KR101793598B1 - 압축기의 동력전달장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 엔진으로부터 전달받은 회전력을 압축기에 전달하기 위한 압축기의 동력전달장치에 관한 것이다. 본 발명은 압축기에 설정치 이상의 토크가 가해지면 허브에 결합된 너트가 나사산을 따라 하강이동하면서 동력전달부에 고정되어 있는 리미터를 소성변형시켜 엔진의 구동력이 구동축으로 전달되는 것을 차단하게 된다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 리미터가 좌굴되는 현상을 이용함으로써, 리미터의 내구성을 향상시킬 수 있고, 피로현상에 의한 리미터의 오작동을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

압축기의 동력전달장치 {Power Transmission Apparatus of a Compressor}

본 발명은 차량의 공조장치에서 사용되는 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 엔진으로부터 전달받은 회전력을 압축기에 전달하기 위한 압축기의 동력전달장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 압축기는 엔진의 구동력을 벨트를 통해 전달받아 냉매를 압축하는 것으로, 압축기의 구동이 필요로 할 때 구동력을 클러치의 단속에 의해 전달받는다.

최근에는, 냉방상태에 따라 필요한 동력을 조절할 수 있는 가변용량형 압축기(variable compressor)가 많이 사용되고 있는데, 이러한 가변용량형 압축기는 엔진으로부터 압축기로 전달되는 구동력을 단속하는 클러치가 필요하지 않다.

이러한 압축기에 있어서, 압축기에 설정치 이상의 부하가 발생할 경우, 즉, 통상의 전달 토크보다 더 큰 과부하 토크가 발생하면, 압축기의 중심축이 회전하지 않아 엔진의 구동력을 받아 회전하는 풀리가 함께 멈추게 되는 상황이 발생하게 된다. 이때, 엔진에 의해 구동되는 벨트는 풀리 위에서 계속 미끄러지게 되므로, 벨트에 마모가 생기고 이때 발생하는 저항열에 의해 벨트가 파단되는 문제점이 발생하게 된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 압축기에는 과부하 작용시 동력전달을 차단할 수 있는 동력전달장치가 구비된다.

도 1에는 종래 기술에 의한 압축기의 동력전달장치의 구성이 분해사시도로 도시되어 있다. 도면에 도시된 바에 의하면, 압축기에는 엔진의 구동력을 받아 회전하는 풀리(1)가 구비된다. 상기 풀리(1)의 외주면에는 엔진에 의해 구동되는 벨트(미도시)가 연결되어, 상기 풀리(1)는 엔진으로부터 전달된 구동력에 의해 회전된다. 상기 풀리(1)는 대략 중공형의 원통형상으로 스틸재질로 만들어진다.

상기 풀리(1)의 내주면에는 베어링(2)이 설치된다. 상기 베어링(2)은 상기 풀리(1)를 회전가능하도록 지지해주는 역할을 한다. 상기 풀리(1)의 내주면에는 리미터(3)가 설치된다. 상기 리미터(3)는 알루미늄 등의 금속재료나 플라스틱 재료로 형성된다. 상기 리미터(3)는 압축기에 설정치 이상의 토크가 발생되는 경우에, 그 일부가 파손되어 상기 풀리(1)와 아래에서 설명될 허브(6) 사이의 동력 전달을 차단하는 역할을 한다.

이를 위해 상기 리미터(3)에는 다수개의 파단부(5)가 형성된다. 상기 파단부(6)는 일정 기준 이상의 토크가 작용하게 되면 파단되는 부분이다. 상기 리미터(3)는 리벳(R)에 의해 아래에서 설명될 동력전달부(8)와 연결된다.

상기 리미터(3)는 허브(6)와 결합된다. 상기 허브(6)는 상기 리미터(3)와 결합되어 함께 회전하게 되고, 이와 동시에 상기 허브(6)에는 상기 압축기의 구동축(도시되지 않음)이 결합되어 상기 구동축을 회전시키는 역할을 하게 된다.

상기 풀리(1)에는 동력전달부(8)가 볼트(B)에 의해 체결된다. 상기 동력전달부(8)는 상기 토크의 변화에 따른 충격을 흡수하기 위한 것으로, 도시된 바와 같이 상기 리미터(3)와 결합되어 함께 회전하게 된다.

이때, 상기 동력전달부(8)는 고무재질의 탄성부(8a)와, 상기 탄성부(8a)를 감싸는 하우징(8b)으로 구성되는데, 상기 하우징(8b)은 스틸과 같은 금속재질로 만들어진다.

다음으로 상술한 바와 같은 구성을 가지는 압축기의 동력전달장치의 동작을 설명하도록 한다.

엔진으로부터 벨트를 통해 구동력을 전달받은 풀리(1)가 회전하게 되면 회전토크가 발생되고, 이러한 회전토크는 동력전달부(8)를 거쳐 상기 리미터(3)로 전달되며, 상기 리미터(3)와 연결된 허브(6)를 통해 압축기의 구동축을 회전시키게 된다.

이때, 압축기에 설정치 이상의 부하가 발생하거나 압축기가 손상되어 구동축의 회전이 멈추게 되면, 상기 리미터(3)에는 엔진으로부터 전달되는 동력에 의해 토크가 발생하게 된다. 그리고 이러한 토크가 일정 기준이상을 초과하는 경우, 상기 리미터(3)의 파단부(5)가 파단된다. 이와 같이 되면, 상기 구동축과 연결된 허브(6)는 회전을 멈추게 되고, 상기 풀리(1)는 허브(6)와 무관하게 엔진의 구동력에 의해 계속 회전을 하게 되므로, 압축기의 동력전달장치의 고장이 방지될 수 있다.

그러나 이와 같은 종래 기술에 의한 압축기의 동력전달장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

상기 리미터(3)는 엔진으로부터 전달되는 동력이 일정 기준이상을 초과하는 경우, 파단부(5)가 소성변형하지 않고 취성에 의해 파단되는 특성을 사용한 것인데, 이러한 형상의 파단부(5)는 엔진의 변동 토크가 선정된 토크의 50% 이상을 상회하는 경우, 피로(fatigue)에 의해 상기 파단부(5)가 오작동하는 문제가 발생하는 경우가 생기는 문제점이 있다.

즉, 엔진의 변동 토크에 의해 상기 파단부(5)에 피로에 의해 선정된 토크 이하에서 상기 파단부(5)가 파단되는 것이다. 특히 최근에는 엔진의 소형화와 엔진의 출력 개선을 위해 엔진의 변동 토크가 심해지고 있기 때문에 이러한 문제는 더욱 심각해 지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 지속적인 엔진의 토크변화에 무관하게 설정된 토크 이상이 전달되는 경우 엔진으로부터의 동력을 차단하는 압축기의 동력전달장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적의 본 발명은, 엔진으로부터 전달된 구동력에 의해 회전되는 풀리에 결합되어 함께 회전하며 엔진구동력을 압축기의 구동축으로 전달하는 동력전달부와, 외주부가 상기 동력전달부에 고정되고, 상기 외주부의 내측에 다수개의 경사부로 일정길이 형성되어 상기 동력전달부와 함께 회전하고 압축기에 설정치 이상의 토크가 가해지면 상기 경사부가 소성 변형되어 엔진의 구동력이 상기 구동축에 전달되는 것을 차단하는 리미터, 상기 리미터로부터 회전력을 전달받고, 압축기에 설정치 이상의 토크 발생하면 상기 리미터의 경사부가 소성변형되도록, 내측에 나사산이 형성되는 너트, 그리고 외측에 나사산이 형성되어 상기 너트와 결합하고, 상기 구동축과 연결되어 상기 너트로 전달된 회전력을 상기 구동축에 전달하는 허브를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

그리고, 상기 리미터의 경사부 끝단은 상기 너트의 하단부와 면압에 의해 접촉하여 회전하는 것을 기술적 특징으로 한다.

이때, 상기 외주부와 경사부가 맞닿는 지점에는 목부가 오목하게 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 압축기의 동력전달장치에 의하면, 부분적인 원뿔형상의 리미터가 좌굴되는 현상을 이용함으로써, 리미터의 내구성을 향상시킬 수 있고, 피로현상에 의한 리미터의 오작동을 방지할 수 있는 효과가 있다.

그리고 압축기 고착에 따라 파손되는 부품이 리미터로 한정되어, 압축기 수리가 용이하고 수리 비용 또한 절감되는 효과가 있다.

아울러 리미터의 내측에 형성된 경사부가 너트에 의해 소성변형되기 때문에, 리미터가 소성변형하도록 요구되는 토크와 실제 리미터가 소성변형하는 동작토크와의 차이가 크지 않게 되는 효과를 가진다.

도 1은 종래기술에 의한 압축기의 동력전달장치의 구성을 보인 분해사시도,
도 2는 본 발명에 의한 압축기의 동력전달장치의 구성을 보인 분해사시도,
도 3은 본 발명에 의한 압축기의 동력전달장치의 구성을 보인 사시도.

이하 본 발명에 의한 압축기의 동력전달장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 도 2는 본 발명에 의한 압축기의 동력전달장치의 구성을 보인 분해사시도이고, 도 3은 본 발명에 의한 압축기의 동력전달장치의 구성을 보인 사시도이다.

도면에 도시된 바에 의하면, 엔진으로부터 동력을 전달받는 풀리(도시되지 않음)에 결합되는 동력전달부(30)는, 인너링(35)과 아우터링(31), 그리고 상기 인너링(35)과 아우터링(31) 사이에 삽입되는 충격흡수부(33)로 구성된다. 상기 동력전달부(30)는 엔진으로부터 압축기로 동력이 전달되는 과정에서 발생하는 충격을 흡수하는 역할을 한다.

상기 인너링(35)은 후술할 리미터(50)가 연결되는 것으로, 대략적인 링모양으로 형성된다. 상기 인너링(35)의 내측에는 원판모양의 안착부(36)가 형성된다. 상기 안착부(36)는 후술할 리미터(50)의 외주부(51)가 결합되는 곳이다.

상기 인너링(35)의 외곽에는 아우터링(31)이 결합된다. 상기 아우터링(31)은 상기 인너링(35)을 소정 거리 이격된 상태로 감싸도록 구비된다. 상기 아우터링(31)은 대략 링모양으로 형성되며, 상기 아우터링(31)의 외측에는 원판모양의 댐퍼플랜지(32)가 형성된다. 상기 댐퍼플랜지(32)의 원주 방향으로 따라 다수 개의 홈이 형성되는데, 상기 홈을 통해 상기 아우터링(31)은 풀리와 결합하게 된다.

상기 인너링(35)과 아우터링(35) 사이에는 충격흡수부(33)가 구비된다. 상기 충격흡수부(33)는 고무재질로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 인너링(35)과 아우터링(31) 사이에 인젝션 몰딩되어 구비된다. 물론 상기 충격흡수부(33)는 반드시 고무재질로 되어야 하는 것은 아니며, 탄성을 가지는 다른 적합한 재질이라면 어떤 것이라도 상관없다. 상기 충격흡수부(33)는 인너링(35)과 아우터링(31) 사이에 게재되어 엔진으로부터 압축기로 동력이 전달되는 과정에서 발생하는 충격을 흡수한다.

상기 동력전달부(30)에는 리미터(50)가 결합된다. 상기 리미터(50)는 압축기에 설정치 이상의 토크가 발생될 경우에, 소성변형되어 풀리와 아래에서 설명될 허브(20) 사이의 동력 전달을 차단하는 역할을 하는 것으로, 얇은 판재계열의 금속성 재질로, 외측에는 링 형상의 외주부(51)와 상기 외주부(51)의 내측에는 상기 리미터(50)의 중심방향으로 경사진 다수개의 경사부(53)가 일정길이 형성된다.

상기 외주부(51)에서 경사부(53)가 연장되기 시작하는 곳에는 목부(54)가 오목하게 형성된다. 상기 목부(54)가 형성됨으로 인해 상기 압축기에 설정치 이상의 토크가 가해지면 상기 리미터(50)에 가해지는 하중이 상기 목부(54)에 집중되기 때문에, 상기 경사부(53)가 목부(54)를 중심으로 소성변형되는 것이 원활해지게 된다.

상기 외주부(51)는 상기 동력전달부(30)의 인너링(35) 안착부(36)에 결합된다. 본 발명의 실시예에서는 상기 외주부(51)가 상기 안착부(36)에 리벳(40)에 의해 리벳팅되도록 구성하였으나, 반드시 이러한 구성에 한정될 필요는 없다. 상기 외주부(51)가 안착부(36)에 고정되기 위한 결합이라면 어떠한 구성이든 무방하다.

상기 리미터(50)는, 풀리로부터의 변동 토크를 잘 흡수할 수 있는 카본플라스틱(carbon plastic), 서스(SUS), 스틸판재(steel plate), 스프링코일(spring coil), 스프링강 등의 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 리미터(50)와 결합하는 너트(60)는 대략 링 형상으로 내측(63)에는 풀리의 회전방향으로 나사산이 형성된다. 상기 리미터(50)의 경사부(53) 끝단과 너트(60)는 면압에 의해 결합된다. 즉 압축기가 정상적으로 동작하는 경우 상기 동력전달부(30)로 전달되는 동력은 상기 리미터(50)의 경사부(53) 끝단과 너트(60)의 하단부(61)가 면압에 의해 결합되어 압축기로 동력이 전달된다.

그러나 압축기에 설정 토크 이상이 가해지면, 상기 너트(60)의 하단부(61)가 상기 리미터(50)의 경사부(53) 끝단을 눌러 상기 리미터(50)가 소성변형되게 하여 동력전달부(30)에서 압축기로 동력이 전달되는 것을 차단하게 된다.

다음으로 상기 너트(60)는 허브(20)에 나사결합된다. 상기 허브(20)는 대략 중공의 원통형상으로 형성되며, 상기 허브(20)의 중간에는 원판 모양의 원판부(21)가 형성된다. 그리고 상기 원판부(21)가 형성된 상측(도면을 기준으로 좌측) 중앙에는 나사가 형성된 나사부(25)가 돌출되어 형성된다. 상기 나사부(25)에 상기 너트(60)의 내측(61)과 결합된다.

상기 나사부(25)가 형성된 반대쪽에는 결합돌기(23)가 돌출되어 형성된다. 상기 결합돌기(23)에는 압축기의 구동축(도시되지 않음)이 결합되어, 상기 동력전달부(30)로부터 전달되는 동력을 전달받아 압축기가 구동하게 된다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 압축기의 동력전달장치의 동작에 대해 상세하게 설명한다.

먼저 상기 동력전달장치에 의해 동력이 전달되는 과정에 대해 설명한다. 자동차의 엔진의 회전력이 벨트를 통해 풀리로 전달되면, 상기 풀리와 연결된 상기 동력전달부(30)로 동력이 전달된다. 상기 동력전달부(30)로 전달된 동력은 상기 동력전달부의 인너링(35)과 결합된 리미터(50)로 전달된다.

이때 상기 리미터(50)의 경사부(53) 끝단과 상기 너트(60)의 하단부(61)가 면압에 의해 결합되어 있기 때문에 상기 리미터(50)가 미끄러지지 않고 동력이 너트(60)로 전달된다. 그리고 상기 너트(60)와 결합된 허브(20)를 회전시키게 되고, 상기 허브(20)와 결합된 압축기의 구동축이 회전하게 되므로 압축기로 동력이 전달되어 압축기가 구동하게 된다.

다음으로 압축기에 이상적인 과다 토크가 가해지거나, 압축기가 이상적인 이유로 상기 허브가 회전하지 않고 고착되는 경우, 동력이 차단되는 과정에 대해 상세하게 설명한다.

이러한 경우에도 자동차의 엔진을 통해 전달되는 회전력은 벨트를 통해 풀리로 전달되고, 상기 풀리와 연결된 상기 동력전달부(30)로 동력이 전달된다. 상기 동력전달부(30)로 전달된 동력은 상기 동력전달부(30)의 인너링(35)에 리벳팅으로 고정된 리미터(50)로 전달된다. 그리고 상기 리미터(50)로 전달된 동력을 상기 리미터(50)와 면압에 의해 결합된 너트(60)로 전달된다.

그러나 압축기가 고착된 경우에는 상기 허브(20)가 회전하지 못하게 된다. 따라서 상기 너트(60)는 엔진으로부터 전달된 동력에 의해 계속하여 회전하게 되고, 상기 허브(20)의 나사부(25)에 형성된 나사산을 따라 아래쪽(도 2를 기준으로 우측)으로 이동하게 된다.

예를 들어 설명하면, 풀리로부터의 회전력이 시계방향으로 전달되고, 나사부(25)와 너트(60)가 오른나사로 형성되어 있다면, 상기 허브(20)가 회전하지 못하기 때문에 상기 너트(60)는 시계방향으로 회전하게 되고, 따라서 나사부(25)를 따라 시계방향으로 회전하면서 하강이동하게 되는 것이다.

이때 상기 너트(60)의 하단부(61)가 상기 리미터(50)의 경사부(53) 끝단을 누르게 되는데 처음 어느 정도는 상기 리미터(50)가 탄성 영역에서 탄성 변형을 하게 되지만, 상기 너트(60)가 상기 리미터(50)를 누르는 하중이 일정량 이상으로 가해지게 되면, 상기 리미터(50)는 탄성 영역을 넘어서 소성 변형하게 된다.

즉, 상기 리미터(50)의 경사부(53)에 일정량 이상의 하중이 가해지게 되어 상기 리미터(50)의 경사부(53)가 안쪽으로 뒤집히게 된다. 특히 상기 경사부(53)에 형성된 목부(54)에 하중이 집중되게 되어 상기 경사부(53)가 소성변형되는 것이 원활해진다.

그리고 상기 리미터(50)의 경사부(53)의 끝단이 구속되어 있지 않기 때문에, 상기 리미터(50)가 소성변형하도록 요구되는 토크와 실제 상기 리미터(50)가 소성변형하는 동작토크와의 차이가 거의 동일하게 되는 효과를 가진다.

본 발명의 권리는 위에서 설명한 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

20:허브 21:원판부
23:결합돌기 25:나사부
30:동력전달부 31:아우터링
33:충격흡수부 35:인너링
40:리벳 50:리미터
51:외주부 53:경사부
54:목부 60:너트
61:하단부

Claims (3)

1. 엔진으로부터 전달된 구동력에 의해 회전되는 풀리에 결합되어 함께 회전하며 엔진구동력을 압축기의 구동축으로 전달하는 동력전달부(30)와;
   외주부(51)가 상기 동력전달부(30)에 고정되고, 상기 외주부(51)의 내측에 다수개의 경사부(53)로 일정길이 형성되어 상기 동력전달부(30)와 함께 회전하고 압축기에 설정치 이상의 토크가 가해지면 상기 경사부(53)가 소성 변형되어 엔진의 구동력이 상기 구동축에 전달되는 것을 차단하는 리미터(50);
   상기 리미터(50)로부터 회전력을 전달받고, 압축기에 설정치 이상의 토크 발생하면 상기 리미터(50)의 경사부(53)가 소성변형되도록, 내측(63)에 나사산이 형성되는 너트(60); 그리고
   외측에 나사산이 형성되어 상기 너트(60)와 결합하고, 상기 구동축과 연결되어 상기 너트(60)로 전달된 회전력을 상기 구동축에 전달하는 허브(20)를 포함하는 압축기의 동력전달장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 리미터(50)의 경사부(53) 끝단은 상기 너트(60)의 하단부(61)와 면압에 의해 접촉하여 회전하는 압축기의 동력전달장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 외주부(51)와 경사부(53)가 맞닿는 지점에는 목부(54)가 오목하게 형성되는 압축기의 동력전달장치.
   

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