KR101921089B1 - 가변용량 사판식 압축기 - Google Patents

Abstract

가변용량 사판식 압축기는 복수의 실린더 보어를 형성하는 실린더 블록, 상기 실린더 블록에 연결되며 크랭크실을 형성하는 제1 하우징, 상기 실린더 블록에 연결되며 흡입실과 토출실을 형성하는 제2 하우징, 상기 제1 하우징에 회전 가능하게 지지되는 구동축, 상기 크랭크실 내에 배치되는 상태로 상기 구동축과 함께 회전하도록 상기 구동축에 장착되는 회전체, 상기 크랭크실 내에 배치되는 상태로 상기 회전체와 함께 회전하도록 힌지 구조에 의해 상기 회전체에 연결되는 사판, 그리고 상기 복수의 실린더 보어 내에 각각 배치되며 상기 사판의 회전 운동에 의해 직선 왕복 운동을 하도록 상기 사판에 연결되는 복수의 피스톤을 포함한다. 상기 힌지 구조는 상기 회전체에 구비되는 가이드 홈, 그리고 상기 사판에 구비되며 상기 가이드 홈에 의해 슬라이딩 이동이 안내되는 연결 부재를 포함한다.

Description

가변용량 사판식 압축기{Variable swash plate type compressor}

본 발명은 차량의 에어컨디셔닝 장치에 사용되는 가변용량 사판식 압축기에 관한 것이다.

차량의 에어컨디셔닝 장치에 사용되는 가변용량 사판식 압축기는 구동축, 그리고 이 구동축에 장착되어 함께 회전하는 회전체(rotor) 및 사판(swash plate)을 포함한다.

회전체는 구동축과 함께 회전하고, 사판은 힌지 기구(hinge mechanism)를 통해 회전체에 연결된다. 힌지 기구는 사판이 피봇 가능한 상태로 회전체와 함께 회전하도록 사판을 회전체에 연결한다. 이때, 사판은 크랭크실의 압력과 흡입 압력 사이의 압력 차에에 따라 경사각이 변하면서 압축기 용량이 가변되도록 한다.

한편, 사판은 반구 형상의 슈(shoe)를 통해 피스톤에 연결되며, 이에 의해 사판의 회전 운동이 피스톤의 왕복 운동으로 전환된다. 피스톤의 왕복 운동에 의해 냉매의 흡입, 압축 및 토출이 이루어진다.

이와 같은 가변용량 사판식 압축기에서 회전체와 사판을 연결하는 힌지 구조가 다양하게 알려져 있다. 특히, 등록특허공보 10-0282042호 및 등록특허공보 10-0318772호에는 회전체와 사판을 연결하는 크로스 핀(cross pin)을 이용하는 힌지 구조가 소개된 바 있다. 그러나, 이러한 힌지 구조에서는 크로스 핀을 이동을 가이드 하기 위한 슬롯 형태의 홈이 가공되어야 하므로 정밀한 가공이 요구되고 또한 구조가 복잡한 문제가 있었다.

대한민국 등록특허공보 10-0282042 (등록일: 2000년 11월 23일) 대한민국 등록특허공보 10-0318772 (등록일: 2001년 12월 12일)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 구조가 간단하고 가공이 용이한 가변용량 사판식 압축기의 힌지 구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 가변용량 사판식 압축기는 복수의 실린더 보어를 형성하는 실린더 블록, 상기 실린더 블록에 연결되며 크랭크실을 형성하는 제1 하우징, 상기 실린더 블록에 연결되며 흡입실과 토출실을 형성하는 제2 하우징, 상기 제1 하우징에 회전 가능하게 지지되는 구동축, 상기 크랭크실 내에 배치되는 상태로 상기 구동축과 함께 회전하도록 상기 구동축에 장착되는 회전체, 상기 크랭크실 내에 배치되는 상태로 상기 회전체와 함께 회전하도록 힌지 구조에 의해 상기 회전체에 연결되는 사판, 그리고 상기 복수의 실린더 보어 내에 각각 배치되며 상기 사판의 회전 운동에 의해 직선 왕복 운동을 하도록 상기 사판에 연결되는 복수의 피스톤을 포함한다. 상기 힌지 구조는 상기 회전체에 구비되는 가이드 홈, 그리고 상기 사판에 구비되며 상기 가이드 홈에 의해 슬라이딩 이동이 안내되는 연결 부재를 포함한다.

상기 힌지 구조는 상기 사판을 향해 돌출되도록 상기 회전체에 형성되며 체결 구멍을 각각 구비하는 한 쌍의 지지 암, 상기 사판에서 상기 한 쌍의 지지 암 사이로 돌출되어 형성되며 상기 연결 부재를 수용하는 연결 암, 그리고 상기 연결 부재를 관통하여 삽입되며 양측 단부가 상기 한 쌍의 지지 암의 상기 체결 구멍 내에 각각 배치되는 체결 핀을 더 포함할 수 있다.

상기 연결 암은 실린더 형태의 수용 공간을 구비할 수 있으며, 상기 연결 부재는 상기 수용 공간에 회동 가능하게 배치되는 실린더 형태의 몸체, 그리고 상기 몸체에서 상기 가이드 홈을 향해 돌출되는 가이드 돌기를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 가변용량 사판식 압축기는 복수의 실린더 보어를 형성하는 실린더 블록, 상기 실린더 블록에 연결되며 크랭크실을 형성하는 제1 하우징, 상기 실린더 블록에 연결되며 흡입실과 토출실을 형성하는 제2 하우징, 상기 제1 하우징에 회전 가능하게 지지되는 구동축, 상기 크랭크실 내에 배치되는 상태로 상기 구동축과 함께 회전하도록 상기 구동축에 장착되는 회전체, 상기 크랭크실 내에 배치되는 상태로 상기 회전체와 함께 회전하도록 힌지 구조에 의해 상기 회전체에 연결되는 사판, 그리고 상기 복수의 실린더 보어 내에 각각 배치되며 상기 사판의 회전 운동에 의해 직선 왕복 운동을 하도록 상기 사판에 연결되는 복수의 피스톤을 포함한다. 상기 힌지 구조는 상기 회전체에 구비되는 가이드 홈과 상기 사판에 구비되는 가이드 돌기의 끼움 조합에 의해 상기 사판의 힌지 운동이 가능하도록 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가변용량 사판식 압축기는 복수의 실린더 보어를 형성하는 실린더 블록, 상기 실린더 블록에 연결되며 크랭크실을 형성하는 제1 하우징, 상기 실린더 블록에 연결되며 흡입실과 토출실을 형성하는 제2 하우징, 상기 제1 하우징에 회전 가능하게 지지되는 구동축, 상기 크랭크실 내에 배치되는 상태로 상기 구동축과 함께 회전하도록 상기 구동축에 장착되는 회전체, 상기 크랭크실 내에 배치되는 상태로 상기 회전체와 함께 회전하도록 힌지 구조에 의해 상기 회전체에 연결되는 사판, 그리고 상기 복수의 실린더 보어 내에 각각 배치되며 상기 사판의 회전 운동에 의해 직선 왕복 운동을 하도록 상기 사판에 연결되는 복수의 피스톤을 포함한다. 상기 힌지 구조는 상기 회전체에 구비되는 가이드 홈, 상기 사판에 체결되며 상기 가이드 홈에 슬라이딩 가능하게 배치되어 상기 가이드 홈에 의해 이동이 안내되는 연결 부재, 상기 사판을 향해 돌출되도록 상기 회전체에 형성되며 체결 구멍을 각각 구비하는 한 쌍의 지지 암, 그리고 상기 사판에서 상기 한 쌍의 지지 암 사이로 돌출되어 형성되며 상기 연결 부재를 수용하는 연결 암을 포함한다.

상기 연결 암은 실린더 형태의 수용 공간을 구비할 수 있으며, 상기 연결 부재는 상기 수용 공간에 회동 가능하게 배치되는 실린더 형태의 몸체, 그리고 상기 몸체에서 상기 가이드 홈을 향해 돌출되는 가이드 돌기를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 사판에 구비되는 가이드 돌기가 회전체에 구비되는 가이드 홈에 삽입되어 슬라이딩이 가이드됨으로써, 힌지 구조의 구조가 간단하고 가공이 용이하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가변용량 사판식 압축기의 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 힌지 구조의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 힌지 구조의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가변용량 사판식 압축기의 사판의 사시도이다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 1을 참조하면, 실린더 블록(10)은 복수의 실린더 보어(11)를 형성한다. 실린더 보어(11)는 가변용량 사판식 압축기의 길이 방향(도1에서 횡 방향)과 나란한 방향으로 연장되어 형성되며, 예를 들어 여섯 개의 실린더 보어(11)가 방사상으로 동일 간격으로 배열될 수 있다.

복수의 피스톤(20)이 각각의 실린더 보어(11) 내에 직선 왕복 이동 가능하도록 배치된다. 피스톤(20)의 직선 왕복 운동에 의해 냉매의 유입, 압축, 및 배출이 이루어진다.

제1 하우징(31)과 제2 하우징(33)이 실린더 블록(10)의 양측에 각각 연결된다. 예를 들어, 제1 하우징(31)이 실린더 블록(10)의 일측에 연결되어 기밀된 크랭크실(32)을 형성할 수 있으며, 제2 하우징(33)이 실린더 블록(10)의 다른 일측에 연결되어 흡입실(34)과 토출실(35)을 형성할 수 있다. 이때, 제1 하우징(31), 실린더 블록(10) 그리고 제2 하우징(33)은 관통 볼트(36)에 의해 서로 체결될 수 있다.

한편, 제2 하우징(33)과 실린더 블록(10) 사이에는 냉매의 이동을 위한 냉매 이동 통로를 형성하는 밸브 플레이트(37)가 배치될 수 있다.

구동축(40)이 제1 하우징(31)에 회전 가능하게 지지된다. 구동축(40)은 제1 하우징(31)을 관통하여 실린더 블록(10)까지 연장되도록 배치될 수 있다. 이때, 구동축(40)은 반경 방향으로 래디얼 베어링(radial bearing)(41, 42)에 의해 지지될 수 있으며 길이 방향으로 쓰러스트 베어링(thrust bearing)(43)에 의해 지지될 수 있다.

회전체(rotor)(50)가 크랭크실(32)에 내에 배치되는 상태로 구동축(40)과 함께 회전하도록 구동축(40)에 장착된다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 구동축(40)이 회전체(50)의 중심부에 형성된 관통공(51)을 통과하는 상태로 회전체(50)와 구동축(40)이 서로 체결될 수 있다.

사판(swash plate)(60)이 회전체(50)와 함께 회전하도록 힌지 구조(hinge mechanism)(70)에 의해 회전체(50)에 연결된다. 이때, 도 1에 도시된 바와 같이, 회전체(50)는 제1 하우징(31)의 크랭크실(32)의 끝단 부분에 배치될 수 있고, 사판(60)은 회전체(50)와 실린더 블록(10) 사이에 위치하도록 크랭크실(32)에 배치될 수 있다.

구형 슬리브(spherical sleeve)(61)가 사판(60)과 구동축(40) 사이에 개재될 수 있다. 사판(60)은 구형 슬리브(61)의 구형 외면에 회전 가능하게 지지되며, 이에 의해 사판(60)은 구동축(40)에 대해 회전 가능하게 된다. 구동축(40)에 대한 사판(60)의 회전에 의해 사판(60)의 경사각이 변하게 되고, 압축기의 용량은 크랭크실(32)의 압력과 흡입 냉매 압력 사이의 압력 차이에 따라 유발되는 사판(60)의 경사각 변화에 따라 변하게 된다.

사판(60)은 그 회전 운동에 의해 피스톤(20)이 왕복 직선 운동을 하도록 피스톤(20)에 연결되며, 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 사판(60)은 반구 형태의 슈(shoe)(61)에 의해 피스톤(20)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이 사판(60)의 단부가 피스톤(20)에 형성된 구 형태의 슈 포켓(shoe pocket)(21)에 배치되는 한 쌍의 반구 형태의 슈(61) 사이에 배치될 수 있다. 이때, 슈(61)와 슈 포켓(21) 사이의 미끄러짐이 가능하도록 슈 포켓(21)의 구 형태를 가진다. 이러한 구조에 의해, 사판(60)이 피스톤(20)에 대해 회동 가능하게 되고, 그에 의해 사판(60)의 회전 운동이 피스톤(20)의 직선 왕복 운동으로 전환될 수 있다.

힌지 구조(70)는 사판(60)이 구동축(40)에 대해 힌지 거동, 즉 피봇 거동(pivotal motion)이 가능하고 또한 사판(60)이 구동축(40)과 함께 회전하도록 사판(60)과 구동축(40)을 연결하는 기능을 한다. 이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 힌지 구조에 대해 상세히 설명한다.

힌지 구조(70)는 회전체(50)에 구비되는 가이드 홈(71)과 사판(60)에 구비되는 가이드 돌기(721)의 끼움 조합에 의해 회전체(50)에 대한 사판(60)의 힌지 운동이 가능하도록 구성된다.

구체적으로, 도 1 및 도 4를 참조하면, 가이드 홈(71)은 사판(60)을 향하는 회전체(50)의 표면에 구비될 수 있다. 이때, 가이드 홈(71)은 구동축(40)의 길이 방향 축에 수직인 방향을 중심으로 사판(60)의 경사 방향과 반대의 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.

가이드 돌기(721)는 연결 부재(72)에 구비될 수 있으며, 연결 부재(72)는 사판(60)에 연결될 수 있다. 연결 부재(72)는 슬라이딩 이동 가능하게 회전체(50)에 연결되며 가이드 홈(71)에 의해 슬라이딩 이동이 안내된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 연결 부재(72)는 가이드 돌기(721)와 실린더 형태의 몸체(722)로 이루어질 수 있다.

힌지 구조(70)는 사판(60)을 향해 돌출되도록 회전체(50)에 형성되는 한 쌍의 지지 암(73)을 포함하며, 한 쌍의 지지 암(73)은 체결 구멍(731)을 각각 구비한다. 또한 힌지 구조(70)는 사판(60)에서 한 쌍의 지지 암(73) 사이로 돌출되어 형성되는 연결 암(74)를 포함한다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 연결 암(74)의 선단 부분은 회전체(50)에 구비되는 한 쌍의 지지 암(73) 사이에 위치하게 된다.

이때, 연결 암(74)은 연결 부재(72)의 실린더 형태의 몸체(722)를 수용하는 실린더 형태의 수용 공간(741)을 구비하며, 연결 부재(72)의 몸체(722)가 수용 공간(741)에 회동 가능하게 배치된다. 이때, 연결 암(74)을 형성하는 부분이 도 3에 도시된 바와 같이 별도의 부재로 형성되어 사판(60)에 결합될 수도 있고, 사판(60)의 한 부분으로 일체로 형성될 수도 있다.

가이드 돌기(721)는 회전체(50)의 가이드 홈(71)의 깊이 방향으로 돌출되어 가이드 홈(71)에 끼워지는 상태로 배치된다. 이때, 가이드 돌기(721)는 가이드 홈(71) 내에서 슬라이딩 가능하도록 가이드 홈(71)의 폭보다 약간 작은 폭을 가지도록 형성될 수 있다.

한편, 체결 핀(75)이 연결 부재(72)를 관통하여 삽입될 수 있다. 연결 부재(72)에 관통홀(723)이 구비될 수 있고, 체결 핀(75)은 관통홀(723)에 삽입될 수 있다. 이때, 체결 핀(75)의 양측 단부는 연결 부재(72)의 양측 단에서 외측으로 돌출되며, 체결 핀(75)의 돌출된 양측 단부는 한 쌍의 지지 암(73)의 체결 구멍(731) 내에 각각 배치될 수 있다. 체결 구멍(731)의 연결 부재(72)와 함께 이동하는 체결 핀(75)의 이동을 허용할 수 있도록 체결 핀(75)이 삽입된 상태에서 빈 공간이 생기도록 형성될 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

10: 실린더 블록
11: 실린더 보어
20: 피스톤
31, 33: 하우징
37: 밸브 플레이트
40: 구동축
50: 회전체
60: 사판
70: 힌지 구조
71: 가이드 홈
72: 연결 부재
721: 가이드 돌기
722: 몸체
73: 지지 암
731: 체결 구멍
74: 연결 암
75: 체결 핀

Claims (6)

1. 복수의 실린더 보어를 형성하는 실린더 블록,
   상기 실린더 블록에 연결되며 크랭크실을 형성하는 제1 하우징,
   상기 실린더 블록에 연결되며 흡입실과 토출실을 형성하는 제2 하우징,
   상기 제1 하우징에 회전 가능하게 지지되는 구동축,
   상기 크랭크실 내에 배치되는 상태로 상기 구동축과 함께 회전하도록 상기 구동축에 장착되는 회전체,
   상기 크랭크실 내에 배치되는 상태로 상기 회전체와 함께 회전하도록 힌지 구조에 의해 상기 회전체에 연결되는 사판, 그리고
   상기 복수의 실린더 보어 내에 각각 배치되며 상기 사판의 회전 운동에 의해 직선 왕복 운동을 하도록 상기 사판에 연결되는 복수의 피스톤을 포함하며,
   상기 힌지 구조는
   상기 사판을 향해 돌출되도록 상기 회전체에 형성되며 체결 구멍을 각각 구비하는 한 쌍의 지지 암,
   상기 한 쌍의 지지 암 사이에 구비되는 가이드 홈,
   상기 가이드 홈에 의해 슬라이딩 이동이 안내되는 연결 부재, 그리고
   상기 한 쌍의 지지 암 사이로 돌출되도록 상기 사판에 형성되며 상기 연결 부재를 회동 가능하게 수용하는 연결 암을 포함하고,
   상기 연결 부재는
   상기 연결 암에 구비되는 수용 공간에 회동 가능하게 수용되는 몸체, 그리고
   상기 몸체에서 돌출되어 형성되며 끼움 결합에 의해 상기 가이드 홈에 체결되는 가이드 돌기를 포함하고,
   상기 힌지 구조는 상기 몸체에 형성되는 관통홀에 삽입되며 양단이 상기 관통홀의 외측으로 각각 노출되어 상기 체결 구멍에 배치되는 체결 핀을 더 포함하는
   가변용량 사판식 압축기.
2. 삭제
3. 제1항에서,
   상기 연결 암의 수용 공간은 실린더 형태를 가지며,
   상기 연결 부재의 몸체는 상기 수용 공간에 회동 가능하게 수용될 수 있도록 실린더 형태를 가지는
   가변용량 사판식 압축기.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제

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