JP5373804B2 - 容量可変型斜板式圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、容量可変型斜板式圧縮機に関し、より詳しくは、斜板の捻れを防止して斜板の傾斜角の変更を円滑に行い、動力伝達部材と傾斜移動部材の異常摩耗を予防して圧縮効率の増加及び原価低減をはかることができる容量可変型斜板式圧縮機に関する。

空調装置など油圧を利用する多くの分野で使用される圧縮機には、スクロール型、斜板型など多様な種類があるが、一般的に斜板の傾斜角を利用して多数個のシリンダーを活用することにより一層精密に油圧を制御できる斜板型圧縮機が使われる。

その中でも熱負荷の変動によって斜板の傾斜角が連続的に変化してピストンの移送量を制御することにより精密な流量制御を行い、圧縮機によるエンジンの急激なトルク変化を防止して車の乗車感を向上させることができる容量可変型斜板式圧縮機が広く使われている。

従来の容量可変型斜板式圧縮機は、駆動軸に固定されて回転運動するラグプレートの動力を斜板に伝達する動力伝達要素と斜板の傾斜移動を担当する要素とがお互いに別に形成されているので、ラグプレートと斜板が直接接触して圧縮機部材の摩耗がはやく進行し、斜板の傾斜移動が不安定な問題点があった。

このため、回転動力伝達の構成要素と斜板の傾斜移動をガイドする構成要素を単一な要素で具備した斜板式圧縮機を使うようになった。その一例として、斜板前面の中央部に突出された係止突出部を貫通するピンの両側端にスライドブロックを備えて前記スライドブロックが動力伝達と傾斜移動のガイドを担当する容量可変型斜板式圧縮機が開示された。

図１〜図４は、大韓民国特許出願第１０−２００６−０１２０１５５号に開示された従来の容量可変型斜板式圧縮機の一例を示している。図面を参照してその概略的な構成について記述すれば、以下のようである。

図１は、従来の容量可変型斜板式圧縮機１０の斜視図である。斜板４０の前面中央部に形成された係止突出部４１にはピンが介在され、そのピンの両側にはスライドブロック４３が配置される。前記スライドブロック４３は、周面がラグプレート３０の動力伝達用溝３１に形成された傾斜面３４に沿って回転移動しながら斜板の傾斜移動を可能とする。また、スライドブロック４３の両側面は、動力伝達用溝３１の側壁３５と接することによりラグプレート３０の回転運動を斜板４０に伝達する。すなわち、駆動軸２０の方向では後面溝３３によりラグプレート３０と斜板４０の直接的な接触を防止し、ラグプレート３０の側壁３５の方向ではスライドブロック４３により、ラグプレート３０と斜板４０の直接的な接触を防止することができる。

図２は、従来の容量可変型斜板式圧縮機の部品分解図を示している。圧縮機１０のラグプレート３０と斜板４０の結合に関係する部品を示している。ラグプレート３０の動力伝達用溝３１の側壁３５は駆動軸２０の回転方向の前側と回転方向の後側に各々形成されている。動力伝達用溝３１は二つの傾斜面３４と前記傾斜面３４の間に位置した後面溝３３とでなっている。このような傾斜面３４は、斜板４０の前面中央に位置した係止突出部４１の両側に取り付けられたスライドブロック４３の回転運動を誘導することにより斜板４０の傾斜角を変化させる。また、後面溝３３はラグプレート３０と斜板４０が直接接触しないようにして動力伝達及び傾斜のガイド過程で部材の摩耗を最小化する。一方、動力伝達用溝３１の両側壁３５の内側には側面溝３２が各々形成され、斜板４０の傾斜移動時にピン４２が側面溝３２に挿入されることにより斜板４０が抜けることを防止することができる。

図３は、従来の容量可変型斜板式圧縮機において、ラグプレート３０の後面を示している。図２の説明に加えて説明すると、前記ラグプレート３０の側壁３５の後面と前記ラグプレート３０の後面を連結する補強リブ３６を形成して回転運動による変形を防止する。前記ラグプレート３０の側壁３５の内側面３７は、前記スライドブロック４３と接する部分として、ラグプレート３０の回転運動を前記スライドブロック４３を通じて斜板４０に伝達する機能を実行する。

図４は、従来の容量可変型斜板式圧縮機において、斜板４０の前面を示している。

図２の説明に加えて説明すると、斜板４０に挿入孔４４が形成されており、前記挿入孔４４を通じて駆動軸に挿入されたスリーブが結合されて斜板４０が駆動軸の中心から抜けないようにする。

このような従来技術によると、スライドブロックの側面は動力伝達を、スライドブロックの周面は傾斜移動のガイドを担当するようにして、ラグプレートと斜板との間の直接接触を防止して部材の摩耗を最小化し、斜板の傾斜移動を一層容易に行うことが可能であった。

大韓民国特許出願第１０−２００６−０１２０１５５号

しかし、従来の容量可変型斜板式圧縮機は複数個のシリンダーが形成されてその各々の内部で冷媒の吸入及び吐出作用が行われることによって、実質的に各シリンダ内に具備されたピストンの合力が駆動軸の回転中心と一致しない問題点があった。この場合、シリンダブロックの捻れ及び斜板の捻れが生ずるようになり、斜板式圧縮機において核心的なメカニズムである斜板の傾斜角移動が円滑に行われない。また、動力伝達部の異常摩耗が促進されて圧縮効率が低下し、部材の耐久性が低下する問題点があった。

したがって、本発明は前述のような問題点を解決するためになされたもので、その目的は、斜板の捻れを効果的に防止できる構成の容量可変型斜板式圧縮機を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明による容量可変型斜板式圧縮機は、ハウジングと、複数個のシリンダボアを有しているシリンダブロックと、前記シリンダブロックに回転可能に支持される駆動軸と、前記駆動軸に固定設置されたラグプレートと、前記ラグプレートにより回転運動しながら傾斜角が変化できるように設置される斜板と、前記斜板の回転によって前記シリンダボア内に往復移動が可能に収容されるピストンと、を含む容量可変型斜板式圧縮機において、
前記ラグプレートから斜板方向に突出形成され、駆動軸の回転方向の後側にだけ配置された突出部と、前記突出部の一側の底部に形成される傾斜面と、前記斜板からラグプレート方向に突出形成されたアームと、前記アームの駆動軸の回転方向側に結合されて前記傾斜面に沿って移動する第１のガイド部と、前記アームの突出部側に結合されて前記傾斜面に沿って移動する第２のガイド部と、を含むことを特徴とする。

また、前記第２のガイド部には、前記突出部と接する一つ以上の接触面が形成されることを特徴とする。
さらに、前記第１のガイド部と前記第２のガイド部に対向する傾斜面は、所定の距離を置いて各々形成されることを特徴とする。

そして、前記傾斜面は、前記第１のガイド部と対向する第１の傾斜面と前記第２のガイド部と対向する第２の傾斜面とからなり、第１の傾斜面と第２の傾斜面は所定の距離を置いて離隔形成されることを特徴とする。
また、前記第１のガイド部と前記第２のガイド部は、前記傾斜面に沿って接触移動することを特徴とする。

特に、前記第１のガイド部の接触面積が前記第２のガイド部の接触面積より大きいことを特徴とする。
また、前記傾斜面は、前記第１のガイド部が接触移動する第１の傾斜面と第２のガイド部が接触移動する第２の傾斜面とからなり、第１の傾斜面と第２の傾斜面は所定の距離を置いて離隔形成されることを特徴とする。

一方、前記傾斜面には後面溝が形成され、前記後面溝には前記アームの端部が挿入されることを特徴とする。
また、前記第１のガイド部と前記第２のガイド部は、前記アームを貫通するピンを介在してアームに結合されることを特徴とする。

また、前記第１のガイド部と前記第２のガイド部には、前記ピンが貫通する貫通部が形成されることを特徴とする。
そして、前記突出部の内側面には側面溝が形成され、前記側面溝には前記ピンの一端が挿入されることを特徴とする。

この場合、前記突出部の内側面には側面溝が形成され、前記側面溝、傾斜面、後面溝は駆動軸方向に順次的に形成されることを特徴とする。
一方、前記第１のガイド部と前記第２のガイド部の断面形状は円形であることを特徴とする。

又は、前記第１のガイド部と前記第２のガイド部の断面形状は多角形であることを特徴とする。
また、前記第１のガイド部と前記第２のガイド部は前記傾斜面に対して回転移動することを特徴とする。

さらに、駆動軸方向から見るとき、前記第１のガイド部の先端は、第２のガイド部の先端よりシリンダブロックの中心とアームの中心を連結した線からさらに遠い位置に形成されることを特徴とする。
また、駆動軸方向から見るとき、前記第１のガイド部の先端が前記シリンダブロックの中心とアームの中心を連結した線から離れた距離は、前記複数個のシリンダボアの中心がなす円の半径の０．４倍以上であることを特徴とする。

図１は、従来の斜板式圧縮機を示す斜視図である。 図２は、従来の斜板式圧縮機を示す部品分解図である。 図３は、従来の斜板式圧縮機のラグプレートの後面を示す拡大図である。 図４は、従来の斜板式圧縮機の斜板の前面を示す拡大図である。 図５は、本発明の斜板式圧縮機を示す平面図である。 図６は、本発明の斜板式圧縮機を示す正面図である。 図７は、本発明の斜板式圧縮機を示す横断面図である。 図８は、本発明の斜板式圧縮機の第１のガイド部の位置を示す側断面図である。 図９は、本発明の斜板式圧縮機を示す斜視図である。 図１０は、本発明の斜板式圧縮機を示す部品分解図である。

以下、本発明による容量可変型斜板式圧縮機を具体的に実施できるように、本発明の好ましい実施例を添付の図面を参照して詳細に説明する。

図５〜図１０は、本発明による容量可変型斜板式圧縮機を示している。

図５は、本発明による容量可変型斜板式圧縮機１００の平面図である。第１のガイド部１４３Ａと第２のガイド部１４３Ｂは、斜板１４０の前面中央部でラグプレート１３０に向かって突出されたアーム１４１に垂直方向に設置されたピン１４２の両側端に各々設置される。この時、駆動軸１２０の回転方向の前側を第１のガイド部１４３Ａと称し、駆動軸１２０の回転方向の後側を第２のガイド部１４３Ｂと称する。一方、ピン１４２はアーム１４１の中央を貫通する方式であってもよいし、溶接のような方式でアーム１４１に締結することもできる。また、図１０に示したように、前記第１のガイド部１４３Ａと前記第２のガイド部１４３Ｂにはピン１４２が貫通する貫通部１４３’が各々形成される。ここで、第１のガイド部１４３Ａと前記第２のガイド部１４３Ｂの断面形状は、回転運動が容易である円形の形態で形成することが望ましいが、必ずしもそれに限定されないで、回転運動または面接触による移動を通じて斜板１４０の傾斜移動を効果的に伝達できる多角形状で形成することも可能である。

駆動軸１２０の回転方向の後側に位置した第２のガイド部１４３Ｂは、ラグプレート１３０の突出部１３５と接する一つ以上の接触面１４３Ｂ’を形成して、前記駆動軸１２０に固定されたラグプレート１３０の回転運動を斜板１４０に容易に伝達する機能を実行する。すなわち、ラグプレート１３０の駆動軸１２０の回転方向の後側には斜板１４０に向かって突出部１３５が形成されているが、ラグプレート１３０の回転方向の前側には突出部が形成されていないので、駆動軸１２０の回転方向の前側に位置した第１のガイド部１４３Ａは回転動力を斜板１４０に伝達する機能を有しない。このような第１のガイド部１４３Ａは突出部により位置が制限されないので、ピン１４２の長さが許容する範囲以内であれば、どこでも設置可能になる。これは複数個のピストンの合力が駆動軸１２０の中心を脱して実質的に加わる地点によって第１のガイド部１４３Ａの位置設定が可能であることを意味する。

一方、前記突出部１３５の一側の底部には傾斜面１３４が形成されており、前記傾斜面１３４は、前記第１のガイド部１４３Ａに対向する第１の傾斜面１３４Ａと前記第２のガイド部１４３Ｂに対向する第２の傾斜面１３４Ｂとからなり、第１の傾斜面１３４Ａと第２の傾斜面１３４Ｂは所定の距離を置いて離隔形成される。このような前記第１のガイド部１４３Ａと第２のガイド部１４３Ｂは、前記傾斜面１３４に沿って回転移動または接触移動しながら斜板１４０の傾斜移動をガイドする。さらに、前記傾斜面１３４に接する前記第１のガイド部１４３Ａの接触面積を前記第２のガイド部１４３Ｂの接触面積より大きく形成して、一層安定的なガイドと支持機能を実行できるようにする。勿論、前記第１のガイド部１４３Ａに対応する第１の傾斜面１３４Ａの面積を前記第２のガイド部１４３Ｂに対応する傾斜面１３４Ｂの面積より大きく形成することは当たり前である。

前記斜板１４０の後面に位置したストッパ１２１とスナップリング１２２は、駆動軸１２０の回転が停止した場合、スリーブと斜板１４０の移動を阻止する機能を果たす。

図６は、本発明による容量可変型斜板式圧縮機の正面図を示している。図５の説明に加えて説明すると、スプリング１５０が前記ラグプレート１３０の後面から前記斜板１４０にまで軸方向に設置されている。前記スプリング１５０が緩んでいれば、前記斜板１４０は最小傾斜角を有するようになり、斜板室とシリンダボア内部の圧力差によりスプリング１５０が収縮すると、その圧力差により前記斜板１４０の傾斜角が形成される。すなわち、斜板室とシリンダボア内部の圧力差が最大になると前記斜板１４０の傾斜角も最大になり、前記斜板１４０の下部と前記ラグプレート１３０がお互いに接触するまで前記斜板１４０が傾くようになる。

図７は、本発明による容量可変型斜板式圧縮機の横断面図を示している。

ピストン１１２が前記斜板１４０に連結されたシュー１１０を介して各シリンダボア１１１の内側に設置され、前記斜板１４０の傾斜によって各ピストン１１２が前記シリンダボア１１１の内で横方向に往復運動しながら冷媒の吸入及び吐出を繰り返す。この時、本発明による容量可変型斜板式圧縮機のリヤハウジングに形成された吸入室１７２から冷媒を吸入して吸入口１７１を介して前記シリンダボア１１１中に供給し、同様に、前記リヤハウジング１７０に形成された吐出室１７３に、吐出口１７４を介して前記シリンダボア１１１の外部に冷媒を排出する。前記リヤハウジング１７０とフロントハウジング１７７との間にはシリンダブロック１７６が設置されている。

図８は、本発明による容量可変型斜板式圧縮機において、第１のガイド部１４３Ａの位置を示すための側断面図である。図８は、駆動軸の長手方向から見た断面図であり、シリンダブロックの外周方向に均等な角をなしながら複数個のシリンダボア１１１が設置されていることが分かる。この時、実質的にシリンダボア１１１の各々に作用するピストンの合力は必ずシリンダブロックの中心に位置するのではなく、通常圧縮側にピストンの合力が作用する地点１１３が位置する。したがって、図５での説明と同様に、第１のガイド部１４３Ａの位置をピストンの合力が作用する地点１１３に相応して設置すると、ピストンの合力が作用する地点１１３とシリンダブロックの中心の不一致により発生する斜板の捻れ現象を防止することができる。この時、シリンダブロックの中心とアームの中心を連結した線から第１のガイド部１４３Ａの先端が位置する地点までの距離（Ｌ）は、前記シリンダボア１１１がなす円の半径（Ｒ）の０．４倍より大きくすることが、荷重の安定的な支持と傾斜面１３４に対する円滑なガイドのために望ましい。

また、駆動軸の方向から見るとき、シリンダブロック１７６の中心とアーム１４１の中心を連結した線から第１のガイド部１４３Ａの先端までの距離（Ｌ）は、シリンダブロック１７６の中心とアーム１４１の中心を連結した線から第２のガイド部１４３Ｂの先端までの距離より長く形成することが良い。
これは、後述する後面溝１３３を中心として回転方向の前側にある第１の傾斜面１３４Ａの幅が一層大きくなる場合があるので、これに対応する第１のガイド部１４３Ａの幅を大きくして安定的なガイドと支持機能を実行するためである。但し、前記第１のガイド部１４３Ａの先端は前記フロントハウジング１７７の内面から離隔させて干渉を避けるようにしなければならない。

図９は、本発明による容量可変型斜板式圧縮機１００の斜視図を示している。ラグプレート１３０の後面に形成された傾斜面１３４に従って、第１のガイド部１４３Ａ及び第２のガイド部１４３Ｂが回転運動して斜板１４０が傾斜移動できるようになり、前記第２のガイド部１４３Ｂの側面は、突出部１３５の内側壁にある動力伝達面１３７を通じてラグプレート１３０の動力（回転運動）を斜板１４０へ伝達する。

また、前記傾斜面１３４の底部中央には後面溝１３３が形成され、前記後面溝１３３には前記アーム１４１の端部が挿入されてラグプレート１３０の逆回転時にかかって緩むことを防止することができる。

特に、突出部１３５側の傾斜面１３４は前記後面溝１３３の近くに突出部１３５の内側面と隣接して形成されている。

前記突出部１３５の内側面には、動力伝達面１３７の表面から内側面に陥没された構造の側面溝１３２が形成される。全体的に、前記突出部１３５には、後面溝１３３、第２の傾斜面１３４Ｂ、動力伝達面１３７、側面溝１３２、動力伝達面１３７が順次的に形成されている。これによって、前記突出部１３５の内側面に形成された動力伝達面１３７と前記動力伝達面１３７に隣接した第２の傾斜面１３４Ｂにより斜板１４０への動力伝達と斜板のガイドを同時に実行することができる。

また、前記側面溝１３２には前記ピン１４２の一端が挿入される。このように、前記ピン１４２が側面溝１３２に挿入されているので、圧縮機のガス力が正常的に作用しない起動初期や停止時に斜板１４０がピストン側に押されることを防止する。

図１０は、本発明による容量可変型斜板式圧縮機の部品分解図を示している。前記図５〜図９の説明に加えて説明すると、斜板１４０が駆動軸１２０との関係で円滑に傾斜移動できるようにスリーブ１６０を形成している。スリーブ１６０は中央に前記駆動軸１２０に沿って相対移動が可能なように結合孔１６２が形成されており、前記結合孔１６２を中心として両側面にガイド用突出部１６１が形成されている。前記スリーブ１６０のガイド用突出部１６１と結合しやすいようにガイド用溝(図示せず)が斜板１４０の挿入孔１４４の内面に形成される。スプリング１５０の一端に連結された前記スリーブ１６０は、スプリング１５０が収縮すると、駆動軸１２０に沿ってラグプレート１３０の方向に移動して斜板１４０は傾くようになり、スプリング１５０が緩むと、前記スリーブ１６０は、駆動軸１２０に沿って斜板１４０の方向に移動して斜板１４０は垂直方向に立つようになる。

以上、本発明による容量可変型斜板式圧縮機の実施例について従来技術と比べて説明したが、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形及び変更が可能であるので、上述した実施例及び添付された図面に限定されるものではない。

上述のように、本発明の容量可変型斜板式圧縮機は、斜板の重量中心が圧縮側シリンダ側に偏ることによって発生され得る斜板の捻れ現象を防止する効果がある。斜板の捻れ防止は、斜板の傾斜移動を円滑にし、突出部とガイド部など関連部材の異常摩耗を予防することができることを意味する。また、ラグプレートの回転運動を斜板に動力で伝達する突出部を駆動軸の回転方向の後側にだけ形成することで、圧縮機の軽量化を通じた原価低減の効果がある。
さらに、回転方向の前側に突出部がないから突出部による位置制限を受けなくて、第１のガイド部の位置を可変的に構成することができるので、ピストンの合力が加えられる実際の圧縮機の条件によって柔軟に第１のガイド部の位置を設定することにより、部材の異常摩耗防止及び圧縮機の耐久性を画期的に向上させる利点がある。

Claims (13)

1. ハウジング（１７０、１７７）と、
   複数個のシリンダボアを有しているシリンダブロック（１７６）と、
   前記シリンダブロックに回転可能に支持される駆動軸（１２０）と、
   前記駆動軸に固定設置されたラグプレート（１３０）と、
   前記ラグプレートにより回転運動しながら傾斜角が変化できるように設置される斜板（１４０）と、
   前記斜板の回転によって前記シリンダボア内に往復移動が可能に収容されるピストン（１１２）と、を含む容量可変型斜板式圧縮機において、
   前記ラグプレート（１３０）から斜板方向に突出形成され、駆動軸（１２０）の回転方向の後側にだけ配置された突出部（１３５）と、
   前記突出部（１３５）の一側の底部に形成される傾斜面（１３４）と、
   前記斜板（１４０）からラグプレート方向に突出形成されたアーム（１４１）と、
   前記アームの駆動軸（１２０）の回転方向側に結合されて前記傾斜面（１３４）に沿って移動する第１のガイド部（１４３ａ）と、
   前記アームの突出部（１３５）側に結合されて前記傾斜面に沿って移動する第２のガイド部（１４３ｂ）と、を含み、
   前記第１のガイド部（１４３ａ）と第２のガイド部（１４３ｂ）は、前記アーム（１４１）を貫通するピン（１４２）を介してアーム（１４１）に結合され、前記突出部（１３５）の内側面には側面溝（１３２）が形成され、前記側面溝（１３２）には前記ピン（１４２）の一端が挿入され、
   駆動軸の方向から見るとき、前記第１のガイド部の先端は、第２のガイド部の先端よりシリンダブロックの中心とアームの中心を連結した線から一層遠い位置に形成される
   ことを特徴とする容量可変型斜板式圧縮機。
2. 前記第２のガイド部には、前記突出部と接する一つ以上の接触面が形成されることを特徴とする請求項１に記載の容量可変型斜板式圧縮機。
3. 前記傾斜面は、前記第１のガイド部と対向する第１の傾斜面と前記第２のガイド部と対向する第２の傾斜面とからなり、第１の傾斜面と第２の傾斜面は所定の距離を置いて離隔形成されることを特徴とする請求項１に記載の容量可変型斜板式圧縮機。
4. 前記第１のガイド部と前記第２のガイド部は、前記傾斜面に沿って接触移動することを特徴とする請求項１に記載の容量可変型斜板式圧縮機。
5. 前記第１のガイド部の接触面積が前記第２のガイド部の接触面積より大きいことを特徴とする請求項４に記載の容量可変型斜板式圧縮機。
6. 前記傾斜面は、前記第１のガイド部が接触移動する第１の傾斜面と第２のガイド部が接触移動する第２の傾斜面とからなり、第１の傾斜面と第２の傾斜面は所定の距離を置いて離隔形成されることを特徴とする請求項４に記載の容量可変型斜板式圧縮機。
7. 前記傾斜面には後面溝が形成され、前記後面溝には前記アームの端部が挿入されることを特徴とする請求項１に記載の容量可変型斜板式圧縮機。
8. 前記第１のガイド部と前記第２のガイド部には、前記ピンが貫通する貫通部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の容量可変型斜板式圧縮機。
9. 前記突出部の内側面には側面溝が形成され、前記側面溝、傾斜面、後面溝は駆動軸方向に順次的に形成されることを特徴とする請求項７に記載の容量可変型斜板式圧縮機。
10. 前記第１のガイド部と第２のガイド部の断面形状は円形であることを特徴とする請求項１に記載の容量可変型斜板式圧縮機。
11. 前記第１のガイド部と第２のガイド部の断面形状は多角形であることを特徴とする請求項１に記載の容量可変型斜板式圧縮機。
12. 前記第１のガイド部と前記第２のガイド部は前記傾斜面に対して回転移動することを特徴とする請求項１に記載の容量可変型斜板式圧縮機。
13. 駆動軸の方向から見るとき、前記第１のガイド部の先端が前記シリンダブロックの中心とアームの中心を連結した線から離れた距離（Ｌ）が、前記複数個のシリンダボアの中心がなす円の半径（Ｒ）の０．４倍以上であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の容量可変型斜板式圧縮機。

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