KR100308462B1 - 하우징의 밀폐구조 - Google Patents

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이시카와 타다시
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Abstract

축 밀봉 장치(밀폐 수단)의 하우징 수납실에서의 탈락 방지와, 상기 수납실로 조립의 용이성을 양립시킨 것으로서, 축 밀봉 장치(40)는 탄성 변형 가능한 결합 돌기부인 제1 환형상 돌조(451)와, 탄성 변형 가능한 밀폐 돌기부인 제2 및 제3 환형상 돌조(452, 453)를 갖는다. 3개의 환형상 돌조의 돌출량(h1, h2 및 h3)은 모두 같다. 수납실(36)의 내주벽(37)에는 환형상 홈(39)이 형성되어 있다. 이 수납실(36)에 축 밀봉 장치(40)를 압입하면, 제2 및 제3 환형상 돌조(452, 453)는 체결 공차(t2, t3)만 눌려져서 수납실 내주벽(37)에 대하여 가압 접촉한다. 한편, 제1 환형상 돌조(451)는 압입 조작 중에는 수축 여유(t1) 만큼 일시적으로 수축하지만, 압입 완료 시에는 환형상 홈(39)내에서 원래의 돌출량(h1)을 복원하여 걸림면(39a)의 결합 관계를 형성한다.

Description

하우징의 밀폐 구조{Structure seal for housing}
본 발명은 하우징에 형성된 수납실과, 그 수납실 내에 압입되는 밀폐 수단으로 구성되는 하우징의 밀폐 구조에 관한 것이다. 특히, 구동축을 구비한 압축기의축 밀봉 구조에 관한 것이다.
유체에 대하여 기계적 작용을 미치게 하는 기계장치(예를 들면 압축기)에 있어서는 그 기계장치의 하우징 내부의 공간을 유체로 꽉 채워서 유지할 필요가 종종 생긴다. 따라서, 그 기계 장치의 내부 기구와 외부 사이의 동력 전달에 관여하는 부재(예를 들면 구동축)의 근방에 어떠한 밀폐 수단을 설치하는 것이 일반적으로 행하여지고 있다. 예를 들면, 차량용 공기 조절 시스템에 사용되는 압축기에서는 하우징의 전후벽에 각각 설치된 한 쌍의 레이디얼 베어링에 의해서 구동축을 회전 가능하게 지지하는 동시에, 각 레이디얼 베어링 가까이에는 구동축의 외주면과 그것을 둘러싸는 하우징의 주위벽면 사이를 밀봉하는 환형상 립 실(lip seal)이 설치되어 있다. 또한 그 립 실의 구동축 스러스트 방향으로 위치 어긋남이나 탈락을 방지할 목적으로, 상기 립 실에 인접하여 위치 결정용 고정기구(예를 들면, 스냅 링)를 설치하는 것이 있다.
그러나, 스냅 링과 같은 고정 기구를 사용하게 되면, 이것을 설치하는 하우징 주위벽의 내경에 적합한 스냅 링을 특별 주문할 필요가 생기는 등, 제조 비용을 상승시킨다. 또한, 그와 같은 특별 주문품을 취급하게 되면, 필요할 때의 부품의 부족을 피하기 위해 항상 세심한 재고 관리를 해야만 하므로, 관리가 번잡하게 된다.
이러한 사정으로 인해 고정 기구를 필요로 하지 않는 밀폐 수단이 여러가지 제안되어 있다. 예를 들면, 일본 실용신안 공개공보 제(소)58-79169호(실용신안 공보 제(소)56-172641호)는 환형상 고무제 밀폐부재의 외주면상에 환형상 돌조를 일체로 형성하는 동시에, 상기 밀폐부재를 끼워넣는 케이스 구멍의 내주에 상기 환형상 돌조가 삽입 가능한 환형상 홈을 형성하여, 이 환형상 홈과 상기 환형상 돌조의 결합 관계에 따라서 고무제 밀폐부재의 축방향 이동을 저지하는 밀폐 구조를 개시하고 있다(상기 공보의 도 3 참조).
이 선행 고안의 밀폐 구조에서는 고무제 밀폐부재의 외주면 자체가 케이스 구멍내주와 직접 접촉하여 밀폐를 행하는 밀폐면으로서의 기능을 담당하고 있지만, 이러한 구성을 전제로 하는 한, 축방향 이동을 저지한다고 하는 소기의 목적을 달성하기 위해서는 그 밀폐용 외주면의 반경보다도 환형상 돌조의 반경쪽을 크게 하지 않을 수 없다. 바꾸어 말하면, 밀폐용 외주면의 표면에서 환형상 돌조를 상당한 정도로 돌출시켜야만 한다. 그러므로, 고무제 밀폐부재를 케이스 구멍내에 압입했을 때에, 상기 환형상 돌조가 과대한 압입 저항을 만들어 내는 원인이 되어, 고무제 밀폐부재를 설치하는 데에 큰 어려움이 따르게 되는 결점이 있었다.본 발명의 목적은 하우징에 형성된 수납실에서 밀폐 수단이 탈락되는 것을 확실하게 방지할 수 있는 동시에, 밀폐 수단의 수납실로 조립이 용이한 하우징의 밀폐 구조를 제공하는 것에 있다.
청구항 제1항의 발명은 하우징에 형성된 수납실과, 그 수납실 내에 압입되는 밀폐 수단으로 구성되는 하우징의 밀폐 구조에 있어서, 상기 밀폐 수단에는 상기 수납실로 압입 완료되었을 때에 이 수납실의 내벽에 대하여 가압 접촉하는 탄성 변형 가능한 밀폐 돌기부와, 상기 밀폐 돌기부의 압입 방향 전측 또는 후측에 위치하는 탄성 변형 가능한 결합 돌기부를 설치하여, 그 결합 돌기부의 돌출량을 상기 밀폐 돌기부의 돌출량과 동일 또는 그 이하로 설정하고, 상기 수납실의 내벽에는 상기 밀폐 수단의 압입 완료 후에 상기 결합 돌기부와 결합 가능한 빠짐 방지 결합부를 형성하는 것을 특징으로 하는 하우징의 밀폐 구조이다.
이 구성에 의하면, 하우징의 수납실에 밀폐 수단의 압입을 완료하였을 때, 밀폐 수단의 탄성 변형 가능한 밀폐 돌기부가 수납실의 내벽에 대하여 가압 접촉하고, 그 부위를 밀봉한다. 또한, 상기 밀폐 수단의 압입 완료 후, 밀폐 돌기부의 압입 방향 전측 또는 후측에 설치된 결합 돌기부는 수납실의 내벽에 형성된 빠짐 방지 결합부와 결합하여, 이 결합 관계에 의해 밀폐 수단이 수납실에서 반압입방향으로 탈락되는 것이 저지된다.
또한, 밀폐 수단의 결합 돌기부는 탄성 변형가능하며, 동시에 그 결합 돌기부의 돌출량은 밀폐 돌기부의 돌출량과 동일 또는 그 이하로 설정되어 있기 때문에, 밀폐 수단을 수납실에 압입했을 때의 조립 하중(압입저항)이 과대하게 되는 것을 피하게 된다. 왜냐하면, 이 경우, 밀폐 수단의 조립 하중(압입저항)은 주로 밀폐 돌기부의 돌출량에 따라 결정되며, 밀폐 돌기부의 돌출량과 동일 또는 그 이하의 돌출량 외엔 갖지 않는 결합 돌기부는 조립 하중에 그다지 영향을 미치지 않기 때문이다(도 4a의 그래프 참조). 그러므로, 밀폐 수단에 결합 돌기부를 설치하여도 밀폐 수단의 조립 하중은 밀폐 돌기부의 돌출량에 따라 결정되는 필요 최소의 하중으로 억제된다. 따라서, 제1항의 밀폐 구조에 의하면, 밀폐 수단의 수납실에서의 탈락 방지와, 수납실로 장착의 용이성을 양호하게 양립시킬 수 있다.
제2항의 발명은 제1항에 따른 하우징의 밀폐 구조에 있어서, 상기 밀폐 수단의 결합 돌기부의 돌출량은 상기 밀폐 돌기부의 돌출량으로부터 가압 접촉시에 있어서의 체결 공차를 제하여서 얻게 되는 상기 밀폐 돌기부의 가압 접촉시 돌출량보다도 크게 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 밀폐 수단이 수납실내에 압입 장착된 상태에서는 밀폐 돌기부는 수납실 내벽에 가압 접촉하는 동시에, 압입전의 원래의 돌출량보다도 체결 공차의 몫만큼 적은 가압 접촉시 돌출량으로 된다. 또한, 밀폐 수단의 결합 돌기부는 밀폐 돌기부가 가압 접촉하는 수납실 내벽 영역을 통과하는 동안(즉 압입 도중), 소정의 수축 여유만큼 일시적으로 줄어들게 되지만, 수납실 내벽에 형성된 빠짐 방지 결합부의 위치에 도달하면, 그 수축이 해제되어 원래의 돌출량을 거의 회복한다. 이 때의 결합 돌기부의 돌출량은 상기 밀폐 돌출부의 가압 접촉시 돌출량보다도 크다. 그러므로, 본래의 돌출량을 회복한 결합 돌기부와 빠짐 방지 결합부 사이의 결합이 확보되어, 밀폐 수단의 수납실에서의 탈락이 확실하게 방지된다.
제3항의 발명은 제1항 또는 제2항에 기재된 하우징의 밀폐 구조에 있어서, 상기 밀폐 수단을 상기 수납실로 압입하는 도중에 있어서의 상기 결합 돌기부의 일시 수축 여유가 상기 밀폐 돌기부의 가압 접촉시에 있어서의 체결 공차와 동일하게 되도록 상기 결합 돌기부의 돌출량 및 상기 결합 돌기부를 구성하는 소재의 탄성이 정해져 있는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 압입 도중에 있어서, 밀폐 수단의 결합 돌기부는 밀폐 돌기부의 체결 공차와 동일한 수축 여유만큼 일시적으로 줄어들 수 있다. 그러므로, 밀폐 수단에 대하여, 밀폐 돌기부 이 외에 상기 결합 돌기부를 설치한 것에 기인하는 압입 저항의 증대를 최대한 방지 또는 작게 할 수 있다.
제4항의 발명은 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 기재된 하우징의 밀폐 구조에 있어서, 상기 밀폐 수단은 고강성 보형재를 구비하고 있고, 이 보형재는 밀폐수단의 압입 완료시에 있어서의 상기 보형재와 상기 수납실의 내벽 사이에 상기 밀폐 돌기부를 끼워넣을 수 있도록 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 밀폐 수단의 압입 완료시에 있어서, 그 밀폐 돌기부는 고강성 보형재와 수납실의 내벽 사이에 끼워 장착한다. 즉, 고강성 보형재는 밀폐 돌기부를 안에서 지탱함으로써, 끼워 장착한 밀폐 돌기부가 수납실 내벽과 반대 방향으로 탄성 변형되어 상기 내벽에 대한 접촉압이 약해지는 것을 방지한다. 따라서, 밀폐 수단의 밀폐 돌기부가 수납실의 내벽에 가압 접촉하는 것에 의거한 하우징의 밀폐성이 확실하게 높아진다.
도 1은 본 발명의 일실시예로서 양두 피스톤형 사판식 압축기의 단면도.
도 2는 구동축의 축 밀봉 장치와 그 근방을 확대하여 도시한 단면도.
도 3은 압입 전의 축 밀봉 장치와 수납실을 대응시켜 도시한 주요부 단면도.
도 4a는 제1 환형상 돌조(결합 돌기부)의 높이(돌출량)와 조립 하중의 관계를 도시한 그래프.
도 4b는 제1 환형상 돌조(결합 돌기부)의 높이(돌출량)와 인발 하중의 관계를 도시한 그래프.
도 5는 축 밀봉 장치 및 수납실의 다른예를 도시한 도 3에 상당하는 주요부 단면도.
도 6은 수납실의 다른예를 도시하는 오목부 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
11… 전측 실린더 블록 12… 후측 실린더 블록
13… 프론트 하우징 14…리어 하우징
15, 16… 밸브 형성체(11 내지 16은 하우징을 구성한다)
36… 수납실
37… 수납실 내주벽 수납실의 내벽 39… 환형상 홈
39a… 환형상 홈의 후측 측면(빠짐 방지 결합부, 걸림면)
40… 축 밀봉 장치(밀폐수단)
41… 내측 보형재(고강성 보형재) 44… 보형부(고강성 보형재)
45… 피복부
451… 제1 환형상 돌조(탄성 변형 가능한 결합 돌기부)
452… 제2 환형상 돌조(탄성 변형 가능한 밀폐 돌기부)
453… 제3 환형성 돌조(탄성 변형 가능한 밀폐 돌기부)
50… 단차영역
51… 단차 영역의 후측 측면(빠짐 방지 결합부, 걸림면)
h1… 높이(결합 돌기부의 돌출량)
h2, h3… 높이(밀폐 돌기부의 돌출량)
t1… 일시 수축 여유 t2, t3… 체결 공차
이하에, 본 발명을 차량용 공기 조절 시스템에 사용되는 양두 피스톤형 사판식 압축기에 구체화한 일실시예를 도 1 내지 도 4를 참조하면서 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이 사판식 압축기는 전후 한 쌍의 실린더 블록(11, 12), 프론트 하우징(13) 및 리어 하우징(14)을 구비하고 있다. 전후 한 쌍의 실린더 블록(11, 12)은 그들의 대향 단면에서 상호 접합되어 있다. 프론트 하우징(13)은 전측 실린더 블록(11)의 앞단면에 밸브 형성체(15)를 통해 접합되며, 리어 하우징(14)은 후측 실린더 블록(12)의 후단면에 밸브 형성체(16)를 통해 접합되어 있다. 이들 부재 (11 내지 16)는 여러 개의 관통 볼트(17)(한개만 도시)로 체결되어 일체로 되며, 이 압축기의 하우징을 구성한다.
전후 실린더 블록(11, 12)에 각각 설치된 레이디얼 베어링(18a, 18b)에 의해서 구동축(19)이 회전 가능하게 지지되어 있다. 구동축(19)은 전자 클러치 기구(도시 생략)를 통해 외부 구동원으로서의 차량 엔진(도시 생략)에 작동 연결되어 있고, 그 클러치 기구의 접속 조작시에 엔진의 구동력에 의해서 회전한다.
실린더 블록(11, 12)의 각각에는 구동축(19)을 둘러싸도록 복수의 실린더 보어(11a, 12a)가 형성되어 있다. 전측 실린더 블록(11)의 보어(11a)와, 그것과 대응하는 후측 실린더 블록(12)의 보어(12a)는 구동축(19)과 평행한 1축선상에 배치되며, 양 실린더 보어(11a, 12a)는 전후 한 쌍을 이루고 있다. 이 압축기에서는 이러한 전후 보어쌍이 여러 개 있다(도 1에서는 한 쌍만 도시). 그리고, 각 보어 쌍에는 각각, 원주형을 이루는 두개의 두부를 구비한 양두형 피스톤(20)이 삽입 배치되어 있다. 실린더 보어(11a, 12a)의 각각에는 피스톤(20)의 두부단면과 그것에 대향하는 밸브 형성체(15, 16) 사이에서, 압축실(21)이 형성되어 있다.
양 실린더 블록(11, 12)의 접합 영역에는 크랭크실(22)이 구획 형성되어 있다. 이 크랭크실(22)은 하우징의 측면에 형성된 흡입구(도시 생략)를 통해, 외부냉매 회로(도시 생략)에 접속되어 있다. 외부 냉매 회로는 이 압축기와 동시에 차량용 공기 조절 시스템을 구성한다.
크랭크실(22)내에 있어서 구동축(19)상에는 사판(23)이 고정되어 있다. 사판(23)의 외주부는 각 양두형 피스톤(20)의 중앙 오목부 영역에 진입하고 있다. 그리고, 각 피스톤(20)은 한 쌍의 슈(24)를 거쳐 사판(23)의 외주부에 계류되어 있다. 이 작동 연결 구성에 의해 구동축(19) 및 사판(23)의 회전 운동이 슈(24)를 거쳐 피스톤(20)의 왕복 직선 운동으로 변환된다.
프론트 하우징(13) 및 리어 하우징(14)의 각각에는 환형상의 흡입실(25)과 함께, 그 흡입실(25)을 둘러싸는 환형상의 토출실(26)이 구획 형성되어 있다. 프론트측 및 리어측의 흡입실(25)은 실린더 블록(11, 12)에 뚫린 흡입 통로(27)를 통해 크랭크실(22)로 연결되어 있다. 크랭크실(22), 흡입실(25) 및 흡입 통로(27)는 외부 냉매 회로로부터 제공되는 흡입압의 냉매 가스의 존재 영역으로서의 흡입압 영역을 구성한다.
각 밸브 형성체(15, 16)에는 각 실린더 보어(11a, 12a)에 대응하게 흡입 구멍(28) 및 토출구멍(29)이 뚫려 있다. 흡입 구멍(28)의 근방에는 이 구멍을 개폐하는 흡입 밸브(30)가 설치되고, 이 흡입 밸브(30)는 피스톤(20)의 상사점 위치로부터 하사점 위치로 이동시(흡입 행정시)에 흡입실(25)로부터 압축실(21)로 냉매 가스의 흡입을 허용한다. 또한, 토출 구멍(29)의 근방에는 그 구멍을 개폐하는 토출밸브(31)가 설치되고, 그 토출 밸브(31)는 피스톤(20)의 하사점 위치로부터 상사점위치로 이동시(압축 행정시)에, 압축실(21)내에서 압축되어 토출압까지 높아진 냉매 가스가 토출실(26)로 토출되는 것을 허용한다. 토출실(26)내로 토출된 토출압의 냉매 가스는 하우징의 측면에 형성된 토출 플랜지(도시 생략)를 통해 상기 외부냉매 회로로 배출된다. 또, 토출실(26)은 토출압의 냉매 가스의 존재 영역으로서 토출압 영역을 구성한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 프론트 하우징(13)의 중앙에는 구동축(19)의 앞단을 수용하는 축구멍(33)을 형성하는 원통부(34)가 설치되어 있다. 원통부(34)의 길이 방향의 대략 중앙에는 상기 원통부(34)의 내측에서 구동축(19)의 축심(X)을 향하는 내측 방향 플랜지부(35)가 돌출 형성되어 있다. 이 내측 방향 플랜지부(35)는 축구멍(33)내에서 앞쪽 실린더 블록(11)에 가까운 위치에 수납실(36)을 구획 형성한다. 또, 도 3에 도시된 바와 같이, 수납실(36)을 구획하는 하우징벽의 내주를 수납실 내주벽(37)이라고 하고, 수납실(36)을 구획하는 내측방향 플랜지부(35)의 끝벽을 수납실 내단벽(38)이라고 부르기로 한다. 그리고 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 이 수납실(36)에는 구동축(19)이 관통하는 동시에, 밀폐 수단으로서의 환형상 축 밀봉 장치(40)가 설치되어 있다. 이 환형상의 축 밀봉 장치(40)는 구동축(19)의 외주면과 수납실 내주벽(37)사이에 개재되어 구동축(19)의 전단측을 밀봉하여, 크랭크실(22)내의 냉매 가스가 구동축(19)의 표면을 따라 하우징의 외부로 누설되는 것을 방지한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 축 밀봉 장치(40)는 내측 보형재(41), 내측 밀폐부재(42) 및 외측 밀폐부재(43)로 구성되어 있다. 내측 보형재(41)는 금속제의 환형상 부재이고, 따라서 높은 강성을 갖는다. 내측 밀폐부재(42)는 불소수지(예를 들면 PTFE 폴리테트라플루오로에틸렌)) 등의 탄성 소재를 사용하여 형성된 환형상의 립 실이다.
외측 밀폐부재(43)는 내측 보형재(41)및 내측 밀폐부재(42)의 외측을 덮도록 설치되며 또한 대직경의 환형상부재이고, 내측 보형부(44)와 피복부(45)로 이루어져 있다. 보형부(44)는 금속제의 고리이고, 고강성(외측) 보형재로서의 역할을 담당한다. 피복부(45)는 합성 고무 등의 탄성소재로 구성되며, 보형부(44)의 표면에 몰드 성형되어 있다. 이 피복부(45)에는 결합 돌기부로서의 제1 환형상 돌조(451), 및 밀폐 돌기부로서의 제2 환형상 돌조(452) 및 제3 환형상 돌조(453)가 설치되어 있다. 이들 3개의 환형상 돌조(451, 452, 453)는 모두 주변방향을 따라 연장되며, 동시에 거의 같은 높이(돌출량)로 되어 있다. 즉, 환형상 돌조(451, 452, 453)의 높이를 각각, h1, h2 및 h3으로 하면, h1=h2= h3이다. 또한, 다른 관점에서 보면, 본 실시예의 경우, 높이(돌출량)가 같다는 것은 구동축(19) 및 축 밀봉 장치(40)에 공통의 축심(X)에서 각 돌조(451, 452, 453)의 머리정상까지의 거리(즉 반경 R40)가 서로 같다는 것이다. 또한, 제1 환형상 돌조(451)의 앞쪽면은 경사지며, 테이퍼진 경사면(451a)으로서 제공되어 있다.
내측 보형재(41)와 내측 밀폐부재(42)는 전후로 나열된 상태에서 외측 밀폐부재(43)내에 끼워져 있다. 즉 도 3에 도시된 바와 같이, 외측 밀폐부재(43)의 대략 중앙에 있어서 축심(X)을 향해 굴곡된 수직부와, 외측 밀폐부재(43)의 보형부(44)의 굴곡진 앞단부(44a) 사이에, 내측 보형재(41)와 내측 밀폐부재(42)가 끼워져 장착되어 있다. 이와 같이, 이들 부재(41, 42, 43)가 일체화되어 축 밀봉 장치(40)가 구성된다
도 3에 도시된 바와 같이, 수납실(36)의 내주벽(37)에는 그 전체 주위면에 걸쳐 환형상 홈(39)이 형성되어 있다. 이 환형상 홈(39)은 상기 제1 환형상 돌조(451)에 대응하는 형상으로 형성되며, 동시에 대응하는 위치에 배치되어 있다. 환형상 홈(39)의 뒤쪽 측면(39a)은 수납실(36)의 반경방향으로 연장되어 축심(X)에 직교하는 면이고, 상기 제1 환형상 돌조의 뒤쪽면과 결합하는 걸림면(빠짐 방지 결합부)로서의 역할을 달성한다.
또한, 수납실(36)의 입구측(즉 수납실 내단벽(38)과 반대측)에는 압입 가이드면(37a)이 형성되어 있다. 이 압입 가이드면(37a)은 뒤로 갈수록 그 내경을 수납실 내주벽(37)의 내경(R37)보다도 서서히 크게 하는 대략 주발 형상(또는 단면 테이퍼형)의 면이다.
축 밀봉 장치(40)의 외경(R40)은 수납실 내주벽(37)의 내경(R31)보다도 약간 크게 설정되어 있으므로, 축 밀봉 장치(40)는 수납실(36)내에 압입함으로써 장착된다. 축 밀봉 장치(40)의 수납실(36)로의 압입은 프론트 하우징(13)의 전측 실린더 블록(11)에 대한 접합 이전에 행하여진다. 그 압입 방향은 프론트 하우징(13)의 개방된 후단측, 즉 압입 가이드면(37a)측으로부터이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 축 밀봉 장치(40)를 수납실(36)에 가까이 가면, 우선 보형부(44)의 앞단부(44a)가 수납실 내주벽(37)의 영역으로 들어가는 동시에, 제1 환형상 돌조의 경사면(451a)이 압입 가이드면(37a)에 접촉한다. 압입 가이드면(37a)에 의해서 경사면(451a)이 가이드되면서, 제1 환형상 돌조(451)는 그 전체가 줄어들면서 수납실 내주벽(37)의 영역으로 압입된다. 이 때의 제1 환형상 돌조(451)의 일시 수축 여유(t1)는 (R40-R37)이다. 그렇지만, 제1 환형상 돌조(451)의 수축은 일시적인 것으로, 축 밀봉 장치(40)의 선단이 수납실 내단벽(38)에 접촉하여 축 밀봉 장치(40)의 수납실(36)로의 압입이 완료되었을 때에는 제1 환형상 돌조(451)는 환형상 홈(39)의 위치에 도달함과 동시에, 환형상 홈(39)내에서 원래의 형상을 복원한다(도 2참조). 그 결과, 제1 환형상 돌조(451)와 환형상 홈(39)의 결합 관계가 구축되어, 축 밀봉 장치(40)의 뒤방향(반압입 방향)으로 빠짐이 저지된다.
축 밀봉 장치(40)의 수납실(36)로 압입 동작에 따른 제2 및 제3 환형상 돌조(452, 453)도, 압입 가이드면(37a)을 따라 가이드되면서 전체가 체결되면서 수납실 내주벽(37)의 영역으로 압입된다. 이 때, 제2 및 제3 환형상 돌조(452, 453)의 각각의 체결 공차 t2, t3는 상기 일시 수축 여유 t1과 같다(R40-R37). 그리고, 축 밀봉 장치(40)의 수납실(36)로 압입 완료시에는 제2 및 제3 환형상 돌조(452, 453)는 상기 체결 공차 t2, t3 분량 만큼 체결된 상태를 유지한 채로 수납실 내주벽(37)에 가압 접촉한다(도 2 참조). 이것은 축 밀봉 장치(40)의 내측 보형재(41) 및 보형부(44)가 제2 및 제3 환형상 돌조(452, 453)를 밑바닥에서 지지하여 내방향(축심(X)의 방향)으로 탄성 변형을 허용하지 않기 때문이다. 이렇게 해서, 제2 및 제3 환형상 돌조(452, 453)는 수납실 내주벽(37)과 보형부(44) 등 사이에서 눌려진 결과, 수납실 내주벽(37)에 강하게 가압 접촉하게 된다.
조립 완료 후의 압축기가 차량에 장착되었을 때에 냉매 가스의 충전이 행하여지지만, 냉매 가스의 충전에 앞서서 압축기의 내부에서 공기를 완전히 빼내기 위한 진공 흡인 작업이 이루어진다. 이 진공 흡인 시에는 크랭크실(22)이 감압 상태로 되는 한편, 축 밀봉 장치(40)의 선단측에는 대기압이 작용한다. 그러므로, 축 밀봉 장치(40)를 끼운 내외의 압력차는 제2 및 제3 환형상 돌조(452, 453)와 수납실 내주벽(37) 사이의 마찰력에 저항하여 축 밀봉 장치(40)를 크랭크실(22)을 향하게 한다. 즉, 수납실(6)로부터 이탈시키는 방향(반압입 방향)의 힘을 발생시킨다. 그렇지만, 제1 환형상 돌조(451)와 환형상 홈(39)의 결합 관계에 의해서 축 밀봉 장치(40)의 크랭크실 방향으로 이동이 저지되기 때문에, 축 밀봉 장치(40)가 수납실(36)로부터 탈락되지 않는다.
도 4a의 그래프는 피복부(45)의 주외주면으로부터의 제1 환형상 돌조(451)의 높이(돌출량) h1을 다양하게 변화시키었을 때의 축 밀봉 장치(40)의 수납실(36)내로 조립 하중(압입 저항)의 변화의 개요를 나타낸다. 이 그래프에 의하면, 제1 환형상 돌조(451)의 높이 h1이 제2 또는 제3 환형상 돌조(452, 453)의 높이 h2, h3(h2=h3) 이하인 경우에는 조립 하중은 일정값 WH를 나타낸다. 이 경우의 조립 하중은 제2 또는 제3 환형상 돌조(452, 453)의 높이에 따라 일의적으로 결정되기 때문이다. 이에 반해, 제1 환형상 돌조(451)의 높이 h1이 다른 돌조의 높이 h2, h3을 초과하면, 높이 h1의 증대에 따라 조립 하중도 증대되는 경향이 있다. 그러므로, 축 밀봉 장치(40)의 조립 하중을 최소한으로 억제하기 위해서는 제1 환형상 돌조(451)의 높이 h1을 다른 돌조(452, 453)의 높이 h2, h3 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
도 4b의 그래프는 피복부(45)의 주외주면에서의 제1 환형상 돌조(451)의 높이(돌출량) hl을 다양하게 변화시키었을 때의 축 밀봉 장치(40)를 수납실(36)내에서 인발하는 데 필요한 인발 하중(인발 저항)의 변화의 개요를 나타낸다. 이 그래프에 의하면, 제1 환형상 돌조(451)의 높이 h1이 0 내지 h1'의 경우, 즉 돌조(451)를 전혀 형성하지 않거나 형성하더라도 높이 h1' 미만인 경우에는 돌조(451)가 존재함에 의한 인발 하중(인발 저항)은 진공 흡인 시의 흡인력에 의해서 생기는 인발 하중 WL(일점쇄선으로 나타낸다)을 하회한다. 따라서, 높이 h1이 경계치 h1' 미만의 범위에서는 제1 환형상 돌조(451)를 설치하여도 진공 흡인에 의한 탈락을 저지할 수 없다. 이것에 대하여, 높이 h1이 경계치 h1' 이상으로 되면, 제1 환형상 돌조(451)를 설치함에 의한 인발 하중(인발 저항)이 상기 진공 흡인에 의한 인발 하중 WL과 동일 또는 그 이상으로 되기 때문에, 이 경우에는 진공 흡인에 의한 축 밀봉 장치(40)의 탈락이 생기지 않는다.
이와 같이, 본 실시예에 있어서의 제1 환형상 돌조(451)의 높이 h1은 hl'이상이며 또한 h2(=h3) 이하로 설정되는 것, 즉, 진공 흡인 시의 흡인력에 의해 생기는 인발 하중 WL에 대응하는 인발 하중을 발생시키는 하한 높이(h1') 이상이고, 동시에 제2 및 제3 환형상 돌조(452, 453)에 의해 규정된 바의 조립 하중 WH를 초과하지 않도록 하는 조립 하중이 발생되지 않는 높이의 상한치(h2=h3) 이하로 설정되는 것이 바람직하다. 그 때문에, 도 2 및 도 3에서는 3개의 돌조(451, 452, 453)의 높이를 h1:h2=h3로 하였지만, h1'=≤h1인 한, h1<h2=h3일 수도 있다.
본 실시예에 의하면 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
종래 예와 달리 흡입 립과 같은 고정 기구를 사용하지 않고, 축 밀봉 장치(40)의 하우징 내부로의 탈락을 방지할 수 있다. 적어도 진공 흡인 시에 있어서, 제1 환형상 돌조(451)와 환형상 홈(39)의 결합 관계에 따라서, 축 밀봉 장치(40)의 하우징 내부로의 탈락을 방지할 수 있다. 또, 압축기의 사용시에는 크랭크실(22)내에 채워지는 냉매 가스의 압력에 의해서 축 밀봉 장치(40)는 오히려 수납실 내단면(38)측으로 압압되기 때문에, 탈락을 염려할 필요는 없다.
○ 결합 돌기부로서의 제1 환형상 돌조(451)의 높이 h1를 밀폐 돌기부로서의 제2 및 제3 환형상 돌기부(452, 453)의 높이 h2, h3과 동일하게 설정하여, 제 1 환형상 돌조(451)의 일시 수축 여유 t1을 다른 돌기부의 체결 공차 t2, t3와 동일하게 하였다. 그러므로, 제1 환형상 돌조(451)의 형성에도 불구하고, 압입 시의 조립 하중을 필요 최소 한도로 억제하여 조립성을 양호하게 할 수 있다.○ 본 실시예에 의하면, 상술과 같이 제1 환형상 돌조(451)의 높이 h1를 적절한 범위로 설정함으로써, 축 밀봉 장치(40)가 양호한 조립성과, 진공 흡인 시의 탈락 방지를 원활하게 양립시킬 수 있다.
○ 제1 환형상 돌조(451)의 전면에 경사면(451a)을 형성하였으므로, 축 밀봉 장치(40)의 수납실(36)로의 압입을 원활하게 하여, 압입 저항을 상당히 저감할 수 있다. 이것은 조립시의 작업성을 더욱 향상시킨다.
○ 제 2 및 제3 환형상 돌조(452, 453)는 수납실 내주벽(37)과 내측 보형재(41)및 보형부(44) 사이에서 눌려지는 결과, 수납실 내주벽(37)에 강하게 가압 접촉한다. 그러므로, 축 밀봉 장치(40)에 요구되는 밀폐 성능이 충분히 확보된다.
또, 본 발명의 실시예는 아래와 같이 변경할 수도 있다.
○ 도 5에 도시된 바와 같이, 결합 돌기부로서의 제1 환형상 돌조(451)를 밀폐 돌기부로서의 제2 또는 제3 환형상 돌조(452, 453)보다도 후방에 배치하는 동시에, 제1 환형상 돌조(451)의 배치 변경에 대응시켜 환형상 홈(39)의 위치를 변경할 수도 있다. 이 경우에도, 상기 실시예와 같은 효과를 얻을 수 있다.
○ 결합 돌기부로서의 제1 환형상 돌조(451)가 결합하는 하우징측의 결합 오목부는 도 3 또는 도 5에 도시된 바와 같은 환형상 홈(39)일 필요는 없고, 도 6에 도시된 바와 같은 내경(R37) 보다도 대직경의 계단 영역(50)이라도 좋다. 단지, 계단 영역(50)을 구획하는 뒤쪽 측면(51)이 제1 환형상 돌조(451)의 후측면과 결합하는 걸림면(빠짐 방지 결합부)으로서 기능하면 충분하다.
○ 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 제1 환형상 돌조(451) 및 환형상 홈(39)은 전제 주위면에 걸쳐 균일하게 존재할 필요는 없고, 도중에서 두절되는 단순한 돌기부 또는 오목부일 수도 있다.
○ 상기 밀폐 돌기부로서의 제2 및 제3 환형상 돌조(452, 453)는 어느 하나만 설치하여도 된다.
○ 밀폐 수단으로서의 축 밀봉 장치(40)는 다른 형태의 압축기(예를 들면 편두 피스톤형 사판식 압축기)에 적용할 수도 있다.
○ 본 발명의 밀폐 구조는 베어링과 밀폐 수단이 일체화된 밀폐 부착 베어링에 적용될 수도 있다.
다음에, 상기 실시예 및 다른 예로부터 파악할 수 있는 청구항에 기재된 발 명 이외의 기술적 사상에 관해서, 그 효과와 함께 이하에 열거한다.
(사상 1): 하우징에 형성된 수납실과, 그 수납실을 관통하는 구동축의 주위에 설치되며 동시에 상기 수납실내에 압입되는 축 밀봉 장치로 구성되는 압축기의 축 밀봉구조에 있어서, 상기 축 밀봉 장치에는 상기 수납실로의 압입 완료 시에 그 수납실의 내주벽에 대하여 가압 접촉하는 탄성 변형 가능한 밀폐용 환형상 돌조(452 또는 453)와, 상기 밀폐용 환형상 돌조의 압입방향 앞쪽 또는 뒤쪽에 위치하는 탄성 변형 가능한 결합 돌기부(451)를 설치하고, 그 결합 돌기부의 돌출량(h1)을 상기 밀폐용 환형상 돌조의 돌출량(h2 또는 h3)과 동일 또는 그 이하로 설정하며, 상기 수납실의 내주벽에는 상기 축 밀봉 장치의 압입 완료 후에 상기 결합 돌조와 결합 가능한 빠짐 방지용 걸림면(39a 또는 51)을 형성한 압축기의 축 밀봉구조. 이 사상 1에 의하면, 축 밀봉 장치의 수납실에서의 탈락 방지와, 수납실로의 장착의 용이성의 양립을 꾀할 수 있다.
(사상 2): 상기 사상 1에 기재된 압축기의 축 밀봉 구조에 있어서, 상기 결합 돌기부의 돌출량(h1)은 상기 밀폐용 환형상 돌조의 돌출량(h2 또는 h3)으로부터 그 가압 접촉시에 있어서의 체결 공차(t2 또는 t3)을 공제하여 얻어지는 상기 밀폐용 환형상 돌조의 가압 접촉시 돌출량((h2 - t2) 또는 (h3 - t3))보다도 크지 않도록 설정되어 있는 것. 이 사상 2에 의하면, 결합 돌조(451)와 빠짐 방지용 걸림면(39a 또는 51) 사이의 결합을 확실하게 하면서, 축 밀봉 장치의 수납실에서의 탈락방지와, 수납실로의 장착의 용이성의 양립을 꾀할 수 있다.
(사상 3): 상기 사상 1 또는 사상 2에 기재된 압축기의 축 밀봉 구조에 있어서, 상기 축 밀봉 장치의 결합 돌조의 돌출량(h1)은 압축기내를 진공 흡인하였을 때에 상기 축 밀봉 장치에 작용하는 반압입 방향으로의 흡인력에 의해서 생기는 인발 하중에 대응하는 인발 저항을 발생시키는 돌출량(h1') 이상으로 설정되어 있는 것. 이 사상 3에 의하면, 진공 흡인 시에 축 밀봉 장치가 수납실에서 탈락되는 것을 방지하면서 축 밀봉 장치의 수납실로의 압입 저항을 필요 최소 한도로 억제할 수 있다. 따라서, 축 밀봉 장치의 수납실에서의 탈락 방지와, 수납실로의 장착의 용이성의 양립을 꾀할 수 있다.
이상 상술된 바와 같이 제1항 내지 제4항에 기재된 발명에 의하면, 하우징에 형성된 수납실에서 밀폐수단이 탈락되는 것을 확실하게 방지할 수 있는 동시에, 밀폐수단의 수납실로의 조립을 용이하게 할 수 있다. 즉, 밀폐 수단의 수납실에서의 탈락 방지와, 수납실로의 장착의 용이성을 양호하게 양립시킬 수 있다.

Claims (4)

  1. 하우징에 형성된 수납실과, 그 수납실 내에 압입되는 밀폐수단으로 구성되는 하우징의 밀폐구조에 있어서,
    상기 밀폐수단에는 상기 수납실로 압입이 완료되었을 때에 그 수납실의 내벽에 대하여 가압 접촉하는 탄성 변형 가능한 밀폐 돌기부와, 상기 밀폐 돌기부의 압입 방향 앞쪽 또는 뒤쪽에 위치하는 탄성 변형 가능한 결합 돌기부를 설치하고, 그 결합 돌기부의 돌출량을 상기 밀폐 돌기부의 돌출량과 동일 또는 그 이하로 설정하고,
    상기 수납실의 내벽에는 상기 밀폐수단의 압입이 완료된 후에 상기 결합 돌기부와 결합 가능한 빠짐 방지 결합부를 형성한 것을 특징으로 하는 하우징의 밀폐 구조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 밀폐수단의 결합 돌기부의 돌출량은 상기 밀폐 돌기부의 돌출량으로부터 가압 접촉할 때의 체결 공차를 제거하여 얻어지는 상기 밀폐 돌기부의 가압 접촉시 돌출량보다도 크게 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 하우징의 밀폐 구조.
  3. 제1항에 있어서, 상기 밀폐 수단을 상기 수납실로 압입하는 도중에 상기 결합 돌기부의 일시 수축 여유가 상기 밀폐 돌기부의 가압 접촉시의 체결 공차와 동일하게 되도록, 상기 결합 돌기부의 돌출량 및 상기 결합 돌기부를 구성하는 소재의 탄성이 정해져 있는 것을 특징으로 하는 하우징의 밀폐 구조.
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 밀폐 수단은 고강성 보형재를 구비하고 있고, 이 보형재는 밀폐 수단의 압입이 완료되었을 때, 상기 보형재와 상기 수납실의 내벽 사이에 상기 밀폐 돌기부를 끼워넣을 수 있도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 하우징의 밀폐 구조.
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