KR100699940B1 - 용량 가변형 사판식 압축기의 사판 지지구조 - Google Patents

Abstract

개시된 본 발명에 의한 용량 가변형 사판식 압축기의 사판 지지구조는, 압축기의 구동축에 축방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되는 구형 슬리브와, 사판과 결합되며 슬리브의 외주에 배치되는 원통형 보어를 갖춘 저널과, 슬리브에 대한 저널의 선회운동을 가능하도록 하기 위해 슬리브와 저널을 연결하는 한 쌍의 핀을 포함하여 이루어진다. 슬리브는 그의 최대부위 외경이 저널의 내경(원통형 보어의 지름)보다 작게 형성되어 슬리브의 외주면과 저널의 원통형 보어 내주면 사이에는 소정의 간극이 형성된다. 이에 의하면, 슬리브와 저널이 서로 접촉하지 않고 핀에 의해 연결되기 때문에, 슬리브 및/또는 저널의 접촉부위 등을 정밀 가공할 필요가 없으며, 또한 별도의 평탄면부의 가공이 필요없다. 따라서, 슬리브 및 저널의 가공을 용이하게 할 수 있다. 그리고, 상기와 같이 슬리브와 저널이 서로 접촉하지 않기 때문에, 이 부위에 별도의 윤활을 할 필요가 없다.

압축기, 사판식압축기, 가변용량형압축기, 사판, 슬리브

Description

용량 가변형 사판식 압축기의 사판 지지구조{STRUCTURE FOR SUPPORTING SWASH PLATE OF VARIABLE CAPACITY SWASH PLATE TYPE COMPRESSOR}

도 1은 일반적인 용량 가변형 사판식 압축기를 나타낸 단면도,

도 2는 종래 다른 예에 의한 용량 가변형 사판식 압축기의 사판 지지 구조를 보인 단면도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용량 가변형 사판식 압축기의 사판 지지 구조를 보인 단면도,

도 4는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 측단면도, 그리고,

도 5a, 5b, 5c, 5d는 본 발명의 여러 다른 변형예를 각각 나타낸 도 4에 해당하는 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

5;구동축 100;슬리브

200;저널 120,220;핀공

210;원통형 보어 230;나사부

300;핀 400;간극

본 발명은 자동차 공조장치에 많이 사용되는 사판식 압축기에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 압축기의 구동축에 설치되는 사판(swash plate)을 구동축에 대하여 경사각 조절이 가능하도록 지지하는 용량 가변형 사판식 압축기의 사판 지지구조에 관한 것이다.

자동차 공조장치의 압축기로 많이 사용되고 있는 사판식 압축기는, 엔진의 동력을 전달받는 구동축에 경사지게 설치된 디스크 형상의 사판이 구동축에 의해 회전하고, 이 사판의 회전에 의하여 사판의 둘레를 따라 슈우를 개재하여 설치한 다수의 피스톤들이 실린더블록에 형성된 다수의 실린더보어 내부에서 직선 왕복운동함으로써, 냉매가스를 흡입/압축하여 배출하도록 구성된다.

용량 가변형 사판식 압축기는, 열부하에 따라 구동축에 설치된 사판의 경사각이 가변되도록 구성된 것으로, 이에 따라 피스톤의 왕복 이송량이 변화되면서 냉매 압축량이 조절된다.

상기와 같은 용량 가변형 사판식 압축기의 전형적인 한 예가 도 1에 단면도로 도시되어 있는 바, 이를 간단히 살펴보면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 용량 가변형 사판식 압축기는, 내주면에 길이 방향을 따라 평행하게 배설된 다수의 실린더보어(1a)를 가지는 실린더블록(1)과, 상기 실린더블록(1)의 전방에 밀폐 결합된 전방하우징(2)과, 상기 실린더블록(1)의 후방에 밸브 플레이트(3a)의 개재하에 밀폐 결합된 후방하우징(3)을 구비한다.

상기 전방하우징(2)에 의해 한정되는 크랭크실(4)에는 구동축(5)이 전방하우징(2)의 중심에 회전 가능하게 지지되어 있으며, 이 구동축(5)에는 러그 플레이트(6)와 사판(7)이 설치되어 있다. 상기 러그 플레이트(6)는 구동축(5)과 함께 회전하도록 되어 있으며, 상기 사판(7)은 구동축(5)에 소정 각도로 경사지게 끼워진 채로 그 일단이 상기 러그 플레이트(6)에 힌지기구(8)로 연결되어, 러그플레이트(6)와 함께 회전함과 동시에 구동축(5)을 따라 축방향으로 슬라이딩 이동되면서 그 경사각이 가변되도록 되어 있다.

또한, 상기 사판(7)의 외주에는 이 사판(7)의 회전에 따라 상기 실린더블록(1)의 각 실린더보어(1a) 내에서 왕복이동하는 다수의 피스톤(9)이 슈우(10)의 개재하에 일정간격을 두고 설치되어 있다.

그리고, 상기 후방하우징(3)에는 흡입실(11)과 배출실(12)이 각각 형성되어 있으며, 밸브 플레이트(3a)에는 흡입구(13)와 배출구(14)가 각각 형성되어 있다.

도면에서 미설명 부호 15 및 16은 상기 피스톤(9)의 왕복 이동에 따른 압력변화에 의하여 밸브 플레이트(3a)의 흡입구(13) 및 배출구(14)를 개폐하는 흡입리드 및 배출리드 이고, 부호 17은 상기 러그 플레이트(6)와 사판(7) 사이에 탄설되어 러그 플레이트(6)에 대하여 사판(7)을 탄력 지지하는 스프링 이며, 부호 18은 상기 크랭크실(4)과 흡입실(11)을 작동적으로 연통시킴으로써 실린더보어(1a) 내의 냉매 흡입압과 크랭크실(4) 내의 가스압과의 차압을 가변시켜 사판의 경사각이 조절되도록 하는 제어밸브이다.

이와 같은 용량 가변형 사판식 압축기는, 구동축(5)의 회전에 따라 함께 회전하면서 전후방향으로 요동운동하는 사판(7)에 의해 그 사판(7)에 슬라이딩 가능하게 장착된 피스톤(9)이 왕복운동함으로써 냉매 압축이 이루어지고, 크랭크실(4) 내의 압력과 실린더보어(1a) 내의 흡입압과의 차압에 대응하여 사판(7)의 경사각이 조절됨으로써 압축기 토출용량이 가변된다.

이러한 용량 가변형 사판식 압축기에 있어서, 사판(7)의 중앙부에 형성된 구동축 관통공은 사판(7)의 구동축(5)에 대한 반경 방향으로의 이동을 규제함과 동시에 그 사판(7)으로 하여금 구동축(5) 축선 방향으로의 슬라이드 이동을 수반한 경사운동을 안정적으로 할 수 있도록 하여야 하기 때문에, 그 내주면은 한편으로는 구동축(5)에 대한 사판(7)의 경사각 변위를 수용할 수 있는 형상이면서 다른 한편으로는 사판(7)의 각 변화된 경사위치에서 구동축(5)을 안정적으로 지지할 수 있는 형태를 가져야 한다.

이를 위하여, 종래에는 도 1에서 보는 바와 같이, 구동축(5)에 구형의 슬리브(20)를 습동 자재로 끼우고, 이 슬리브(20)를 구형의 내주면을 갖는 사판(7)의 구동축 관통공에 끼움으로써, 구형의 슬리브(20)와 사판(7)의 내주면이 구면 접촉하도록 하는 사판 지지구조를 채용하고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 용량 가변형 사판식 압축기의 사판 지지구조는, 슬리브(20)와 사판(7) 구동축 관통공간의 구면 결합을 위한 이들의 가공정밀도를 내기가 어렵고, 특히 사판의 구동축 관통공의 내주면을 구형으로 마무리하기 위한 가공이 어렵다고 하는 문제가 있다. 또한, 슬리브(20)와 사판구동축관통공의 구면 결합부분은, 냉매중에 미스트 형태로 함유된 오일이 부착하여 윤활성이 확보되어야 하는데, 슬리브(20)의 외주를 사판구동축관통공이 구면 상태로 막고 있기 때문에, 이 구면 결합부분에 오일 미스트가 유입, 부착하기 어렵다는 문제도 있다.

이러한 문제를 해결하고자 일본국 특개평 11-125176 호(1999년 05월 11일 공개)에서는, 도 2에서 보는 바와 같이, 구동축(5)에 축방향으로 슬라이딩 가능하게 끼워진 구형 슬리브(20)와, 사판(도시되지 않음)의 구동축 관통공에 결합되며 상기 슬리브(20)에 배치되는 저널(30)를 구비하는 사판 지지구조에 있어서, 상기 슬리브(20) 외주면의 상기 구동축(5)과 직교하는 위치에 한 쌍의 서로 평행한 평탄면부(25)를 형성하는 한편, 상기 저널(30)의 원통형 보어의 내주에 상기 슬리브(20)의 평탄면부(25)에 대응되는 한 쌍의 평행한 평탄면부(35)를 형성하여, 이들 평탄면부(25)(35) 끼리를 습동되게 접촉시키고, 이 습동부분에서 슬리브(20)와 저널(30)을 핀(40)으로 습동자재로 연결한 것을 특징으로 하는 사판 지지구조를 개시하고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 사판 지지구조는, 슬리브(20) 및 저널(30)에 평탄면부(25)(35)를 형성하여야 할 뿐만 아니라 이들 평탄면부(25)(35)가 습동되게 접촉되기 때문에 어느 정도의 정밀 가공이 요구되는 바, 여전히 가공상의 어려움이 존재한다. 또한, 이들 슬리브(20)와 저널(30)의 평탄면부(25)(35) 끼리를 습동 접속한 결합부분이 크랭크실을 향해 크게 개방되어 노출되어 있기 때문에, 이 부분의 윤활성 개선 효과를 어느 정도는 기대할 수 있으나, 상기 평탄면부(25)(35)가 습동접촉하는 구조이기 때문에, 윤활성의 개선에 한계가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 감안하여 안출한 것으로, 슬리브 및 저널의 정밀 가공이 필요없어 슬리브 및 저널의 가공작업을 용이하게 할 수 있는 용량 가변형 사판식 압축기의 사판 지지구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 슬리브와 저널의 습동 접촉부분이 없어 윤활이 필요없는 용량 가변형 사판식 압축기의 사판 지지구조를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 용량 가변형 사판식 압축기의 사판 지지구조는, 압축기의 구동축에 축방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되는 구형 슬리브와, 사판과 결합되며 슬리브의 외주에 배치되는 원통형 보어를 갖춘 저널과, 슬리브에 대한 저널의 선회운동이 가능하도록 하기 위해 슬리브와 저널을 연결하는 한 쌍의 핀을 포함하여 이루어진다.

슬리브는 그의 최대부위 외경이 저널의 내경(원통형 보어의 지름)보다 작게 형성되어 슬리브의 외주면과 저널의 원통형 보어 내주면 사이에는 소정의 간극이 형성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.

첨부한 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용량 가변형 사판식 압축기의 사판 지지 구조를 보인 단면도로서 저널, 슬리브 및 핀의 결합관계를 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 측단면도이며, 도 5a, 5b, 5c, 5d는 본 발명의 여러 다른 변형예를 각각 나타낸 도 4에 해당하는 단면도들이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 용량 가변형 사판식 압축기의 사판 지지구조는,

구동축(5)에 그 축방향으로 슬라이드 이동 가능하게 설치되는 구형 슬리브(100)와, 사판(도시되지 않음)에 결합되며 상기 슬리브(100)의 외주에 배치되는 원통형 보어(210)를 갖춘 저널(200)과, 상기 슬리브(100)와 저널(200)을 상기 슬리브(100)에 대한 저널(200)의 선회운동이 가능하도록 연결하는 한 쌍의 핀(300)을 구비한다.

상기 슬리브(100)의 대향하는 양측 중앙에는 상기 핀(300)이 삽입되는 핀공(120)이 각각 관통 형성되어 있다. 그리고, 상기 저널(200)에도 상기 슬리브(100)의 핀공(120)과 동일한 위치에 핀(300)이 삽입되는 핀공(220)이 관통 형성되어 있다. 또한 저널(200)의 외주에는 사판과의 결합을 위한 나사부(230)가 형성되어 있다.

상기 슬리브(100)는 그의 최대부위 외경(D1)이 상기 저널(200)의 내경(D2), 즉 원통형 보어(210)의 지름보다 약간 작게 형성된다. 이에 따라 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이, 슬리브(100)의 외주면과 저널(200)의 원통형 보어(210)의 내주면과의 사이에는 소정의 간극(400)이 형성된다.

상기 핀(300)은 상기 슬리브(100)와 저널(200)의 각 핀공(120)(220)을 관통하여 구동축(5)에 수직한 방향으로 삽입 설치되는 것에 의해 슬리브(100)와 저널(200)을 슬리브에 대한 저널의 선회운동이 가능하도록 연결한다. 이 때, 핀공에 삽입되는 핀(300)은 그 머리부가 외측으로 돌출되지 않도록 완전히 삽입되어야만 저널에 사판을 용이하게 결합시킬 수 있다.

이러한 핀(300)은 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 통상의 원통형 핀을 사용할 수도 있고, 또한, 도 5의 a,b,c,d에 나타낸 바와 같이, 여러 형태의 구조를 갖는 핀을 사용할 수 있으며, 그외에도 슬리브와 저널을 슬리브에 대한 저널의 선회운동이 가능하도록 연결할 수 있는 구조의 핀이면 어떤 형태이어도 무방하다. 여기서, 도 5a 및 도 5c에 나타낸 핀(300)은 핀의 저널 결합부와 슬리브 결합부의 직경이 서로 다르게 구성한 것, 즉, 슬리브 결합부의 직경이 작은 원통구조를 갖는 구조이고, 도 5b에 나타낸 핀(300)은 그의 저널 결합부에 탭을 내어 보다 견고하게 지지할 수 있도록 한 구조이다. 이 경우에 있어서, 핀(300)의 슬리브 결합부는 저널의 원활한 습동이 이루어지도록 하기 위하여 탭을 내지 않는다. 도 5d에 나타낸 핀(300)은 그 단부를 원추형 구조로 한 것이다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 사판 지지구조의 조립은, 먼저 슬리브(100)를 저널(200)의 원통형 보어(210)에 삽입하여 슬리브(100)와 저널(200)의 핀공(120)(220)을 일치시킨 상태에서 이 핀공(120)(220)에 핀(300)을 삽입하여 조립한 다음, 저널(200)의 외주 나사부(230)에 사판을 결합하고, 이와 같이 이루어진 조립체를 구동축(5)에 결합하여 최종적으로 조립한다.

여기서, 슬리브(100)의 외경이 저널(200)의 내경보다 약간 작게 형성되어 있기 때문에, 슬리브(100)의 외주면과 저널(200)의 원통형 보어(210)의 내주면 사이에는 소정의 간극(400)이 형성되며, 슬리브와 저널은 핀(300)에 의해서만 연결된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 사판 지지구조는, 압축기의 구동시 크랭크실과 토출실의 차압에 의해 구동축에 대한 사판의 경사각이 원활히 조절될 수 있 도록 하는 작용을 하는 바, 이 때, 슬리브와 저널이 핀에 의해 결합되어 있으므로, 저널이 사판과 일체로 회동할 때 슬리브면과 접동하지 않고, 핀을 지지점으로 해서 저널과 슬리브가 접동한다.

종래에는 저널과 슬리브가 습동 접촉되어 있어서 저널과 슬리브 사이를 적절히 윤활하는데 어려움이 있었으나 본 발명에 따르면 슬리브와 저널 사이에 소정의 간극이 확보되어 있으므로 별도의 윤활이 필요없다.

또한, 종래와 같이 저널과 슬리브를 밀착시켜 결합하기 위해서는 저널과 슬리브가 접하는 면을 정밀하게 가공해야 하는데, 본 발명에 의하면 저널과 슬리브 사이에 소정의 간극이 존재하므로 저널과 슬리브의 상대면을 정밀 가공하지 않아도 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 슬리브와 저널이 서로 접촉하지 않고 핀에 의해 연결되기 때문에, 슬리브 및/또는 저널의 접촉부위 등을 정밀 가공할 필요가 없으며, 또한 별도의 평탄면부의 가공이 필요없다. 따라서, 슬리브 및 저널의 가공을 용이하게 할 수 있다. 그리고, 상기와 같이 슬리브와 저널이 서로 접촉하지 않기 때문에, 이 부위에 별도의 윤활을 할 필요가 없다.

한편, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고, 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이며, 그와 같은 변형은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (1)

1. 압축기의 구동축에 설치되는 사판을 구동축에 대하여 경사각 조절이 가능하도록 지지하는 구조로서,

   상기 구동축에 축방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되는 구형 슬리브와, 상기 사판과 결합되며 상기 슬리브의 외주에 배치되는 원통형 보어를 갖춘 저널과, 상기 슬리브에 대한 상기 저널의 선회운동이 가능하도록 하기 위해 상기 슬리브와 상기 저널을 연결하는 한 쌍의 핀을 포함하여 이루어지며,

   상기 슬리브는 그의 최대부위 외경이 상기 저널의 내경(원통형 보어의 지름)보다 작게 형성되고, 이에 의해 상기 슬리브의 외주면과 저널의 원통형 보어 내주면 사이에 간극이 형성됨을 특징으로 하는 용량 가변형 사판식 압축기의 사판 지지구조.

Images