KR102168451B1 - 압축기용 전자 클러치 - Google Patents

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KR102168451B1
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Abstract

본 발명은 차량의 엔진 동력을 전달받아 회전하는 풀리조립체(10)와, 전원 인가에 따라 전자기력을 발생시키는 필드코일조립체(20)와, 상기 필드코일조립체(20)의 전자기력 발생에 따라 상기 풀리조립체(10)에 부착되어 상기 풀리조립체(10)의 회전력을 압축기(40)의 회전축(45)으로 전달하는 디스크허브조립체(100)를 포함하는 압축기용 전자 클러치에 있어서, 상기 디스크허브조립체(100)는, 상기 압축기(40)의 회전축(45)에 결합되는 허브(110)와, 상기 허브(110)에 결합되는 이너 링(120)과, 상기 이너 링(120)의 외측 둘레에 배치되는 아우터 링(130)과, 상기 아우터 링(130)에 체결 수단(135)을 통해 결합되되 상기 풀리 조립체(10)에 흡착 또는 이격되는 디스크(140)와, 상기 이너 링(120)과 아우터 링(130) 사이에 충전되어 상기 이너 링(120)과 아우터 링(130)을 댐핑 가능하게 연결하는 탄성체 재질의 댐퍼(150)를 포함하고, 상기 아우터 링(130)에는 상기 디스크(140)와 풀리조립체(10) 사이의 슬립 발생시 상기 체결 수단(135)을 통해 전달된 열이 상기 댐퍼(150)로 전달되는 것을 지연시키기 위한 슬롯(160)이 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기용 전자 클러치를 개시한다.

Description

압축기용 전자 클러치 {ELECTROMAGNETIC CLUTCH FOR COMPRESSOR}
본 발명은 차량 엔진의 동력을 공조 장치의 압축기에 선택적으로 전달하기 위한 압축기용 전자 클러치에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 공조장치에서 사용되는 압축기는 증발기로부터 증발이 완료된 냉매를 흡입하여 액화하기 쉬운 고온과 고압상태로 만들어 응축기로 전달하는 기능을 수행한다.
이러한 차량용 공조장치의 압축기는 전자 클러치를 통해 차량 엔진의 구동력을 전달받아 동작되며, 전자 클러치는 전원 인가 여부에 따라 엔진의 동력을 선택적으로 전달한다.
도 1은 일반적인 구조의 압축기용 전자 클러치의 구성을 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 디스크허브조립체의 평면도 및 단면도로서 마찰열의 전달 과정을 나타내고 있다.
압축기용 전자 클러치는 자동차의 엔진 동력을 전달받아 회전하는 풀리조립체(10)와, 전원 인가에 따라 전자기력을 발생하는 필드코일조립체(20)와, 필드코일조립체(20)의 전자기력 발생 유무에 따라 풀리조립체(10)에 부착 또는 이격되어 압축기(40)의 구동을 단속하는 디스크허브조립체(30)를 포함한다.
풀리조립체(10)는 압축기(40)의 하우징(47) 둘레영역에 회전 가능하게 설치되는 로터(11)와, 로터(11)의 둘레영역에 결합되어 엔진(미도시)으로부터 벨트(미도시) 등을 통해 전달되는 동력에 의해 로터(11)와 함께 회전하는 풀리(13)를 포함한다.
필드코일조립체(20)는 로터(11) 내측에 수용되어 전원 인가에 따라 전자기력을 발생하는 필드코일(21)과, 압축기(40)의 하우징(47)에 고정되어 필드코일(21)을 지지하는 필드코일고정부재(23)를 포함하는 구성을 갖는다.
디스크허브조립체(30)는 압축기(40)의 회전축(45)에 결합되는 허브(31)와, 허브(31)에 체결 수단(32, 예를 들어 리벳)에 의해 결합되는 이너 링(33, inner ring)과, 이너 링(33)의 외측 둘레에 배치되는 아우터 링(35, outer ring)과, 아우터 링(35)에 체결 수단(36, 예를 들어 리벳)을 통해 결합되는 판상의 디스크(37)와, 이너 링(33)과 아우터 링(35) 사이의 충전 공간에 충전되어 이너 링(33)과 아우터 링(35)을 상호 댐핑 작용 가능하게 연결하는 탄성체(예를 들면, 고무) 재질의 댐퍼(38)를 포함한다.
이러한 구성을 갖는 압축기용 전자클러치의 작동에 의한 압축기(40)의 구동 및 정지 작용을 살펴본다.
필드코일조립체(20)에 전원이 인가되어 필드코일(21)에 전자기력이 발생하면, 아우터 링(35)에 결합된 디스크(37)가 풀리조립체(10)의 로터(11)에 부착(도 1의 화살표 "A" 방향으로 이동하여 부착)된다. 이에 의해 압축기(40)의 회전축(45)과 연결된 디스크허브조립체(30)가 풀리조립체(10)와 함께 회전함으로써 압축기(40)가 구동된다. 다시 말해서 디스크(37)가 풀리 조립체(10)의 로터(11)에 부착되는 경우 디스크(37)와 로터(11)가 같이 회전하게 된다.
댐퍼(38)는 디스크허브조립체(30)의 디스크(37)가 풀리조립체(10)의 로터(11)에 부착되는 과정에서 발생되는 충격과, 부착된 상태에서 엔진으로부터 전달되는 변동 토크를 완화시키는 기능을 한다.
디스크(37)가 풀리조립체(10)의 로터(11)에 부착되는 경우, 디스크(37)는 정지 상태에서 갑자기 회전 상태로 급변하게 되어 상당한 충격을 받게 되는데, 댐퍼(38)가 이러한 충격을 완화시키는 것이다. 즉, 상기 디스크(37)의 회전에 의해 아우터 링(35)이 회전하고 그 회전력은 댐퍼(38)에 의해 이너 링(33)이 회전되는데, 이때 댐퍼(38)가 회전력을 전달할 때 전단 변형되며 충격을 흡수해주므로 허브(31)에 결합된 회전축(45)으로 충격이 전달되는 것이 완화된다.
하지만 압축기(40)의 이상 동작에 의해 압축기(40)의 회전축(45)에 과도한 토크가 작용할 경우 디스크(37)와 로터(11) 사이에 마찰력이 부족하여 디스크(37)와 로터(11) 사이에 슬립 현상이 발생하게 된다. 이러한 슬립 현상에 의해 회전축(45)이 제대로 회전하지 못하게 되며, 이러한 현상이 지속될 경우 디스크(37)와 로터(11) 사이의 마찰면에서 과도한 열이 발생하게 되어 마찰면이 타버리는 현상이 일어나게 된다. 이러한 현상을 방지하기 위해 필드코일(21)에 온도퓨즈(thermal fuse)를 설치한 기술이 제안된 바 있다. 이에 따르면 마찰면에서 과도한 열이 발생할 경우 온도퓨즈가 작동하여 필드코일(21)의 전류를 차단시킴으로써 디스크(37)와 로터(11) 사이가 분리되게 된다.
한편 상기와 같은 슬립 현상이 발생하는 경우, 마찰열은 도 2에 도시된 화살표와 같이 디스크(37)를 거쳐 체결 수단(36)을 통해 아우터 링(35)으로 전달되고, 아우터 링(35)의 열이 댐퍼(38)로 전달되어 댐퍼(38)의 온도가 상승하게 된다. 슬립 현상이 지속되어 댐퍼(38)가 과열되는 경우 댐퍼(38)가 파손되는 경우가 발생할 수 있다. 더욱이 온도퓨즈가 작동하여 전류를 차단시키기 전에 댐퍼(38)가 파손되는 경우가 발생할 수 있으며, 이로 인해 아우터 링(35) 및 디스크(37)가 이너 링(33)으로부터 분리되어 주변 부품들에 충격을 가하며 열을 발생시킬 수 있다. 이러한 현상으로 심해지는 경우 엔진 부분까지 파손이 발생할 위험이 있다.
공개특허공보 제10-2009-0062002호 (2009.06.17)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 슬립 현상 발생시에 디스크와 풀리 사이의 마찰열이 디스크허브조립체의 댐퍼로 전달되는 것을 지연시켜 과열 현상으로 인한 댐퍼의 파손을 지연시키거나 최소화하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 차량의 엔진 동력을 전달받아 회전하는 풀리조립체(10)와, 전원 인가에 따라 전자기력을 발생시키는 필드코일조립체(20)와, 상기 필드코일조립체(20)의 전자기력 발생에 따라 상기 풀리조립체(10)에 부착되어 상기 풀리조립체(10)의 회전력을 압축기(40)의 회전축(45)으로 전달하는 디스크허브조립체(100)를 포함하는 압축기용 전자 클러치에 있어서, 상기 디스크허브조립체(100)는, 상기 압축기(40)의 회전축(45)에 결합되는 허브(110)와, 상기 허브(110)에 결합되는 이너 링(120)과, 상기 이너 링(120)의 외측 둘레에 배치되는 아우터 링(130)과, 상기 아우터 링(130)에 체결 수단(135)을 통해 결합되되 상기 풀리 조립체(10)에 흡착 또는 이격되는 디스크(140)와, 상기 이너 링(120)과 아우터 링(130) 사이에 충전되어 상기 이너 링(120)과 아우터 링(130)을 댐핑 가능하게 연결하는 탄성체 재질의 댐퍼(150)를 포함하고, 상기 아우터 링(130)에는 상기 디스크(140)와 풀리조립체(10) 사이의 슬립 발생시 상기 체결 수단(135)을 통해 전달된 열이 상기 댐퍼(150)로 전달되는 것을 지연시키기 위한 슬롯(160)이 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기용 전자 클러치를 개시한다.
본 발명의 압축기용 전자 클러치에 따르면, 상기 슬롯(160)은 상기 체결 수단(135)의 내측의 위치에 상기 아우터 링(130)의 원주 방향을 따라 형성될 수 있다.
본 발명의 압축기용 전자 클러치에 따르면, 상기 아우터 링(130)은, 상기 댐퍼(150)의 충전 공간을 형성하도록 일정 높이로 형성되는 환형 측벽부(131)와, 상기 환형 측벽부(131)의 하단으로부터 반경 방향으로 연장되어 상기 디스크(140)에 지지되며, 상기 체결 수단(135)이 일정 각도만큼 이격된 위치에 복수로 체결되는 지지부(132)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 슬롯(160)은 상기 각 체결 수단(135)마다 복수로 형성되되, 서로 일정 간격만큼 이격되게 형성될 수 있다.
본 발명의 압축기용 전자 클러치에 따르면, 상기 슬롯(160)은, 상기 체결 수단(135)으로부터 일정 각도만큼 이격된 위치로부터 상기 체결 수단(135)을 향해 원주 방향을 따라 연장되는 제1슬롯부(161)와, 상기 제1슬롯부(161)의 단부로부터 상기 체결 수단(135)을 우회하여 연장되는 제2슬롯부(162)와, 상기 제2슬롯부(162)의 단부로부터 상기 체결 수단(135)에서 멀어지는 방향으로 원주 방향을 따라 연장되는 제3슬롯부(163)를 포함하는 구성을 가질 수 있다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 디스크허브조립체의 아우터 링에 슬롯을 형성하여 열 이동 경로의 길이를 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 슬립 발생시 댐퍼로 마찰열이 전달되는 것을 지연시킴으로써 과열 현상으로 인한 댐퍼의 파손을 지연시키기나 최소화하는 효과가 있다.
또한, 이에 따르면 필드코일조립체의 온도퓨즈를 설치한 경우 온도퓨즈가 작동하여 전류를 차단시킬 때까지의 시간을 벌 수 있게 되는 이점이 있다.
도 1은 일반적인 구조의 압축기용 전자 클러치의 구성을 나타내는 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 디스크허브조립체의 평면도 및 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기용 전자 클러치에 적용된 디스크허브조립체의 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 디스크허브조립체의 분해 사시도.
도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ 라인을 따라 취한 디스크허브조립체의 단면도.
도 6은 도 3의 디스크허브조립체의 열 이동 경로를 나타내는 도면.
이하, 본 발명과 관련된 압축기용 전자 클러치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 압축기용 전자 클러치는 차량의 엔진 동력을 전달받아 회전하는 풀리조립체(10)와, 전원 인가에 따라 전자기력을 발생시키는 필드코일조립체(20)와, 필드코일조립체(20)의 전자기력 발생에 따라 풀리조립체(10)에 부착되어 풀리조립체(10)의 회전력을 압축기(40)의 회전축으로 전달하는 디스크허브조립체(100)를 포함한다.
풀리조립체(10), 필트코일조립체(20)의 구성은 앞에서 설명한 일반적인 구조의 전자 클러치에 적용된 것과 동일하므로 이에 대한 설명은 앞선 설명에 갈음하기로 하며, 이하에서는 디스크허브조립체(100)의 구성에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기용 전자 클러치에 적용된 디스크허브조립체의 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 디스크허브조립체의 분해 사시도이다. 그리고 도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ 라인을 따라 취한 디스크허브조립체의 단면도이다.
본 실시예에 따른 디스크허브조립체(100)는 허브(110), 이너 링(120), 아우터 링(130), 디스크(140), 댐퍼(150)를 포함한다.
허브(110)는 압축기(40)의 회전축(45)에 결합되는 구성으로서, 볼트 등의 체결 수단을 통해 허브(110)의 중심이 회전축(45)에 고정되어 회전축(45)과 일체로 회전하도록 구성된다.
이너 링(120)은 환형 구조로서 허브(110)에 고정되게 결합된다. 이너 링(120)은 복수의 체결 수단(125, 예를 들어 리벳 등)에 의해 허브(110)에 체결된다.
아우터 링(130)은 이너 링(120)의 외측 둘레에 배치되는 환형 구조로서, 이너 링과 동심으로 배치된다. 아우터 링(130)은 이너 링(120)과 일정 간격을 두고 배치되도록 이너 링(120)에 비해 큰 직경을 갖는다.
디스크(140)는 판상의 형태를 가지며 아우터 링(130)에 고정되게 결합된다. 디스크(140)는 복수의 체결 수단(135, 예를 들어 리벳 등)을 통해 아우터 링(130)에 체결되며, 복수의 체결 수단(135)은 아우터 링(130) 상의 일정 각도만큼 이격된 위치에 각각 체결될 수 있다. 본 실시예는 3개의 체결 수단(135)이 서로 120° 각도만큼 이격된 위치에 체결된 것을 예시하고 있다. 한편 각 체결 수단(135)에는 디스크(140)와 아우터 링(130)를 지지하는 스페이서(137)가 설치될 수 있다.
댐퍼(150)는 탄성체(예를 들어 고무 등) 재질로서 이너 링(120)과 아우터 링(130) 사이에 형성된 충전 공간에 충전되어 이너 링(120)과 아우터 링(130)을 댐핑 가능하게 연결한다. 댐퍼(150)는 디스크(140)의 회전에 따라 아우터 링(130)이 회전할 때 그 회전력을 이너 링(120)으로 전달하며, 이 과정에서 전단 변형되어 충격을 흡수하여 허브(120) 및 회전축(35)으로 전달되는 충격을 완화시키는 기능을 한다.
본 실시예에 따르면, 아우터 링(130)에는 디스크(140)와 풀리조립체(10) 사이의 슬립 발생시 디스크(140)와 로터(11) 사이의 마찰열이 댐퍼(150)로 전달되는 것을 지연시키기 위한 슬롯(160)이 형성된다. 슬롯(160)은 체결 수단(135)의 내측에 형성되어 체결 수단(135)의 열이 그 내측(반경 방향)으로 곧바로 전달되는 것을 방지함으로써 열전달 경로의 길이를 늘이는 기능을 한다.
슬롯(160)은 각 체결 수단(135)의 개수에 대응되는 개수로 형성될 수 있으며, 각 슬롯(160)은 아우터 링(130)의 원주 방향을 따라 형성될 수 있다. 단 각 슬롯(160)의 형태는 이에 한정되지 않으며, 체결 수단(135)으로부터 전달된 열의 경로를 끊어주는 형태라면 여러가지 형태로 변형 실시 가능하다 할 것이다.
아우터 링(130)은 이너 링(120)의 측벽부과 함께 댐퍼(150)의 충전 공간을 형성하도록 일정 높이로 형성되는 환형 측벽부(131)와, 환형 측벽부(131)의 하단으로부터 반경 방향으로 연장되어 디스크(140) 또는 스페이서(137)에 지지되는 지지부(132)를 포함하는 구성을 가질 수 있다. 이에 따르면 각 체결 수단(135)는 지지부(132) 상의 서로 일정 각도(본 실시예의 경우 120°)만큼 이격된 위치에 체결된다.
이러한 경우 슬롯(160)은 각 체결 수단(132)마다 형성되며, 서로 일정 간격(또는 각도)만큼 이격되도록 형성 가능하다. 각 슬롯(160) 사이의 이격된 부분은 지지부(132)의 내측과 외측 사이를 연결 또는 지지하면서 열 전달 경로로서의 기능을 한다.
도 6은 도 3의 디스크허브조립체의 확대 사시도로서, 마찰열의 이동 경로를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 각 슬롯(160)은 체결 수단(135)으로부터 일정 각도만큼 이격된 위치로부터 체결 수단을 향해 원주 방향을 따라 연장되는 제1슬롯부(161)와, 제1슬롯부(161)의 단부로부터 체결 수단(235)을 우회하여 연장되는 제2슬롯부(162)와, 제2슬롯부(162)의 단부로부터 체결 수단(135)에서 멀어지는 방향으로 원주 방향을 따라 연장되는 제3슬롯부(163)를 포함하는 구성을 가질 수 있다.
여기서 제1 및 제3슬롯부(161,163)은 체결 수단(135)와 동일하거나 유사한 반경 방향 위치로서 지지부(132)의 중간 정도 위치에 형성될 수 있으며, 제1 및 제3슬롯부(161,163)는 제2슬롯부(162)를 기준으로 서로 대칭되게 형성될 수 있다. 이러한 구성을 통해 지지부(132)의 강성 약화를 최소화하면서도 열전달 경로의 길이를 최대한 늘일 수 있다.
도 6의 화살표는 열전달 경로를 나타내고 있다. 이에 따르면 슬립 발생시 디스크(140)와 풀리조립체(10) 사이의 마찰열은 디스크(140)로 전달되어 체결 수단(135) 및 스페이서(137)를 거쳐 아우터 링(130)의 지지부(132)까지 전달된다. 지지부(132)로 전달된 열은 제2슬롯부(162)로 인하여 내측 방향으로 바로 이동하지 않고 제1슬롯부(161)와 제3슬롯부(163)의 외곽 부분을 통해 원주 방향으로 이동한다. 이와 같이 전달된 열은 각 슬롯(160) 사이의 이격 부분을 통해 지지부(132)의 내측으로 전달되어 환형 측벽부(131)로 전달된 후 댐퍼(150)까지 전달되게 된다.
이러한 구성으로 인해 슬롯(160)이 길이에 상당하는 길이만큼 열전달 경로가 증가하게 되는바, 마찰열이 댐퍼(150)로 전달되는 것을 지연시킬 수 있다. 필드코일조립체(20)의 필드코일(22)에 온도퓨즈를 설치한 경우, 온도퓨즈가 작동하여 전류를 차단시킬 때까의 시간을 벌 수 있게 되는 이점이 있다.
이상에서 설명한 압축기용 전자 클러치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.
110: 허브 120: 이너 링
130: 아우터 링 131: 환형 측벽부
132: 지지부 135: 체결 수단
140: 디스크 150: 댐퍼
160: 슬롯 161: 제1슬롯부
162: 제2슬롯부 163: 제3슬롯부

Claims (4)

  1. 차량의 엔진 동력을 전달받아 회전하는 풀리조립체(10)와, 전원 인가에 따라 전자기력을 발생시키는 필드코일조립체(20)와, 상기 필드코일조립체(20)의 전자기력 발생에 따라 상기 풀리조립체(10)에 부착되어 상기 풀리조립체(10)의 회전력을 압축기(40)의 회전축(45)으로 전달하는 디스크허브조립체(100)를 포함하는 압축기용 전자 클러치에 있어서,
    상기 디스크허브조립체(100)는, 상기 압축기(40)의 회전축(45)에 결합되는 허브(110)와, 상기 허브(110)에 결합되는 이너 링(120)과, 상기 이너 링(120)의 외측 둘레에 배치되는 아우터 링(130)과, 상기 아우터 링(130)에 체결 수단(135)을 통해 결합되되 상기 풀리조립체(10)에 흡착 또는 이격되는 디스크(140)와, 상기 이너 링(120)과 아우터 링(130) 사이에 충전되어 상기 이너 링(120)과 아우터 링(130)을 댐핑 가능하게 연결하는 탄성체 재질의 댐퍼(150)를 포함하고,
    상기 아우터 링(130)에는 상기 디스크(140)와 풀리조립체(10) 사이의 슬립 발생시 상기 체결 수단(135)을 통해 전달된 열이 상기 댐퍼(150)로 전달되는 것을 지연시키기 위한 슬롯(160)이 형성되며,
    상기 슬롯(160)은 상기 체결 수단(135)의 내측의 위치에 상기 아우터 링(130)의 원주 방향을 따라 형성되고,
    상기 슬롯(160)은,
    상기 체결 수단(135)으로부터 일정 각도만큼 이격된 위치로부터 상기 체결 수단(135)을 향해 원주 방향을 따라 연장되는 제1슬롯부(161);
    상기 제1슬롯부(161)의 단부로부터 상기 체결 수단(135)을 우회하여 연장되는 제2슬롯부(162); 및
    상기 제2슬롯부(162)의 단부로부터 상기 체결 수단(135)에서 멀어지는 방향으로 원주 방향을 따라 연장되는 제3슬롯부(163)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기용 전자 클러치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 아우터 링(130)은,
    상기 댐퍼(150)의 충전 공간을 형성하도록 일정 높이로 형성되는 환형 측벽부(131); 및
    상기 환형 측벽부(131)의 하단으로부터 반경 방향으로 연장되어 상기 디스크(140)에 지지되며, 상기 체결 수단(135)이 일정 각도만큼 이격된 위치에 복수로 체결되는 지지부(132)를 포함하며,
    상기 슬롯(160)은 각 상기 체결 수단(135)마다 복수로 형성되되, 서로 일정 간격만큼 이격되게 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기용 전자 클러치.
  4. 삭제
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