KR100558705B1 - Wobble plate type compressor with variable displacement - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가변용량 사판식 압축기에 사용하기 적합한 사판을 제공하는 것으로, 내부에 방사상으로 배치되는 다수의 실린더보어를 갖는 실린더블록; 실린더블록의 전후방에 배치되는 하우징; 크랭크실의 압력을 조절하기 위한 압력조절수단; 하우징과 실린더블록에 회전가능하게 지지되는 구동축; 구동축에 장착되는 회전체; 회전체에 연결되고 또한 구동축에 미끄럼 가능하게 장착되어 랭크실의 압력변화에 따라 경사각이 변화되는 사판; 회전체와 사판 사이에 배치되어 사판의 경사각을 변화시키기 위한 힌지수단; 실린더보어 각각의 내부에 왕복가능하게 배치되는 다수의 피스톤; 사판의 회전운동을 피스톤들의 왕복운동으로 전환하기 위한 다수의 슈; 및 구동축을 수용하도록 상기 사판을 관통하여 형성되며, 사판의 중심점을 지나는 중심축을 갖는 제1원기둥과 접면하여 이루어지는 제1내면 및 상기 제1원기둥의 중심축에 대해 일정각도를 이루는 중심축을 갖으며, 제1원기둥에 의해 형성된 중심 호울 중 사판의 제1내면의 일부를 포함하는 제2원기둥에 의해 형성되는 제2내면으로 형성되는 중심 호울을 포함하며, 이 결과 가공이 용이하며 따라서 사판 가공시의 시간과 비용을 절감할 수 있게 되며 또한 구동축과 사판의 마모를 최소화할 수 있게 된다.The present invention provides a swash plate suitable for use in a variable displacement swash plate compressor, comprising: a cylinder block having a plurality of cylinder bores disposed radially therein; A housing disposed before and after the cylinder block; Pressure adjusting means for adjusting the pressure of the crank chamber; A drive shaft rotatably supported by the housing and the cylinder block; A rotating body mounted to the drive shaft; A swash plate connected to the rotating body and slidably mounted to the drive shaft to change the inclination angle according to the pressure change of the rank chamber; Hinge means disposed between the rotating body and the swash plate to change the inclination angle of the swash plate; A plurality of pistons reciprocally disposed in each of the cylinder bores; A plurality of shoes for converting the rotational motion of the swash plate into the reciprocation of the pistons; And a first axis formed through the swash plate to accommodate the drive shaft, the first inner surface being in contact with the first cylinder having a central axis passing through the center point of the swash plate, and a central axis formed at an angle with respect to the central axis of the first cylinder. A center hole formed by a second cylinder formed by a second cylinder including a part of the first inner surface of the swash plate among the center holes formed by the first cylinder, and as a result, the processing is easy and thus the time for processing the swash plate This reduces the cost and cost and also minimizes the wear of the drive shaft and swash plate.
Description
도 1은 본 발명에 따른 가변용량 사판 압축기의 종단면도,1 is a longitudinal sectional view of a variable displacement swash plate compressor according to the present invention;
도 2a는 도 1에 도시된 압축기에 사용하기 위한 사판의 가공방법을 나타내는 단면도, 2A is a cross-sectional view showing a method of processing a swash plate for use in the compressor shown in FIG. 1;
도 2b는 사판의 다른 실시예를 나타낸 단면도,Figure 2b is a cross-sectional view showing another embodiment of the swash plate,
도 3은 종래의 가변용량 사판식 압축기에서 사판주위의 구성요소들을 보여주는 단면도.Figure 3 is a cross-sectional view showing the components around the swash plate in a conventional variable displacement swash plate compressor.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
42;사판90;중심 호울42; swash
92;중심축93;제1내면92;
94;제2내면96;제1원기둥94; second
98;제2원기둥98; second cylinder
본 발명은 가변용량 사판식 압축기에 관한 것으로, 상세히는 사판을 구동축 에 장착하기 위한 사판의 중심 호울의 형성에 관한 것이다.The present invention relates to a variable displacement swash plate type compressor, and more particularly, to the formation of a central hole of a swash plate for mounting a swash plate to a drive shaft.
차량 에어컨 시스템에 사용하기 위한 가변용량 사판식 압축기(variable capacity swash plate type compressor)는 잘 알려진 것으로서, 이 유형의 압축기에서는 사판의 경사각을 변화시킴으로써 압축기의 용량을 제어할 수 있게 된다.Variable capacity swash plate type compressors for use in vehicle air conditioning systems are well known, and in this type of compressor, the capacity of the compressor can be controlled by varying the inclination angle of the swash plate.
이해를 돕기 위해 도 3을 참조하면, 가변용량 사판식 압축기는 사판(1), 압축기의 중심축상에 배치되는 구동축(3)과 이 구동축(3)에 회전 가능하게 장착되는 구형 슬리브(spherical sleeve)(2)를 갖는다. 사판(1)은 구형 슬리브(2)의 외부 지지면(2a)상에 회전 가능하게 지지되며, 구동축(3)의 일단은 전방하우징(5)에 지지되고 타단은 실린더블록(4)에 지지된다.Referring to FIG. 3 for clarity, the variable displacement swash plate compressor includes a
회전체(rotor)(6)는 상기 구동축(3)상에 고정되어 전방하우징(5)에 설치된 스러스트 베어링(7)에 의해 회전 가능하게 지지된다.A
또한 힌지기구를 이루는 제1아암부재(8)가 회전체(6)로부터 돌출되며 장방형 호울이 형성된 제2아암부재(9)는 사판(1)으로부터 돌출되어 핀(10)에 의해 힌지 결합된다. 그리하여 압축기가 구동되면 구동축(3)의 회전력이 회전체(6)에 전달되고 이에 따라 사판(1)도 함께 회전하게 되며, 이때 핀(10)이 장방형 호울(11)을 따라 상하방으로 이동하면서 사판(1)의 경사각을 가변시켜 피스톤(12)의 행정길이를 변화시킴으로써 압축기 용량을 가변시키게 된다.In addition, the
사판(1)의 외주부의 양측면에서 사판(1)은 반구형 슈들(13)과 맞물리게 되어 사판(1)의 회전운동은 피스톤(12)의 해당 실린더실 내에서의 왕복운동으로 전환된다.On both sides of the outer circumference of the
상술한 구조를 가진 압축기에서, 구형 슬리브(2)는 사판(1)을 지지하기 위한 지지면으로서 작용하는 구형 외면(outer spherical surface)(2a)을 갖게 되며, 이 구형 슬리브(2)의 구형 외면에 따라 사판(1) 또한 구형 내면(14)이 제공되어야 한다. 따라서, 구형 슬리브(2)와 사판(1)에 곡면을 이루는 중심 호울을 가공해야 하는 복잡한 작업 과정이 요구되며 또한 많은 시간과 에너지를 요구하게 되어 비용을 상승시키는 원인이 된다.In the compressor having the above-described structure, the
이 문제에 대한 한 해결책으로서, 미국 특허번호 제5,125,803호를 들 수 있는데, 이 특허에 의하면, 두 개의 중심축을 갖는 원뿔형태의 구멍을 사판의 중심부에 교차 형성하여 이 구멍 내부에 환상 에지부(annular edge portion)을 형성함으로써, 이 환상 에지부가 구동축과 접촉하면서 사판의 회전 경사운동을 지지하도록 되어 있다.One solution to this problem is U.S. Patent No. 5,125,803, which states that a conical hole having two central axes intersects at the center of the swash plate to form an annular edge inside the hole. By forming the edge portion, the annular edge portion is adapted to support the rotational inclination motion of the swash plate while being in contact with the drive shaft.
그러나, 이 특허에서 개시하고 있는 사판의 중심 호울의 제1 및 제2 내면들이 교차되는 환상 에지부는 날카로운 형상을 지니게 됨으로 인해 구동축과 사판의 환상 에지부가 접촉되는 지점에서 구동축과 사판 모두에 비정상적인 마모를 일으키게 된다. 또한 사판의 중심 호울을 형성하는 작업이 복잡하여 많은 노력과 시간을 요하게 된다.However, the annular edge portion where the first and second inner surfaces of the central hole of the swash plate disclosed in this patent intersect has a sharp shape, thereby causing abnormal wear on both the drive shaft and the swash plate at the point where the driving shaft and the annular edge portion of the swash plate contact each other. Will be raised. In addition, the work of forming the central hole of the swash plate is complicated, which requires a lot of effort and time.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 가변용량 사판식 압축기에서, 발생되는 상술한 문제점을 해결하기 위한 피스톤을 갖는 사판식 압축기를 제공함에 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a swash plate compressor having a piston for solving the above-mentioned problems caused in the conventional variable displacement swash plate compressor.
본 발명의 다른 목적은 가변용량 사판식 압축기에 사용하기 적합한 사판을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a swash plate suitable for use in a variable displacement swash plate compressor.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 그 내부에 방사상으로 배치되는 다수의 실린더보어를 갖는 실린더블록; 상기 실린더블록의 전후방에 배치되는 하우징; 크랭크실의 압력을 조절하기 위한 압력조절수단; 상기 하우징과 상기 실린더블록에 회전가능하게 지지되는 구동축; 상기 구동축에 장착되는 회전체; 상기 회전체에 연결되고 또한 상기 구동축에 미끄럼 가능하게 장착되어 상기 크랭크실의 압력변화에 따라 경사각이 변화되는 사판; 상기 회전체와 상기 사판 사이에 배치되어 상기 사판의 경사각을 변화시키기 위한 힌지수단; 상기 실린더보어 각각의 내부에 왕복가능하게 배치되는 다수의 피스톤; 상기 사판의 회전운동을 상기 피스톤들의 왕복운동으로 전환하기 위한 다수의 슈; 및 상기 구동축을 수용하도록 상기 사판을 관통하여 형성되며, 상기 사판의 중심점을 지나는 중심축을 갖는 제1원기둥과 접면하여 이루어지는 제1내면 및 상기 제1원기둥의 중심축에 대해 일정각도를 이루는 중심축을 갖으며, 상기 제1원기둥에 의해 형성된 중심 호울 중 상기 사판의 제1내면의 일부를 포함하는 제2원기둥에 의해 형성되는 제2내면으로 형성되는 중심 호울을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve this object, the present invention is a cylinder block having a plurality of cylinder bores disposed radially therein; A housing disposed before and after the cylinder block; Pressure adjusting means for adjusting the pressure of the crank chamber; A drive shaft rotatably supported by the housing and the cylinder block; A rotating body mounted to the drive shaft; A swash plate connected to the rotating body and slidably mounted to the driving shaft to change an inclination angle according to a pressure change of the crank chamber; Hinge means disposed between the rotator and the swash plate to change the inclination angle of the swash plate; A plurality of pistons reciprocally disposed in each of the cylinder bores; A plurality of shoes for converting rotational motion of the swash plate into reciprocating motion of the pistons; And a first inner surface formed through the swash plate to accommodate the driving shaft, the first inner surface being in contact with the first cylinder having a central axis passing through the center point of the swash plate, and a central axis formed at a predetermined angle with respect to the central axis of the first cylinder. And a center hole formed by a second inner surface formed by a second cylinder including a part of the first inner surface of the swash plate among the center holes formed by the first cylinder.
이에 의하면 사판의 가공이 용이하며 따라서 사판 가공시의 시간과 비용을 절감할 수 있게 되며 또한 구동축과 사판의 마모를 최소화할 수 있게 된다.According to this, it is easy to process the swash plate, and thus it is possible to reduce the time and cost of the swash plate processing and to minimize the wear of the driving shaft and the swash plate.
도 1은 본 발명에 따른 벤딩 모멘트를 최소화하기 위한 기구를 갖는 압축기, 일예로서 가변용량 사판식 압축기의 종단면도로서, 가변용량 사판식 압축기(variable capacity swash plate type compressor)(20)는 다수의 실린더보어(bore)(24)를 갖는 실린더블록(22), 전방하우징(26), 및 후방하우징(28)을 갖는다. 실린더블록(22)의 양단부는 각기 전방하우징(26)과 후방하우징(28)에 의해 밀봉되도록 결합되며, 실린더블록(22)과 후방하우징(28)사이에는 밸브 플레이트(valve plate)(30)가 개재된다. 실린더블록(22)과 전방하우징(26)은 기밀된(air-tight sealed) 크랭크실(32)을 정하게 된다. 구동축(34)은 전방하우징(26)을 지나 실린더블록(22)에 까지 연장되도록 배치되며, 또한 레이디얼 베어링(35,36,37)에 의해 회전가능하게 지지된다. 실린더블록(22)과 전.후방하우징(26,28)은 장축의 나사(38)에 의해 서로 결합된다.1 is a longitudinal sectional view of a compressor having a mechanism for minimizing a bending moment, for example a variable capacity swash plate compressor, in which a variable capacity swash
회전체(rotor)(40)는 구동축(34)과 함께 회전되도록 크랭크실(32)에 위치된 구동축(34)에 고정되게 장착된다. 회전체(40)는 전방하우징(26)의 내부의 단부(inner end)에 설치된 스러스트 베어링(41)에 의해 지지된다. 사판(swash plate) (42)은 구동축(34)에 회전가능하게 지지된다. 도 1에서 사판(42)은 최대 경사각의 위치에 있으며, 이때 스프링(44)은 최대로 압축된 상태이고, 돌출부(46)의 스톱면(stop surface)(46a)은 회전체(40)와 접촉하게 되므로 사판(42)의 경사각은 회전체(40)에 의해 제한된다. 사판(42)의 최소 경사각은 사판(42)이 구동축(34)에 설치된 스토퍼(39)와 접촉함에 의해 제한된다.The
사판(42)과 회전체(40)는 힌지기구에 의해 연결되어 사판(42)은 회전체(40)와 함께 회전하게 된다. 즉, 지지아암(48)이 회전체(40)의 한 측면으로부터 축을 따라 바깥쪽으로 돌출되며, 아암(50)은 사판(42)의 한 표면으로부터 회전체(40)의 지지아암(48)쪽으로 돌출된다. 지지아암(48)과 아암(50)은 핀(52)에 의해 서로 연결되는데, 핀(52)은 회전체(40)의 지지아암(48)을 관통하여 형성된 핀 호울(54)과 사판(42)의 아암(50)을 관통하여 길게 형성된 대략 장방형의 호울(56)을 통해 연장된다. 이와 같이 회전체(40)와 사판(42)은 서로 힌지 결합되어 장방형 호울(56)내에서의 핀(52)의 미끄럼운동에 의해 사판(42)의 경사각이 변화하게 되고, 그에 따라 압축기의 용량이 변하게 된다.The
각각의 피스톤(58)은 대응 실린더보어(24)내에 미끄럼 가능하게 배치되는 실린더 형상의 헤드부(60)와 실린더보어(24)외부에 위치되는 U자 형상의 지지부(62)를 갖는다. 지지부(62)에는 리세스(recess)(64)가 제공되며, 이 리세스(64)에는 반구형상의 슈포켓(shoe pocket)(66) 한 쌍이 형성되어 각각에는 반구 형상의 슈(68)가 미끄럼 가능하게 안착된다. 사판(42)의 외주부의 양측면에서 사판(42)은 슈들(68) 각각의 내면과 미끄럼 가능하게 맞물리게 되고, 따라서 사판(42)은 지지부(62)와도 맞물리게 된다. 이러한 맞물림에 의해 사판(42)의 회전운동은 개개의 피스톤(58)의 왕복운동으로 전환된다.Each
후방하우징(28)은 냉매 가스의 유입 및 유출을 위한 유입구(70)와 유출구(72), 흡입실(74) 및 토출실(76)을 갖는다. 개개의 실린더보어(24)는 밸브 플레이트(30)에 형성된 흡입구(78) 및 토출구(80)를 통해 각기 흡입실(74) 및 토출실(76)과 소통이 된다. 각각의 흡입구(78)는 흡입밸브(82)에 의해 폐쇄되며 흡입밸브(82)는 피스톤(58)의 왕복 운동에 따라 흡입구(78)를 개폐한다. 각각의 토출구(80)는 토출밸브(84)에 의해 폐쇄되며 토출밸브(84)는 피스톤(58)의 왕복 운 동에 따라 토출구(80)를 개폐한다. 리테이너(retainer)(86)는 토출밸브(84)의 개방되는 정도를 제한한다.The
압축기(20)에는 조절밸브(88)가 제공되어 크랭크실(32)내의 압력수준을 조절함으로써 사판(42)의 경사각을 변화시키게 된다.The
도 2a는 본 발명에 따른 도 1에 도시된 압축기에 사용하기 위한 사판의 일예로서 사판을 가공하는 방법을 보여주는 도면이다. 도 2a에 도시된 바와 같이 사판(42)은 최대 경사각의 위치에 있다. 중심 호울(90)은 사판을 관통하여 형성된다. 중심축(92)은 사판(42)의 축상 단부면들에 수직이며 사판(42)의 중심점을 지난다. 제1내면(93)은 제1원기둥(96)의 일부분에 해당하는데, 제1원기둥(96)은 각각 중심축(92)에 평행한 연장선들(100,102)에 의해 정해진다. 제1원기둥(96)의 지름은 구동축(34)의 지름과 같거나 약간 크다. Figure 2a is a view showing a method for processing a swash plate as an example of a swash plate for use in the compressor shown in Figure 1 according to the present invention. As shown in FIG. 2A, the
제2내면(94)은 제2원기둥(98)의 일부분에 해당하며, 제2원기둥(98)은 제1원기둥(96)의 중심축(92)에 대해 일정 각도를 유지하는 중심축을 갖으며, 또한 제2원기둥(98)은 제1원기둥(96)에 의해 형성된 중심 호울 중 일측의 가장자리(도 2a에서 사판의 오른쪽 단부면에 형성된 가장자리)와 접면하거나 부분적으로 겹치는 연장선들(104,106)에 의해 정해진다. 제2원기둥(98)의 지름은 역시 구동축(34)의 지름과 같거나 약간 크며 제2원기둥(98)의 지름은 제1원기둥(96)의 지름과 같거나 크다. The second
사판(42)은 구동축(34)과 접촉하는 부분을 지점(P)으로 하여 구동축(34)을 따라 이동하면서 경사각을 변화시키게 된다. 중심 호울(90)의 우측 모서리는 곡면 처리하는 것이 마모방지를 위해 좋다.The
사판(42)의 중심 호울(90)을 가공하기 위해서는 사판(42)의 중심축(92) 주위에 일정한 원형의 단면 형상을 갖는 호울을 미리 형성한다. 그런 다음 사판(42)을 가상의 수직선에 대해 최대 경사각만큼 기울어진 상태로 척(chuck)(도시 되지 않음)에 물린다. 척은 중심축 주위를 회전하게 되고 동시에 절삭 공구를 제1원기둥(96)을 정하는 연장선들(100,102)중 어느 한 연장선을 따라 축방향으로 이동시키면 제1내면(93)의 형성이 완료된다. 다음으로 절삭공구를 제2원기둥(98)을 정하는 연장선들(104,106)중 어느 한 연장선을 따라 축방향으로 이동시키면 제2내면(94)의 형성이 완료된다. 이와 같이 본 발명에 따르면 사판(42)의 중심 호울은 용이하게 형성된다.In order to process the
도 2b는 본 발명에 따른 도 1에 도시된 압축기에 사용하기 위한 사판의 다른 예로서 도 2a의 사판과 다른 점은 함몰부(111)가 형성되었다는 것이고, 그 외의 것은 도 2a와 동일하므로 같은 것에 대해서는 같은 참조번호를 붙였다. 따라서 도 2b에서 함몰부(111)를 형성한다는 것을 제외하고는 사판에 중심 호울을 형성하는 방법은 도 2a와 동일하므로 설명의 중복은 피하겠다. 다만, 사판에 함몰부를 형성하는 이유 및 방법에 대해서는 이 출원 명세서의 일부로서 인용하는 본 출원인이 출원한 특허 출원번호 제98-48041호(1998.11.10. 출원, 발명의 명칭 "압축기에 사용하기 위한 피스톤") 및 특허 출원번호 제98-48043호(1998.11.10. 출원, 발명의 명칭 "가변용량 사판식 압축기")에 자세히 설명되어 있다.2B is another example of the swash plate for use in the compressor shown in FIG. 1 according to the present invention, which is different from the swash plate of FIG. 2A in that the
상술한 함몰부(111)는 사판(42)이 최소 경사각 위치에 있을 때 접촉점(P)가 사판(42)의 중심쪽으로 이동함으로 인해 사판(42)이 편심되는 것을 방지하고 전체적인 무게중심이 일정하여 사판(42)의 내구성 향상에 도움을 주게 된다.The
상술한 구조를 갖는 압축기의 작용을 설명하면, 구동축(34)이 회전할 때 힌지기구를 통해 일정한 경사각을 갖는 사판(42) 또한 회전하게 되고, 따라서 슈들(68)을 통해 사판(42)의 회전운동은 피스톤(58)들의 개개의 실린더보어(24)들내에서의 왕복운동으로 전환된다. 그에 따라 냉매가스는 후방하우징(28)의 흡입실(74)로부터 개개의 실린더보어(24)로 유입되어 피스톤(58)의 왕복운동에 의해 압축된다. 압축된 냉매 가스는 개개의 실린더보어(24)로부터 토출실(76)로 토출된다.Referring to the operation of the compressor having the above-described structure, when the
이 때, 개개의 실린더보어(24)로부터 토출실(76)로 토출되는 냉매 가스의 양은 크랭크실(32)의 압력 수준을 조정하는 조절밸브(88)에 의해 조절된다. 즉, 증발기의 부하가 증가하면 흡입실(74)내의 압력(Psc)이 높아지게 되고 그에 따라 조절밸브(88)는 토출실(76)로부터 크랭크실(32)로 이동되는 냉매 가스를 차단시키게 되므로 크랭크실(32)의 압력 수준(Pcc)은 낮아지게 된다. 크랭크실(32)의 압력 수준이 낮아질 때, 각각의 피스톤(58)에 작용하는 후방 압력이 감소하게 되고, 따라서 사판(42)의 경사각은 증가하게 된다. 다시 말해서, 힌지 수단을 이루는 핀(52)은 장방형 호울(56)을 따라 장방형 호울(56)의 하단부 쪽으로 미끄럼 이동된다. 따라서, 사판(42)은 스프링(44) 힘에 대항하여 압축기의 전방으로 이동된다. 이와 같이 사판(42)의 경사각은 증가하게 되고, 그 결과 개개의 피스톤(58)의 행정길이가 연장되게 되어 압축기의 압축용량이 증가하게 된다.At this time, the amount of the refrigerant gas discharged from the individual cylinder bores 24 to the
반면, 증발기의 부하가 감소하면 흡입실(74)내의 압력(Psc)이 저하되고 그에 따라 조절밸브(88)가 개방되어 토출실(76)의 압축된 냉매 가스를 크랭크실(32)로 공급하게 되므로 토출실(76)의 압력 수준(Pdc)은 높아지게 된다. 크랭크실(32)의 압력 수준이 높아짐에 따라 각각의 피스톤(58)에 작용하는 후방 압력은 증가하게 되고, 따라서 사판(42)의 경사각은 감소하게 된다. 즉, 힌지 수단을 이루는 핀(52)은 장방형 호울(56)을 따라 장방형 호울(56)의 상단부 쪽으로 미끄럼 이동된다. 따라서, 사판(42)은 압축기의 후방으로 이동되고 그에 따라 사판(42)의 경사각은 감소하게 된다. 결과적으로 피스톤(58)의 행정길이가 짧아지게 되어 압축기의 압축용량이 감소된다.On the other hand, when the load of the evaporator decreases, the pressure Psc in the
본 발명에 따른 가변용량 사판식 압축기에 사용하기 위한 사판의 중심 호울은 용이하게 형성되므로 제조비용 및 시간을 절감할 수 있다.
The center hole of the swash plate for use in the variable displacement swash plate compressor according to the present invention can be easily formed, thereby reducing the manufacturing cost and time.
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