KR20180085960A - 차량용 공조장치 - Google Patents

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Abstract

2개의 도어를 서로 연동시켜 하나의 엑츄에이터로 작동시키되 엑츄에이터의 장착 설계 자유도를 높일 수 있는 차량용 공조장치가 개시된다. 차량용 공조장치는 냉각용 열교환기와 가열용 열교환기를 구비한 공조케이스와, 상기 공조케이스 내에 구비되어 공기 유로의 개도를 조절하는 제1 도어 및 제2 도어를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서, 상기 제1 도어에 연결되어 회전에 따라 상기 제1 도어를 회전시키는 제1 샤프트; 상기 제2 도어에 연결되어 회전에 따라 상기 제2 도어를 회전시키는 제2 샤프트; 상기 제1 샤프트와 제2 샤프트를 연결하여 연동시키는 랙 기어; 및 엑츄에이터에 구비되는 것으로 상기 제1 샤프트, 제2 샤프트 및 랙 기어 중 하나에 연결되는 엑츄에이터 기어를 포함한다.

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONER FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공조케이스 내에 구비되어 차량 실내로 토출되는 공기 유로의 개도를 조절하는 도어를 구비한 차량용 공조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 공조장치는 차량 외부의 공기를 차량 실내로 도입하거나 차량 실내의 공기를 순환시키는 과정에서 가열 또는 냉각시켜 차량 실내를 냉방 또는 난방하기 위한 장치로서, 공조케이스의 내부에는 냉각작용을 위한 증발기와 가열작용을 위한 히터코어가 구비된다. 상기 차량용 공조장치는 증발기나 히터코어에 의해 냉각 또는 가열된 공기를 송풍 모드 전환용 도어를 사용하여 차량 실내의 각 부분으로 선택적으로 송풍하도록 이루어진다.
도 1은 종래의 차량용 공조장치를 도시한 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 차량용 공조장치(1)는 공조케이스(10)와, 송풍기(미도시)와, 증발기(2) 및 히터코어(3)와, 온도조절도어(18,19)를 포함하여 이루어진다.
공조케이스(10)의 입구측에는 공기유입구(11)가 형성되고, 출구측에는 각각 모드도어(15,16,17)에 의하여 개도가 조절되는 디프로스트 벤트(12), 페이스 벤트(13) 및 플로어 벤트(14)가 형성된다. 송풍기는 공조케이스(10)의 공기유입구(11)에 연결되어 내기 또는 외기를 송풍하는 기능을 수행한다.
또한, 증발기(2) 및 히터코어(3)는 공조케이스(10)의 내부에 공기 유동 방향으로 순차로 설치된다. 온도조절도어(18,19)는 증발기(2)와 히터코어(3)의 사이에 설치되는 것으로, 히터코어(3)를 바이패스하는 냉풍유로와 히터코어(3)를 통과하는 온풍유로의 개도를 조절함으로써 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 조절한다. 냉풍유로와 온풍유로를 통과한 냉기 및 온기는 믹싱존에서 혼합된 후 각 벤트들을 통해 차량 실내로 선택적으로 토출된다.
온도조절도어는 증발기를 통과한 공기를 히터코어 쪽으로 또는 히터코어를 바이패스하는 쪽으로 선택적으로 조절하는 것으로서, 통상 하나의 회전축에서 회전되는 플랫(Flat) 도어 타입 또는 돔(Dome) 도어 타입으로 구성되며, 단일개로 구비된다. 도 1의 공조장치에선 온도조절도어(18,19)가 2개 구비된 예를 도시하였다. 이와 같이 온도조절도어가 상하로 2개 구비되는 예는 차량 후석 측으로 공조공기를 보내기 위한 구조, 내외기를 구분하여 차량 실내로 도입하기 위한 2층류 구조 등에 적용될 수 있다.
그리고, 도어의 작동 구조를 설명하기 위해 도 1의 공조장치의 온도조절도어를 예를 들었으나, 도어는 그 밖의 다른 도어일 수 있다. 아울러, 이하에선 온도조절도어를 도어라고 명칭한다. 제1 도어(18)는 제1 샤프트(21)에 연결되어 제1 샤프트(21)의 회전에 의해 슬라이딩 작동하며, 제2 도어(19)는 제2 샤프트(22)에 연결되어 제2 샤프트(22)의 회전에 의해 슬라이딩 작동한다. 제1 샤프트(21) 및 제2 샤프트(22)에는 기어가 구비되고, 제1 도어(18) 및 제2 도어(19)에는 기어에 맞물리는 기어홈이 형성될 수 있다.
이러한 2개의 도어는 각각 엑츄에이터에 연결되어 동력을 전달받음으로써 작동될 수 있다. 하지만, 이러한 경우 2개의 엑츄에이터를 구비하여야 함에 따라 부품수가 늘어나고 제조 단가가 상승하는 단점이 있다.
한편, 2개의 도어를 회전시키는 2개의 샤프트 각각을 서로 연결하여 하나의 엑츄에이터를 통해 2개의 도어를 작동시키는 구성을 고려할 수 있다. 하지만, 이러한 구조는 2개의 도어를 작동시키기 위한 엑츄에이터를 배치함에 있어 각 도어의 설치 위치에 따라 제약을 받는 구조이기 때문에, 엑츄에이터 장착의 설계 자유도가 저하되는 문제점이 있다.
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 2개의 도어를 서로 연동시켜 하나의 엑츄에이터로 작동시키되 엑츄에이터의 장착 설계 자유도를 높일 수 있는 차량용 공조장치를 제공한다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치는 냉각용 열교환기와 가열용 열교환기를 구비한 공조케이스와, 상기 공조케이스 내에 구비되어 공기 유로의 개도를 조절하는 제1 도어 및 제2 도어를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서, 상기 제1 도어에 연결되어 회전에 따라 상기 제1 도어를 회전시키는 제1 샤프트; 상기 제2 도어에 연결되어 회전에 따라 상기 제2 도어를 회전시키는 제2 샤프트; 상기 제1 샤프트와 제2 샤프트를 연결하여 연동시키는 랙 기어; 및 엑츄에이터에 구비되는 것으로 상기 제1 샤프트, 제2 샤프트 및 랙 기어 중 하나에 연결되는 엑츄에이터 기어를 포함한다.
상기에서, 엑츄에이터 기어는 제1 샤프트와 제2 샤프트 중 하나와 랙 기어의 사이를 연결한다.
상기에서, 엑츄에이터 기어는 상기 랙 기어로부터 이격 배치되고, 상기 제1 샤프트와 제2 샤프트 중 하나에 연결된다.
상기에서, 엑츄에이터 기어는 상기 제1 샤프트 및 제2 샤프트로부터 이격 배치되고, 상기 랙 기어에 연결된다.
상기에서, 제1 도어 및 제2 도어는 상하로 이격 배치되며 가열용 열교환기를 통과하는 공기유로와 가열용 열교환기를 바이패스하는 공기유로의 개도를 조절하는 온도조절도어로 이루어진다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치는 하나의 엑츄에이터로 2개의 도어를 연동시켜 부품수를 줄이고 제조단가를 낮춤과 아울러 엑츄에이터 기어를 추가하여 엑츄에이터의 장착 설계 자유도를 높일 수 있다.
도 1은 종래의 차량용 공조장치를 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치를 도시한 단면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 샤프트, 랙기어 및 엑츄에이터 기어를 도시한 단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 샤프트, 랙기어 및 엑츄에이터 기어를 도시한 사시도이며,
도 5 내지 도 7은 도 3의 변형 예에 따른 샤프트, 랙기어 및 엑츄에이터 기어를 도시한 단면도이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 차량용 공조장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치를 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 샤프트, 랙기어 및 엑츄에이터 기어를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 샤프트, 랙기어 및 엑츄에이터 기어를 도시한 사시도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 공조장치(100)는 공조케이스(110)와, 송풍기(미도시)와, 제1 도어(118) 및 제2 도어(119)를 포함하여 이루어진다. 공조케이스(110)에는 냉각용 열교환기와 가열용 열교환기가 공기 유동 방향으로 순차로 구비된다.
냉각용 열교환기는 냉매 사이클의 냉매와 공기를 열교환시켜 공기를 냉각하는 증발기(102)로 구성되고, 가열용 열교환기는 엔진을 순환하는 냉각수 라인의 냉각수와 공기를 열교환시켜 공기를 가열하는 히터코어(103)로 구성된다. 가열용 열교환기는 히트펌프 시스템의 응축열을 이용하는 열교환기, 전기로 작동하는 PTC히터 등으로 이루어질 수 있다.
제1 도어(118) 및 제2 도어(119)는 공조케이스(110) 내에 구비되어, 공기 유로의 개도를 조절한다. 본 실시 예에서, 제1 도어(118) 및 제2 도어(119)는 상하로 이격 배치되며, 온도조절도어로 이루어진다. 온도조절도어는 가열용 열교환기인 히터코어(103)를 통과하는 공기유로와 히터코어(103)를 바이패스하는 공기유로의 개도를 조절한다.
공조케이스(110)의 입구측에는 공기유입구(111)가 형성되고, 출구측에는 각각 모드도어(115,116,117)에 의하여 개도가 조절되는 디프로스트 벤트(112), 페이스 벤트(113) 및 플로어 벤트(114)가 형성된다. 송풍기는 공조케이스(110)의 공기유입구(111)에 연결되어 내기 또는 외기를 송풍하는 기능을 수행한다. 증발기(102) 및 히터코어(103)는 공조케이스(110)의 내부에 공기 유동 방향으로 순차로 설치된다.
온도조절도어(제1 도어 및 제2 도어)는 증발기(102)와 히터코어(103)의 사이에 설치되는 것으로, 히터코어(103)를 바이패스하는 냉풍유로와 히터코어(103)를 통과하는 온풍유로의 개도를 조절함으로써 차량 실내로 토출되는 공기의 온도를 조절한다. 냉풍유로와 온풍유로를 통과한 냉기 및 온기는 믹싱존에서 혼합된 후 각 벤트들을 통해 차량 실내로 선택적으로 토출된다.
본 발명의 일 실시 예에 다른 차량용 공조장치(100)는 온도조절도어가 제1 도어(118) 및 제2 도어(119)로 2개 구비된 예를 도시하였다. 이와 같이 온도조절도어가 상하로 2개 구비되는 예는 차량 후석 측으로 공조공기를 보내기 위한 구조 또는 내외기를 구분하여 차량 실내로 도입하기 위한 2층류 구조 등에 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 다른 차량용 공조장치(100)는 제1 샤프트(121)와, 제2 샤프트(122)와, 랙 기어(200) 및 엑츄에이터 기어(210)를 포함하여 이루어진다.
제1 샤프트(121)는 제1 도어(118)에 연결되어, 회전에 따라 제1 도어(118)를 회전시킨다. 제2 샤프트(122)는 제2 도어(119)에 연결되어, 회전에 따라 제2 도어(119)를 회전시킨다.
랙 기어(200)는 제1 샤프트(121)와 제2 샤프트(122)를 연결하여 연동시킨다. 엑츄에이터 기어(210)는 엑츄에이터(220)에 구비되는 것으로, 제1 샤프트(121), 제2 샤프트(122) 및 랙 기어(200) 중 하나에 연결된다.
도 4를 참조하여 샤프트, 랙기어 및 엑츄에이터 기어의 더욱 상세한 구조를 설명하기로 한다. 도 4에는 제1 샤프트, 제1 도어, 랙 기어 및 엑츄에이터 기어의 연결 관계를 도시하였으며, 도시되지 않은 제2 샤프트는 상하 방향으로 반대측 하부에서 제2 도어 및 랙 기어와 유사한 기어 구조로 연결된다.
제1 도어(118)는 소정의 두께를 갖는 판(Plate) 형태로 이루어진다. 제1 도어(118)의 차량 폭방향으로 양측에는 기어홈(1181)이 형성된다. 기어홈(1181)은 제1 샤프트(121)의 기어부(1212)에 맞물리는 것으로서, 도어의 슬라이딩 방향을 따라 연장 형성된다.
제1 샤프트(121)는 차량 폭방향으로 길게 형서된 축부(1211)와, 축부(1211)의 길이 방향 양단에 결합된 기어부(1212)로 구성된다. 기어부(1212)가 제1 도어(118)에 형성된 기어홈(1181)에 맞물려 제1 샤프트(121)가 회전됨에 따라 제1 도어(118)는 상하 방향으로 슬라이딩 작동한다.
랙 기어(200)에는 엑츄에이터 기어(210)에 치합되는 기어이(201)가 형성된다. 기어이(201)는 랙 기어(201)의 일면에 전체적으로 또는 부분적으로 형성될 수 있다. 아울러, 랙 기어(200)의 하부에는 제2 샤프트(122)와 마주하는 면에 제2 샤프트의 기어부와 치합되는 기어이가 형성된다. 본 실시 예에서, 제1 샤프트와 제2 샤프트가 랙 기어를 기준으로 서로 다른 면에 형성된 구조를 설명하였으나, 제1 샤프트와 제2 샤프트는 랙 기어의 일면에 동일 방향으로 배치되는 것도 가능하다.
엑츄에이터 기어(210)는 제1 샤프트(121)와 제2 샤프트(122) 중 하나와 랙 기어(200)의 사이를 연결한다. 본 실시 예에서, 엑츄에이터 기어(210)는 엑츄에이터(220)의 회전축에 결합되며, 랙 기어(200)와 제1 샤프트(121)의 사이에 배치된다.
이 경우, 엑츄에이터 기어(210)는 직접 제1 샤프트(121)의 기어부(1212)에 치합되지 않고 제1 샤프트(121)의 축부(1211)에서 연장된 별도의 기어부(도시되지 않음)에 치합되는 것도 가능하다. 즉, 제1 샤프트(121)의 기어부(1212)는 공조케이스의 내부에 배치하고, 축부(1211)에서 별도의 기어부를 공조케이스 외부에 결합하여 제1 샤프트(121)와 엑츄에이터 기어(210)를 공조케이스 외부에서 연결하는 것도 가능하다.
이와 같이, 엑츄에이터에 톱니(기어이) 구조의 엑츄에이터 기어를 추가함에 따라, 엑츄에이터 기어가 샤프트의 기어부를 구동시켜 도어를 슬라이딩 작동시킬 수 있다. 이러한 구성을 통해, 엑츄에이터의 배치를 자유로이 변경 가능하여, 엑츄에이터 장착의 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.
아울러, 엑츄에이터 기어를 랙 기어와 제1 샤프트의 사이에 배치함에 따라, 엑츄에이터에 직접 랙 기어 및 제1 샤프트가 접촉하게 되어, 엑츄에이터 기어의 회전에 의한 도어의 구동 정밀성을 향상시킬 수 있고 기어부들 간의 유격에 의한 백래쉬(Backlash) 현상을 최소화할 수 있다.
한편, 도 5 내지 도 7은 도 3의 변형 예에 따른 샤프트, 랙기어 및 엑츄에이터 기어를 도시한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 엑츄에이터 기어(210)는 랙 기어(200)로부터 이격 배치되고, 제1 샤프트(121)와 제2 샤프트(122) 중 하나에 연결된다. 본 실시 예에서, 엑츄에이터 기어(210)는 제1 샤프트(121)에 연결되고, 제1 샤프트(121)가 랙 기어(200)에 연결된다. 이러한 구성을 통해, 엑츄에이터 기어(210)의 배치를 더욱 자유롭게 하여 엑츄에이터의 배치 설계 자유도를 더욱 향상시킬 수 있다. 한편, 도 6과 같이 엑츄에이터 기어(210)는 제2 샤프트(122)에 연결되는 것도 가능하다.
또한, 도 7을 참조하면, 엑츄에이터 기어(210)는 제1 샤프트(121) 및 제2 샤프트(122)로부터 이격 배치되고, 랙 기어(200)에 연결되는 것도 가능하다. 엑츄에이터 기어(210)는 제1 샤프트(121) 및 제2 샤프트(122)와 모두 접촉하지 않고 제1 샤프트(121)와 제2 샤프트(122)의 사이 적소에 배치될 수 있다. 이러한 구성을 통해, 엑츄에이터 기어(210)의 배치를 제1,2 샤프트가 설치된 상,하부 이외의 다양한 곳에 배치가 가능하여, 엑츄에이터의 배치 설계 자유도를 극대화할 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 차량용 공조장치는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 차량용 공조장치
102: 증발기 103: 히터코어
110: 공조케이스 111: 공기유입구
112: 디프로스트 벤트 113: 페이스 벤트
114: 플로어 벤트 115,116,117: 모드도어
118: 제1 도어 119: 제2 도어
121: 제1 샤프트 122: 제2 샤프트
200: 랙 기어 210: 엑츄에이터 기어
220: 엑츄에이터

Claims (5)

  1. 냉각용 열교환기와 가열용 열교환기를 구비한 공조케이스(110)와, 상기 공조케이스(110) 내에 구비되어 공기 유로의 개도를 조절하는 제1 도어(118) 및 제2 도어(119)를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서,
    상기 제1 도어(118)에 연결되어 회전에 따라 상기 제1 도어(118)를 회전시키는 제1 샤프트(121);
    상기 제2 도어(119)에 연결되어 회전에 따라 상기 제2 도어(119)를 회전시키는 제2 샤프트(122);
    상기 제1 샤프트(121)와 제2 샤프트(122)를 연결하여 연동시키는 랙 기어(200); 및
    엑츄에이터(220)에 구비되는 것으로 상기 제1 샤프트(121), 제2 샤프트(122) 및 랙 기어(200) 중 하나에 연결되는 엑츄에이터 기어(210)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 엑츄에이터 기어(210)는 제1 샤프트(121)와 제2 샤프트(122) 중 하나와 랙 기어(200)의 사이를 연결하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 엑츄에이터 기어(210)는 상기 랙 기어(200)로부터 이격 배치되고, 상기 제1 샤프트(121)와 제2 샤프트(122) 중 하나에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 엑츄에이터 기어(210)는 상기 제1 샤프트(121) 및 제2 샤프트(122)로부터 이격 배치되고, 상기 랙 기어(200)에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 도어(118) 및 제2 도어(119)는 상하로 이격 배치되며 가열용 열교환기를 통과하는 공기유로와 가열용 열교환기를 바이패스하는 공기유로의 개도를 조절하는 온도조절도어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
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