KR100613719B1 - 차량용 콤프레샤의 구동장치 - Google Patents

차량용 콤프레샤의 구동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 콤프레샤의 구동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진회전수 감지센서와 증발기를 흐르는 냉매의 온도를 측정하는 온도센서의 측정값을 입력받아 제어신호를 내보내는 전자제어장치와; 상기 전자제어장치의 제어신호에 따라서 동작되며, 배터리 충전을 위하여 사용되는 발전기에 연결된 파워스위치와; 상기 파워스위치를 통하여 전달된 전력으로 회전동력을 제공하는 전동부재와; 상기 전동부재의 회전축 일단에 결합되어 상기 전자제어장치의 제어신호에 의하여 회전동력을 콤프레샤의 구동축으로 전달하는 동력전달부와; 상기 동력전달부에 의하여 전달된 회전동력으로 구동축이 회전되며, 차량용 냉각장치의 냉매를 압축시키는 콤프레샤로 구성된다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 엔진의 고회전시 동력손실을 방지하고, 발전기의 잉여전류를 방전시키지 않고 사용함으로 연비를 절감할 수 있게 된다.
차량, 콤프레샤, 동기화기어, 전동부재

Description

차량용 콤프레샤의 구동장치{Compressor driving device in car}
도 1은 본 발명 실시예에 의한 차량용 콤프레샤의 구동장치를 도시한 도면.
도 2는 도 1에서 동력전달부의 동작전 상태를 도시한 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 배터리 3 : 퓨즈
5 : 시동스위치 7 : 에어컨스위치
9 : 에어컨 스위치배선 10 : 온도센서
12 : 엔진회전수 감지센서 20 : 전자제어장치
22 : 작동배선 24 : 충전회로
30 : 발전기 32 : 과전류 방전용배선
40 : 파워스위치 50 : 전동부재
52 : 회전축 60 : 동력전달부
62 : 직선기어부 64 : 동기화기어부
66 : 진공솔레노이드밸브 67 : 탄성부재
68 : 진공엑츄에이터 69 : 구동부재
70 : 피스톤 71 : 로드
73 : 장착부 80 : 리턴스프링
90 : 콤프레샤 92 : 구동축
93 : 냉매파이프 94 : 마그네틱 클러치
96 : 풀리 98 : 벨트
본 발명은 차량용 콤프레샤의 구동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 엔진과 연동되어 동작되는 발전기에서 발생되는 잉여전류를 파워스위치를 통하여 전동부재로 전달함으로, 차량용 에어컨에 사용되는 컴프레샤를 구동시키게 됨으로 엔진출력 향상과 연비를 절감하게 되는 장치에 관한 것이다.
차량의 실내를 시원하게 식혀주는 에어컨디션 장치(AIR CONDITION SYSTEM)는, 에어컨 콤프레샤(COMPRESSOR)에서 냉매를 압축하여,고온고압 상태로 만들고, 상기 냉매는 리시브 드라이어 (RICER DRYER)를 거쳐, 에어컨 콘덴셔(CONDENSOR)에서 냉각된후, 익스펜션 밸브를 거쳐서 증발기인 이베프레이터(EVAPORATOR)를 지나게 된다.
상기 증발기를 지나는 냉매는 증발되면서 주변의 공기를 급격히 냉각시키게 되며, 상기와 같이 냉각된 공기는 블로워(BLOWER)에 의하여 발생된 바람으로 차량 실내로 공급된다.
상기 증발기를 지나며 증발된 냉매는 상기 에어컨 콤프레샤로 전달되어 또 다시 압축되는 과정을 갖게 된다.
상기에서 콤프레샤는 엔진의 크랭크 풀리(CRANK PULLEY)에서 나오는 동력을 고무재질의 벨트(BELT)를 통하여 전달받아 상기 콤프레샤의 풀리를 회전하게 된다.
한편, 대부분의 차량에 장착된 발전기는 교류발전기로서, 엔진 가동중에 엔진의 크랭크 풀리로부터 벨트에 의해 동력을 전달받아 회전되면서 발전을 하게 된다.
상기와 같은 발전기는 배터리를 충전시켜주며, 주행중에 각종 전기장치로 전기를 공급하는 기능을 갖게 된다.
그러나, 엔진의 회전수가 일정치 이하일 경우(통상 800~900 RPM 이하)에는 상기 발전기의 발전기능이 약하여 배터리를 충전과 동시에 전기장치에 전원을 공급하지 못하므로, 이때는 배터리의 전기를 빼내서 각종 전기장치로 전기를 공급하여 사용하게 된다.
그리고, 엔진의 회전수가 일정치 이상(통상 900 ~ 2100RPM 정도)에서는, 발전량이 충분하므로, 배터리를 충전시키는 동시에 전기장치에 전원을 공급하게된다.
한편, 엔진의 회전수가 일정치(통상 2100RPM) 이상 빠르게 고회전하거나, 그 이하에서도 배터리의 충전이 충분하거나, 전기장치의 사용전기량이 적을 경우에는, 상기 발전기에서 발전된 여유분의 전기는 쓸모가 없으므로 방전시켜버리게 된다.
즉, 상기와 같은 구성과 동작을 갖는 종래 차량용 콤프레샤의 구동장치에 의 하면, 항상 엔진의 회전동력이 벨트를 거쳐서 콤프레샤를 회전시켜 주는 것으로 인하여 엔진출력이 감소하게 된다.
그리고, 엔진이 고회전 될 경우, 상기 발전기에서 생성된 잉여전력은 방전됨으로 인하여, 기기의 동작효율이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
상기 열거된 종래 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 냉매를 압축시키기 위한 콤프레샤가 엔진출력과 항상 연계되어 구동됨으로 인하여 엔진출력이 저하되며, 엔진과 연계되어 동작되는 발전기의 잉여 전력이 방전됨으로 발생되는 손실등에 의하여 기기의 동작효율이 저하되는 문제점을 해결하기 위한 차량용 콤프레샤의 구동장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 엔진회전수 감지센서와 증발기를 흐르는 냉매의 온도를 측정하는 온도센서의 측정값을 입력받아 제어신호를 내보내는 전자제어장치와; 상기 전자제어장치의 제어신호에 따라서 동작되며, 배터리 충전을 위하여 사용되는 발전기에 연결된 파워스위치와; 상기 파워스위치를 통하여 전달된 전력으로 회전동력을 제공하는 전동부재와; 상기 전동부재의 회전축 일단에 결합되어 상기 전자제어장치의 제어신호에 의하여 회전동력을 콤프레샤의 구동축으로 전달하는 동력전달부와; 상기 동력전달부에 의하여 전달된 회전동력으로 구동축이 회 전되며, 차량용 냉각장치의 냉매를 압축시키는 콤프레샤로 구성된다.
바람직하게, 상기 동력전달부는; 상기 전동부재의 회전축과 콤프레샤의 구동축 일단의 표면에 형성된 직선기어부와; 상기 직선기어부가 형성되어 이격 설치된 상기 회전축과 구동축의 일단에 각각 맞물려 회전되도록 내측에 기어가 형성된 동기화기어부와; 상기 동기화기어부가 일단에 설치되며, 상기 전자제어장치의 제어신호에 의하여 직선방향으로 동작되는 구동부재로 구성된다.
그리고, 상기 구동부재는, 상기 전자제어장치의 제어신호에 의하여 제어되는 진공솔레노이드밸브와 연결된 진공엑츄에이터를 사용하게 된다.
그리고, 상기 진공엑츄에이터 일단에는 리턴스프링이 설치된다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 엔진의 고회전시 동력손실을 방지하고, 발전기의 잉여전류를 방전시키지 않고 사용함으로 연비를 절감할 수 있게 된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명 실시예에 의한 차량용 콤프레샤의 구동장치를 도시한 도면이며, 도 2는 도 1에서 동력전달부의 동작전 상태를 도시한 도면이다.
차량에 시동을 걸때 전력을 공급하거나, 차량내의 각종 전자기기에 전원을 공급하기 위한 배터리(1)는 에어컨 스위치배선(9)에 의하여 퓨즈(3)와 시동스위치(5), 그리고 에어컨스위치(7)에 차례로 연결되어 있으며, 상기 에어컨 스위치배선(9)의 일단은 전자제어장치(20)에 연결된다.
상기 전자제어장치(20)에는 엔진회전수 감지센서(12)와 증발기를 흐르는 냉 매의 온도를 측정하는 온도센서(10)가 연결되어 있으며, 상기 센서들의 측정값을 바탕으로 제어신호를 발생시키게 된다.
상기 배터리(1)와 충전회로(24)에 의하여 연결된 발전기(30)는 엔진과 연동되어 동작되며, 상기 발전기(30)에서 과잉전기를 방전시키기 위한 과전류 방전용배선(32)에는 파워스위치(40)가 연결되며, 상기 파워스위치(40)는 상기 전자제어장치(20)의 제어신호에 의하여 동작된다.
상기 파워스위치(40)를 통하여 전달된 전력으로 회전동력을 제공하는 전동부재(50)는 영구자석과 전자석으로 이루어진 전동모터 방식으로, 일단에는 회전축(52)이 돌출 형성된다.
그리고, 상기 전동부재(50)와 이격되어 차량용 냉각장치의 냉매를 압축시키기 위한 콤프레샤(90)가 설치된다.
상기 전동부재(50)에서 발생된 회전동력을 상기 콤프레샤(90)로 전달하기 위한 동력전달부(60)는 상기 전동부재(50)의 회전축(52) 일단과 상기 콤프레샤(90)의 구동축(92) 일단에 선택적으로 결합된다.
즉, 상기 동력전달부(60)는 전자제어장치(20)의 제어신호에 의하여 동작됨으로, 상기 회전축(52)의 동력을 상기 구동축(92)으로 전달하거나 차단하게 된다.
상기 동력전달부(60)의 구성은 상기 전동부재(50)의 회전축(52)과 콤프레샤(90)의 구동축(92) 일단의 표면에는 축방향으로 기어가 형성된 직선기어부(62)와, 상기 직선기어부(62)가 형성되어 이격 설치된 상기 회전축(52)과 구동축(92)의 일단에 각각 맞물려 회전되도록 내측에는 상기 직선기어부(62)와 동일한 피치의 축방 향 기어가 형성된 동기화기어부(64)와, 상기 동기화기어부(64)가 일단에 설치되며, 상기 전자제어장치(20)의 제어신호에 의하여 직선방향으로 동작되는 구동부재(69)로 구성된다.
상기 직선기어부(62)와 동기화기어부(64)의 끝단에는 각각 챔퍼링(Chamfering)을 하여 기어가 서로 맞물릴때 결합이 원활하도록 구성한다.
상기 구동부재(69)는, 상기 전자제어장치(20)의 제어신호에 의하여 제어되는 진공솔레노이드밸브(66)와 연결된 진공엑츄에이터(68)를 사용하게 된다.
상기 진공솔레노이드밸브(66)는 상기 전자제어장치(20)를 통하여 전기가 인가되면, 내측에 전자석이 작동됨으로 플렌져(PLUNGER)를 잡아 당겨서 하우징의 하단에 형성된 진공 통로를 개방시킴으로, 엔진이나 진공 펌프에서 형성된 부압이 작용하여, 통로 내부의 공기를 빨아들이게 된다.
그리고, 상기 진공솔레노이드밸브(66)에 인가되던 전기가 차단되면, 상기 플렌져는 리턴 스프링에 의해서 원래의 위치로 돌아가게 됨으로, 개방되던 진공 통로를 차단하고 대기압 통로가 연결된다.
상기 진공액츄에이터는 진공 솔레노이드의 작동으로 진공통로가 개방되어,부압이 작용하면, 상기 진공액츄에이터 내부의 피스톤(70)이 뒤로 빨아당겨지고, 상기 피스톤(70)에 연결된 로드(71)와, 상기 로드(71) 일단에 고정된 장착부(73)도 후측으로 당겨지게 된다.
상기 장착부(73)의 이동에 의하여 동기화기어부(64)도 이동하게 되면서, 상기 회전축(52)과 구동축(92)에 형성된 직선기어부(62)를 상호 연결시켜주는 것에 의하여, 상기 전동부재(50)의 회전동력이 상기 콤프레샤(90)로 전달된다.
상기에서 진공엑츄에이터(68)는 피스톤(70) 일측에 탄성부재(67)가 설치된 단동식 실린더 형식이며, 부압이 배제된 피스톤(70)의 복귀는 탄성부재(67)와 리턴스프링(80)에 의하여 이루어진다.
한편, 상기 진공엑츄에이터(68) 일단의 로드(71)에는 리턴스프링(80)이 설치되어, 상기 진공엑츄에이터(68)에 부압이 차단되고 대기압이 작동되면, 상기 피스톤(70)과 로드(71)는 리턴스프링(80)에 의하여 좌측(도2기준)으로 이동하게 되며, 상기 로드(71)의 이동에 의하여 장착부(73)와 동기화기어부(64)도 좌측으로 이동하게 된다.
따라서, 상기 동기화기어부(64)에 의하여 이루어졌던 상기 전동부재(50)의 회전축(52)과 콤프레샤(90)의 구동축(92)의 결합이 분리되어, 상기 전동부재(50)에서 콤프레샤(90)로 동력전달이 이루어지지 않게 된다.
상기 동기화기어부(64)는 서로 다른 회전수를 가진 두 기어의 회전수를 같게 해주는 역할을 하며, 싱크로나이져 기어의 일종이다.
상기 콤프레샤(90) 일측에는 냉매파이프(93)가 설치되어, 냉매가 유입되거나 나가는 유로를 형성하게 된다.
그리고, 상기 구동축(92)과 연결된 마그네틱 클러치(94)는 상기 전자제어장치(20)와 작동배선(22)에 의하여 연결되어 있으며, 상기 전자제어장치(20)의 제어신호에 의하여 작동된다.
상기 마그네틱 클러치(94)의 동작으로, 엔진의 동력을 벨트(98)에 의하여 전 달받는 풀리(96)의 회전력은 상기 구동축(92)으로 전달된다.
상기 구성을 갖는 본 발명 실시예에 의한 차량용 콤프레샤(90)의 구동장치의 작동상태를 설명하기로 한다.
상기 시동스위치(5)와 에어컨스위치(7)의 작동에 의하여, 상기 배터리(1)의 전력이 퓨즈(3)를 통과하여 어에컨스위치 배선(9)을 따라 전자제어장치(20)로 전달된다.
그리고, 증발기에 부착되어 냉매의 온도를 측정하는 온도감지센서와 엔진의 동작상태를 측정하기 위한 엔진회전수 감지센서(12)의 측정값들도 상기 전자제어장치(20)에 입력된다.
상기 전자제어장치(20)에서는, 상기 에어컨스위치(7)가 작동되고, 냉매의 온도가 일정치 이상으로, 상기 컴프레샤의 동작이 필요할 경우, 엔진의 회전수가 일정치 이하일 경우에는 상기 에어컨 콤프레샤(90)의 마그네틱 클러치(94)로 전원이 인가하여, 엔진에 의하여 회전되는 풀리(96)의 회전동력이 콤프레샤(90)의 구동축(92)으로 전달되도록 한다.
그리고, 상기 냉매의 온도가 일정치 이하인 경우, 상기 컴프레샤의 동작이 필요없기에, 상기 콤프레샤(90)의 마그네틱 클러치(94)로 인가되던 전기를 차단하게 되며, 상기 에어컨 스위치가 꺼지게 되면, 상기 콤프레샤(90)의 마그네틱 클러치(94)로 인가되던 전기가 없으므로, 상기 콤프레샤(90)는 작동하지 않게 된다.
한편, 에어컨 스위치가 작동되고 냉매의 온도가 일정치 이상이며 엔진 회전수가 일정치 이상일 경우에는, 상기 에어컨 콤프레샤(90)의 마그네틱 클러치(94)로 인가되던 전원은 차단되어, 상기 벨트(98)에 의하여 회전되는 풀리(96)와 콤프레샤(90)의 구동축(92)의 연결은 해제된다.
그리고, 파워스위치(40)가 동작됨으로, 상기 발전기(30)에서 발생된 과잉전기는 전동부재(50)로 인가되어 회전축(52)을 회전시키게 된다.
상기 파워스위치(40)의 동작과 함께 상기 진공솔레노이드밸브(66)도 작동하여, 진공펌프로부터 나오는 진공통로가 개방됨으로 피스톤(70) 및 로드(71)와 장착부(73), 동기화기어부(64)는 이동하여, 회전축(52)과 구동축(92)의 직선기어부(62)를 연결시켜 주게 됨으로 콤프레샤(90)를 작동시켜주게 된다.
한편, 에어컨스위치(7)가 작동된 상태에서 엔진의 회전수가 일정치 이상이더라도, 냉매의 온도가 설정치 이하인 경우에는, 과저온으로 인한 동결을 방지하기 위하여, 마그네틱 클러치(94)의 동작도 중지되지만, 전동부재(50)와 구동부재(69)의 동작도 중지됨으로, 상기 진공엑츄에이터(68)의 로드(71)와 피스톤(70)은 상기 리턴스프링(80)의 스프링힘에 의하여 도 2에 도시된 바와 같이, 좌측(도2기준)으로 이동하게 된다.
따라서, 상기 장착부(73)에 설치된 동기화기어부(64)도 이동됨으로 인하여, 전동부재(50)와 콤프레샤(90) 간의 동력전달은 이루어지지 않게 된다.
상기에서 리턴스프링(80)에 의하여, 부압이 없는 진공엑츄에이터(68)의 로드(71)가 초기상태로 복귀하기 위한 힘을 제공한다.
상기 구동부재(69)는 진공을 사용하지 않고 공압이나 유압 또는 전기등을 이용한 엑츄에이터도 사용가능함은 물론이다.
즉, 상기와 같은 차량용 콤프레샤의 구동장치에 의하면, 상기 콤프레샤(90)가 구동될 필요가 있을경우에, 엔진의 고속운전으로 발전기(30)의 잉여전기가 발생될 경우, 마그네틱 클러치(94)의 동작을 멈춰서 엔진에 의하여 회전되는 풀리(96)의 회전동력이 콤프레샤(90)에 전달됨을 차단하고, 파워스위치(40)를 통하여 전동부재(50)를 구동시키고, 상기 전동부재(50)의 회전동력을 동력전달부(60)를 통하여 콤프레샤(90)에 전달함으로 콤프레샤(90)를 구동하게 된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 차량용 콤프레샤의 구동장치에 의하면, 엔진과 연계되어 동작되는 발전기의 잉여전력을 이용하여 콤프레샤를 동작시키게 됨으로, 잉여전력의 효율적 사용과 함께 엔진에 주는 부하가 최소화되어 기기의 동작효율이 향상되는 효과를 제공하게 된다.

Claims (4)

  1. 엔진회전수 감지센서와 증발기를 흐르는 냉매의 온도를 측정하는 온도센서의 측정값을 입력받아 제어신호를 내보내는 전자제어장치와;
    상기 전자제어장치의 제어신호에 따라서 동작되며, 배터리 충전을 위하여 사용되는 발전기에 연결된 파워스위치와;
    상기 파워스위치를 통하여 전달된 전력으로 회전동력을 제공하는 전동부재와;
    상기 전동부재의 회전축 일단에 결합되어 상기 전자제어장치의 제어신호에 의하여 회전동력을 콤프레샤의 구동축으로 전달하는 동력전달부와;
    상기 동력전달부에 의하여 전달된 회전동력으로 구동축이 회전되며, 차량용 냉각장치의 냉매를 압축시키는 콤프레샤를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 차량용 콤프레샤의 구동장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 동력전달부는;
    상기 전동부재의 회전축과 콤프레샤의 구동축 일단의 표면에 형성된 직선기어부와;
    상기 직선기어부가 형성되어 이격 설치된 상기 회전축과 구동축의 일단에 각각 맞물려 회전되도록 내측에 기어가 형성된 동기화기어부와;
    상기 동기화기어부가 일단에 설치되며, 상기 전자제어장치의 제어신호에 의하여 직선방향으로 동작되는 구동부재를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 차량용 콤프레샤의 구동장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 구동부재는, 상기 전자제어장치의 제어신호에 의하여 제어되는 진공솔레노이드밸브와 연결된 진공엑츄에이터를 사용하게 됨을 특징으로 하는 차량용 콤프레샤의 구동장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 진공엑츄에이터 일단에는 리턴스프링이 설치됨을 특징으로 하는 차량용 콤프레샤의 구동장치.
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