KR20080012803A - 동력 전달 기구 - Google Patents

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KR20080012803A
KR20080012803A KR1020070078258A KR20070078258A KR20080012803A KR 20080012803 A KR20080012803 A KR 20080012803A KR 1020070078258 A KR1020070078258 A KR 1020070078258A KR 20070078258 A KR20070078258 A KR 20070078258A KR 20080012803 A KR20080012803 A KR 20080012803A
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rotor
armature
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power transmission
transmission mechanism
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KR1020070078258A
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노부아키 호시노
마사키 오타
샤오리앙 왕
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가부시키가이샤 도요다 지도숏키
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Abstract

제 1 로터 (61) 는 하우징 (12) 에 의해 회전가능하게 지지된다. 제 2 로터 (65) 는 회전축 (16) 과 일체로 회전한다. 동력 전달 기구 (60) 는 제 1 로터 (61) 로부터 제 2 로터 (65) 로 동력을 전달할 수 있다. 전류가 제공되면, 전자기 코일 (62) 이 전기자판 (78) 을 제 1 로터 (61) 에 부착할 수 있다. 제 1 로터 (61) 에 전기자판 (78) 이 부착되어 있는 상태에서, 스프링 클러치 (71) 는 제 2 로터 (65) 를 제 1 로터 (61) 에 결합시킨다. 가압 부재 (74) 는 제 2 로터 (65) 에 수용된다. 가압 부재 (74) 는 회전축 (16) 및 전기자판 (78) 사이에 위치된다. 따라서, 동력 전달 기구 (60) 는 콤팩트하고 높은 성능을 얻는다.

Description

동력 전달 기구{POWER TRANSMISSION MECHANISM}
본 발명은 외부 구동원으로부터 회전축에 동력을 전달하는 동력 전달 기구에 관한 것이다.
도 5 는 일본 공개 실용신안 공보 제 59-107339 에 기재된 동력 전달 기구 (100) 를 도시하고 있다. 이 동력 전달 기구 (100) 는 차량 공기 조화장치의 냉매 압축기의 회전축 (106) 에 차량 엔진 (도시되지 않음) 의 동력을 전달할 수 있다. 차량 엔진의 동력을 받는 로터 (102) 는 베어링 (103) 에 의해 냉매 압축기의 하우징 (101) 에 대해 회전한다. 하우징 (101) 은 전자기 코일 (104) 을 구비한다.
디스크형 전기자 (107) 가 스플라인에 의해 회전축 (106) 의 전방 단부에 고정된다. 전자기 코일 (104) 이 통전, 비통전되면 전기자 (107) 는 회전축 (106) 의 축선방향으로 이동된다. 회전축 (106) 의 전방 단부는 스플라인 (106a) 을 구비한다. 전기자 (107) 는 스플라인 보어 (107a) 를 구비한다. 스플라인 (106a) 은 스플라인 보어 (107a) 에 삽입된다. 회전축 (106) 은 압축 코일 스프링 (108) 을 통과하여 있다. 즉, 압축 코일 스프링 (108) 은 동력 전 달 기구 (100) 에서 회전축 (106) 주위에 위치된다.
전기가 공급되면, 전자기 코일 (104) 은 압축 코일 스프링 (108) 의 가압력에 대항하여 전기자 (107) 를 끌어당겨, 로터 (102) 에 전기자 (107) 를 연결시킨다. 그 결과, 엔진의 동력이 로터 (102) 로부터 전기자 (107) 에 전달되어, 회전축 (106) 을 회전시킨다.
전기가 공급되지 않으면, 전자기 코일 (104) 은 전기자 (107) 를 끌어당기지 않는다. 그 결과, 압축 코일 스프링 (108) 은 로터 (102) 로부터 전기자 (107) 를 분리시킨다. 이렇게 해서, 엔진의 동력은 로터 (102) 로부터 전기자 (107) 에 전달되지 않으며, 따라서 회전축 (106) 은 정지한다.
회전축 (106) 의 스플라인 (106a) 과 전기자 (107) 의 스플라인 보어 (107a) 사이의 간극이 증가하면, 전기자 (107) 는 회전축 (106) 에 대해 떨리기 쉬우며, 스플라인 보어 (107a), 및 스플라인 (106a) 이 마모된다.
스플라인 (106a) 과 스플라인 보어 (107a) 사이의 간극이 감소하여 회전축 (106) 에 대한 전기자 (107) 의 떨림이 억제되면, 전기자 (107) 는 회전축 (106) 에 대해 매끄럽게 이동되지 못한다. 즉, 전기자 (107) 는 로터 (102) 에 대해 매끄럽게 이동될 수 없어, 동력 전달 기구 (100) 의 성능을 열화시킨다.
본 발명의 목적은 콤팩트하고 우수한 성능의 동력 전달 기구를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따라서, 회전 기계의 회전축에 외부 구동원의 동력을 전달할 수 있는 동력 전달 기구가 제공된다. 회전 기계는 하우징을 구비한다. 동력 전달 기구는 하우징에 의해 회전가능하게 지지되는 제 1 로터를 구비한다. 외부 구동원은 제 1 로터에 동력을 입력한다. 제 1 로터는 제 1 원주면을 갖는다. 제 2 로터는 회전축과 일체로 회전한다. 제 2 로터는 제 1 로터와 동축으로 배치된다. 동력 전달 기구는 제 1 로터로부터 제 2 로터로 동력을 전달할 수 있다. 제 2 로터는 제 2 원주면을 갖는다. 제 1 원주면과 제 2 원주면은 회전축의 축선을 따라 신장하는 공통의 가상 원통 상에 위치된다. 전기자판은 제 2 로터의 외측에 위치된다. 전기자판은 회전축의 축선을 따라 이동가능하다. 회전축은 전기자판과 대향하는 단부를 갖는다. 전자기 코일은 제 1 로터의 외측에 위치된다. 전류가 공급되면, 전자기 코일은 전기자판을 제 1 로터에 부착할 수 있다. 제 1 로터에 전기자판이 부착되어 있는 상태에서, 스프링 클러치는 제 2 로터를 제 1 로터에 결합시킨다. 스프링 클러치는 제 1 원주면과 제 2 원주면 주위에 감긴다. 가압 부재가 제 2 로터에 수용된다. 이 가압 부재는 제 1 로터로부터 멀어지도록 전기자판을 가압한다. 가압 부재 는 회전축의 상기 단부와 전기자판 사이에 위치된다.
본 발명의 다른 양태 및 장점은 본 발명의 원리를 예시적으로 나타내는 첨부된 도면을 참조하여, 다음 설명에 따라 명백해질 것이다.
본 발명에 따라서, 콤팩트하고 우수한 성능의 동력 전달 기구가 제공될 수 있다.
신규성이 있는 본 발명의 특징은 첨부된 청구항에서 특히 설명된다. 본 발명 및 그 목적과 장점은 첨부된 도면과 함께 바람직한 실시예의 다음 설명에 따라서 가장 잘 이해될 것이다.
도 1 내지 도 3 은 본 발명의 일 실시예를 나타낸다.
도 1 은 차량의 공기 조화장치에서 사용되는 냉매 압축기 (10) 를 나타낸다. 도 1 의 화살표 (Y) 는 냉매 압축기 (10) 의 전방 및 후방 방향을 나타낸다. 도 1 에서 좌측은 전방측, 우측은 후방측을 나타낸다. 회전 기계인 냉매 압축기 (10) 는 실린더 블록 (11), 전방 하우징 부재 (12), 및 후방 하우징 부재 (14) 를 포함하는 하우징을 구비한다. 전방 하우징 부재 (12) 는 실린더 블록 (11) 의 전방 단부에 부착되며, 후방 하우징 부재 (14) 는 실린더 블록 (11) 의 후방 단부에 부착된다. 실린더 블록 (11) 및 후방 하우징 부재 (14) 의 사이에는 흡입 밸브 형성판 (36), 밸브판 (13), 배출 밸브 형성판 (28), 그리고 리테이너 (33) 가 유지된다.
실린더 블록 (11) 및 전방 하우징 부재 (12) 는 제어 압력 챔버 (15) 를 형성한다. 실린더 블록 (11) 및 전방 하우징 부재 (12) 는 제어 압력 챔버 (15) 를 통해 신장하는 회전축 (16) 을 회전가능하게 지지한다. 전방 하우징 부재 (12) 의 전방 단부는 회전축 (16) 을 둘러싸는 지지 실린더 (12a) 를 포함한다. 동력 전달 기구인 전자기 클러치 (60) 는 외부 구동원인 엔진 (E) 을 회전축 (16) 에 결합시킬 수 있다.
제 1 베어링 (18) 이 회전축 (16) 을 지지하여, 회전축 (16) 은 전방 하우징 (12) 에 대해 회전한다. 전방 하우징 부재 (12) 는 회전축 (16) 이 통과하는 축 밀봉 챔버 (20) 를 갖는다. 이 축 밀봉 챔버 (20) 는 축 밀봉 챔버 (21) 를 수용한다. 축 밀봉 챔버 (21) 는 회전축 (16) 의 원주면과, 이 회전축 (16) 의 외주면에 대면하는 전방 하우징 부재 (12) 의 내주면 사이의 공간을 밀봉한다. 실린더 블록 (11) 은 회전축 (16) 의 후방 단부 (16b) 를 수용하는 축 구멍 (11b) 을 포함한다. 축 구멍 (11b) 은 제 2 레디얼 베어링 (19) 을 수용한다. 이 제 2 레디얼 베어링 (19) 은 회전축 (16) 이 실린더 블록 (11) 에 대해 회전하도록, 회전축 (16) 의 후방 단부 (16b) 를 지지한다.
제어 압력 챔버 (15) 는 회전 지지부 (22) 및 사판 (24; swash plate) 을 수용한다. 회전 지지부 (22) 는 회전축 (16) 에 고정되어, 회전축 (16) 과 일체로 회전한다. 스러스트 베어링 (23) 이 회전 지지부 (22) 와 전방 하우징 부재 (12) 의 내벽면 사이에 배치된다. 사판 (24) 은 중심부에서 축 수용 구멍 (24a) 을 갖는다. 회전축 (16) 은 회전축 (16) 이 사판 (24) 을 하도록 축수용 구멍 (24a) 에 삽입된다. 힌지 기구 (25) 가 사판 (24) 과 회전 지지부 (22) 를 결합시킨다. 그 결과, 사판 (24) 은 회전축 (16) 및 회전 지지부 (22) 와 동기적으로 회전하며, 회전축 (16) 의 축선 (L) 을 따라 미끄러진다. 힌지 기구 (25) 는 회전축 (16) 에 대한 사판 (24) 의 경사각이 변화되도록 해준다.
실린더 블록 (11) 은 동일한 각도 간격으로 회전축 (16) 주위에 배치된 실린더 보어 (26) 를 갖는다. 이 실린더 보어 (26) 는 전후방 방향으로 실린더 블록 (11) 을 통해 형성된다. 도 1 은 하나의 실린더 보어 (26) 만 나타내고 있다. 각 실린더 보어 (26) 는 단두형 피스톤 (27) 을 수용한다. 이 피스톤 (27) 은 전후방 방향을 따라 이동할 수 있다. 밸브판 (13) 이 실린더 보어 (26) 의 후방 개구부를 폐쇄하고, 피스톤 (27) 은 실린더 보어 (26) 의 전방 개구부를 폐쇄한다. 그 결과, 압력 챔버 (37) 가 각 실린더 보어 (26) 에 형성된다. 피스톤 (27) 의 왕복운동에 따라, 압력 챔버 (37) 의 부피가 변한다. 각 피스톤 (27) 은 한 쌍의 슈 (29) 에 의해 사판 (24) 의 주변부에 결합된다.
후방 하우징 부재 (14) 는 흡입 챔버 (30) 및 배출 챔버 (31) 를 구비한다. 흡입 압력 구역인 흡입 챔버 (30) 는 후방 하우징 부재 (14) 의 중심부에 위치되며, 배출 압력 구역인 배출 챔버 (31) 는 흡입 챔버 (30) 를 둘러싼다. 흡입 챔버 (30) 및 배출 챔버 (31) 는 밸브판 (13) 과 대향한다. 밸브판 (13) 은 각 실린더 보어 (26) 에 대응하는 위치에서, 흡입 포트 (32) 및 배출 포트 (34) 를 구비한다. 흡입 포트 (32) 는 배출 포트 (34) 의 반경방향 내측에 위치된다.
흡입 밸브 형성판 (36) 은 각 흡입 포트 (32) 에 대응하는 위치에서 흡입 밸 브 플랩 (36a) 을, 그리고 각 배출 포트 (34) 에 대응하는 위치에서 배출 구멍 (36b) 을 구비한다. 배출 밸브 형성판 (28) 은 각 배출 포트 (34) 에 대응하는 위치에서 배출 밸브 플랩 (28a) 을, 그리고 각 흡입 포트 (32) 에 대응하는 위치에서 흡입 구멍 (28b) 을 구비한다. 리테이너 (33) 는 배출 밸브 플랩 (28a) 의 개도를 제한한다.
각 피스톤 (27) 이 상사점으로부터 하사점으로 이동하면, 흡입 챔버 (30) 의 냉매는 흡입 밸브 플랩 (36a) 을 구부리면서 흡입 구멍 (28b) 과 흡입 포트 (32) 를 통해 압력 챔버 (37) 내로 유입된다. 피스톤 (27) 이 하사점으로부터 상사 점으로 이동하면, 압력 챔버 (37) 의 냉매는 압축되고, 배출 밸브 플랩 (28a) 을 구부리면서 배출 구멍 (36b) 과 배출 포트 (34) 를 통해 배출 챔버 (31) 로 배출된다. 배출 챔버 (31) 의 고압 가스는 흡입 챔버 (30) 에 연결된 외부 냉매 회로 (도시되지 않음) 로 인도된다. 냉매 압축기 (10) 및 외부 냉매 회로는 냉매 순환 회로를 형성한다. 외부 냉매 회로를 통과한 후, 냉매 가스는 흡입 챔버 (30) 로 유입된다. 실린더 블록 (11), 회전축 (16), 회전 지지부 (22), 사판 (24), 힌지 기구 (25), 피스톤 (27) 및 슈 (29) 는 냉매 압축기 (10) 의 압축 기구를 형성한다. 엔진 (E) 은 회전축 (16) 을 통해 압축 기구를 구동시킨다.
냉매 압축기 (10) 는 용량 제어 밸브 (52), 배출로 (53), 및 공급로 (54) 를 포함한다. 공급로 (54) 는 배출 챔버 (31) 의 냉매 가스를 제어 압력 챔버 (15) 에 공급한다. 배출로 (53) 는 제어 압력 챔버 (15) 의 냉매 가스를 흡입 챔버 (30) 에 방출한다. 용량 제어 밸브 (52) 는 공급로 (54) 를 개방 및 폐쇄 하여 제어 압력 챔버 (15) 의 압력을 제어한다. 전자기 밸브인 용량 제어 밸브 (52) 는 후방 하우징 부재 (14) 에 수용된다.
제어 압력 챔버 (15) 의 압력이 변하면, 제어 압력 챔버 (15) 의 압력과 실린더 보어 (26) 의 압력의 차가 변한다. 따라서, 사판 (24) 의 경사각이 변한다. 그 결과, 각 피스톤 (27) 의 스트로크, 즉 압축기 (10) 의 용량이 조정된다.
전자기 스프링 클러치인 전자기 클러치 (60) 가 이하 설명된다.
전자기 클러치 (60) 는 로터 (61), 허브 (65), 전기자판 (78), 전가기 코일 (62), 스프링 클러치 (71), 및 가압 스프링 (74) 을 포함한다.
도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 제 3 레디얼 베어링 (70) 이 로터 (61) 가, 지지 실린더 (12a) 의 외주에 대해 회전할 수 있도록 이 로터 (61) 를 지지한다. 제 1 로터인 로터 (61) 는 자성 재료로 제조된다. 로터 (61) 는 벨트 수용부 (61a), 피지지 실린더 (61b), 커플링 실린더 (61d), 및 커플링 플랜지 (61e) 인 일체형 구성품들을 포함한다. 제 3 레디얼 베어링 (70) 의 외부 링은 피지지 실린더 (61b) 를 지지한다. 커플링 실린더 (61d) 는 피지지 실린더 (61b) 로부터 전방으로 신장해 있다. 커플링 실린더 (61d) 는 축선 (L) 을 따라 신장하며, 지지 실린더 (12a) 보다 더 전방으로 돌출해 있다. 커플링 플랜지 (61e) 는 피지지 실린더 (61b) 와 커플링 실린더 (61d) 사이의 경계로부터 반경방향 외부측으로 신장해 있다. 벨트 수용부 (61a) 는 커플링 플랜지 (61e) 의 외부 가장자리로부터 축선 (L) 을 따라 후방 하우징 부재 (14) 를 향해 신장한다. 벨트 수용부 (61a) 및 피지지 실린더 (61b) 는 이중 원통 구조를 형성한다. 벨트 수용부 (61a) 는 피지지 실린더 (61b) 를 수용한다. 벨트 (도시되지 않음) 는 엔진 (E) 의 출력축과 벨트 수용부 (61a) 에 걸린다. 즉, 엔진 (E) 구동시, 로터 (61) 는 항상 회전된다.
자성 재료로 제조된 지지부 (63) 는 전방 하우징 부재 (12) 의 전방 벽 (12b) 에 대해 전자기 코일 (62) 을 지지한다. 즉, 지지부 (63), 또는 수용 본체는 전자기 코일 (62) 을 수용한다. 벨트 수용부 (61a), 피지지 실린더 (61b), 및 커플링 플랜지 (61e) 는 환상 수용 리세스 (61c) 를 형성한다. 지지부 (63) 는 수용 리세스 (61c) 에 위치된다. 원통형 지지부 (63) 는 반경방향 내측으로 신장한 환상 플랜지 (64) 를 포함한다. 플랜지 (64) 는 전방 벽 (12b) 및 지지 실린더 (12a) 의 외주면에 의해 지지된다. 전자기 코일 (62) 로의 전류 공급은 정방향과 역방향 사이에서 전환될 수 있다.
수용 리세스 (61c) 의 내면과 지지부 (63) 사이에는 간극이 존재한다. 특히, 벨트 수용부 (61a) 의 내주면과 지지부 (63) 의 외주면 사이에 간극이 존재하며, 피지지 실린더 (61b) 와 지지부 (63) 의 내주면 사이에는 다른 간극이 존재한다. 즉, 로터 (61) 는 전자기 코일 (62) 에 대해 회전될 수 있다.
영구 자석 (73) 이 수용 리세스 (61c) 에 끼워져 있다. 이 영구 자석 (73) 은 전자기 코일 (62) 의 전방에 위치된다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 제 2 로터인 허브 (65) 는 회전축 (16) 의 전방 단부 (16a) 에 고정된다. 즉, 허브 (65) 는 회전축 (16) 과 일체로 회전한다. 허브 (65) 는 허브 실린더 (66) 및 허브 플랜지 (67) 인 일체형 구성품을 포함한다. 회전축 (16) 의 전방 단부 (16a) 는 허브 실린더 (66) 내로 삽입되어, 허브 실린더 (66) 는 회전축 (16) 에 부착된다. 허브 실린더 (66) 은 축선 (L) 을 따라 신장해 있다. 허브 플랜지 (67) 는 허브 실린더 (66) 의 전방 단부로부터 축선 (L) 에 대해 수직하게 벌려져 있다. 허브 실린더 (66) 는 중심에서 분할벽 (68) 을 갖는다. 이 분할 벽 (68) 은 허브 실린더 (66) 의 내부를 전방으로 개방된 제 1 리세스 (66a) 및 후방으로 개방된 제 2 리세스 (66b) 로 나눈다.
회전축 (16) 의 전방 단부 (16a) 는 스플라인에 의해 제 2 리세스 (66b) 에 끼워진다. 그 결과, 허브 (65) 의 회전력은 회전축 (16) 에 충분히 전달된다. 제 1 리세스 (66a) 는 고정 볼트 (76) 를 수용한다. 고정 볼트 (76) 는 회전축 (16) 의 전방 단부 (16a) 를 분할 벽 (68) 에 고정한다. 따라서, 허브 (65) 는 회전축 (16) 에 대해 축선 (L) 을 따라 움직이지 못한다.
허브 플랜지 (67) 의 후방 표면은 커플링 실린더 (61d) 의 전방면을 향한다. 커플링 실린더 (61d) 는 제 1 외주면 (61s) 을 가지고, 허브 플랜지 (67) 는 제 2 외주면 (67s) 을 갖는다. 즉, 제 1 외주면 (61s) 은 로터 (61) 의 외주면이고, 제 2 외주면 (67s) 은 허브 (65) 의 외주면이다. 제 1 외주면 (61s) 및 제 2 외주면 (67s) 은 축선 (L) 주위의 공통의 가상 원통 상에 있다. 제 2 외주면 (67s) 의 직경은 제 1 외주면 (61s) 의 직경과 동일하다.
전기자판 (78) 은 전방에서 허브 (65) 를 덮는다. 즉, 전기자판 (78) 은 허브 (65) 의 외측에 위치한다. 전기자판 (78) 은 커버 (69) 및 전기자 (72) 를 포함한다. 커버 (69) 는 폐쇄 단부를 갖는 중공 실린더로서 형성되며, 전방에서 허브 (65) 와 커플링 실린더 (61d) 를 덮는다. 즉, 커버 (69) 는 제 1 외주면 (61s) 및 제 2 외주면 (67s) 을 덮는다. 커버 (69) 는 허브 (65) 의 전방 단부 및 회전축 (16) 의 전방 단부 (16a) 와 대향한다. 커버 (69) 는 개방 단부로부터 반경방향 외측으로 벌려진 지지 플랜지 (69b) 를 갖는다. 환상 전기자 (72) 가 지지 플랜지 (69b) 에 부착된다. 전기자 (72) 는 자성 재료로 제조된다. 축선 (L) 과 관련하여, 전기자 (72) 는 지지 플랜지 (69b) 및 로터 (61) 의 커플링 플랜지 (61e) 사이에 위치된다. 즉, 전방에서 후방을 향해, 전기자 (72), 커플링 플랜지 (61e), 영구 자석 (73), 및 전자기 코일 (62) 이 순서대로 배치된다.
지지 볼트 (79) 가 전기자판 (78) 이 허브 (65) 에 대해 이동가능하도록 전기자판 (78) 을 허브 (65) 에 결합시킨다. 즉, 전기자판 (78) 은 허브 (65) 에 대해 축선 (L) 의 방향으로 이동가능하다. 체결 부재로서 역할을 하는 지지 볼트 (79) 는 축선 (L) 으로부터 변위된 위치에서 커버 (69) 를 허브 플랜지 (67) 에 고정시킨다. 커버 (69) 는 축선 (L) 으로부터 변위된 위치에서 관통공 (69a) 을 포함한다. 각 지지 볼트 (79) 는 대응 관통공 (69a) 을 통과하여, 허브 플랜지 (67) 에 나사결합된다. 환언하면, 전기자판 (78) 은 허브 (65) 의 전방에 위치하여, 즉 전자기 클러치 (60) 의 기구에서 허브 (65) 의 외측에 위치하여, 허브 (65) 에 결합된다. 커버 (69) 의 중심부는 제 1 리세스 (66a) 와 대향한다.
각 지지 볼트 (79) 는 볼트 헤드 (79a), 축부 (79b), 및 나사부 (79c) 를 포 함한다. 축부 (79b) 는 볼트 헤드 (79a) 로부터 신장하며, 나사부 (79c) 는 축부 (76b) 의 말단부에 형성된다. 나사부 (76c) 는 허브 플랜지 (67) 에 나사결합된다. 볼트 헤드 (79a) 의 직경은 관통공 (69a) 의 직경 보다 크다. 축부 (79b) 의 직경은 관통공 (69a) 보다 작다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 간극 (CL) 이 관통공 (69a) 의 원주면과 지지 볼트 (79) 사이에 존재한다. 축부 (79b) 의 축선 (L) 방향 치수는 커버 (69) 의 두께보다 크다. 따라서, 전기자판 (78) 은 볼트 헤드 (79a) 및 허브 플랜지 (67) 사이에서 축선 (L) 방향으로 이동가능하다. 환언하면, 전기자판 (78) 은 로터 (61), 허브 (65), 및 회전축 (16) 에 대해 축선 (L) 방향으로 이동가능하다.
전기자 (72) 는 커플링 플랜지 (61e) 와 대면하는 제 2 마찰면 (72f) 을 갖는다. 커플링 플랜지 (61e) 는 전기자 (72) 와 대면하는 제 1 마찰면 (61f) 을 갖는다. 제 2 마찰면 (72f) 은 전기자 마찰면이고, 제 1 마찰면 (61f) 은 로터 마찰면이다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 커버 (69) 가 볼트 헤드 (79a) 와 접촉하면, 제 1 공간 (S1) 이 제 2 마찰면 (72f) 와 제 1 마찰면 (61f) 사이에 존재한다.
제 1 리세스 (66a) 의 원주면, 제 1 외주면 (61s), 및 제 2 외주면 (67s) 는 동축으로 배치된다. 제 1 리세스 (66a) 는 가압 부재로서 역할을 하는 가압 스프링 (74) 을 수용한다. 코일 스프링인 가압 스프링 (74) 은 회전축 (16) 및 전기자판 (78) 사이에 위치된다. 환언하면, 가압 스프링 (74) 은 회전축 (16) 의 전방에 위치된다. 가압 스프링 (74) 은 커버 (69) 의 중심부와 접촉하는 전 방 단부 (74a) 및 분할 벽 (68) 과 접촉하는 후방 단부 (74b) 를 구비한다.
가압 스프링 (74) 은 로터 (61) 로부터 멀어지도록 전기자판 (78) 을 가압한다. 즉, 가압 스프링 (74) 은 제 1 마찰면 (61f) 으로부터 멀어지도록 제 2 마찰면 (72f) 을 가압한다. 볼트 헤드 (79a) 는 커버 (69) 의 전방 이동의 한계를 규정한다. 전기자판 (78) 이 볼트 헤드 (79a) 에서 멀어지도록 움직이면, 가압 스프링 (74) 이 수축한다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 커버 (69) 가 볼트 헤드 (69a) 와 접촉하면, 제 2 공간 (S2) 이 커버 (69) 와 허브 (65) 사이에 존재한다. 제 2 공간 (S2) 은 제 1 공간 (S1) 보다 크다. 즉, 제 2 마찰면 (72f) 은 허브 (65) 에 커버 (69) 를 접촉시키지 않고 제 1 마찰면 (61f) 과 접촉한다.
정방향으로 전류가 전자기 코일 (62) 에 공급되면, 영구 자석 (73) 에 의해 생성된 자속과 전자기 코일 (62) 에 의해 생성된 자속은 전기자 (72) 에서 동일한 방향으로 흐른다. 따라서, 전기자 (72) 는 가압 스프링 (74) 의 가압력에 대항하여 로터 (61) 에 부착된다. 전기자 (72) 가 로터 (61) 와 접촉한 상태에서, 로터 (61) 및 전기자 (72) 는 영구 자석 (73) 의 자속이 흐르는 폐자속 회로를 형성한다. 환언하면, 커플링 플랜지 (61e) 및 전기자 (72) 는 폐자속 회로를 형성한다. 폐자속 회로에서 흐르는 영구 자석 (73) 의 자속은 전기자 (72) 를 로터 (61) 에 확실하게 부착시킨다. 따라서, 전기자 (72) 가 로터 (61) 에 부착되는 경우, 전자기 코일 (62) 에 대한 전류 공급이 중단되면, 전기자 (72) 는 가압 스프링 (74) 의 가압력에 대항하여 로터 (61) 에 계속 부착된다. 따라서, 분리 된 상태에서 전자기 클러치 (60) 를 결합시키기 위해서는, 잠시 동안 정방향으로 전류를 공급하기만 하면 된다. 그 후, 전자기 코일 (62) 에 대한 전류 공급이 중단되어도, 전자기 클러치 (60) 의 결합 상태는 유지된다. 그 결과, 전력 소비가 줄어든다.
역방향 전류가 전자기 코일 (62) 에 공급되는 경우, 영구 자석 (73) 에 의해 생성된 자속 및 전자기 코일 (62) 에 의해 생성된 자속은 전기자 (72) 에서 역방향으로 흐른다. 따라서, 전기자 (72) 를 끌어당기는 영구 자석 (73) 의 힘은 전자기 코일 (62) 의 자속에 의해 상쇄된다. 그 결과, 전기자 (72) 는 가압 스프링 (74) 의 가압력에 의해 로터 (61) 로부터 분리된다. 즉, 제 2 마찰면 (72f) 은 제 1 마찰면 (61f) 으로부터 분리된다. 전기자 (72) 가 로터 (61) 로부터 분리되어 있는 상태에서, 전기자 (72) 및 로터 (61) 는 영구 자석 (73) 의 자속이 흐르는 폐쇄 자속 회로를 형성하지 않는다. 개방 자속 회로의 상태에서, 전자기 코일 (62) 에 대한 전류 공급이 중단되면, 가압 스프링 (74) 은 영구 자석 (73) 의 자기력에 대항하여 로터 (61) 로부터 떨어져 있는 상태로 전기자 (72) 를 유지한다. 즉, 가압 스프링 (74) 의 힘은 폐쇄 자속 회로에 작용하는 영구 자석 (73) 의 자기력보다 작지만, 개방 자속 회로에 작용하는 영구 자석 (73) 의 자기력 보다는 크다. 따라서, 결합된 상태에서 전자기 클러치 (60) 를 분리하기 위해서는 잠시 동안 역방향으로 전류를 공급하기만 하면 된다. 그 후, 전자기 클러치 (60) 의 분리 상태는 전자기 코일 (62) 으로의 전류 공급이 중단되는 경우에도 유지된다. 즉, 전자기 클러치 (60) 의 결합 상태와 분리 상태가 전환하는 경우 전자기 코일 (62) 에 전류가 공급되기만 하면 된다. 그 결과, 전력 소비는 줄어든다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 코일 스프링인 스프링 클러치 (71) 는 제 1 외주면 (61s) 및 제 2 외주면 (67s) 주위에 감겨 있긴다. 스프링 클러치 (71) 는 제 1 외주면 (61s) 및 제 2 외주면 (67s) 주위에 감기며, 또한 제 1 외주면 (61s) 및 제 2 외주면 (67s) 사이에서 축선 (L) 을 따르는 공간에서 신장해 있다. 스프링 클러치 (71) 는 커버 (69) 의 내주면 (69d) 의 반경방향 내측에 위치된다. 즉, 스프링 클러치 (71) 는 제 1 외주면 (61s) 과 커버 (69) 사이의 공간, 그리고 제 2 마찰면 (72f) 과 커버 (69) 사이의 공간에 위치된다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 스프링 클러치 (71) 는 허브 플랜지 (67) 에 부착된 제 1 단부 (71a) 및 전기자 (72) 에 부착된 제 2 단부 (71b) 를 구비한다. 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 제 2 마찰면 (72f) 이 제 1 마찰면 (61f) 으로부터 분리되는 경우, 전기자 (72) 는 허브 (65) 에 대해 회전되지 않는다. 이 경우, 스프링 클러치 (71) 의 직경은 제 1 외주면 (61s) 의 직경과 제 2 외주면 (67s) 의 직경 보다 크다. 즉, 스프링 클러치 (71) 는 제 1 외주면 (61s) 과 제 2 외주면 (67s) 으로부터 분리된다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 제 2 마찰면 (72f) 이 제 1 마찰면 (61f) 에 부착되는 경우, 로터 (61) 의 회전은 허브 (65) 에 대한 전기자 (72) 의 회전을 발생시킨다. 따라서, 스프링 클러치 (71) 가 그 직경이 감소되면서 비틀리게 된다. 그 결과, 스프링 클러치 (71) 는 제 1 외주면 (61s) 과 제 2 외주면 (67s) 주위 에 감기게 된다.
전자기 클러치 (60) 의 작동이 이하 설명된다.
도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 제 2 마찰면 (72f) 이 제 1 마찰면 (61f) 으로부터 분리되어 있는 상태에서, 정방향의 전류가 전자기 코일 (62) 에 공급되면, 전자기 코일 (62) 의 자속은 영구 자석 (73) 의 자속을 증가시킨다. 그 결과, 제 2 마찰면 (72f) 은 도 3 에 도시된 바와 같이 가압 스프링 (74) 의 가압력에 대항하여 제 1 공간 (S1) 에 대응하는 간격만큼 축선 (L) 을 따라 이동하여, 제 1 마찰면 (61f) 에 부착된다. 그 결과, 로터 (61) 는 회전 방향에 대해 전기자판 (78) 에 결합된다.
그 결과, 로터 (61) 는 회전하고, 전기자판 (78) 도 회전한다. 또한, 전기자판 (78) 이 허브 (65) 에 대해 회전한다. 따라서, 스프링 클러치 (71) 의 직경이 감소되고, 스프링 클러치 (71) 은 회전 방향에 대해 제 1 외주면 (61s) 을 제 2 외주면 (67s) 에 결합시킨다. 그 결과, 로터 (61) 의 회전은 스프링 클러치 (71) 를 통해 허브 (65) 에 전달된다. 로터 (61) 의 회전은 전기자판 (78) 및 지지 볼트 (79) 를 통해 허브 (65) 에 전달된다. 이러한 방식으로, 전자기 코일 (62) 의 전자기력, 영구 자석 (73) 의 자기력, 및 스프링 클러치 (71) 의 권취력은 허브 (65) 를 로터 (61) 에 견고하게 결합시킨다.
제 2 마찰면 (72f) 이 제 1 마찰면 (61f) 에 부착하는 경우, 로터 (61) 의 회전이 제 1 마찰면 (61f) 과 제 2 마찰면 (72f) 사이의 마찰력에 의해 전기자 (72) 에 전달된다. 그 결과, 전달된 회전이 허브 (65) 에 대해 전기자 (72) 를 회전시키는 작용을하기 때문에, 스프링 클러치 (71) 의 감소된 직경이 유지된다. 즉, 스프링 클러치 (71) 가 제 2 외주면 (67a) 에 제 1 외주면 (61s) 을 결합시키는 상태가 유지된다.
제 2 마찰면 (72f) 이 제 1 마찰면 (61f) 에 부착되어 있는 상태에서, 전자기 코일 (62) 으로의 전류가 중지되면, 영구 자석 (73) 의 자기력은 제 2 마찰면 (72f) 을 제 1 마찰면 (61f) 에 계속 부착시킨다. 그 결과, 스프링 클러치 (71) 는 로터 (61) 를 허브 (65) 에 계속 결합시킨다. 따라서, 전자기 클러치 (60) 는 회전축 (16) 에 엔진 (E) 의 동력을 계속 전달할 수 있다.
전류가 역방향으로 전자기 코일 (62) 에 가해지면, 전기자 (72) 에 작용하는 자기력이 감소되고, 스프링 (74) 은 제 1 마찰면 (61f) 으로부터 제 2 마찰면 (72f) 을 분리시킨다. 그 결과, 전자기 클러치 (60) 가 결합해제되고, 로터 (61) 는 전기자 (72) 로부터 분리된다. 즉, 로터 (61) 는 허브 (65) 로부터 분리되고, 엔진 (E) 으로부터 회전축 (16) 으로의 동력 전달은 중지된다.
바람직한 실시예는 다음의 장점을 갖는다.
(1) 허브 (65) 는 가압 스프링 (74) 을 수용한다. 가압 스프링 (74) 은 로터 (61) 로부터 멀어지게 전기자판 (78) 을 가압한다. 가압 스프링 (74) 은 회전축 (16) 의 전방 단부 (16a) 와 전기자판 (78) 사이에 위치된다. 즉, 가압 스프링 (74) 은 전자기 클러치 (60) 의 기구 내에 위치된다. 따라서, 전자기 클러치 (60) 의 크기 증가가 방지된다.
(2) 전기자판 (78) 은 허브 (65) 에 대해 축선 (L) 방향으로 움직일 수 있 다. 가압 스프링 (74) 는 로터 (61) 로부터 멀어지게 전기자판 (78) 을 가압한다. 로터 (61) 가 받는 회전력은 로터 (61) 가 전기자판 (78) 에 접촉한 상태에서 스프링 클러치 (71) 를 통해 허브 (65) 에 전달된다. 허브 (65) 의 회전력은 회전축 (16) 에 직접 전달된다. 따라서, 허브 (65) 는 회전축 (16) 에 대해 축선 (L) 을 따라 이동가능할 필요가 없다. 즉, 축선 (L) 을 따른 이동을 가능하게 하기 위한 간극 또는 커플링 구조가 허브 (65) 및 축 (16) 사이에 배치될 필요가 없다. 따라서, 회전축 (16) 과 허브 (65) 사이에 큰 간극을 형성할 필요가 없다. 즉, 허브 (65) 가 회전축 (16) 과 떨리는 것이 방지된다. 또한, 허브 (65) 는 회전축 (16) 에 대해 이동되지 않아도 된다. 따라서, 전자기 클러치 (60) 의 성능은 예컨대, 회전축 (16) 에 대한 허브 (65) 의 매끄럽지 못한 움직임에 의해 열화되지 않는다.
(3) 전자기 클러치 (60) 는 스프링 클러치 (11) 를 갖는다. 전자기 클러치 (60) 는 스프링 클러치 (71) 가 감기는 제 1 외주면 (61s) 및 제 2 외주면 (67a) 을 필요로 한다. 가압 스프링 (74) 을 수용하는 제 1 리세스 (66a) 의 원주면은 제 1 외주면 (61s) 및 제 2 외주면 (67s) 과 동축이다. 허브 (65) 는 제 1 외주면 (61s) 및 제 2 외주면 (67s) 의 반경방향 내측 위치에서 제 1 리세스 (66a) 를 갖는다. 따라서, 전자기 클러치 (60) 가 스프링 클러치 (71) 및 가압 스프링 (74) 을 가질지라도, 전자기 클러치 (60) 의 크기는 바람직하지 않게 증가하지 않는다.
(4) 가압 스프링 (74) 의 전방 단부 (74a) 는 전기자판 (78) 의 중심부를 가 압하여, 로터 (61) 로부터 멀어지도록 전기자판 (78) 을 가압한다. 가압 스프링 (74) 은, 전기자판 (78) 이 축선 (L) 에 대해 경사지지 않도록 전기자판 (78) 을 지지한다. 따라서, 제 2 마찰면 (72f) 은 제 1 마찰면 (61f) 에 대해 경사지는 것이 방지된다. 따라서, 전기자 (72) 는 로터 (61) 에 확실하게 부착되며, 이리하여 전자기 클러치 (60) 의 정확한 성능이 개선된다.
(5) 전자기 코일 (62) 으로의 정방향 전류가 중단되면, 영구 자석 (73) 의 자속은 로터 (61) 에 전기자 (72) 를 결합시킨다. 스프링 클러치 (71) 는 허브 (65) 에 로터 (61) 를 결합시킨다. 그 결과, 동력은 로터 (61) 로부터 허브 (65) 에 전달될 수 있다. 따라서, 로터 (61) 가 영구 자석 (73) 의 자속만으로 전기자 (72) 에 결합되는 것과 비교하면, 전자기 클러치 (70) 의 최대 전달가능 동력이 증가한다. 따라서, 엔진 (E) 으로부터 회전축 (16) 으로의 최대 전달가능 동력이 증가한다. 자속의 밀도를 증가시키기 위해 영구 자석 (73) 의 크기를 증가시킬 필요가 없다. 또한, 제 1 마찰면 (61f) 과 제 2 마찰면 (72f) 사이의 마찰면을 증가시키기 위해 제 1 마찰면 (61f) 및 제 2 마찰면 (72f) 을 확대할 필요가 없다. 전자기 클러치 (60) 의 최대 전달가능 동력은 클러치 (60) 의 크기의 증가 없이 증대된다.
바람직한 실시예가 다음과 같이 변경될 수 있다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 로터 (61) 의 영구 자석 (73) 이 생략될 수 있다. 이 경우, 전자기 코일 (62) 에 전류가 공급되는 기간 동안, 전자기 클러치 (60) 가 결합되며, 전자기 클러치 (60) 에 전류가 공급되지 않는 기간 동안, 전자 기 클러치 (60) 은 결합해제된다.
가압 부재는 스프링일 필요는 없으며, 한쌍의 영구 자석으로 형성될 수 있다. 예컨대, 제 1 영구 자석이 제 1 리세스 (66a) 에 수용되고, 제 2 영구 자석이 전기자판 (78) 에 고정된다. 제 1 영구 자석 및 제 2 영구 자석은 서로 반발하도록 배치된다.
상기된 실시예와 대조적으로, 전자기 클러치 (60) 는 전자기 코일 (62) 에 역방향 전류를 공급하여 결합해제 상태에서 결합 상태로 전환될 수 있다. 이 경우, 전자기 클러치 (60) 는 전자기 코일 (62) 에 정방향 전류를 공급하여 결합 상태에서 결합해제 상태로 전환된다. 영구 자석 (73) 의 배향은 상기된 실시예의 배향과 반대로 된다.
냉매 압축기 (10) 는 단두 피스톤형 압축기일 필요는 없으며, 쌍두 피스톤형 압축기일 수 있다.
냉매 압축기 (10) 는 요동형 압축기일 수 있다. 즉, 사판 (24) 은 회전축 (16) 과 일체로 회전되도록 구성될 필요가 없으며, 회전 지지부 (22) 는 회전축 (16) 에 대해 회전가능하게 지지될 수 있다.
냉매 압축기 (10) 는 가변 용량형 압축기일 필요는 없으며, 피스톤 (27) 의 스트로크가 변하지 않는 고정 용량형 압축기일 수 있다.
전자기 클러치 (60) 가 회전 기계와 외부 구동원 사이에 위치되면, 회전 기계는 피스톤형 냉매 압축기 (10) 로 한정되지 않는다.
제 1 로터는 로터 (61) 일 필요는 없으며, 스프로켓 또는 기어일 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 냉매 압축기를 나타내는 길이방향 단면도이다.
도 2 는 결합해제된 상태에 있는 도 1 의 전자기 클러치를 나타내는 확대 단면도이다.
도 3 은 겹합 상태에 있는 도 2 의 전자기 클러치를 나타내는 확대 단면도이다.
도 4 는 변형예에 따른 전자기 클러치를 나타내는 확대 단면도이다.
도 5 는 전형적인 동력 전달 기구를 나타내는 부분 단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10. 냉매 압축기 11. 실린더 블록
12. 전방 하우징 부재 14. 후방 하우징 부재
16. 회전축 60. 동력 전달 기구
61. 제 1 로터 62. 제 2 로터

Claims (5)

  1. 하우징 (11, 12, 14) 을 갖는 회전 기계 (10) 의 회전축 (16) 에 외부 구동원 (E) 의 동력을 전달할 수 있는 동력 전달 기구 (60) 로서,
    하우징 (11, 12, 14) 에 의해 회전가능하게 지지되며, 제 1 원주면 (61s) 을 가지며, 외부 구동원 (E) 의 동력이 입력되는 제 1 로터 (61),
    회전축 (16) 과 일체로 회전하고, 제 1 로터 (61) 와 동축으로 배치되며, 동력 전달 기구 (60) 에 의해 제 1 로터 (61) 로부터 동력을 전달받을 수 있는 제 2 로터 (62) 를 포함하는 동력 전달 기구 (60) 에 있어서,
    제 2 로터 (65) 는 제 2 원주면 (67s) 을 가지고, 제 1 원주면 (61s) 및 제 2 원주면 (67s) 은 회전축 (16) 의 축선 (L) 을 따라 신장하는 공통의 가상 원통 상에 위치되며,
    상기 동력 전달 기구는,
    제 2 로터 (65) 의 외측에 위치되며, 회전축 (16) 의 축선 (L) 을 따라 이동가능하고, 회전축 (16) 의 단부 (16a) 와 대향하는 전기자판 (78),
    전류 공급시 제 1 로터 (61) 에 전기자판(78) 을 부착할 수 있으며, 제 1 로터 (61) 내측에 위치되는 전자기 코일 (62),
    전기자판 (78) 이 제 1 로터 (61) 에 부착한 상태에서 제 2 로터 (65) 를 제 1 로터 (61) 에 결합시키고, 제 1 원주면 (61s) 및 제 2 원주면 (67s) 주위에 감기는 스프링 클러치 (71), 및
    제 2 로터 (65) 에 수용되며, 제 1 로터 (61) 로부터 멀어지도록 전기자판 (78) 을 가압하며, 상기 단부 (16a) 와 전기자판 (78) 사이에 위치하는 가압 부재 (74) 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 기구 (60).
  2. 제 1 항에 있어서, 가압 부재 (74) 는 전기자판 (78) 의 중심부를 누르는 가압 단부 (74a) 를 갖는 것을 특징으로 하는 동력 전달 기구 (60).
  3. 제 1 항에 있어서, 제 2 로터 (65) 는 회전축 (16) 이 통과하는 허브 실린더 (66) 를 포함하며, 이 허브 실린더 (66) 는 가압 부재 (74) 를 수용하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 기구 (60).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 동력 전달 기구, 및 회전축 (16) 을 특징으로 하는 회전 기계 (10).
  5. 제 4 항에 있어서, 회전축 (16) 에 의해 구동되는 압축 기구 (27) 를 특징으로 하는 회전 기계 (10).
KR1020070078258A 2006-08-04 2007-08-03 동력 전달 기구 KR20080012803A (ko)

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