KR100748140B1

KR100748140B1 - 가변용량 사판식 압축기의 구동축 지지용 스러스트 베어링지지구조

Info

Publication number: KR100748140B1
Application number: KR1020010038757A
Authority: KR
Inventors: 안휴남
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2001-06-30
Filing date: 2001-06-30
Publication date: 2007-08-09
Also published as: DE60117729D1; JP3728533B2; EP1270942A3; PT1270942E; JP2003028058A; US6568312B2; US20030000378A1; KR20030002024A; EP1270942A2; DE60117729T2; EP1270942B1

Abstract

본 발명은 자동차용 공기조화장치에 적용되는 가변 사판식 압축기에 관한 것으로서, 특히 가변용량 사판식 압축기의 구동축을 축방향으로 지지하는 스러스트 베어링 지지구조에 있어서 고정레이스와 구동레이스간의 내외경, 두 레이스와 실린더의 보어 및 구동축 외경의 크기별 상관관계를 구체화한 가변용량 사판식 압축기의 구동축 지지용 스러스트 베어링 지지구조에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은 고정레이스(82) 내경(d3)과 구동축(20) 외경(d2)과의 간극(Lr1)을 고정레이스(82) 외경(D3)과 센터보어면(4a)과의 간극(Lr2)보다 크게 한 다음식,

Lr1＞Lr2를 만족하는 것을 특징으로 한다.

차량, 자동차, 공기조화장치, 에어컨, 사판식 압축기, 가변용량 사판식 압축기, 스러스트 베어링, 레이스, variable displacement swash plate type compressor

Description

가변용량 사판식 압축기의 구동축 지지용 스러스트 베어링 지지구조{STRUCTURE FOR SUPPORTING THRUST BEARING FOR DRIVE SHAFT SUPPORTER OF VARIABLE DISPLACEMENT SWASH PLATE TYPE COMPRESSOR }

도 1은 일반적인 가변용량 사판식 압축기의 구성도

도 2는 도 1의 A부 상세도

도 3은 종래 가변용량 사판식 압축기의 문제점을 설명하기 위한 도면

도 4는 본 발명에 따른 가변용량 사판식 압축기의 구성도

도 5는 도 3의 B부 상세도

도 6은 도 4의 요부 상세도

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

4 ; 센터보어 4a ; 센터보어면

20 ; 구동축 58 ; 스러스트 베어링

64 ; 탄성부재 80 ; 구동레이스

82 ; 고정레이스 d1 ; 구동레이스의 내경

D1 ; 구동레이스의 외경 d2 ; 구동축의 외경

d3 ; 고정레이스의 내경 D3 ; 고정레이스의 외경

Lf1 ; 구동축 외경과 구동레이스 내경과의 간극

Lf2 ; 구동레이스 외경과 센터보어면과의 간극

Lr1 ; 구동축의 외경과 고정레이스 내경과의 간극

Lr2 ; 고정레이스 외경과 센터보어면과의 간극

본 발명은 자동차용 공기조화장치에 적용되는 가변 사판식 압축기에 관한 것으로서, 특히 가변용량 사판식 압축기의 구동축을 축방향으로 지지하는 스러스트 베어링 지지구조에 있어서 고정레이스와 구동레이스간의 내외경, 두 레이스와 실린더의 센터보어 및 구동축 외경의 크기별 상관관계를 구체화한 가변용량 사판식 압축기의 구동축 지지용 스러스트 베어링 지지구조에 관한 것이다.

가변용량 사판식 압축기(variable displacement swash plate type compressor)는 사판의 경사각에 따라 피스톤 스트로크(piston stroke)를 증가 또는 감소시켜 토출되는 유체의 유량을 제어하는 압축기이다.

이러한 가변용량 사판식 압축기를 도 1을 참조하여 그 구성 및 작용을 설명하면, 가변 사판식 압축기(1)는 센터보어(4)와 그 주변에 방사상으로 형성된 다수의 실린더보어(cylinder bore)(6)를 갖는 실린더블록(2)을 가지며, 실린더블록(2)의 양측은 전방 하우징(8)과 후방 하우징(10)에 의해 밀폐된다. 실린더블록(2)과 전방 하우징(8)의 사이에는 기밀상태의 크랭크 실(12)이 구비되며, 실린더블록(2)의 후단부와 후방 하우징(10) 사이에는 밸브 플레이트(14)가 개재되고, 후방 하우 징(10)에는 냉매가스의 유출입을 위한 유출구 및 유입구, 흡입실(16) 및 토출실(18)이 각각 형성된다. 흡입실(16) 및 토출실(18)은 각기 흡입 및 토출 밸브 기구를 통해 개개의 실린더보어(6)와 냉매의 소통이 이루어진다. 구동축(20)은 전방 하우징(8)을 지나 실린더블록(2)까지 연장되도록 중심부에 배치되며, 또한 전방 하우징(8)과 실린더블록(2)에 장착된 레이디얼 베어링(22)에 의해 회전 가능하게 지지되며, 실린더보어(6)에 삽입된 구동축(20)의 일측 단부는 지지수단에 의해 축방향으로 지지되어 구동축(20)의 축방향 유동을 방지하게 된다. 실린더블록(2)과 전후방 하우징(8,10)은 관통볼트(24)로서 결합된다. 크랭크실(12)내에는 회전체(rotor)(26)가 구동축(20)과 함께 회전 가능하게 구동축(20)에 장착되며, 또한 회전체(26)는 구동축(20)과 함께 회전되도록 크랭크실(12)을 가로지르는 구동축(20)에 고정되게 장착된다. 사판(swash plate)(28)은 구동축(20)에 회전 가능하게 지지되며, 구동축(20)과 사판(28) 사이에는 구형 슬리브(spherical sleeve)가 개재될 수 있으며, 이 경우 사판(28)은 구형 슬리브의 외부 지지면에 회전 가능하게 지지된다. 도 1에서 사판(28)은 최대 경사각의 위치에 있으며, 이때 스프링(30)은 최대로 압축된 상태이고, 돌출부(32)의 스톱면(stop surface)(32a)은 회전체(26)와 접촉되므로 사판(28)의 경사각은 회전체(26)에 의해 제한된다. 또한 구동축(20)에는 스토퍼(34)가 제공되어 사판(28)의 최소 경사각이 제한된다.

그리고, 사판(28)과 회전체(26)는 힌지기구에 의해 연결되어 함께 회전하게 된다. 즉, 지지아암(36)이 회전체(26)의 한 측면으로부터 축을 따라 바깥방향으로 돌출되며, 아암(38)은 사판(34)의 한 표면으로부터 회전체(26)의 지지아암(36)쪽으 로 돌출된다. 지지아암(36)과 아암(38)은 핀(40)에 의해 서로 연결된다.

개개의 실린더보어(6)에는 피스톤(42)이 미끄럼 가능하게 배치되며, 각각의 피스톤(42)은 실린더보어(6)내에 미끄럼 가능하게 배치되는 몸통(44)과 브릿지부(46)를 갖는다. 피스톤(42)의 브릿지부(46)에는 리세스(recess)(48)가 형성되며, 이 리세스(48)에는 사판(28)의 외주 부분이 위치하게 된다. 반구형 슈들(50)은 피스톤(42)의 브릿지부(46)에 형성된 슈 포켓(shoe pocket)(52)에 배치되어 사판(28)의 외주 부분의 양면과 미끄럼 가능하게 맞물리게 된다. 따라서, 구동축(20)이 회전함에 따라 사판(28)도 회전하게 되며, 사판(28)의 회전운동은 슈들(50)을 통해 피스톤(42)의 왕복운동으로 전환된다. 피스톤(42)의 일측 단부에는 절취부(cutout portion)(54)가 형성되는데, 이 절취부(54)는 피스톤(42)이 하사점에 위치했을 때 사판(28)의 표면과 피스톤(42)의 몸통(44)이 서로 접촉되는 것을 방지하기 위한 것이다.

계속해서, 도 2를 참조하여 구동축을 축방향으로 지지하는 지지수단의 구성을 보면, 지지수단(56)은 실린더블록(2)의 센터보어(4)내에 위치하면서 구동축(20)의 일단부에 결합되는 스러스트 베어링(58)의 일측면에 밀접되게 결합되어 구동축(20)과 함께 회전되는 구동레이스(60)와, 스러스트 베어링(58)의 타측면에 밀접되게 결합되어 구동축(20)의 회전에 관계없이 고정상태를 유지하는 고정레이스(62)를 갖는다. 아울러 스러스트 베어링(58)을 포함한 두 레이스(60,62)를 축방향으로 지지하므로써 결국 구동축(20)을 지지하게 되는 탄성부재(64)를 갖는다.

상기한 구조를 갖는 압축기에서, 구동레이스(60)는 구동축(20)과 함께 회전되어야 하므로 그 내경(d1)과 구동축(20)의 외경(d2)이 거의 같아야 하고, 고정레이스(62)는 센터보어(4)내에서 고정상태를 유지해야하므로 그 외경(D3)이 센터보어(4)의 구경(d4)과 거의 같아야 한다. 하지만, 종래의 각 레이스는 고정레이스(62)의 내경(d3)과 구동축(20)의 외경(d2) 사이의 간극(Lr₁)이 고정레이스(62)의 외경(D3)과 센터보어면(4a) 사이의 간극(Lr₂)보다 작아, 도 3에서와 같이 고정레이스(62)의 조립시 최대 λ만큼 편심상태로 조립될 수 있어, 고정레이스(62)의 내주면과 구동축(20)의 외주면이 접촉(c)에 의한 마찰열이 발생하여 압축기의 내구성이 저하되는 문제가 발생되고, 상기 접촉부에 미세 마모입자가 발생하여 냉매의 흐름을 방해하여 냉방성능을 저하시키는 요인이 되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래 압축기에서 발생되는 상술한 문제점을 해결하기 위한 고정 및 구동레이스를 갖는 가변용량 사판식 압축기의 구동축 지지용 스러스트 베어링 지지구조를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 마찰소음을 줄이기 위한 설계요건을 갖는 가변용량 사판식 압축기의 구동축 지지용 스러스트 베어링 지지구조를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 각 레이스의 조립방향을 제시하는 가변용량 사판식 압축기의 구동축 지지용 스러스트 베어링 지지구조를 제공함에 있다.

제시된 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가변용량 사판식 압축기의 구동축 지지용 스러스트 베어링 지지구조는 고정레이스 내경과 구동축 외경과의 간극을 고정레이스 외경과 센터보어면과의 간극보다 크게 한 것에 특징이 있다.

또한, 구동레이스의 외주면과 센터보어면과의 간극을, 구동레이스 내주면과 구동축 외주면과의 간극에 비해 크게 하고, 고정레이스 외주면과 센터보어면과의 간극을, 고정레이스 내주면과 구동축 외주면과의 간극에 비해 작게 한 것에 특징이 있다.

또한, 구동레이스 외경을 고정레이스 외경보다 작게하고, 구동레이스 내경을 고정레이스 내경보다 작게 한 것에 특징이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 압축기의 구성도로서, 각 레이스 내·외경 및 센터보어, 구동축 외경간의 상관관계를 구체적으로 개선한 가변용량 사판식 압축기의 종단면도이다.

본 발명에 따른 가변용량 사판식 압축기는 통상의 구성과 같이 스러스트 베어링(58)의 양측에 구동레이스(80) 및 고정레이스(82)가 밀착되게 조립된다. 도면상 좌측에 위치하는 구동레이스(80)는 압축기의 구동축(20)과 함께 회전되고, 도면상 우측에 위치하는 고정레이스(82)는 탄성부재(64)의 단부에 밀착되어 구동축(20) 및 스러스트 베어링(58)을 동시에 지지하고 있다.

다만, 본 발명에서는, 구동레이스(80)는 구동축(20)과 함께 회전되고, 고정레이스(82)는 센터보어(4)내에 고정되어야 하므로 고정레이스(82), 구동레이스(80)의 내·외경과 구동축(20)의 외경, 구동축(20)이 삽입되는 센터보어(4) 구경(d4)간 의 상관관계에 변화를 주고 있다.

도 5에 도시되어 있듯이, 구동레이스(80)의 내경(d1)은 구동축(20)에 고정되도록 구동축(20)의 외경(d2)과 거의 동일한 치수로 되고, 고정레이스(82)의 내경(d3)은 구동축(20)의 외주면에 접촉되지 않도록 구동축(20)의 외경(d2)에 비해 크게 형성된다. 따라서, 구동레이스(80)의 내경(d1)에 비해 고정레이스(82)의 내경(d3)이 크다(d1＜d3).

또한, 도 6에 도시되어 있듯이 구동레이스(80) 및 고정레이스(82)의 내·외경과 센터보어(4) 및 구동축(20)의 외경간의 상관관계는 다음을 만족해야 한다. 구동축(20)의 외경(d2)과 고정레이스(82)의 내경(d3)간의 간극을 Lr1 이라 하고, 고정레이스(82)의 외경(D3)과 센터보어면(4a)간의 간극을 Lr2라 하며, 구동축(20)의 외경(d2)과 구동레이스(80)의 내경(d1)간의 간극을 Lf1 이라 하고, 상기 구동레이스(80)의 외경(D1)과 센터보어면(4a)간의 간극을 Lf2 라 할 때, 이들간의 상관관계는 Lr1＞Lr2, Lf2＞Lf1 가 된다.

따라서, 고정레이스(82)는 구동축(24)과 접촉되지 않아 구동축의 원활한 회전이 가능하며, 구동레이스(80)는 센터보어면(4a)과 접촉되지 않아 자신의 원활한 회전이 가능하게 된다. 또한, 공통적으로 마찰부하가 발생하지 않기 때문에 압축기의 수명을 연장할 수 있으며, 소음발생을 억제할 수 있는 양호한 조건을 확보할 수 있게 된다.

그리고, 각 레이스(80,82)의 조립순서를 보면, 구동축(20)의 안쪽으로부터 바깥쪽을 향해 구동레이스(80), 스러스트 베어링(58), 고정레이스(82) 순으로 조립 이 되는데, 이때 구동레이스(80)와 고정레이스(82)는 그 형태가 유사하기 때문에 구동레이스(80)와 고정레이스(82)의 조립을 반대로 하는 오조립이 발생할 수 있다. 따라서, 두 레이스의 외경을 육안으로 식별 가능하도록 크기를 달리하는 것이 바람직하다.

이를 위해, 구동레이스(80)의 외경(D1)과 고정레이스(82)의 외경(D3)중 어느 하나를 크게 하거나 작게하는 방법이 있는데, 구동레이스(80)의 외경(D1)보다 고정레이스(82)의 외경(D3)을 더 크게 하는 것이 바람직하다(D1＜D3).

따라서, 각 레이스를 구동축(20) 상에 조립할 때 두 레이스 간의 외경차가 육안으로 구별되어 올바른 조립방향이 제시되므로 오조립을 방지할 수 있는데, 예를 들면 외경이 구동레이스(80)에 비해 상대적으로 작은 고정레이스(82)를 구동축(20)에 먼저 조립하면 된다.

이상과 같은 본 발명의 가변용량 사판식 압축기는 고정레이스가 구동축에 접촉되지 않으므로 구동축의 원활한 회전이 가능하고, 마찰저항요소를 제거하므로써 압축기의 수명을 연장시키고, 두 레이스의 외경이 크기가 달라 육안식별이 가능하므로 조립방향을 정확하게 판단할 수 있으므로 조립을 편리하고 정확하게 할 수 있다.

Claims

센터보어의 주변에 복수의 실린더보어가 방사상으로 배열되게 형성된 실린더블록, 상기 실린더블록의 전·후방에 밀봉되게 결합되는 전·후방 하우징, 상기 전방 하우징과 실린더블록에 의해 지지되는 구동축, 상기 전방 하우징과 실린더블록에 의해 형성되는 크랭크실에 위치하면서 구동축에 결합되는 회전체, 상기 회전체와 힌지 결합되며 회전체 및 구동축과 함께 회전되면서 용량에 따라 회전각이 가변되는 사판, 상기 사판과 연결되어 실린더보어로 공급되는 냉매를 압축시키는 피스톤, 상기 구동축의 일측 단부에 결합되는 스러스트 베어링과 그 양측에 위치하는 구동레이스 및 고정레이스, 상기 구동축을 축방향으로 지지하여 구동축의 축방향 유동을 방지하는 탄성부재를 포함하는 가변용량 사판식 압축기에 있어서;

상기 고정레이스(82) 내경(d3)과 구동축(20) 외경(d2)과의 간극(Lr1)을 고정레이스(82) 외경(D3)과 센터보어면(4a)과의 간극(Lr2)보다 크게 한 다음식,

Lr1＞Lr2를

만족하는 것을 특징으로 하는 가변용량 사판식 압축기의 구동축 지지용 스러스트 베어링 지지구조.
제 1 항에 있어서,

상기 구동레이스(80) 내경(d1)과 구동축(20) 외경(d2)과의 간극(Lf1)을 구동레이스(80) 외경(D1)과 센터보어면(4a)과의 간극(Lf2)보다 작게 한, 다음식,

Lf2＞Lf1을

만족하는 것을 특징으로 하는 가변용량 사판식 압축기의 구동축 지지용 스러스트 베어링 지지구조.
제1 항에 있어서,

상기 구동레이스(80)의 외경(D1)을 상기 고정레이스(82)의 외경(D3)보다 작게 함과 함께 상기 구동레이스(80) 내경(d1)을 고정레이스(82) 내경(d3)보다 작게 한, 다음식,

D1＜D3, d1＜d3를

만족하는 것을 특징으로 하는 가변용량 사판식 압축기의 구동축 지지용 스러스트 베어링 지지구조.