KR20210012879A - 동력전달장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기의 이상으로 인해 리미터에 과부하 토크(over torque)가 발생될 경우 엔진으로부터 압축기로 동력이 전달되는 것을 차단할 수 있는 압축기의 동력전달장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 작동 토크(operating torque)의 상한, 즉 설정치 토크를 경계로 힘의 전달방향이 달라져서 하한의 범위에서는 리미터의 피로 파단의 우려 없이 작동이 가능하고, 상한을 넘어가게 되면 리미터가 쉽게 파단될 수 있다.

Description

동력전달장치{POWER TRANSMISSION APPARATUS}

본 발명은 동력전달장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압축기의 이상으로 인해 리미터에 과부하 토크(over torque)가 발생될 경우 엔진으로부터 압축기로 동력이 전달되는 것을 차단할 수 있는 압축기의 동력전달장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 공조장치는 냉매를 이용하여 차 실내의 온도를 외부의 온도보다 낮게 유지하는 장치로서, 냉매의 순환 사이클을 구성하기 위하여 압축기와 응축기 및 증발기를 구비하고 있다. 여기서, 상기 압축기는 냉매를 압축 및 압송하는 장치이며, 엔진의 동력에 의해 구동된다. 통상적으로 공조장치의 냉방능력은 압축기의 냉매 토출량에 의해 결정되므로, 냉매 토출량을 조절하기 위하여 압축기의 구동력을 변화시킬 수 있도록 압축기와 엔진을 연결하는 동력전달구조에는 엔진으로부터의 동력전달을 단속하는 클러치가 구비된다.

그런데, 최근에는 냉방수요에 따라 냉매 토출량을 조절할 수 있는 가변용량형 압축기가 개발되어 사용되고 있는바, 가변용량형 압축기는 상기한 클러치를 구비하지 않더라도 공조장치의 냉방수요에 맞게 압축기를 구동할 수 있다. 이와 같이 클러치를 구비하지 않는 압축기는 항상 엔진에 연결되어 있다.

하지만, 상기한 압축기는 압축기 내부에 씨징 등의 고장 또는 압축기의 고착 등으로 인하여 통상의 전달 토크에 비해 상당히 큰 이상 토크에 의한 과부하가 가해지는 경우, 압축기를 구동하는 풀리의 회전이 멈추게 되는 상황이 발생할 수 있다. 이때에도 엔진으로부터 압축기로 구동력이 전달되고 있으므로, 엔진에 의해 구동되는 벨트가 풀리 위에서 계속 미끄러지는 현상이 야기된다. 이로 인하여 엔진과 압축기를 연결하는 벨트에 마모가 발생하고, 벨트와 풀리의 마찰에 의한 저항열에 의해 벨트가 파단될 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 풀리의 회전력을 압축기의 구동축으로 연결하는 압축기의 동력전달장치에서는 일정 이상의 토크가 발생할 경우 풀리와 압축기의 구동축의 연결을 차단하도록 하고 있다.

도 1에는 종래 기술에 의한 동력전달장치의 구성이 단면도로 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상기 동력전달장치(40)는 엔진으로부터 전달되는 동력을 전달받아 회전하는 풀리(20)와, 압축기 내부에 이상원인으로 인해 압축기가 고착되는 경우 엔진으로부터 전달되는 동력을 차단하는 리미터허브(50), 그리고 상기 리미터허브(50)와 풀리(20)를 연결하는 결합플레이트(60)를 포함하여 구성된다.

상기 풀리(20)의 내측은 압축기의 외관을 형성하는 하우징(10)과 풀리베어링(25)을 통해 결합되어, 상기 풀리(20)가 회전가능하게 지지된다. 그리고 상기 풀리(20)의 외주면에는 엔진으로부터 동력을 전달받기 위해 벨트(도시되지 않음)가 결합된다.

그리고 상기 리미터허브(50)는, 압축기 내부의 구동부(도시되지 않음)에 연결되어 회전하는 구동축(11)과 결합되는 허브(40)와, 상기 허브(40)에 결합되어 압축기가 고착되는 경우 엔진으로부터 전달되는 동력을 차단하는 리미터(30)를 포함하여 구성된다.

상기 리미터허브(50)는 결합플레이트(60)와 복수 개의 리벳(R)에 의해 결합되고, 상기 결합플레이트(60)는 복수 개의 볼트(B)에 의해 풀리(20)와 결합된다. 따라서 엔진으로부터 풀리(20)로 전달되는 동력은 상기 결합플레이트(60)를 거쳐, 리미터허브(50)를 통해 구동축(11)으로 전달된다.

한편, 도 2에는 종래기술에 의한 리미터(30)의 구성이 사시도로 도시되어 있다. 도면에 도시된 종래기술의 리미터(30)는 대략 원판 형상으로 형성되고 상기 결합플레이트(60)와 리벳(R)을 통해 결합하도록 다수 개의 리벳홀(32)이 원주방향으로 형성되는 외주부(31)와, 상기 허브(40)와 결합되는 내주부(35), 그리고 상기 외주부(31)와 내주부(35)를 연결하는 파단부(33)를 포함하여 구성된다.

상기 파단부(33)는, 압축기 내부가 비정상적인 원인으로 압축기가 고착되면 파단되어, 동력전달장치(40)로부터 압축기 내부의 구동부로 전달되는 동력을 차단시키는 역할을 한다.

즉, 압축기 내부가 고착되어 과도한 토크가 발생하면, 상기 허브(40)와 결합되는 리미터(30)의 내주부(35)는 회전하지 않으려 하고, 엔진과 연결되어 회전하는 풀리(20)와 결합되는 외주부(31)는 엔진으로부터 계속하여 동력을 전달받아 회전하려고 한다. 따라서 상기 리미터(30)의 취약부분인 파단부(33)가 파단되고, 이로써 압축기 내부로 전달되는 동력을 차단하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에 의하면, 압축기의 고착으로 인해 일정토크 이상의 파단토크가 발생하면 상기 파단부(33)가 파단되어야 한다. 그러나 상기 리미터(30) 제작시에 발생하는 산포로 인해 상기 리미터(30)의 품질이 균일하지 않아, 상기 파단부(33)가 일정한 파단토크에서 파단되지 못하는 문제점이 발생할 수 있다.

또한, 상기 리미터(30)는 압축기 구동에 필요한 토크를 전달하게 되는데, 이때 압축기 뿐만 아니라 주동축인 엔진 또한 토크의 변동이 있기 때문에 상기 리미터(30)는 필연적으로 피로하중을 견뎌야 한다. 최근 엔진 개발의 트렌드는 엔진 구동 토크는 낮고 변동 토크는 높게 설계되는데 있어, 상기 리미터(30)의 파단 토크는 높게, 피로 한계 토크는 낮게 설계하는 것이 필요한 실정이다.

대한민국 공개특허공보 제2008-0010726호(2008.01.31.공개)

본 발명은 압축기의 이상으로 인해 리미터에 과부하 토크(over torque)가 발생될 경우 엔진으로부터 압축기로 동력이 전달되는 것을 차단할 수 있는 압축기의 동력전달장치를 제공하는 것에 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예는, 엔진으로부터 동력을 전달받아 회전하는 풀리와, 압축기의 구동축에 고정 결합되는 허브와, 상기 풀리와 상기 허브 사이에 구비되어 상기 엔진의 구동력을 상기 구동축으로 전달 혹은 차단하는 리미터와, 상기 허브와 상기 리미터 사이에 구비되는 삽입부재를 포함하며, 상기 리미터는, 상기 풀리와 결합되는 제1 링부와, 상기 허브와 결합되는 제2 링부 및 상기 제1 링부와 제2 링부를 연결하며 리미터에 설정치 이상의 토크가 가해지면 파단되는 파단부를 포함하고, 상기 리미터의 내면에는 제1 돌기부가 형성되고, 상기 허브의 외면에는 제2 돌기부가 형성되며, 상기 제1 돌기부와 제2 돌기부는 상기 리미터에 설정치 이상의 토크 발생 시 접촉되는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 리미터에 설정치 미만의 토크 발생 시에는 상기 삽입부재를 통해 상기 허브와 상기 리미터가 일체로 회전하며, 상기 리미터에 설정치 이상의 토크 발생 시에는 상기 삽입부재가 슬립되어 상기 허브와 상기 리미터가 상대 회전할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 돌기부는 상기 파단부의 내면에 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 허브는, 상기 리미터의 제2 링부의 내측에 구비되는 제1 몸통부 및 상기 파단부의 내측에 구비되며 상기 제2 돌기부가 외면에 형성되는 제2 몸통부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 삽입부재는 상기 리미터의 제2 링부와 상기 허브의 제1 몸통부 사이에 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 파단부의 외측면에는 상기 리미터의 원주방향을 따라 홈부(notch)가 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 돌기부는 상기 제2 돌기부가 접촉되는 면의 경사가 반대면의 경사보다 더 완만하게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 돌기부는 일정한 곡률을 갖는 곡면으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 돌기부 및 제2 돌기부는 상기 리미터 또는 상기 허브의 원주방향을 따라 복수개가 이격되도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 돌기부 및 제2 돌기부는 접촉 시 서로 대응될 수 있도록 동일한 간격과 개수로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 삽입부재에는 원주방향을 따라 복수개의 제3 돌기부가 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 돌기부와 제2 돌기부의 접촉 시 상기 허브의 회전방향 힘은 증폭되어 상기 파단부에 반경방향으로 작용할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 파단부의 내측면에는 상기 리미터의 원주방향을 따라 홈부(notch)가 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 링부가 소결로 제작되고, 상기 제2 링부와 파단부가 일체로 소결로 제작될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 각각 소결로 제작된 상기 제1 링부와, 상기 제2 링부 및 파단부가 용접으로 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 파단부에는 상기 복수 개의 제1 돌기부 사이마다 상기 제1 링부와 제2 링부를 이격시키는 홀(hole)이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 홈부는 서로 나란하게 형성되는 제1 및 제2 외측 홈부(notch)를 포함하며, 상기 제1 외측 홈부는 상기 제1 돌기부의 제1 링부 측 단부와 같은 선 상에 형성되고, 상기 제2 외측 홈부는 상기 제1 돌기부의 제2 링부 측 단부와 같은 선 상에 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 외측 홈부는 상기 파단부의 두께보다 작은 깊이로 파일 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 외측 홈부는 상기 파단부의 두께와 동일하거나 큰 깊이로 파이며, 상기 제1 돌기부는 관통하지 않을 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 리미터는 일체로 소결로 제작될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 홈부는 선반가공될 수 있다.

본 발명에 따르면, 작동 토크(operating torque)의 상한, 즉 설정치 토크를 경계로 힘의 전달방향이 달라져서 하한의 범위에서는 리미터의 피로 파단의 우려 없이 작동이 가능하고, 상한을 넘어가게 되면 리미터가 쉽게 파단될 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 종래 기술에 의한 동력전달장치를 도시한 단면도.
도 2는 종래 기술에 의한 리미터의 구성을 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동력전달장치를 구성별로 분리하여 도시한 측면도.
도 4는 도 3의 동력전달장치가 결합된 상태를 도시한 정면도.
도 5는 도 4의 사시도.
도 6은 도 5에서 허브를 제외한 사시도.
도 7은 도 3의 동력전달장치에서 리미터를 분리하여 도시한 사시도.
도 8은 도 3의 동력전달장치에서 허브를 분리하여 도시한 사시도.
도 9는 도 3의 동력전달장치에서 삽입부재를 분리하여 도시한 사시도.
도 10은 도 4의 다른 상태를 도시한 도면.
도 11은 도 7의 파단부의 일 측면부를 도시한 도면.
도 12는 파단부의 다른 상태를 도시한 도면.
도 13은 A)종래 발명과 B)본 발명의 동력전달장치에서 토크가 전달되는 구조를 순서도로 도시한 도면.
도 14는 A)종래 발명과 B)본 발명의 동력전달장치에서 리미터에 가해지는 토크와 힘을 그래프로 도시한 도면.
도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 리미터를 도시한 사시도.
도 16은 도 15의 X-X 단면사시도.
도 17은 도 16의 a부분 확대단면도.
도 18은 도 15의 Y-Y 단면사시도.
도 19는 도 18의 b부분 확대단면도.

이하, 본 발명의 동력전달장치에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으며, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

도 1 내지 6을 참고하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 동력전달장치는 크게, 풀리(20)와, 허브(100)와, 리미터(200) 및 삽입부재(300)를 포함할 수 있다.

상기 풀리(20)는 엔진으로부터 동력을 전달받아 회전하며, 도 1에 도시된 종래의 풀리(20)와 다르지 않다. 상기 풀리(20)의 내측은 압축기의 외관을 형성하는 하우징(10)과 풀리베어링(25)을 통해 결합되어, 상기 풀리(20)가 회전가능하게 지지된다. 그리고 상기 풀리(20)의 외주면에는 엔진으로부터 동력을 전달받기 위해 벨트(도시되지 않음)가 결합된다.

상기 허브(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 압축기 내부의 구동부(도시되지 않음)에 연결되어 회전하는 구동축(11)에 고정 결합될 수 있으며, 상기 허브(100)는 상기 구동축(11)과 일체로 회전하게 된다. 다만, 상기 허브(100)는 종래의 허브와 상이한 구조를 가지는 바, 이는 아래에서 구체적으로 살펴보도록 한다.

상기 리미터(200)는 상기 풀리(20)와 상기 허브(100) 사이에 구비되어 상기 엔진의 구동력을 압축기의 구동축으로 전달 혹은 차단하는 역할을 한다. 즉, 리미터에 설정치 미만의 토크가 발생할 경우에는 상기 리미터(200)를 통해 엔진의 구동력이 상기 허브(100)로 전달되고, 리미터에 설정치 이상의 토크가 발생할 경우에는 상기 리미터(200)가 파단되어 엔진의 구동력이 상기 허브(100)로 전달되지 않는 것이다.

상기 리미터(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 결합플레이트(60)를 통해 풀리(20)와 연결될 수 있으며, 댐퍼 등을 통해 연결될 수도 있음은 물론이다. 상기 리미터(200)는 결합플레이트(60)와 복수 개의 리벳(R)에 의해 결합되고, 상기 결합플레이트(60)는 복수 개의 볼트(B)에 의해 풀리(20)와 결합될 수 있다. 다만, 상기 리미터(200)는 종래의 리미터와 상이한 구조를 가지는 바, 도 7을 참고하여 구체적으로 살펴보도록 한다.

상기 리미터(200)는 상기 풀리(20)와 결합되는 제1 링부(210)와, 상기 허브(100)와 결합되는 제2 링부(220) 및 상기 제1 링부(210)와 제2 링부(220)를 연결하며 리미터에 설정치 이상의 토크가 가해지면 파단되는 파단부(230)를 포함할 수 있다.

상기 제1 링부(210)와 제2 링부(220)는 대략 원판 형상으로 형성되고, 상기 구동축(11)의 축방향으로 이격되어 형성될 수 있다. 상기 제1 링부(210)에는 상기 결합플레이트(60)와 리벳(R)을 통해 결합하도록 다수 개의 리벳홀(212)이 원주방향으로 형성될 수 있다.

상기 파단부(230)는 상기 구동축(11)의 축방향을 따라 연장되어 상기 제1 링부(210)와 제2 링부(220)를 연결한다. 본 실시 예에서 상기 제1 링부(210)의 직경이 제2 링부(220)의 직경보다 크게 형성되므로, 상기 파단부(230)의 양단부는 상기 제1 링부(210)의 내측과 제2 링부(220)의 외측에 연결될 수 있다. 상기 파단부(230)는 상기 리미터에 설정치 이상의 토크 발생 시 파단되어, 엔진으로부터 압축기 내부의 구동부로 전달되는 동력을 차단시키는 역할을 하는 것으로, 상기 파단부(230)가 파단되는 과정에 관하여는 아래에서 상세히 살펴보도록 한다.

이때, 상기 리미터(200)의 내면에는, 특히 적어도 상기 파단부(230)의 내면에는 제1 돌기부(240)가 형성될 수 있다. 본 실시 예에서, 상기 제1 돌기부(240)는 상기 파단부(230)에서 상기 제1 링부(210)의 내면까지 연속적으로 형성되고 있다. 상기 제1 돌기부(240)는 상기 리미터(200)의 원주방향을 따라 복수개가 이격되도록 형성될 수 있으며, 본 실시 예에서는 3개의 제1 돌기부(240)가 동일한 간격으로 이격되도록 형성되고 있다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이 본 실시 예에서 상기 파단부(230)에는 상기 복수 개의 제1 돌기부(240) 사이마다 상기 제1 링부(210)와 제2 링부(220)를 이격시키는 홀(hole; 231)이 형성된다. 즉, 상기 파단부(230)는 홀(231)을 통해 서로 이격된 상태로 상기 제1 링부(210)와 제2 링부(220)를 연결하는 복수 개의 브릿지(bridge) 형태를 갖게 된다.

상기 리미터(200)는 2피스(piece)의 구조로 제작될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 링부(210)가 소결로 제작되고, 상기 제2 링부(220)와 파단부(230)가 일체로 소결로 제작된 후, 서로 연결될 수 있다. 각각 소결로 제작된 상기 제1 링부(210)와, 상기 제2 링부(220) 및 파단부(230)는 용접으로 연결되는 것이 일반적이다.

이에 따라, 상기 파단부(230) 부분을 서로 확실히 이격시킬 수 있고 축 방향으로 형상을 균일하게 유지할 수 있어서, 토크의 전달에 따른 회전 방향의 리미터 면적을 확보하여 작동 영역에서의 토크에 대해 안정성을 확보할 수 있다. 또한, 후 가공에 의해 홈부를 성형할 수 있으며, 실시 예에 따라 홈부를 생략하는 경우에도 상기 파단부(230)의 두께 조절이 용이하여 파단 토크의 조절이 용이하다.

다음으로 도 8을 참고하면, 상기 허브(100)는 구체적으로, 상기 리미터의 제2 링부(220)의 내측에 구비되는 제1 몸통부(110) 및 상기 파단부(230)의 내측에 구비되며 제2 돌기부(140)가 외면에 형성되는 제2 몸통부(120)를 포함할 수 있다.

상기 제2 돌기부(140)는 상기 허브(100)의 원주방향을 따라 복수개가 이격되도록 형성될 수 있으며, 상기 제1 돌기부(240)와의 접촉 시 서로 대응될 수 있도록 동일한 간격과 개수로 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시 예에서는 3개의 제2 돌기부(140)가 동일한 간격으로 이격되도록 형성되고 있다.

이와 같이, 상기 리미터(200)의 내면에는 제1 돌기부(240)가 형성되고, 상기 허브(100)의 외면에는 제2 돌기부(140)가 형성되되, 상기 제1 돌기부(240)와 제2 돌기부(140)는 상기 리미터에 설정치 이상의 토크 발생 시에 접촉되어 상기 파단부(230)의 파단이 이루어질 수 있도록 한다.

이를 위해, 상기 허브(100)와 상기 리미터(200) 사이에는 삽입부재(300)가 삽입된다. 본 실시 예에서, 상기 삽입부재(300)는 상기 리미터의 제2 링부(220)와 상기 허브의 제1 몸통부(110) 사이에 구비된다. 상기 삽입부재(300)는 상기 리미터의 제2 링부(220)와 상기 허브의 제1 몸통부(110)의 형상에 대응하여 링(ring) 형상으로 이루어질 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에서 상기 삽입부재(300)에는 원주방향을 따라 복수개의 제3 돌기부(320)가 구비된다. 구체적으로, 상기 복수개의 제3 돌기부(320)는 상기 삽입부재(300)의 반경방향 외측을 향해 볼록한 곡면으로 형성되고 있으며, 상기 삽입부재(300)의 원주방향을 따라 동일한 간격으로 이격되고 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 삽입부재는 물결 형상(corrugated)으로 이루어질 수도 있다.

이에 따라, 상기 리미터에 설정치 미만의 토크가 발생할 시에는 상기 삽입부재(300)를 통해 상기 허브(100)와 상기 리미터(200)가 일체로 회전하며, 상기 리미터에 설정치 이상의 토크가 발생할 시에는 상기 삽입부재(300)가 슬립되어 상기 허브(100)와 상기 리미터(200)가 상대 회전하게 된다.

즉, 리미터에 설정치 미만의 토크 발생 시에는 상기 허브(100)와 상기 리미터(200)가 일체로 회전되므로 도 4 내지 6에 도시된 바와 같이 상기 제1 돌기부(240)와 제2 돌기부(140)가 접촉하지 않고, 상기 삽입부재(300)를 통해 상기 허브(100)와 리미터(200) 사이의 토크 전달이 이루어지게 된다. 이때, F=T/R에 해당하는 힘이 회전방향으로 상기 리미터의 파단부(230)에 작용할 수 있다. 이와 같이, 회전 방향의 토크 전달은 상기 리미터의 파단부(230) 면에 그대로 작용하기 때문에 피로한계 대비 낮으며, 피로 내구 수명을 충분히 확보할 수 있다.

하지만, 리미터에 설정치 이상의 토크 발생 시에는 상기 허브(100)와 상기 리미터(200)가 서로 상대 회전함에 따라 상기 제1 돌기부(240)와 제2 돌기부(140)가 서로 접촉하게 된다. 이렇게 되면 상기 삽입부재(300)를 통해 전달되던 토크 이상의 토크는 접촉된 돌기부를 통해 상기 허브(100)에서 리미터(200)로 전달되게 되고, 이때 제2 돌기부(140)를 통해 접촉된 제1 돌기부(240)에 작용하는 토크는 회전방향에서 반경방향으로 증폭되며 변환된다. 즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 제1 돌기부(240)와 제2 돌기부(140)의 접촉 시 상기 허브(100)의 회전방향 토크는 반경방향의 반력 때문에 증폭되어 상기 리미터의 파단부(230)에 반경방향으로 작용하게 되며, 상기 파단부(230)를 파단시키는 힘이 작용하게 된다. 이때, 이에 한정되는 것은 아니나 3 이상의 증폭비를 가질 수 있다.

이때, 응력 집중을 위해 상기 파단부(230)에는 상기 리미터(200)의 원주방향을 따라 홈부(notch; 232, 234)가 형성될 수 있다. 도 3 및 11에 도시된 바와 같이, 상기 파단부(230)의 반경방향 상 외측면에는 삼각형의 홈 형상으로 외측 홈부(234)가 형성되고 있으며, 이는 선반가공을 통해 형성될 수 있다. 또한, 상기 파단부(230)의 반경방향 상 내측면에도 내측 홈부(232)가 형성되고 있다. 실시 예에 따라, 상기 외측 홈부(234)와 내측 홈부(232) 중 어느 하나만 형성될 수도 있음은 물론이다. 도 12에는 상기 파단부(230)의 반경방향 상 외측면에 외측 홈부(234)만 형성되고, 내측면에 내측 홈부(232)는 형성되지 않은 구조가 도시되어 있다.

또한, 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 제1 돌기부(240)는 상기 제2 돌기부(140)가 접촉되는 면의 경사가 반대면의 경사보다 더 완만하게 형성될 수 있다. 상기 제2 돌기부(140)는 일정한 곡률을 갖는 곡면으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 허브(100)의 회전방향 토크가 상기 파단부(230)에 반경방향으로 원활하게 증폭될 수 있다.

이와 같이, 상기 파단부(230)는 반경방향으로 증폭된 힘에 의해 파단이 일어나게 되며, 더욱이 상기 파단부(230)의 좁은 반경방향 면적과 홈부로 인해 파단에 필요한 토크는 낮아지게 되고, 파단은 잘 이루어지게 된다. 도 11 및 12에 도시된 바와 같이, 상기 증폭된 힘이 상기 홈부로 집중됨에 따라 파단이 용이하게 이루어짐을 알 수 있다.

본 발명에 따르면, 작동 토크(operating torque)의 상한, 즉 설정치 토크를 경계로 힘의 전달방향이 달라져서 하한의 범위에서는 상기 리미터(200)의 피로 파단의 우려 없이 작동이 가능하고, 상한을 넘어가게 되면 상기 리미터(200)가 쉽게 파단될 수 있다.

도 13에는 A)종래 발명과 B)본 발명의 동력전달장치에서 토크가 전달되는 구조가 순서도로 도시되고 있다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 동력전달장치는 종래와 다르게 해제 토크(release torque), 즉 설정치 토크의 범위 내에서는 상기 삽입부재(300)를 통해 상기 허브(100)와 리미터(200) 사이의 토크 전달이 이루어지게 된다. 하지만, 해제 토크(release torque)의 범위를 벗어나 오버 토크(over torque)의 발생 시에는 상기 삽입부재(300)가 슬립되어 상기 허브(100)와 상기 리미터(200)가 상대 회전하게 되고, 오버 토크(over torque)는 접촉된 돌기부를 통해 증폭되어 상기 허브(100)에서 리미터(200)로 전달된다. 결과적으로, 상기 리미터(200)의 파단과 함께 토크가 차단된다.

도 14는 A)종래 발명과 B)본 발명의 동력전달장치에서 리미터에 가해지는 토크와 힘이 각각 그래프로 도시되고 있다. 이를 살펴보면, 오버 토크(over torque), 즉 현재 리미터에 가해지는 작용 토크(applied torque)에서 작동 토크(operating torque)의 상한 토크를 뺀 토크는 증폭될 수 있으며, 증폭된 힘이 상기 리미터(200)에 가해질 수 있다. 이에 따라, 오버 토크(over torque) 발생 시 종래보다 상기 리미터에 더 큰 힘이 가해질 수 있으며, 리미터는 재료 또는 구조적으로 더 큰 강도를 얻을 수 있다. 또한, 리미터는 더 큰 마진(margin)을 얻을 수 있고(higher reliability), 해제 토크(release torque)가 낮아질 수 있다(higher functionality).

다음으로, 도 15 내지 19를 참고하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 동력전달장치를 설명하도록 한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 동력전달장치는 상기에서 설명한 동력전달장치와 리미터의 구성만 상이하고 나머지 구성은 모두 동일한 바, 상이한 부분에 대해서만 중점적으로 설명하도록 한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 리미터(1200)는 마찬가지로 상기 풀리(20)와 결합되는 제1 링부(1210)와, 상기 허브(100)와 결합되는 제2 링부(1220) 및 상기 제1 링부(1210)와 제2 링부(1220)를 연결하며 리미터에 설정치 이상의 토크가 가해지면 파단되는 파단부(1230)를 포함한다. 상기 제1 링부(1210)와 제2 링부(1220)는 대략 원판 형상으로 형성되고, 상기 구동축(11)의 축 방향으로 이격되어 형성된다.

상기 파단부(1230)는 상기 구동축(11)의 축방향을 따라 연장되어 상기 제1 링부(1210)와 제2 링부(1220)를 연결한다. 또한, 상기 파단부(1230)의 내면에는 복수 개의 제1 돌기부(1240)가 원주방향을 따라 이격된 상태로 구비된다. 본 실시 예에서는 6개의 제1 돌기부(1240)가 동일한 간격으로 이격된 상태로 구비되고 있다.

다만, 상기에서 살펴본 리미터(200)와 상이하게 상기 파단부(1230)에는 복수 개의 제1 돌기부(1240) 사이마다 홀(hole)이 형성되지 않으며, 복수 개의 제1 돌기부(1240) 사이가 막힌 구조를 이루고 있다.

이때, 응력 집중을 위해 상기 파단부(1230)의 반경방향 상 외측면에는 상기 리미터(1200)의 원주방향을 따라 외측 홈부가 형성되고 있다. 본 실시 예에서는, 제1 및 제2 외측 홈부(1234a, 1234b)가 서로 나란하게 형성되고 있으며, 이는 도 16 내지 19를 참고하여 자세하게 살펴보도록 한다. 도 16 및 17은 상기 파단부(1230)에서 제1 돌기부(1240)가 형성된 부분에 대한 단면도이고, 도 18 및 19는 상기 파단부(1230)에서 제1 돌기부(1240)가 형성되지 않은 부분에 대한 단면도이다.

상기 파단부(1230)의 외측면에는 상기 제1 링부(1210) 측에 제1 외측 홈부(1234a)가 형성되고, 상기 제2 링부(1220) 측에 제2 외측 홈부(1234b)가 형성되고 있다. 상기 제1 및 제2 외측 홈부(1234a, 1234b)는 상기 파단부(1230)의 외측면에 형성되되, 상기 제1 돌기부(1240)의 영역 내에 형성되는 것이 바람직하다. 특히, 도 17에 점선으로 표시된 바와 같이, 상기 제1 외측 홈부(1234a)는 상기 제1 돌기부(1240)의 제1 링부(1210) 측 단부와 같은 선 상에 형성되고, 상기 제2 외측 홈부(1234b)는 상기 제1 돌기부(1240)의 제2 링부(1220) 측 단부와 같은 선 상에 형성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 제1 외측 홈부(1234a)는 상기 파단부(1230)의 두께, 정확하게는 상기 제1 돌기부(1240)가 형성되지 않은 위치에서의 파단부(1230)의 두께보다 작은 깊이로 파인다. 이에 따라, 상기 제1 외측 홈부(1234a)는 상기 파단부(1230)를 관통하지 않으며, 본 실시 예에서는 상기 제1 외측 홈부(1234a)가 상기 파단부(1230)의 두께의 1/2에 해당하는 깊이로 파이고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

반면에, 상기 제2 외측 홈부(1234b)는 상기 파단부(1230)의 두께와 동일하거나 그 두께보다 큰 깊이로 파인다. 이에 따라, 도 19에 도시된 바와 같이, 상기 제1 돌기부(1240)가 형성되지 않은 상기 파단부(1230)의 부분에서는 상기 파단부(1230)와 상기 제2 링부(1220)가 제2 외측 홈부(1234b)에 의해 서로 연결되지 않고 이격된 상태가 된다. 하지만, 상기 제2 외측 홈부(1234b)는 상기 제1 돌기부(1240)까지는 관통하지 않도록, 즉 상기 파단부(1230)의 두께와 상기 제1 돌기부(1240)의 최대 두께의 합보다는 작은 깊이로 파인다. 이에 따라, 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 제1 돌기부(1240)가 형성된 상기 파단부(1230)의 부분에서는 상기 제1 돌기부(1240)에 의해 상기 파단부(1230)와 상기 제2 링부(1220)가 서로 연결된 상태를 유지한다. 본 실시 예에서 상기 제2 외측 홈부(1234b)는 상기 파단부(1230)의 두께보다 약간 큰 깊이로 파이고 있다. 이와 같이, 상기 파단부(1230)의 파단이 이루어지기 전에는 상기 제1 돌기부(1240)를 통해 상기 리미터(1200)의 연결이 이루어지고 있으므로, 상기 제2 외측 홈부(1234b)가 파이는 깊이를 조절함에 따라 해제 토크(파단 토크)의 설정이 가능할 것이다.

이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1 외측 홈부(1234a)는 생략되고, 제2 외측 홈부(1234b)만 형성될 수도 있음은 물론이다.

상기 리미터(1200)는 1피스(piece)의 구조로 제작될 수 있다. 즉, 상기 제1 링부(1210), 제2 링부(1220) 및 파단부(1230)가 일체로 소결로 제작될 수 있다. 이후, 상기 외측 홈부(1234a, 1234b)는 선반가공을 통해 형성될 수 있다. 이에 따라, 용접 공정이 삭제될 수 있어 제조비가 절감될 수 있으며, 재질의 불균형 및 접합 공정에 따른 치수 공차로 인한 파단 토크의 산포가 감소될 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

10: 하우징 11: 구동축
20: 풀리 25: 풀리베어링
60: 결합플레이트 100: 허브
110: 제1 몸통부 120: 제2 몸통부
140: 제2 돌기부 200: 리미터
210: 제1 링부 212: 리벳홀
220: 제2 링부 230: 파단부
231: 홀 232: 내측 홈부
234: 외측 홈부 240: 제1 돌기부
300: 삽입부재 320: 제3 돌기부
1200: 리미터 1210: 제1 링부
1220: 제2 링부 1230: 파단부
1234a: 제1 외측 홈부 1234b: 제2 외측 홈부
1240: 제1 돌기부

Claims (21)

1. 엔진으로부터 동력을 전달받아 회전하는 풀리;
   압축기의 구동축에 고정 결합되는 허브;
   상기 풀리와 상기 허브 사이에 구비되어 상기 엔진의 구동력을 상기 구동축으로 전달 혹은 차단하는 리미터;
   상기 허브와 상기 리미터 사이에 구비되는 삽입부재;를 포함하며,
   상기 리미터는, 상기 풀리와 결합되는 제1 링부와, 상기 허브와 결합되는 제2 링부 및 상기 제1 링부와 제2 링부를 연결하며 리미터에 설정치 이상의 토크가 가해지면 파단되는 파단부를 포함하고,
   상기 리미터의 내면에는 제1 돌기부가 형성되고, 상기 허브의 외면에는 제2 돌기부가 형성되며, 상기 제1 돌기부와 제2 돌기부는 상기 리미터에 설정치 이상의 토크 발생 시 접촉되는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 리미터에 설정치 미만의 토크 발생 시에는 상기 삽입부재를 통해 상기 허브와 상기 리미터가 일체로 회전하며, 상기 리미터에 설정치 이상의 토크 발생 시에는 상기 삽입부재가 슬립되어 상기 허브와 상기 리미터가 상대 회전하는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 돌기부는 상기 파단부의 내면에 형성되는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 허브는, 상기 리미터의 제2 링부의 내측에 구비되는 제1 몸통부 및 상기 파단부의 내측에 구비되며 상기 제2 돌기부가 외면에 형성되는 제2 몸통부를 포함하는, 동력전달장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 삽입부재는 상기 리미터의 제2 링부와 상기 허브의 제1 몸통부 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 파단부의 외측면에는 상기 리미터의 원주방향을 따라 홈부(notch)가 형성되는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 제1 돌기부는 상기 제2 돌기부가 접촉되는 면의 경사가 반대면의 경사보다 더 완만하게 형성되는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 제2 돌기부는 일정한 곡률을 갖는 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
   
9. 제5항에 있어서,
   상기 제1 돌기부 및 제2 돌기부는 상기 리미터 또는 상기 허브의 원주방향을 따라 복수개가 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 돌기부 및 제2 돌기부는 접촉 시 서로 대응될 수 있도록 동일한 간격과 개수로 형성되는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
    
11. 제5항에 있어서,
    상기 삽입부재에는 원주방향을 따라 복수개의 제3 돌기부가 구비되는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
    
12. 제5항에 있어서,
    상기 제1 돌기부와 제2 돌기부의 접촉 시 상기 허브의 회전방향 힘은 증폭되어 상기 파단부에 반경방향으로 작용하는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
    
13. 제5항에 있어서,
    상기 파단부의 내측면에는 상기 리미터의 원주방향을 따라 홈부(notch)가 형성되는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
    
14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 링부가 소결로 제작되고, 상기 제2 링부와 파단부가 일체로 소결로 제작되는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
    
15. 제14항에 있어서,
    각각 소결로 제작된 상기 제1 링부와, 상기 제2 링부 및 파단부가 용접으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
    
16. 제9항에 있어서,
    상기 파단부에는 상기 복수 개의 제1 돌기부 사이마다 상기 제1 링부와 제2 링부를 이격시키는 홀(hole)이 형성된 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
    
17. 제6항에 있어서,
    상기 홈부는 서로 나란하게 형성되는 제1 및 제2 외측 홈부(notch)를 포함하며, 상기 제1 외측 홈부는 상기 제1 돌기부의 제1 링부 측 단부와 같은 선 상에 형성되고, 상기 제2 외측 홈부는 상기 제1 돌기부의 제2 링부 측 단부와 같은 선 상에 형성되는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
    
18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 외측 홈부는 상기 파단부의 두께보다 작은 깊이로 파이는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
    
19. 제17항에 있어서,
    상기 제2 외측 홈부는 상기 파단부의 두께와 동일하거나 큰 깊이로 파이며, 상기 제1 돌기부는 관통하지 않는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
    
20. 제1항에 있어서,
    상기 리미터는 일체로 소결로 제작되는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
    
21. 제6항에 있어서,
    상기 홈부는 선반가공되는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
    

Images