KR20010108770A - 압축기 전자클러치용 풀리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 공기조화기의 압축기에 대해 엔진의 동력을 선택적으로 전달하기 위해 압축기 구동축에 설치되는 전자클러치의 풀리에 관한 것이다.

본 발명에 따른 압축기 전자클러치용 풀리는, 필드 코일 유닛(2) 수용부가 형성되고; 압축기 구동축(6)에 결합된 디스크(5)의 마찰면(50)과 마주대하는 풀리 마찰면(10)이 형성되며; 풀리 마찰면(10)의 표면에 원환형의 마찰재(7)가 부착되고; 디스크 마찰면(50)의 원환형 디스크 자기차단슬롯(51)과 반경의 차이를 갖는 풀리 자기차단슬롯(11)이 형성되어, 상기 자기차단슬롯들(11)(51)과 상기 마찰재(7)의 구획으로 복수 개의 동심원 접지영역(M1)(M2)(M3)(M4)이 형성되어 디스크(5)에 대하여 접지되며; 상기 마찰재(7) 외주를 따라 풀리 마찰면(10)의 최외곽 접지영역(M4) 면적 조정용 자기차단홈(15)이 형성되는 것을 특징으로 하며, 이러한 구성에 따르면, 풀리가 소형화되는 경우에도 필드 코일 유닛에 의해 풀리 내주테(1a)에 유도된 자속(flux)이 상기 자기차단홈(15)에 의해 조정된 병목구역 없는 균일한 단면적을 따라 원활하게 흐를 수 있으므로 전자클러치의 단속성능을 저하시키지 않는다. 따라서, 압축기 소형화에 크게 기여할 수 있다.

Description

압축기 전자클러치용 풀리{PULLY FOR ELECTRO MAGNETIC CLUTCH OF COMPRESSOR}

본 발명은 자동차용 공기조화기의 압축기에 엔진의 동력을 선택적으로 전달하기 위하여 압축기 구동축에 설치되는 압축기 전자클러치용 풀리에 관한 것으로, 특히, 소형화되는 경우에도 풀리에 내장된 필드 코일 유닛이 유도한 자속(flux)을 원활하게 흐르게 하여 전자클러치의 단속성능 저하를 유발하지 않음으로써 압축기 소형화에 기여할 수 있는 압축기 전자클러치용 풀리에 관한 것이다.

자동차 공기조화장치를 구성하는 압축기는 엔진의 동력으로 구동하면서 증발기로부터 공급되는 냉매를 압축하여 응축기로 보내는 장치로서, 전자클러치의 단속(斷續) 작용에 의하여 엔진의 동력을 선택적으로 전달받아 구동하도록 설치된다.

전원 인가 여부에 따라 엔진의 동력을 압축기에 선택적으로 전달하는 전자클러치는 통상 압축기의 구동축에 설치되며, 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진의 크랭크축에 구동벨트(미도시)에 의해 동력적으로 연결되고 그 측면에 마찰면을 가지는 풀리(1)와; 상기 풀리(1)에 내장되고 압축기의 하우징(미도시)에 지지되며, 전원인가에 의해 흡인자속을 발생하는 필드 코일 유닛(2)과; 압축기의 구동축(6)에 결합되는 허브(3)와, 상기 허브에 리프 스프링(4)에 의해 결합되고 상기 필드 코일 유닛(2)의 필드 코일(20)이 발생하는 흡인자속에 의하여 상기 풀리(1) 마찰면에 흡착되어 상기 풀리의 회전력을 압축기 구동축에 전달하는 디스크(5) 등을 포함하여 이루어진다.

이러한 구성에 따라, 필드 코일 유닛의 필드 코일(20)에 전원이 인가되면, 전자코일의 자기유도에 의한 흡입자속에 의하여 디스크(5)가 크랭크축에 연결된 벨트에 의해 회전하는 풀리(1)쪽으로 이동하여 그 마찰면(50)(이하, 디스크 마찰면)이 풀리(1)의 마찰면(10)(이하, 풀리 마찰면)에 흡착되어 풀리(1)와 디스크(5)가 결속됨으로써, 벨트를 통해 풀리(1)에 전달된 엔진의 동력을 디스크(5) 및 허브(3)를 통하여 압축기 구동축(6)에 전달하게 된다. 그리고, 전자코일에 대한 전원이 차단되면 상기 리프 스프링(4)의 탄성 반발력에 의하여 디스크(5)가 풀리(1)의 마찰면으로부터 이간됨으로써 엔진 동력이 압축기의 구동축(6)에 전달하는 것을 중단한다. 이와 같이 압축기용 전자클러치는 전원인가 여부에 따라 엔진의 동력을 압축기에 전달 혹은 차단한다.

이러한 압축기에 대한 동력단속에 있어 필드 코일(20)의 자기유도에 의해 서로 흡착하거나 또는 이간되어 압축기에 대하여 실질적으로 동력을 단속하는 도 2와 3에 각각 도시된 바와 같은 풀리(1)와 디스크(5)의 두 마찰면(10)(50)들에는 각 마찰계수의 크기와 그들 사이의 회전속도차이에 비례하는 상당한 크기의 마찰력이 작용하게 되는데, 특히, 두 마찰면(10)(50) 사이의 마찰계수는 전자클러치의 동력단속성능에 직접적인 영향을 주기 때문에, 도 2에 도시된 바와 같이, 풀리 마찰면(10)에는 그 표면의 마찰계수를 증가시키기 위한 내마모성 소재의 마찰재(lining)(7)가 부착된다.

한편, 전원인가에 따라 필드 코일에 의해 유도되어 디스크(5)를 풀리(1)측으로 끌어당기는 자속은, 도 1에 도시된 바와 같이, 풀리(1)의 내주테(1a)에서 발생하여 상호 접촉되는 풀리 마찰면(10)과 디스크 마찰면(50)을 통해 디스크(5)에 전달된 후 다시 풀리(1)의 외주테(1b)에 전달되는데, 그 전달과정에서 자속이 풀리(1)와 디스크(5) 사이에서 교번하는 횟수가 많을수록 또 그 자속흐름이 원활할수록 풀리(1)가 디스크(5)에 대하여 보다 강한 흡인력을 작용할 수 있다. 따라서, 도 2와 3에 도시된 바와 같이, 풀리(1)와 디스크(5)의 각 마찰면(10)(50)에는 풀리(1)와 디스크(5) 사이의 자속의 교번횟수를 늘리기 위하여 각 마찰면(10)(50)을 내주테(1a)에서 외주테(1b) 방향으로 분할하는 원호형의 자기차단슬롯(11)(51)들이 그 반경을 달리하여( R2 > R1 ) 각각 형성된다. 이들 자기차단슬롯(11)(51)들은 마찰재(7)와 함께 각 마찰면(10)(50)을 구획하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 각 마찰면(10)(50)에 내주에서부터 외주방향으로 동심원을 이루며 배열되는 제 1 에서부터 제 4 까지의 자기접지영역(M1)(M2)(M3)(M4)을 형성한다. 그리고, 이들 두 개의 자기차단슬롯(11)(51)들 사이 간격(R2-R1)은 자속이 상기 각 자기접지영역(M1)(M2)(M3)(M4)들을 원활하게 통과하여 풀리의 외주테(1b)로 흘러가도록 각 자기접지영역(M1)(M2)(M3)(M4)들이 동일한 면적을 가질 수 있게 적정하게 설정된다.

한편, 최근 압축기의 소형화에 따른 전자클러치의 소형화 추세에 따라 압축기 전자클러치용 풀리가 점차 소형화되어 가고 있다. 이에 압축기 전자클러치용 풀리(1)의 외경이 작아지고 풀리(1) 외주면에 형성된 벨트홈(12)도 점차 풀리(1)의안쪽으로 이동하고 있는 추세에 있으며, 마찰재(7)는 상대적으로 면적이 작아지는 풀리 마찰면(10)의 마찰계수를 높이기 위하여 점차 커지고 있다. 이 때문에, 압축기 전자클러치용 풀리 외주의 벨트홈(12)과 마찰재(7)가 압입되는 마찰면(10)의 마찰재 매립홈(13) 사이의 거리가 점점 가까워져 그 사이에 자속의 흐름에서 볼 때 단면적이 상대적으로 작은 병목부(14)가 생겨나게 된다.

전자클러치의 단속작용에 있어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 필드 코일(20)의 유도에 의해 풀리의 내주테(1a)에서 발생한 자속은 전술한 바와 같은 풀리 마찰면(10)과 디스크 마찰면(50)의 제 1 내지 4 자기접지영역(M1)(M2)(M3)(M4)을 통해 풀리(1)와 디스크(5)를 교차하여 흐른 뒤 상기 제 4 자기접지영역(M4)의 풀리 외주영역으로부터 벨트홈(12)과 마찰재 매립홈(13) 사이의 병목부(14)를 통해 외주테로 흘러가게 되는데, 종래 압축기 전자클러치용 풀리는, 압축기가 소형화되는 경우, 벨트홈(12)과 마찰재(7)가 압입되는 마찰면(10)의 마찰재 매립홈(13) 사이의 거리가 점점 가까워져 병목부(14)의 단면적이 크게 축소됨에 따라 제 4 자기접지영역을 통해 풀리(1)의 최외곽에 부분에 흘러들어온 자속이 풀리(1)의 외주테(1b)쪽으로 원활하게 흘러가지 못하고 그 병목부(14)에서 누설되기 때문에 전자클러치의 단속성능을 저하시키는 문제점을 가지고 있었다. 즉, 종래 압축기 전자클러치용 풀리는 소형화되는 경우 상대적으로 단면적이 작아지는 벨트홈(12)과 마찰재 매립홈(13) 사이의 병목부(14)에서 자속 병목에 따른 자속 누설 현상을 유발, 전자클러치의 단속성능을 떨어뜨리기 때문에, 압축기의 소형화를 제한하는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 종래 압축기 전자클러치용 풀리가 가진 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 소형화되는 경우에도 풀리에 내장된 필드 코일 유닛에 의해 풀리의 내주테에서 유도된 자속이 디스크와 풀리를 교번하면서 풀리의 외주테까지 원활하게 흐르게 함으로써 자속누설에 따른 전자클러치의 단속성능 저하를 유발하지 않는, 따라서, 압축기의 소형화에 장애가 되지 않는 압축기 전자클러치용 풀리를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래 압축기 전자클러치용 풀리를 구비하는 전자클러치의 단면도.

도 2는 종래 압축기 전자클러치용 풀리의 정면도.

도 3은 압축기 전자클러치용 풀리와 쌍이 되는 디스크의 정면도.

도 4는 압축기 전자클러치 내에서의 자속흐름을 보인 확대단면 모식도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 전자클러치용 풀리를 구비하는 전자클러치의 단면도.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 전자클러치용 풀리의 정면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 풀리, 1a : 내주테

1b : 외주테, 10 : 풀리 마찰면

11 : 자기차단슬롯, 12 : 벨트홈

13 : 매립홈 , 14 : 병목부

15 : 자기차단홈, 2 : 필드 코일 유닛

3 : 허브, 4 : 리프 스프링

5 : 디스크, 51 : 자기차단슬롯

M1, M2, M3, M4 : 자기접지영역

상기와 같은 목적을 가지고 안출된 본 발명에 따른 압축기 전자클러치용 풀리는, 일측으로 개방된 필드 코일 유닛 수용부가 형성되고; 타측면 압축기 구동축에 결합된 디스크의 디스크 마찰면이 마찰되는 풀리 마찰면이 형성되며; 상기 풀리 마찰면의 표면에는 원환형의 마찰재가 부착되고; 상기 디스크 마찰면에 형성된 원환형의 디스크 자기차단슬롯과 반경의 차이를 갖는 풀리 자기차단슬롯이 형성되어, 상기 자기차단슬롯들과 상기 마찰재의 구획으로 형성된 복수 개의 동심원 자기접지영역에 의해 상기 디스크에 대하여 접지됨과 아울러; 상기 풀리 마찰면에 상기 마찰재 외주를 따라 상기 풀리 마찰면의 최외곽 접지영역 면적 조정을 위한 자기차단홈(undercut)이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 상술한 바와 같은 구성상의 특징을 갖는 본 발명에 따른 압축기 전자클러치용 풀리의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.

도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 전자클러치용 풀리를 장착한 전자클러치의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 전자클러치용 풀리를 그 마찰면측에서 본 정면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 압축기용 전자클러치는 그 외주에 벨트홈(12)이 형성되어 엔진의 크랭크축에 연결된 구동벨트가 감겨지고 그 측면에 마찰면을 갖는 풀리(1)와, 상기 풀리(1)에 내장되어 압축기 하우징(미도시)에 지지되고, 전원인가에 따라 흡인자속을 유도하는 필드 코일 유닛(2)과, 압축기의 구동축(6)에 스플라인 결합 형식으로 결합되는 허브(3)와, 상기 허브(3) 외주에서 리프 스프링(4)에 의해 상기 허브(3)에 결합되어 상기 필드 코일 유닛(2)의 필드 코일(20)이 유도하는 흡인자속에 의하여 상기 풀리 마찰면(10)에 흡착되어 상기 풀리(1)의 회전력을 압축기 구동축에 전달하는 디스크(5) 등을 포함하여 이루어진다.

이러한 구성에 따라, 필드 코일 유닛(2)의 필드 코일(20)에 전원이 인가되면, 필드 코일(20)의 자기유도에 의한 흡입자속에 의하여 디스크(5)가 벨트의 동력전달에 의해 엔진 동력으로 회전하는 풀리(1)쪽으로 이동하여 그 디스크 마찰면(50)이 풀리 마찰면(10)에 흡착됨으로써 두 마찰면(10)(50) 사이의 마찰력에 의하여 엔진의 동력을 디스크(5) 및 허브(3)를 통하여 압축기의 구동축(6)에 전달하게 된다. 그리고, 필드 코일(20)에 대한 전원이 차단되는 경우에는 디스크(5)를 끌어당기는 흡인자속이 소멸되어 상기 리프 스프링(4)의 탄성 반발력으로 디스크(5)가 풀리 마찰면(10)으로부터 이간됨으로써 엔진 동력을 더 이상 압축기의 구동축에 전달하지 않게 된다.

이상과 같은 동력단속작용에 있어 구동축(6)에 결합된 디스크(5)와 협동하여엔진의 동력을 직접적으로 단속하는 본 발명에 따른 압축기 전자클러치용 풀리(1)는, 도 4와 5에 도시된 바와 같이, 동심원을 이루어면서 그 사이에 필드 코일 유닛(2)을 수용할 수 있는 공간을 형성하는 내,외주테(1a)(1b)와, 상기 내,외주테(1a)(1b)의 타측단을 연결하는 마찰부(1c), 그리고, 상기 마찰부(1c)의 외측면인 마찰면(10)에 부착되는 마찰재(7) 등으로 이루어진다.

이러한 전자클러치용 풀리(1)에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 외주테(1b)의 외주면에는 그 풀리(1)를 엔진의 크랭크축(미도시)에 동력적으로 연결하는 벨트(미도시)가 내입되는 벨트홈(12)이 형성되며, 압축기 구동축(6)에 결합된 디스크(5)의 디스크 마찰면(50)과 마주대하는 마찰부(1c)의 풀리 마찰면(10)에는 매립홈(13)이 형성되어 마찰재(7)가 매립되어 부착된다. 그리고, 도 3에 도시된 바와 같이 마찰재(7) 내부에는 방사방향 자속 흐름을 차단할 수 있는 자기차단슬롯(11)들이 반경 R1인 원주를 따라 형성된다. 아울러 상기 마찰재(7) 외주를 따라서는 풀리 마찰면(10)의 최외곽에 위치하는 제 4 접지영역(M4)의 면적을 조정하기 위한 접지면적 조정용 자기차단홈(15)이 형성된다. 이 자기차단홈(15)의 너비는 상기 제 4 접지영역의 면적이 외주의 벨트홈(12)과 마찰재 매립홈(13) 사이의 단면적과 같아지도록 설정된다. 이에, 제 4 접지영역(M4)을 통해 디스크(5)로부터 풀리(1)의 최외곽부분에 흘러들어온 자속은 상기 제 4 접지영역(M4)과 동일한 단면적을 갖도록 설정된 벨트홈(12)과 마찰재(7) 사이의 병목부(14)를 통해 풀리(1)의 외주테(1a)로 흐르게 된다.

한편, 상기 풀리 마찰면(10)에 대응되는 디스크(5)의 마찰면(50)에는 상기풀리(1)의 자기차단슬롯(11)의 보다 큰 반경 R2인 원주를 가지는 자기차단슬롯(51)이 형성된다. 이 자기차단슬롯(51)은 상기 풀리의 자기차단슬롯(11)의 반경(R1)과 차이를 가짐으로써, 도 4 및 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 두 마찰면(10)(50)을 제 1 에서부터 4 까지의 자기접지영역(M1)(M2)(M3)(M4)으로 분할한다. 이에 풀리 내주테(1a)에서 유도된 자속은 상기 제 1 접지영역(M1)을 통해 디스크(5)로 흘러간 뒤 제 2 접지영역(M2)와 제 3 접지영역 그리고 제 4 접지영역을 통해 풀리(1)와 디스크(5)를 교차하면서 풀리(1)의 최외곽부분으로 흐른 뒤, 풀리(1)의 외주 벨트홈(12)과 마찰재 매립홈(13) 사이의 병목부(14)를 거쳐 풀리의 외주테(1a)로 흘러가게 된다.

이상과 같은 구조의 본 발명에 따른 전자클러치용 풀리(1)와 디스크(5)에 있어서 각 마찰면(10)(50)에 성형되는 자기차단슬롯(11)(51)과 풀리 마찰면(10)에 부착되는 마찰재(7) 그리고 상기 마찰재(7) 외주에 형성되는 접지면적 조정용 차단홈(15)들의 각 반경과 너비는 상기 풀리(1)의 외주 벨트홈(12)과 마찰재 매립홈(13) 사이의 병목부(14)의 단면적과 그들이 분할하여 각 마찰면에 형성하는 제 1 내지 4 자기접지영역(M1)(M2)(M3)(M4)의 면적이 모두 동일하도록 설정된다. 특히 본 발명에 따른 풀리(1)에 있어서 마찰재(7) 외주를 따라 형성되는 접지면적 조정용 자기차단홈(15)은 압축기 소형화에 대응하여 외주면의 벨트홈(12)이 풀리(1) 외주면에서 구심방향으로 이동되어 매립홈(13)의 상기 벨트홈(12) 사이 간격이 달라지는 것에 쉽게 대응할 수 있게 한다. 즉, 접지면적 자기차단홈(15)은, 벨트홈(12)이 풀리(1)의 안쪽으로 이동됨에 따라 벨트홈(12)과 매립홈(13) 사이의 간극이 좁아져 그 사이의 병목부(14) 단면적이 마찰재(7) 외곽의 제 4 접지영역(M4)의 면적에 비해 상대적으로 축소되는 것에 대응하여, 그 너비가 조정됨으로써 두 면적이 동일한 크기가 될 수 있게 한다.

따라서, 본 발명에 따른 압축기 전자클러치용 풀리(1)는 마찰재(7) 외주를 따라 접지면적 조정용 자기차단홈(15)에 의해 제 1 내지 제 4 자기접지영역(M1)(M2)(M3)(M4)의 각 면적과 벨트홈와 마찰재 매립홈 사이의 병목부(14) 단면적이 모두 같은 크기로 설정되므로 풀리의 내주테(1a)에 유도된 자속이 상기 각 자기접지영역들(M1)(M2)(M3)(M4)과 벨트홈(12)와 매립홈(13) 사이의 병목부(14)를 통해 보다 원할하게 외주테(1b)로 흐르게 된다. 이에, 풀리(1)에 내장된 필드 코일 유닛(2)에 의해 유도된 자속이 내주테(1a)로부터 외주테(1b)까지 효과적으로 흐를 수 있게 함으로써 풀리(1)가 소형화된 경우에도 전자클러치의 단속성능 저하를 유발하지 않는다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 압축기 전자클러치용 풀리에 따르면, 접지면적 조정용 자기차단홈의 면적 조정을 통해 필드 코일 유닛에 의해 유도된 자속이 병목구역 없는 균일한 단면적을 따라 원활하게 흐르게 되므로, 자속 누수 현상을 유발하지 않는다. 따라서, 본 발명에 따른 압축기 전자클러치용 풀리는 자속 누수되어 전자클러치 단속성능 저하를 초래하는 병목구간을 갖지 않아 단속성능의 저하없이 소형화될 수 있으므로, 압축기 소형화에 크게 기여할 수 있다. 뿐만 아니라 기존 전자클러치에 적용하는 경우, 단속성능 향상에 따라 고가(高價)의 마찰재 크기를 줄일 수 있게 하므로, 전자클러치 제조원가를 절감할 수 있다.

Claims (1)

1. 일측으로 개방된 필드 코일 유닛 수용부가 형성되고;

   타측면 압축기 구동축에 결합된 디스크의 디스크 마찰면이 흡착되는 풀리 마찰면이 형성되며;

   상기 풀리 마찰면의 표면에는 원환형의 마찰재가 부착되고;

   상기 디스크 마찰면의 원환형 디스크 자기차단슬롯과 반경의 차이를 갖는 풀리 자기차단슬롯이 형성되어, 상기 자기차단슬롯들과 상기 마찰재에 의한 구획으로 형성된 복수 개의 동심원 자기접지영역들을 통해 상기 디스크에 대하여 접지됨과 아울러;

   상기 풀리 마찰면에 상기 마찰재 외주를 따라 상기 풀리 마찰면의 최외곽 접지영역 면적 조정을 위한 자기차단홈이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 압축기 전자클러치용 풀리.