KR101224116B1 - 자동차용 용량 가변형 에어콘 압축기의 안전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 벨트(B)와 풀리(P)에 의해 연결되는 용량 가변형 에어콘 압축기의 동력을 엔진으로부터 전달하면서 이상 유무에 따라 자동으로 차단하는 안전장치에 있어서: 상기 압축기의 회전축(L) 상에 삽입하여 장착되고, 하나 이상의 클러치편(11)을 방사형으로 구비하는 허브(10); 상기 풀리(P)의 일측면에 볼트(21)에 의해 결합되고, 하나 이상의 탄성편(22)을 방사형으로 구비하는 탄성판(20); 및 상기 클러치편(11)에 요홈(13)을 개재하고, 탄성편(22)에 돌부(23)를 개재하고 상기 클러치편(11)과 탄성편(22)이 상호 맞물려 결합되면서 소정의 각도로 절곡되어 회전축(L)으로부터 동력을 전달하되, 상기 클러치편(11)과 탄성편(22)의 요홈(13)과 돌부(23)는 그 형상이 원형 또는 각형 중 선택적으로 택일하여 구비하는 결합수단(30);을 포함하여 이루어지되, 상기 탄성편(22)은 상호 맞물리는 클러치편(11)이 엔진으로부터 임계토크값을 초과할 시, 상기 클러치편(11)으로부터 미끄러져 탄성력에 의해 이탈하여 회전축(L)으로 전달되는 동력을 차단하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라 본 발명은, 전체적으로 경박 단소한 구조로 이루어짐에 따라, 제조에 있어 생산성과 조립성이 향상되면서 제조원가를 절감하고, 사용에 있어 압축기의 이상 유무를 감지하여 순간적으로 엔진으로부터 동력을 차단하여 압축기는 물론 엔진의 손상을 미연에 방지 가능하고, 수리시에 별도의 교체가 필요 없이 재조립만으로 재사용이 가능하여 작업의 편리성과 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

자동차용 용량 가변형 에어콘 압축기의 안전장치{Safety device of automatic capacity variable style Air-conditioner compressor}

본 발명은 자동차용 에어콘 압축기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전체적으로 경박 단소한 구조로 이루어짐에 따라, 제조에 있어 생산성과 조립성이 향상되면서 제조원가를 절감하고, 사용에 있어 압축기의 이상 유무를 감지하여 순간적으로 엔진으로부터 동력을 차단하여 압축기는 물론 엔진의 손상을 미연에 방지 가능하고, 수리시에 별도의 교체가 필요 없이 재조립만으로 재사용이 가능하여 작업의 편리성과 비용을 절감할 수 있는 자동차용 용량 가변형 에어콘 압축기의 안전장치에 관한 것이다.

통상, 자동차에 장착되어 사용되는 냉방장치는 냉방, 냉습, 먼지를 제거하는 등의 작용을 변형하여 실시하는 장치로서, 엔진으로 구동되는 압축기가 냉매를 압축하고 이 압축된 냉매는 방열기 앞부분에 보내 액화시킨 후, 이 액화된 냉매는 파이프에 의하여 후부 트렁크실의 증발기로 보내어져 강한 흡열 작용이 일어나는 감압 기화된 다음, 기체화된 냉매를 다시 압축기에서 흡인시키는 사이클(Cycle)을 순환하게 된다.

이러한 압축기는 냉매의 토출량을 조절하기 위해 풀리에 연결되어 엔진의 동력을 전달 또는 차단하는 전자클러치(Magnetic Clutch)를 구비하는 방식과 엔진의 회전수와 냉방 부하의 세기에 따라 가변적으로 토출량을 조절시켜 주는 방식으로 구분된다. 이때 전자에 방식의 경우 정해진 냉매 토출량을 갖기 때문에 실내온도를 제어하기 위해서는 전자클러치가 끊임없이 연결 및 분리되는 동작을 반복하게 되어 지속적인 단발성 소음이 발생됨과 함께, 연료의 소모가 상대적으로 크게 증가하는 현상이 있어 근래에는 후자의 용량 가변형 압축기를 채용하여 사용하고 있다.

주지된 바와 같이, 이러한 용량 가변형 압축기는 종래에 압축기보다 내부 구조가 다소 복잡하여 고장발생율이 현저히 증가 하고 특히, 엔진의 동력을 지속적으로 전달받는 풀리가 압축기의 회전축에 항시 맞물려 있어 고장 발생시 회복불능의 치명적인 고장을 유발하고 더불어 엔진까지 고장 및 손상을 야기하는 문제점이 발생하고 있다. 즉, 압축기가 어떠한 원인에 의해 고장이 발생하면 압축기의 회전축이 정지상태에 이르게 되고 이러한 회전축과 연결된 풀리는 벨트에 한계토크이상의 과부하가 걸림에도 불구하고, 그대로 동력이 전달되어 벨트는 풀리 상에서 계속 미끄럼 회전 될 수밖에 없고, 결국 과열로 벨트가 끊어져 엔진 상에 장착된 워터펌프와 발전기는 물론 파워스티어링까지 작동이 불가능해 짐에 따라 치명적인 안전사고 등을 야기되고 있다. 따라서 이를 방지하기 위해 다양한 해결방안이 제시되고 있다.

일예로, 한국 등록특허공보 제0636967호의 "자동차용 에어컨 컴프레서 코일리스 클러치 어셈블리"에 의하면, 자동차의 엔진(미도시)에서 벨트(6)를 통하여 회전구동하는 풀리(2)와 상기 풀리(2) 중심부로 에어컨 컴프레서의 회전축(41) 끝단에 축삽된 클러치판(3)을 설치하여서 된 통상의 자동차용 에어컨 컴프레서 코일리스 클러치 어셈블리에 있어서, 상기 자동차 엔진과 벨트(6) 연결된 풀리(2)의 일측면과, 에어컨 컴프레서의 회전축(41) 끝단에 축삽된 클러치판(3)의 일측면으로 각각 동일 크기의 결합공(11,12)을 일정 등 각도 간격으로 하나 이상 형성하되, 상기 풀리(2)의 결합공(12)과 클러치판(3)의 결합공(11)으로는 하단으로 걸림편(13)을 가지는 탄성리미트부재(1)를 끼움 설치하여 상기 풀리(2)와 클러치판(3)이 상호 결합 될 수 있게 함과 동시에 탄성리미트부재(1)의 외주에 합성수지재의 보강편(14)을 설치하여 탄성리미트부재(1)가 쉽게 찢어지는 것을 예방하는 구성을 제안하고 있다.

그러나, 이러한 구성은 압축기 즉, 풀리 상에 한계토크이상의 부하가 순간적으로 발생하게 되면 탄성리미트부재가 절단이 되어 풀리로부터 압축기로 전달되는 동력은 차단하는 장점이 있는 반면에, 절단된 탄성리미트부재가 공회전되는 풀리의 일면과 정지상태의 클러치면 사이에 끼어 마찰이 일어나 과열 및 소음이 발생한다.

더구나, 탄성리미트부재가 고무재로 형성한다고 하나 평상시 압축기로 전달되는 토크력을 고무재로 충당하기란 어려울 뿐 아니라, 고무재는 일반적으로 탄성력이 가미된 것이 아님을 알 수 있다. 이를 감안해 본다면 회전에 의해 탄성리미트부재(파편조각)가 풀리로부터 이탈하여 압축기 내부 또는 엔진의 상에 침투하여 회복불능의 치명적인 손상을 야기시켜 안전사고는 물론 전면교체가 이루어져 하므로 비용의 부담이 현저히 상승되는 문제점이 발생된다.

더불어 압축기가 풀리로부터 동력차단이 이루어지고 수리시에, 탄성리미트부재를 교환해야 됨에 따라 작업성이 현저히 떨어지고 추가부품에 따른 비용이 증가하는 단점이 있었다.

한국 등록특허공보 제2006-0636967호 "자동차용 에어컨 컴프레서 코일리스 클러치 어셈블리"

이에 따라 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 근본적으로 해결하기 위한 것으로서, 전체적으로 경박 단소한 구조로 이루어짐에 따라, 제조에 있어 생산성과 조립성이 향상되면서 제조원가를 절감하고, 사용에 있어 압축기의 이상 유무를 감지하여 순간적으로 엔진으로부터 동력을 차단하여 압축기는 물론 엔진의 손상을 미연에 방지 가능하고, 수리시에 별도의 교체가 필요 없이 재조립만으로 재사용이 가능하여 작업의 편리성과 비용을 절감할 수 있는 자동차용 용량 가변형 에어콘 압축기의 안전장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 자동차의 벨트와 풀리에 의해 연결되는 용량 가변형 에어콘 압축기의 동력을 엔진으로부터 전달하면서 이상 유무에 따라 자동으로 차단하는 안전장치에 있어서: 상기 압축기의 회전축 상에 삽입하여 장착되고, 하나 이상의 클러치편을 방사형으로 구비하는 허브; 상기 풀리의 일측면에 볼트에 의해 결합되고, 하나 이상의 탄성편을 방사형으로 구비하는 탄성판; 및 상기 클러치편에 요홈을 개재하고, 탄성편에 돌부를 개재하고 상기 클러치편과 탄성편이 상호 맞물려 결합되면서 소정의 각도로 절곡되어 회전축으로부터 동력을 전달하되, 상기 클러치편과 탄성편의 요홈과 돌부는 그 형상이 원형 또는 각형 중 선택적으로 택일하여 구비하는 결합수단;을 포함하여 이루어지되, 상기 탄성편은 상호 맞물리는 클러치편이 엔진으로부터 임계토크값을 초과할 시, 상기 클러치편으로부터 미끄러져 탄성력에 의해 이탈하여 회전축으로 전달되는 동력을 차단하는 것을 특징으로 한다.

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한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이상의 구성 및 작용에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 안전장치는 전체적으로 경박 단소한 구조로 이루어짐에 따라, 제조에 있어 생산성과 조립성이 향상되면서 제조원가를 절감하고, 사용에 있어 압축기의 이상 유무를 감지하여 순간적으로 엔진으로부터 동력을 차단하여 압축기는 물론 엔진의 손상을 미연에 방지 가능하고, 수리시에 별도의 교체가 필요 없이 재조립만으로 재사용이 가능하여 작업의 편리성과 비용을 절감할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 안전장치를 압축기에 적용한 전체적인 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 안전장치를 조립하여 요부를 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 안전장치를 분해하여 나타낸 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 결합수단의 요부를 확대하여 나타낸 구성도,
도 5는 본 발명의 변형예에 따른 결합수단의 요부를 확대하여 나타낸 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 안전장치에 의해 동력을 차단된 상태를 나타낸 작동상태도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 안전장치를 압축기에 적용한 전체적인 구성도, 도 2는 본 발명에 따른 안전장치를 조립하여 요부를 나타낸 사시도, 도 3은 본 발명에 따른 안전장치를 분해하여 나타낸 구성도, 도 4는 본 발명에 따른 결합수단의 요부를 확대하여 나타낸 구성도, 도 5는 본 발명의 변형예에 따른 결합수단의 요부를 확대하여 나타낸 구성도, 도 6은 본 발명에 따른 안전장치에 의해 동력을 차단된 상태를 나타낸 작동상태도이다.

본 발명은 자동차의 벨트(B)와 풀리(P)에 의해 연결되는 용량 가변형 에어콘 압축기의 동력을 엔진으로부터 전달하면서 이상 유무에 따라 자동으로 차단하는 안전장치에 관련되며, 허브(10), 탄성판(20), 결합수단(30)을 주요 구성으로 한다.

본 발명에 따르면, 하나 이상의 클러치편(11)을 방사형으로 구비하는 허브(10)가 상기 압축기의 회전축(L) 상에 삽입하여 장착된다. 허브(10)는 도시된 것처럼 소정의 길이를 지닌 보스를 형성하면서 중앙에는 관통된 통공(도면번호 미부여)의 내주면상에 스플라인홈이 형성되는데, 이러한 허브(10)는 보스의 외주면상에는 하나 이상의 클러치편(11)을 방사형으로 일체로 구비한다. 클러치편(11)은 후술하는 탄성판(20)의 탄성편(22)과 상호 맞물려 동력을 인가 받게 되는 것으로 이에 맞는 적절한 강도와 두께로 형성하고 저속 및 고속 회전에 용이하도록 3개소의 방사형으로 형성하는 것이 바람직하다.

그리고 허브(10)는 풀리(P)가 압축기 일측에 형성된 하우징(도면번호 미부여) 상에 베어링(도면번호 미부여)과 함께 삽입 장착된 후, 상기 하우징의 중앙으로부터 돌출된 회전축(L) 상에 삽입 장착된다. 따라서 허브(10) 중앙에 스플라인홈이 형성된 통공과 이와 대응되게 구비되는 압축기의 회전축(L)과 체결됨에 따라 일체로 회동하게 된다.

또, 본 발명에 따르면, 하나 이상의 탄성편(22)을 방사형으로 구비하는 탄성판(20)이 상기 풀리(P)의 일측면에 볼트(21)에 의해 결합된다. 탄성판(20)은 도시된 것처럼 풀리(P)와 대응되는 직경으로 형성하면서 중앙이 관통되면서 소정의 면적을 지닌 고리부(도면번호 미부여)를 지닌 띠형태로 형성되는데, 이러한 고리부의 일면에는 하나 이상의 체결홈(도면번호 미부여)을 방사형으로 형성하여 볼트(21)를 통하여 풀리(P)의 일측면에 결합을 유도한다.

그리고 고리부의 내주면 상에는 하나 이상의 탄성편(22)을 방사형으로 일체로 구비하는데, 탄성편(22)은 전술한 허브(10)의 클러치편(11)과 상호 맞물려 풀리(P)로부터 동력을 전달하는 것으로 이에 맞는 적절한 강도를 지니면서 클러치편(11)을 압착되도록 탄성력을 지닌다. 이러한 탄성판(20)은 전술한 압축기 일측에 풀리(P)와 허브(10)가 장착된 상태에서 고리부 일면에 형성된 체결홈 상에 볼트(21)를 통하여 풀리(P)와 체결한다.

이때, 허브(10)에 형성된 클러치편(12)과 탄성판(20)의 탄성편(22)을 상호 맞물리도록 방향을 잡은 후, 상기 볼트(21)를 풀리(P)로부터 순차적으로 조이면서 체결한다. 따라서 탄성판(20)은 풀리(P)의 일면과 밀착되고 탄성편(22)은 상기 풀리(P)보다 일측방으로 돌출된 허브(10)의 클러치편(11)에 의해 소정의 각도로 절곡된다. 즉, 탄성편(20)은 풀리(P)와 탄성판(20)을 장착전에는 곧은 상태를 유지하다가 장착 후에는 클러치편(11)의 위치차이로 인해 그 차이만큼 절곡된다. 물론 상기와 같은 장착방법 외에도 압축기 상에 풀리(P)를 장착하기 전, 미리 풀리(P)의 일면에 탄성판(20)을 체결한 후 장착하여도 무방하다.

또한, 본 발명에 따르면 결합수단(30)은 상기 클러치편(11)상에 탄성편(22)이 맞물려 결합되면서 소정의 각도로 절곡되고 회전축(L)으로부터 동력을 전달한다. 결합수단(30)은 도시된 것처럼 클러치편(11)에 요홈(13)과, 탄성편(22)에 돌부(23)를 개재하여 상기 클러치편(11)과 탄성편(22)이 상호 맞물려 회전축(L)으로부터 동력을 전달한다. 이러한 결합수단(30)은 상호 맞물린 클러치편(11)과 탄성편(22)상에 임의의 마찰력을 구비하여 엔진으로부터 부여 받은 동력을 손실 없이 압축기에 인가하기 위함이다.

즉, 클러치편(11)에 요홈(13)을 개재하고, 탄성편(22)에 돌부(23)를 개재함에 따라 요홈(13)상에 돌부(23)가 삽설되면서 상호 걸림이 이루어지게 한다. 이때, 탄성편(22)은 전술한 바와 같이 탄성력에 의해 클러치편(11)으로 밀착하려는 밀착력과 함께 요홈(13)과 돌부(23)로 인한 마찰력이 동시에 작용한다. 이에 따라 결합수단(30)은 클러치편(11)에 개재된 요홈(13)의 개수와 함몰깊이와 면적넓이 및 탄성편(22)에 개재된 돌부(23)의 개수와 돌출높이와 면적크기로 클러치편(11)과 탄성편(22) 사이의 마찰력을 임의대로 조절할 수 있다.

이때, 본 발명에 따른 상기 클러치편(11)과 탄성편(22)의 요홈(13)과 돌부(23)는 그 형상이 원형 또는 각형 중 선택적으로 택일하여 구비한다. 클러치편(11)에 개재되는 요홈(13)과 탄성편(23)에 개재되는 돌부(23)는 엔진에 발생된 동력을 압축기로 손실 없이 전달함과 동시에 압축기의 이상발생시 동력의 전달을 차단하는 역할을 수행한다. 이하 동력의 전달을 차단하는 구성은 후술하여 상세하게 설명하도록 한다.

즉, 요홈(13)과 돌부(23)의 형상을 원형 또는 각형을 통하여 구비할 수 있는데, 이러한 형상은 동력전달 및 차단을 상호 용이하기 위함이다. 이는 원형의 요홈(13)과 돌부(23)로 개재할 경우, 비교적 간단한 제조방법으로 제작이 가능한 특징이 있지만 미세한 마찰력을 조절에는 용이하지 않고, 각형으로 형성할 경우 원형에 비하여 미세한 마찰력을 부여할 수 있게 한다. 물론 전술한 바와 같이 원형일 경우에도 각각의 요홈(13)과 돌부(23)의 개수와 깊이 또는 돌출 크기로 원하는 마찰력으로 조절할 수 있지만 각형일 경우에는 그 함몰과 돌출의 각도를 통하여 더욱 미세한 조절이 가능해진다.

따라서 요홈(13)과 돌부(23)의 형상에 따른 마찰력의 조절을 통해 동력의 전달과 함께 차단을 더욱 견고하고 정밀한 제어가 가능해 진다. 이외에도, 클러치편(11)과 탄성편(22)의 요홈(13)과 돌부(23)를 형성하지 않고 클러치편(11)과 탄성편(22)을 접한 후 스폿용접으로도 형성할 수 있다. 이는 생산성의 향상을 위한 방법으로 어느 경우에나 당업자라면 충분히 선택적으로 사용 가능하다 할 것이다.

도 1 내지 도 6을 이용하여 사용에 있어, 상기 탄성편(22)은 상호 맞물리는 클러치편(11)이 엔진으로 부터 임계토크값을 초과할시, 상기 클러치편(11)으로부터 미끄러져 탄성력에 의해 이탈하여 회전축(L)으로 전달되는 동력을 차단한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 절곡된 탄성편(22)이 클러치편(11)과 맞물려 엔진으로부터 동력을 지속적으로 전달하다가 압축기의 이상증상으로 인해 강한 부하가 걸리거나 정지 상태에 이르게 되면 회전축(L)과 연결된 허브(10) 또한 동일한 상태에 이르게 된다.

이때, 클러치편(11)과 탄성편(21)이 상호 맞물린 곳에 임의로 부여한 마찰력보다 높은 토크값이 형성하게 된다. 즉, 풀리(P)는 엔진으로부터 벨트(B)에 의해 지속적으로 동력을 인가받아 회전하려고 하지만 허브(10)는 이상증상으로 인해 정지하려고 하는 힘에 의해 결합수단(30)에 집중모멘트가 발생하게 된다. 따라서 이러한 상황에 이르게 되면 결합수단(30)상에 임계토크가 부여하게 되면 이미 설정된 수치에 의한 마찰력을 이겨 내고 클러치편(11)으로부터 탄성편(22)이 미끄러지게 된다.

이어서, 미끄러진 탄성편(22)은 탄성력에 의해 다시 복원하려고 하는 성질로 인해 상술한 장착전 상태로 되돌아 클러치편(11)의 후측으로 후퇴하여 이탈하게 된다. 따라서 풀리(P)가 엔진으로 동력을 전달받아 탄성판(10)에 동력을 부여받아 전달할 수 있는 매개체를 상실하였기 때문에 압축기는 물론 엔진에 손상을 입히지 않고 안전하게 동력을 차단할 수 있게 된다. 이후, 압축기의 이상증상을 해결한 뒤에는 풀리(P)의 일측면에 장착된 탄성판(20)을 볼트(21)를 해제하고 탈거한 뒤, 전술한 방법대로 다시 재장착하면 재사용이 가능하다.

이와 같이, 본 발명에 의한 안전장치는 전체적으로 경박 단소한 구조로 이루어짐에 따라, 제조에 있어 생산성과 조립성이 향상되면서 제조원가를 절감하고, 사용에 있어 압축기의 이상 유무를 감지하여 순간적으로 엔진으로부터 동력을 차단하여 압축기는 물론 엔진의 손상을 미연에 방지 가능하고, 수리시에 별도의 교체가 필요 없이 재조립만으로 재사용이 가능하여 작업의 편리성과 비용을 절감할 수 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 허브 11: 클러치편
13: 요홈 20: 탄성판
21: 볼트 22: 탄성편
23: 돌부 30: 결합수단
B: 벨트 L: 회전축
P: 풀리

Claims (4)

1. 자동차의 벨트(B)와 풀리(P)에 의해 연결되는 용량 가변형 에어콘 압축기의 동력을 엔진으로부터 전달하면서 이상 유무에 따라 자동으로 차단하는 안전장치에 있어서:
   상기 압축기의 회전축(L) 상에 삽입하여 장착되고, 하나 이상의 클러치편(11)을 방사형으로 구비하는 허브(10);
   상기 풀리(P)의 일측면에 볼트(21)에 의해 결합되고, 하나 이상의 탄성편(22)을 방사형으로 구비하는 탄성판(20); 및
   상기 클러치편(11)에 요홈(13)을 개재하고, 탄성편(22)에 돌부(23)를 개재하고 상기 클러치편(11)과 탄성편(22)이 상호 맞물려 결합되면서 소정의 각도로 절곡되어 회전축(L)으로부터 동력을 전달하되, 상기 클러치편(11)과 탄성편(22)의 요홈(13)과 돌부(23)는 그 형상이 원형 또는 각형 중 선택적으로 택일하여 구비하는 결합수단(30);을 포함하여 이루어지되,
   상기 탄성편(22)은 상호 맞물리는 클러치편(11)이 엔진으로부터 임계토크값을 초과할 시, 상기 클러치편(11)으로부터 미끄러져 탄성력에 의해 이탈하여 회전축(L)으로 전달되는 동력을 차단하는 것을 특징으로 자동차용 용량 가변형 에어콘 압축기의 안전장치.
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