KR101210058B1 - 전동식 에어컴프레서와 유압펌프 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 무단변속기를 사용하여 에어컴프레서의 작동 조건에 따라 에어컴프레서를 구동하는 구동속도를 조절할 수 있도록 하고, 모터에서 에어컴프레서로 전달되는 구동력의 급격한 단속을 방지하여, 에어컴프레서에 연결되는 에어배관에 수분이 발생하는 것을 방지함은 물론 충격의 발생을 배제하여, 모터와 에어컴프레서의 내구성을 향상시킬 수 있도록 한다.

Description

전동식 에어컴프레서와 유압펌프 모듈{Motor Driven Air Compressor and Hydraulic Pump Module}

본 발명은 차량에 사용되는 전동식 에어컴프레서와 유압펌프 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하나의 모터로 에어컴프레서와 유압펌프를 각각의 작동조건에 부합하도록 구동할 수 있도록 하는 메커니즘에 관한 기술이다.

도 1은 종래에 하나의 모터(500)를 사용하여, 파워스티어링 장치의 유압펌프(502)를 구동함과 아울러, 공기를 압축시키는 에어컴프레서(504)를 구동할 수 있도록 된 전동식 에어컴프레서와 유압펌프 모듈을 도시하고 있다.

상기 유압펌프(502)는 모터(500)의 회전축에 직접 연결되어 있으며, 상기 에어컴프레서(504)는 상기 모터(500)에 클러치(506)와 풀리(508)및 벨트(510)에 의해 연결되어 있다.

즉, 상기 모터(500)의 회전력은 상기 클러치(506)에 의해 단속되어 상기 벨트(510)를 통해 상기 에어컴프레서(504)로 전달되도록 된 구조인 것이다.

따라서, 상기 에어컴프레서(504)를 구동할 필요가 없을 때는 상기 클러치(506)로 모터(500)의 동력을 차단하며, 에어컴프레서(504)의 구동이 필요한 경우에는 다시 상기 클러치(506)를 작동시켜 모터(500)의 동력을 벨트(510)로 전달함으로써, 에어컴프레서(504)의 작동이 이루어지도록 되어 있다.

그런데, 상기한 바와 같은 구조에서는 상기 클러치(506)와 상기 풀리(508)가 이루는 변속비가 일정하게 고정되어 있어서, 상기 에어컴프레서(504)의 회전속도를 조절할 수 없으며, 단지 온 오프 상태만을 전환할 수 있다.

상기와 같이 에어컴프레서(504)로 회전력을 전달하는 상태가 상기 클러치(506)에 의해 단속되면, 고속으로 회전하고 있던 모터(500)에 에어컴프레서(504)가 부하로 급격히 연결되거나 차단되게 되어, 상기 모터(500)의 측면에서나 에어컴프레서(504)의 측면에서 모두 충격적인 회전력의 변화로 인한 손상이 발생할 염려가 크다.

또한, 상기한 바와 같이 클러치(506)에 의해 급격히 에어컴프레서(504)의 회전력이 변화하게 되는 경우, 급격한 압력변화로 인해 에어컴프레서(504)에 연결된 배관에 수분이 발생하게 되는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 에어컴프레서의 작동 조건에 따라 에어컴프레서를 구동하는 구동속도를 조절할 수 있도록 하고, 모터에서 에어컴프레서로 전달되는 구동력의 급격한 단속을 방지하여, 에어컴프레서에 연결되는 에어배관에 수분이 발생하는 것을 방지함은 물론 충격의 발생을 배제하여, 모터와 에어컴프레서의 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 전동식 에어컴프레서와 유압펌프 모듈을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 전동식 에어컴프레서와 유압펌프 모듈은

모터와;

상기 모터의 회전력을 전달받아 구동되도록 설치된 유압펌프와;

상기 모터의 회전력을 전달받아 구동되도록 설치된 에어컴프레서와;

상기 모터의 회전축과 상기 에어컴프레서의 회전축 사이에 구비되어, 상기 모터의 회전을 연속적으로 가변하여 상기 에어컴프레서로 전달하는 변속장치;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 에어컴프레서의 작동 조건에 따라 에어컴프레서를 구동하는 구동속도를 조절할 수 있도록 하고, 모터에서 에어컴프레서로 전달되는 구동력의 급격한 단속을 방지하여, 에어컴프레서에 연결되는 에어배관에 수분이 발생하는 것을 방지함은 물론, 충격의 발생을 배제하여 모터와 에어컴프레서의 손상을 방지할 수 있도록 한다.

도 1은 종래 기술에 의한 전동식 에어컴프레서와 유압펌프 모듈의 구조를 설명한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 전동식 에어컴프레서와 유압펌프 모듈의 구조를 설명한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 전동식 에어컴프레서와 유압펌프 모듈의 작용을 예시한 순서도,
도 4는 본 발명의 시간에 따른 에어컴프레서의 작동압력 변화를 종래기술과 비교하여 도시한 그래프이다.

도 2를 참조하면, 본 발명 실시예는 모터(1)와; 상기 모터(1)의 회전력을 전달받아 구동되도록 설치된 유압펌프(3)와; 상기 모터(1)의 회전력을 전달받아 구동되도록 설치된 에어컴프레서(5)와; 상기 모터(1)의 회전축과 상기 에어컴프레서(5)의 회전축 사이에 구비되어, 상기 모터(1)의 회전을 연속적으로 가변하여 상기 에어컴프레서(5)로 전달하는 변속장치를 포함하여 구성된다.

본 실시예에서 상기 변속장치는 무단변속기로 구성된다. 즉, 상기 모터(1)로부터 상기 에어컴프레서(5)를 구동하기 위해 회전력이 전달될 때, 상기 무단변속기에 의해 모터(1)와 에어컴프레서(5)의 속도비가 달라질 수 있도록 함으로써, 상기 무단변속기에 의해 일정한 범위 내에서 상기 모터(1)의 회전속도에 대하여 상기 에어컴프레서(5)가 다른 회전속도로 구동됨으로써, 에어컴프레서(5)의 작용을 제어할 수 있고, 그 제어가 부드럽고 연속적인 변화로 이루어질 수 있도록 한 것이다.

상기 유압펌프(3)는 상기 모터(1)의 회전축에 직결되어, 상기 모터(1)로부터의 회전력을 직접 전달받도록 설치되어 있어서, 상기 모터(1)는 기본적으로는 상기 유압펌프(3)의 구동 목표에 맞게 구동되도록 한다.

본 실시예에서 상기 무단변속기는 상기 모터(1)의 회전축과 상기 에어컴프레서(5)의 회전축 사이에 걸쳐지는 벨트(7)와, 상기 모터(1)의 회전축과 상기 에어컴프레서(5)의 회전축 중 적어도 하나에 구비되어 상기 벨트(7)와의 접촉반경이 가변되도록 구성된 가변풀리유닛(9)을 포함하여 구성된다.

상기 가변풀리유닛(9)은 고정풀리(11)와, 상기 고정풀리(11)에 대하여 회전축방향으로 직선 이동하여 상호간의 간격이 조절되도록 이루어진 가동풀리(13)와, 상기 가동풀리(13)를 상기 고정풀리(11)에 대하여 직선 이동시키는 풀리이동액츄에이터를 포함하여 구성되는 바, 본 실시예에서, 상기 고정풀리(11)는 상기 모터(1)의 회전축에 고정되고, 상기 풀리이동액츄에이터(15)는 상기 가동풀리(13)에 연결되도록 설치된 스텝모터(1)로 이루어져 있다.

상기 에어컴프레서(5)에는 발생시킨 압축공기를 송출할 수 있도록 에어라인(17)을 통해 에어탱크(19)가 연결되어 있고, 상기 에어탱크(19)의 압력상태를 제공받아 상기 스텝모터(1)를 제어하는 컨트롤러(21)가 구비되어 있다.

상기 모터(1)의 회전축에 상기 무단변속기가 장착된 한편, 상기 에어컴프레서(5)의 회전축에는 상기 벨트(7)가 감긴 접촉반경이 변하지 않는 단순한 풀리(23)가 장착되어 있으며, 상기 벨트(7)는 상기 고정풀리(11)과 가동풀리(13) 사이의 거리 변화에도 상기 고정풀리(11) 및 가동풀리(13)와 동력을 전달할 충분한 접촉면적의 확보가 용이한 V형 단면을 가진 V벨트로 구성하였다.

물론 상기한 바와 같은 가동풀리(13)의 이동에 따라 변화하게 되는 상기 벨트(7)의 장력은 별도로 상기 벨트(7)주위에 설치되는 텐셔너 등으로 일정한 수준으로 유지하도록 하는 것이 바람직하며, 상기 에어컴프레서(5)에도 상기 모터에 장착된 것과 상호 보완적으로 작동하는 가변풀리 메커니즘을 적용하면, 상기 벨트(7)의 장력을 일정하게 지속적으로 유지할 수 있을 것이다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명 전동식 에어컴프레서와 유압펌프 모듈의 작동을 도 3 및 도 4를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

예컨대, 상기 에어탱크(19)의 적정 유지 압력이 8.5bar 이상 9.5bar 이하라고 가정할 때, 상기 에어탱크(19)의 압력이 8.5bar이하가 되면, 상기 컨트롤러(21)는 이를 감지하고 상기 스텝모터(1)를 구동하여, 상기 가동풀리(13)가 상기 고정풀리(11)로부터 이격되도록 한다.

상기 가동풀리(13)와 고정풀리(11) 사이의 간격이 넓어짐에 따라, 상기 벨트(7)가 상기 가동풀리(13) 및 고정풀리(11)와 접촉하는 접촉반경은 좁아지게 되고, 상기 에어컴프레셔의 회전축에 장착된 풀리(23)에서의 접촉반경은 일정하여, 결과적으로 변속비가 변화하여 상기 에어컴프레서(5)는 고속으로 회전하게 되어, 상기 에어탱크(19)의 압력을 상승시키게 된다.

이때, 상기 에어탱크(19)의 압력을 상승시키는 기울기는 상기 가동풀리(13)의 변위에 비례하게 되는 바, 상기 가동풀리(13)를 많이 이동시켜서 신속하게 에어탱크(19)의 압력을 상승시킬 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이 종래의 단순한 클러치 방식보다 빠른 압력상승을 가져올 수 있다.

상기와 같은 작용에 의해 상기 에어탱크(19)의 압력이 9.5bar 이상이 되면, 상기 컨트롤러(21)는 상기 스텝모터(1)를 구동하여, 상기 가동풀리(13)를 상기 고정풀리(11)를 향해 이동시키기 시작한다.

이에 의해 상기 모터(1)로부터 상기 에어컴프레서(5)로 이르는 동력의 변속비가 변화하여, 상기 에어컴프레서(5)는 상대적으로 저속으로 회전되기 시작한다.

이때, 상기 에어탱크(19)에서의 압력 강하는 도 4에 도시된 바와 같이 서서히 일어나게 되어, 종래와 같이 에어컴프레서로 전달되는 동력을 갑자기 완전하게 차단하는 경우에 비하여 수분의 응결 현상이 현저히 줄어들게 되고, 상기 모터(1)나 에어컴프레서(5)의 충격을 방지할 수 있다. 나아가, 상기 컨트롤러(21)는 상기 가동풀리(13)가 서서히 고정풀리(11)를 향해 이동시키도록 함으로써, 에어탱크(19)의 압력 강하가 매우 서서히 일어나게 하여 상기 가동풀리(13)의 빈번한 조작을 방지하도록 할 수도 있다.

상기한 바와 같은 제어가 도 4에 예시한 바와 같이 반복적으로 일어나면서, 상기 에어탱크(19)에 일정한 수준의 압력이 확보되게 되는데, 상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 종래와 같이 클러치를 단속하는 회수보다 상기 가동풀리(13)를 이동시키는 회수 자체도 크게 줄일 수 있고, 동력이 완전히 끊어지거나 연결되는 상황이 없어서, 상기 모터(1)와 에어컴프레서(5)에 충격이 가해지지 않고, 그 내구성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

1; 모터
3; 유압펌프
5; 에어컴프레서
7; 벨트
9; 가변풀리유닛
11; 고정풀리
13; 가동풀리
15; 풀리이동액츄에이터
17; 에어라인
19; 에어탱크
21; 컨트롤러
23; 풀리

Claims (8)

1. 삭제
2. 모터와;
   상기 모터의 회전력을 전달받아 구동되도록 상기 모터의 회전축에 직결된 유압펌프와;
   상기 모터의 회전력을 전달받아 압축공기를 발생시키고, 상기 압축공기를 에어탱크에 송출하도록 에어라인을 통해 연결된 에어컴프레서와;
   상기 모터의 회전축에 고정된 고정풀리와 상기 에어컴프레서의 회전축에 고정되어 감긴 접촉반경이 변하지 않는 단순한 풀리 사이에 걸쳐지는 V벨트와, 상기 고정풀리에 대하여 간격을 조절하는 가동풀리에 연결되어 상기 가동풀리를 직선 이동시키는 스텝모터로 이루어지고, 상기 에어탱크의 압력상태를 제공받는 컨트롤러로 상기 스텝모터가 제어되어 상기 V벨트와의 접촉반경을 가변시키는 가변풀리유닛;
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전동식 에어컴프레서와 유압펌프 모듈.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제

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