KR20150102260A - 압축기용 클러치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량 엔진의 동력을 압축기의 구동축으로 선택적으로 전달되도록 동력 전달을 단속하는 압축기용 클러치에 있어서 유성 기어 부재를 직선 이동시키는 구동으로 차량 엔진으로부터 압축기 구동축의 동력 전달을 단속하는 구성을 통해 소비 전력의 절감이 가능한 압축기용 클러치를 제공하기 위한 것이다.

Description

압축기용 클러치 {CLUTCH FOR COMPRESSOR}
본 발명은 차량 엔진의 동력을 공조시스템의 압축기에 선택적으로 전달하기 위한 압축기용 클러치에 관한 것으로서, 동작 제어에 소비되는 전력을 절감할 수 있는 새로운 구조의 압축기용 클러치에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 공조시스템에서 사용되는 압축기는 증발기로부터 증발이 완료된 냉매를 흡입하여 액화하기 쉬운 고온과 고압상태로 만들어 응축기로 전달하는 기능을 수행한다.
이러한 차량용 공조시스템의 압축기는 전자 클러치를 통해 차량 엔진의 구동력을 전달받아 동작되며, 전자 클러치는 전원 인가 여부에 따라 엔진의 동력을 선택적으로 전달한다.
도 1은 일반적인 구조의 압축기용 전자 클러치의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 압축기용 전자 클러치는 풀리(10), 디스크 어셈블리(20), 및 필드 코일 어셈블리(30)를 포함한다.
풀리(10)는 차량 엔진과 구동 벨트에 의해 연결되며, 구동 벨트는 풀리(10)의 외주면에 설치되어 차량 엔진의 동력을 풀리(10)에 전달한다. 풀리(10)는 압축기 하우징의 전방에 회전 가능하게 설치되며, 풀리(10)와 압축기 하우징(50)의 사이에는 베어링(15)이 설치된다.
디스크 어셈블리(20)는 압축기의 구동축(40)에 결합되며, 풀리(10)에서 전달된 차량 엔진의 동력을 압축기의 구동축(40)으로 전달하는 기능을 한다.
필드 코일 어셈블리(30)는 풀리(10)에 설치되며, 차량 엔진의 동력이 압축기의 구동축(40)으로 선택적으로 전달되도록 풀리(10)와 디스크 어셈블리(20) 사이를 흡착 또는 분리시키는 기능을 한다.
필드 코일 어셈블리(30)는 풀리(10)에 내장되는 코어(31)와, 코어(31) 내에 수용되는 필드 코일(32)을 포함하며, 필드 코일(32)에 전원이 인가됨에 따라 자기 유도에 의한 흡인 자속이 발생하게 된다
상기와 같은 구성에 따라 필트 코일(32)에 전원이 인가되면 필트 코일(32)에서 발생한 흡인 자속에 의해 디스크 어셈블리(20)의 디스크(21)가 풀리(10)에 흡착되며, 디스크(21)와 풀리(10)가 결속됨에 따라 풀리(10)로 전달된 차량엔진의 동력이 디스크 어셈블리(20)를 거쳐 압축기의 구동축(40)으로 전달되게 된다.
그리고 필드 코일(32)에 전원이 차단되면 디스크(21)가 풀리(10)로부터 분리되며, 이에 따라 차량 엔진의 동력이 압축기의 구동축(40)으로 전달되는 것이 중단된다.
이상의 설명과 같이 압축기용 전자 클러치는 필드 코일(32)에 전원을 인가하거나 전원인가를 차단함으로써 차량 엔진의 동력을 압축기에 전달하거나 전달을 중지하도록 구성된다.
이와 같은 구성의 압축기용 전자 클러치에 따르면, 엔진의 동력이 압축기로 전달되는 상태를 유지하기 위해서는 그만큼 전원 인가 상태가 유지되어야 한다. 따라서 전원 인가 상태를 유지하는 만큼 전력 소비를 증가시키며, 이는 차량의 연비를 증가시키는 요인이 된다.
한편, 상술한 압축기용 전자 클러치 자체는 널리 알려진 기술로서 특히 아래의 선행기술문헌에 상세히 기재되어 있으므로 중복되는 설명과 도시는 생략하기로 한다.
공개특허공보 제10-2011-0093072호 (2011.08.18)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기계식 구동 방식으로 차량 엔진으로부터 압축기 구동축의 동력 전달을 단속하는 구성을 통해 소비 전력의 절감이 가능한 압축기용 클러치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위해 본 발명은 차량 엔진의 동력을 압축기의 구동축(40)으로 선택적으로 전달하기 위한 압축기용 클러치에 있어서, 차량 엔진의 동력을 전달받아 회전하는 링 기어 부재(110)와, 상기 링 기어 부재(110)의 내측에 배치되며 상기 압축기의 구동축(40)에 결합되는 선 기어 부재(120)와, 상기 링 기어 부재(110)와 선 기어 부재(120) 사이의 공간에 상기 구동축(40)의 축 방향을 따라 이동 가능하게 설치되는 복수의 유성 기어 부재(130), 및 제어 신호가 인가됨에 따라 상기 유성 기어 부재(130)가 상기 링 기어 부재(110) 및 선 기어 부재(120)와 접촉 또는 접촉 해제되도록 상기 유성 기어 부재(130)를 직선 이동시키는 액추에이터(140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기용 클러치를 개시한다.
본 발명의 압축기용 클러치에 따르면, 상기 유성 기어 부재(130)는 중심축을 중심으로 회전 가능한 원뿔대 형상으로 형성 가능하며, 상기 링 기어 부재(110)의 내주 마찰면(111)과 상기 선 기어 부재(120)의 외주 마찰면(121)은 상기 원뿔대 형상에 대응되도록 경사지게 형성될 수 있다.
본 발명의 압축기용 클러치에 따르면, 상기 액추에이터(140)는 상기 유성 기어 부재(130)에 회전 가능하게 연결된 샤프트(150)를 직선 이동시키도록 구성될 수 있다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 차량 엔진과 압축기 사이의 동력 전달상태를 유지하기 위해 지속적으로 전원을 인가할 필요가 없으므로 클러치의 동작에 소요되는 소비전력의 절감이 가능하다.
또한 본 발명에 따르면 엔진 속도에 대비 압축기 구동축을 가속시키는 효과가 있으므로 엔진 저속 운전시에서도 압축기의 성능을 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 구조의 압축기용 전자 클러치의 구성을 나타내는 단면도.
도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기용 클러치의 단면도.
도 4 및 5는 도 2 및 3에 도시된 유성 기어 부재의 구동 구조의 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기용 클러치의 작동 상태도.
이하, 본 발명과 관련된 압축기용 클러치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기용 클러치의 단면도이다. 도 2는 클러치의 오프(OFF) 모드를 나타내고 있으며, 도 3은 클러치의 온(ON) 모드를 나타내고 있다.
본 실시예의 압축기용 클러치는 차량 엔진의 동력을 압축기의 구동축(40)으로 선택적으로 전달하기 위한 것으로서, 링 기어 부재(110), 선 기어 부재(120), 유성 기어 부재(130), 및 액추에이터(140)를 포함하는 구성을 갖는다.
링 기어 부재(110)는 차량 엔진의 동력을 전달받아 회전하도록 구성된다. 링 기어 부재(110)는 차량 엔진과 구동 벨트에 의해 연결되며, 구동벨트는 링 기어 부재(110)의 외주면에 설치되어 차량 엔진의 동력을 링 기어 부재(110)에 전달한다. 링 기어 부재(110)는 압축기 하우징(50)의 전방에 형성된 노우즈부(51)에 회전 가능하게 설치되며, 링 기어 부재(110)와 노우즈부(51)의 사이에는 베어링(15)이 설치된다.
선 기어 부재(120)는 링 기어 부재(110)의 내측에 배치되며, 압축기의 구동축(40)에 결합되어 구동축(40)에 동력을 전달한다. 링 기어 부재(110)의 내측과 선 기어 부재(120)의 외측에는 유성 기어 부재(130)와의 마찰을 위한 내주 마찰면(111)과 외주 마찰면(121)이 구비된다.
유성 기어 부재(130)는 링 기어 부재(110)와 선 기어 부재(120) 사이의 공간에 구동축(40)의 축 방향을 따라 이동 가능하게 설치된다. 유성 기어 부재(130)는 링 기어 부재(110)와 선 기어 부재(120) 사이의 공간에 복수로 구비되며, 이들은 서로 일정 각도만큼 이격되게 배치될 수 있다. 본 실시예의 경우 3개의 유성 기어 부재(130)가 120도의 각도를 이루도록 배치된 것을 예시하고 있다. 참고로 도 2 및 3은 120도 각도에 해당하는 영역을 절단하여 나타내고 있다.
유성 기어 부재(130)는 중심축을 중심으로 회전 가능한 원뿔대 형상으로 형성될 수 있다. 이 때 링 기어 부재(110)의 내주 마찰면(111)은 원뿔대 형상에 대응되도록 경사지게 형성된다. 그리고 선 기어 부재(120)의 외주 마찰면(121) 또한 원뿔대 형상에 대응되도록 경사지게 형성된다. 선 기어 부재(120)의 경우 유성 기어 부재(130)의 방향과 반대 방향으로 배치된 원뿔대 형상을 가질 수 있다.
액추에이터(140)는 제어 신호가 인가됨에 따라 유성 기어 부재(130)가 링 기어 부재 및 선 기어 부재(120)와 접촉 또는 접촉 해제되도록 유성 기어 부재(130)를 직선 이동시킨다. 링 기어 부재(110)와 회전 가능하게 결합된 노우즈부(51)의 내부에는 지지면(52)이 형성되고, 복수의 액추에이터(140)는 지지면(52)에 고정 및 지지되어 각 유성 기어 부재(130)를 직선 구동시킨다.
도 2는 유성 기어 부재(130)와 링 및 선 기어 부재(110,130) 사이의 접촉이 해제된 상태를 보이고 있고, 도 3은 도 2의 상태에서 유성 기어 부재(130)가 직선 이동하여 링 및 선 기어 부재(110,130)와 접촉된 상태를 보이고 있다.
도 4 및 5는 도 2 및 3에 도시된 유성 기어 부재의 구동 구조의 단면도이다. 참고로 도 4는 도 2의 상태에 대응되고 도 5는 도 3의 상태에 대응된다.
도 4 및 5를 참조하면, 유성 기어 부재(130)에는 샤프트(150)가 회전 가능하게 연결된다. 샤프트(150)와 유성 기어 부재(130)의 사이에는 베어링(155)이 개재되며, 유성 기어 부재(130)는 샤프트(150)를 중심으로 회전할 수 있게 구성된다.
액추에이터(140)는 제어 신호의 인가에 따라 샤프트(150)를 직선 이동시키도록 구성된다. 즉, 유성 기어 부재(130)와 액추에이터(140)의 사이가 멀어지거나 가까워지도록 샤프트(150)를 이동시킨다.
액추에이터(140)의 구성으로서 샤프트(150)를 직선 이동시키는 리니어 모터 또는 에어 실린더 등을 사용할 수 있다. 그 밖에도 샤프트(150)를 직선 이동시키는 구성이라면 다양한 형태로 변형 실시 가능하다 할 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기용 클러치의 작동 상태도로서, 도 3의 상태와 같이 유성 기어 부재(130)가 링 및 선 기어 부재(110,130)와 접촉된 상태를 나타내는 단면을 나타내고 있다.
본 발명과 관련된 압축기용 클러치의 작동 상태를 설명하면, 차량 엔진과 연결된 구동벨트가 이동함에 따라 링 기어 부재(110)가 회전하게 된다.
도 2와 같이 유성 기어 부재(130)가 링 및 선 기어 부재(110,130)와 접촉되지 않은 상태에서는 링 기어 부재(110)의 동력이 선 기어 부재(120)로 전달되지 않으며, 이는 압축기의 구동축(40)이 회전하지 않는 클러치 오프(OFF) 모드가 된다.
도 3 및 6과 같이 유성 기어 부재(130)가 직선 이동하여 링 및 선 기어 부재(110,130)와 접촉되면, 링 기어 부재(110)의 동력이 선 기어 부재(120)로 전달 가능한 상태가 된다. 링 기어 부재(110)와 유성 기어 부재(130)는 마찰 접촉하고 있는바, 링 기어 부재(110)의 회전에 따라 유성 기어 부재(130)가 회전하게 된다.
나아가 유성 기어 부재(130)와 선 기어 부재(120) 또한 마찰 접촉하고 있는바, 유성 기어 부재(130)가 회전함에 따라 선 기어 부재(120)가 회전하게 된다. 이는 선 기어 부재(120)에 결합된 구동축(40)이 회전하는 클러치 온(ON) 모드가 된다. 도 6에 표시된 화살표는 링 기어 부재(110), 유성 기어 부재(130) 및 선 기어 부재(120)의 회전 방향을 나타내고 있다.
이와 같은 압축기용 클러치의 구성에 따르면, 제어 신호를 한 번만 인가함으로써 온/오프(ON/OFF) 모드의 전환이 가능하며, 동력전달 상태의 온(ON) 모드를 유지하기 위해 전류 인가 상태를 유지하지 않아도 되는 이점이 있다.
또한 상기와 같은 구성에 따르면 엔진 회전 속도에 대비 압축기 구동축(40)을 가속시키는 효과가 있으므로 엔진 저속 운전시에서도 압축기의 성능을 확보할 수 있다. 이 때 엔진 속도에 대한 구동축(40) 속도의 가속비는 링 기어 부재(110), 유성 기어 부재(130), 선 기어 부재(120)의 상대적인 사이즈를 조절하여 가변시킬 수 있다 할 것이다.
이상에서 설명한 압축기용 클러치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.
40: 구동축 50: 압축기 하우징
110: 링 기어 부재 120: 선 기어 부재
130: 유성 기어 부재 140: 액추에이터
150: 샤프트

Claims (3)

  1. 차량 엔진의 동력을 압축기의 구동축(40)으로 선택적으로 전달하기 위한 압축기용 클러치에 있어서,
    차량 엔진의 동력을 전달받아 회전하는 링 기어 부재(110);
    상기 링 기어 부재(110)의 내측에 배치되며, 상기 압축기의 구동축(40)에 결합되는 선 기어 부재(120);
    상기 링 기어 부재(110)와 선 기어 부재(120) 사이의 공간에 상기 구동축(40)의 축 방향을 따라 이동 가능하게 설치되는 복수의 유성 기어 부재(130); 및
    제어 신호가 인가됨에 따라 상기 유성 기어 부재(130)가 상기 링 기어 부재(110) 및 선 기어 부재(120)와 접촉 또는 접촉 해제되도록 상기 유성 기어 부재(130)를 직선 이동시키는 액추에이터(140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기용 클러치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유성 기어 부재(130)는 중심축을 중심으로 회전 가능한 원뿔대 형상으로 형성되며,
    상기 링 기어 부재(110)의 내주 마찰면(111)과 상기 선 기어 부재(120)의 외주 마찰면(121)은 상기 원뿔대 형상에 대응되도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기용 클러치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터(140)는 상기 유성 기어 부재(130)에 회전 가능하게 연결된 샤프트(150)를 직선 이동시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 압축기용 클러치.

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