KR940001989B1 - 토오크 전송이 좋은 전자기 클러치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

토오크 전송이 좋은 전자기 클러치

제1도는 종래의 전자기 클러치에 대한 횡단면도.

제2도는 본 발명의 일실시예에 따른 전자기 클러치에 대한 횡단면도.

제3도는 제2도에서 회전자만을 변경시킨 전자기 클러치의 횡단면도.

제4도는 본 발명의 제2실시예에 따른 전자기 클러치에 대한 횡단면도.

제5도는 제4도중 원부분(A)을 확대한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

5 : 회전자 8 : 전기자 플레이트

10 : 전자석

본 발명은 전자기 클러치에 관한 것으로, 클러치의 토오크 전송량을 증가시키는 개선된 클러치 회전자 및 전기자 플레이트에 관한 것이다.

종래에 알려진바 있는 전기자 클러치는 자동차 엔진으로부터 자동차 공기 제어 시스템의 냉동 압축기로 전송되는 동력전송을 제어하는데 적합한 것이다.

자동차 공기 제어 시스템에 적합한 전자기 클러치의 구조는 미합중국 특허 제3,044,594호와 제3,082,933호에 개시되어 있다.

제1도는 종래의 전자기 클러치에 대한 구조를 도시한 것이다. 이 클러치 조립체는 고리모양의 관형 신장부(2)의 외주변에 배치되며, 상기 관형 신장부는 구동축(3)을 감싸기 위해 압축기 하우징(1)의 일단부로부터 돌출된 부분이다. 구동축(3)은 베어링(4)에 의해 압축기 하우징(1)에 회전가능하게 지지된다. 상기 클러치 조립체는 베어링(6)을 통해 관형 신장부(2)에 회전가능하게 장착되고 벨트(도시생략)를 거쳐 연결된 자동차 엔진(도시생략)에 의해 구동된다. 회전자(5)에는 자극표면(5c)을 형성하기 위해 그 축단부에 중심이 같은 다수의 아아치형 슬릿들(5a , 5b)이 제공된다. 허브(7)는 관형 신장부(2)에서 외부로 신장된 구동축(3)의 단부에 고정된다. 전기자 플레이트(8)는 다수의 판스프링(9)에 의해 허브(7)에 유연하게 결합되고, 상기 판스프링(9)의 일단은 리벳(11)에 의해 전기자 플레이트(8)의 외부 표면에 고착되되 축방향 단부 표면과 회전자(5)의 자극표면(5c)과의 간격이 기설정된 공기 갭(G)이 되게끔 고착된다. 전기자 플레이트(8)의 축방향 단부 표면에는 자극표면(8b)을 형성하기 위해 상기 자극표면(8b)에 형성된 중간 부분의 두 슬릿과 대향되는 위치에 중심이 같은 아아치형 슬릿(8a)이 제공된다. 전자석(10)은 구동축(3)과 동축으로 압축기 하우징(1)에 장착된다. 전자석(10)은 회전자(5)에 공기 갭을 두고 형성된 고리모양의 할로우부(5d)내에 배치된 전자석 코일(101)을 포함한다. 상기 전자석(10)의 전자석 코일이 활성화될 때, 자극표면(8b)은 자극표면(5c)으로 당겨진다. 따라서, 구동축(3)은 회전자(5)가 엔진에 의해 회전될 때 같이 회전된다. 한편, 전자석(10)의 전자석 코일(101)이 활성화되지 않은 경우엔 전기자 플레이트(8)의 자극표면(8b)은 판스프링(9)의 리코일의 강도 때문에 회전자(5)의 자극표면(5c)로부터 떨어진다. 따라서, 회전자(5)의 회전은 엔진 출력에 따라 허락되지만, 구동축은 구동되지 않는다.

이상 설명한 전자기 클러치 구조에 있어서, 전자석 코일(101)의 활성에 의해 전자석(10) 주변에 생성된 자속(M)은 전자석(10), 회전자(5) 및 전기자 플레이트(8)에 의해 형성된 자기통로를 통과한다. 통상적으로, 상기 자속(M)은 상기 자기통로중 가장 짧은 경로를 선택하기 때문에 회전자(5)의 자극표면(5c)에서부터 리벳(11)에 인접한 전기자 플레이트(8)의 자극표면(8b) 중간 부분까지 일단 흐르고, 제1도에서 점선 화살표로 도시한 바와 같이 회전자(5)와 전기자 플레이트(8)를 거쳐 지그-재그 경로를 형성하며, 만약 자속(M)이 가장 짧은 자기통로를 따라 흐르면, 마찰 토오크는 자속강도와 비교할 만큼 작다.

본 발명의 제1목적은 전기량을 증가시키지 않고도 높은 토오크 전송량을 갖는 전자기 클러치를 제공하는데 있다.

본 발명의 제2목적은 토오크 전송량을 변경시키지 않고서 소형으로 제작될 수 있는 전자기 클러치를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 전자기 클러치는 제1베어링에 회전가능하게 지지된 제1회전가능 부재를 포함한다. 이 회전가능 부재는 자기성질을 가진 축방향 단부 플레이트를 갖는다. 이 자기성 축방향 단부 플레이트에는 압축기의 축들과 동축으로 배치되기 위한 적어도 한 개의 아아치형 슬릿이 형성되어 있다. 제2회전가능 부재는 제2베어링 위에 회전가능하게 지지된다. 고리모양의 자기부재는 축이동이 제한되게끔 그리고 간격을 두고 제1회전가능 부재의 축방향 단부 플레이트와 대향하게끔 상기 제2회전가능 부재위에 지지된다. 고리모양의 자기부재는 적어도 한 개의 아아치형 슬릿위에 형성된다. 전자석은 회전가능 부재를 잡아당기기 위해 나머지 회전가능 부재와 고리모양의 자기부재에 결합된다. 축방향 단부 플레이트나 고리모양의 자기부재중 적어도 하나가 축방향 단부 표면에서 자속이 끊기는 것을 방지하기 위한 고리모양의 홈을 갖는다.

전술한 이외의 목적과 특징 및 개요들은 수반되는 도면들을 참조해서 상세히 기술되는 양호한 실시예로부터 이해될 것이다.

제2도는 본 발명의 일실시예에 따른 전자기 클러치의 구조를 도시한 것이다. 이 전자기 클러치의 구조는 제1도에 도시된 구조와 유사하다. 따라서, 제1도에 도시된 부품과 동일한 부품에 대해서는 동일한 참조번호를 부여했으며, 설명을 간단히 하기 위해 중복되는 설명은 피한다.

고리모양의 홈(20)은 회전자(5)의 자극표면(5c)에 형성된다. 이 실시예에 있어서, 회전자(5)의 외주변 표면에는 U형의 홈들이 다수개 제공된다. 그렇지 않으면 제3도에 도시한 바와같은 단일의 혹은 이중의 U형홈들이 제공될 수도 있다. 고리모양의 홈(20)의 내부 원주표면은 동축을 갖는 아아치형의 슬릿(5a) 내부로 신장하고, 고리모양의 홈(20)의 외부 원주표면은 자극표면(5c)의 외부 원주표면에 거의 근접할 때까지 신장한다. 고리모양의 홈(21)은 전기자 플레이트(8)의 자극표면(8b) 위에 형성되고 고리모양의 홈(20)과 일치하게끔 배치된다.

전자석(10)의 전자석 코일(101)이 활성화될 때 자속(M)이 발생되어 전자석(10), 회전자(5) 및 전기자 플레이트(8)에 의해 형성되는 자기통로(제2도에서 점선화살표로 도시됨)를 따라 흐른다. 따라서 전기자 플레이트(8)의 자극표면(8b)은 회전자(5)의 자극표면(5c)으로 당겨진다.

자속(M)의 흐름은 회전자(5)의 자극표면(5c)에서 시작되어 전기자 플레이트(8)의 외부 원주표면을 이루는 자극표면(8b)으로 흐른다. 이 경우에 있어서, 고리모양의 홈들(20, 21)이 두 자극표면들(5c, 8b)에 형성되므로 자속(M)흐름이 차단되는 것을 방지할 수 있다.

통상적으로, 자속이 대향된 표면간에 흐를 때 그 표면간의 흡입력(P)은 다음식에 의해 결정될 수 있다.

P=4.06×10⁴×M²/S

여기서, S는 대향된 표면의 면적이고, M은 자속이다.

또한 자극표면(8b)이 자극표면(5c)을 잡아당기므로써 자극표면간(5c, 8b)에 발생되는 마찰 토오크(T)는 다음식에 의해 결정될 수 있다.

T=P×U×r

여기서, P는 흡인력이고, U는 마찰계수이고, r은 고리모양의 마찰표면의 유효반지름에 대한 평균값이다.

따라서, 유효반지름(r)에 대한 평균값은 흡인력(P)과 마찰계수(U)를 변경시키지 않고도 마찰 토오크(T)를 훨씬 증가시킬 수 있다. 즉, 유효반지름(r)에 대한 평균값이 증가하고, 마찰 토오크(T)가 증가한다.

또한, 외부 반지름이 rs이고 내부반지름이 rt이면 유효반지름(r)에 대한 평균값은 다음식에 의해 결정될수 있다.

고리모양의 홈이 자극표면들 위에 제2도에 도시한 바와같이 형성되었을 때, 외부 반지름(rS)은 회전자(5)의 외부 반지름(r1)으로 가정되고 내부 반지름(rt)은 고리모양의 홈의 외부 반지름(r2)로 가정된다. 동축을 갖는 아아치형 슬릿(5a)보다 바깥쪽으로 위치한 고리모양의 마찰표면의 유효반지름(ra)에 대한 평균값은 다음식에 의해 결정된다.

한편, 고리모양의 홈이 제1도에 도시한 바와 같이 자극표면 위에 형성되지 않았을 때, 외부 반지름(rs)는 회전자(5)의 외부 반지름(r1)으로 가정되고 내부 반지름(rt)은 동축을 갖는 아아치형 슬릿(5a)의 외부 반지름(r3)으로 가정된다. 마찰표면에 대한 유효반지름(rb)의 평균값은 다음식에 의해 결정된다.

고리모양의 홈의 외부 반지름(r2)이 동축을 갖는 아아치형 슬릿(5a)의 외부 반지름(r3)보다 통상적으로 크기 때문에 (r2＞r3), 유효반지름(ra)의 평균값은 유효반지름(rb)의 평균값보다 항상 큰 값이다. 따라서, 마찰 토오크(T)는 면적(S), 자속(M) 및 마찰계수(U)를 변경시키지 않고 고리모양의 홈을 형성하는 것에 의해 증가될 수 있다.

고리모양의 홈은 자기저항을 증가시키고 자기저항이 작은 외부 자기통로를 자속이 흐르게끔 하기 위해서는 마찰 표면 위에 형성되어야 한다. 따라서, 양 끝에 2개의 고리모양 홈들을 형성하는 것이 바람직하다. 그러나, 고리모양 홈이 마찰표면들 중 한 표면위에 하나만 형성되었다 할지라도, 고리모양의 홈이 자속흐름을 차단시키기에 충분히 깊은 깊이를 갖도록 형성되었다면 전술한 바와 동일한 효과가 얻어질 수 있다.

제4도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자기 클러치에 대한 구조를 도시한 것이다. 바자성 물질의 마찰부재(22)는 전기자 플레이트(8)의 자극표면(8b) 위에 형성된 고리모양의 홈(21)위에 배치된다. 예컨대, 상기 비자성물질로는 섬유펄프, 석면 및 페놀수지를 들 수 있다. 전기자 플레이트(8)와 대향하는 회전자(5)의 자극표면(5c)은 절삭가공에 의해 형성되므로, 이 자극표면(5c)은 제5도에 도시한 바와 같이 무디다. 따라서, 회전자(5)와 전기자 플레이트(8)와의 결합은 마찰부재(22) 때문에 더욱 강고하다. 이때, 회전자(5)의 자극표면은 절삭가공에 의해 무디게 처리되므로 마찰부재(22)가 닳아 없어지는 것이 방지된다.

일실시예로 이상 상세히 설명된 본 발명은 단지 일예이지, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 기술분야에 숙련된 자에 의해 여러 변경 및 수정이 본 발명의 범주내에서 쉽게 이루어질 수 있다는 것도 이해할수 있을 것이다.

Claims (4)

1. 제1베어링에 회전가능하게 지지되고 외부 구동 전원에 접속되고 적어도 한 개의 아아치형 슬릿을 가진 자성물질의 축방향 단부 플레이트를 갖는 제1회전가능 부재와, 제2베어링 위에 회전가능하게 지지된 제2회전가능 부재와, 축방향 이동을 제한할 수 있고 축방향으로 갭을 두고 상기 회전가능 부재의 축방향 단부 플레이트와 대향하게끔 상기 제2회전부재에 지지되는 고리모양의 자기부재와, 회전가능 부재들중 하나와 고리모양의 자기부재가 서로 끌어당겨지게끔 하기 위해 나머지 회전가능 부재와 상기 고리모양의 자기부재중 하나와 결합되는 전자기 수단을 포함하는 전자기 클러치에 있어서, 상기 축방향 단부 플레이트 혹은 상기 고리모양의 자기부재중 적어도 하나가 축방향 단부 표면에서 자속이 끊기지 않도록 하기 위한 고리모양의 홈을 갖는 것을 특징으로 하는 전자기 클러치.
2. 제1항에 있어서, 상기 홈은 제1회전가능 부재의 축방향 단부에 형성되고, 상기 고리모양 홈의 외부 원주는 상기 제1회전가능 부재의 외부표면에 인접하고, 상기 고리모양 홈의 내부 원주는 상기 아아치형 슬릿에 인접하거나 접촉하는 것을 특징으로 하는 전자기 클러치.
3. 제2항에 있어서, 상기 고리모양의 자기부재는 상기 제1회전가능 부재상의 고리모양 홈과 대향하게끔 고리모양 홈에 형성되는 것을 특징으로 하는 전자기 클러치.
4. 제1베어링에 회전가능하게 지지되고 외부 구동 전원에 접속되고 적어도 한 개의 아아치형 슬릿을 가진 자성물질의 축방향 단부 플레이트를 갖는 제1회전가능 부재와, 제2베어링 위에 회전가능하게 지지된 제2회전가능 부재와, 축방향 이동을 제한할 수 있고 축방향으로 갭을 두고 상기 회전가능 부재의 축방향 단부 플레이트와 대향하게끔 상기 제2회전가능 부재에 지지되는 고리모양의 자기부재와, 회전가능 부재들중 하나와 고리모양의 자기부재가 서로 끌어당겨지게끔 하기 위해 나머지 회전가능 부재와 상기 고리모양의 자기부재중 하나와 결합되는 전자기 수단을 포함하는 전자기 클러치에 있어서, 상기 고리모양 자기부재는 그 축방향 단부 표면에서 고리모양 홈을 갖고, 비자기물질로 구성된 마찰부재는 상기 고리모양 홈위에 배치되고, 상기 축방향 단부 플레이트는 절삭가공으로 마지막 처리되는 것을 특징으로 하는 전자기 클러치.

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