KR100792497B1 - 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조 - Google Patents

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 사판에는 상기 구동축의 외경보다 큰 관통공이 형성되어 있고, 상기 구동축에는 사판 경사지지핀이 반경방향으로 연장되게 고정 설치되어 있고, 상기 사판의 내주면에는 상기 사판 경사지지핀을 경사가 가능하게 수용하는 경사지지 홈이 형성되어 있고, 상기 사판의 경사지지 홈의 반대쪽 내주면에는 사판 공회전방지핀이 반경방향 안쪽으로 연장되게 고정 설치되어 있고, 상기 구동축의 외주면에는 상기 사판 공회전방지핀 단부의 축방향 이동을 안내하는 이동가이드 홈이 형성되어 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 확실히 방지할 수 있다는 이점이 있다.

압축기, 사판, 구동축, 경사지지, 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 정단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조를 나타내는 측단면도로서, (a)는 사판 최소 경사각시 구조를, (b)는 사판 최대 경사각시 구조를 나타낸다.

도 4는 도 2의 분해도이다.

도 5(a)는 도 2에서 사판 공회전방지핀의 구조를 나타내는 사시도이고, 도 5(b)는 사판 경사지지핀의 구조를 나타내는 사시도이다.

도 6은 도 3에서 축부분의 도면으로서, (a)는 측단면도이고, (b)는 저면 사시도이다.

도 7은 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 자루부

141b : 사판 경사지지핀의 접촉부

150 : 사판

151 : 사판 공회전방지핀

151a : 사판 공회전방지핀의 로드

151b : 사판 공회전방지핀의 구동축 접촉부

151c : 사판 공회전방지핀의 외측단

153 : 경사지지 홈

155 : 사판의 구동축 관통공

156 : 사판의 결합홈

158 : 사판의 결합공

170 : 스프링

200 : 피스톤

201 : 슈

1000 : 사판식 압축기

본 발명은 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 핀 형태로 구성함으로써 마모를 방지하고 구조를 단순화시킨 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 길이방향을 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, 상 기 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.

또한, 본 발명의 다른 목적은 구동축에 대한 사판의 헐거움을 확실히 방지할 수 있는 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 사판에는 상기 구동축의 외경보다 큰 관통공이 형성되어 있고,

상기 구동축에는 사판 경사지지핀이 반경방향으로 연장되게 고정 설치되어 있고,

상기 사판의 내주면에는 상기 사판 경사지지핀을 경사가 가능하게 수용하는 경사지지 홈이 형성되어 있고,

상기 사판의 경사지지 홈의 반대쪽 내주면에는 사판 공회전방지핀이 반경방향 안쪽으로 연장되게 고정 설치되어 있고,

상기 구동축의 외주면에는 상기 사판 공회전방지핀 단부의 축방향 이동을 안내하는 이동가이드 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 경사지지 홈은 외주쪽을 향해 좁아지는 부분 원뿔 형상을 가지며, 그 선단은 부분 구형으로 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 사판 경사지지핀은 원통형의 자루부 선단에 부분 구형의 접촉부가 형성된 구성으로 된 것이 바람직하다.

한편, 상기 사판 공회전방지핀은 원통형의 로드와, 부분 구형으로 형성되어 있는 내측단의 구동축 접촉부로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 사판 공회전방지핀의 외측단의 가로 길이는 상기 로드의 외경 치수보다 크게 형성되어 있으며, 상기 사판의 외주에는 상기 외측단을 밀착시켜서 수용하는 결합홈이 형성된 것이 바람직하다.

더욱이, 상기 사판 공회전방지핀은 사판의 외주로부터 반경방향 안쪽으로 결합되며, 외측단은 노출되어 있는 것이 조립 공정상 용이하다.

또한, 상기 사판 공회전방지핀과 사판의 결합은 압입 고정 또는 선단부에서의 볼트 고정에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.

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

도 2 내지 도 7에, 본 발명의 실시예에 따른 구동축과 사판의 연결구조를 포함하는 사판식 압축기의 구성이 도시되어 있다.

도 7에 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 단부에 배치되어 사판실(120a)을 형성하는 전방 하우징(120)과, 상기 실린더 블 럭(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 판상의 원환(圓環)으로 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 내주면에는 상기 사판 경사지지핀(141)을 경사가 가능하게 수용하는 경사지지 홈(153)이 형성되어 있다.

이 경우, 상기 사판 경사지지핀(141)은 원통형의 자루부(141a) 선단에 부분 구형의 접촉부(141b)가 형성된 구성으로 되어 있고, 상기 경사지지 홈(153)은 외주쪽을 향해 좁아지는 부분 원뿔 형상을 가지는 동시에 선단은 부분 구형으로 형성되어 있다. 그러나, 상기 사판 경사지지핀(141) 선단의 접촉부(141b)는 구형 외에 적당한 곡면으로 형성될 수도 있다.

이에 따라, 상기 사판 경사지지핀(141)의 선단은 경사지지 홈(153)의 선단에 볼 조인트식으로 결합되는 것이 가능하게 된다. 즉, 사판(150)과 구동축(140)은 사판 경사지지핀(141)과 경사지지 홈(153) 사이의 접촉점에 대하여 자유롭게 회전하는 상태가 된다.

상기 사판 경사지지핀(141)은 자루부는 원통형인 것이 바람직하지만 다각형 등 임의 단면의 기다란 부재로 구성될 수 있다.

한편, 상기 사판(150)의 경사지지 홈(153)의 반대쪽 내주면에는 사판 공회전방지핀(151)이 반경방향 안쪽으로 연장되게 고정 설치되어 있다. 즉, 상기 사판 공회전방지핀(151)이 상기 사판(150)의 관통공(155) 안쪽으로 돌출되게 형성되어 있다. 이를 위해, 상기 사판(150)에는 외주면으로부터 내주면까지 관통하는 결합공(158)이 형성되어 있다.

또한, 상기 구동축(140)의 외주면에는 상기 사판 공회전방지핀(151) 단부의 축방향 이동을 안내하기 위한 이동가이드 홈(142)이 형성되어 있다. 상기 사판 공회전방지핀(151)과 이동가이드 홈(142)의 걸림 결합에 의해 구동축(140)의 회전동력이 전달된다.

이 경우, 상기 사판 공회전방지핀(151) 단부의 축방향 이동을 원활하게 하기 위해, 상기 사판 공회전방지핀(151)은 원통형의 로드(rod, 151a)와, 그 내측단에 부분 구형(球形)으로 형성되어 있는 구동축 접촉부(151b)로 구성되어 있다. 상기 부분 구형은 사판(150)의 최소 경사각과 최대 경사각을 모두 커버할 수 있을 범위로 형성될 필요가 있다. 이는, 구형이 형성된 범위가 작을 경우에는 부분 구형의 모서리 부분에서 마모가 발생될 수 있기 때문이다.

상기 사판 공회전방지핀(151)의 로드(151a)는 원통형으로 되는 것이 바람직하지만 다각형 등 임의 단면의 기다란 부재로 구성될 수 있다.

또한, 상기 사판 공회전방지핀(151)의 외측단(151c)의 가로 길이는 상기 로드(151a)의 외경 치수보다 크게 형성되어 있고, 상기 사판(150)의 외주에는 상기 사판 공회전방지핀(151)의 외측단(151c)을 밀착시켜서 수용하는 결합홈(156)이 형성되어 있어, 사판 공회전방지핀(151)이 사판(150)으로부터 구동축(140)이 있는 안쪽으로 빠져나가는 것을 방지하게 되어 있다.

이와 같이 구성할 경우, 상기 사판 공회전방지핀(151)은 사판(150)의 외주로부터 반경방향 안쪽으로 결합하면 되며, 결국 외측단(151c)은 사판(150)의 외주면에 노출되게 된다.

또한, 상기 사판 공회전방지핀(151)과 사판(150)의 결합은 압입 고정 또는 선단부에서의 볼트 고정에 의해 이루어질 수 있다. 도면에서는 선단의 구동축 접촉부(151b) 부근에서 볼트(147)에 의해 고정된 구성이 나타나 있다.

결국, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 종래의 러그 플레이트 및 힌지기구가 없어도 사판(150)과 구동축(140)의 결합이 가능하게 된다.

즉, 상기 사판(150)은 경사지지 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)에서 사판 경사지지핀(141)의 반대쪽에 축방향으로 길게 형성된 이동가이드 홈(142)을 따라 사판 공회전방지핀(151)이 이동하게 되어 있어, 회전동력이 전달되는 동시에 사판(150)의 헐렁거림이나 공회전이 방지된다.

이에 따라, 상기 구동축(140)에 형성된 이동가이드 홈(142)의 길이방향 양단은 각각 사판의 최소각 및 최대각 자세를 위한 스토퍼(stopper)로서 기능한다.

기술되지 않은 도면부호 149는 구동축(140)에서 사판 경사지지핀(141)이 결합되기 위한 핀 홈이다.

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

전술한 본 발명에 따른 자전방지구조와 윤활구조는 그 외의 일반적인 용량 가변형 사판식 압축기에 모두 적용할 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 확실히 방지할 수 있다.

Claims (7)

1. 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 사판에는 상기 구동축의 외경보다 큰 관통공이 형성되어 있고,

   상기 구동축에는 사판 경사지지핀이 반경방향으로 연장되게 고정 설치되어 있고,

   상기 사판의 내주면에는 상기 사판 경사지지핀을 경사가 가능하게 수용하는 경사지지 홈이 형성되어 있고,

   상기 사판의 경사지지 홈의 반대쪽 내주면에는 사판 공회전방지핀이 반경방향 안쪽으로 연장되게 고정 설치되어 있고,

   상기 구동축의 외주면에는 상기 사판 공회전방지핀 단부의 축방향 이동을 안내하는 이동가이드 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 경사지지 홈은 외주쪽을 향해 좁아지는 부분 원뿔 형상을 가지며, 그 선단은 부분 구형으로 형성된 것을 특징으로 하는 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조.
3. 제2항에 있어서,

   상기 사판 경사지지핀은 원통형의 자루부 선단에 부분 구형의 접촉부가 형성된 구성으로 된 것을 특징으로 하는 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조.
4. 제1항에 있어서,

   상기 사판 공회전방지핀은 원통형의 로드와, 부분 구형으로 형성되어 있는 내측단의 구동축 접촉부로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조.
5. 제4항에 있어서,

   상기 사판 공회전방지핀의 외측단의 가로 길이는 상기 로드의 외경 치수보다 크게 형성되어 있으며, 상기 사판의 외주에는 상기 외측단을 밀착시켜서 수용하는 결합홈이 형성된 것을 특징으로 하는 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조.
6. 제5항에 있어서,

   상기 사판 공회전방지핀은 사판의 외주로부터 반경방향 안쪽으로 결합되며, 외측단은 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조.
7. 제6항에 있어서,

   상기 사판 공회전방지핀과 사판의 결합은 압입 고정 또는 선단부에서의 볼트 고정에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기에서의 구동축과 사판의 연결구조.

Images