KR100532133B1 - 가변형 사판식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변형 사판식 압축기에 관한 것으로, 그 목적은 사판을 제1,2사판으로 분할 형성하고, 상기 제1,2사판 사이에 스러스트 베어링(thrust bearing)을 개재시킴으로써, 슈와 제2사판 사이의 마찰을 감소시킬 수 있도록 하는 것에 있으며, 이러한 목적은 실린더블록의 실린더보어에 각각 왕복운동가능하게 수용되는 피스톤과; 상기 실린더블록의 전,후방부를 각각 밀폐가능하게 수용하여 결합되는 전,후방하우징과; 상기 전방하우징의 중심에 일단이 회전가능하게 지지되고, 타단은 크랭크실을 관통하여 상기 후방하우징에 베어링을 매개로 하여 지지되는 구동축과; 상기 구동축의 회전에 의해 상기 피스톤을 실린더보어 내에서 왕복운동시키기 위해 구비되는 사판으로 구성된 가변형 사판식 압축기에 있어서,상기 구동축의 외주에 끼워지며 동력전달용 키를 매개로 연결되는 동력전달용부재와, 상기 구동축이 관통되며, 일단은 상기 동력전달부재와 연결용 핀을 매개로 연결되는 제1사판과, 상기 제1사판의 일면에 스러스트 베어링을 개재하여 설치되며, 그 선단부에는 원주방향으로 슈를 끼워 상기 피스톤과 연결되는 제2사판으로 이루어진 사판과, 상기 제1사판의 후면에 설치되되, 상기 제1사판이 회전과 함께 경사각이 가변될 때 그 일부를 관통시키기 위한 홀이 형성된 지지부재를 포함하여 이루어진 것에 의해 달성되어 진다.

Description

가변형 사판식 압축기{Variable Swash Plate Type Compressor}

본 발명은 가변형 사판식 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진의 동력을 전달받아 구동하는 가변형 사판식 압축기에서, 그 구동축의 회전속도 증가에 따라 사판과 슈 사이의 마찰이 과도하게 발생되는 것을 방지하여 슈의 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 가변형 사판식 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 공조장치의 압축기로 많이 사용되고 있는 일반적인 사판식 압축기는, 엔진으로부터 동력을 전달받는 구동축에 디스크 형상의 사판이 설치된다.

상기 사판에는 그 둘레를 따라 슈(shoe)를 개재하여 구동축이 회전함에 따라 다수의 피스톤들이 실린더블록에 형성된 다수의 실린더보어 내부에서 직선 왕복운동하도록 연결되며, 피스톤의 왕복운동에 의해 냉매가스를 흡인하고 압축하여 배출하도록 구성된다.

이러한, 종래의 압축기는 엔진으로부터 압축기로 동력을 전달하는 클러치를 온/오프시킬 때, 엔진에 순간적인 토크가 증가하여 엔진에 무리가 발생함과 동시에 승차감이 떨어지는 현상이 발생하고, 정밀한 차실내의 온도제어가 불가능하였다.

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위하여, 최근에는 열부하의 변동에 따라 사판의 경사각이 변화되어 피스톤의 이송량을 제어함으로써 정밀한 온도제어를 달성함과 동시에, 경사각이 연속적으로 변화함으로써 압축기에 의한 엔진의 급격한 토크 변동을 적게 하여 차량의 승차감을 향상시킬 수 있는 가변형 사판식 압축기가 제시되고 있다.

도면 도 1은, 종래의 가변형 사판식 압축기를 도시한 도면이다.

상기 종래의 가변형 사판식 압축기(10)는, 내주면에 길이방향을 따라 평행하게 형성된 다수의 실린더보어(11a)를 가지는 실린더블록(11)과, 상기 실린더블록(11)을 그 내부에 수용하는 하우징으로 구성되는데, 상기 하우징은 밸브 플레이트(12a)를 개재시켜 상기 실린더블록(11)의 전방쪽을 수용하는 전방하우징(12)과, 상기 실린더블록(11)의 후방쪽을 수용하는 후방하우징(13)으로 구성된다.

상기 후방하우징(13)의 안쪽에는 크랭크실(14)이 마련되며, 후방하우징(13)의 중심에는 구동축(15)의 일단이 회전가능하게 지지되데, 상기 구동축(15)의 타단은 상기 크랭크실(14)과 실린더블록(11)의 중앙부를 관통하여 상기 전방하우징(12)에 베어링(12b)을 매개로 하여 지지된다.

또한, 상기 구동축(15)에는 러그 플레이트(16)가 고정되게 설치되며, 상기 러그 플레이트(16)에는 그 중앙부로 상기 구동축(15)을 관통시키고 경사각이 가변되는 사판(17)이 연결되며, 상기 러그 플레이트(16)와 사판(17) 사이에는 사판(17)을 탄력 지지하기 위한 스프링(27)이 개재되어 있다.

이를 상세히 설명하면, 상기 러그 플레이트(16)에는, 힌지홀(16b)이 천공된 동력전달용 돌기(16a)가 일면 선단부에 일체로 돌출되게 형성되어 구동축(15)과 함께 회전하도록 되어 있으며, 상기 사판(17)은 구동축(15)에 소정 각도로 경사가능하게 끼워진 채로 그 일면에 고정된 힌지핀(18)이 상기 러그 플레이트(16)의 동력전달용 돌기(16a)에 형성된 힌지홀(16b)에 삽입되어, 상기 러그 플레이트(16)와 함께 회전함과 동시에 그 경사각이 가변되도록 되어 있다.

또한, 상기 사판(17)의 외주면은 슈(20)를 개재하여 각 실린더보어(11a)에 설치되어 있는 피스톤(19)에 슬라이드 가능하게 끼워진다.

따라서, 상기 사판(17)이 경사진 상태에서 회전함에 따라 그 외주면에 슈(20)를 개재하여 끼워진 피스톤(19)들은 상기 실린더블록(11)의 각 실린더보어(11a)내에서 왕복운동하게 된다.

그리고, 상기 전방하우징(12)에는 흡입실(21)과 배출실(22)이 각각 형성되어 있으며, 전방하우징(12)과 실린더블록(11) 사이에 개재되는 밸브 플레이트(13a)에는 각 실린더보어(11a)에 대응하는 곳에 흡입구(23)과 배출구(24)가 각각 형성되어 있다.

상기 밸브 플레이트(13a)에 형성된 각각의 흡입구(23) 및 배출구(24)에는 상기 피스톤(19)의 왕복 운동에 따른 압력변화에 의하여 상기 흡입구(23)와 배출구(24)를 개폐시키기 위한 흡입리드(25)와 배출리드(26)가 구비된다.

또한, 상기 전방하우징(12)에는 상기 실린더보어(11a)내의 냉매 흡입압과 크랭크실(14) 내의 압력과의 차압을 가변시켜 사판(17)의 경사각을 조절하도록 상기 크랭크실(14)과 흡입실(21)을 작동적으로 통하게 하는 제어밸브(28)가 설치된다.

이와 같이 이루어진 종래의 가변형 사판식 압축기(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 크랭크실(14)내의 압력과 실린더보어(11a)내의 흡입 압과의 차압에 대응하여 사판(17)의 경사각이 조절됨으로써 상기 사판(17)의 경사각 변화에 의해 상기 사판(17)에 연결된 피스톤(19)의 행정거리가 변화하여 압축기의 토출용량이 가변된다.

그러나, 상기한 종래의 가변형 사판식 압축기는, 상술한 바와 같이 구동축의 구동에 따라 실린더내의 압력이 고압으로 된 상태에서 경사진 사판이 회전운동을 하게 됨으로써, 사판과 슈에는 상당한 마찰이 발생함으로 인해 상기 사판과 슈의 내구성을 저하시키게 되는 원인이 되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 사판을 제1,2사판으로 분할 형성하고, 상기 제1,2사판 사이에 스러스트 베어링(thrust bearing)을 개재시킴으로써 제1사판과 제2사판 사이의 상대 회전운동은 스러스트 베어링에서 발생하고, 슈와 제2사판 사이에는 사판의 경사각이 변화될 때 발생하는 상대운동에 의한 마찰만이 발생하도록 함으로써 슈와 사판 사이의 마찰을 감소시킬 수 있도록 한 가변형 사판식 압축기를 제공함에 그 목적 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 복수개의 실린더보어를 갖는 실린더블록과; 상기 실린더블록의 실린더보어에 각각 왕복운동가능하게 수용되는 피스톤과; 상기 실린더블록의 전,후방부를 각각 밀폐가능하게 수용하여 결합되는 전,후방하우징과; 상기 전방하우징의 중심에 일단이 회전가능하게 지지되고, 타단은 크랭크실을 관통하여 상기 후방하우징에 베어링을 매개로 하여 지지되는 구동축과; 상기 구동축의 회전에 의해 상기 피스톤을 실린더보어 내에서 왕복운동시키기 위해 구비되는 사판으로 구성된 가변형 사판식 압축기에 있어서, 상기 구동축의 외주에 끼워지며 동력전달용 키를 매개로 연결되는 동력전달용부재와, 상기 구동축이 관통되며, 일단은 상기 동력전달부재와 연결용 핀을 매개로 연결되는 제1사판과, 상기 제1사판의 일면에 스러스트 베어링을 개재하여 설치되며, 그 선단부에는 원주방향으로 슈를 끼워 상기 피스톤과 연결되는 제2사판으로 이루어진 사판과, 상기 제1사판의 후면에 설치되되, 상기 제1사판이 회전과 함께 경사각이 가변될 때 그 일부를 관통시키기 위한 홀이 형성된 지지부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 동력전달용부재는, 중앙부는 상기 구동축을 관통시키기 위한 관통공이 형성됨과 아울러, 상기 관통공의 내주면에는 상기 동력전달용 키가 수용되는 수용홈이 형성되고, 그 외주면에는 연결홈이 형성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1사판은, 그 일단면 중앙부에 상기 동력전달용부재가 삽입되는 삽입공이 관통된 동력전달편이 돌출되게 형성되고, 상기 동력전달편의 외주면에는 상기 동력달용 핀이 관통되는 연결공이 형성되며, 타단면의 일측에는 외향 돌출된 경사면을 형성하되, 상기 경사면의 중앙부에는 상기 지지부재에 끼움되는 돌기가 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2사판은, 그 중앙부에 베어링을 개재하여 상기 제1사판의 동력전달편을 삽입시키기 위한 관통공이 형성됨을 특징으로 한다.

그리고, 상기 지지부재는, 그 후면에 스러스트 베어링을 개재하여 구비되되, 그 중앙부는 상기 제1사판의 일부가 수용될 수 있도록 홀이 형성되고, 일단면에는 상기 제1사판의 경사면에 형성된 돌기를 삽입시켜 경사면과 접촉하여 지지하도록 그 중간부에 삽입홈이 형성된 한쌍의 지지돌기가 돌출 형성됨을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 따른 가변형 사판식 압축기를 도시한 도면으로서, 가변형 사판식 압축기(100)는, 내주면에 길이 방향을 따라 평행하게 형성된 복수개의 실린더보어(110a)를 갖는 실린더블록(110)과, 상기 실린더블록(110)의 전방부를 수용하되, 밸브 플레이트(121)를 개재시켜 밀폐 결합된 전방하우징(120)과, 상기 실린더블록(110)의 후방부를 수용하여 크랭크실(130a)을 갖도록 밀폐 결합된 후방하우징(130)과, 상기 전방하우징(120)의 중심에 일단이 회전가능하게 지지되는 한편, 타단은 상기 실린더블록(110)의 중앙부에 설치되는 복수개의 베어링(112,114)과 크랭크실(130a)을 관통하여 상기 후방하우징(130)에 베어링(116)을 매개로 하여 지지되는 구동축(140)과, 상기 구동축(140)에 끼워지며 동력전달용 키(152)를 매개로 구동축(140)에 연결되어 구동축(140)의 회전력을 전달받는 동력전달용부재(150)와, 상기 구동축(140)에 각각 끼워지며, 상기 동력전달용부재(150)의 양단과 후방하우징(130) 또는 실린더블록(110) 사이에서 상기 동력전달용부재(150)를 유동가능하도록 탄성적으로 지지하는 스프링(155)과, 상기 동력전달부재(150)를 그 중앙부로 삽입시키며 일단은 상기 동력전달부재(150)와 연결용 핀(154)을 매개로 연결되어 회전과 함께 경사각이 가변가능하게 구비되는 제1사판(172)과, 상기 제1사판(172)의 일면에 스러스트 베어링(160)을 개재하여 경사각만이 가변가능하게 구비됨과 아울러, 선단부에는 원주방향으로 슈(192)를 끼워 상기 피스톤(190)과 연결되는 제2사판(174)으로 이루어진 사판(170)과, 상기 제1사판(172)의 후면에 그 전면 일부가 접촉되어 회전가능하도록 중앙부는 상기 구동축(140)을 관통시킴과 아울러, 상기 제1사판(172)이 회전과 함께 경사각이 가변될 때 그 일부를 관통시키기 위한 홀(180a)이 형성된 지지부재(180)와, 상기 제2사판(174)의 선단부에는 원주방향으로 슈(192)를 개재하여 슬라이드 가능하게 연결되어 상기 실린더블록(110)의 각 실린더보어(110a) 내를 왕복운동하는 피스톤(190)으로 이루어진다(도 4 참조).

상기한 전방하우징(120)에는 흡입실(122)과 배출실(123)이 각각 형성되어 있으며, 밸브 플레이트(121)에는 각 실린더보어(110a)에 대응하는 곳에 흡입구(121a)과 배출구(121b)가 각각 형성된다.

또한, 상기한 밸브 플레이트(121)에 형성된 흡입구(121a) 및 배출구(121b)에는 상기 피스톤(190)의 왕복운동에 따른 압력변화에 의하여 상기 흡입구(121a)와 배출구(121b)를 개폐시키기 위한 흡입리드(124)와 배출리드(125)가 구비된다.

그 밖의 구성은 대략 앞에서 설명한 종래기술과 동일하므로, 여기서는 중복 설명을 피하기 위하여 그 설명을 생략한다.

본 발명에 따른 가변형 사판식 압축기(100)의 구동축(140)에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 동력전달용부재(150)를 구동축(140)에 연결하기 위한 동력전달용 키(152)의 일부가 삽입되는 축방형 장홈(140a)이 그 중앙부 외주면에 형성된다.

상기 동력전달용부재(150)는, 상기 구동축(140)과 함께 상기 제1사판(172)과 연결되도록 중앙부에는 관통공(150a)이 형성되고, 상기 관통공(150a)의 내주면에는 상기 동력전달용 키(152)의 일부 즉, 상기 구동축(140)의 장홈(140a)에 삽입되어 소정량 돌출된 부분을 수용하는 수용홈(150b)이 형성되고, 양측면은 절취면(150c)을 갖되, 상기 절취면(150c)에는 상기 제1사판(172)을 연결하기 위한 연결용 핀(154)이 억지끼움되는 연결홈(150d)이 형성된다.

상기 제1사판(172)은, 그 일단면 중앙부에 상기 동력전달용부재(150)의 직경보다 큰 삽입공(172a)이 형성된 동력전달편(172b)이 돌출되어 있고, 상기 동력전달편(172b)의 외주면에는 상기 동력달용 핀(154)이 관통되는 연결공(172c)이 형성되며, 타단면의 일측에는 상기 제1사판(172)이 경사질 때 상기 지지부재(180)와의 접촉을 위한 돌출된 경사면(172d)을 갖되, 상기 경사면(172d)의 중앙부에는 상기 지지부재(180)의 한쌍의 지지동기(182) 사이의 삽입홈(182a)에 끼움되는 돌기(172e)가 돌출 형성됨과 아울러, 제1사판(172)의 상기 타단면에서 구동축(140)을 중심으로 상기 경사면(172d)의 반대쪽에, 상기 제1사판(172)의 회전에 따른 최대 경사각을 결정하도록 경사각 결정면(172f)이 형성된다.

그리고, 상기 제2사판(174)은, 그 중앙부에 베어링(176)을 개재하여 상기 제1사판(172)의 동력전달편(172b)을 삽입시키기 위한 관통공(174a)이 형성된다.

상기 지지부재(180)는, 그 후면에 후방하우징(130)과의 마찰을 감소시키도록 스러스트 베어링(184)을 개재하여 설치되되, 그 중앙부에는 상기 제1사판(172)이 구동축(140) 상에서 경사각이 가변되면서 회전될 때 제1사판(172)의 일부를 수용할 수 있도록 홀(180a)이 형성되고, 그 단면 일측에는 상기 제1사판(172)의 경사면(172d)에 형성된 돌기(172e)를 삽입시켜 경사면(172d)을 지지면서 회전되도록 중간부에 삽입홈(182a)이 형성된 한쌍의 지지돌기(182)가 돌출되게 형성된다.

이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 가변형 사판식 압축기(100)는, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 구동축(140)의 회전함과 함께 크랭크실(130a)의 압력과 흡입압에 차압이 발생하게 되면, 제1사판(172)과 지지부재(180)는 회전력을 전달받아 회전함과 동시에, 제1사판(172)은 그 후면에 형성된 경사면(172d)을 따라 지지부재(180)의 전면에 형성된 한쌍의 지지돌기(182)가 접촉되면서 구동축(140) 상에서 경사각이 가변된다.

그리고, 상기 제2사판(174)은, 경사진 제1사판(172)의 회전에 따라 상기 제1사판(172) 사이에 개재되는 스러스트 베어링(160)에 의해 비회전하면서 경사각만이 가변되게 된다.

따라서, 상기 제2사판(174)의 선단부에 슈(192)를 개재시켜 연결된 피스톤(190)은 실린더보어(110a) 내에서 왕복운동가능하게 된다.

즉, 제1사판(172)은 회전운동과 경사각이 가변되는데 대하여 제2사판(174)은 단지 경사각만이 가변되므로, 상기 제2사판(174)과 슈(192) 사이에는 회전운동에 따른 마찰은 발생하지 않는다.

그로 인해 상기 제2사판(174)과 그 선단부에 원주방향으로 개재되는 슈(192)와의 마찰을 현저하게 감소시킬 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 가변형 사판식 압축기는, 제1사판은 구동축상에 동력전달용부재에 의해 회전과 함께 경사각 가변되게 구비되고, 제2사판은 상기 제1사판에 스러스트 베어링을 개재하여 구동축상에 구비됨과 아울러, 선단부에는 원주방향으로 슈를 끼워 피스톤과 연결됨으로써, 상기 구동축이 구동하더라도, 제2사판은 경사각만이 가변되어 피스톤을 실린더보어 내에서 왕복운동시키게 되므로, 종래에서와 같이 사판과 슈가 회전과 함께 경사각이 가변되지 않고 단지 경사각만이 가변됨으로써 사판과 슈 사이에서 발생되는 마찰을 현저하게 감소시킬 수 있어, 압축기를 장시간 운전하여도 사판과 슈의 내구성을 유지시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은, 종래의 가변형 사판식 압축기를 도시한 단면도.

도 2는, 본 발명에 따른 가변형 사판식 압축기의 일부를 발췌하여 도시한 분리사시도.

도 3은, 도 2에 도시된 본 발명에 따른 가변형 사판식 압축기의 일부 단면 결합사시도.

도 4는, 본 발명에 따른 가변형 사판식 압축기를 도시한 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 : 사판식 압축기 110 : 실린더블록

120 : 전방하우징 130 : 후방하우징

140 : 구동축 150 : 동력전달용부재

160 : 스러스트 베어링 170 : 사판

180 : 지지부재 190 : 피스톤

Claims (6)

1. 복수개의 실린더보어(110a)를 갖는 실린더블록(110)과; 상기 실린더블록(110)의 실린더보어(110a)에 각각 왕복운동가능하게 수용되는 피스톤(190)과; 상기 실린더블록(110)의 전,후방부를 각각 밀폐가능하게 수용하여 결합되는 전,후방하우징(120,130)과; 상기 전방하우징(120)의 중심에 일단이 회전가능하게 지지되고, 타단은 크랭크실(130a)을 관통하여 상기 후방하우징(130)에 베어링(116)을 매개로 하여 지지되는 구동축(140)과; 상기 구동축(140)의 회전에 의해 상기 피스톤(190)을 실린더보어(110a) 내에서 왕복운동시키기 위해 구비되는 사판(170)으로 구성된 가변형 사판식 압축기에 있어서,

   상기 구동축(140)의 외주에 끼워지며 동력전달용 키(152)를 매개로 연결되는 동력전달용부재(150)와;

   상기 구동축(140)이 관통되며, 일단은 상기 동력전달부재(150)와 연결용 핀(154)을 매개로 연결되는 제1사판(172)과, 상기 제1사판(172)의 일면에 스러스트 베어링(160)을 개재하여 설치되며, 그 선단부에는 원주방향으로 슈(192)를 끼워 상기 피스톤(190)과 연결되는 제2사판(174)으로 이루어진 사판(170)과;

   상기 제1사판(172)의 후면에 설치되되, 상기 제1사판(172)이 회전과 함께 경사각이 가변될 때 그 일부를 관통시키기 위한 홀(180a)이 형성된 지지부재(180);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 가변형 사판식 압축기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 동력전달용부재(150)는, 중앙부는 상기 구동축(140)을 관통시키기 위한 관통공(150a)이 형성됨과 아울러, 상기 관통공(150a)의 내주면에는 상기 동력전달용 키(152)가 수용되는 수용홈(150b)이 형성되고, 그 외주면에는 연결홈(150d)이 형성됨을 특징으로 하는 가변형 사판식 압축기.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1사판(172)은, 그 일단면 중앙부에 상기 동력전달용부재(150)가 삽입되는 삽입공(172a)이 관통된 동력전달편(172b)이 돌출되게 형성되고, 상기 동력전달편(172b)의 외주면에는 상기 동력달용 핀(154)이 관통되는 연결공(172c)이 형성되며, 타단면의 일측에는 외향 돌출된 경사면(172d)을 형성하되, 상기 경사면(172d)의 중앙부에는 상기 지지부재(180)에 끼움되는 돌기(172e)가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 가변형 사판식 압축기.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제1사판(172)의 상기 타단면에서, 구동축(140)을 중심으로 상기 경사면(172d)의 반대쪽에, 상기 제1사판(172)의 회전에 따른 최대 경사각을 결정하도록 경사각 결정면(172f)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 가변형 사판식 압축기.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 제2사판(174)은, 그 중앙부에 베어링(176)을 개재하여 상기 제1사판(172)의 동력전달편(172b)을 삽입시키기 위한 관통공(172a)이 형성됨을 특징으로 하는 가변형 사판식 압축기.
6. 제1항 내지 제3항에 있어서,

   상기 지지부재(180)는, 그 후면에 스러스트 베어링(184)을 개재하여 구비되되, 그 중앙부는 상기 제1사판(172)의 일부가 수용될 수 있도록 홀(180a)이 형성되고, 일단면에는 상기 제1사판(172)의 경사면(172d)에 형성된 돌기(172e)를 삽입시켜 경사면(172d)과 접촉하여 지지하도록 그 중간부에 삽입홈(182a)이 형성된 한쌍의 지지돌기(182)가 돌출 형성됨을 특징으로 하는 가변형 사판식 압축기.