KR20100072362A - 동력 전달 장치 - Google Patents

Abstract

차량탑재 구동원으로부터 차량 탑재 회전 장치로 구동력을 전달하기 위한 동력 전달 장치는 벨트를 통해 차량탑재 구동원에 기계적으로 결합된 구동측 회전체 및 구동측 회전체와 동축으로 배치되고 차량 탑재 회전 장치의 구동 샤프트에 기계적으로 결합된 종동측 회전체를 포함한다. 또한, 상기 동력 전달 장치에는 구동측 회전체와 종동측 회전체 중 적어도 하나에 배치되는 자기 접속부가 제공되고, 상기 자기 접속부는 구동측 회전체와 종동측 회전체 사이에 소정 간극을 유지하면서 자기력에 의하여 구동측 회전체와 종동측 회전체로 회전 구동력을 전달하도록 채용된다. 그러므로 상기 동력 전달 장치에서, 고유 진동수는 차량의 아이들링 시에 차량 탑재 회전 장치로부터 발생한 진동의 주파수보다 충분히 작도록 이루어질 수 있다.

Description

동력 전달 장치{POWER TRANSMITTER}

본 발명은 구동원으로부터 차량탑재 회전장치로 동력을 전달하기 위한 동력 전달 장치에 관한 것이다.

일반적으로 구동원으로부터 차량 공조장치용 압축기와 같은 차량탑재 회전장치로 동력을 전달하기 위한 동력 전달 장치는 부하 토크에서의 변동으로 인한 차량탑재 회전장치의 진동을 감쇠시키기 위하여 고무나 엘라스토머(elastomer)와 같은 탄성 부재로 이루어지는 댐퍼(damper) 기구를 포함한다(예를 들면, 일본국 특허공개공보 제2005-201433호에 제안된 바와 같이).

상기 동력 전달 장치는 압축기나 상기 압축기 이외의 차량탑재 회전장치로부터 발생한 진동을 받게 된다. 상기 차량탑재 회전장치로부터 발생한 진동의 주파수가 동력 전달 장치의 고유 진동수와 일치할 때, 상기 차량 탑재 장치는 그의 진동이 증폭되어 공진(resonance)할 수 있다.

이러한 공진으로 인한 진동 배율은 일반적으로 도 6에 나타낸 곡선을 이루게 된다. 1의 주파수비(즉, 고유 진동수에 대한 진동의 주파수 비율)에서, 상기 진동은 최대로 증폭된다. 상기 주파수비가 1보다 크게 증가함에 따라 상기 진동 배율은 제로(zero)에 점차 근접함을 알 수 있다. 즉, 공진으로 인하여 발생한 진동의 배율을 억제하기 위하여, 상기 차량탑재 회전장치로부터 발생한 진동의 주파수와 상기 동력 전달 장치의 고유 진동수의 주파수비를 상기 동력 전달 장치의 사용 영역에서 1보다 충분히 크도록 하는 것이 효과적이다.

상기 차량탑재 회전장치로부터 발생한 진동의 주파수는 통상적으로 차량 아이들링(idling) 시에 가장 작은 값을 갖는다. 상기 주파수비를 항상 1보다도 충분히 크도록 하기 위해서는, 상기 동력 전달 장치의 고유 진동수를 아이들링 시의 차량탑재 회전장치로부터 발생한 진동의 주파수보다 충분히 작도록 설정하는 것이 효과적이다.

일본국 특허공개공보 제2005-201433호에 제안된 바와 같이 고무나 엘라스토머와 같은 탄성 부재로 이루어진 댐퍼 기구를 갖는 이러한 동력 전달 장치에서, 상기 댐퍼 기구는 유연한 고무나 엘라스토머로 이루어지는 것을 필요로 하여 스프링 상수를 감소시켜 동력 전달 장치의 고유 진동수를 감소시킨다. 그러나 고무나 엘라스토머의 변형량은 커질 수 있어 상기 댐퍼 기구의 수명이 단축되는 문제가 있다.

이에 반하여, 딱딱한 고무나 엘라스토머로 이루어진 댐퍼 기구가 큰 바디(large body)를 가질 경우, 스프링 상수는 감소할 수 있다. 그러나 댐퍼 기구가 과도하게 큰 바디를 가질 경우, 차량에 탑재될 동력 전달 장치로 댐퍼 기구의 채용이 어렵게 되고, 이는 실용적이지 않은 문제가 있다.

따라서 본 발명은 상기한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 차량의 아이들링 시에 차량탑재 회전장치로부터 발생한 진동의 주파수보다 충분히 작은 고유 진동수를 갖는 동력 전달 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 관점에 따르면, 동력 전달 장치는 차량 탑재 구동원으로부터의 구동력을 벨트를 통해 차량용 공조장치의 냉동 사이클에 포함되는 압축기로 전달하기 위한 것이다. 상기 동력 전달 장치는 상기 벨트를 통해 상기 차량 탑재 구동원에 결합된 구동측 회전체; 상기 구동측 회전자와 동축으로 배치되고, 상기 압축기의 구동 샤프트에 기계적으로 결합된 종동측 회전체; 및 상기 구동측 회전체 및 종동측 회전체 중 적어도 하나에 배치되는 자기 접속부를 포함한다. 상기 자기 접속부는 상기 구동측 회전체와 종동측 회전체 간의 소정 간극을 유지하면서 자기력에 의하여 상기 구동측 회전체로부터 종동측 회전체로 회전 구동력을 전달하도록 채용(adapt)된다. 상기 동력 전달 장치에서, 상기 자기 접속부에 의하여 구동측 회전체로부터 종동측 회전체로 전달되는 최대 회전 구동력은 상기 압축기에 의해 요구되는 최대 토크보다 크고, 상기 구동측 회전체와 벨트가 슬립(slip)하기 시작하는 토크, 상기 차량 탑재 구동원이 정지되는 토크 및 상기 차량 탑재 구동원의 시동시에 스타터로부터 발생한 최대 토크 중 적어도 하나보다 작게 설정된다.

본 발명의 상기 관점에 따르면, 상기 자기 접속부는 구동측 회전체와 종동측 회전체 사이에 소정 간극을 유지하면서 자기력에 의하여 구동측 회전체로부터 종동측 회전체로 회전 구동력을 전달하며, 댐퍼 기구로서 작용한다. 본 발명의 동력 전달 장치는 고무나 엘라스토머와 같은 탄성 부재만으로 이루어진 댐퍼 기구를 갖는 동력 전달 장치에 비하여 고무나 엘라스토머의 내구성 및 전체 사이즈를 고려할 필요 없이 댐퍼 기구의 스프링 상수를 감소시킬 수 있다. 그 결과, 본 발명의 동력 전달 장치는 차량의 아이들링 시에 차량 탑재 회전 장치로부터 발생한 진동의 주파수에 비하여 고유 진동을 충분히 감소시킬 수 있다.

예를 들면, 상기 자기 접속부는 원주방향으로 배치되는 복수의 영구자석으로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 자기 접속부에 의하여 상기 구동측 회전체로부터 종동측 회전체로 전달되는 상기 최대 회전 구동력은 15Nm 이상 150Nm 이하로 설정되어, 실제 사용에서 차량의 공조 장치의 냉동 사이클에 포함되는 압축기에 이용되는 동력 전달 장치에 의한 문제점을 발생하지 않고 회전 구동력이 전달될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 동력 전달 장치의 단면도.
도 2는 제1 실시 예의 동력 전달 장치를 압축기에 대하여 축방향으로 반대 측으로부터 바라본 도면.
도 3은 도 2의 일부 확대도.
도 4는 종동측 영구자석과 구동측 영구자석 간의 변위각도와, 자기흡착수단에 의해 풀리(pully)로부터 외부 허브(outer hub)까지 전달되는 토크 간의 관계를 나타내는 그래프.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 동력 전달 장치의 단면도.
도 6은 공진으로 인한 진동 배율을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전자기 클러치(동력 전달 장치)의 단면도.
도 8은 제3 실시 예의 전자기 클러치의 자기 회로를 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 전자기 클러치(동력 전달 장치)의 단면도.

다음의 설명에서 편의상, 각각 도 1, 도 5 및 도 7 내지 도 9에서 지면의 좌측 및 지면의 우측은 이하에서 각각 동력 전달 장치의 전방 측 및 동력 전달 장치의 후방 측이라고 칭한다.

(제1 실시 예)

먼저, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 구성을 도 1 및 도 2를 참조하여 아래에서 설명한다. 도 1은 제1 실시 예의 동력 전달 장치(100)의 단면도이다. 상기 실시 예의 동력 전달 장치(100)는 내연 기관(미도시)이나 차량 주행을 위한 모터와 같은 차량 탑재 구동원으로부터 벨트(미도시)를 통해 차량의 공조 장치의 냉동 사이클에 포함된 압축기(200)로 구동력을 전달한다.

상기 동력 전달 장치(100)는 벨트를 통해 차량 구동원에 기계적으로 결합한 풀리(pully)(101), 상기 풀리(101)와 동축으로 배치되고 상기 압축기(200)의 구동 샤프트(201)에 기계적으로 결합한 허브(hub)(102) 및 상기 풀리(101)와 허브(102) 모두에 배치되는 자기 접속부(magnetic join portion)(103)를 포함한다. 상기 자기 접속부(103)는 상기 풀리(101)와 허브(102) 사이에 소정 간극을 유지하면서 자기력에 의하여 풀리(101)로부터 허브(102)로 회전 구동력을 전달하도록 채용된다.

상기 풀리(101)는 자기 재료(magnetic material), 바람직하게는 철(iron)로 이루어진다. 상기 풀리(101)는 래디얼 베어링(radial bearing)(204)을 통해 압축기(200)의 하우징(202)의 보스(203)에 의하여 회전가능하게 지지되는 내부 링(101a), 외주에 복수의 V자형 홈을 구비하고 그 위에 벨트(미도시)가 감겨있는 외부 링(101b) 및 상기 내부 링(101a)과 외부 링(101b)을 연결하는 조인트(101c)를 포함한다.

즉, 상기 풀리(101)는 압축기(200)의 하우징(202)의 축방향 단부로부터 전방측으로 세워져 설치된 보스부(203)에 단일 열(single-row)의 래디얼 롤러 베어링(204)을 통해 회전가능하게 지지된다.

상기 래디얼 베어링(204)은 풀리(101)의 내부 링(101a)의 내주에 삽입된 후 보스(203)로 삽입되고, 칼라(collar)(205)에 의해 유지된다.

상기 허브(102)는 볼트(104)에 의해 압축기(200)의 구동 샤프트(201)에 고정된 내부 허브(105) 및 리벳(rivet)(106)에 의해 상기 내부 허브(105)의 외주에 고정된 외부 허브(107)를 포함한다.

상기 내부 허브(105)는 그의 내주에 요철 끼워맞춤부를 가지며, 상기 구동 샤프트(201)의 단부가 끼워맞춰지는 원통부(105a) 및 상기 압축기에 대하여 반대되는 측의 상기 원통부(105a)의 축방향 단부로부터 반경 방향으로 돌출하는 플랜지부(105b)를 포함한다. 상기 압축기에 대하여 반대 측에서의 원통부(105a)의 단부에는 상기 볼트(104)가 관통하는 구멍이 제공된다. 상기 볼트(104)는 상기 구멍을 관통하고, 상기 구동 샤프트(201)의 선단부에 형성된 볼트공에 나사결합된다. 상기 압축기에 대하여 반대 측의 상기 원통부(105a)의 단부에 형성된 구멍의 외주는 상기 볼트(104)의 나사결합에 의하여 상기 구동 샤프트(201)의 단면에 대항하여 푸시되는 후방 측을 구비한다. 상기 압축기 측에서의 상기 원통부(105a)의 단부는 압축기(200)의 하우징(202)으로부터 돌출하는 보스(203)의 축방향으로의 외측으로부터 상기 보스(203)의 축방향 내측으로 연장한다. 상기 원통부(105a)의 외벽은 상기 보스(203)의 내벽으로부터 소정 간극을 형성한다. 상기 플랜지부(105b)는 축방향으로 바라볼 때 대체로 삼각형 형태를 갖는다. 상기 외부 허브(107) 및 상기 플랜지부(105b)는 세 개의 리벳(106)에 의하여 대체로 삼각형 형태의 각 꼭짓점에서 서로 고정된다(도 2 참조).

상기 외부 허브(107)는 자기 재료, 바람직하게는 철로 이루어진다. 상기 외부 허브(107)는 세 개의 리벳(106)에 의하여 내부 허브(105)의 플랜지부(105b)에 고정된다. 상기 외부 허브(107)는 내부 허브(105)의 원통부(105a)가 관통하는 구멍을 갖는 도넛형 디스크(107a) 및 상기 도넛형 디스크(107a)로부터 압축기 측으로 축방향으로 연장하는 링형 돌출부(107b)를 포함한다. 상기 도넛형 디스크(107a)는 상기 보스의 단부와 접촉하지 않도록 축방향으로의 소정 간극에 의하여 상기 압축기(200)의 하우징(202)으로부터 돌출하는 보스(203)의 축방향으로의 선단부로부터 이격되게 배치된다. 상기 링형 돌출부(107b)는 상기 풀리(101)의 내부 링(101a), 외부 링(101b) 및 조인트(101c)에 의해 둘러싸이는 링형 홈부에 위치되도록 연장된다. 상기 링형 돌출부(107b)와, 상기 풀리(101)의 내부 링(101a), 상기 외부 링(101b) 및 조인트(101c)는 서로 접촉하지 않고 소정 갭에 의해 이격되게 배치된다.

상기 링형 돌출부(107b)의 외주면에는 원주 방향으로 배치된 홈(107c)이 제공된다. 상기 홈은 입구부의 개구 면적보다 넓은 바닥면의 면적을 갖는다. 상기 압축기 측 반대의 축방향으로의 홈(107c)의 단부는 상기 도넛형 디스크(107a)에 의해 커버되고 개방되지 않는다. 이에 반하여, 상기 압축기 측의 축방향으로의 홈(107c)의 단부는 개방된다.

본 실시 예의 상기 자기 접속부(103)는 축방향으로의 압축기 측의 단부로부터 상기 홈(107c)으로 끼워맞춰진 후 접착제에 의해 상기 홈(107c)에 각각 접착되는 복수의 종동측 영구자석(103a) 및 접착제에 의하여 상기 풀리(10)의 외부 링(101b)의 내측에 각각 접착되는 복수의 구동측 영구자석(103b)을 포함한다. 상기 종동측 영구자석(103a)과 구동측 영구자석(103b) 모두는 아크 형상 단면을 갖는다. 도 3에 나타낸 바와 같이 원주 방향으로 동일 간격을 갖고 짝수의 종동측 영구자석과 구동측 영구자석(103a, 103b)이 각각 동심으로 배치된다. 원주방향으로 인접하는 영구자석들은 N극과 S극이 교대로 배치되고, 하나의 영구자석의 N극이 하나의 영구자석을 향하는 다른 하나의 영구자석의 S극과 마주하도록 배치된다.

상기 종동측 영구자석(103a)과 상기 구동측 영구자석(103b)은 온도의 변화로 인하여 자기력의 변화가 적고, 150℃ 이상에서도 소자(demagnetize)되지 않는 것이 바람직하다. 이는 동력 전달 장치가 내부에 배치되는 차량의 엔진룸의 내측이 150℃ 이상의 높은 온도에 도달할 가능성이 있기 때문이다.

본 실시 예에서, 네오디뮴(neodymium) 자석 또는 사마륨 코발트(samarium-cobalt) 자석이 상기 종동측 영구자석(103a)과 구동측 영구자석(103b)으로서 이용되고, 이들 영구 자석은 상기 풀리(101)의 외부 링(101b)과 상기 외부 허브(107)의 링형 돌출부(107b)에 각각 부착되고, 착자(magnetize) 된다.

본 실시 예에서, 6개의 종동측 영구자석(103a)과 6개의 구동측 영구자석(103b)이 각각 배치된다. 서로 마주하게 배치되는 종동측 영구자석(103a)과 구동측 영구자석(103b) 간의 반경방향으로의 간극은 0.5mm 내지 1.5mm이다. 원주방향으로 인접하는 종동측 영구자석(103a) 사이(구동측 영구자석(103b) 사이)의 거리는 약 4mm이다. 상기 종동측 영구자석(103a)과 구동측 영구자석(103b)은 20mm 내지 30mm의 축방향 사이즈를 갖는다. 상기 외부 허브(107)의 홈(107c)의 바닥면과 상기 풀리(101)의 외부 링은 상기 종동측 영구자석(103a)과 구동측 영구자석(103b)으로부터 발생한 자속의 대부분이 자성 재료를 통과하여 백 요크(back yoke)로서 작용하도록 2mm이상의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 본 실시 예에서의 상기 풀리(101)의 유효 직경은 100mm이다.

다음으로, 이하에서는 도 4를 참조하여 제1 실시 예의 동작 및 작용효과를 설명한다. 도 4는 종동측 영구자석(103a)과 구동측 영구자석(103b) 간의 각도 변화 및 자기 접속부(103)에 의해 풀리(101)로부터 외부 허브(107)로 전달되는 토크의 레벨을 나타내는 그래프이다. 도 4에 나타낸 변위 각도와 관련하여, 상기 종동측 영구자석(103a)의 N극(또는 S극)과 상기 구동측 영구자석(103b)의 S극(또는 N극)이 서로 가장 강하게 흡인되는 각도는 제로(0) 각도로 설정된다. 도 4에 나타낸 토크와 관련하여, 상기 풀리(101)의 정회전 방향으로의 토크는 정의 수치로 나타내고, 이에 반하여 상기 풀리(101)의 역회전 방향으로의 토크는 부의 수치로 나타내며, 이 두 토크는 Nm의 단위로 나타낸다. 도 4에서, 그래프 P는 본 발명의 제1 실시 예의 특성을 나타내고, 지점 P1은 자기 접속부(103)에 의해 전달가능한 최대 토크를 나타낸다. 또한, 도 4에서 라인 B는 압축기에서 발생한 최대 토크를 나타내고, 라인 C는 풀리(101)가 벨트 상에서 슬립하기 시작하는 토크를 나타내며, 라인 D는 고무, 엘라스토머 등을 이용하는 댐퍼 기구의 특성을 나타낸다.

상기 풀리(101)가 벨트를 통해 구동될 때, 상기 풀리(101)의 외부 링(101b) 내측에 배치된 상기 구동측 영구자석(103b)도 회전되어 자기력에 의하여 정회전 방향으로 종동측 영구자석(103a)을 끌어당긴다. 이때의 텐션은 상기 풀리(101)로부터 외부 허브(107)로 전달되는 토크가 된다. 토크가 T이고, 종동측 영구자석(103a)과 구동측 영구자석(103b) 간의 변위 각도가 θ일 때, 본 실시 예는 다음의 식: T=Asin(θ/X)을 만족한다. 진폭 A는 압축기에서 발생한 최대 토크와 상기 풀리(101)가 벨트 상에서 슬립하기 시작하는 토크 사이에 sin(θ/X)의 최대 값이 위치되는 방식으로 선택될 수 있다. 상기 진폭은 예를 들면 A=30으로 될 수 있다. 또한, X는 영구 자석의 개수(N)에 따라 정의된 상수이다. 상기 X는 X=N/2의 식을 만족하고, 본 실시 예에서 X=3이다.

상기 sin(θ/X)가 0 이상 1 이하로 되는 각도 영역에서, 상기 자기 접속부(103)는 고무나 엘라스토머와 같은 단지 탄성 재료로만 이루어진 일반적인 댐퍼 기구로서 작용하고, 이에 따라 종동측 영구자석(103a)과 구동측 영구자석(103b) 간의 변위 각도(θ)를 감소시킨다.

도 4를 참조해 보면, 상기 댐퍼 기구에서 스프링 상수, 즉 자기 접속부(103)는 토크(T)의 미분(differentiation)에 의해 결정된다. A=30, X=3이고, 스프링 상수를 k라 할 때, 상기 스프링 상수는 k=dT/dθ=90cos(θ/3)의 식으로 결정된다. sin(θ/3)이 0 이상 1 이하인 각도 영역에서, 상기 스프링 상수는 고무나 엘라스토머와 같은 탄성 재료로만 이루어진 일반적인 댐퍼 기구의 스프링 상수(약 120Nm/rad)에 비하여 충분히 작다. 또한, sin(θ/3)이 0 이상 1 이하인 각도 영역에서, θ의 값이 클수록 상기 스프링 상수는 작아질 수 있기 때문에, 댐퍼 기구로서 자기 접속부(103)를 평가할 때, 상기 압축기의 작동 범위에서의 평균 스프링 상수는 작아진다.

본 실시 예에 따르면, 상기 댐퍼 기구의 스프링 상수는 고무나 엘라스토머와 같은 탄성 재료로만 이루어진 댐퍼 기구에 비하여 충분히 작아질 수 있어, 상기 동력 전달 장치의 고유 진동수는 차량의 아이들링 시에서 차량탑재 회전장치로부터 발생한 진동의 주파수(약 80Hz)보다 충분히 작아질 수 있다.

그 결과, 상기 동력 전달 장치의 고유 진동수에 대한 차량탑재 회전장치로부터 발생한 진동의 주파수의 주파수비를 항상 1보다 충분히 크게(바람직하게는 1.5 이상) 할 수 있다.

상기 자기 접속부(103)에 의해 전달가능한 최대 토크(sin(θ/X)가 1로 되는 토크, 즉 A=30으로 하면 본 실시 예에서는 30Nm는 압축기(200)에 의해 통상적으로 발생하는 최대 토크보다 크고, 상기 풀리(101)가 벨트(미도시)에서 슬립하기 시작하는 토크보다 작게 설정된다. 상기 압축기(200)의 구동 샤프트(201)가 이물질의 침입으로 인하여 록킹되는 경우, 상기 풀리(101)가 압축기(200)에 의해 통상적으로 발생하는 최대 토크보다 큰 토크로 회전하려 하더라도, 상기 풀리(101) 및 외부 허브(107)는 최대 토크(sin(θ/X)가 1로 되는 토크)보다 큰 토크를 자기 접속부를 통해 외부 허브(107)로 전달하지 않고 아이들링 한다. 그러므로 상기 풀리(101) 및 벨트는 슬립하는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 벨트에 손상이 가는 것을 방지할 수 있다. 그러므로 본 실시 예는 과도한 부하 토크 하에서 기구의 일부분이 파손됨으로써 동력의 전달을 중단시키기 위하여 종래 별도로 요구되는 리미터 기구(limiter mechanism)를 필요로 하지 않는다.

과도한 부하 토크 하에서 그의 일부분이 파손됨으로써 동력 전달을 중단시키기 위하여 종래 별개로 요구되는 상기 리미터 기구는 동력 전달 경로 중에 파손될 허약한 부분이 제공된 구조를 갖는다. 상기 허약한 부분은 부하에서의 변화로 인하여 허약해지고, 이에 따라 상기 허약한 부분이 파손되는 토크, 즉 상기 리미터 기구가 작동하는 토크는 분명하게 정의될 수 없다.

이에 반하여, 본 실시 예의 동력 전달 장치(300)에서, 자기 특성에서 변화가 작은 자기 접속부(303)는 상기 리미터 기구로서도 기능을 한다. 상기 자기 접속부(303)가 탈동기화(lose synchronization)되어 아이들링 하는 토크, 즉 상기 리미터 기구가 작동하는 토크는 상기 허약한 부분을 이용하는 종래 리미터 기구의 작동 토크에 비하여 상대적으로 작게 변화한다.

이는 상기 자기 접속부가 허약한 부분을 갖지 아니하며 부하에서의 변화로 인하여 허약해지지 않기 때문이다.

즉, 상기한 자기 접속부(303)가 탈동기화되어 아이들링 하는 토크는 압축기(200)가 통상적으로 구동하는 최대 토크보다 크게 설정되고, 상기 벨트가 슬립되는 토크, 상기 엔진이 스톨(stall)하는 토크, 엔진의 시동 시에 스타터부터 발생한 최대 토크 중 적어도 하나보다 작게 설정된다. 따라서, 벨트에 대한 보다 정밀한 보호 기능이 실현될 수 있다.

더욱 바람직하게는, 상기 자기 접속부(303)가 탈동기화되어 아이들링하는 토크는 벨트가 슬립하는 토크, 엔진이 스톨하는 토크, 엔진의 재시동에서 스타터로부터 발생할 수 있는 토크 및 다른 중요한 부분이 파손되는 토크 중 가장 작은 토크보다 작게 설정된다. 이 경우, 더욱더 정밀한 벨트 보호 기능을 달성할 수 있다.

(제2 실시 예)

다음으로, 이하에서는 도 5를 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 구성을 설명한다. 도 5는 제2 실시 예에서의 동력 전달 장치(300)의 단면도이다. 상기 제2 실시 예에서는 자기 접속부(303)의 종동측 영구자석(303a)과 구동측 영구자석(303b)의 배치에서 제1 실시 예와 다르다. 다음의 설명에서, 제1 실시 예의 동력 전달 장치(100)의 구성요소들과 동일한 구성요소들, 즉 압축기(200), 구동 샤프트(201), 하우징(202), 보스(203), 래디얼 베어링(204), 칼라(collar)(205), 볼트(104), 내부 허브(105) 및 리벳(106)은 도 5에서 동일 참조 부호로 나타내며, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 실시 예의 풀리(301)는 래디얼 베어링(204)을 통해 하우징(202)의 보스(203)에 의해 회전가능하게 지지되는 내부 링(301a), 외주에 형성되고 벨트(미도시)가 감기는 V자형 홈을 갖는 외부 링(301b), 및 상기 내부 링(301a)과 외부 링(301b)을 연결하기 위한 조인트(301c)를 포함한다. 상기 제1 실시 예와 달리, 상기 자기 접속부(303)의 구동측 영구자석(303b)은 상기 조인트(301c)에 임베드(embed) 된다.

본 실시 예의 허브(302)는 외부 허브(307)의 형태에서 상기한 제1 실시 예의 형태와 다르다. 상기 외부 허브(307)는 리벳(106)에 의하여 내부 허브(105)에 고정된 디스크(307a) 및 상기 디스크(307a)의 반경방향 단부로부터 압축기(200) 측으로 돌출하고 상기 풀리(301)의 내부 링(301a), 외부 링(301b) 및 조인트(301c)에 의해 둘러싸이는 공간으로 연장하는 링형 돌출부(307b)를 포함한다.

상기 링형 돌출부(307b)의 내주에는 원주방향으로 평행하게 형성된 반경방향 홈(미도시)을 구비하고, 상기 종동측 영구자석(303a)은 그 홈으로 끼워맞춰지고 접착제에 의하여 그에 접착된다.

또한, 본 실시 예에 있어서 제1 실시 예와 같이, 상기 종동측 영구자석(303a)이 끼워맞춰지는 홈(미도시)은 입구부의 개구부의 면적보다 넓은 바닥면의 면적을 구비한다. 상기 자기 접속부(303)에 포함된 영구자석의 이러한 종류, 성능, 개수 등은 제1 실시 예의 형태와 동일하다.

(제3 실시 예)

상기한 제1 및 제2 실시 예에 있어서, 본 발명은 예를 들면 동력 전달 장치로서 풀리에 적용되지만, 본 발명은 풀리에 한정되는 것은 아니다. 한편, 본 발명은 동력 전달 장치로서 전자기 클러치에 적용될 수 있다. 본 발명이 전자기 클러치에 적용되는 경우, 상기한 제1 및 제2 실시 예와 같이 종래 전자기 클러치에서 이용되는 고무 댐퍼 대신에 자기 접속부가 이용된다.

이하, 도 7 및 도 8을 참조하여 전자기 클러치에 적용되는 본 발명의 제3 실시 예를 설명한다. 도 7은 본 실시 예의 전자기 클러치(400)의 단면도이다.

상기 전자기 클러치(400)는 압축기(500)의 하우징(502)에 고정되는 스테이터(stator)(401), 래디얼 베어링(504)을 통해 상기 하우징(502)으로부터 세워져 형성된 보스(503)에 의해 회전가능하게 지지되는 로터(rotor)(403), 상기 압축기(500)의 구동 샤프트(501)에 부착되는 허브(404) 및 상기 허브(404)에 부착되는 아마추어(405)를 포함한다.

상기 스테이터(401)는 전자기 코일(402) 및 상기 전자기 코일(402)을 수용하기 위한 코일 하우징(406)을 포함한다. 상기 코일 하우징(406)은 상기 압축기(500)에 반대되는 측으로 지향되는 U자형 단면의 개방측을 갖는 도넛형 형태를 가지며, 상기 코일 하우징(406)의 후방측 단면에는 스테이터 암(506)이 용접된다. 상기 스테이터 암(506)은 압축기(500)의 하우징(502)의 보스(503)가 세워져 구비되는 단면에 칼라(505)에 의해 고정된다. 상기 전자기 코일(402)은 권선 배선으로 구성되고, 전자기력을 발생하고 공급 단자(미도시)를 통해 차량 탑재 배터리로부터 전력이 공급되는 전자석이다. 상기 전자기 코일에는 온도 휴즈(fuse) 등이 제공될 수 있다.

상기 로터(403)는 압축기(500) 측으로 지향되는 아크형 홈을 갖는 U자형 단면을 갖는다. 상기 로터(403)는 래디얼 베어링(504)을 통해 보스(503)에 의해 회전가능하게 지지되는 내부 링(403a), 외주면에 형성되며 그 위에서 벨트가 감기는 V자형 홈을 갖는 외부 링(403c), 상기 내부 링(403a)과 외부 링(403b)을 연결하는 조인트(403c)를 포함한다. 상기 래디얼 베어링(504)은 칼라(428)에 의해 보스(503)에 고정된다.

상기 조인트(403c)는 전자기 코일(402)로부터 발생한 전자기력에 의하여 아마추어(405)가 흡인될 때 상기 아마추어(405)와 접촉하게 되는 마찰면을 구비한다. 상기 마찰면에는 슬릿(407)이 제공된다. 상기 슬릿(407)은 2중 동심원으로 형성되고, 상기 아마추어(405)가 제공된 슬릿(423)과 함께 전자 코일(402)이 발생하는 자력선을 사행(蛇行)시켜서 도 8의 화살표로 나타낸 자기 회로를 형성한다.

상기 허브(404)는 구동 샤프트(501)에 부착되는 내부 허브(408), 상기 내부 허브(408)에 기계적으로 결합하고 상기 아마추어(405)를 지지하도록 채용되는 외부 허브(409), 상기 내부 허브(408)와 외부 허브(409)를 압축기(500)의 축방향으로 변위가능하고 또한 상대 회전가능하게 지지하기 위한 지지 기구(410), 및 상기 외부 허브(409)의 회전 구동력을 내부 허브(408)로 전달하기 위한 자기 접속부(411)를 포함한다. 상기 내부 허브(408) 및 외부 허브(409)는 자기 재료로 이루어진다.

상기 구동 샤프트(501)는 샤프트 실링 유닛(507)에 의해 반-밀폐된 하우징(502)의 내측으로부터 돌출한다. 상기 구동 샤프트(501)가 회전가능하게 구동할 때, 상기 압축기(500)의 압축 기구(미도시)는 흡입 포트(미도시)로부터 흡입된 냉매를 압축한 다음, 토출 포트(미도시)로부터 냉동 사이클로 냉매를 토출하도록 구동된다.

상기 내부 허브(408)는 구동 샤프트(501)의 선단이 삽입되는 원통부(412), 상기 압축기의 반대 측에서의 원통부(412)의 단부로부터 연장하고 반경방향 외측으로 확장되는 내부 허브 플레이트(413), 및 상기 내부 허브 플레이트(413)의 외주의 가장자리로부터 상기 압축기에 대하여 반대 측으로 연장하는 내부 허브 외주부(414)를 포함한다. 상기 구동 샤프트(501)의 선단은 완전히 회전되고 스플라인 또는 세레이션(serration)에 의하여 상기 원통부(412) 내에 유지된 다음, 볼트(427)에 의해 그에 고정된다.

상기 내부 허브 외주부(414)는 원통 형태를 갖는다. 상기 내부 허브 외주부(414)의 내측벽에는 외부 허브(409)를 지지하기 위한 지지 기구(410)가 축방향으로 슬라이딩 가능하게 끼워맞춰지는 홈이 제공된다. 상기 내부 허브 외주부(414)의 외측벽에는 자기 접속부(411)에 포함된 종동측 영구자석(415)이 제공된다. 상기 내부 허브 외주부(414)는 종동측 영구자석(415)의 백 요크로서 기능을 한다.

상기 외부 허브(409)는 지지 기구(410)에 의해 지지되는 원통형 외부 허브 내주부(416)를 포함한다. 상기 외부 허브(409)는 외부 허브 플레이트(417)의 외주부의 가장자리로부터 압축기로 연장하고 상기 아마추어(405)를 지지하는 외부 허브 외주부(419)를 더 포함한다.

상기 외부 허브 외주부(419)는 원통 형태를 갖는다. 상기 외부 허브 외주부(419)의 내측벽에는 자기 접속부(411)에 포함된 구동측 영구자석(420)이 제공된다. 상기 압축기에서의 외부 허브 외주부(419)의 단부는 반경방향 외측으로 더 연장하고, 상기 아마추어(405)의 끼워맞춤 돌출부(421)에 기계적으로 결합한다. 상기 외부 허브 외주부(419)는 구동측 영구자석(420)의 백 요크로서 기능을 한다.

상기 아마추어(405)는 로터(403)의 조인트(403c)와 슬라이딩가능하게 접촉하게 아마추어측 마찰면(422)을 갖는 도넛형 플레이트이다. 상기 아마추어(405)에는 앞서 언급한 슬릿(423) 및 상기 아마추어측 마찰면(422)에 대하여 반대 측으로 돌출하는 끼워맞춤 돌출부(421)가 제공된다.

상기 지지 기구(410)는 축방향으로 이동가능하게 될 내부 허브 외주부(414)의 내측벽에 제공된 홈(418)으로 끼워맞춰진 외부 링(424), 상기 외부 허브 내주부(416)의 외주 측에 압입에 의하여 고정된 내부 링(425), 및 상기 외부 링(424)과 내부 링(425) 사이에 배치되는 래디얼 베어링(426)을 포함한다. 상기 압축기에 대하여 반대 측에서의 내부 허브 외주부(414)의 단부와 상기 외부 허브 플레이트(417) 사이에 갭(g1)이 제공되어, 상기 내부 허브(408)와 외부 허브(409)는 지지 기구(410)에 의하여 축방향으로 상대적으로 이동가능하다. 앞서 언급한 홈(418)은 스플라인 또는 세레이션으로서 형성될 수 있다.

상기 자기 접속부(411)는 구동측 영구자석(420) 및 종동측 영구자석(415)을 포함한다. 제1 실시 예와 마찬가지로, 상기 종동축 영구자석(415)과 구동측 영구자석(420) 모두는 아크형 단면을 갖는다. 짝수의 상기 종동측 영구자석과 구동측 영구자석이 원주방향으로 등간격으로 서로 인접하게 각각 배치되어, 하나의 영구자석의 N극은 이 하나의 영구자석과 마주하는 다른 하나의 영구자석의 S극과 마주한다.

제1 실시 예와 마찬가지로, 상기 종동측 영구자석(415)과 구동측 영구자석(420)은 온도에서의 변화로 인하여 자기력에서의 변화가 작고 150℃ 이상에서도 소자(demagnetize)되지 않는 것이 바람직하다. 이는 동력 전달 장치가 내부에 배치되는 차량의 엔진룸의 내측이 150℃ 이상의 높은 온도에 도달할 가능성이 있기 때문이다.

또한, 제1 실시 예와 마찬가지로, 네오디뮴(neodymium) 자석 또는 사마륨 코발트(samarium-cobalt) 자석이 상기 종동측 영구자석(415)과 구동측 영구자석(420)으로서 이용되고, 이들 영구 자석은 상기 내부 허브 외주부(414)와 외부 허브 외주부(419)에 각각 부착되고, 착자(magnetize) 된다.

본 실시 예에서 상기 종동측 영구자석(415)과 구동측 영구자석(420)의 개수, 서로 향하는 상기 종동측 영구자석(415)과 구동측 영구자석(420) 사이의 반경방향으로의 갭, 원주방향으로 서로 인접하는 영구자석 간의 거리, 및 상기 영구자석의 축방향 치수는 제1 실시 예의 형태와 동일하다.

상기 내부 허브 외주부(414)와 외부 허브 외주부(419)는 상기 종동측 영구자석(415)과 구동측 영구자석(420)으로부터 발생한 자속의 대부분이 자성 재료를 통과하여 백 요크(back yoke)로서 작용하도록 2mm이상의 두께를 갖는다. 본 실시 예에서의 상기 로터(403)의 유효 직경은 100mm이다.

상기 자기 접속부(411)의 동력 전달 특성은 제1 실시 예에서 도 4를 참조하여 전술한 자기 접속부(103)의 동력 전달 특성과 동일하다.

이하 본 실시 예의 전자기 클러치(400)의 동작을 설명한다. 차량 주행을 위한 구동원(엔진)(미도시)으로부터 회전 구동력이 벨트를 통해 로터(403)로 전달되는 경우, 정지된 스테이터(401)를 내부에 포함한 상태에서 상기 로터(403)는 회전가능하게 구동된다.

상기 스테이터(401)의 전자기 코일(402)에 전류가 흐르지 않은 경우, 즉 상기 전자기 클러치가 턴 오프(turn off)인 경우, 상기 전자기 코일(402)로부터 전자기력은 발생하지 않는다. 그리고 상기 아마추어(405)는 로터(403)의 마찰면으로부터 소정 갭(g2)을 갖고 외부 허브(409)와 자기 접속부(411)에 의하여 지지된다.

이러한 상태에서 상기 로터(403)는 아마추어(405)와 접촉하지 않기 때문에, 상기 회전 동력은 로터(403)로부터 허브(404)로 전달되지 않는다.

상기 스테이터(401)의 전자기 코일(402)에 전류가 흐르는 경우, 즉 상기 전자기 코일이 턴 온(turn on)될 때, 상기 전자기 코일(402)로부터 전자기력이 발생하여, 상기 로터(403)의 마찰면으로 아마추어(405)가 흡입하게 된다. 그러므로 상기 로터(403)로부터 허브(404)로 회전 동력이 전달된다. 상기 허브(404)로 회전 동력이 전달되는 경우, 상기 구동 샤프트(501)는 회전가능하게 구동되어 상기 압축기(500)를 구동시킨다.

이때, 상기 자기 접속부(411)에서 상기 종동측 영구자석(415)은 구동측 영구자석(420)과 접촉하지 않고, 상기 지지 기구(410)의 외부 링(424)은 내부 허브(408)의 홈(418)을 따라 축방향으로 이동가능하다. 상기 아마추어(405)가 전자기력에 의하여 로터(403) 측으로 흡인될 때, 상기 아마추어(405) 자체를 지지하는 외부 허브(409)는 내부 허브 로터(403) 측, 즉 로터(403) 측으로 이동한다.

상기 스테이터(401)의 전자기 코일(402)로 전류의 흐름이 중단될 때, 상기 전자기 코일(402)로부터 발생한 전자기력은 소멸하고, 이에 따라 상기 자기 접속부(411)의 종동측 영구자석(415)과 구동측 영구자석(420)은 전류가 흐르기 전의 원래의 상대 위치 관계로 복귀된다. 그 결과, 상기 아마추어(405)는 로터(403)의 마찰면으로부터 벗어난다.

도 4를 참조하여 제1 실시 예에서 설명한 바와 같이, sin(θ/X)가 0 이상 1 이하로 되는 각도 범위에서, 자기 접속부(103)는 종동측 영구자석(415)과 구동측 영구자석(420) 간의 변위 각도(θ)를 감소시키려 하고, 이에 따라 고무나 엘라스토머와 같은 단지 탄성 재료로만 이루어진 일반적인 댐퍼 기구로서 기능을 한다.

즉, 본 실시 예에 따르면, 제1 실시 예와 마찬가지로 상기 댐퍼 기구의 스프링 상수는 고무나 엘라스토머와 같은 탄성 재료로만 이루어진 댐퍼 기구의 이용으로 충분히 감소될 수 있어, 상기 동력 전달 장치의 고유 진동수는 차량의 아이들링 시에서 차량탑재 회전장치로부터 발생한 진동의 주파수(약 80Hz)보다 충분히 작아질 수 있다.

그 결과, 상기 전자기 클러치의 고유 진동수에 대한 차량탑재 회전장치로부터 발생한 진동의 주파수의 주파수 비율을 항상 1보다 충분히 크게(바람직하게는 1.5 이상) 할 수 있다.

상기 자기 접속부(411)에 의해 전달가능한 최대 토크(sin(θ/X)가 1로 되는 토크, 즉 A=30으로 하면 본 실시 예에서는 30Nm)는 압축기(500)에 의해 통상적으로 발생하는 최대 토크보다 크고, 상기 로터(403)가 벨트(미도시)에서 슬립하기 시작하는 토크보다 작게 설정된다. 상기 압축기(500)의 구동 샤프트(501)가 이물질의 침입으로 인하여 록킹되는 경우, 상기 로터(403)가 압축기(500)에 의해 통상적으로 발생하는 최대 토크보다 큰 토크로 회전하려 하더라도, 상기 외부 허브(409) 및 내부 허브(408)는 최대 토크(sin(θ/X)가 1로 되는 토크)보다 큰 토크를 외부 허브(409)로부터 내부 허브(408)로 전달하지 않고 아이들링 한다. 그러므로 상기 로터(403) 및 벨트는 슬립하는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 벨트에 손상이 가는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 로터(403) 및 아마추어(405)는 이상 발열을 생성시키는 마찰 발생을 미리 방지할 수 있다.

(제4 실시 예)

이하, 도 9를 참조하여 본 발명의 제4 실시 예에 따른 구성을 설명한다. 도 9는 제4 실시 예의 전자기 클러치(600)의 단면도이다. 상기 제4 실시 예는 자기 접속부의 종동측 영구자석과 구동측 영구자석의 배치에서 제3 실시 예와 다르다. 다음의 설명에서, 제3 실시 예의 전자기 클러치(400)의 구성요소들과 동일한 구성요소들, 즉 압축기(500), 구동 샤프트(501), 하우징(502), 보스(503), 래디얼 베어링(504), 칼라(505), 스테이터(401), 전자기 코일(402), 로터(403), 코일 하우징(406) 및 슬릿(407)은 도 9에서 동일 참조 부호로 나타내며, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 실시 예의 전자기 클러치(600)는 압축기(500)의 구동 샤프트(501)에 부착되는 내부 허브(601), 판스프링(602)을 통해 상기 내부 허브(601)에 의해 지지되는 외부 허브(603), 및 후방측에서 인슐레이터(insulator)(604)를 통해 부착되는 아마추어(605)를 포함한다.

상기 내부 허브(601)는 구동 샤프트(501)의 선단이 삽입되고 고정되는 원통부(606), 및 상기 압축기에 대하여 반대측에서 상기 원통부(606)의 단부로부터 반경방향 외측으로 연장하는 플랜지부(607)를 포함한다. 상기 판스프링(602)의 내주부는 복수의 리벳(608)에 의하여 상기 플랜지부(607)의 외주부의 가장자리에 부착된다.

상기 외부 허브(603)는 판스프링(602)의 외주부가 복수의 리벳(609)에 의하여 부착되는 종동측 플레이트(610), 자기 접속부(611)를 통해 상기 종동측 플레이트(610)에 마주하는 구동측 플레이트(612) 및 상기 종동측 플레이트(610)와 구동측 플레이트(612) 사이에 개재되는 스러스트 베어링(thrust bearing)(613)을 포함한다.

상기 자기 접속부(611)는 구동측에 위치되고 자기 재료로 이루어진 치형부(tooth portion)(611a) 및 종동측 영구자석(611b)을 포함한다. 상기 자기 접속부(611)에 포함된 영구 자석의 종류, 성능, 개수 등은 제1 내지 제3 실시 예들의 형태와 대체로 동일하다. 상기 치형부와 영구자석은 구동측 및 종동측의 어디라도 위치되어도 동일한 효과를 도모한다. 제3 실시 예와 마찬가지로, 상기 자석은 양측에 위치될 수 있다. 상기 종동측 및 구동측이 상대 회전되는 경우(즉, 탈동기화 상태에서), 상기 구동측에서의 자석 및 상기 종동측에서의 자석은 서로 반복적으로 흡인 및 반발한다. 그러므로 상기 종동측 회전체는 반발시에 구동측 회전체로부터 이격되지 않도록 스러스트 베어링을 부가할 필요가 있다.

상기 스러스트 베어링(613)은 종동측 플레이트(610)와 구동측 플레이트(612) 사이에 배치되는 롤러 스러스트 베어링이다. 상기 스러스트 베어링(613), 구동측 인슐레이터(616) 및 종동측 인슐레이터(617)을 합한 축방향 수치는 자기 접속부(611)의 구동측에 위치되고 자기 재료로 이루어진 상기 치형부(611a)와 상기 종동측 영구자석(611b) 사이에 소정 갭을 형성하도록 설정된다.

상기 아마추어(605)는 전술한 제3 실시 예와 같이 로터(403)의 조인트(403c)와 슬라이딩가능하게 접촉하게 아마추어측 마찰면(614)을 포함하는 도넛형 플레이트 부재이다. 상기 아마추어(605)에는 제3 실시 예와 동일한 형태의 슬롯(615)이 제공된다.

아마추어 배면측 인슐레이터(604)는 비자기 재료로 이루어지고, 상기 구동 플레이트(612)와 일체로 된다. 상기 아마추어 배면측 인슐레이터(604)는 전자기 코일(402)에 의해 발생하는 자속과 상기 자기 접속부(611)에 의해 발생한 자속 사이에서 과도한 상호 간섭을 방지한다.

다음으로, 본 실시 예에서의 전자기 클러치(600)의 동작을 설명한다. 차량을 주행시키기 위한 구동원(미도시)으로부터 벨트를 통해 로터(403)로 회전구동력이 전달될 때, 정지된 스테이터(401)를 내부에 포함한 상태에서 상기 로터(403)는 회전가능하게 구동된다.

상기 스테이터(401)의 전자기 코일(402)에 전류가 흐르지 않는 경우, 상기 전자기 코일(402)에 의해 전자기력은 발생하지 않고, 상기 아마추어(605)는 로터(403)의 마찰면으로부터 소정 갭을 갖고 판스프링(602)에 의해 지지된다.

이러한 상태에서 상기 로터(403)는 아마추어(605)와 접촉하지 않기 때문에, 상기 회전 동력은 로터(403)로부터 내부 허브(601)로 전달되지 않는다.

상기 스테이터(401)의 전자기 코일(402)에 전류가 흐르게 되는 경우, 상기 전자기 코일(402)에 의해 전자기력이 발생하고, 이에 따라 아마추어(605)를 로터(403)의 마찰면으로 흡착되게 한다. 그러므로 상기 로터(403)로부터 내부 허브(601)로 회전 동력이 전달된다.

이때, 상기 아마추어(605)는 전자기력에 의해 로터(403)로 흡인되는 경우, 상기 판스프링(602)은 벤딩되어 상기 아마추어(605)가 로터(403) 측으로 이동되게 한다.

상기 스테이터(401)의 전자기 코일(402)에 전류의 흐름이 중단될 때, 상기 전자기 코일(402)에서 발생한 전자기력은 소멸되고, 이에 따라 상기 판스프링(602)은 전자기 코일(402)에 전류가 흐르기 전의 원래의 상태로 복귀된다. 그 결과, 상기 아마추어(405)는 로터(403)의 마찰면으로부터 벗어난다.

제1 실시 예에서 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, sin(θ/X)가 0 이상 1 이하로 되는 각도 범위에서, 상기 자기 접속부(611)는 고무나 엘라스토머와 같은 단지 탄성 재료로만 이루어진 일반적인 댐퍼 기구로서 작용하고, 이에 따라 종동측 영구자석(611b)과 구동측 영구자석(611a) 간의 변위 각도(θ)를 감소시킨다. 본 실시 예와 같이 자석과 치형부의 조합으로, 식 X=N(자석과 치형부의 극수)이 얻어진다.

즉, 본 실시 예에서, 전술한 실시 예들과 같이, 상기 댐퍼 기구의 스프링 상수는 고무나 엘라스토머와 같은 탄성 재료로만 이루어진 댐퍼 기구에 비하여 충분히 작아질 수 있다. 또한, 동력 전달 장치의 고유 진동수는 차량의 아이들링 시에서 차량 탑재 회전 장치로부터 발생한 진동의 주파수(약 80Hz)보다 충분히 작아질 수 있다.

그 결과, 상기 전자기 클러치의 고유 진동수에 대한 차량탑재 회전장치로부터 발생한 진동의 주파수의 주파수비를 항상 1보다 충분히 크게(바람직하게는 1.5 이상) 할 수 있다.

상기 자기 접속부(611)에 의해 전달가능한 최대 토크(sin(θ/X)가 1로 되는 토크, 즉 A=30으로 하면 본 실시 예에서는 30Nm)는 압축기(500)에 의해 통상적으로 발생하는 최대 토크보다 크고, 상기 로터(403)가 벨트(미도시)에서 슬립하기 시작하는 토크보다 작게 설정된다. 상기 압축기(500)의 구동 샤프트(501)가 이물질의 침입으로 인하여 록킹되는 경우, 상기 로터(403)가 압축기(500)에 의해 통상적으로 발생하는 최대 토크보다 큰 토크로 회전하려 하더라도, 상기 구동측 플레이트(612) 및 종동측 플레이트(610)는 최대 토크(sin(θ/X)가 1로 되는 토크)보다 큰 토크를 자기 접속부를 통해 구동측 플레이트(612)로부터 종동측 플레이트(620)로 전달하지 않고 아이들링 한다. 그러므로 상기 로터(403) 및 벨트는 슬립하는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 벨트에 손상이 가는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 로터(403) 및 아마추어(605)는 이상 발열을 생성시키는 마찰 발생을 미리 방지할 수 있다.

앞의 제2 내지 제4 실시 예 각각에 따른 자기 접속부는 제1 실시 예의 자기 접속부에 의해 실행되는 동일한 방식으로 상기 구동측 영구자석과 종동측 영구자석 간에 소정 간극을 유지하면서 자기력에 의해 회전 구동력을 전달한다.

(다른 실시 예들)

앞의 실시 예들은 자기 접속부(103)를 채용하기 때문에, 리미터 기구나 고무 댐퍼를 제공할 필요가 없게 된다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고 과도한 부하 토크로 인하여 파손되는 리미터 기구나 고무 댐퍼가 자기 접속부와 함께 채용될 수 있다.

제1 내지 제3 실시 예들에서 상기 자기 접속부가 종동측 영구자석과 구동측 영구자석을 포함하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 제4 실시 예에서 설명한 바와 같이, 상기 구동측 영구자석과 종동측 영구자석 중 적어도 하나에 영구 자석을 채용할 수 있다. 한편, 상기 영구자석 대신에 전자석이 이용될 수 있다.

자기 접속부의 자석이 종동측 및 구동측 중 하나에만 배치되는 경우, 상기 자석과 동일한 형태를 갖는 자기 블럭이 자석과 마주하면서 링 형태로 다른 측에 배치된다.

본 발명의 제1 및 제2 실시 예에 따르면, 동력 전달 장치는 차량탑재 구동원으로부터 차량 공조장치용 냉매 압축기로 구동력을 전달하기 위하여 제공된다. 상기 동력 전달 장치는 벨트를 통해 차량탑재 구동원에 결합하고, 차량 공조장치용 냉매 압축기의 하우징에 의해 지지되는 풀리를 포함하며, 상기 풀리는 축방향으로의 차량 공조장치용 냉매 압축기에 대하여 반대되는 측에서의 축방향으로의 단면에 홈부를 구비한다. 또한, 상기 동력 전달 장치는 풀리와 동축으로 배치되고 차량 공조장치용 냉매 압축기의 구동 샤프트에 고정되는 내부 허브, 및 상기 내부 허브의 외주부에 배치되고 풀리의 홈부를 향하는 외부 허브를 포함한다. 또한, 상기 동력 전달 장치는 풀리의 홈부에 배치되는 구동측 자기 재료 및 상기 외부 허브에 배치되는 종동측 자기 재료를 더 포함한다. 상기 외부 허브는 구동측 자기 재료와 종동측 자기 재료 간의 자기 흡인력에 의하여 구동측 자기 재료와 종동측 자기 재료 간의 소정 간극을 유지하면서 상기 풀리에 동반하여 회전한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

전술한 실시 예들에서, 자기 접속부에 의해 전달가능한 최대 토크는 30의 크기(A=30)로 설정함으로써 30Nm 하는 예를 들었지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 자기 접속부에 의해 전달가능한 최대 토크는 15Nm 이상, 150Nm 이하로 될 수 있다.

100, 300: 동력 전달 장치
101: 풀리
102: 허브
103, 611: 자기 접속부
200, 500: 압축기
201, 501: 구동 샤프트
400, 600: 전자기 클러치
601: 내부 허브
602: 판스프링
603: 외부 허브
605: 아마추어

Claims (5)

1. 차량탑재 구동원으로부터의 구동력을 벨트를 통해 차량용 공조장치의 냉동 사이클에 포함되는 압축기로 전달하기 위한 동력 전달 장치로서,
   상기 벨트를 통해 상기 차량탑재 구동원에 결합된 구동측 회전체;
   상기 구동측 회전체와 동축으로 배치되고, 상기 압축기의 구동 샤프트에 기계적으로 결합된 종동측 회전체; 및
   상기 구동측 회전체 및 종동측 회전체 중 적어도 하나에 배치되고, 상기 구동측 회전체와 종동측 회전체 간의 소정 간극을 유지하면서 자기력에 의하여 상기 구동측 회전체로부터 종동측 회전체로 회전 구동력을 전달하는 자기 접속부;
   를 포함하고,
   상기 자기 접속부에 의하여 구동측 회전체로부터 종동측 회전체로 전달되는 최대 회전 구동력은 상기 압축기에 의해 요구되는 최대 토크보다 크고, 상기 구동측 회전체와 벨트가 슬립(slip)하기 시작하는 토크, 상기 차량탑재 구동원이 정지되는 토크 및 상기 차량탑재 구동원의 시동시에 스타터로부터 발생한 최대 토크 중 적어도 하나보다 작게 설정되는
   동력 전달 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 자기 접속부는 원주방향으로 배치되는 복수의 영구자석을 포함하는
   동력 전달 장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 자기 접속부에 의하여 상기 구동측 회전체로부터 종동측 회전체로 전달되는 상기 최대 회전 구동력은 15Nm 이상 150Nm 이하로 설정되는
   동력 전달 장치.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 자기 접속부는 상기 구동측 회전체에 제공되는 구동측 영구자석과 상기 종동측 회전체에 제공되는 종동측 영구자석을 포함하는
   동력 전달 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 자기 접속부는 서로 마주하고 원주방향으로 배치되는 복수 세트(set)의 상기 구동측 영구자석과 상기 종동측 영구자석을 포함하며,
   서로 마주하는 상기 구동측 영구자석과 종동측 영구자석의 각 세트는 그 사이에 소정 갭을 갖고 배치되는
   동력 전달 장치.

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