회전속도 변동에 대한 응답속도가 느리고 기관이 고속회전을 할 때에는 풍량이 부족하여 바이패스 풍로가 불가피하며 기관의 회전속도와 블로워의 속도를 동기 시키기 어려운 문제점이 있어 슈퍼차저로서의 실효성이 낮은 실정이다.

이외의 일부 슈퍼차저는 흡입공기에 의해 냉각을 할 수 있도록한 방식을 취하고 있으나 냉각효율이 저조하여 연속운전에 많은 어려운 문제가 따르게 되고 내연기관이 공회전을 할때도 동력을 소모하게 되어 배터리의 소모가 많고 설치가 용이하지 못하고 전동기의 수명이 짧으며 유지관리비를 많이 필요로 하는등 여러가지로 많은 문제점이 따르게 되었다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 배터리 및 알티네이터로부터 전원을 공급받고 운전자의 조작에 의해 구동되는 내연기관의 무브러쉬DC모터(28)를 이용한 슈퍼차저(20)로서 압축기케이스(21)의 내부에 고속 무브러쉬DC모터(28)를 내장하고 이 무브러쉬DC모터(28)를 제어하기위한 컨트롤러(35)를 압축기케이스(21)외부에 고정하였다.

상기의 무브러쉬DC모터(28)에 의해 축류형 2단팬을 회전시켜 외부 공기를 강하게 흡입하여 와류를 발생시킨다. 이때 유입된 공기가 무브러쉬DC모터(28)와 컨트 롤러(35)에서 발생하는 열을 냉각시키며, 흡입된 공기를 기관으로 배출할때 유속을 증가시키고 무브러쉬DC모터(28)가 구동중에 유격이 발생하거나 이탈되지 않도록 방지하기 위한 역할을 겸하는 직선형 디퓨즈(22)를 압축기케이스(21)의 내부에 일정한 간격으로 수개 형성하였다. 또한 상기 컨트롤러(35)는 기관의 회전속도와 스로틀밸브(73)의 제어량을 감지하고 그 결과를 신호로 변환하여 전달하는 속도감지부, 상기 속도감지부로부터 전달받은 결과에 의해 무브러쉬DC모터(28)의 회전속도를 자동으로 제어하도록 신호를 출력하는 연산처리부, 배터리의 저전압 현상 발생시 펄스 출력을 방지하는 보호장치부, 시스템의 동작 상태를 표시하는 동작표시부 및 상기 연산처리부와 인버터부에서 출력되는 신호에 따라 상기 무브러쉬DC모터(28)를 구동시키는 구동부로 되었다.

이하 본 발명을 도면에 따라 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명의 설치도로서

에어클리너(71)와 기화기(72)의 사이에는 압축기케이스(21)와 무브러쉬DC모터(28)및 컨트롤러케이스(36)로 이루어진 슈퍼차저(20)가 설치되고 기화기(72)의 스로틀밸브(73)와 액셀러레이터페달(75)을 연결한 액셀러레이터케이블(74)에는 슈퍼차저(20)의 무브러쉬DC모터(28)를 고속,저속으로 작동시키기 위한 감지봉홀더(63)와 감지봉(61), 1차여자코일(66-1)과 2차유도코일(66-2)로된 출력신호변환기(66)로된 차동코일센서(60)를 설치하였다. 그리고 출력신호변환기(66)의 출력신호는 컨트롤러케이스(36)의 컨트롤러(35)에 가해지도록 연결되었다.

도3은 본 발명의 사시도로서

압축기케이스(21)의 내부에는 흡입공기를 골고루 분배안내하기 위한 6개의 디퓨즈(22)가 방사상으로 형성되어 일직선의 공기통로(24)가 형성되고 중앙에는 무브러쉬DC모터(28)를 고정하기위한 모터고정하우징(23)이 형성되어 양면에는 커버(25)를, 모터축(29)에는 팬(30)(30')을 고정시키게되고 압축케이스(21)의 외부에는 컨트롤러(35)의 컨트롤러케이스(36)가 고정되었다.

도4는 본 발명의 단면도로서

모터고정하우징(23)에는 무브러쉬DC모터(28)를 고정하여 모터축(29)은 커버(25)에 고정한 베어링(26)으로 지지시키고 모터축(29)에는 공기의 압축률을 높이기 위해 2단으로 팬(30)(30')을 고정하고 각 디퓨즈(22)사이의 공기통로(24)를 일직선으로 흐르는 공기에 의하여 무브러쉬DC모터(28)와 압축기케이스(21)의 외부에 고정한 컨트롤러(35)에서 발생되는 열의 냉각효율을 향상시킬 수 있도록 하였다. 팬(30)(30')이 위치되는 압축기케이스(21)의 내면에는 압축조절링(27)을 삽입하여 압축기케이스(21)의 내면과 팬(30)(30')의 끝과의 간격을 좁혀 공기의 압축률을 향상시킬 수 있도록 하였다. 도4에 도시한 무브러쉬DC모터(28)를 제어하는 회로인 컨트롤러(35)는 속도감지부(40),보호장치부(42),동작표시부(46),연산처리부(48),인버터부(50),구동부(44)로 되었다.

상기에 있어서 속도감지부(40)는 기관의 속도를 감지하여 출력하는 역할을 하게되고 보호장치부(42)는 항상 전압을 체크하여 배터리의 저전압 현상이 발생하면 다른 전장시스템에 영향을 주지 않도록 펄스출력을 방지하고 시스템에 과전류가 걸리면 이를 감지하여 슈퍼차저(20)의 구동을 정지시킨다. 동작표시부(46)는 시스템의 에러나 현재의 전압상태를 사용자에게 표시하여준다. 연산처리부(48)는 기관이 공회전하고 있을때 무브러쉬DC모터(28)를 끄게하고 기관이 가속할때는 속도감지부(40)의 신호를 받아 기관의 회전속도와 연료분사량에 맞는 최적의 풍량을 공급할 수 있도록 무브러쉬DC모터의 회전속도를 제어하여 유속과 유량을 조절한다.

상기의 각부 일련의 과정을 거쳐 최적의 상태로 제어된 결과를 신호로 받아 무브러쉬DC모터(28)를 구동하도록 인버터부(50)와 구동부(44)가 설치된다.

도5는 본 발명의 차동코일센서(60)의 사시도로서

액셀러레이터케이블(74)에 홈을 끼워 너트로 고정한 감지봉홀더(63)에는 기준선(65)이 표시된 감지봉(61)이 볼트로 고정되고 기관에 고정되는 센서고정브라켓(62)에는 1차여자코일(66-1)과 2차유도코일(66-2)이 감긴 출력신호변환기(66)를 고정하여 감지봉(61)이 출력신호변환기(66)의 내외로 이동하는 것에 의하여 전류의 세기를 변화시킬 수 있도록하였다.

도6은 도5의 작동단면도로서

액셀러레이터페달(75)을 밟지않는 상태이거나 기관이 공회전상태에서 무브러쉬DC모터(28)는 꺼진(OFF)상태로 유지된다. 이에따라 불필요한 배터리의 소모는 방지되고 정확하게 설치하기 위하여 표시한 감지봉(61)의 기준선(65)은 출력신호변환기(66)의 끝면에 위치하게 된다. 상기의 상태에서 액셀러레이터페달(75)을 밟으면 도6의 점선화살표방향으로 액셀러레이터케이블(74)이 이동하는 것에 의하여 액셀러레이터케이블(74)에 고정된 감지봉홀더(63)와 감지봉(61)도 이동하게 된다. 이에 감지봉(61)은 센서고정브라켓(62)에 고정된 출력신호변환기(66)내로 진입하게 되는데 이때 2차유도코일(66-2)의 증가출력은 컨트롤러케이스(36)의 컨트롤러(35)에 가해짐과 동시에 무브러쉬DC모터(28)는 회전하게 되며 액셀러레이터페달(75)을 약하게 밟으면 무브러쉬DC모터(28)는 저속회전하게 되고 깊고 세게 밟으면 무브러쉬DC모터(28)는 고속회전하게 된다.

이에따라 공기의 과급량은 스로틀밸브(73)의 개폐폭에 따라 정확하게 적응하게 된다. 상기와 같은 본 발명은 요지를 벗어나지 않는 한도내에서 변화시킬 수 있다.

이와같은 본 발명의 슈퍼차저(20)는 압축기케이스(25)에 수개의 공기통로(24)를 일직선으로 형성하고 무브러쉬DC모터(28)와 출류형 팬(30)(30')을 인라인으로 배치 형성함으로서 에어클리너를 통하여 흡입되는 공기에 의하여 자연히 무브러쉬DC모터(28)와 컨트롤러(35)의 냉각이 양호하게 이루어지게 된다.
이에 따라 장시간 구동에 따른 무브러쉬DC모터(28)의 과열 현상을 방지하고 효율을 높일 수 있다. 또한 배터리전력을 사용할 수 있으므로 내연기관에 영향을 전혀 주지 않고 운전자가 간편하게 작동을 조절할 수 있으며 구성이 간편하여 설치공간을 많이 필요로 하지 않다. 또한 컨트롤러(35)에서 기관의 회전속도와 스로틀밸브(73)개폐에 상응한 속도로 팬(30)(30')을 구동시키므로 기관의 회전속도 변화에 대한 응답성이 우수하고 항상 풍부한 양의 공기를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims

배터리 및 알티네이터로부터 전원을 공급받고 운전자의 조작에 의해 구동되는 내연기관의 무브러쉬DC모터(28)를 사용한 슈퍼차저(20)에 있어서

압축기케이스(21)의 내부에는 여러 개의 디퓨즈(22)를 방사상으로 형성하여 공기통로(24)를 형성하고

중앙에는 모터고정하우징(23)을 형성하여 무브러쉬DC모터(28)를 모터축(29)으로 축설하되 모터축(29)은 커버(25)에 베어링(26)으로 축설하여 모터축(29)의 일단부에는 한 쌍의 팬(30)(30')을 고정하고

압축케이스(21)의 외부에는 컨트롤러(35)의 컨트롤케이스(36)를 고정하여 팬(30)(30')과 일직선으로 형성한 공기통로(24)를 흐르는 공기의 흐름에 의하여 무브러쉬DC모터(28)와 컨트롤러(35)의 발생열을 냉각시킬 수 있도록 하고

컨트롤러(35)는 차동코일센서(60)와 연결하여 작동시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 한 수퍼차저장치.
제1항에 있어서

차동코일센서(60)는 액셀러레이터케이블(74)에 감지봉(61)의 감지봉홀더(63)를 고정하고 센서고정브라켓(62)에는 1차여자코일(66-1)과 2차유도코일(66-2)을 감은 출력신호변환기(66)를 고정하여 유도전류를 변화시킬 수 있도록한 것을 특징으로한 슈퍼차저장치.