KR20210131117A - 동력전달장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시 예는, 엔진으로부터 동력을 전달받아 회전하는 풀리;와, 압축기의 구동축에 고정 결합되는 허브; 및 상기 풀리와 상기 허브 사이에 구비되어 상기 엔진의 구동력을 상기 구동축으로 전달 혹은 차단하는 리미터;를 포함하며, 상기 리미터는, 상기 허브와 결합되는 내측부; 및 상기 풀리와 결합되며, 상기 내측부의 외측에 결합되는 외측부;를 포함하고, 상기 리미터에 과부하 토크(over torque) 발생 시 상기 내측부에 의해 상기 외측부의 일부가 벌어지면서 상기 내측부와 상기 외측부의 결합이 해제되는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치를 제공한다.

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 하나, 순간적으로 리미터(30)에 과부하가 발생할 경우 압축기의 고착 상태가 아닌 경우에도 파단이 발생될 가능성이 있다.

또한, 상기 리미터(30)는 소결로 제작되며 구성물질 조성에 따라 파단토크가 결정될 수 있다. 하지만, 소결상태는 육안으로 확인이 어렵고 제작시에 발생하는 산포로 인해 리미터의 품질이 균일하지 않아, 상기 파단부(33)가 일정한 파단토크에서 파단되지 못하는 문제점이 발생할 수 있다. 이와 같이, 파단부(33)의 파단이 발생하는 토크의 범위가, 즉 파단토크의 상한치 값과 하한치 값의 차이가 크다는 문제점이 있다. 예를 들어, 그 범위가 대략 20~30Nm일 수 있다.

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 풀리;와, 압축기의 구동축에 고정 결합되는 허브; 및 상기 풀리와 상기 허브 사이에 구비되어 상기 엔진의 구동력을 상기 구동축으로 전달 혹은 차단하는 리미터;를 포함하며, 상기 리미터는, 상기 허브와 결합되는 내측부; 및 상기 풀리와 결합되며, 상기 내측부의 외측에 결합되는 외측부;를 포함하고, 상기 리미터에 과부하 토크(over torque) 발생 시 상기 내측부에 의해 상기 외측부의 일부가 벌어지면서 상기 내측부와 상기 외측부의 결합이 해제되는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 내측부는 반경방향 외측을 향해 돌출되는 돌출부를 포함하고, 상기 외측부는 상기 돌출부가 걸어맞춤되는 오목부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 리미터의 회전방향 상 상기 돌출부의 전단에는 볼 베어링이 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 돌출부의 전단에는 상기 볼 베어링이 안착되기 위한 홈부가 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 외측부는, 서로 마주보도록 이격되고 상기 볼 베어링이 단부에 안착되는 한 쌍의 안착부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 한 쌍의 안착부는 상기 구동축의 축 방향을 따라 서로 마주보도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 한 쌍의 안착부는 서로 대칭일 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 한 쌍의 안착부 사이의 이격거리는 상기 볼 베어링의 지름보다 작을 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 한 쌍의 안착부의 단부는 상기 볼 베어링의 곡률과 동일한 곡률을 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 리미터에 과부하 토크(over torque) 발생 시 상기 볼 베어링에 의해 상기 한 쌍의 안착부가 벌어지면서 상기 볼 베어링이 상기 한 쌍의 안착부 사이로 침투할 수 있다.

본 발명에 따르면, 종래와 같이 리미터의 소결상태, 물질조성에 따라 파단토크가 결정되는 것이 아니라, 구조적인 설계에 의해 파단토크가 설정될 수 있으므로, 파단토크의 설정(targeting)이 용이하다. 이에 따라, 리미터의 오작동을 방지할 수 있으며, 파단토크의 범위(range)가 작아질 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 리미터를 도시한 정면도.
도 4는 도 3의 리미터에서 내측부를 분리하여 도시한 정면도.
도 5는 도 3의 리미터에서 외측부를 분리하여 도시한 정면도.
도 6은 도 5의 단면도.

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 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 동력전달장치는 크게, 풀리(20)와, 허브(40) 및 리미터(100)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(40)는 압축기 내부의 구동부(도시되지 않음)에 연결되어 회전하는 구동축(11)에 고정 결합되며, 도 1에 도시된 종래의 허브(40)와 다르지 않다. 상기 허브(40)는 구동축(11)과 일체로 회전하게 된다.

상기 리미터(100)는 상기 풀리(20)와 상기 허브(40) 사이에 구비되어 엔진의 구동력을 압축기의 구동축(11)으로 전달 혹은 차단하는 역할을 한다. 즉, 리미터(100)에 설정치 미만의 토크가 발생할 경우에는 상기 리미터(100)를 통해 엔진의 구동력이 허브(40)로 전달되고, 리미터에 설정치 이상의 토크가 발생할 경우에는 아래에서 살펴볼 내용과 같이 상기 리미터(100)가 변형되어 엔진의 구동력이 허브(40)로 전달되지 않는 것이다.

상기 리미터(100)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(100)는 결합플레이트(60)와 복수 개의 리벳(R)에 의해 결합되고, 결합플레이트(60)는 복수 개의 볼트(B)에 의해 풀리(20)와 결합될 수 있다. 다만, 상기 리미터(100)는 종래의 리미터와 상이한 구조를 가지는 바, 아래에서 살펴보도록 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 리미터(100)는 상기 허브(40)와 결합되는 내측부(120) 및 상기 풀리(20)와 결합되며, 상기 내측부(120)의 외측에 결합되는 외측부(140)를 포함할 수 있다.

본 실시 예에서 상기 내측부(120)는 반경방향 외측을 향해 돌출되는 돌출부(122)를 포함하고, 상기 외측부(140)는 상기 돌출부(122)가 걸어맞춤되는 오목부(142)를 포함한다. 이와 같이, 상기 내측부(120)와 외측부(140)가 걸어맞춤에 의해 서로 결합될 수 있다.

도 4를 참고하여 상기 내측부(120)에 관하여 자세히 살펴보면, 상기 내측부(120)는 원통형의 몸체를 갖도록 형성되며, 원통형의 몸체로부터 반경방향 외측을 향해 돌출되는 돌출부(122)가 구비되고 있다. 본 실시 예에서, 상기 돌출부(122)는 3개로 이루어져 몸체의 원주방향을 따라 동일한 간격으로 배치되고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 돌출부(122)는 내측부(120)에 일체로 형성될 수도 있다. 상기 내측부(120)의 내부 개구에는 구동축(11)과 허브(40)가 고정 결합될 수 있다.

도 5를 참고하여 상기 외측부(140)에 관하여 자세히 살펴보면, 상기 외측부(140)는 대략 링 형상으로 형성되고, 상기 결합플레이트(60)와 리벳(R)을 통해 결합하도록 다수 개의 리벳홀(144)이 원주방향으로 형성될 수 있다. 상기 외측부(140)에서 내측부(120)를 대향하는 내부에는 상기 돌출부(122)가 걸어맞춤되도록 돌출부(122)의 위치에 대응하여 오목부(142)가 구비된다. 본 실시 예에서, 상기 오목부(142)는 3개의 돌출부(122)에 대응하여 3개로 이루어지고 있다.

본 발명에 있어서, 상기 리미터(100)에 과부하 토크(over torque) 발생 시, 상기 내측부(120)에 의해 상기 외측부(140)의 일부가 벌어지면서 상기 내측부(120)와 외측부(140)의 결합이 해제되는 것을 특징으로 한다. 여기서, 과부하 토크(over torque)는 미리 설정된 파단토크를 초과한 토크를 말한다.

이를 위해, 상기 리미터(100)의 회전방향 상 상기 돌출부(122)의 전단에는 볼 베어링(124)이 구비될 수 있다. 이때, 상기 돌출부(122)의 전단에는 상기 볼 베어링(124)이 안착되기 위한 홈부(122a)가 형성될 수 있으며, 상기 볼 베어링(124)이 상기 홈부(122a)에 안착됨에 따라 상기 돌출부의 전단에 안정적으로 구비될 수 있다. 이로 인해, 상기 돌출부(122) 각각은 같은 방향으로 휘어지는 모양, 예를 들어 갈고리(hook) 모양 등으로 형성될 수 있다. 상기 오목부(142) 각각은, 상기 돌출부(122)와 볼 베어링(124)의 형상에 대응하여 형성되고 있다.

또한, 상기 외측부(140)는, 도 6에 도시된 바와 같이 서로 마주보도록 이격되고 상기 볼 베어링(124)이 단부에 안착되는 한 쌍의 안착부(146)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 한 쌍의 안착부(146)는 그 사이의 절개부에 의해 서로 일정거리 이격된 상태로 마주보도록 형성된다. 상기 한 쌍의 안착부(146)는 상기 구동축(11)의 축 방향을 따라 서로 마주보도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 볼 베어링(124)이 접하는 상기 한 쌍의 안착부(146)의 단부는 볼 베어링(124)의 곡률과 동일한 곡률을 갖는 것이 바람직하다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 안착부(146)는 서로 대칭을 이루도록 형성되어, 상기 볼 베어링(124)이 한 쌍의 안착부(146) 가운데에 안정적으로 안착되도록 할 수 있다.

이때, 상기 한 쌍의 안착부(146) 사이의 이격거리는 상기 볼 베어링(124)의 지름보다 작게 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 리미터(100)에 설정치 미만의 토크가 발생할 경우에는 상기 볼 베어링(124)이 상기 한 쌍의 안착부(146) 단부 상에서 안착된 상태가 유지되고, 상기 돌출부(122)와 오목부(142)의 걸어맞춤에 의해 상기 내측부(120)와 외측부(140)가 일체로 회전하게 되는 것이다. 즉, 상기 리미터(100)를 통해 엔진의 구동력이 허브(40)로 전달되는 것이다.

하지만, 압축기의 고착으로 인해 상기 허브(40)와 결합되는 리미터의 내측부(120)는 회전이 멈추고, 상기 풀리(20)와 결합되는 리미터의 외주부(140)는 계속하여 회전하려고 함에 따라 상기 리미터(100)에 과부하 토크(over torque)가 발생하게 되면, 상기 볼 베어링(124)에 의해 상기 한 쌍의 안착부(146)가 벌어지게 된다. 이에 따라, 상기 볼 베어링(124)이 도 6에 도시된 바와 같이 화살표 방향으로 상기 한 쌍의 안착부(146)를 벌리며 그 사이로 침투하게 되고, 상기 내측부(120)와 외측부(140)의 결합이 해제됨으로써, 상기 내측부(120)는 회전이 멈추고 상기 외주부(140)는 공회전하는 상태가 된다. 즉, 엔진의 구동력이 허브(40)로 전달되지 않는 것이다.

본 발명에 따르면, 종래와 같이 리미터의 소결상태, 물질조성에 따라 파단토크가 결정되는 것이 아니라, 구조적인 설계에 의해 파단토크가 설정될 수 있으므로, 파단토크의 설정(targeting)이 용이하다. 이에 따라, 리미터의 오작동을 방지할 수 있으며, 파단토크의 범위(range)가 작아질 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
40: 허브 60: 결합플레이트
100: 리미터 120: 내측부
122: 돌출부 122a: 홈부
124: 볼 베어링 140: 외측부
142: 오목부 144: 리벳홀
146: 한 쌍의 안착부

Claims (10)

1. 엔진으로부터 동력을 전달받아 회전하는 풀리;
   압축기의 구동축에 고정 결합되는 허브; 및
   상기 풀리와 상기 허브 사이에 구비되어 상기 엔진의 구동력을 상기 구동축으로 전달 혹은 차단하는 리미터;를 포함하며,
   상기 리미터는,
   상기 허브와 결합되는 내측부; 및
   상기 풀리와 결합되며, 상기 내측부의 외측에 결합되는 외측부;를 포함하고,
   상기 리미터에 과부하 토크(over torque) 발생 시 상기 내측부에 의해 상기 외측부의 일부가 벌어지면서 상기 내측부와 상기 외측부의 결합이 해제되는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 내측부는 반경방향 외측을 향해 돌출되는 돌출부를 포함하고, 상기 외측부는 상기 돌출부가 걸어맞춤되는 오목부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 리미터의 회전방향 상 상기 돌출부의 전단에는 볼 베어링이 구비되는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 돌출부의 전단에는 상기 볼 베어링이 안착되기 위한 홈부가 형성되는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 외측부는, 서로 마주보도록 이격되고 상기 볼 베어링이 단부에 안착되는 한 쌍의 안착부를 포함하는, 동력전달장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 한 쌍의 안착부는 상기 구동축의 축 방향을 따라 서로 마주보도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 한 쌍의 안착부는 서로 대칭인 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 한 쌍의 안착부 사이의 이격거리는 상기 볼 베어링의 지름보다 작은 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
   
9. 제6항에 있어서,
   상기 한 쌍의 안착부의 단부는 상기 볼 베어링의 곡률과 동일한 곡률을 갖는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 리미터에 과부하 토크(over torque) 발생 시 상기 볼 베어링에 의해 상기 한 쌍의 안착부가 벌어지면서 상기 볼 베어링이 상기 한 쌍의 안착부 사이로 침투하는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
    

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