KR970005071B1 - 금속간의 충돌 및 소음을 감소시키는 구조를 갖춘 전자 클러치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

금속간의 충돌 및 소음을 감소시키는 구조를 갖춘 전자 클러치

제1도는 통상적인 종래의 전자 클러치의 수직 단면도.

제2도는 통상적인 또다른 종래의 전자 클러치의 수직 단면도.

제3도는 제2도에 도시된 로우터의 수직축 단면도.

제4도는 통상적인 또다른 종래의 전자 클러치의 수직 단면도.

제5도는 제4도에 도시된 아마츄어 판의 수직 측단면도.

제6도는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 클러치의 수직 단면도.

제7도는 제6도에서 도시된 아마츄어 판의 수직 측단면도.

제8도는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자 클러치의 수직 단면도.

제9도는 제8도에 도시된 로우터의 수직 측단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 전자 클러치 13 : 구동축

15 : 클러치 로우터 18 : 홈

20 : 전자 코일 24 : 허브

26 : 아마츄어 판 26c,153c : 환형 절개부

27 : 판 스프링 28 : 스토퍼 판

60c,60d : 환형 마찰 부재

본 발명은 일반적으로 자동차 엔진으로부터 자동차용 공기 조화 장치의 냉매 압축기로 전달되는 동력을 제어하기 위해 사용되는 것과 같은 전자 클러치(electromagnetic clutch)에 관한 것으로, 특히, 금속간의 충돌 및 소음을 감소시키는 향상된 구조를 갖는 전자 클러치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차용 공기 조화 장치에 사용되는 전자 클러치는, 클러치의 맞물림 작동 중에, 맞물리는 로우터 및 아마츄어 판 사이의 금속 표면이 서로 접촉함으로 인해 차내의 승객에게 거슬리게 하는 크고 시끄러운 소음이 발생된다는 문제점을 안고 있다. 이러한 문제점은 맞물리게 될 2부품의 마찰면들이 완전하게 평행한 상태로 정렬될 수 없기 때문에 발생하는 것이다.

결국, 최초 접촉되는 순간에, 맞물리는 2부품중 하나의 반경방향 최외측 표면은 다른 부품의 반경방향 최외측 표면과 접촉하게 된다. 종래의 기술에 있어서는 이러한 최외측 부분들 간의 접촉 표면들이 금속으로 구성되었기 때문에 큰 소음이 발생되는 문제점이 있었다.

예를들면, 제1도에서 도시되는 것과 같은 미합중국 특허 제4,553,690호에는 공지된 전자 클러치의 한 형태가 개시되어 있는데, 이 전자 클러치는 환형 아마츄어 판(26)이 클러치 로우터(15)에 맞물릴 때, 클러치 로우터(15)로부터 환형 아마츄어 판(26)으로 회전력을 전달하도록 제공되는 다수의 판 스프링(27)을 포함한다. 전자 클러치가 맞물릴 때, 회전력은 클러치 장치를 통해 압축기(도시생략)의 구동축(13)으로 전달된다. 그러나, 초기 맞물림 상태에서, 아마츄어 판(26)과 클러치 로우터(15)의 반경방향 최외측 금속 표면들은 서로 충돌하게 된다. 특히, 전술한 미합중국 특허 제4,553,690호에 기술된 것과 같은 장치에 있어서, 전자 클러치(10)는 자동차용 공기 조화 장치에 사용되는 냉매 압축기(도시 생략)에 연결된다. 이 전자 클러치(10)는 압축기 하우징(11)의 단부면으로부터 돌출된 외팔보식 관형 확장부(12)의 외측 외주부 상에 배치된다. 관형 확장부(12)는 압축기 구동축(13)을 감싸며, 구동축(13)은 베어링(도시 생략)에 의해 압축기 하우징에 회전 가능하게 지지된다.

전자 클러치(10)는 관형 확장부(12)의 외측 표면에 장착된 베어링(16)을 통해 관형 확장부(12)상에 회전 가능하게 지지될 클러치 로우터(15)를 포함한다. 클러치 로우터(15)는 강철과 같은 자성체로 제작되며, 이 로우터는 외측 환형 실린더(151)와, 내측 환형 실린더(152)와, 그리고 축방향 전방 단부(제1도의 오른쪽)에서 상기 외측 및 내측 환형 실린더(151),(152)에 연결된 축단부 플레이트부(153)를 포함한다. 환형의 U형 공동(17)은 상기 부분들(151),(152),(153) 사이에 형성된다. 압축기를 자동차 엔진(도시 생략)의 출력측에 결합시키는 벨트(40)를 수용하기 위해, 외측 환형 실린더(151)의 외측 원주면에는 다수의 V형 홈(18)이 형성되어 있다.

축단부 플레이트부(153)는 하나 또는 그 이상의 동심원 상에 형성된 하나 또는 그 이상의 슬릿(slit)(19)을 포함한다. 이 슬릿(19)은 자극이 축단부 플레이트부(153)의 표면에 위치되도록 한 상태로 구성되는 다수의 환형 혹은 활형의 자성 부분을 형성한다.

전자 코일(20)은 아마츄어 판(26)을 축단부 플레이트부(153)로 끌어당기기 위한 자기 플럭스(magnetic flux)를 발생시키기 위해 클러치 로우터(15)의 U형 환형 공동(17)에 장착된다. 코일(20)은 U형의 단면을 갖는 환형 자성 하우징(21) 속에 내장된다. 자성 하우징(21)은 다수의 리벳(221)들에 의해 압축기 하우징(11)의 축방향 단부면에 고정된 지지판(22)에 고정된다. 소형의 공기 간극이 환형 자성 하우징(21)과 클러치 로우터(15) 사이에서 생성 유지된다.

구동축(13)의 외측 말단부는 관형 확장부(12)를 관통하도록 연장하며, 너트(25)에 의해 상기 구동축에 고정된 허브(24)에 수용한다. 이 허브(24)는 구동축(13)의 외측 말단부에 고정된 관형 부재(241)와, 이 관형부재(241)의 축단부로부터 반경방향으로 확장하는 반경 플랜지부(242)를 포함한다. 반경 플랜지부(242)는 관형 부재(241)와 일체로 형성된다. 또 다르게는, 반경 플랜지부(242)는 예를 들자면 용접에 의해서 관형 부재(241)에 고정되거나 분리될 수 있게 형성될 수 있다.

환형 아마츄어 판(26)은 강과 같은 자성체로 제작되고, 그리고 허브(24)와 동심적으로 배열되도록 채택된다. 환형 아마츄어 판(26)은 선정된 축방향의 공기 간극을 유지한 채로 축단부 플레이트부(153)와 대향하도록 배치되며, 그리고 다수의 판 스프링(27)을 통해 반경 플랜지부(242)와 신축 가능하게 연결된다. 환형 아마츄어 판(26)은 축단부 플레이트부(153)의 마찰면(153a)과 대향하는 마찰면(26a)을 포함한다.

다수의 판 스프링(27)들 중 하나의 단부와 스토퍼 판(stopper plate)(28)은 스페이스 부재(30)를 통해 리벳(29)에 의해 반경 플랜지부(242)의 외면에 고정된다. 특히, 판 스프링(27)의 단부들은 반경 플랜지부(242)의 외측면과 그리고 스토퍼 판(28)의 대향된 표면 사이에서 구속되도록 스페이스 부재(30)상에 장착된다. 반경 플랜지부(242)와 스토퍼 판(28)은 판 스프링(27)의 단부에 제한된 변형만을 허용하도록 스페이스 부재(30)에 의해 서로 이격된다.

각각의 판 스프링(27)의 타단부는 판 스프링(27)이 변형되자마자 환형 아마츄어 판(26)의 축방향 운동을 위해 그것을 신축 가능하게 지지하도록 리벳(31)에 의해 환형 아마츄어 판(26)에 고정된다.

작동에 있어서, 증가된 냉각 요구에 따라 전자 코일(20)에 전력이 공급될 때 자성 플러스(50)가 발생된다. 따라서, 환형 아마츄어 판(26)은 자기력에 의해 축단부 플레이트부(153)로 끌리게 되며, 마찰면(26a)은 클러치 로우터(15)의 회전력을 수용하기 위해 마찰면(153a)과 맞물리게 된다. 그 결과, 자동차 엔진으로부터의 회전력 혹은 토오크는 클러치 로우터(15), 환형 아마츄어 판(26), 판 스프링(27) 및 허브(24)를 통해 구동축(13)으로 전달된다.

감소된 냉각 요구에 따라, 전자 코일(20)에 전력 공급이 중단될 때, 환형 아마츄어 판(26)은 판 스프링(27)의 복원력에 의해 클러치 로우터(15)로부터 분리된다. 따라서, 자동차 엔진으로부터 회전력 혹은 토오크는 더이상 구동축(13)으로 전달되지 않는다.

전술한 미합중국 특허 제4,553,690호에서 기술된 것과 같은 장치에 있어서는 아마츄어 판(26)의 마찰면(26a)과 그리고 축단부 플레이트부(153)의 마찰면(153a)은 완전히 평행한 상태로 유지되어 배열될 수 없다. 따라서, 증가된 냉각 요구에 따라 전자력에 의해 아마츄어 판(26)이 축단부 플레이트부(153)로 당겨질 때 아마츄어 판(26)의 반경방향 최외측 마찰면은 로우터(15)의 반경방향 최외측 마찰면과 접촉하게 되며, 이러한 표면들은 금속으로 형성되어 있기 때문에 상기 장치를 사용하는 자동차에서는 시끄러운 소음이 발생된다.

제2도, 3도, 4도 및 5도에 도시된 바와 같이, 로우터의 마찰면 또는 아마츄어 판의 마찰면에는 이들 마찰면들간의 토오크 전달을 향상시키기 위해 비금속 섬유를 주성분으로 하는 마찰 부재가 배치될 수 있다. 그러나, 로우터와 그리고 아마츄어 판을 완벽하게 평행한 정렬 상태를 유지할 수 없기 때문에, 금속으로 된 아마츄어 판 및 로우터의 반경방향 최외측 표면들은 로우터가 아마츄어 판으로 끌리게 될 때와 같은 초기 순간에는 여전히 서로 충돌되는 경향이 있다.

예를들면, 제2도 및 제3도는 일본국 실용신안 등록 제 62-149629호에 개시된 일실시예를 도시한 것으로, 이들 도면에는 로우터(15)의 축단부 플레이트부(153)의 반경방향 최외측 표면(153a) 근처에 형성된 환형 홈(153b)에 고정 배치된 환형 마찰 부재(60a)가 도시되어 있다. 또한, 제4도 및 제5도는 실질적으로 일본국 실용신안 등록 제 52-151258호의 일실시예를 도시한 것으로, 이들 도면에는 아마츄어 판(26)의 반경 방향 최외측 마찰면(26a) 근처에 형성된 환형 홈(26b)에 고정 배치된 환형 마찰 부재(60b)가 도시되어 있다. 전술한 제2도, 3도, 4도 및 5도에 있어서 제1도에서 도시된 구성 요소들과 상응된 요소들은 동일한 참조번호로 인용되어 있다.

전술한 종래의 기술에 도시된 바와 같이, 아마츄어 판 및 로우터의 반경방향 최외측 금속 마찰면의 충돌은 로우터가 아마츄어 판으로 끌리게 될 때의 최초 순간에 발생되었다. 이러한 충돌은 차내의 승객에게 불쾌한 소음을 발생시킨다. 비록 종래 기술의 문제점을 보완하기 위해, 로우터 또는 아마츄어 판의 마찰면상에 비금속 섬유를 주성분으로 하는 마찰 부재를 설치하였지만, 로우터 또는 아마츄어 판의 반경방향 최외측 마찰면들은 계속하여 충돌하고, 그 결과 불쾌한 소음은 계속하여 발생되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 불쾌한 소음을 감소시키는 구조를 갖는 전자 클러치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 전자 클러치는 클러치 로우터와 같은 자성체로 제작된 제1 회전 부재와, 그리고 구동 부재에 연결된 구동축과 같은 제2 회전 부재를 포함한다.

자성체로 제작된 아마츄어 판과 같은 환형 자성부재는, 이 부재가 제한된 축방향의 운동을 할 수 있도록 한 상태로 제2 회전 부재에 연결된다. 환형 자성부재의 마찰면은 축방향의 공기 간극을 유지한 채로 상기 제1 회전 부재의 축단부 마찰면과 마주한다. 전자석은 환형 자성부재의 마찰면을 제1 회전 부재의 축단부 마찰면으로 끌어당기기 위해 제1 회전 부재에 영향을 미치기 때문에, 제1 회전 부재의 회전력은 환형 자성부재를 통해 제2 회전 부재로 전달될 수 있다.

금속간의 충돌 및 소음을 감소시키기 위하여 비금속재로 제조된 환형 마찰 부재는 상기 제1 및 제2 마찰면중 어느 하나의 반경방향 최외측에 형성된 절개부에 고정 배치된다.

본 발명의 이해를 돕기 위해 그리고 본 발명의 장점들은 첨부된 도면을 참조로 하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.

제6도 및 제7도에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 클러치가 도시되어 있다. 제6도 및 7도에서 도시된 구성 요소들 중 제1도에 도시된 구성요소와 동일한 구성 요소는 동일한 참조 번호로써 표시하였다. 성형된 페놀(phenol) 수지의 방향족 폴리아미드 수지 섬유(상표명 kevlar)등과 같은 비자성체로 제작된 환형 마찰 부재(60c)는 아마츄어 판(26)의 반경방향 최외측 마찰면에서 형성되고 직사각형 단면을 갖는 환형 절개부(26c)에 고정 배치된다.

작동에 있어서, 전자 코일(20)에 전력이 공급될 때, 아마츄어 판(26)은 다음과 같은 방법으로 로우터(15)의 축단부 플레이트부(153)로 끌어 당겨지게 된다.

전자 코일(20)에 전력이 공급된 후 초기 얼마의 시간동안에는, 로우터(15)의 마찰면(153a)에 가장 가까이 위치하게 될 환형 마찰 부재(60c)의 반경방향 최외측 부분이 상기 마찰면(153a)과 접촉하게 된다. 이러한 초기 접촉은 로우터(15)의 마찰면(153a)과 아마츄어 판(26)의 마찰면(26a)간의 불완전한 평행 정렬 의해 발생된다. 가장 근접된 부분들 간의 접촉이 이루어진 후, 마찰면(26a)의 잔여부는 마찰면(153a)의 잔여부와 접촉하게 되며, 그리고 자동차 엔진으로부터의 회전력은 로우터(15), 아마츄어 판(26), 판 스프링(27) 및 허브(24)를 통해 구동축(13)으로 전달된다.

본 발명에 따른 전술한 작동에 있어서, 아마츄어 판(26)의 마찰면(26a)과 그리고 전자 클러치(10)에 설치된 로우터(15)의 마찰면(153a) 사이의 초기 금속간의 충돌은, 초기 접촉이 비금속인 환형 마찰 부재(60c)와 마찰면(153a) 사이에서 발생되기 때문에 없어지게 된다. 본 발명의 이러한 작동은 자동차 승객에게 불쾌감을 유발하게 될 심한 소음을 감소시킬 뿐만 아니라, 로우터(15)에서 아마츄어 판(26)으로의 토오크 전달을 향상시키게 된다.

제8도 및 제9도는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자 클러치를 도시한 것이다. 제8도 및 9도에서 도시된 구성 요소들 중 제1도에 도시된 구성 요소와 동일한 구성 요소는 동일한 참조 번호로써 표시하였다. 이 실시예에 있어서, 환형 마찰 부재(60d)는 로우터의 반경방향 최외측의 마찰면에 형성된 환형 절개부(153c)에 고정 배치된다. 상기 제2 실시예에 있어서의 작동 및 효과는 제1 실시예의 것들과 유사하기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.

비록, 전술한 실시예들에서는 직사각형 단면을 갖는 환형 절개부에 대해서만 설명하였지만, 발명은 이러한 형상에 의해 제한되지 않는다. 예를들면, 다수의 절개부들은 충돌로 인한 소음을 감소시키기 위하여 반경방향 최외측 마찰면들의 소정 위치에 형성될 수 있으며, 또한 여러 형태의 단면을 가질 수 있다.

이상, 본 발명은 바람직한 실시예와 연관지어 상하게 설명되었더라도, 상기 실시예들에 의해 한정되지 않으며 당업자라면 특허청구의 범위 한도내에서 수정 및 변형이 가능하다.

Claims (6)

1. 자성체로 제작되고 제1 마찰면(153a)을 갖는 제1 회전 부재(15)와, 제2 회전부재(13)와, 축방향으로 공기 간극을 유치한 채로 상기 제1 마찰면(153a)과 마주보게 될 제2 마찰면(26a)을 구비하면서 제한된 축방향 운동이 가능하도록 상기 제2 회전 부재와 연결된 환형 자성 아마츄어 판(26)과, 상기 제2 회전 부재로 회전력이 전달되도록 상기 제2 마찰면을 상기 제1 회전 부재로 끌어당기기 위해 상기 제1 회전 부재와 상기 환형 자성 아마츄어 판에 전자력을 공급하는 수단(20)과, 그리고 상기 제1 마찰면과 상기 제2 마찰면중 적어도 하나 이상에 형성된 환형 절개부(26c,153c)에 고정 배치된 비금속재료의 환형 마찰 부재(60c,60d)를 포함하는 전자 클러치에 있어서, 상기 환형 절개부는 상기 마찰면의 반경방향 최외측 부분에 형성되며, 상기 제1 마찰면(153a)과 제2 마찰면(26a)중 적어도 하나와 마주하는 상기 환형 마찰 부재(60c,60d)의 일단부면은 제1 및 제2 마찰면(153a,26a)의 나머지 하나와 밀접하게 정렬되는 것을 특징으로 하는 전자 클러치.
2. 제1항에 있어서, 상기 환형 마찰 부재(60c,60d)는 성형된 페놀 수지의 방향족 폴리아미드 수지 섬유인 것을 특징으로 하는 전자 클러치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 회전 부재(15) 및 상기 환형 자성 아마츄어 판(26)은 금속 자성체인 것을 특징으로 하는 전자 클러치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서 상기 환형 절개부(153c)는 상기 제1 마찰면(153a)에 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 클러치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 환형 절개부(26c)는 상기 제2 마찰면(26a)에 형성된 것을 특징으로 하는 전자 클러치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 절개부(26c,153c)는 직사각형 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 전자 클러치.

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