KR20020044932A - 회전 제어식 알터네이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전이 발전량에 따라 제어되도록 하여 엔진의 부하를 저감시키도록 한 알터네이터에 관한 것으로서,

알터네이터풀리(1)와 로터어셈블리의 회전축(3) 사이에 설치된 차단베어링(5)과, 상기 로터어셈블리의 회전축(3)상에 스플라인 결합되어 축방향으로 슬라이딩 가능하게 결합된 슬리브(7)와, 상기 슬리브(7)의 슬라이딩 상태에 따라 상기 알터네이터풀리(1)로부터의 회전력을 상기 슬리브(7)로 직접 전달받도록 하는 클러치수단과, 알터네이터의 발전된 전압에 따라 상기 슬리브(7)를 슬라이딩시키는 슬리브작동수단으로 구성된 회전 제어식 알터네이터를 제공하여,

알터네이터에서 발전되는 전기의 전압이 차량이 필요로 하는 수준의 이하인 경우에는 전압레귤레이터(120)가 여자코일(118)에 제공하는 전류에 의해 같이 작동되어 엔진으로부터의 회전력으로 로터어셈블리를 회전시켜 전력을 발전하고, 충분한 전력이 확보된 상태에서는 여자코일(118)에 전류가 차단될 때 솔레노이드액츄에이터(17)가 동시에 로터어셈블리로 제공되던 엔진의 회전력을 차단시키도록 하여 알터네이터풀리(1)는 차단베어링(5)을 통해 공회전되면서 엔진의 부하를 저감시켜 엔진 동력 소모가 줄어들게 된다.

Description

회전 제어식 알터네이터{An alternator of rotation control type}

본 발명은 자동차의 알터네이터(alternator)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 그 회전이 발전량에 따라 제어되도록 하여 엔진의 부하를 저감시키도록 하는 것이다.

일반적으로 자동차에는 동력을 얻기 위해 엔진을 사용하지만 이러한 엔진을 기동하고 그 작동을 지속적으로 유지하도록 하는 데에는 전기가 필요하며, 이외에도 각종 등화장치 및 전자제어장치 등을 구동하기 위해서 지속적으로 전기를 공급해야할 필요가 있다.

이와 같은 전기를 공급하기 위해 차량에는 배터리가 장착되어 엔진의 기동전류 등을 공급하도록 하며, 엔진이 작동중에는 상기 배터리를 충전시키는 등 기타의 전력수요에 대응하기 위해 알터네이터를 설치하여 사용하고 있는 바, 도 1에 도시된 바와 같이 외측에는 스테이터어셈블리(100)가 고정되어 있고, 중앙부에는 로터어셈블리(102)가 회전 가능하게 지지되어 알터네이터풀리(104)에 의해 회전력을 전달받도록 되어 있으며, 상기 로터어셈블리의 회전축(106)에는 냉각팬(108)이 설치되어 같이 회전되면서 공기의 흐름을 유도하여 알터네이터의 냉각이 이루어지도록 하고 있다.

상기와 같은 알터네이터는 도 2에 도시된 바와 같은 회로에 의해 전기를 발생하게 되어 있는데, 스테이터어셈블리(100)의 스테이터코일(110)에서 발전된 3상의 전류를 3개의 플러스다이오드(112)와 3개의 마이너스다이오드(114)를 통해 정류해내며, 3개의 여자다이오드(116)를 통해 로터어셈블리(102)의 여자코일(118)에 전류를 공급할 수 있도록 하고 있으며, 상기 여자코일(118)로의 전류공급은 전압레귤레이터(120: 여기서는 IC레귤레이터)에 의해 제어되어 알터네이터에서 발전되는 전압의 세기를 조절하도록 되어 있다.

그런데, 알터네이터는 엔진의 크랭크샤프트와 연결된 팬벨트에 의해 상시 회전식으로 되어 있어서 도 1에서 도시된 바와 같이 알터네이터풀리(104) 냉각팬(108) 및 로터어셈블리(102)는 계속적으로 회전되는데, 이 같은 중량물들을 회전시키는 데에는 엔진의 동력이 소모되는 바, 필요한 전력을 발생시키기 위한 경우에는 어쩔 수 없지만, 차량에서 필요한 전력이 충분한 상태에서도 상기와 같은 중량물들이 계속적으로 엔진의 부하로 남아있는 것은 엔진의 연비와 출력 측면에서 매우 불리한 낭비요소가 되는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 차량에서 필요로 하는 전력량이 충분히 확보된 상태에서는 알터네이터에서 가장 회전력을 많이 필요로 하는 로터어셈블리가 회전되지 않도록 하고, 발전이 필요한 경우에만 상기 로터어셈블리가 회전되도록 하여 불필요한 엔진의 동력 소모를 방지하여 연비를 향상시킬 수 있는 회전 제어식 알터네이터를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 차량용 알터네이터의 구조도,

도 2는 종래 기술에 의한 알터네이터의 회로도,

도 3은 본 발명에 따른 회전 제어식 알터네이터의 구조도

도 4는 도 3의 A부 상세도,

도 5는 본 발명에 따른 회전 제어식 알터네이터의 회로도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1, 104: 알터네이터풀리3, 106: 로터어셈블리의 회전축

5: 차단베어링7: 슬리브

9, 108: 냉각팬 11: 동력전달면

13: 원추접촉면15: 알터네이터브라켓

17: 솔레노이드액츄에이터19: 링크

110: 스테이터코일112: 플러스다이오드

114: 마이너스다이오드116: 여자다이오드

118: 여자코일120: 전압레귤레이터

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 회전 제어식 알터네이터는 알터네이터풀리와 로터어셈블리의 회전축 사이에 설치된 차단베어링과, 상기 로터어셈블리의 회전축상에 스플라인 결합되어 축방향으로 슬라이딩 가능하게 결합된 슬리브와, 상기 슬리브의 슬라이딩 상태에 따라 상기 알터네이터풀리로부터의 회전력을 상기 슬리브로 직접 전달받도록 하는 클러치수단과, 알터네이터의 발전된 전압에 따라 상기 슬리브를 슬라이딩시키는 슬리브작동수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다. 아울러 종래 기술의 설명에서 사용되었던 부품과 동일한 부품의 명칭 및 부호는 동일하게 사용하여 설명하기로 한다.

도 3 내지 도 5는 본 발명 회전 제어식 알터네이터의 일 실시예를 도시한 것으로서, 알터네이터풀리(1)와 로터어셈블리의 회전축(3) 사이에 설치된 차단베어링(5)과, 상기 로터어셈블리의 회전축(3)상에 스플라인 결합되어 축방향으로 슬라이딩 가능하게 결합된 슬리브(7)와, 상기 슬리브(7)의 슬라이딩 상태에 따라 상기 알터네이터풀리(1)로부터의 회전력을 상기 슬리브(7)로 직접 전달받도록 하는 클러치수단과, 알터네이터의 발전된 전압에 따라 상기 슬리브(7)를 슬라이딩시키는 슬리브작동수단으로 구성되어 있다.

여기서, 상기 차단베어링(5)은 알터네이터풀리(1)의 회전력이 직접 로터어셈블리의 회전축(3)으로 전달되지 않도록 하기 위해서 설치된 것으로 도면상에는 상기 알터네이터풀리(1)와 냉각팬(9)이 상기 차단베어링(5)의 아웃터레이스 쪽에 연결되어 지지된 상태가 도시되어 있다.

상기 클러치수단은 상기 차단베어링(5)의 아웃터레이스에 결합되어 상기 알터네이터풀리(1)와 함께 회전되는 냉각팬(9)에 마련된 원추형의 동력전달면(11)과, 상기 슬리브(7)에 마련되어 상기 냉각팬(9)의 동력전달면(11)에 원추형으로 접촉되도록 된 원추접촉면(13)으로 구성하였는데, 이는 상기한 바와 같이 냉각팬(9)이 설치된 경우에 적용되는 형식이고, 만약 냉각팬(9)이 별도로 설치되지 않은 구조라면 상기 알터네이터풀리(1)에 상기 냉각팬(9)에 마련되었던 동력전달면을 형성하고 상기 슬리브(7)의 원추접촉면이 알터네이터풀리에 형성된 동력전달면에 접촉될 수 있도록 하여 구성할 수 있다.

상기 슬리브작동수단은 알터네이터브라켓(15)에 설치되고 그 회로는 로터어셈블리의 여자코일(118)과 직렬로 연결되어 전압레귤레이터(120)에 의해 제어받는 솔레노이드액츄에이터(17)와, 상기 솔레노이드액츄에이터(17)와 상기 슬리브(7)의 사이에 설치되어 링크운동하여 솔레노이드액츄에이터(17)의 직선운동을 상기 슬리브(7)의 직선 슬라이딩운동으로 전달하는 작동링크(19)로 구성하였다.

여기서, 상기 작동링크(19)는 도 4에 상세히 도시된 바와 같이 일단은 상기 솔레노이드액츄에이터(17)에 연결되고 타단은 상기 슬리브(7)에 연결되며 그 중간부위는 상기 알터네이터브라켓(15)에 힌지(21)로 고정되어 상기 솔레노이드액츄에이터(17)가 좌측으로 로드를 민 상태에서는 슬리브(7)를 우측으로 이동시켜 상기 알터네이터풀리(1)의 동력이 로터어셈블리의 회전축(3)으로 전달되지 않도록 하고, 반대로 우측으로 당겨진 상태에서는 슬리브(7)를 좌측으로 이동시켜 동력을 연결시키도록 한다.

또한, 상기 솔레노이드액츄에이터(17)는 외부의 제어전류를 받기 전에는 그로드가 좌측으로 밀려있는 상태에 있도록 내부에 탄성스프링이 설치되어 있어서, 상기 전압레귤레이터(120)에 의해 작동전류를 공급받는 경우에만 상기 로드를 당겨서 상기 슬리브(7)가 좌측으로 이동되도록 되어 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명 회전 제어식 알터네이터의 작용을 설명하면 다음과 같다.

엔진이 작동되면, 팬벨트에 의해 크랭크샤프트의 회전력은 알터네이터풀리(1)로 직접 제공되고 이 회전력은 상기 냉각팬(9) 및 슬리브(7)의 접촉에 의해 전달되어 로터어셈블리의 회전축(3)에 전해져서 스테이터어셈블리의 스테이터코일(110)로 전기를 발전한다.

여기서, 상기 슬리브(7)의 원추접촉면(13)이 냉각팬(9)의 동력전달면(11)에 밀착되어 동력을 전달하는 상태는 상기 솔레노이드액츄에이터(17)의 로드가 당겨진 경우에만 형성되는 바, 이는 상기 전압레귤레이터(120)가 적절한 전력이 발전되도록 하기 위해 여자코일(118)에 제공하는 제어전류를 상기 솔레노이드액츄에이터(17)가 같이 공급받도록 되어 있으므로 상기 여자코일(118)이 작동되는 것과 동일하게 상기 솔레노이드액츄에이터(17)가 작동되어 상기 동력전달면(11)과 원추접촉면(13)의 접촉상태가 이루어지도록 하는 것이다.

따라서, 상기와 같이 팬벨트를 통해 알터네이터로 전해진 회전력은 알터네이터에서 발전되는 전압이 차량에서 사용하기에 충분한 경우에는 전압레귤레이터(120)가 상기 여자코일(118)에 전류를 공급하지 않는 상태이므로 상기 솔레노이드액츄에이터(17)도 상기 슬리브(7)를 상기 냉각팬(9)의동력전달면(11)으로부터 이격되도록 하여 알터네이터풀리(1)의 회전력이 로터어셈블리의 회전축(3)에 전달되지 않도록 함으로써, 불필요한 엔진의 동력소모를 방지하도록 하고, 발전되는 전압이 불충분한 경우에는 상기 전압레귤레이터(120)가 여자코일(118)에 제공하는 전류를 상기 솔레노이드액츄에이터(17)도 전달받아 로드를 당겨서 슬리브(7)가 냉각팬(9)에 접촉되도록 하여 로터어셈블리가 엔진으로부터 알터네이터풀리를 통해 전달받은 회전력으로 회전되면서 필요로 하는 전력을 발생시키게 되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 알터네이터에서 발전되는 전기의 전압이 차량이 필요로 하는 수준의 이하인 경우에는 전압레귤레이터(120)가 여자코일(118)에 제공하는 전류에 의해 같이 작동되어 엔진으로부터의 회전력으로 로터어셈블리를 회전시켜 전력을 발전하고, 충분한 전력이 확보된 상태에서는 여자코일(118)에 전류가 차단될 때 솔레노이드액츄에이터(17)가 동시에 로터어셈블리로 제공되던 엔진의 회전력을 차단시키도록 하여 알터네이터풀리(1)는 차단베어링(5)을 통해 공회전되면서 엔진의 부하를 저감시켜 엔진 동력 소모가 줄어들게 된다.

Claims (3)

1. 알터네이터풀리(1)와 로터어셈블리의 회전축(3) 사이에 설치된 차단베어링(5)과, 상기 로터어셈블리의 회전축(3)상에 스플라인 결합되어 축방향으로 슬라이딩 가능하게 결합된 슬리브(7)와, 상기 슬리브(7)의 슬라이딩 상태에 따라 상기 알터네이터풀리(1)로부터의 회전력을 상기 슬리브(7)로 직접 전달받도록 하는 클러치수단과, 알터네이터의 발전된 전압에 따라 상기 슬리브(7)를 슬라이딩시키는 슬리브작동수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 회전 제어식 알터네이터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 클러치수단은 상기 차단베어링(5)의 아웃터레이스에 결합되어 상기 알터네이터풀리(1)와 함께 회전되는 냉각팬(9)에 마련된 원추형의 동력전달면(11)과, 상기 슬리브(7)에 마련되어 상기 냉각팬(9)의 동력전달면(11)에 원추형으로 접촉되도록 된 원추접촉면(13)으로 구성된 것을 특징으로 하는 회전 제어식 알터네이터.
3. 제1항에 있어서,

   상기 슬리브작동수단은 알터네이터브라켓(15)에 설치되고 그 회로는 로터어셈블리의 여자코일(118)과 직렬로 연결되어 전압레귤레이터(120)에 의해 제어받는 솔레노이드액츄에이터(17)와, 상기 솔레노이드액츄에이터(17)와 상기 슬리브(7)의 사이에 설치되어 링크운동하여 솔레노이드액츄에이터(17)의 직선운동을 상기 슬리브(7)의 직선 슬라이딩운동으로 전달하는 작동링크(19)로 구성된 것을 특징으로 하는 회전 제어식 알터네이터.