코일리스 클러치의 동력전달 차단장치{Apparatus for blocking the power of coilless clutch}
본 발명은 공조기 등에 한계 토크 이상의 과부하가 발생할 경우 회전동력을 단속하는 코일리스 클러치에 관한 것으로, 특히 코일리스 클러치의 동력전달라인이 차단되더라도 비파괴방식을 적용하여 재활용할 수 있도록 한 코일리스 클러치의 동력전달 차단장치에 관한 것이다.
일반적으로, 코일리스 클러치는 내연기관의 엔진이나 구동모터 등에서 발생하는 회전동력을 공조기로 전달하는 것으로서, 이 코일리스 클러치는 상기 내연기관과 상기 공조기의 동력전달라인에 구비되어 상기 공조기에 공급되는 동력을 전달하거나 차단하는 이중기능을 수행한다. 즉, 상기 코일리스 클러치는 상기 내연기관과 상기 공조기를 연결하는 정상기능을 수행하다가, 상기 공조기에 이상 현상이 발생하여 토크 한계 이상의 과부하가 걸리는 경우 상기 동력전달라인을 차단하여, 상기 내연기관의 벨트를 포함한 주변기기를 보호하는 기능을 수행한다. 특히, 상기 내연기관의 벨트에는 워터펌프나 알터네이터나 쿨런트펌프와 같은 전장품이 연결된 상태로서, 상기 동력전달라인을 선택적으로 단속함으로써, 상기 공조기의 풀리가 정지하더라도 상기 벨트를 보호하고 더 나아가 상기 주변기기를 보호하여 안전운전을 가능하게 한다. 따라서, 상기 내연기관의 동력전달라인을 단속하는 기구들이 제안된바 있으며, 특히 공조기 등에 한계 토크 이상의 과부하가 걸리는 경우 연결부재를 파단시키는 파단방식이 주로 연구중에 있다. 예컨대, 도 1에서와 같이, 코일리스 클러치는, 프런트하우징(2)과, 상기 프런트하우징(2)의 중심부에 장착된 회전축(4), 상기 프런트하우징(2)의 외주면에 앵귤러베어링(5)을 통해 장착되고 그 외주면에 벨트(7)가 맞대어진 풀리(6), 및 상기 회전축(4)에 록너트(9)를 통해 체결되고 상기 풀리(6)에 다수개의 판스프링(10)을 통해 연결된 전달체(8)로 이루어진다. 따라서, 상기 내연기관에서 발생하는 회전동력이 상기 벨트(7)를 통해 상기 풀리(6)로 전달되는 경우, 상기 내연기관에 의해 발생하는 동력이 상기 풀리(6)와 상기 전달체(8)를 통해 상기 공조기로 전달되므로, 상기 공조기가 별도의 동력원이 없는 상태에서도 정상작동하는 것이다. 반면에, 상기 코일리스 클러치의 동력전달라인에 이상이 발생하여 한계 토크 이상의 과부하가 걸리는 경우, 상기 판스프링(10)이 파단되어 상기 동력전달라인이 차단됨으로써, 상기 내연기관의 회전동력이 더 이상 상기 공조기로 전달되지 않아 과부하로 인한 손상이 방지되는 것이다. 그런데, 상기 코일리스 클러치는 상기 판스프링(12)의 양단부가 상기 풀리(6)와 상기 전달체(8)에 각각 리벳팅된 상태로서, 상기 동력전달라인에 한계 토크 이상의 과부하가 걸리는 경우 상기 판스프링(10)이 파단될 수밖에 없어, 상기 클러치의 재활용이 불가능한 문제점이 있었다. 여기서, 상기 동력전달라인에 상기 판스프링(10)이 파단될 정도의 과부하가 걸리는 경우, 상기 판스프링(10)의 양단부가 리벳팅되어 있던 상기 풀리(6)나 상기 전달체(8)를 포함한 주변부품을 손상시킴으로써, 상기 코일리스 클러치의 재활용이 불가능해져 수명을 저하시키는 것이다. 이로 인해, 상기 코일리스 클러치에 한계 토크 이상의 과부하가 걸려 상기 판스프링(10)이 파단되는 경우, 상기 코일리스 클러치의 전면교체에 따른 작업시간 및 작업하중이 증대됨은 물론 상기 코일리스 클러치를 포함한 주변부품의 교체에 따른 작업하중 및 용이 증대되는 것이다.
이에, 본 발명은 상기한 바의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 상기 코일리스 클러치의 동력전달라인이 차단되더라도 비파괴방식을 적용하여 재활용함은 물론 주변부품의 손상을 방지시킬 수 있도록 한 코일리스 클러치의 동력전달 차단장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은; 내연기관의 회전축상에 체인 또는 벨트를 통해 연결되어 회전동력을 전달받는 회전체와; 상기 회전체에 매개체를 통해 연결되어 상기 회전동력을 공조기로 전달하는 전달체; 및 상기 회전체와 상기 전달체의 사이에 개재되어 상기 공조기에 토크 한계 이상의 과부하가 가해지는 경우 상기 회전체의 회전동력을 차단하는 다수개의 탄성체를 포함하며; 상기 탄성체가, 그 양단부에 상기 회전체와 상기 전달체 중 어느 하나에 고정리벳을 통해 결합되는 결합공 및 상기 회전체와 상기 전달체 중 어느 하나에 걸림리벳을 통해 결합되는 결합홈이 형성되고, 상기 결합홈에 상기 걸림리벳의 결합상태를 유지하는 이탈작용부가 형성된 구성이다.
첫째, 상기 공조기에 토크 한계 이상의 과부하가 걸리는 경우 상기 탄성체가 분리되면서 상기 동력전달라인을 차단하므로, 상기 클러치의 자체손상은 물론 주변기기의 이차 손상없이 동력 차단이 가능해진다. 둘째, 상기 공조기에 토크 한계 이상의 과부하가 걸리더라도 상기 탄성체의 재활용이 가능해지므로 상기 코일리스 클러치의 수명이 연장될 뿐만 아니라 유지보수에 따른 작업하중 및 부대비용이 절감된다.
도 1은 종래기술에 따른 코일리스 클러치의 조립단면도,
도 2는 본 발명에 따른 코일리스 클러치의 조립단면도,
도 3은 본 발명에 따른 코일리스 클러치의 분해상태를 도시한 일 실시예,
도 4는 본 발명에 따른 도 3의 작동과정을 도시한 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 코일리스 클러치의 분해상태를 도시한 이 실시예,
도 6은 본 발명에 따른 코일리스 클러치의 동력전달 차단장치가 조립된 상태를 도시한 사시도이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 설명하면 다음과 같다. 본 발명은 도 2 내지 6에서와 같이, 내연기관의 회전축상에 체인 또는 벨트를 통해 연결되어 회전동력을 전달받는 회전체(10)와; 상기 회전체(10)에 매개체(20)를 통해 연결되어 상기 회전동력을 공조기로 전달하는 전달체(30); 및 상기 회전체(10)와 상기 전달체(30)의 사이에 개재되어 상기 공조기에 토크 한계 이상의 과부하가 가해지는 경우 상기 회전체(10)의 회전동력을 차단하는 다수개의 탄성체(40)를 포함하며; 상기 탄성체(40)가 그 양단부에 상기 회전체(10)와 상기 전달체(30) 중 어느 하나에 고정리벳(46)을 통해 결합되는 결합공(42) 및 상기 회전체(10)와 상기 전달체(30) 중 어느 하나에 걸림리벳(48)을 통해 결합되는 결합홈(44)이 형성되고, 상기 결합홈(44)에 상기 걸림리벳(48)의 결합상태를 유지하는 이탈작용부가 형성된 것을 특징으로 한다. 먼저, 본 발명에 따른 코일리스클러치(1)는 상기 회전체(10)와 상기 매개체(20)와 상기 전달체(30)와 상기 탄성체(40)가 상호 결합되어 구성되며, 특히 상기 공조기 등에 토크 한계 이상의 과부하가 걸리는 경우 상기 탄성체(40)가 분리되면서 상기 동력전달라인을 해제하는 구성이다. 이때, 상기 코일리스클러치(1)에 회전동력을 제공하는 내연기관과, 상기 코일리스클러치(1)에 의해 동력을 전달받는 공조기, 및 상기 코일리스클러치(1)의 작동과정에서 필요한 각종 전장품이나 각종 구성부품의 작동구조나 배치구조는 공지기술이므로 자세한 설명을 생략하기로 한다. 또한, 상기 회전체(10)와 상기 매개체(20)와 상기 전달체(30)는 다양한 형상 및 결합구조로 구성할 수 있으므로 자세한 설명은 생략하고, 다만 상기 회전체(10)와 매개체(20)와 전달체(30)를 갖는 동력전달라인에 상기 탄성체(40)를 구성하였다면 본원의 기술범주에 포함됨은 당연하다. 여기서, 상기 회전체(10)는, 상기 코일리스클러치(1)의 외관을 이룸은 물론 전체하중을 지지하는 것으로서, 상기 내연기관의 회전축상에 벨트나 체인과 같은 연결수단을 통해 연결되어 상기 회전축과 동시회전하며 그 둘레면에 상기 벨트나 체인이 맞대어지는 활차부(12)가 형성된다. 또한, 상기 회전체(10)는, 그 중심부에 상기 매개체(20)가 억지끼움식으로 결합되는 축공(14)이 형성되고, 그 내부공간에 구성요소들을 수용하는 수용공간(16)이 형성되며, 그 전면에는 이후에 설명하는 상기 탄성체(40)의 일단부가 결합되는 다수개의 체결공(18)이 형성된다. 그리고, 상기 매개체(20)는, 상기 회전체(10)의 회전동력을 전달받아 상기 전달체(30)로 전달하는 것으로서, 상기 축공(14)에 삽입되는 스플라인축(22), 및 상기 스플라인축(22)의 일축부에 일체로 형성되면서 상기 회전체(10)의 전방면에 맞대어지는 접촉판(24)으로 이루어진다. 이때, 상기 접촉판(24)에는 상기 전달체(30)의 일면에 리벳(26)를 통해 결합되는 다수개의 리벳공(28)이 형성된다. 그리고, 상기 전달체(30)는, 상기 회전체(10)의 회전동력을 상기 매개체(20)를 통해 전달받아 상기 공조기로 전달하는 것으로서, 그 몸체에 상기 매개체(20)와 리벳(26)를 통해 결합되는 다수개의 리벳공(34) 및, 상기 탄성체(40)의 일단부가 결합되는 다수개의 리벳공(32)이 형성된다. 그리고, 상기 탄성체(40)는, 상기 회전체(10)와 상기 전달체(30)의 사이에 개재되어 상기 회전체(10)의 회전동력을 선택적으로 전달 및 차단하는 것으로서, 그 양단부가 상기 회전체(10)의 전방면과 상기 전달체(30)의 후방면에 각각 힌지식으로 결합되거나 걸림식으로 결합된다. 또한, 상기 탄성체(40)는, 그 일단부에 상기 회전체(10)와 상기 전달체(30) 중 어느 하나에 고정리벳(46)을 통해 결합되는 결합공(42)이 형성되고, 그 타단부에 상기 회전체(10)와 상기 전달체(30) 중 어느 하나에 걸림리벳(48)을 통해 걸림되는 결합홈(44)이 형성된다. 이때, 상기 고정리벳(46)은 가능한 회전체(10)에 체결하고 상기 걸림리벳(48)은 가능한 전달체(30)에 체결함이 바람직하다. 또한, 상기 결합홈(44)에는 도 3 내지 도 5에서와 같이, 상기 공조기에 토크 한계 이상의 과부하가 가해지지 않은 경우 상기 걸림리벳(48)의 결합상태를 유지하는 이탈작용부가 형성된다. 죽, 상기 이탈작용부로서 도 3에서와 같이, 그 내주면에 상기 걸림리벳(48)의 이탈을 방지하는 한 개 이상의 걸림돌기(44-2)가 볼록하게 형성되고, 그 외주면에 상기 공조기에 토크 한계 이상의 과부하가 가해지는 과정에서 벌림 공간을 제공하는 한 개 이상의 노치부(44-6)가 형성된다. 또한, 상기 이탈작용부로서 도 5에서와 같이, 그 개방부에 상기 걸림리벳(48)의 이탈을 방지함은 물론 상기 공조기 등에 토크 한계 이상의 과부하가 가해지는 경우 파단되는 파단편(44-4)이 형성된다. 이때, 상기 파단편(44-4)의 폭은 상기 코일리스 클러치의 용량에 따라 다양하게 형성할 수 있음은 당연하다.
이하, 본 발명에 따른 작용을 도 3 및 4를 참고로 설명한다. 먼저, 상기 내연기관의 회전축상에 벨트나 체인을 통해 연결되어 있던 상기 회전체(10)가 회전하면, 상기 회전체(10)에 매개체(20)와 탄성체(40)를 통해 연결되어 있던 상기 전달체(30)가 회전한다. 즉, 상기 회전체(10)에 의해 발생하는 회전동력이 상기 매개체(20)와 상기 탄성체(40)와 상기 전달체(30)를 경유하여 상기 공조기로 전달되므로, 상기 공조기를 포함한 주변부품들이 정상 작동한다. 특히, 상기 탄성체(40)의 양단부가 상기 회전체(10)와 상기 전달체(30)에 각각 결합된 상태이므로, 상기 회전체(10)에 의해 발생하는 회전동력이 상기 매개체(20)를 통해 전달체(30)로 전달된다. 이때, 상기 탄성체(40)의 결합홈(44)은 상기 걸림리벳(48)에 탄력적으로 파지된 상태에서 상기 걸림돌기(44-2)에 의해 걸림식으로 결합된 상태이므로, 상기 구성부품의 연결기능을 수행하는 것이다. 반면, 상기 공조기 등에 토크 한계 이상의 과부하가 가해지는 경우, 상기 걸림리벳(48)에 걸림식으로 결합되어 있던 상기 탄성체(40)의 결합홈(44)이 이탈되므로 상기 동력전달라인이 차단되는 것이다. 이때, 상기 탄성체(40)에 토크 한계 이상의 하중이 가해지면 도 4의 b에서와 같이, 상기 결합홈(44)이 벌어지면서 상기 노치부(44-6)가 오무려지므로 상기 결합핀(48)과의 결합상태가 해제되는 것이다. 물론, 상기 탄성체(40)의 결합홈(44)이 상기 결합핀(48)으로부터 이탈하는 경우, 상기 회전체(10)에 의해 발생하는 회전동력이 상기 매개체(20)를 통해 상기 전달체(30)로 전달되지 않는 것이다. 물론, 상기 탄성체(40)는 탄성력에 의해 일방향으로 리턴하는 상태로서, 상기 탄성체(40)의 결합홈(44)과 상기 주변부품이 간섭하지 않아 상기 탄성체(40)를 포함한 구성부품이 손상되지 않는다.
* 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 회전체 12 : 활차부
18 : 체결공 20 : 매개체
22 : 스플라인축 24 : 접촉판
30 : 전달체 32,34 : 리벳공
40 : 탄성체 42 : 결합공
44 : 결합홈 44-2 : 걸림돌기
44-4 : 파단편 44-6 : 노치부
46 : 고정리벳 48 : 걸림리벳
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