KR101134831B1 - 터보 과급기와 에어컨 압축기의 연계구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터보 과급기와 에어컨 압축기의 연계구조에 관한 것으로, 엔진이 고속으로 운전됨에 따라 에어컨 압축기가 2500 rpm 이상으로 구동될 경우에는 에어컨 압축기를 엔진으로 구동시키지 않고 터보 과급기로 구동시켜 줌으로써, 엔진의 고속 운전시 에어컨 압축기의 불필요한 고속 운전에 따른 엔진의 동력 소모를 방지하여 엔진의 성능과 연비 등을 향상시키고, 압축기의 구동 소음을 줄여줄 수 있도록 하기 위해, 에어컨 압축기의 구동풀리가 배기가스에 의해 회전되어 회전 동력을 발생시키는 터빈을 구비한 중공축과 클러치를 매개로 연결되고, 상기 클러치를 접속시켜 상기 중공축과 상기 구동풀리가 연결되게 하거나 상기 클러치 해방시켜 상기 중공축과 상기 구동풀리가 이격되게 하는 클러치 제어장치를 구비하고 있다.

Description

터보 과급기와 에어컨 압축기의 연계구조{Connecting structure of turbo charger to compressor of air conditioner in automobile}

도 1은 본 발명에 따른 터보 과급기와 에어컨 압축기의 연계구조를 나타내는 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1-에어컨 압축기 2-구동풀리

3-클러치 공간 4-배기 매니폴더

5-터빈 6-흡기 매니폴더

7-임펠러 8-중공축

9-클러치판 10-제1스프링시트

11-제2스프링시트 12-스프링

13-클러치축 14-클러치 작동판

15-와이어 16-권취모터

17-회전수 감지센서

본 발명은 자동차의 터보 과급기와 에어컨 압축기의 연계구조에 관한 것으로, 특히 엔진으로부터 회전동력을 전달받아 구동되는 에어컨 압축기의 회전수가 2500 rpm 이상일 경우에는 터보 과급기의 회전동력으로 에어컨 압축기를 구동해서 엔진의 불필요한 동력 소모를 예방할 수 있도록 된 터보 과급기와 에어컨 압축기의 연계구조에 관한 것이다.

종래 자동차의 에어컨은 냉매를 압축하여 고온 고압 상태로 만드는 압축기를 구비하고 있는 데, 상기 에어컨 압축기는 통상적으로 엔진의 의해 구동되게 엔진과 연결되어 있다. 즉 엔진의 크랭크 풀리에 고무 재질의 벨트를 이용해서 압축기의 구동 풀 리가 연결되어, 상기 크랭크 풀리의 회전동력이 상기 벨트를 통해 압축기의 풀리를 구동시켜 압축기가 작동되게 된다.

그리고, 상기 압축기의 풀리에는 전자기식 클러치가 설치되어, 에어컨의 증발기에 내장된 온도센서에 의해 감지되는 온도가 통상 섭씨 4도 이상일 때는 상기 전자기식 클러치가 접속되어 크랭크 풀리와 압축기의 풀 리가 서로 연결되게 하는 반면에 섭씨 4도 이하일 때는 상기 전자기식 클러치가 해방되어 크랭크 풀리와 압축기 풀리의 연결 상태를 단절되어 엔진의 불필요한 동력 소모를 방지하게 되어 있다.

그런데, 상기와 같은 종래의 에어컨 압축기의 구동구조에서는 엔진이 고속으로 운전될 때에 압축기도 고속으로 구동되는 데, 에어컨 압축기는 2500 rpm 이상으로 구동되면 잉여 마력의 소모가 발생하게 되어, 엔진의 불필요한 동력 소모를 야기시킬 뿐만 아니라 고속 운전시의 소음도 발생하게 되는 등의 결점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 안출된 것으로, 엔진이 고속으로 운전됨에 따라 에어컨 압축기가 2500 rpm 이상으로 구동될 경우에는 에어컨 압축기를 엔진으로 구동시키지 않고 터보 과급기로 구동시켜 줌으로써, 엔진의 고속 운전시 에어컨 압축기의 불필요한 고속 운전에 따른 엔진의 동력 소모를 방지하여 엔진의 성능과 연비 등을 향상시키고, 압축기의 구동 소음을 줄여줄 수 있도록 된 터보 과급기와 에어컨 압축기의 연계구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 에어컨 압축기의 구동풀리가 배기가스에 의해 회전되어 회전 동력을 발생시키는 터빈을 구비한 중공축과 클러치를 매개로 연결되고, 상기 클러치를 접속시켜 상기 중공축과 상기 구동풀리가 연결되게 하거나 상기 클러치 해방시켜 상기 중공축과 상기 구동풀리가 이격되게 하는 클러치 제어장치를 구비하고 있다.

바람직하기로는, 상기 구동풀리의 내부에는 클러치 공간이 형성되고, 상기 클러치 공간내에 상기 중공축의 일단이 삽입되면서 상기 구동풀리의 내주면과 접속되거나 이격되는 클러치판이 상기 구동풀리의 내주면과 소정 간격을 두고 상기 중공축의 일단에 고정되게 설치되며, 상기 클러치 제어장치가 상기 클러치판을 가압하여 클러치판이 구동풀리의 내주면과 접속되게 하는 클러치 작동판과 상기 중공축을 밀어서 상기 클러치판이 상기 구동풀리의 내주면으로부터 이격되게 하는 스프링을 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 클러치 작동판이 상기 중공축을 통해 삽입되어 중공축에 대해 상대 회전 및 축방향 이동이 가능하도록 설치된 클러치축의 일단에 장착되고, 상기 클러치축의 타단에는 와이어의 일단이 상대 회전 가능하게 연결되면서 상기 와이어의 타단은 권취모터에 권취되며, 상기 권취모터는 엔진의 회전수를 감지하여 엔진의 회전수에 따라 상기 권취모터의 구동전원을 제어하는 엔진제어유니트와 접속된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 엔진제어유니트가 엔진의 회전수가 2500 rpm 이상일 때에 상기 와이어를 권취하는 방향으로 상기 권취모터에 제어전류를 인가하고, 엔진의 회전수가 2500 rpm 이하일 때에는 상기 권취모터가 와이어를 풀어주는 방향으로 권취모터에 제어전류를 인가하도록 된 것을 특징으로 하고, 상기 중공축에는 흡기 매니폴더 내에 설치되어 흡기 매니폴더로 외기를 흡입해서 송풍하는 임펠러가 장착된 것을 특징으로 한다.

상기 스프링은 상기 중공축의 외주면에 돌출되게 형성된 제1스프링시트와, 상기 흡기 매니폴더의 외주면에 흡기 매니폴더에 대해 상대 회전가능하게 장착된 제2스프링시트 사이에 설치되어 지지된 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1에는 본 발명에 따른 터보 과급기와 에어컨 압축기의 연계구조를 나타내는 단면이 도시되어 있는 바, 즉 에어컨 압축기(1)의 구동풀리(2)의 내부에는 클러치 공간(3)이 형성되고, 배기 매니폴더(4)의 배기가스가 유동하는 배기통로에는 배기가스에 의해 회전되어 회전 동력을 발생시키는 터빈(5)이 회전 가능하게 설치되 어 있으며, 흡기 매니폴더(6)에는 공기를 흡입해서 송풍하는 임펠러(7)가 회전 가능하게 설치되어 있다.

상기 임펠러(7)와 상기 터빈(5)은 하나의 중공축(8)으로 일체로 회전되게 연결되어, 배기가스에 의해 상기 터빈이 회전되어 회전 동력을 발생시키면 그 회전 동력이 상기 중곡축을 통해 상기 임펠러로 전달되어 임펠러가 회전하면서 공??기를 흡입하여 흡기 매니폴더로 공급하게 되어 있다.

상기 중공축(8)의 일단은 상기 클러치 공간(3)내로 연장되어 원형의 클러치판(9)을 장착하고 있고, 이 클러치판(9)은 상기 구동풀리의 내주면과 소정 간격을 두고 배치되게 설치되어, 상기 클러치판(9)이 상기 구동풀이의 내주면과 접속되면 클러치판과 중공축 및 구동풀리가 일체로 회전되게 된다.

상기 중공축(8)의 타단은 상기 흡기 매니폴더의 외주면까지 연장되면서 그 외주면에는 제1스프링시트(10)가 돌출되게 형성되어 있고, 이 제1스프링시트(10)와 소정 간격을 두고 대향하는 제2스프링시트(11)는 상기 흡기 매니폴더의 외주면에 돌기와 홈을 매개로 상대 회전 가능하게 설치되어, 상기 제1,2스프링시트 사이에 스프링(12)이 개재되어 있다.

또한 상기 중공축(8)의 중공을 통해 상대 회전가능하면서 축방향으로 이동가능하게 끼워지는 클러치축(13)의 일단은 상기 클러치 공간(3) 내로 연장되어 클러치 작동판(14)을 일체로 고정되게 장착하고 있고, 상기 클러치 작동판(14)은 상기 클러치판(9)과 소정 간격을 두고 배치되게 설치되며, 상기 클러치축(13)의 타단에는 끼움홈이 형성되면서 이 끼움홈에 와이어(15)의 일단이 상대회전 가능하게 끼워 져 연결되며, 상기 와이어의 타단은 권취모터(16)에 감겨진 구조로 되어 있다.

상기 권취모터(16)는 스텝모터로 구성하는 것이 바람직하고, 스텝모터는 예컨대 엔진제어유니트(ECU)의 출력단에 접속되어 엔진제어유니트에 의해 그 구동이 제어되게 되며, 상기 엔진제어유니트의 입력단에는 엔진의 구동 회전수를 감지하는 회전수 감지센서(17)가 접속되어 있다.

이에 따라, 엔진이 구동될 때에 엔진제어유니트는 상기 회전수 감지센서를 매개로 엔진의 회전수를 감지하고, 감지된 엔진의 회전수가 예컨대 2500 rpm 이상이 되면, 상기 권취모터(16)에 구동 전원을 인가하여 구동시키며, 권취모터를 구동 전원을 공급받아 회전되면서 상기 와이어(15)를 감아주게 된다.

상기 와이어가 권취되면, 와이어에 연결된 클러치축이 권취모터 쪽으로 당겨지게 됨과 더불어 클러치축의 선단부에 장착되어 있는 클러치 작동판이 중공축의 선단부에 장착된 클러치판을 밀어서 에어컨 압축기의 풀리와 접속되게 함으로써, 중공축과 에어컨 압축기의 구동풀리가 일체로 회전되게 된다.

즉, 상기 중공축은 배기 매니폴더를 통해 유동하는 배기가스에 의해 회전되는 터빈과 연결되어 터빈에서 발생하는 회전동력으로 중공축이 회전되게 되고, 이 중공축의 회전동력은 상기 클러치 작동판과 클러치판을 통해 상기 에어컨 압축기의 구동풀리에 전달되어, 에어컨 압축기가 배기가스에 의해 배출 에너지에 의해 구동되게 된다.

상기 중공축과 에어컨 압축기가 접속될 때에 상기 엔진제어유니트는 전자기식 클러치를 매개로 에어컨 압축기의 구동풀리와 크랭크 풀리와의 접속을 차단하게 된다.

한편, 엔진의 구동속도가 2500 rpm 이하로 떨어지면 상기 엔진제어유니트가 이를 감지해서 상기 권취모터에 제어전류를 인가하여 권취한 와이어를 풀어주는 방향으로 권취모터를 구동하고, 상기 스프링(12)은 상기 와이어가 권취될 때에 압축 에너지를 저장하고 있다가 상기 와이어가 풀어질 때에 상기 중공축을 밀어서 중공축의 선단부에 장착된 클러치판이 에어컨 압축기의 구동풀리와 이격되게 해서 중공축과 에어컨 압축기의 구동풀리의 동력 전달상태를 단절시키게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 터보 과급기와 에어컨 압축기의 연계구조에 의하면, 엔진이 고속으로 운전될 때에 에어컨 압축기를 엔진으로 구동시키지 않고 터보 과급기를 매개로 구동시킴으로써, 엔진의 고속 운전시에 에어컨 압축기가 불필요하게 고속으로 운전되는 것을 방지해서 엔진의 동력 소모를 예방하여 엔진의 성능과 연비를 향상시킬 수 있고, 에어컨 압축기가 불필요하게 고속으로 운전됨에 따른 작동 소음을 줄여줄 수 있는 등의 효과가 있게 된다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 에어컨 압축기의 구동풀리가 배기가스에 의해 회전되어 회전 동력을 발생시키는 터빈을 구비한 중공축과 클러치를 매개로 연결되고, 상기 클러치를 접속시켜 상기 중공축과 상기 구동풀리가 연결되게 하거나 상기 클러치 해방시켜 상기 중공축과 상기 구동풀리가 이격되게 하는 클러치 제어장치를 구비한 터보 과급기와 에어컨 압축기의 연계구조에 있어서,

   상기 구동풀리의 내부에는 클러치 공간이 형성되고, 상기 클러치 공간내에 상기 중공축의 일단이 삽입되면서 상기 구동풀리의 내주면과 접속되거나 이격되는 클러치판이 상기 구동풀리의 내주면과 소정 간격을 두고 상기 중공축의 일단에 고정되게 설치되며, 상기 클러치 제어장치가 상기 클러치판을 가압하여 클러치판이 구동풀리의 내주면과 접속되게 하는 클러치 작동판과 상기 중공축을 밀어서 상기 클러치판이 상기 구동풀리의 내주면으로부터 이격되게 하는 스프링을 구비한 것을 특징으로 하는 터보 과급기와 에어컨 압축기의 연계구조.
3. 제 2항에 있어서, 상기 클러치 작동판이 상기 중공축을 통해 삽입되어 중공축에 대해 상대 회전 및 축방향 이동이 가능하도록 설치된 클러치축의 일단에 장착되고, 상기 클러치축의 타단에는 와이어의 일단이 상대 회전 가능하게 연결되면서 상기 와이어의 타단은 권취모터에 권취되며, 상기 권취모터는 엔진의 회전수를 감 지하여 엔진의 회전수에 따라 상기 권취모터의 구동전원을 제어하는 엔진제어유니트와 접속된 것을 특징으로 하는 터보 과급기와 에어컨 압축기의 연계구조.
4. 제 3항에 있어서, 상기 엔진제어유니트가 엔진의 회전수가 2500 rpm 이상일 때에 상기 와이어를 권취하는 방향으로 상기 권취모터에 제어전류를 인가하고, 엔진의 회전수가 2500 rpm 이하일 때에는 상기 권취모터가 와이어를 풀어주는 방향으로 권취모터에 제어전류를 인가하도록 된 것을 특징으로 하는 터보 과급기와 에어컨 압축기의 연계구조.
5. 제 4항에 있어서, 상기 중공축에는 흡기 매니폴더 내에 설치되어 흡기 매니폴더로 외기를 흡입해서 송풍하는 임펠러가 장착된 것을 특징으로 하는 터보 과급기와 에어컨 압축기의 연계구조.
6. 제 5항에 있어서, 상기 스프링은 상기 중공축의 외주면에 돌출되게 형성된 제1스프링시트와, 상기 흡기 매니폴더의 외주면에 흡기 매니폴더에 대해 상대 회전가능하게 장착된 제2스프링시트 사이에 설치되어 지지된 것을 특징으로 하는 터보 과급기와 에어컨 압축기의 연계구조.

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