KR100792495B1

KR100792495B1 - 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조

Info

Publication number: KR100792495B1
Application number: KR1020070012568A
Authority: KR
Inventors: 이건호; 김학수; 김기범; 박익서; 안기정
Original assignee: 학교법인 두원학원; 주식회사 두원전자
Priority date: 2007-02-07
Filing date: 2007-02-07
Publication date: 2008-01-10

Abstract

본 발명은 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조에 관한 것으로서,

하우징과, 복수개의 실린더보어가 형성되어 있는 실린더 블럭과, 상기 실린더 블럭 또는 하우징에 대하여 회전이 가능하게 지지되는 구동축과, 상기 구동축에 대하여 경사각이 변할 수 있게 설치되는 사판과, 상기 실린더보어에 왕복이동이 가능하게 수용되는 피스톤을 포함하여 구성되는 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조에 있어서, 상기 구동축에는 사판 경사지지핀이 반경방향으로 연장되게 고정 설치되어 있고, 상기 사판에는 상기 구동축의 외경보다 큰 관통공이 형성되어 있으며, 상기 사판의 내부에는 상기 사판 경사지지핀의 반경방향 이동을 안내하는 경사 가이드 홈이 형성되어 있고, 상기 관통공을 가로질러서 가이드 봉이 고정 설치되어 있되, 상기 구동축에는 상기 가이드 봉이 관통한 상태로 이동하는 가이드 구멍이 형성되어 있고, 상기 가이드 봉에는 구동축과 사판 사이에 개재되는 탄성수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하므로, 러그 플레이트나 힌지기구 등이 생략될 수 있어 구조가 매우 간단하고 자체 무게도 크게 절감되며, 또한 간단한 구조에 의해 동력전달을 확실히 할 수 있고 압축기 작동시 사판의 헐거움도 방지할 수 있다는 이점이 있다.

압축기, 사판, 구동축, 경사지지, 핀, 실린더, 피스톤

Description

사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조{Assembly structure of drive shaft and swash plate for swash plate type compressor}

도 1은 종래 피스톤의 자전방지구조를 포함하는 용량 가변형 사판식 압축기를 나타내는 종단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조를 나타내는 사시도이다.

도 3a는 도 2의 분해 사시도이다.

도 3b는 도 3에서 내부 사판과 가이드 봉 사이의 결합예를 나타내는 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조를 나타내는 측단면도로서, (a)는 사판 최소 경사각시 구조를, (b)는 사판 최대 경사각시 구조를 나타낸다.

도 5는 본 발명에 따른 구동축과 사판의 연결구조를 포함하는 사판식 압축기의 종단면도이다.

※ 주요 도면부호의 설명

110 : 실린더 블럭

110a: 실린더보어

120 : 전방 하우징

130 : 후방 하우징

140 : 구동축

141 : 사판 경사지지핀

141a : 사판 경사지지핀의 로드

141b : 사판 경사지지핀의 접촉부

143 : 가이드 구멍

144 : 돌출편

150 : 사판

150a : 내부 사판

150b : 외부 사판

151 : 사판의 경사 가이드 홈

152 : 경사 가이드 홈의 마개

155 : 사판의 구동축 관통공

156 : 가이드 봉

160 : 탄성수단

170 : 이동와셔

200 : 피스톤

201 : 슈

1000 : 사판식 압축기

본 발명은 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 핀 형태로 구성함으로써 구조를 단순화하고 중량을 절감시킨 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조에 관한 것이다.

자동차용 공조장치의 압축기로 많이 사용되고 있는 일반적인 사판식 압축기는, 엔진의 동력을 전달받는 구동축에 일정한 경사각을 가진 디스크 형상의 사판이 고정되게 설치되어 구동축에 의해 회전하고, 상기 사판의 회전에 의하여 사판의 둘레를 따라 슈(shoe)를 개재하여 설치한 다수의 피스톤들이 실린더 블럭에 형성된 다수의 실린더보어 내부에서 직선 왕복운동함으로써 냉매가스를 흡입하고 압축하여 배출하도록 구성된다.

특히, 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 용량 가변형 사판식 압축기가 제안되고 있다.

이와 같은 종래의 대표적인 용량 가변형 사판식 압축기의 예가 한국등록특허공보 제0386912호(이하, '종래기술'이라 함)에 개시되어 있으며, 그 구조를 도 1에 도시하였다.

도시된 바와 같이, 종래기술의 용량 가변형 사판식 압축기는, 내주면에 길이 방향을 따라 평행하게 형성된 다수의 실린더보어(12a)를 가지는 실린더 블럭(12)과, 상기 실린더 블럭(12)의 전방에 밀폐 결합된 전방 하우징(11)과, 상기 실린더 블럭(12)의 후방에 밸브 플레이트(14)를 개재하여 밀폐 결합된 후방 하우징(13)으로 구성된다.

상기 전방 하우징(11)의 안쪽에는 사판실(15)이 마련되며, 이 사판실(15)을 관통하여 구동축(16)이 배치된다. 이를 위해, 구동축(16)의 일단은 전방 하우징(11)의 중심에 베어링을 개재하여 회전가능하게 지지되는 한편, 상기 구동축(16)의 타단은 실린더 블럭(12)의 중심축공에 회전이 가능하게 지지된다.

또한, 상기 구동축(16)에는 러그 플레이트(17)의 힌지기구(19)를 따라 이동하면서 경사각이 가변되는 사판(18)이 설치되어 있다.

그리고, 상기 후방 하우징(13)에는 토출실(27)과 흡입실(28)이 각각 형성되어 있으며, 후방 하우징(13)과 실린더 블럭(12) 사이에 개재되는 밸브 플레이트(14)에는 각 실린더보어에 대응하는 곳에 토출구(29)와 흡입구(31)가 각각 형성되어 있다.

상기 밸브 플레이트(14)에 형성된 각각의 토출구(29) 및 흡입구(31)에는 상기 피스톤(20)의 왕복운동에 따른 압력변화에 의하여 상기 토출구(29)와 흡입구(31)를 개폐시키기 위한 흡입밸브(30)와 배출밸브(32)가 구비된다.

한편, 상기 피스톤(20)은 상기 실린더보어(12a)를 따라 왕복하는 피스톤 헤드부(22)와, 사판(18)이 통과하는 피스톤 넥크(23)로 구성되어 있다. 그리고, 상기 넥크(23)에는 슈(21)를 수용하기 시트가 형성되어 있으며, 상기 슈(21)를 통해 사판(18)이 지나가게 된다.

이러한 구성에 따라, 구동축(16)이 회전하면 러그 플레이트(17)와 사판(18)이 회전하게 되고, 경사진 사판(18)이 슈(21)를 지나 회전함에 따라 피스톤(20)이 실린더보어(12a)를 따라 직선운동하게 된다.

그러나, 종래기술에 따른 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조는, 구동축(16)과 사판(18) 사이의 동력전달과 헐거움 방지를 위해, 러그 플레이트(17)와 힌지구조(19)가 채택되기 때문에 조립구조 및 압축기 내부구조가 복잡하고 자체 무게가 커지는 단점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 발명의 목적은 구조를 단순화시켜서 제조를 용이하게 하고 자체 무게를 절감시킨 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조는,

하우징과, 복수개의 실린더보어가 형성되어 있는 실린더 블럭과, 상기 실린더 블럭 또는 하우징에 대하여 회전이 가능하게 지지되는 구동축과, 상기 구동축에 대하여 경사각이 변할 수 있게 설치되는 사판과, 상기 실린더보어에 왕복이동이 가능하게 수용되는 피스톤을 포함하여 구성되는 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조에 있어서,

상기 구동축에는 사판 경사지지핀이 반경방향으로 연장되게 고정 설치되어 있고,

상기 사판에는 상기 구동축의 외경보다 큰 관통공이 형성되어 있으며, 상기 사판의 내부에는 상기 사판 경사지지핀의 반경방향 이동을 안내하는 경사 가이드 홈이 형성되어 있고, 상기 관통공을 가로질러서 가이드 봉이 고정 설치되어 있되,

상기 구동축에는 상기 가이드 봉이 관통한 상태로 이동하는 가이드 구멍이 형성되어 있고, 상기 가이드 봉에는 구동축과 사판 사이에 개재되는 탄성수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 가이드 구멍은 상기 구동축의 측면으로부터 연장 형성된 돌출편에 상하방향으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 돌출편과 가이드 구멍과 가이드 봉은 상기 구동축을 중심으로 각각 2개씩 대향되게 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 사판 경사지지핀은 반경방향의 로드와, 상기 로드의 단부에 가로질러서 형성되며 원통형으로 된 접촉부로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 로드는 구동축으로부터 멀어짐에 따라 가늘어지는 형상을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 탄성수단과 돌출편 사이에는 이동와셔가 개재되어 있는 것이 바람직하다.

상기 탄성수단은 용수철 스프링이나 접시 스프링으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 경사 가이드 홈은 사판의 외주면에서 개방되어 개구가 형성되어 있으며, 상기 개구에는 마개가 설치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 사판은, 상기 관통공과 가이드 봉이 배치되는 내부 사판과, 경사 가이드 홈이 형성되어 있으며 상기 내부 사판의 둘레에 결합되는 외부 사판으로 구성될 수 있다.

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

도 2 내지 도 5에, 본 발명의 실시예에 따른 구동축과 사판의 연결구조를 포함하는 사판식 압축기의 구성이 도시되어 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 사판식 압축기(1000)는, 내주면에 길이 방향을 따라 평행하게 형성된 복수개의 실린더보어(110a)를 가지고 있고 압축기의 외부를 구성하는 실린더 블럭(110)과, 상기 실린더 블럭(110)의 앞쪽 단 부에 배치되어 사판실(120a)을 형성하는 전방 하우징(120)과, 상기 실린더 블럭(110)과 전방 하우징(120)에 회전이 가능하게 지지되는 구동축(140)과, 내부에 토출실(132)과 흡입실(133)이 형성되어 있고 상기 실린더 블럭(110)의 뒤쪽 단부에 배치되어 있는 후방 하우징(130)과, 상기 실린더 블럭(110) 및 하우징에 대하여 회전운동하면서 경사각이 변할 수 있으며 판상으로 형성된 사판(150)과, 슈(201)를 개재하여 상기 사판(150)과 미끄럼 이동이 가능하게 결합되고, 실린더보어(110a) 내에서 왕복이동이 가능하게 수용되는 피스톤(200)을 포함하여 구성되어 있다.

상기 후방 하우징(130)에는 토출실(132)과 흡입실(133)이 각각 형성되어 있으며, 밸브 플레이트(131)에는 실린더보어(110a)와 토출실(132)을 연통시키는 토출구(131a), 및 실린더보어(110a)와 흡입실(133)을 연통시키는 흡입구(131b)가 각각 형성되어 있다.

또한, 상기 밸브 플레이트(131)에 형성된 토출구(131a) 및 흡입구(131b)에는, 상기 피스톤(200)의 왕복운동에 따른 압력변화에 의하여 상기 토출구(131a)와 흡입구(131b)를 개폐시키기 위한 흡입밸브와 배출밸브가 각각 구비된다.

다른 구성은 앞서 설명한 종래기술과 동일하므로, 중복되는 부분에 대한 설명은 생략하도록 한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 사판(150)에는 상기 구동축(140)의 외경보다 비교적 큰 관통공(155)이 형성되어 있어, 사판(150)이 구동축(140) 주위로 간섭이 없이 자유롭게 경사 이동하는 것이 가능하게 되어 있다.

그리고, 상기 구동축(140)에는 반경방향 바깥쪽으로 연장되도록 사판 경사지 지핀(141)이 고정 설치되어 있다. 즉, 상기 사판 경사지지핀(141)은 상기 구동축(140)의 외표면으로부터 반경방향으로 돌출되어 있다.

또한, 상기 사판(150)의 내부에는 상기 사판 경사지지핀(141)의 반경방향 이동을 안내하도록 경사 가이드 홈(151)이 형성되어 있다.

도 3에서, 상기 경사 가이드 홈(151)은 사판(150)의 외주면에서 개방되어 개구(151a)가 형성되어 있으나 폐쇄된 상태로 조립되어도 상관없다.

상기 개구(151a)가 형성된 경우에는 마개(152)가 설치되어 사판 경사지지핀(141)이 사판(140)의 외부로 노출되지 않도록 하는 것이 좋다. 더욱이, 상기 마개(152)에 의해 사판 경사지지핀(141)이 개구(151a)를 통해 돌출되는 것을 방지할 수 있고, 사판(140)의 무게중심이 구동축에 있도록 무게를 보충해주는 역할을 수행한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 사판(150)에는 개구(151a)를 사이에 두고 2개의 결합용 홈(158)이 형성되어 있고, 상기 결합용 홈(158)에 결합핀(159)을 삽입시켜서 마개(152)를 경사 가이드 홈(151)에 결합시킨다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 사판 경사지지핀(141)은 구동축 방향에서 바라볼 때 반경방향의 로드(141a)와, 상기 로드(141a)의 단부에 가로질러서 형성되며 원통형으로 된 접촉부(141b)로 구성되어 있다. 상기 로드(141a)와 접촉부(141b)는 용접 등에 의해 일체로 형성되어도 되고 억지 끼워맞춤 등에 의해 결합될 수도 있다.

이에 따라, 상기 사판 경사지지핀(141)이 상기 사판(150)의 경사 가이드 홈(151)을 따라 이동하되, 접촉부(141b)의 외측면이 경사 가이드 홈(151)에 접촉하면서 이동하게 되어 있다.

상기 로드(141a)는 구동축(140)으로부터 멀어짐에 따라 가늘어지는 형상을 갖고 있으므로 관통공(155)에서 구동축(140)과의 끼움 결합이 용이하게 되고 사판(150)과의 조립시 간섭이 최대한 회피될 수 있다.

한편, 상기 구동축(140)의 동력을 사판(150)에 전달하기 위해, 상기 사판(150)의 관통공(155)을 가로질러서 가이드 봉(156)이 고정 설치되어 있고, 상기 구동축(140)에는 상기 가이드 봉(156)이 통과하여 상대 이동하는 가이드 구멍(143)이 형성되어 있다. 상기 가이드 구멍(143)은 구동축(140) 방향으로 연장되는 장공의 형태를 갖는다.

특히, 상기 가이드 구멍(143)은 상기 구동축(140)의 측면으로부터 연장 형성된 돌출편(144)에 상하방향으로 형성되어 있는 것이 관통공(155) 내의 공간 활용에 유리하다.

또한, 상기 가이드 봉(156)에는 구동축(140)의 돌출편(144)과 사판(150) 사이에 개재되는 탄성수단(160)이 설치되어 있다. 상기 탄성수단(160)이 안착되도록 상기 돌출편(144)과 사판(150)의 탄성수단(160)이 접촉하는 부분이 평탄하게 형성되도록 하는 것이 좋다. 그리고, 도면에서는, 상기 탄성수단(160)이 용수철 스프링으로 구성되어 있으나 접시 스프링으로 구성될 수도 있다.

여기서, 상기 탄성수단(160)과 돌출편(144) 사이에는 이동와셔(170)가 개재되어 있어, 가이드 구멍(143)을 통한 가이드 봉(156)의 이동이 용이하게 된다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 돌출편(144), 가이드 구멍(143) 및 가이드 봉(156)은 상기 구동축(140)을 중심으로 각각 2개씩 대향되게 형성되어 있다.

물론, 상기 돌출편(144), 가이드 구멍(143) 및 가이드 봉(156)이 단일하게 설치될 수도 있겠으나 무게 중심을 맞추기가 곤란하여 회전시 편심으로 인한 진동발생의 우려가 높다.

한편, 도면에서는, 상기 사판(150)은 내부 사판(150a)과 내부 사판 둘레에 설치된 외부 사판(150b)으로 분리되어 결합되어 있다. 그러나, 사판(150)이 일체로 형성되어도 된다.

여기서, 사판(150)이 분리된 경우, 내부 사판(150a)에는 관통공(155)이 형성되어 있으며 가이드 봉(156)이 설치되고, 외부 사판(150b)에는 경사 가이드 홈(151)이 형성되도록 하는 것이 좋다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 가이드 봉(156)을 내부 사판(150a)에 설치하는 경우, 상기 내부 사판(150a)의 둘레에 홈(154)을 형성하고, 그 홈(154)의 바닥에 결합공을 형성하여 가이드 봉(156)을 견고하게 고정하면 된다.

결국, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 종래의 러그 플레이트 및 힌지기구가 없어도 사판(150)과 구동축(140)의 결합이 가능하게 된다.

즉, 압축기(100)의 작동시, 상기 사판(150)이 경사 가이드 홈(151)을 통해 상기 구동축(140)에 결합된 사판 경사지지핀(141)에 대하여 경사 이동이 가능하게 되어 있다.

이와 같은 경사 이동시, 상기 구동축(140)의 돌출편(144)에 형성된 가이드 구멍(143)을 통해 가이드 봉(156)이 이동하게 되어 있어, 회전동력이 전달되는 동시에 사판(150)의 헐렁거림이나 공회전이 방지된다.

이 경우, 상기 구동축(140)의 돌출편(144)에 형성된 가이드 구멍(143)의 길이방향 양단은 각각 사판(150)의 최소각 및 최대각 자세를 위한 스토퍼(stopper)로서 기능하게 된다.

이와 같은 본 실시예의 구성은 단지 하나의 예일 뿐이며, 사판과 구동축을 포함하는 다른 사판식 압축기에도 적용될 수 있음은 물론이다.

전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 사판식 압축기의 구동축과 사판의 연결구조에서 러그 플레이트나 힌지기구 등이 생략될 수 있어 구조가 매우 간단하고 자체 무게도 크게 절감되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 간단한 구조에 의해 동력전달을 확실히 할 수 있고 압축기 작동시 사판의 헐거움도 방지할 수 있다.

Claims

하우징과, 복수개의 실린더보어가 형성되어 있는 실린더 블럭과, 상기 실린더 블럭 또는 하우징에 대하여 회전이 가능하게 지지되는 구동축과, 상기 구동축에 대하여 경사각이 변할 수 있게 설치되는 사판과, 상기 실린더보어에 왕복이동이 가능하게 수용되는 피스톤을 포함하여 구성되는 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조에 있어서,

상기 구동축에는 사판 경사지지핀이 반경방향으로 연장되게 고정 설치되어 있고,

상기 사판에는 상기 구동축의 외경보다 큰 관통공이 형성되어 있으며, 상기 사판의 내부에는 상기 사판 경사지지핀의 반경방향 이동을 안내하는 경사 가이드 홈이 형성되어 있고, 상기 관통공을 가로질러서 가이드 봉이 고정 설치되어 있되,

상기 구동축에는 상기 가이드 봉이 관통한 상태로 이동하는 가이드 구멍이 형성되어 있고, 상기 가이드 봉에는 구동축과 사판 사이에 개재되는 탄성수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조.
제1항에 있어서,

상기 가이드 구멍은 상기 구동축의 측면으로부터 연장 형성된 돌출편에 상하방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조.
제2항에 있어서,

상기 돌출편과 가이드 구멍과 가이드 봉은 상기 구동축을 중심으로 각각 2개씩 대향되게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조.
제3항에 있어서,

상기 사판 경사지지핀은 반경방향의 로드와, 상기 로드의 단부에 가로질러서 형성되며 원통형으로 된 접촉부로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조.
제4항에 있어서,

상기 로드는 구동축으로부터 멀어짐에 따라 가늘어지는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 탄성수단과 돌출편 사이에는 이동와셔가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조.
제6항에 있어서,

상기 탄성수단은 용수철 스프링이나 접시 스프링으로 구성된 것을 특징으로 하는 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조.
제4항 또는 제5항에 있어서,

상기 경사 가이드 홈은 사판의 외주면에서 개방되어 개구가 형성되어 있으며, 상기 개구에는 마개가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 사판은, 상기 관통공과 가이드 봉이 배치되는 내부 사판과, 경사 가이드 홈이 형성되어 있으며 상기 내부 사판의 둘레에 결합되는 외부 사판으로 구성된 것을 특징으로 하는 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조.