KR20150018207A - 압축기의 전자클러치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기의 전자클러치에 관한 것으로, 엔진으로부터 동력을 전달받는 풀리와 마찰접촉하는 디스크 유닛의 마찰력을 높이기 위한 마찰재가 케이스에 수용되어 구비된 마찰부재를 포함하는 압축기의 전자클러치를 제공한다.

Description

압축기의 전자클러치{ELECTROMAGNETIC CLUTCH OF COMPRESSOR USING THE SAME}

본 발명은 압축기의 전자클러치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차의 엔진으로부터 자동차 공조장치의 구동을 위한 압축기로 동력을 전달하는 압축기의 전자클러치에 관한 것이다.

자동차는 실내의 냉난방을 위한 공조장치(Air Conditioning; A/C)가 설치된다. 이러한 공조장치는 냉방시스템의 구성으로서 증발기로부터 인입된 저온 저압의 기상 냉매를 고온 고압의 기상 냉매로 압축시켜 응축기로 보내는 압축기를 포함하고 있다.

종래 차량용 공기조화장치에 적용되는 압축기는 주로 사판식 압축기가 사용되는데, 전자클러치(electromagnetic clutch)의 단속작용에 의하여 엔진의 동력을 선택적으로 전달받는 고정용량형 사판식 압축기와, 상기 클러치를 사용하지 않고 항상 엔진의 동력을 전달받는 가변용량형 사판식 압축기가 있다.

이들 압축기는 자동차 엔진의 회전력으로부터 동력을 전달받아 구동되는데, 고정 용량형은 전자 클러치가 구비되어 압축기의 구동을 제어한다.

도 1을 참조하여 종래 압축기의 전자클러치의 일예에 대하여 설명한다.

도 1에 도시된 전자클러치(100)는, 압축기의 하우징(110)에 베어링(111)을 매개로 축회전가능하게 구비되어 엔진의 동력을 전달받는 풀리(120), 전원의 인가에 따라 전자기력을 발생시키는 필드코일 유닛(130), 상기 필드코일 유닛(130)의 전자기력에 의해 풀리(120)의 마찰면(121)에 선택적으로 마찰접촉하여 구동축(140)으로의 구동을 단속하는 디스크 유닛을 포함한다.

상기 디스크 유닛은, 상기 압축기의 구동축(140)에 고정결합되는 허브(141), 상기 허브(141)와 고정결합되는 이너링(150), 상기 이너링(150)과 탄성부재(260)에 의해 연동가능하게 결합되는 아웃터링(170), 상기 아웃터링(170)에 고정결합되고 상기 필드코일 유닛(130)에서 발생하는 전자기력에 의해 풀리(120)의 마찰면(121)과 마찰접촉하는 디스크부재(180)를 포함한다.

상기 풀리(120)의 마찰면(121)에는 디스크부재(180)의 마찰면(181)과의 마찰력을 높이고 접촉 소음을 감소시키기 위해 마찰재(125)가 구비되어 있다.

상기 마찰재(125)는 도 2에 도시된 바와 같이, 링 형상의 박판으로 이루어져 풀리(120)의 마찰면(121)에 함입되어 부착되는데, 풀리(120)의 마찰면(121) 보다 약 0.05~0.07mm 정도 돌출되어 구비됨으로써 초기 슬립에 의한 고착(sticking)을 방지하게 된다.

상기 필드코일 유닛(130)에 전원이 인가되면, 전자기력에 의해 디스크부재(180)가 풀리(120)쪽으로 이동하여 풀리(120)의 마찰재(125)와 마찰접촉하게 되고, 그로 인해 풀리(120)와 디스크 유닛이 구속되어 일체로 거동하게 되며, 디스크 유닛으로 전달된 엔진의 동력은 압축기의 구동축(140)로 전달된다.

필드코일 유닛(130)의 전원이 차단되면, 상기 탄성부재(260)의 탄성복원력에 의해 디스크부재(180)가 풀리(120)의 마찰면(121)으로부터 이격되어 풀리(120)로부터 디스크 유닛으로의 동력전달이 차단된다.

종래의 링 형상의 마찰재(125)는 링 형상 전체가 마찰되므로 마찰면적을 조절할 수 없고, 그로 인해 압축기의 용량 및 부하가 다른 경우 마찰계수가 다른 마찰재를 사용할 수 밖에 없으므로 비용이 증가하는 문제점이 있었다.

종래의 마찰재는 분말 형태의 재료를 링 형상으로 소결(sintering) 성형하여 제조되는데, 소결과정에서 고온 가열을 하기 전에 강도 유지를 위해 필요 이상으로 두껍게 제작해야 하므로 재료의 손실이 큰 문제점이 있었다.

특히, 소결 성형된 마찰재는 강성이 크지 않아 운반시는 물론 부착 후에도 쉽게 파손되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 창출된 것으로, 마찰재의 마찰면적을 조절하여 압축기의 용량 및 부하에 따라 가변하여 적용함으로써 최적설계를 가능하게 하고 마찰재의 재료비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 파손을 방지할 수 있는 압축기의 전자클러치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 압축기의 일측에 축회전가능하게 구비되고 외부 구동원으로부터 동력을 전달받는 풀리, 전원을 인가받아 전자기력을 발생시키는 필드코일 유닛, 상기 필드코일 유닛의 전자기력에 의해 상기 풀리쪽으로 이동하여 마찰접촉하는 디스크 유닛, 및 상기 풀리와 디스크 유닛의 마찰력을 높이기 위한 마찰재가 케이스에 수용되어 구비된 마찰부재를 포함하는 압축기의 전자클러치가 제공된다.

본 발명의 실시예에 따른 압축기의 전자클러치에 있어서, 상기 마찰부재는 상기 풀리와 디스크 유닛 중 적어도 어느 하나의 마찰면에 구비될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 압축기의 전자클러치에 있어서, 상기 마찰부재는 상기 풀리의 일측면에 그 풀리의 원주방향을 따라 소정간격을 두고 복수개가 구비될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 압축기의 전자클러치에 있어서, 상기 마찰부재는 원호형상으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 압축기의 전자클러치에 있어서, 상기 풀리의 일측면에 상기 마찰부재를 수용하는 안착홈이 그 풀리의 원주방향을 따라 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 압축기의 전자클러치에 있어서, 상기 케이스는 마찰재 수용홈을 구비하고, 그 마찰재 수용홈에 구비되는 마찰재의 일측이 외부로 노출되도록 상기 케이스의 단면이 'ㄷ'자 형상으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 압축기의 전자클러치에 있어서, 상기 마찰재는 상기 케이스의 마찰재 수용홈에 압입되어 소결 성형될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 압축기의 전자클러치에 있어서, 상기 케이스는 비자성체로 형성될 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압축기의 전자클러치에 의하면, 마찰재의 마찰면적을 조절하여 압축기의 용량 및 부하에 따라 가변하여 적용함으로써 최적설계를 가능하게 하고 마찰재의 재료비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 파손을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 기술에 따른 압축기의 전자클러치의 일예를 보여주는 측단면도.
도 2는 도 1에 도시된 마찰재를 보여주는 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기의 전자클러치를 보여주는 분해사시도.
도 4는 도 3에 도시된 압축기의 전자클러치를 보여주는 결합사시도.
도 5는 도 3에 도시된 마찰부재를 보여주는 사시도.
도 6은 도 5에 도시된 마찰부재의 케이스를 보여주는 사시도.
도 7과 도 3에 도시된 압축기의 전자클러치를 보여주는 측단면도.
도 8은 도 7에 도시된 압축기의 전자클러치의 결합단면도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축기의 전자클러치를 보여주는 결합사시도.

이하, 본 발명인 압축기의 전자클러치에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구서용소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.

실시예

도 3 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기의 전자클러치는, 엔진으로부터 동력을 전달받는 풀리(10), 전원을 인가받아 전자기력을 발생시키는 필드코일 유닛(30), 상기 필드코일 유닛(30)의 전자기력에 의해 상기 풀리(10)쪽으로 이동하여 마찰접촉하는 디스크 유닛, 및 상기 풀리(10)의 일측에 구비된 마찰부재(20)를 포함한다.

상기 풀리(10)는 압축기의 하우징(1) 일측에 베어링부재(2)를 매개로 축회전가능하게 구비되고, 엔진측 풀리(도면 미도시)와 벨트(도면 미도시)로 연결되어 엔진의 동력을 전달받아 축회전한다.

상기 풀리(10)의 중앙에는 압축기의 하우징(1)과 구동축(3)을 수용하는 관통홀(15)이 형성되어 있다. 상기 풀리(10)의 관통홀(15)에 압축기의 하우징(1)이 베어링부재(2)와 함께 끼워짐으로써 풀리(10)가 압축기 하우징(1)에 대하여 축회전할 수 있게 된다.

상기 풀리(10)는 디스크 유닛에 대향하는 마찰면(11)을 구비하고 있다.

상기 디스크 유닛은 상기 필드코일 유닛(30)에서 발생하는 전자기력에 의해 풀리(10)의 마찰면(11)과 마찰접촉하는 디스크부재(41)를 포함한다.

상기 디스크부재(41)는 상기 풀리(10)의 마찰면(11)에 대향하는 마찰면(41a)을 구비하고 있다.

상기 디스크부재(41)는 아웃터링(42)에 고정결합되고, 상기 아웃터링(42)은 이너링(43)과 탄성부재(44)에 의해 연동가능하게 결합되며, 상기 이너링(43)은 구동축(3)에 고정결합되는 허브(45)에 결합되어 있다.

상기 탄성부재(44)는 고무와 같은 탄성재질로 형성되어 상기 아웃터링(42)이 이너링(43)에 대하여 탄성적으로 거동가능하게 된다. 즉, 상기 탄성부재(44)는 탄성적으로 변형가능하고 상기 이너링(43)이 허브(45)에 고정결합된 상태에서 상기 아웃터링(42)에 외력이 가해지면 상기 아웃터링(42)이 탄성적으로 거동할 수 있게 된다. 따라서, 상기 필드코일 유닛(30)에 전원이 인가되어 상기 아웃터링(42)에 전자기력으로 인한 견인력이 가해지면 상기 아웃터링(42)이 풀리(10)쪽으로 이동하게 되고 전원이 차단되면 원래의 위치로 복귀하게 된다.

상기 필드코일 유닛(30)의 구성 및 작용은 한국공개특허 제2012-0028469호를 비롯한 다수의 특허공보에 상세히 개시되어 있으므로 이에 대한 설명은 생략한다.

상기 마찰부재(20)는 상기 풀리(10)의 마찰면(11)에 구비되어 상기 디스크부재(41)의 마찰면(41a)과 접촉하게 된다. 상기 풀리(10)의 마찰면(11) 일측에는 마찰부재(20)를 수용하는 안착홈(12)이 형성되어 있고, 상기 안착홈(12)에 마찰부재(20)가 끼워져 결합된다. 상기 안착홈(12)의 깊이는 마찰부재(20)의 두께보다 얕거나 같아서 상기 안착홈(12)에 끼워진 마찰부재(20)는 풀리(10)의 마찰면(11)과 동일한 높이이거나 안착홈(12)의 외부로 돌출될 수 있다.

상기 마찰부재(20)가 풀리(10)의 마찰면(11)과 동일한 높이인 경우 마찰부재(20)와 풀리(10)의 마찰면(11)이 동시에 상기 디스크부재(41)의 마찰면(41a)과 접촉하게 되고, 상기 마찰부재(20)가 안착홈(12)의 외부로 돌출되게 구비된 경우에는 그 마찰부재(20)만이 상기 디스크부재(41)의 마찰면(41a)과 접촉하게 된다.

상기 마찰부재(20)는 풀리(10)의 안착홈(12)에 접착제에 의해 고정결합될 수 있고, 억지끼움에 의해 압입되어 결합되는 것도 가능하다.

상기 마찰부재(20)는 마찰재(22)와, 그 마찰재(22)를 수용하는 케이스(21)로 구성된다. 상기 마찰재(22)는 디스크부재(41)의 마찰면(41a)과의 마찰력을 높이기 위한 소재로, 건식의 마찰 분말(Power) 또는 습식의 마찰 겔(Gel)로 이루어거나 이를 혼합하여 이루어진다.

상기 케이스(21)는 단면이 'ㄷ'자 형상으로 형성되어 일측이 개방된 마찰재 수용홈(21a)을 구비하고 있다. 상기 마찰재(22)가 그 마찰재 수용홈(21a)에 압입되어 소결(sintering) 성형된다. 이때, 상기 케이스(21)는 마찰재(22)의 성형케이스의 역할을 하게 된다. 즉, 소결성형을 위해 상기 케이스(21)를 성형케이스로 마련한 후 그 케이스(21)에 분말이나 겔 형태의 마찰재(22)를 투입하고 가압하여 케이스(21)와 마찰재(22)가 일체로 결합된 마찰부재(20)를 제조할 수 있게 된다.

이와 같이 상기 케이스(21)가 마찰재(22)와 일체로 구비됨으로써 케이스(21)가 마찰재(22)를 외력으로부터 보호하게 되어 내구성을 높일 수 있게 된다.

한편, 상기 케이스(21)는 비자성체로 형성되어 상기 필드코일 유닛(30)의 자속(magnetic flux)에 영향을 주지 않게 된다.

상기 마찰부재(20)는 원호형상으로 형성되고 상기 풀리(10)의 안착홈(12)은 풀리(10)의 원주방향을 따라 환형으로 형성되며, 상기 마찰부재(20)의 원호형상과 안착홈(12)의 환형 곡률이 동일하게 형성된다. 따라서, 원호형의 마찰부재(20)가 환형의 안착홈(12)에 끼워질 수 있게 된다.

상기 풀리(10)의 마찰면(11)에 그 풀리(10)의 원주방향을 따라 소정간격을 두고 복수개가 구비된다. 따라서, 마찰부재(20)의 갯수를 달리하여 마찰력을 조절할 수 있게 되고, 그로 인해 압축기의 용량 및 부하에 따라 마찰부재(20)의 갯수를 변경해 가며 최적의 설계를 할 수 있게 된다.

가령, 상기 마찰부재(20)는 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 풀리(10)의 안착홈(12)에 5개가 구비될 수도 있다. 상기 풀리(10)의 안착홈(12)에 끼워지는 마찰부재(20)의 갯수가 많아질수록 상기 디스크부재(41)와의 마찰력이 커지게 된다.

여기서, 상기 풀리(10)의 안착홈(12)과 마찰부재(20)의 곡률이 동일하므로 상기 마찰부재(20)는 안착홈(12)의 원주상에서 임의의 위치에 배치될 수 있게 되고, 그로 인해 마찰부재(20)들간의 간격을 조정함으로써 마찰부재(20)의 갯수를 조정할 수 있게 되는 것이다.

상기 마찰부재(20)는 상기 풀리(10)와 디스크 유닛 중 적어도 어느 하나의 마찰면에 구비되는 것도 가능하다. 즉, 상기 마찰부재(20)는 상기 디스크유닛의 디스크부재(41)의 마찰면(41a)에 구비될 수도 있고, 상기 풀리(10)의 마찰면(11)과 디스크부재(41)의 마찰면(41a) 양쪽 모두에 구비될 수도 있다.

10 : 풀리 11 : 마찰면
12 : 안착홈 15 : 관통홀
20 : 마찰부재 21 : 케이스
21a : 마찰재 수용홈 22 : 마찰재
30 : 필드코일 유닛 41 : 디스크부재
41a : 마찰면 42 : 아웃터링
43 : 이너링 44 : 탄성부재
45 : 허브 1 : 하우징
2 : 베어링부재 3 : 구동축

Claims (8)

1. 압축기의 일측에 축회전가능하게 구비되고, 외부 구동원으로부터 동력을 전달받는 풀리(10);
   전원을 인가받아 전자기력을 발생시키는 필드코일 유닛(30);
   상기 필드코일 유닛(30)의 전자기력에 의해 상기 풀리(10)쪽으로 이동하여 마찰접촉하는 디스크 유닛; 및
   상기 풀리(10)와 디스크 유닛의 마찰력을 높이기 위한 마찰재(22)가 케이스(21)에 수용되어 구비된 마찰부재(20);를 포함하는 압축기의 전자클러치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 마찰부재(20)는 상기 풀리(10)와 디스크 유닛 중 적어도 어느 하나의 마찰면에 구비되는 것을 특징으로 하는 압축기의 전자클러치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 마찰부재(20)는 상기 풀리(10)의 일측에 그 풀리(10)의 원주방향을 따라 소정간격을 두고 복수개가 구비된 것을 특징으로 하는 압축기의 전자클러치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 마찰부재(20)는 원호형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 압축기의 전자클러치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 풀리(10)의 일측에 상기 마찰부재(20)를 수용하는 안착홈(12)이 그 풀리의 원주방향을 따라 형성된 것을 특징으로 하는 압축기의 전자클러치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 케이스(21)는 마찰재 수용홈(21a)을 구비하고, 그 마찰재 수용홈(21a)에 구비되는 마찰재(22)의 일측이 외부로 노출되도록 상기 케이스(21)의 단면이 'ㄷ'자 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 압축기의 전자클러치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 마찰재(22)는 상기 케이스(21)의 마찰재 수용홈(21a)에 압입되어 소결 성형된 것을 특징으로 하는 압축기의 전자클러치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 케이스(21)는 비자성체로 형성된 것을 특징으로 하는 압축기의 전자클러치.

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