KR101339809B1 - 전자클러치의 디스크허브조립체 - Google Patents

전자클러치의 디스크허브조립체 Download PDF

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KR101339809B1
KR101339809B1 KR1020070054647A KR20070054647A KR101339809B1 KR 101339809 B1 KR101339809 B1 KR 101339809B1 KR 1020070054647 A KR1020070054647 A KR 1020070054647A KR 20070054647 A KR20070054647 A KR 20070054647A KR 101339809 B1 KR101339809 B1 KR 101339809B1
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Abstract

본 발명은, 압축기(203)의 회전축(205)에 결합되며 필드코일조립체(220)의 전자기력 발생유무에 따라 풀리조립체(210)에 부착 및 이격되는 전자클러치의 디스크허브조립체(1)에 관한 것으로서, 상기 회전축(205)에 결합되는 허브(10)와; 상기 필드코일조립체(220)의 전자기력 발생유무에 따라 상기 풀리조립체(210)에 부착 또는 이격되는 디스크(20)와; 상기 허브(10)와 결합되는 이너스토퍼(50)와, 상기 이너스토퍼(50)의 둘레영역에 배치되어 상기 디스크(20)와 결합되는 아웃터스토퍼(40)와, 양 단부영역이 상기 이너스토퍼(50)와 아웃터스토퍼(40)에 결합되며 원주방향으로 소정 간격으로 배치된 복수의 선형스프링(60)을 갖는 디스크스토퍼(30)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 회전 변동토오크를 감쇠시켜서 압축기의 작동소음과 손상을 방지할 수 있는 전자클러치의 디스크허브조립체가 제공된다.
클러치, 압축기, 회전축, 필드코일, 풀리, 디스크, 스프링

Description

전자클러치의 디스크허브조립체{Disk-Hub assembly of electromagnetic clutch}
도 1은 종래 전자클러치의 조립 단면도,
도 2는 도 1의 전자클러치의 디스크허브조립체 분해사시도,
도 3은 본 발명에 따른 전자클러치의 디스크허브조립체 분해사시도,
도 4는 도 3의 디스크허브조립체 결합상태의 사시도,
도 5는 도 4의 디스크허브조립체 정면도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자클러치의 디스크허브조립체 결합상태 사시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 허브 20 : 디스크
30 : 디스크스토퍼 40 : 아웃터스토퍼
50 : 이너스토퍼 60 : 선형스프링
70 : 댐퍼
본 발명은 전자클러치의 디스크허브조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회전 변동토오크에 대한 감쇠 구조가 개선된 전자클러치용 디스크허브조립체에 관한 것이다.
자동차의 공기조화장치 중 냉매를 압축하는 압축기의 구동은 차량의 엔진 동력이 압축기의 회전축으로 전달되는 것을 단속하는 전자클러치의 단속작용에 의해 이루어진다.
일반적인 전자클러치(201)는 도 1에 도시된 바와 같이, 자동차의 엔진(미도시) 동력을 전달받아 회전하는 풀리조립체(210)와, 전원 인가에 따라 전자기력을 발생하는 필드코일조립체(220)와, 필드코일조립체(220)의 전자기력 발생 유무에 따라 풀리조립체(210)에 부착 또는 이격되어 압축기(203)의 구동을 단속하는 디스크허브조립체(101)를 포함한다.
풀리조립체(210)는 압축기(203)의 전방하우징(207) 둘레영역에 베어링(211)을 개제하여 회전 가능하게 설치되는 로터(213)와, 로터(213)의 둘레영역에 결합되며 엔진(미도시)으로부터 벨트(미도시) 등을 통해 전달되는 동력에 의해 로터(213)와 함께 회전하는 풀리(217)로 이루어져 있다.
그리고, 필드코일조립체(220)는 로터(213)에 형성된 필드코일수용부(215)에 수용되어 전원인가에 따라 전자기력을 발생하는 필드코일(221)과, 압축기(203)의 전방하우징(207)에 고정되어 필드코일(221)을 지지하는 필드코일고정부재(223)를 가지고 있다.
한편, 종래 전자클러치의 디스크허브조립체(101)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 압축기(203)의 회전축(205)에 결합되는 허브(110)와, 허브(110)에 결합되는 스토퍼플레이트(130)와, 필드코일조립체(220)에 전자기력 발생유무에 따라 풀리조립체(210)에 부착 또는 이격되는 환형 판상의 디스크(120)와, 허브(110)의 중심에 대해 방사상으로 배치되며 양단부가 각각 스토퍼플레이트(130)와 디스크(120)에 결합되어 있는 복수의 판상 리프스프링(140)과, 로터(213)를 향하는 스토퍼플레이트(130)의 배면에 결합되어 디스크허브조립체(101)의 작동 충격을 흡수하는 댐퍼(150)로 구성된다.
이러한 구성을 갖는 디스크허브조립체(101)는 전자클러치(201)의 필드코일조립체(220)에 전원이 인가되면, 필드코일(221)에서 전자기력이 발생하게 되고, 이 전자기력에 의해 디스크허브조립체(101)의 디스크(120)가 풀리조립체(210)의 로터(213)에 부착된다. 이에 의해, 디스크허브조립체(101)가 풀리조립체(210)와 함께 회전하고, 이 회전력은 디스크허브조립체(101)의 디스크(120)와 허브(110)를 통해 허브(110)에 결합된 압축기(203)의 회전축(205)을 회전시킴으로써, 압축기(203)가 구동된다.
한편, 전자클러치(201)의 필드코일조립체(220)에 전달되는 전원이 차단되면, 필드코일(221)에서 전자기력이 사라지면서 리프스프링(140)의 탄발력에 의해 디스크허브조립체(101)의 디스크(120)가 풀리조립체(210)의 로터(213)로부터 이격된다. 이에 의해, 풀리조립체(210)가 회전하여도 디스크허브조립체(101)는 회전이 정지되고, 디스크허브조립체(101)의 회전이 정지됨으로써, 압축기(203)가 구동 정지된다.
그런데, 이러한 종래 전자클러치의 디스크허브조립체(101)에 있어서는 리프스프링(140)이 판상으로 형성되어 있기 때문에, 축 방향에 대한 완충작용만 가능하고 디스크조립체의 회전 방향에 대한 완충작용은 불가능하다는 문제점이 있다.
이에 의해, 차량 엔진(미도시)에서 순간적으로 발생하는 엔진(미도시)의 회전 변동토오크와 압축기(203)에서 발생하는 회전 변동토오크에 대해서는 완충이 불가능하므로 회전 변동토오크에 의한 압축기(203)의 작동 소음이 증가되는 문제점이 있었다.
또한, 회전 변동토오크가 압축기(203)로 직접 전달되어 압축기(203)를 손상시키는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 회전 변동토오크를 감쇠시켜서 압축기의 작동소음과 손상을 방지할 수 있는 전자클러치의 디스크허브조립체를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 압축기(203)의 회전축(205)에 결합되며 필드코일조립체(220)의 전자기력 발생유무에 따라 풀리조립체(210)에 부착 및 이격되는 전자클러치의 디스크허브조립체(1)에 있어서, 상기 회전축(205)에 결합되는 허브(10)와; 상기 필드코일조립체(220)의 전자기력 발생유무에 따라 상기 풀리조립체(210)에 부착 또는 이격되는 디스크(20)와; 상기 허브(10)와 결합되는 이너스토퍼(50)와, 상기 이너스토퍼(50)의 둘레영역에 배치되어 상기 디스크(20)와 결합되 는 아웃터스토퍼(40)와, 양 단부영역이 상기 이너스토퍼(50)와 아웃터스토퍼(40)에 결합되며 원주방향으로 소정 간격으로 배치된 복수의 선형스프링(60)을 갖는 디스크스토퍼(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자클러치의 디스크허브조립체(1)에 의해 달성된다.
여기서, 상기 이너스토퍼(50)와 상기 아웃터스토퍼(40)는 플라스틱 재료로 사출성형되며, 상기 선형스프링(60)은 상기 이너스토퍼(50)와 상기 어웃터스토퍼에 인서트 결합되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 선형스프링(60)은 스프링강 또는 탄소섬유강으로 마련되는 것이 보다 바람직하다.
이때, 상기 선형스프링(60)은 곡선 형상을 갖는 것이 효과적이다.
한편, 상기 디스크(20)와 상기 이너스토퍼(50) 사이영역에서 원주방향을 따라 개재되는 복수의 댐퍼(70)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대해서 상세하게 설명한다. 이때, 디스크허브조립체(1)를 제외한 전자클러치(201)의 나머지 구성은 전술한 종래 전자클러치(201)의 구성과 거의 동일하므로 그 자세한 설명은 생략하고, 디스크허브조립체(1) 외의 구성요소에 대한 도면부호는 전술한 도 1의 도면부호를 이용한다.
도 3은 본 발명에 따른 전자클러치의 디스크허브조립체 분해사시도이고, 도 4는 도 3의 디스크허브조립체 결합상태의 사시도이며, 도 5는 도 4의 디스크허브조립체 정면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전자클러치의 디스크허브조립체(1)는 압축기(203)의 회전축(205)에 결합되는 허브(10)와, 필드코일조립체(220)의 전원인가 유무에 따라 풀리조립체(210)의 로터(213)에 부착 또는 이격되는 디스크(20)와, 디스크(20)와 로터(213)의 부착 상태에서 디스크(20)로 전달되는 풀리조립체(210)의 회전력을 허브(10)를 통해 압축기(203)의 회전축(205)으로 전달하는 디스크스토퍼(30)를 포함한다.
허브(10)는 압축기(203)의 회전축(205)에 결합되는 회전축결합부(11)와, 회전축결합부(11)의 둘레영역에 형성되어 후술할 디스크스토퍼(30)의 이너스토퍼(50) 중심영역에 결합되는 이너스토퍼결합부(13)를 가지고 있다. 그리고, 허브(10)의 회전축결합부(11) 중심에는 회전축결합부(11)를 관통하는 체결공(17)이 형성되어 있다. 이 허브(10)는 체결공(17)을 통해 회전축(205)의 암나사부에 체결되는 볼트(15) 등에 의해 회전축(205)에 고정 결합된다.
여기서, 허브(10)는 볼트(15) 등의 결합부품에 의해 이너스토퍼(50)와 상호 결합될 수도 있으며, 후술할 이너스토퍼(50)가 강화플라스틱으로 마련될 때 이너스토퍼(50)에 인서트 결합될 수 있다.
디스크(20)는 중앙에 허브통과구(21)를 갖는 소정 두께의 환형 금속판재로 마련된다. 디스크(20)의 둘레연부면에는 후술할 아웃터스토퍼(40)와의 상호 결합 을 위한 스토퍼결합공(23)이 둘레 방향을 따라 소정의 간격을 두고 형성되어 있다. 이 디스크(20)는 필드코일조립체(220)에 인가되는 전원에 의해 로터(213)에 전자기력이 발생하면 로터(213)에 부착되어 풀리조립체(210)의 회전력을 전달받는 것으로서, 로터(213)에 부착되는 디스크(20)의 부착면은 적어도 로터(213)의 부착면 대응하는 면적을 갖는 것이 원활한 회전력 전달을 위해 바람직하다.
한편, 디스크스토퍼(30)는 디스크(20)로부터 풀리조립체(210)의 회전력을 전달받는 아웃터스토퍼(40)와, 아웃터스토퍼(40)로 전달된 회전력을 회전축(205)으로 전달하는 이너스토퍼(50)와, 아웃터스토퍼(40)를 허브(10)에 대해 축선방향과 회전방향으로 탄성 지지하는 복수의 선형스프링(60)과, 디스크허브조립체(1)의 작동 충격과 소음을 완충시키는 댐퍼(70)를 포함한다.
아웃터스토퍼(40)는 중앙에 이너스토퍼수용공간(41)이 형성되어 있는 환형상의 판상부재로 마련된다. 이때, 아웃터스토퍼(40)의 둘레영역은 적어도 디스크(20)의 둘레영역에 대응하는 것이 디스크(20)와의 원활한 부착을 위해 바람직하다. 이 아웃터스토퍼(40)의 둘레연부면에는 리벳 등의 결합부품(43)을 이용하여 디스크(20)와 상호 결합되기 위한 디스크결합공(45)이 디스크(20)의 스토퍼결합공(23)에 대응하도록 형성되어 있다. 그리고, 아웃터스토퍼(40)의 내향 연부면에는 선형스프링(60)의 외측 단부영역이 결합되는 스프링결합부(47)가 둘레방향을 따라 소정의 간격을 두고 형성되어 있다. 이러한 아웃터스토퍼(40)는 소정 두께의 금속판재나 강화플라스틱 재료를 이용하여 마련될 수 있다.
그리고, 이너스토퍼(50)는 아웃터스토퍼(40)의 이너스토퍼수용공간(41)에 동심적으로 수용되는 원형 판재로 마련된다. 이 이너스토퍼(50)의 둘레영역에는 댐퍼(70)가 결합되는 댐퍼결합부(51)와, 선형스프링(60)의 내측 단부영역이 결합되는 스프링결합부(53)가 둘레방향을 따라 소정의 간격을 두고 형성되어 있다. 이 이너스토퍼(50)는 아웃터스토퍼(40)와 마찬가지로 소정 두께의 금속판재나 강화플라스틱 재료를 이용하여 마련될 수 있다.
여기서, 이너스토퍼(50)의 중앙에는 허브(10)가 고정 결합되는데, 이너스토퍼(50)가 강화플라스틱 재료로 마련될 경우에는 전술한 바와 같이, 허브(10)는 이너스토퍼(50)의 사출 성형시 인서트 결합될 수 있다. 물론, 이너스토퍼(50)가 금속재로 마련되거나 강화플라스틱으로 마련되어도 별도의 결합구조에 의해 허브(10)를 이너스토퍼(50)의 중앙에 고정 결합할 수 있다.
한편, 선형스프링(60)은 양단부가 아웃터스토퍼(40) 및 이너스토퍼(50)의 스프링결합부(47,53)에 결합된 상태로 원주방향을 따라 소정의 간격을 두고 배치되어 있다.
이들 선형스프링(60)은 디스크허브조립체(1)의 회전밸런스를 고려하여 디스크스토퍼(30)의 원주방향을 따라 상호 등간격으로 배치된 적어도 3개 이상의 선형스프링(60)으로 마련되는 것이 바람직하다. 이때, 선형스프링(60)의 재질은 디스 크허브조립체(1)의 회전 과정에서 발생하는 회전토오크와 비틀림토오크를 비롯하여 여타 외력에 대해 충분한 강성을 갖는 스프링강이나 탄소섬유강 재질로 마련되는 것이 효과적이다.
그리고, 이들 선형스프링(60)은 디스크허브조립체(1)의 회전 과정에서 발생하는 회전토오크와, 디스크(20)와 로터(213)가 부착된 상태에서 디스크허브조립체(1)가 회전할 때 이너스토퍼(50)와 아웃터스토퍼(40)간에 발생하는 회전토오크 및 비틀림토오크를 완충작용에 의해 효과적으로 감쇠시킬 수 있도록 중공 관상의 실린더스프링이나 비중공의 와이어스프링으로 마련되는 것이 바람직하다.
이때, 선형스프링(60)의 단면은 비틀림토오크에 원활하게 대응할 수 있도록 원형 단면으로 마련되는 것이 바람직하며, 여건에 따라 다각형 단면 형상을 가질 수도 있다.
또한, 이들 선형스프링(60)은 디스크허브조립체(1)의 회전시 이너스토퍼(50)와 아웃터스토퍼(40)간에 발생하는 회전토오크 및 비틀림토오크에 보다 효과적으로 대응할 수 있도록 소정 반경을 갖는 곡선형상을 갖는 것이 바람직하다. 혹은, 길이방향의 적어도 일영역에서 굴곡된 형상을 갖는 선형스프링(60)으로 마련될 수도 있다.
또는, 디스크허브조립체(1)의 회전력 크기에 따라서 선형스프링(60)의 형상은 전술한 곡선 형상 및 굴곡진 형상 외에 직선형상의 선형스프링(60)으로 마련될 수도 있다.
이러한 선형스프링(60)은 아웃터스토퍼(40)와 이너스토퍼(50)가 강화플라스 틱으로 사출 성형될 경우 아웃터스토퍼(40) 및 이너스토퍼(50)의 스프링결합부(47,53)에 인써트 결합될 수 있다. 이에 의해, 선형스프링(60)의 조립공정을 간단하게 할 수 있다.
물론, 아웃터스토퍼(40)와 이너스토퍼(50)가 금속재로 마련되거나 강화플라스틱으로 마련되어도 도 6과 같이, 선형스프링(60)의 양 단부영역에 스토퍼결합부(61)를 형성하고 이 스토퍼결합부(61)에 대응하도록 아웃터스토퍼(40)와 이너스토퍼(50)에 각각 스프링결합공(미도시)을 형성하여 볼트나 리벳 등의 결합부품(63)으로 선형스프링(60)을 결합할 수 있다.
한편, 댐퍼(70)는 이너스토퍼(50)의 댐퍼결합부(51)에 결합되는 고정부(71)와, 디스크(20)와 이너스토퍼(50) 사이에서 댐핑작용하는 댐핑부(73)가 고무재료로 일체로 형성된 구조를 가지고 있다. 이 댐퍼(70)는 디스크허브조립체(1)의 작동 과정에서 발생하는 충격을 완충시킴과 동시에, 디스크(20)와 로터(213)의 이격시 발생하는 소음을 흡수한다. 여기서, 댐핑부(73)의 두께를 조절하면 디스크(20)와 로터(213)의 이격 시 발생하는 소음의 크기에 적절하게 대응할 수 있다.
이러한 구성에 의해서, 본 발명에 따른 디스크허브조립체(1)는 전자클러치(201)의 필드코일조립체(220)에 전원이 인가되어 필드코일(221)에서 발생된 전자기력이 로터(213)에 전달되면 디스크(20)가 풀리조립체(210)의 로터(213)에 부착된다.
이에 의해, 디스크허브조립체(1)가 풀리조립체(210)와 함께 회전하고, 이 회전력은 디스크허브조립체(1)의 디스크(20)와 허브(10)를 통해 허브(10)에 결합된 압축기(203)의 회전축(205)을 회전시킴으로써, 압축기(203)가 구동된다.
이때, 디스크(20)가 로터(213)에 부착되는 과정에서 발생하는 축방향의 충격과 회전토오크는 선형스프링(60)에서 작용하는 축 방향 및 회전방향의 완충작용에 의해 감쇠된다. 또한, 차량 엔진(미도시)의 폭발력에 의해 순간적으로 회전 변동토오크가 발생할 때, 선형스프링(60)이 도 5와 같이 완충 작용하여 회전방향의 충격을 완충시킴으로써, 회전 변동토오크의 변동성이 선형스프링(60)으로 흡수된다. 이에 의해, 압축기(203)의 손상을 방지할 수 있으며, 변동토오크에 의한 소음을 현격하게 감소시킬 수 있다.
한편, 전자클러치(201)의 필드코일조립체(220)에 전달되는 전원이 차단되면, 필드코일(221)에서 전자기력이 사라지면서 선형스프링(60)의 탄발력에 의해 디스크허브조립체(1)의 디스크(20)가 풀리조립체(210)의 로터(213)로부터 이격된다. 이에 의해, 풀리조립체(210)가 회전하여도 디스크허브조립체(1)는 회전이 정지되고, 디스크허브조립체(1)의 회전이 정지됨으로써, 압축기(203)의 구동이 정지된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 전자클러치의 디스크허브조립체(1)는 축방향 및 회전방향에 대한 완충작용이 이루어짐으로써, 축방향 충격의 감쇠와 함께, 엔진(미도시)에서 발생하는 회전 변동토오크를 효과적으로 감쇠시킬 수 있다. 이에 의해, 변동토오크에 의한 압축기(203)의 작동소음과 손상을 방지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 회전 변동토오크를 감쇠시켜서 압축기의 작동소음과 손상을 방지할 수 있는 전자클러치의 디스크허브조립체가 제공된다.

Claims (5)

  1. 압축기(203)의 회전축(205)에 결합되며 필드코일조립체(220)의 전자기력 발생유무에 따라 풀리조립체(210)에 부착 및 이격되는 전자클러치의 디스크허브조립체(1)에 있어서,
    상기 회전축(205)에 결합되는 허브(10)와;
    상기 필드코일조립체(220)의 전자기력 발생유무에 따라 상기 풀리조립체(210)에 부착 또는 이격되는 디스크(20)와;
    상기 허브(10)와 결합되는 이너스토퍼(50)와, 상기 이너스토퍼(50)의 둘레영역에 배치되어 상기 디스크(20)와 결합되는 아웃터스토퍼(40)와, 양 단부영역이 상기 이너스토퍼(50)와 아웃터스토퍼(40)에 결합되며 원주방향으로 소정 간격으로 배치된 복수의 선형스프링(60)을 갖는 디스크스토퍼(30)를 포함하며,
    상기 이너스토퍼(50)와 상기 아웃터스토퍼(40)는 플라스틱 재료로 사출성형되며, 상기 선형스프링(60)은 상기 이너스토퍼(50)와 상기 아웃터스토퍼(40)에 인서트 결합되는 것을 특징으로 하는 전자클러치의 디스크허브조립체.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 선형스프링(60)은 스프링강 또는 탄소섬유강으로 마련되는 것을 특징으로 하는 전자클러치의 디스크허브조립체.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 선형스프링(60)은 곡선 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 전자클러치의 디스크허브조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 디스크와 상기 이너스토퍼(50) 사이영역에서 원주방향을 따라 개재되는 복수의 댐퍼(70)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자클러치의 디스크허브조립체.
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