KR20010065610A - 전자클러치의 아마추어 고정구 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 토크핀의 엣지부분의 형상을 개선하고 동시에 엣지부분과 근접하는 러버댐퍼부위의 형상을 개선함으로써 아마추어가 로터에 흡착할 때 토크핀의 주변 러버댐퍼에 작용하는 응력을 고르게 분산시켜 피로 하중이 집중되는 것을 방지하는 것이다.

본 발명은 스톱퍼 플레이트의 정면 원주상에 동일한 간격을 갖는 복수개의 댐퍼수납부를 형성하고, 댐퍼수납부 내에는 중심에 토크 전달부재인 토크핀이 고착된 러버댐퍼가 압입 감합되고, 각 토크핀은 그 선단이 댐퍼수납부의 각 저부에 형성된 관통공으로 돌설되어 아마추어와 결합되는 전자클러치에 있어서, 상기 토크핀은 헤드의 상면과 원주면사이의 경계부분을 둘레방향에 걸쳐 모따기 처리하고; 상기 토크핀이 고착되는 러버댐퍼는 토크핀의 헤드 상면을 소정두께로 덮고 평면으로부터 상방으로 돌설되는 원형면을 갖고, 상기 원형면의 외곽으로 소정거리 이격되어 평면으로부터 상방으로 만곡된 환형돌기를 둘레방향에 걸쳐 형성함과 동시에 상기 원형면으로 반경방향 외측을 향해 사방으로 연장되는 보강리브를 갖는 것을 특징으로 하는 전자클러치의 아마추어 고정구를 제공한다.

Description

전자클러치의 아마추어 고정구{Fixing device for an amateur in an electromagnetic clutch}

본 발명은 카에어컨용 압축기의 회전을 단속하는 전자클러치에 관한 것으로, 특히 엔진과 밸트로 연결된 풀리의 회전력을 구동샤프트에 전달함과 동시에 로터와 대향하는 아마추어를 탄력적으로 지지하는 러버댐퍼에 관한 것이다.

일반적으로 압축기에 이용되는 전자클러치는 도 1과 같이 스톱퍼 플레이트(13)의 정면 원주상에 동일한 간격을 갖는 복수개의 댐퍼수납부(14)를 형성하고, 댐퍼수납부(14) 내에는 중심에 토크 전달부재인 토크핀(15)이 고착된 러버댐퍼(16)가 압입 감합되고, 각 토크핀(15)은 그 선단이 댐퍼수납부(14)의 각 저부에 형성된 관통공으로 돌설되어 아마추어(7)와 결합시키고 있다.

도 9는 종래 토크핀(8) 및 댐퍼수납부(9)를 도시하고 있다. 도면을 참조하면 토크핀(8)의 선단부 가장자리 즉, 플랜지와 원주면의 경계부분인 엣지부분을 둘레방향으로 라운딩처리하여 형성하고, 러버댐퍼(9)를 압입 고착한 것으로, 이렇게 고착된 러버댐퍼(9)는 토크핀(8)의 헤드(8a) 상면과 원주면(8b)의 경계부분을 따라 외면이 연속적인 곡면을 형성되게 성형된다.

이와 같이 구성된 전자클러치는 전자코일(5)이 통전하면 자기회로가 형성되어 아마추어(7)는 회전하고 있는 로터(2)의 마찰면에 흡착됨과 동시에 로터(2)와 함께 회전하면서 압축기에 엔진의 회전력을 전달하게 된다. 반대로 전자코일(5)에 통전이 차단되면 러버댐퍼(9)의 복원력에 의해 아마추어(7)가 로터(2)의 마찰면으로부터 복원되면서 엔진의 회전력을 차단하게 된다.

상기한 러버댐퍼의 흡착 및 복원과정에 있어서, 전자코일이 통전되어 로터에 아마추어가 흡착될 때 로터의 회전력에 의해 아마추어에 응력이 작용하고, 그 응력은 토크핀(8)과 러버댐퍼(9)에 전달된다.

도 10 및 도 11은 응력분포 해석프로그램을 통해 아마추어가 로터에 흡착될 때 이 아마추어를 통해 응력이 러버댐퍼에 작용하는 것을 측정한 것이다. 도 10은 토크핀(8)의 축선방향으로 작용하는 러버댐퍼(9) 표면의 응력분포를 도시한 것으로, 응력이 러버댐퍼(9) 전체에 고르게 분산되고 있음을 보이고 있다. 도 11은 토크핀의 축선방향과 횡방향으로 작용하는 응력분포도를 도시한 것으로, 도면을 참조하면 토크핀(8)의 헤드(8a) 상면과 원주면(8b)의 경계부분의 주변의 러버댐퍼(9)에 응력이 집중되고 있음을 알 수 있다.

이와 같이 종래의 토크핀은 그 형상에 의해 러버댐퍼 전체에 응력이 분산되지 못하고 플랜지와 원주면의 경계부분에 응력이 집중되는 것으로, 이러한 현상은 아마추어가 로터에 반복적으로 흡착하는 과정중에 피로 뇌쇠현상이 지속적으로 발생함에 따라 찢어지는 현상이 발생하게 되고, 이 결과 아마추어가 로터에 흡착할 때 그 충격을 흡수하는 흡수력이 상실됨과 동시에 흡착에 의한 괭음이 발생하는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 토크핀의 엣지부분의 형상을 개선하고 동시에 엣지부분과 근접하는 러버댐퍼부위의 형상을 개선함으로써 아마추어가 로터에 흡착할 때 토크핀의 주변 러버댐퍼에 작용하는 응력을 고르게 분산시켜 피로 하중이 집중되는 것을 방지하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 스톱퍼 플레이트의 정면 원주상에 동일한 간격을 갖는 복수개의 댐퍼수납부를 형성하고, 댐퍼수납부 내에는 중심에 토크 전달부재인 토크핀이 고착된 러버댐퍼가 압입 감합되고, 각 토크핀은 그 선단이 댐퍼수납부의 각 저부에 형성된 관통공으로 돌설되어 아마추어와 결합되는 전자클러치에 있어서, 상기 토크핀은 헤드의 상면과 원주면사이의 경계부분을 둘레방향에 걸쳐 모따기 처리하고; 상기 토크핀이 고착되는 러버댐퍼는 토크핀의 헤드 상면을 소정두께로 덮고 평면으로부터 상방으로 돌설되는 원형면을 갖고, 상기 원형면의 외곽으로 소정거리 이격되어 평면으로부터 상방으로 만곡된 환형돌기를 둘레방향에 걸쳐 형성함과 동시에 상기 원형면으로 반경방향 외측을 향해 사방으로 연장되는 보강리브를 갖는 것을 특징으로 하는 전자클러치의 아마추어 고정구를 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시예를 보인 전자클러치 정면도,

도 2은 도 1의 A-A선 단면도,

도 3은 러버댐퍼를 발췌한 정면도,

도 4는 도 3의 B-B 선 단면도,

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 보인 댐퍼 단면도,

도 6은 러버댐퍼의 사시도,

도 7은 본 발명의 실시예에 의한 러버댐퍼의 축선방향으로 작용하는 응력분포를 보인 응력분포도,

도 8은 본 발명의 실시예에 의한 러버댐퍼의 축선방향 및 회전방향으로 작용하는 응력분포를 보인 응력분포도,

도 9는 종래 러버댐퍼의 구조를 보인 단면도,

도 10은 종래 러버댐퍼의 축선방향으로 작용하는 응력분포를 보인 응력분포도,

도 11은 종래 러버댐퍼의 축선방향 및 회전방향으로 작용하는 응력분포를 보인 응력분포도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1;풀리 2;로터

3;베어링 4;코일하우징

5;전자코일 7;아마추어

14;댐퍼수납부 15;토크핀

16;러버댐퍼

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 통해 설명한다. 도 1은 발명의 적용예를 보인 전자클러치의 정면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.

부호 1은 구동측 풀리로, 도시하지 않은 밸트를 개재하여 차량 엔진에서 회전력을 받아 회전하게 된다. 부호 2는 단면이 ㄷ자 형상의 2중 원통형상으로 형성된 구동측 로터로, 풀리(1)와는 용접등의 접합수단으로 일체로 접합되어 있다. 이 로터(2)의 내주부에는 베어링(3)이 배설되고, 이 베어링(3)에 의해 로터(2)는 압축기의 프론트 하우징(10)의 원통 돌출부상에 회전자재하게 지지되어 있다.

4는 고정자극부재로서 역할하는 코일하우징으로, 단면이 ㄷ자 형상의 2중 원통형상으로 금속으로 형성되어 있다. 이 코일하우징(4)의 내부에는 환상의 전자코일(5)이 내장되어 수지부재에 의해 절연 고정되어 있고, 이 코일하우징(4)은 상기 로터(2)의 단면 ㄷ자형상의 내부공간내에 미세하게 배설되어 그 배면에 취부판(6)을 개재하여 압축기의 프론트 하우징(10)에 고정된다.

7은 로터(2)의 마찰면에 대향하여 배설된 아마추어이고, 링형상의 금속으로 형성되어 있다. 이 아마추어(7)는 전자코일(5)의 비통전시에 후술하는 탄성부재인 러버댐퍼(16)의 탄성력에 의해 로터(2)의 마찰면에서 소정의 미소거리로 이격된 위치에 보지하도록 되어 있다. 이 아마추어(7)에도 원주방향으로 펼쳐진 원호상의 전기차단구가 형성되어 있다.

전자코일(5)로의 통전에 의해 발생하는 자속이 흐르는 자기회로는 상기 로터(2), 코일하우징(4) 및 아마추어(7)에 의해 구성되어 있다.

압축기의 회전축(11)에는 그 선단에 아마추어허브(12)가 설치되고, 아마추어허브(12)의 외측에는 스톱퍼 플레이트(13)의 반경방향 내측이 일체로 고정되며, 상기 스톱퍼 플레이트(13)는 동일 원주상에 간격을 갖고 복수개의 원통상의 주벽부가 형성된 댐퍼수납부(14)가 배설되어 있다.

댐퍼수납부(14)내에는 중심으로 토크 전달부재인 토크핀(15)이 고착된 러버댐퍼(16)가 압입 감합되어 고착되는 것으로, 각 토크핀(15)은 그 선단이 댐퍼수납부(14)의 각 저부에 돌설된 관통공으로부터 돌설되어 아마추어(7)와 고정된다.

각 러버댐퍼(16)의 중심측은 로터(4)측에 인장된 상태로 각 아마추어(7)가 스톱퍼 플레이트(13)측에 당접되어 있고, 각 러버댐퍼(16)에는 초기 프리세트 하중이 부여되어 아마추어(7)를 로터(2)로부터 이격시키고 있다.

도 3, 4 및 도 6은 본 발명의 실시예에 의한 토크핀 및 러버댐퍼 구조를 상세하게 도시하고 있다. 도면을 참조하면, 상기 토크핀(15)은 헤드(15a)의 상면과 원주면(15b)사이의 경계부분을 둘레방향에 걸쳐 모따기(15c) 처리하고 있다. 상기 토크핀(15)이 고착되는 러버댐퍼(16)는 도시되지 않은 지그에 토크핀(15)을 고정시킨 후 고무재질을 사출성형하여 고착한 것으로, 도시한 바와 같이 토크핀(15)의 헤드(15a) 상면을 소정두께로 덮고 평면으로부터 상방으로 돌설되는 원형면(16a)을 갖음과 동시에 상기 모따기면(15c)의 외각으로 즉, 상기 원형면(16a)의 외곽으로 소정거리 이격되고, 이와 동일 평면상에 위치되게 상방으로 만곡된 환형돌기(16b)를 둘레방향에 걸쳐 형성함과 동시에 상기 원형면(16b)의 가장자리로부터 반경방향 외측으로 가장자리까지 연장되는 보강리브(16c)를 갖고, 상기 원형면(16a), 환형돌기(16b) 및 보강리브(16c)의 상면은 동일 평면상에 위치한다. 이와 같이 성형된 러버댐퍼(16)는 댐퍼수납부(14)에 강제로 압착시켜 결합된다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예로 토크핀을 도시한 것으로, 상기 토크핀(17)은 헤드(17a)의 상면과 원주면(17b)사이의 경계부분을 둘레방향에 걸쳐 라운딩처리하고 헤드(17a)의 상면을 하방으로 만곡되게 반구형상의 요홈(17c)을 형성하고 있다. 상기 토크핀(17)이 고착되는 러버댐퍼(16)는 도시되지 않은 지그에 토크핀(17)을 고정시킨 후 고무재질을 사출성형하여 고착한 것으로, 상술한 도 6의 실시예와 동일하다.

이러한 구성에 의하면, 카에어컨에 장착되는 전자클러치는 전자코일(5)이 통전됨에 따라 발생하는 자속이 필드코어에서 로터로 흐르고 필드코어에 더블플럭스형의 자기회로를 형성함으로써 아마추어(7)는 러버댐퍼(16)의 탄성 복귀력에 대항하여 로터(2)에 자기 흡착되며, 자동차 엔진의 회전력이 로터(2)와 아마추어(7)를 통해 압축기의 회전축(11)에 전달된다. 반대로 전자코일(5)에 통전되는 전원을 단속하면, 아마추어(7)는 해방되며 러버댐퍼(16)의 탄성 복귀력에 의해 로터(2)에서 이격되어 압축기에 전달되는 엔진의 회전전달을 차단하게 된다.

이러한 전자클러치의 동작에 있어서, 전자코일(5)이 통전되어 아마추어(7)가 로터(2)에 흡착되는 과정에서 로터(2)의 회전력이 아마추어(7)와 결합된 토크핀(15)을 통해 러버댐퍼(16)에 응력이 작용하게 된다.

도 7과 도 8은 러버댐퍼(16)에 작용하는 응력분포를 도시하고 있다. 도 7은 러버댐퍼(16)의 축선방향으로 작용하는 응력분포도이고, 도 8은 러버댐퍼(16)의 축선방향과 회전방향에 동시에 작용하는 응력분포도를 도시하고 있다.

도 7은 전자코일(5)에 통전이 차단된 상태에서 아마추어(7)가 로터(2)로부터 해방된 상태 즉, 러버댐퍼(16)의 축선방향으로 작용하는 응력분포를 도시한 것으로, 도면을 참조하면, 토크핀(15)의 모따기면(15c) 주변에 고착된 러버댐퍼(16)에 응력이 분산되고 있음을 알 수 있고, 이것은 러버댐퍼(16)에 피로하중이 감소되었음을 의미한 것으로, 러버댐퍼(16)의 평활면으로부터 돌설된 환형돌기(16b) 및 보강리브(16c)에 의해 응력이 분산 흡수되기 때문이다.

도 8은 전자코일(5)이 통전되어 아마추어(7)가 로터(2)에 흡착되면서 회전하는 상태 즉, 러버댐퍼(16)의 축선방향과 회전방향으로 작용하는 응력분포를 도시한 것으로, 러버댐퍼(16)의 내측에 응력이 집중되면서 외각으로 분산되는 것을 알 수 있고, 이러한 응력분포는 러버댐퍼(16)의 피로하중이 내부에 집중되는 것으로, 종래 토크핀의 헤드와 원주면의 경계부분에 피로하중이 집중되었던 것을 완화시키고 있으며, 이결과 응력집중에 따른 러버댐퍼의 찢김현상을 방지할 수 있다.

이상의 실시예에서 설명한 바와 같이 본 발명은 토크핀과 러버댐퍼의 구조를 개선하여 러버댐퍼에 가해지는 응력을 분산시킴으로서 잦은 피로하중에 의해 러버댐퍼의 찢어짐을 방지할 수 있다.

Claims (3)

1. 스톱퍼 플레이트의 정면 원주상에 동일한 간격을 갖는 복수개의 댐퍼수납부를 형성하고, 댐퍼수납부 내에는 중심에 토크 전달부재인 토크핀이 고착된 러버댐퍼가 압입 감합되고, 각 토크핀은 그 선단이 댐퍼수납부의 각 저부에 형성된 관통공으로 돌설되어 아마추어와 결합되는 전자클러치에 있어서,

   상기 토크핀은 헤드의 상면과 원주면사이의 경계부분을 둘레방향에 걸쳐 모따기 처리하고;

   상기 토크핀이 고착되는 러버댐퍼는 토크핀의 헤드 상면을 소정두께로 덮고 평면으로부터 상방으로 돌설되는 원형면을 갖고, 상기 원형면의 외곽으로 소정거리 이격되어 평면으로부터 상방으로 만곡된 환형돌기를 둘레방향에 걸쳐 형성함과 동시에 상기 원형면으로 반경방향 외측을 향해 사방으로 연장되는 보강리브를 갖는 것을 특징으로 하는 전자클러치의 아마추어 고정구.
2. 제 1항에 있어서, 상기 토크핀은 헤드의 상면 중앙을 하방으로 만곡되게 반구형상의 요홈이 형성된 것을 특징으로 하는 전자클러치의 아마추어 고정구.
3. 제 1항에 있어서, 상기 원형면, 환형돌기 및 보강리브의 상면은 동일 평면상에 위치하는 것을 특징으로 하는 전자클러치의 아마추어 고정구.