KR101731648B1 - 가변용량형 사판식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변용량형 사판식 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사판의 경사각도에 따라 가변하는 편심량을 보정하기 위한 편심보정장치가 구비된 가변용량형 사판식 압축기에 관한 것이다. 본 발명에 의한 가변용량형 사판식 압축기는, 구동축(61)에 결합되어 상기 구동축(61)이 회전할 때 발생하는 편심을 보정하기 위한 편심보정수단을 구비한다. 본 발명에 의한 가변용량형 사판식 압축기에 의하면, 구동축의 회전시 발생하는 편심량을 보정함으로써 압축기의 구동에 따라 발생하는 소음과 진동을 저감시키는 효과가 있다.

Description

가변용량형 사판식 압축기 {Variable Displacement Swash Plate type Compressor}

본 발명은 가변용량형 사판식 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사판의 경사각도에 따라 가변하는 편심량을 보정하기 위한 편심보정장치가 구비된 가변용량형 사판식 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 냉난방을 위한 공조장치가 설치되는데, 이러한 공조장치에는 냉방시스템의 구성으로서 증발기로부터 인입된 저온저압의 냉매를 고온고압의 냉매로 압축시켜 응축기로 보내는 압축기가 포함되는데, 이러한 압축기에는 일반적으로 사판식 압축기가 사용되고 있다.

사판식 압축기는 자동차의 전면패널에 설치된 에어컨 스위치의 온/오프에 따라 구동되는데, 압축기가 구동되면 증발기의 온도가 하강 되고, 압축기가 정지되면 증발기의 온도가 상승된다.

사판식 압축기는 압축기 내에 구비된 회전축에 일정각도 경사각을 가지는 사판을 설치하고, 상기 회전축의 회전에 연동하여 상기 사판에 연결된 실린더보어내의 피스톤이 왕복운동을 함에 의해서 냉매를 압축시키는 방식이다.

이러한 사판식 압축기로는 고정 용량형 타입과 가변 용량형 타입이 있다. 일반적으로 가변용량형 사판식 압축기의 배출용량은 사판의 경사각을 제어함에 따라 달성되는데, 냉방부하가 커지면 사판의 경사각이 커지고, 냉방부하가 작아지면 사판의 경사각이 작아지도록 제어된다. 참고로 사판의 경사각이란 구동축과 수직한 면과 사판이 이루는 각도를 의미한다.

일반적인 가변용량형 사판식 압축기의 경우, 도 1에 도시된 바에 의하면, 다수개의 실린더보어(11)가 방사상으로 형성되는 실린더블록(10)과, 상기 실린더블록(10)의 전방에 결합되어 크랭크실(21)을 형성하는 전방하우징(20), 그리고 실린더블록(10)의 후방에 결합되어 흡입실(31)과 토출실(33)을 형성하는 후방하우징(30)을 포함한다.

상기 실린더보어(11)에는 피스톤(40)이 수납되는데, 상기 피스톤(40)이 직선왕복운동함으로써, 실린더보어(11) 내로 유입되는 작동유체를 압축하게 된다.

상기 크랭크실(21) 내부에는 상기 피스톤(40)을 왕복운동시키기 위한 구동부(60)가 설치된다. 상기 구동부(60)는, 동력을 전달받아 회전하는 구동축(60)과, 상기 구동축(61)에 대하여 왕복 슬라이딩하게 결합된 슬리브(65), 상기 구동축(61)에 결합되어 구동축(61)과 함께 회전하는 로터(70), 상기 슬리브(65)에 회동 가능하게 결합되며 로터(70)와 힌지로 결합되어 경사각이 가변되는 사판(80)을 포함하여 구성된다.

상기 로터(70)에는 상기 사판(80)과 힌지결합을 위한 힌지아암(75)이 형성된다. 상기 힌지아암(75)에는 장공형상의 힌지슬롯(76)이 형성되어 있다. 한편, 상기 사판(80)에는 사판허브(81)가 돌출되어 형성된다. 상기 사판허브(81)의 선단에는 상기 힌지아암(75)과 힌지핀(P)에 의해 힌지결합되는 사판아암(85)이 형성된다.

도 2에 도시된 바에 의하면, 상기 구동축(61)이 외부의 동력원으로부터 동력을 전달받아 회전하면, 상기 로터(70)도 상기 구동축(61)과 함께 회전한다. 상기 로터(70)가 회전하면 크랭크실(21)의 설정압력과 구동축(61)에 결합된 가압스프링(67) 및 복귀스프링(69)의 탄성 가압작용에 의해 사판(80)이 슬리브(65)와 함께 구동축(61)의 길이방향을 따라 왕복 이동함과 동시에 경사각이 가변하면서 회전한다.

그러나 가변용량형 사판식 압축기의 경우, 사판의 기울기와 구동축(61)에 결합된 각종 기구물들의 질량중심이 상기 구동축(61)의 회전중심과 일치하지 못함에 따라 편심이 발생하게 된다. 또한 사판(80)의 경사각이 변화함에 따라 편심량과 편심위치가 변화하게 된다.

도 3는 가변용량형 사판식 압축기에서 사판(80)의 경사각이 변화에 따른 편심량의 변화를 측정한 도표이다. 상기 도표에서 가로축은 사판(80)의 경사각을 0°에서 최대 경사각까지의 변화를 나타낸 것이고, 세로축은 상기 사판(80)의 경사각에 따른 구동부의 편심량을 측정한 측정값을 나타낸 것이다. 설명의 편의를 위해, 도 2를 기준으로 상하방향으로 y축이라고 하고, 도 2를 관통하는 축을 x축이라 한다. 구동축의 중심을 기준으로, 그 위쪽 방향을 양의 방향, 아래쪽 방향을 음의 방향으로 설정하고 설명한다.

도시된 바에 의하면, 사판(80)의 경사각이 0°인 경우에는 구동부의 편심의 위치가 y축에서 음의 값을 갖다가, 사판(80)의 경사각이 점차적으로 증가하면서 구동부의 편심량이 0인 지점을 지난다. 그 후 사판(80)의 경사각이 증가하면서 구동부의 편심의 위치가 y축의 양의 방향으로 이동하면서 편심량이 점점 증가하게 된다.

이렇게 구동부에 설치된 각종 부품들의 질량중심이 구동축의 회전중심과 일치하지 않게 되면서 구동부에 편심이 발생하게 되어 구동축이 회전하면서 소음과 진동이 발생하게 되어 압축기의 수명과 성능이 저하되는 문제점이 발생한다.

본 발명의 목적은 구동부의 기구적인 형상과 사판의 경사각의 변화에 따라 발생하는 구동부의 편심량을 보정하는 가변용량형 사판식 압축기를 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의한 가변용량형 사판식 압축기는, 피스톤이 왕복이동가능하도록 설치되는 복수 개의 실린더보어가 형성되는 실린더블록과, 상기 실린더블록의 전방에 결합되고 내부에 크랭크실을 형성하는 전방하우징, 상기 실린더블록의 후방에 결합되고 내부에 흡입실과 토출실을 형성하는 후방하우징, 상기 실린더블록과 전방하우징을 관통하여 회전가능하게 설치되는 구동축, 그리고 상기 구동축에 일체로 결합되어 상기 피스톤을 직선왕복운동으로 변환시키는 사판을 포함하는 가변용량형 사판식 압축기에 있어서, 상기 구동축에 결합되어 상기 구동축이 회전할 때 발생하는 편심을 보정하기 위한 편심보정수단을 구비하는 것을 기술적 특징으로 한다.

그리고 상기 편심보정수단의 실시예에 의하면, 상기 구동축(61)에 일정구간 오목하게 형성되는 홈(63)과, 상기 홈(63)에 끼워지고 편심을 가진 링 모양의 스페이서(90)를 포함하여 구성되고, 상기 스페이서(90)는 상기 사판(80)의 경사각이 변화함에 따라 상기 구동축(61)의 질량중심과 반대되는 방향으로 상기 홈(63)을 타고 회전하면서 이동하는 것이 바람직하다.

이때 상기 스페이서(90)는, 내측으로 돌출된 돌출부(92)와 상기 돌출부(92)를 중심으로 대칭되는 위치에 편심홈(94,94')이 형성된다.

그리고 홈(63)은, 상기 구동축(61)을 따라 나선형으로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 가변용량형 사판식 압축기에 의하면, 구동축의 회전시 발생하는 편심량을 보정함으로써 압축기의 구동에 따라 발생하는 소음과 진동을 저감시키는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 가변용량형 사판식 압축기의 구성을 보인 측면도,
도 2는 도 1에 도시된 압축기의 사판이 기울어지는 모습을 보인 측면도,
도 3은 일반적인 가변용량형 사판식 압축기에 있어서 사판의 경사각의 변화에 따른 편심량의 변화를 나타낸 도표,
도 4는 본 발명에 의한 회전축과 스페이서의 모습을 보인 사시도,
도 5는 본 발명에 의한 스페이서의 모습을 보인 사시도,
도 6은 본 발명에 의한 회전축과 스페이서가 결합된 모습을 보인 측면도.

이하 본 발명에 의한 가변용량형 사판식 압축기의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 이하 본 발명의 설명에 있어서, 사판식 압축기의 기본적인 구조는 도 1에 도시한 것과 실질적으로 동일한 것이어서, 도 1을 같이 참조하면서 설명하기로 한다.

도 1은 일반적인 가변용량형 사판식 압축기의 구성을 보인 측면도이다. 도 1에 도시된 바에 의하면, 가변용량형 사판식 압축기는 다수개의 실린더보어(11)가 방사상으로 형성되는 실린더블록(10)과, 상기 실린더블록(10)의 전방에 결합되어 크랭크실(21)을 형성하는 전방하우징(20), 그리고 실린더블록(10)의 후방에 결합되어 흡입실(31)과 토출실(33)을 형성하는 후방하우징(30)을 포함하여 구성된다.

상기 실린더보어(11)에는 상기 실린더보어(11)와 대응되는 형상의 피스톤(40)이 수납된다. 상기 피스톤(40)이 직선왕복운동함으로써 실린더보어(11) 내로 유입되는 작동유체를 압축하게 된다.

그리고 상기 실린더블록(10)과 후방하우징(30) 사이에는 상기 흡입실(31)에 서 실린더보어(11)로, 상기 실린더보어(11)에서 상기 토출실(33)로 냉매의 유동을 제어하는 밸브어셈블리(50)가 설치된다.

한편, 상기 크랭크실(21) 내부에는 상기 피스톤(40)을 왕복운동시키기 위한 구동부(60)가 설치된다. 상기 구동부(60)는, 상기 전방하우징(20)과 상기 실린더블록(10)의 중앙을 관통하여 설치되고 외부 동력원으로부터 전달되는 구동력에 의해 회전하는 구동축(60)과, 상기 구동축(61)에 대하여 왕복 슬라이딩하게 결합된 슬리브(65)와, 크랭크실(21)내에서 상기 구동축(61)에 결합되어 구동축(61)과 함께 회전하는 로터(70)와, 상기 슬리브(65)에 회동 가능하게 결합되며 로터(70)와 힌지로 결합되어 경사각이 가변되는 사판(80)과, 상기 사판(80)의 경사각이 감소하도록 사판(80)을 가압하는 가압스프링(67), 그리고 상기 사판의 경사각이 증가하도록 사판(80)을 가압하는 복귀스프링(69)을 포함하여 구성된다.

상기 로터(70)에는 상기 사판(80)과 힌지결합을 위한 힌지아암(75)이 형성된다. 상기 힌지아암(75)의 상측에는 장공형상의 힌지슬롯(76)이 형성되어 있다. 한편, 상기 사판(80)에는 사판허브(81)가 일체로 결합되는데, 상기 사판허브(81)에는 상기 힌지아암(75)과 힌지핀(P)에 의해 힌지결합되는 사판아암(85)이 형성된다.

상기 구동축(61)이 외부의 동력원으로부터 동력을 전달받아 회전하면, 상기 로터(70)도 상기 구동축(61)과 함께 회전한다. 상기 로터(70)가 회전하면 크랭크실(21)의 설정압력과 가압스프링(67) 및 상기 복귀스프링(69)의 탄성 가압작용에 의해 사판(80)이 슬리브(65)와 함께 구동축(61)의 길이방향을 따라 왕복 이동함과 동시에 경사각이 가변하면서 회전한다.

상기 사판(80)이 경사진 상태로 회전하면, 사판(80)의 둘레부분은 피스톤(40)의 연결부(42)에 개재된 슈(44) 사이를 지나감에 따라 상기 피스톤(40)들을 왕복 이동시키게 된다.

도 4에 도시된 바에 의하면, 상기 구동축(61)에는 상기 구동축(61)의 길이방향으로 나선형의 홈(63)이 형성된다. 상기 홈(63)은 상기 구동축(61)의 하단에서 시작하여 상기 구동축(61)의 상단으로 나선형의 형태로 형성된다. 그리고 상기 홈(63)에는 링 모양으로 형성된 스페이서(90)가 결합된다.

도 5에 도시된 바에 의하면, 상기 스페이서(90)는 상기 구동부(60)가 사판(80)의 변화에 따라 변화하는 편심량을 보상할 수 있도록 편심을 가지는 구조로 형성된다. 상기 스페이서(90)는 대략 원형의 링 모양으로써, 상기 스페이서(90)의 내측에는 상기 홈(63)에 끼워지는 돌출부(92)와 상기 스페이서(90)에 편심이 발생하도록 상기 돌출부(92)를 중심으로 서로 대칭되는 양측에는 편심홈(94,94')이 형성된다. 따라서 상기 스페이서(90)의 질량중심은 구동축(61)의 회전중심과 일치하지 않게 된다.

도 6에 도시된 바에 의하면, 상기 구동축(61)에는 부시(87)이 결합되고, 상기 스페이서(90)는 상기 부시(87)와 상기 로터(70)의 사이에 설치된다. 그리고, 상기 부시(87)에는, 도 1에 도시한, 슬리브(81)가 상기 구동축(61)을 따라 왕복 슬라이딩 가능하게 결합된다. 그리고 상기 스페이서(90)와 상기 로터(70)의 사이에는 가압스프링(67)이 설치된다. 따라서 사판(80)의 경사각이 변화함에 따라 상기 슬리브(81)와 상기 부시(87)가 상기 구동축(61)을 직선왕복운동하게 되고, 상기 스페이서(90)는 상기 홈(63)을 따라 상기 구동축(61)을 회전하면서 왕복 슬라이딩하게 된다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 가변용량형 사판식 압축기의 동작에 대하여 상세하게 설명한다. 본 명세서에는 설명의 편의를 위해 구동축(61)에 수직한 면을 임의의 평면으로 설정하고, 도 2를 기준으로 상하방향을 y축, 도 2를 관통하는 방향을 x축으로 설정하여 설명하기로 한다. 그리고 구동축을 중심으로 위쪽방향을 양의 방향, 아래쪽 방향을 음의 방향으로 설정한다.

상기 구동축(61)이 외부 동력원으로부터 전달되는 구동력에 의해 회전하면, 로터(70)도 구동축(61)과 함께 회전한다. 상기 로터(70)가 회전하면 크랭크실(21)의 설정압력과 가압스프링(90) 및 복귀스프링(95)의 탄성 가압 작용에 의해 사판(80)이 슬리브(65)와 함께 구동축(61)의 길이방향을 따라 왕복 이동함과 동시에 경사각이 변하면서 회전한다. 그리고 사판(80)이 경사진 상태로 회전하면, 사판의 둘레영역은 피스톤(40)의 연결부(42)에 개재된 슈(44) 사이를 지나감에 따라 피스톤(40)을 왕복 이동시키게 된다.

사판의 경사각이 0°인 경우에 도 3에 도시된 바와 같이, 구동부의 편심은 y축의 음의 방향에 위치한다. 이때 상기 스페이서(90)의 돌출부(92)는 상기 홈(63)의 하단에 결합되기 때문에, 상기 스페이서(90)의 편심은 y축의 양의 방향에 위치하게 된다. 즉 상기 구동부(60)의 편심과 상기 스페이서(90)의 편심이 상기 구동축(61)을 중심으로 서로 대칭되는 위치에 형성되기 때문에, 상기 스페이서(90)에 의해 구동부(60)의 편심량이 줄어들게 된다.

그리고 사판(80)의 경사각이 점점 커지게 되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 구동부의 편심은 y축상의 양의 방향에 위치하고, 그 크기도 최대가 된다. 이때 상기 스페이서(90)의 돌출부(92)는 상기 홈(63)의 상단에 결합되기 때문에, 상기 스페이서(90)의 편심은 y축상의 음의 방향에 위치하게 된다. 즉 상기 구동부(60)의 편심과 상기 스페이서(90)의 편심이 상기 구동축(61)을 중심으로 서로 대칭되는 위치에 형성되기 때문에, 상기 스페이서(90)에 의해 구동부의 편심량을 보상하게 되는 것이다.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가지 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

10: 실린더블록 11: 실린더보어
20: 전방하우징 21: 크랭크실
30: 후방하우징 31: 흡입실
33: 토출실 40: 피스톤
61: 구동축 63:홈
67: 가압스프링 69:복귀스프링
70: 로터 80: 사판
90:스페이서

Claims (4)

1. 피스톤(40)이 왕복이동가능하도록 설치되는 복수 개의 실린더보어(11)가 형성되는 실린더블록(10)과,
   상기 실린더블록(10)의 전방에 결합되고 내부에 크랭크실(21)을 형성하는 전방하우징(20),
   상기 실린더블록(10)의 후방에 결합되고 내부에 흡입실(31)과 토출실(33)을 형성하는 후방하우징(30),
   상기 실린더블록(10)과 전방하우징(20)을 관통하여 회전가능하게 설치되는 구동축(61), 그리고
   상기 구동축(61)에 일체로 결합되어 상기 피스톤(40)을 직선왕복운동으로 변환시키는 사판(80)을 포함하는 가변용량형 사판식 압축기에 있어서;
   상기 구동축(61)에는 상기 구동축(61)이 회전할 때 발생하는 편심을 보정하기 위한 편심보정수단을 구비하며,
   상기 편심보정수단은,
   상기 구동축(61)에 일정구간 오목하게 형성되는 홈(63)과,
   상기 홈(63)에 끼워지고 편심을 가진 링 모양의 스페이서(90)를 포함하여 구성되고,
   상기 스페이서(90)는 상기 사판(80)의 경사각이 변화함에 따라 상기 구동축(61)의 질량중심과 반대되는 방향으로 상기 홈(63)을 타고 회전하면서 이동하는 것을 특징으로 하는 가변용량형 사판식 압축기.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 스페이서(90)는, 내측으로 돌출된 돌출부(92)와 상기 돌출부(92)를 중심으로 대칭되는 위치에 편심홈(94,94')이 형성되는 것을 특징으로 하는 가변용량형 사판식 압축기.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 홈(63)은, 상기 구동축(61)을 따라 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 가변용량형 사판식 압축기.
   
   

Images