KR19980018495A - 피스톤 및 그것을 사용한 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 피스톤의 캠플레이트의 오목부 주변의 윤활을 양호하게 유지함과 함께, 말미부의 강도를 유지할 수 있는 피스톤 및 그것을 사용한 압축기를 제공하는 것으로서, 압축기 내부의 피스톤으로서의 편두 피스톤(21)의 말미부(21a)에 사판(19)을 계류시키기 위한 오목부(21b)를 형성하며, 이 오목부(21b)의 내면에 둑(dam)으로서의 리브(21c)를 형성한다.

Description

피스톤 및 그것을 사용한 압축기

본 발명은, 피스톤 및 그것을 사용한 압축기에 관한 것이다.

(종래의 기술)

일반적으로, 가변용량 압축기에 있어서는, 하우징의 내부에 크랭크실이 형성됨과 함께 구동샤프트가 회전 가능하게 지지되어 있다. 하우징의 일부를 구성하는 실린더 블록에는 복수의 실린더 보어가 형성되며, 각 실린더 보어내에는 피스톤이 왕복운동 가능하게 수용되어 있다. 크랭크실내에 있어서 구동샤프트에는 캠 플레이트가 일체 회전가능하며 요동가능하게 장착되며, 그 캠 플레이트의 둘레 테두리가 각 피스톤의 말미부에 형성된 오목부에 슈를 끼어 계류되어 있다. 그리고, 용량 제어밸브등에 의해 크랭크실내의 압력과 실린더 보어내의 압력과의 피스톤을 거친 차이압을 변경하며, 그 차이압에 따라서 캠 플레이트의 경사각을 변경하여 토출용량을 조절하도록 구성하고 있다.

그런데, 캠 플레이트와 슈와의 접촉면 및 슈와 오목부와의 접촉면에 미끄럼운동 관계가 발생하기 때문에 윤활이 필요하다. 반면, 상기 오목부에는 캠 플레이트에 의한 피스톤의 왕복운동 구동력 및 그 구동력에 저항하는 압축반력이 작용한다. 따라서 오목부 부분의 윤활을 양호하게 유지할 필요가 있다.

그러나, 특히 전술한 가변용량 압축기에 있어서는, 크랭크실의 압력을 조정할 필요로부터 크랭크실이 냉매가스의 통로로 되어있지 않다. 그때문에 크랭크실내는 윤활유를 공급하는 공간으로서 윤활을 양호하게 유지하는 것이 어려웠다.

또한, 상기와 같이 피스톤의 말미부에는 오목부가 형성되어 있기때문에 그 부분은, 필연적으로 두께가 얇은 구조로 이루어져 있다. 그 말미부, 특히 피스톤 헤드와 반대측의 내측코너 부분에는 집중응력이 작용한다. 즉, 캠 플레이트에 의해 피스톤이 상사점 위치에서 하사점 위치로 이동될때에는 상기 내측 코너부분으로 넓게 벌려지는 방향으로 힘이 작용하며, 그 내측코너부분의 변형이나 파손이 일어나기 쉽다는 문제가 있었다.

본 발명은, 이와같은 종래기술에 존재하는 문제점에 착안하여 이루어진 것으로서, 그 주요 목적은, 오목부 주변의 윤활을 양호하게 유지할 수 있음과 함께, 말미부의 강도를 유지할 수 있는 피스톤 및 그것을 사용한 압축기를 제공하는데 있다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

상기 목적을 달성하기 위해 청구항 제 1항기재의 피스톤에서는, 압축기 하우징의 내부 실린더 보어내에 수용되는 헤드부와, 그 헤드부에서 후방으로 연장되는 말미부와, 그 말미부에 캠 플레이트의 둘레 테두리를 계류시키기 위한 오목부를 구비한 피스톤에 있어서, 오목부의 내면에 헤드부의 축선방향과 평행한 면을 갖는 둑을 형성한 것이다.

청구항 제 2항 기재의 피스톤에서는, 청구항 제 1항에 기재된 피스톤에 있어서, 둑은 피스톤의 축선방향으로 연장되어 있는 것이다.

청구항 제 3항 기재의 피스톤에서는, 청구항 제 2항에 기재된 피스톤에 있어서, 둑은 적어도 피스톤과 반대측의 내측 코너를 포함하는 위치에 형성되어 있는 것이다.

청구항 제 4항 기재의 피스톤에서는, 청구항 제 1항내지 제 3항중 어느한항에 기재된 피스톤에 있어서, 오목부는 슈 시트를 구비함과 함께, 그 슈 시트에 지지된 슈가 캠 플레이트에 결합되며, 상기 둑은 슈 시트의 부분에 미끄럽게 접속되어 있는 것이다.

청구항 제 5항 기재의 압축기에서는, 하우징의 내부에 크랭크실을 형성함과 함께 구동샤프트를 회전 가능하게 지지하며, 하우징의 일부를 구성하는 실린더 블록에는 복수의 실린더 보어를 형성하며, 각 실린더 보어내에는 피스톤을 왕복운동 가능하게 수용하며, 크랭크실 내에 있어서 구동 샤프트에는 캠 플레이트를 일체회전 가능하며 요동가능하게 장착하여 그 캠 플레이트의 둘레 테두리를 각 피스톤의 말미부에 계류된 압축기에 있어서, 상기 피스톤으로서 청구항 제 1항 내지 제 3항중 어느 한항에 기재된 것을 구비한 것이다.

또, 청구항 제 1항 기재의 피스톤 및 청구항 제 5항 기재의 압축기에 있어서는, 캠 플레이트의 회전에 의해 선회류가 발생하기 때문에 선회류에 의해 유도된 크랭크실내의 윤활유는 둑에 충돌한다. 그리고, 그 윤활유는 피스톤 캠 플레이트와의 계류부에 공급된다. 또한, 오목부에 둑을 형성하는 것에 의해 오목부의 강도가 향상된다.

청구항 제 2항 기재의 피스톤 및 청구항 제 5항 기재의 압축기에 있어서는, 둑이 피스톤의 축선 방향으로 연장되어 있기때문에 그 둑을 길게할 수 있으며, 윤활유를 확실하게 모을 수 있다.

청구항 제 3항 기재의 피스톤 및 청구항 제 5항 기재의 압축기에 있어서는, 캠플레이트에 의한 피스톤이 집중하는 내측코너에 둑이 설치되어 있기때문에 그 스트레스집중을 완화할 수 있다.

청구항 제 4항 기재의 압축기의 피스톤에 있어서는, 둑이 슈 시트에 대하여 미끄럼게 접속되어 있기때문에 모여진 윤활유가 슈 시트와 슈와의 사이에 원활하게 공급된다.

도 1은 본 발명의 가변 용량 압축기의 제 1실시예를 나타내는 단면도.

도 2는 압축기의 편두 피스톤을 확대하여 나타낸 사시도.

도 3은 제 1실시예의 편두 피스톤을 확대하여 나타낸 저면도.

도 4는 제 1실시예인 편두 피스톤을 확대하여 나타낸 정면도.

도 5는 본 발명의 제 4실시예인 편두 피스톤을 확대하여 나타낸 저면도.

도 6은 본 발명의 제 5실시예인 편두 피스톤을 확대하여 나타낸 저면도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

11 : 전면 하우징 12 : 실린더 블록

12a : 실린더 보어 13 : 후면 하우징

15 : 크랭크실 16 : 구동 샤프트

19 : 사판(경사판) 21 : 편두 피스톤

21-1 : 헤드부 21a : 말미부(tail)

21b : 오목부(concave) 21c : 둑으로서의 리브

21d : 슈 시트 22 : 슈

28 : 경사면 29 : 패인부(puddle)

(제 1실시예)

이하, 본 발명의 제 1실시예를 도 1 내지 도 6에 근거하여 상세히 설명한다. 또한, 도 1에 있어서 좌측을 압축기의 전부, 우측을 압축기의 후부로서 설명한다.

도 1에 나타내듯이 전면 하우징(11)은, 실린더 블록(12)의 전부에 접합고정 되어 있다. 후면 하우징(13)은, 밸브 플레이트(14)를 통해 실린더 블록(12)의 후부에 접합 고정되어 있다. 그리고, 전면 하우징(11), 실린더 블록(12)및 후면 하우징(13)에 의해 압축기 전체의 하우징이 구성되어 있다.

상기 후면 하우징(13)내에는 흡입실(13a)및 토출실(13b)이 구획 형성되어 있다. 밸브 플레이트(14)에는 흡입밸브(14a0및 토출밸브(14b)가 설치되어 있다. 상기 전면 하우징(11)과 실린더 블록(12)에 의해 형성된 폐쇄공간은 크랭크실(15)을 이루고 있다. 그 크랭크실(15)내를 관통하도록 전면 하우징(11)및 실린더 블록(12)에는 구동 샤프트(16)가 한쌍의 베어링(17)을 통해 회전운동 가능하게 가설 지지되어 있다.

러그 플레이트(18)는 상기 구동 샤프트(16)에 멈추어 장착되어 있다. 또한, 캠 플레이트로서의 사판(19)은, 크랭크실(15)내에서 구동 샤프트(16)에 그 축선(L1)방향으로 슬라이드(활주) 이동 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 이 사판(19)은 힌지기구(20)를 통해 러그 플레이트(18)에 연결되며, 그 힌지기구(20)에 의해 축선(L1)방향으로의 슬라이드 이동 및 경사운동이 안내됨과 함께 구동 샤프트(16)와 일체 회전된다.

복수의 실린더 보어(12a)는, 상기 실린더 블록(12)에 형성되어 있다. 중공형상을 이루는 피스톤으로서의 편두 피스톤(21)은, 그 헤드부(21-1)에 있어서, 각 실린더 보어(12a)내에 수용되어 있다. 그리고, 그 편두 피스톤(21)의 헤드부(21-1)와 반대측에는 말미부(21a)가 돌출형성 되며, 그 말미부(21a)의 내측에는 오목부(21b)가 형성되어 있다. 오목부(21a)에는 한 쌍의 슈 시트(21d)가 대향 형성되어 있다.

상기 사판(19)은, 오목부(21b)내에 진입된 상태로, 슈 시트(21d)에 지지된 전후 한 쌍의 슈(22)를 통해 편두 피스톤(21)에 계류되어 있다. 따라서, 사판(19)의 회전운동이 슈(22)를 통해 편두 피스톤(21)의 왕복직선 운동으로 변환되며, 그 편두 피스톤(21)이 실린더 보어(12a)내를 전후 운동한다. 이것에 의해 흡입실(13a)에서 흡입밸브(14a)를 통해 실린더 블록(12a)내로 흡입된 냉매가스가 압축되며, 토출밸브(14a)를 통해 토출실(13b)로 토출된다.

압력 공급통로(23)는, 토출실(13b)과 크랭크실(15)을 접속하도록 형성되어 있다. 전자밸브로 이루어지는 용량 제어밸브(24)는, 압력공급 통로(23)위에 개재되어 있다. 이 용량 제어밸브(24)의 솔레노이드(24a)가 여자되는 것에 의해 밸브체(24b)가 포트(24c)를 폐쇄한다. 또한, 솔레노이드(24a)가 소자되는 것에 의해 밸브체(24b)가 포트(24c)를 개방한다.

그리고, 상기 편두 피스톤(21)의 전후에 작용되는 크랭크실(15)내의 압력과, 실린더 보어(12a)내의 압력과의 차이압을 조정하여 사판(19)의 경사각을 제어하며, 편두 피스톤(21)의 스트로크를 변경하는 것에 의해 토출용량이 조정되도록 이루어져 있다. 이 크랭크실(15)내의 압력은, 용량 제어밸브(24)의 여자, 소자에 의한 압력 공급통로(23)의 개. 폐에의해 제어된다.

즉, 압력 공급통로(23)가 폐쇄된 상태에 있어서는, 크랭크실(15)내의 압력이 구동 샤프트(16)및 실린더 블록(12)의 중심에 형성된 방압통로(16a)및 방압구멍(12b)을 통해 흡입실(13a)로 방압되며, 그 흡입실(13a)의 저압력에 가까이 되어간다. 따라서, 도 1에 나타내듯이 사판(19)의 경사각이 최대경사각으로 되어 토출용량은 크게된다. 또한, 압력 공급통로(23)가 개방된 상태에 있어서는, 토출실(13b)내의 고압력이 크랭크실(15)에 도입되며, 그 크랭크실(15)내의 압력상승에 의해 사판(19)의 경사각이 최소경사각으로 이행된다. 따라서, 토출용량은 적게된다.

또한, 사기 사판(19)의 최대 경사각은 그 사판(19)에 마련된 스톱퍼(19a)와, 러그 플레이트(18)와의 맞닿음에 의해 규정된다. 또한, 사판(19)의 최소 경사각은 구동 샤프트(16)에 장착된 링(25)과, 사판(19)와의 맞닿음에 의해 규정된다.

도 1 내지 도 6에 나타내듯이 오일 긁는홈(26; scratch ditch)은 편두 피스톤(21)의 두부측의 외주면에 있어서, 그 둘레 방향으로 원 고리형상으로 형성되어 있다. 도 3에 나타내듯이 이 오일 긁는홈(26)은, 편두 피스톤(21)이 하사점 위치에 이르는 경우에 있어서도 실린더 보어(12a)내에서 노출되지 않는 위치에 형성되어 있다.

또한, 세로홈(27)은, 편두 피스톤(21)의 외주면에 있어서 상기 오일 긁기홈(26)의 근방의 전부측에서 편두 피스톤(21)의 중심축선(L2)방향으로 연장되도록 형성되어 있다. 그리고, 편두 피스톤(21)의 왕복운동과 함께 윤활유가 오일 긁기홈(26)내에 모여지며, 또한, 그 윤활유가 세로홈(27)내에 이른다. 그리고, 세로홈(27)내의 윤활유가 크랭크실(15)내로 공급된다.

도 2 및 도 3에 나타내듯이 상기 편두 피스톤(21)의 말미부(21a)단면은 T자 형상으로 형성되며, 그 단면 둘에 테두리에는 경사면(28)이 전체 둘레에 걸쳐서 형성되어 있다. 그리고, 편두 피스톤(21)이 상사점 위치에서 하사점 위치로 이동될 때에 크랭크실(15)내의 내주면에 부착되어 있는 윤활유를 이 경사면(28)에 따라서 편두 피스톤(21)과 사판(19)과의 계류부에 유도되도록 이루어져 있다.

패인부(29)는 상기 편두 피스톤(21)의 말미부(21a)의 외측에 형성되어 있다. 말미부(21a)의 선단 외주면에는 원호면형상의 회전멈춤부(31)가 형성되어 있다. 이 회전멈춤부(31)의 곡율반경은, 크랭크실(15)의 내부면의 곡율반경과 거의 동일하게 이루어지도록 형성되어 있다.

그리고, 편두 피스톤(21)이 왕복운동 되는 경우에는, 그 한쌍의 회전멈춤부(31)가 크랭크실(15)의 내주면에 맞닿는 것에 의해 편주 피스톤(21)이 중심축선(L2)의 주위에서 회전되지 않도록 회전이 멈추어진다.

오목부(21b)의 내면에는 둑으로서의 리브(21c)가 일체형성되며, 편두 피스톤(21)의 축선방향에 따라서 연장되어 있다. 이 리브(21c)는 오목부(21b)의 양 내측코너를 포함하도록 형성됨가 함께, 슈 시트(21d)에 미끄럽게 접속되어 있다.

이어서, 상기와 같이 구성된 가변 용량 압축기의 동작을 설명한다.

본 압축기에 있어서 구동 샤프트(16)가 회전되면, 사판(19)을 통해 편두 피스톤(21)이 왕복운동 되며, 사판(19)의 경사각에 따른 토출용량으로 냉매가스의 압축이 행해진다. 또한, 크랭크실(15)에는 냉매가스에 포함되는 윤활유가 미스트(mist)형상 으로 존재하고 있다. 압축 운전시에는, 사판(19)의 회전에 의해 크랭크실(15)내에 구동 샤프트(16)를 중심으로한 선회류가 발생하기 때문에 사판(19)이 상기 오목부(21b)내를 통과할 때, 선회류에 의해 유도된 상기 윤활유는 상기 리브(21c)에 충돌되며, 리브(21c)에 부착되어 모여진다. 그리고, 윤활유는 리브(21c)를 통해 확실하게 편두피스톤(21)과 사판(19)과의 계류뷰에 공급되어 사판(19)과 슈(22)와의 사이의 윤활에 공급된다.

상기의 실시예에 의해 기대할 수 있는 효과에 관하여 이하에 기재한다.

(1) 본 제 1실시예의 압축기의 피스톤에 있어서는, 상기 선회류로부터 유도된 윤활유를 리브(21c)에서 받아 멈출수 있다. 그리고, 윤활유는 이 리브(21c)를 통해 확실히 편두 피스톤(21)과 사판(19)과의 계류뷰에 공급할 수 있으며, 이 부분을 윤활할 수 있다. 거기에다, 리브(21c)가 편두 피스톤(21)의 축선 방향으로 연장되어 있기때문에 선회류중의 윤활유가 리브(21c)에 확실히 닿으며, 윤활유를 효율적으로 모을 수 있다. 덧붙여서 리브(21c)가 슈 시트(21d)에 대하여 미끄럽게 접속되어 있기때문에 모여진 윤활유가 슈 시트(21d)와 슈(22)와의 사이에 원활하게 공급된다. 따라서, 슈 시트(21d)와 슈(22)와의 접촉면을 확실하게 윤활할 수 있다.

(2) 본 제 1실시예의 압축기의 피스톤에 있어서는, 편두 피스톤(21)의 말미부(21a)에 있어서의 오목부(21b)의 내면에 리브(21c)가 형성되어 있기 때문에 말미부(21a)의 강도를 향상할 수 있다. 거기에다, 리브(21c)는 오목부(21b)의 양 코너를 포함하도록 형성되어 있다. 이때문에 사판(19)에 의한 스트레스가 집중되는 코너부를 확실하게 보강할 수 있다.

(3) 본 제 1실시예의 압축기의 피스톤에 있어서는, 편두 피스톤(21)이 상사점 위치에서 하사점 방향으로 이동할 때에 크랭크실(15)의 내주면에 부착된 윤활유는 말미부(21a)의 사면(28)에 의해 오목부(21b)측으로 도입된다. 그리고, 그 도입된 윤활유는 패인부(29)로 흐르게 하며, 패인부(29)를 통해 확실하게 편두 피스톤(21)과 사판(19)과의 계류뷰로 들어가게되어 윤활을 행할 수 있게된다.

(4) 본 제 1실시예의 압축기인 피스톤에 있어서는, 편두 피스톤(21)의 중량증가를 최소한으로 억제할 수 있으며, 윤활유의 공급 및 보강을 행할 수 있다.

(제 2실시예)

이어서 본 발명의 제 2실시예를 도 5에 근거하여 설명한다.

본 제 2실시예에 있어서는 2개의 리브(21c)가 소정간격을 두고 평행하게 형성되어 있다.

본 제 2실시예에 있어서도, 상기 제 1실시예와 동일하게 작용 및 효과를 이룰수 있다. 특히, 본 제 2실시예에 있어서는 리브(21c)사이에 윤활유를 저장할 수 있다.

(제 3실시예)

이어서, 본 발명의 제 3실시예를 도 6에 근거하여 설명한다.

본 제 3실시예에 있어서는 리브(21c)가 H형으로 형성되어 있다.

본 제 3실시예에 있어서도 상기 제 2실시예와 동일한 작용 및 효과를 이룰 수 있다.

또한, 본 발명은 다음과 같이 변경하여 구체화하는 것도 가능하다.

즉, 말미부(21a)의 오목부(21b)에 형성되는 리브(21c)를 3개이상으로 변경한다.

이와같이하여 상기 제 2, 제 3실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

상기의 실시예에서 파악할 수 있는 청구항 이외의 기술적 사상에 관하여 이하에 그 효과와 함께 기재한다.

(가) 상기 피스톤의 말미부의 외주면에 패인부를 형성한 청구항 제 1항 내지 제 4항에 기재된 피스톤

이 구성에 의하면, 패인부를 통해 윤활유를 편두 피스톤과 캠 플레이트와의 계류부에 충분히 넣을 수 있다.

(나) 청구항 제 5항 기재의 압축기에 있어서, 크랭크실내의 압력과 실린더 보어내의 압력과의 피스톤을 통한 차이압을 변경하며, 그 차이압에 따라서 캠 플레이트의 경사각을 변경하여 토출용량을 억제하도록 한 용량제어수단을 설치한 가변 용량 압축기.

상기 구성에 의하면, 윤활유를 확실하게 피스톤과 캠 플레이트와의 계류부에 공급할 수 있음과 함께 용량제어가 가능하게 된다.

본 발명은 상기와 같이 구성되어 있기때문에 다음과 같은 효과를 갖는다.

청구항 제 1항 내지 청구항 제 5항 기재의 발명에 의하면, 윤활유를 확실하게 피스톤 캠 플레이트와의 계류부에 공급할 수 있음과 함께, 피스톤 말미부의 보강이 가능하게 된다.

청구항 제 2항 및 청구항 제 5항 기재의 발명에 의하면, 둑의 면적을 넓게하여 윤활유를 확실히 모을수 있다.

청구항 제 3항 및 청구항 제 4항 기재의 발명에 의하면, 캠 플레이트에 의한 스트레스가 집중하는 코너부를 확실히 보강할 수 있다.

청구항 제 4항 및 청구항 제 5항 기재의 발명에 의하면, 둑을 통해 윤활유를 슈와 슈 시트와의 사이에 원활히 공급될 수 있다.

Claims (5)

1. 압축기 하우징의 내부 실린더 보어내에 수용되는 헤드부와, 상기 헤드부에서 후방으로 연장되는 말미부(tail)와, 그 말미부에 캠 플레이트의 둘레 테두리를 계류시키기 위한 오목(concave)부를 구비한 피스톤에 있어서,

   오목부의 내면에 헤드부의 축선방향과 평행한 면을 갖는 둑(dam)을 형성한 것을 특징으로 하는 피스톤.
2. 제 1항에 있어서, 둑은 피스톤의 축선방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤.
3. 제 2항에 있어서, 둑은 적어도 피스톤 헤드와 반대측의 내측 코너를 포함하는 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤.
4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 오목부는 슈 시트를 구비함과 함께, 그 슈 시트에 지지된 슈가 캠 플레이트에 결합되며, 상기 둑은 슈 시트의 부분에 미끄럽게 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤.
5. 하우징의 내부에 크랭크실을 형성함과 함께 구동 샤프트를 회전 가능하게 지지하며, 하우징의 일부를 구성하는 실린더 블록에는 복수의 실린더 보어를 형성하며, 각 실린더 보어내에는 피스톤을 왕복운동 가능하게 수용하고, 크랭크실 내에서 구동 샤프트에는 캠 플레이트를 일체 회전가능하고 요동가능하게 장착하며, 그 캠 플레이트의 둘레 테두리를 각 피스톤의 말미부에 계류한 압축기에 있어서,

   상기 피스톤으로서 청구항 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 기재된 것을 구비한 것을 특징으로 하는 압축기.