KR100875905B1

KR100875905B1 - 가변용량형 사판식 압축기

Info

Publication number: KR100875905B1
Application number: KR1020020047890A
Authority: KR
Inventors: 박창호; 이민주
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2002-08-13
Filing date: 2002-08-13
Publication date: 2008-12-26
Also published as: KR20040015606A

Abstract

가변용량형 사판식 압축기를 개시한다. 본 발명에 따르면, 다수의 실린더보어가 형성된 실린더블록과, 크랭크실 및 흡입실과 토출실을 수용하는 하우징부와, 하우징부에 회전가능하게 설치된 구동축과, 실린더의 각 보어에 회전가능하게 설치되는 피스톤과, 크랭크실에 위치되며 구동축상에 설치되어 이와 함께 회전하는 회전체와, 회전체에 링크기구에 의하여 결합되는 허브와 허브내에 구동축이 안내되도록 설치되는 부쉬를 포함하는 허브-부쉬 조립체와, 회전체와 링크기구에 의하여 결합되고 피스톤을 왕복운동시키는 사판을 구비하는 가변용량형 사판식 압축기에 있어서, 허브-부쉬 조립체 내에는 회전시 발생되는 이물질을 배출할 수 있도록 적어도 하나 이상의 이물질 배출수단이 형성된 것으로서, 허브-부쉬 조립체의 내면 또는 외면 모서리부에 구동중 발생하는 이물질이 이동할 수 있는 관통통로를 제공하는 이물질 배출수단이 형성됨으로써, 미세한 이물질이 미세한 유격공간부에 적층되는 것을 방지하게 된다. 이에 따라, 일정한 유격의 확보가 가능하다. 또한, 일정한 유격의 확보와 간섭을 배제함에 따라 토오크를 일정하게 유지할 수 있으므로, 압축기의 신뢰를 보장할 수가 있다.

Description

가변용량형 사판식 압축기{Variable displacement swash plate type compressor}

도 1은 종래의 가변용량형 사판식 압축기를 도시한 단면도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변용량형 사판식 압축기를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 허브-부쉬 조립체가 설치된 상태를 도시한 분리사시도,

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 허브-부쉬 조립체가 설치된 상태를 도시한 분리사시도,

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 허브-부쉬 조립체가 설치된 상태를 도시한 결합사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

20...압축기 21...전방하우징부

22...후방하우징부 23...실린더블록

24...실린더보어 25..밸브유니트

26...크랭크실 27...구동축

29...회전체 210...사판

220...스프링 230...슈

240...피스톤 250...흡입실

260..토출실 270...허브

274...이물질 배출공 280...부쉬

290...링크기구

본 발명은 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차용 압축기에 사용되는 허브-부쉬 조립체의 구조가 개선된 가변용량식 사판식 압축기에 관한 것이다.

통상적으로, 자동차용 공기조화장치에 사용되는 압축기는 증발기내에서 기화된 열교환매체를 흡입하는 작용과, 흡입된 열교환매체를 압축하는 작용과, 압축된 열교환매체를 토출하는 작용으로 열교환매체를 펌핑하게 된다.

이러한 압축기는 압축방식 및 구동방식에 따라서 스와쉬 플레이트 타입, 스크롤 타입, 로터리 타입 및 와블 플레이트 타입, 크랭크식등 여러 종류의 것이 있다. 압축기는 그 용량이 설정되어 있으므로, 엔진에 의하여 구동되는 자동차용 공기조화장치에 사용되는 경우에는 냉방부하에 따라 압축기의 펌핑용량을 가변시킬 수 없으므로 압축기의 구동에 따른 부하가 크다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 자동차용 공기조화장치의 냉방 부하에 따른 압축기의 토출용량을 가변시킬 수 있는 가변용량형 사판식 압축기를 도 1에 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 상기 가변용량형 사판식 압축기(10)는 전방하우징부(11)와, 상기 전방하우징부(11)와 결합하는 후방하우징부(12)와, 상기 전방 및 후방하우징부(11)(12) 사이에 밀봉되도록 결합되는 실린더블록(13)을 포함한다. 상기 실린더블록(13)에는 다수개의 실린더보어(14)가 설치되어 있다. 상기 후방하우징부(12)와, 실린더블록(13) 사이에는 밸브유니트(15)가 개재되어 있으며, 상기 실린더블록(13)의 전방에는 크랭크실(16)이 형성되어 있다.

구동축(17)은 상기 전방하우징부(11)를 관통하여 상기 실린더블록(13)까지 연장되도록 설치되어 있다. 상기 구동축(17)은 레이디얼 베어링(18)에 의하여 회전가능하게 지지되어 있다. 상기 구동축(17)에는 회전체(19)가 공히 회전가능하게 결합되어 있다. 상기 회전체(19)는 상기 전방하우징부(11)의 내부에 설치된 스러스트 베어링(100)에 의하여 회전가능하게 지지되고 있다.

상기 회전체(19)의 후방에는 구동축(17)에 회전가능하게 사판(110)이 지지되어 있다. 상기 사판(110)은 상기 회전체(19)의 회전에 따라서 회전하면서 상기 구동축(17)의 축방향으로의 슬라이딩에 의하여 경사각이 가변가능하도록 설치되어 있다.

이를 위하여, 상기 사판(110)의 중앙에 형성된 중공(111)을 통해서는 허브(170)가 결합되어 있고, 상기 허브(170)내에는 부쉬(180)가 개재되어 있다. 상기 구동축(19)은 부쉬(180)내를 관통하여 결합되어 있다. 또한, 상기 회전체(19)와 사판(110) 사이에는 상기 회전체(19)의 비회전시 최소경사각으로 사판(110)을 탄성적으로 지지하는 사판지지용 스프링(120)이 설치되어 있다.

상기 사판(110)에는 그 둘레를 따라 반구형 슈(shoes,130)들이 개재하여 결합되어 상기 사판(110)의 회전에 따라 상기 실린더 보어(14) 내에서 왕복운동을 하는 다수개의 피스톤(140)이 설치되어 있다.

한편, 상기 후방하우징부(12)에는 냉매가스의 유입 및 유출을 위한 유입구가 형성된 흡입실(150)과, 배출구가 형성된 토출실(160)이 각각 형성되어 있다. 또한, 상기 압축기(10)에는 상기 크랭크실(16)내의 유체압력을 조정하여 사판(110)의 경사각을 변화시키는 제어밸브(미도시)가 설치되어 있다.

상기와 같은 구조를 가지는 가변용량형 사판식 압축기(10)는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.

상기 구동축(17)의 안내면을 제공하고, 기준 유격이상 이탈시 이를 방지하기 위하여 설치되는 부쉬(180)는 그 내외측에 설치되는 구동축(17)이나, 허브(170)와 일정한 유격을 가지고 있으나, 부쉬(180) 자체의 역할을 수행하기 위하여 매우 적은 유격량을 가지고 있다.

이러한 이유로, 상기 부쉬(180)와 이와 결합되는 구동축(17)이나 허브(170)간에 열교환매체의 유동이 가능하나, 압축기(10)의 구동시 상호 간섭이나 자체 진동등에 의하여 발생되는 이물질의 이동은 어렵게 한다.

이처럼, 미세한 이물질은 미세한 유격공간부에 적층됨에 따라, 일정 유격의 확보를 어렵게 한다. 또한, 일정 유격의 감소와 간섭에 의하여 토오크(torque)가 증가하게 되고, 최종적으로는 압축기(10)의 파손을 초래할 수도 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구동축에 대하여 결합되는 허브-부쉬 조립체에 이물질이 배출될 수 있는 관통통로를 형성하여 일정한 유격확보가 가능한 가변용량형 사판식 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 가변용량형 사판식 압축기는,

다수의 실린더보어가 형성된 실린더블록과, 크랭크실 및 흡입실과 토출실을 수용하는 하우징부와, 상기 하우징부에 회전가능하게 설치된 구동축과, 상기 실린더의 각 보어에 회전가능하게 설치되는 피스톤과, 상기 크랭크실에 위치되며 상기 구동축상에 설치되어 이와 함께 회전하는 회전체와, 상기 회전체에 링크기구에 의하여 결합되는 허브와 상기 허브내에 구동축이 안내되도록 설치되는 부쉬를 포함하는 허브-부쉬 조립체와, 상기 회전체와 링크기구에 의하여 결합되고 상기 피스톤을 왕복운동시키는 사판을 구비하는 가변용량형 사판식 압축기에 있어서, 상기 허브-부쉬 조립체 내에는 회전시 발생되는 이물질을 배출할 수 있도록 적어도 하나 이상의 이물질 배출수단이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이물질 배출수단은 상기 허브의 내주면 모서리부를 따라 상기 허브를 관통하여 적어도 어느 한 곳에 형성된 관통홈인 것을 특징으로 한다.

게다가, 상기 이물질 배출수단은 상기 부쉬의 외주면 모서리부를 따라 적어 도 어느 한 곳에 형성된 관통홈인 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 이물질 배출수단은 상기 구동축이 결합되는 상기 부쉬의 내주면 모서리부를 따라 적어도 어느 한 곳에 형성된 관통홈인 것을 특징으로 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변용량형 사판식 압축기를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변용량형 사판식 압축기(20)를 도시한 것이고, 도 3은 도 2의 구동축(27)에 결합된 허쉬-부쉬 조립체를 도시한 것이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 압축기(20)는 전방하우징부(21)와, 후방하우징부(22)와, 상기 전방 및 후방하우징부(23) 사이에 밀봉되도록 결합되는 실린더블록(23)을 포함한다.

상기 실린더블록(23)에는 구동축(27)을 중심으로 하여 원주방향으로 소정간격 이격된 다수개의 실린더보어(24)가 형성되어 있다. 상기 실린더보어(24) 내에는 피스톤(240)이 슬라이딩 가능하게 수용되어 있다. 상기 실린더블록(23)의 전방에는 크랭크실(26)이 형성되어 있다.

상기 크랭크실(26)에는 구동축(27)의 회전에 연동하여 회전가능한 사판(210)이 설치되어 있다. 상기 사판(210)에는 그 둘레를 따라 한 쌍의 반구형 슈(230)가 개재되여서 피스톤(240)에 연결되어 있으며, 상기 피스톤(240)은 상기 사판(210)의 회전에 따라 실린더보어(25) 내를 왕복운동가능하다. 상기 슈(230)들은 사판(210)의 회전운동을 각각의 피스톤(240)의 왕복운동으로 전환시키는 운동변환수단으로 작용하는 역할을 한다.

상기 구동축(27)은 상기 전방하우징부(21)를 관통하여 상기 실린더블록(23)까지 설치되어 있다. 상기 구동축(27)의 전방부 단부는 상기 전방하우징부(21)의 중앙부에 형성된 중공을 통하여 삽입된 상태에서 레이디얼 베어링(28)에 의하여 회전가능하게 지지되어 있다.

또한, 상기 구동축(27)에는 구동축(27)의 회전을 사판(210)에 전달하기 위하여 회전체(29)가 고정되어 있다. 상기 회전체(29)는 상기 전방하우징부(21)의 내벽면에 설치된 스러스트 베어링(200)에 의하여 회전가능하게 지지되어 있다.

상기 회전체(29)는 링크기구(290)와 허브-부쉬 조립체에 의하여 상기 사판(210)에 연결되어 있다. 상기 링크기구(290)는 상기 회전체(29)로부터 허브(270) 측으로 연장되는 제1 아암(292)과, 상기 허브(270)로부터 상기 제1 아암(292) 측으로 연장되는 제2 아암(291)과, 상기 제1 및 제2 아암(292)(291)의 단부를 상호 힌지연결하는 힌지핀(293)을 포함한다.

그리고, 허브(270)는 구동축(27)에 대하여 피봇수단에 의하여 장동운동(nutation motion) 가능하도록 결합되어 있다. 피봇수단은 사판(210)을 지지하는 허브(270)를 구동축(27)에 지지시켜 사판(210)의 회전시에도 이의 회전중심을 고정한다. 이를 위하여, 상기 구동축(27)에는 그 길이방향으로 장공(27a)이 형성되어 있다. 상기 허브(270)에는 중앙부에 형성된 축결합부(271)의 외주면을 따라 핀결합공(272)이 형성되어 있다. 상기 축결합부(271)는 상기 장공(27a)을 관통하여 핀결합공(272)에 지지되는 결합핀(31)에 의하여 구동축(27)과 결합된다. 이러한 피봇수단은 상기한 실시예에 한정하지 않고, 구동축(27)과 허브(270)가 별도의 부재 없이 핀결합할 수 있는 구조라면 어느 것이나 가능하다.

이에 따라, 상기 회전체(29)의 후방에 설치된 사판(210)은 회전체(29)의 회전에 따라서 회전하면서 상기 구동축(27)의 축방향으로의 슬라이딩에 의하여 경사각이 가변가능하다.

이때, 상기 사판(210)의 중앙에 형성된 중공(211)을 통하여 허브(270)가 결합되어 있고, 상기 허브(270)내에는 부쉬(280)가 개재되어 있다. 상기 구동축(27)은 부쉬(280)내를 관통하여 결합되어 있다. 또한, 상기 회전체(29)와 사판(210) 사이에는 상기 회전체(29)의 비회전시 최소경사각으로 사판(210)을 탄성적으로 지지하는 사판지지용 스프링(220)이 설치되어 있다.

여기서, 허브-부쉬 조립체 내에는 회전시 발생하는 이물질을 배출할 수 있도록 적어도 하나 이상의 이물질 배출수단이 형성되어 있다. 상기 이물질 배출수단은 상기 허브(270)의 축결합부(271)의 중앙에 형성된 부쉬결합공(273)의 모서리부를 따라 상기 허브(270)를 관통하여 적어도 어느 한 곳에 형성된 관통홈 형상의 이물질 배출공(274)이다. 이때, 상기 이물질 배출공(274)은 상기 축결합부(271)의 내면과, 상기 부쉬결합공(273)을 통하여 결합되는 부쉬(280) 외면사이에 형성된 유격을 확장시키는 역할을 한다.

한편, 상기 후방하우징부(22)에는 냉매가스의 유입 및 배출을 위한 유입구가 형성된 흡입실(250)과, 배출구가 형성된 토출실(260)이 각각 형성되어 있으며, 상기 후방하우징부(22)와 실린더블록(23) 사이에는 밸브유니트(25)가 개재되어 있다. 미설명부호 90은 토출실(260)의 압력을 이용하여 크랭크실(26)의 유체압력을 가변 시켜 사판(210)의 경사각을 변화시기기 위한 압력조절수단이다.

상기와 같은 구조를 가지는 본 발명에 따른 가변용량형 사판식 압축기(20)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

차량 엔진의 회전력이 상기 구동축(27)에 전달되면, 상기 구동축(27)의 회전력은 회전체(29)와 링크기구(290)를 거쳐서 허브(270)가 구동축(27)과 피봇결합되어 일정한 경사각을 가지는 사판(210)에 전달되고, 상기 사판(210)은 회전하게 된다.

상기 사판(210)의 회전에 의하여 슈(230)가 사판(210)위를 상대 회전하기 때문에, 상기 사판(210)으로부터의 회전력은 피스톤(240)의 직선왕복운동으로 변환된다. 상기 피스톤(240)은 실린더보어(24)내를 왕복운동하고, 그 결과로 상기 실린더보어(24)내의 용적이 변화되고, 이 용적변화에 의하여 열교환매체의 흡입, 압축 및 토출이 순차적으로 행하여진다. 상기 사판(210)의 경사각에 따라서 고압의 열교환매체가 토출된다. 흡입시에는 흡입실(250)로부터 실린더보어(24)내의 저압의 열교환매체가 흡입되고, 토출시에는 압축실로부터 토출실(260)에 고압의 열교환매체가 토출된다.

이때, 상기 허브(270)의 축결합부(271)의 부쉬결합공(273)에는 부쉬(280)가 삽입되어 있으며, 상기 부쉬(280) 내면에는 구동축(27)이 결합되어 있는데, 구동중 발생되는 간섭이나 자체 진동등에 의해서 발생되는 이물질은 상기 부쉬결합공(273)의 모서리부를 통하여 상기 허브(270)를 관통한 이물질 배출공(274)을 통하여 배출가능하다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 허브-부쉬 조립체를 도시한 것이다.

여기서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조번호는 동일한 기능을 하는 동일한 부재를 가리킨다.

도면을 참조하면, 허브(40)에는 외주면으로부터 소정각도 경사지게 연장되는 아암(291)이 형성되어 있다. 상기 아암(291)는 상술한 바와 같이 회전체와 힌지결합되는 부분이다. 상기 아암(291)에는 회전체의 아암과 힌지연결하는 힌지핀(293)이 개재되어 있다.

상기 허브(40)의 중앙부에는 축결합부(41)가 돌출되어 있다. 상기 축결합부(41)의 중앙에는 부쉬결합공(43)이 형성되어 있다. 상기 부쉬결합공(43)에는 부쉬(400)가 삽입가능하다. 구동축(27)은 상기 부쉬결합공(43)에 삽입된 부쉬(410)의 중공(411)을 통하여 회전가능하게 결합되어 있다.

이때, 상기 부쉬(410)의 외주면에는 회전시 발생하는 이물질을 배출할 수 있는 이물질 배출공(412)이 형성되어 있다. 상기 이물질 배출공(412)은 상기 부쉬(410)의 외주면 모서리부를 따라 폭방향으로 적어도 어느 한 곳에 형성된 관통홈 형상이다. 상기 이물질 배출공(412)은 상기 부쉬결합공(43)에 대하여 부쉬(400)가 결합시 이물질이 배출될 수 있도록 공간을 확장시키고 있다. 이에 따라, 구동시 발생되는 이물질은 상기 이물질 배출공(412)을 통하여 원할하게 배출가능하다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 허브-부쉬 조립체를 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 허브(50)에는 중앙부에 축결합부(51)가 형성되어 있다. 상기 축결합부(51)의 중앙에는 부쉬결합공(53)이 형성되어 있으며, 상기 부쉬결합공(53)에는 부쉬(500)가 삽입되어 있다. 구동축(27)은 상기 부쉬(500)의 중공(511)을 통하여 회전가능하게 결합되어 있다.

여기서, 상기 부쉬(500)의 내주면에는 구동축(27)의 회전시 발생하는 이물질을 배출할 수 있는 이물질 배출공(512)이 형성되어 있다. 상기 이물질 배출공(512)은 상기 부쉬(500)의 내주면 모서리부를 따라 폭방향으로 적어도 어느 한 곳에 형성된 관통홈이다. 상기 이물질 배출공(512)은 상기 부쉬(500)에 대하여 구동축(27)의 마찰에 의하여 발생되는 이물질이 이동할 수 있는 통로를 제공한다. 이에 따라, 미세한 이물질이 축적되는 것을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본원발명의 가변용량형 사판식 압축기는 허브-부쉬 조립체의 내면 또는 외면 모서리부에 구동중 발생하는 이물질이 이동할 수 있는 관통통로를 제공하는 이물질 배출수단이 형성됨으로써, 미세한 이물질이 미세한 유격공간부에 적층되는 것을 방지하게 된다. 이에 따라, 일정한 유격의 확보가 가능하다. 또한, 일정한 유격의 확보와 간섭을 배제함에 따라 토오크를 일정하게 유지할 수 있으므로, 압축기의 신뢰를 보장할 수가 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 등록 청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims

다수의 실린더보어가 형성된 실린더블록;과,

크랭크실 및 흡입실과 토출실을 수용하는 하우징부;와,

상기 하우징부에 회전가능하게 설치된 구동축;과,

상기 실린더의 각 보어에 왕복운동가능하게 설치된 피스톤;과,

상기 크랭크실에 위치되며 상기 구동축상에 설치되어 이와 함께 회전하는 회전체;와,

상기 회전체에 링크기구에 의하여 결합되는 허브와, 상기 허브내에 구동축이 안내되도록 설치되는 부쉬를 포함하는 허브-부쉬 조립체;와,

상기 허브에 결합되고, 상기 피스톤을 왕복운동시키는 사판;을 포함하고,

상기 허브-부쉬 조립체 내에는 회전시 발생되는 이물질을 배출할 수 있도록 적어도 하나 이상의 이물질 배출수단이 형성된 것을 특징으로 하는 가변용량형 사판식 압축기.
제1항에 있어서,

상기 이물질 배출수단은 상기 허브의 내주면 모서리부를 따라 상기 허브를 관통하여 적어도 어느 한 곳에 형성된 관통홈인 것을 특징으로 하는 가변용량형 사판식 압축기.
제1항에 있어서,

상기 이물질 배출수단은 상기 부쉬의 외주면 모서리부를 따라 적어도 어느 한 곳에 형성된 관통홈인 것을 특징으로 하는 가변용량형 사판식 압축기.
제1항에 있어서,

상기 이물질 배출수단은 상기 구동축이 결합되는 상기 부쉬의 내주면 모서리부를 따라 적어도 어느 한 곳에 형성된 관통홈인 것을 특징으로 하는 가변용량형 사판식 압축기.