KR19980060331U - 용량 가변 사판형 압축기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 액셜 스프링과 원심추의 사이에 액셜 스프링을 지지하는 볼을 설치함으로써, 원심추의 미끄럼운동이 원활해지도록 함은 물론 액셜 스프링의 끝단부가 접촉함에 의한 원심추의 마모를 최소화시킬 수 있는 용량 가변 사판형 압축기이다.

Description

용량 가변 사판형 압축기

본 고안은 자동차 공기 조화장치의 냉매 유체를 가변 용량적으로 압축하는 압축기에 관한 것으로서, 더 상세하게는 디스트로커(destroker)의 연결축과 원심추 사이에 설치되는 액셜 스프링을 원뿔형 스프링으로 형성하고, 그 원심추의 내측 벽면에 액셜 스프링을 지지하는 볼을 설치함으로써, 원심추의 미끄럼운동이 원활해지도록 하는 용량 가변 사판형 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 여름철 실내 쾌적한 환경을 위해 냉각된 공기를 실내에 주입하여 냉방을 이룰 수 있도록 하는 공기조화장치(air conditioner system)가 구비되어 있다.

이러한 공기조화장치는 도 1에 도시되는 바와 같이, 압축기(100)에서 토출된 고온 고압의 냉매 가스를 콘덴서(101)로 액화시키고, 팽창 밸브(102)로 팽창시키는 것에 의해 저온, 저압의 안개 모양으로 하고, 그리고 증발기(103)로 인한 잠열에 의해 주위의 공기를 냉각시킨 후, 공기조화장치내에 적정량의 냉매 유지 및 수분제거 기능을 하는 어큐물레이터(104)를 거쳐 다시 압축기(100)로 흡입시키는 순환 사이클을 보이고 있다. (도면중, 화살표는 냉매가스의 흐름상태를 나타낸 것이다)

여기서 용량 가변 사판형 압축기의 한 예를 도 2에 도시하였는 바, 이를 간단히 설명하면 다음과 같다.

도시되는 바와 같이, 용량 가변 경사판형 압축기는 복수의 실린더 보어(111)를 가지는 실린더 블록(110)이 중앙부에 배치되어 있고, 그 실린더 보어(111)에는 피스톤(120)이 전후 유동가능하게 설치되어 있다. 그 실린더 블록(110)의 전방단은 밀폐상의 크랭크실(131)을 형성하여 전방 하우징(130)에 의하여 폐쇄되어 있고, 그 후방단은 밸브판(145)을 거쳐 후방 하우징(140)에 의하여 폐쇄되어 있다. 후방 하우징(140)에는 실린더 보어(111)와 연통하는 흡입실(141) 및 토출실(142)이 형성되어 있다. 그리고, 실린더 블록(110)과 전방 하우징(130) 사이의 크랭크실(131)에는 구동축(150)이 실린더 보어(111)의 길이 방향으로 평행하게 설치되어 있다. 그 구동축(150)의 후단부는 실린더 블록(110)의 중심축공(113)에, 전단부는 전방 하우징(130)의 중심축공(132)에 베어링(132)을 통해 지지되어 있다. 그리고, 구동축(150)의 후단부에는 구동축(150)이 축선방향으로 자재 유동되는 것을 방지하는 스프링(153)이 탄성적으로 지지되어 있다. 구동축(150)의 중단부에는 축직각 방향으로 돌출된 안내구(151)가 형성되어 있다. 이 안내구(151)에는, 힌지기구를 거쳐 크랭크실(131)에서 구동축(150)과 회전가능한 회전지지체(160)가 연결되어 있다. 힌지기구는 안내구(151)에 형성된 장공(151a)과, 이 장공(151a)에 계합되면서 회전지지체(160)에 고착된 힌지핀(151b)으로 이루어져 있다. 회전지지체(160)와 구동축(150) 사이에는 슬리브(152)가 개재되어 있고, 이 슬리브(152)는 구동축(150)의 축선방향으로 접동가능하게 설치되어 있으며, 이의 외면에는 축직각방향으로 슬리브핀이 설치되어 회전지지체(160)와 계합되어 있으나, 도시하지 않았다. 회전지지체(160)의 후측면에는 피스톤(120)과 피스톤 로드(121)로 계합된 소켓사판(161)이 설치되어 있다. 이 소켓사판(161)의 일측단에는 크랭크실(131)에 축방향으로 설치된 가이드 로드(115)가 전후 유동가능하게 계합되어 있다. 이렇게 하여 회전지지체(160) 및 안내구(151)는 구동축(150)과 동기하여 회전 가능하게 되어 있고, 회전지지체(160)는 안내구(151) 및 슬리브(152)를 거쳐 경사각 변위 가능하게 되어 있으며, 소켓사판(161)은 가이드 로드(115)를 거쳐 회전지지체(160)와 동기하여 경사각 변위가 이루어지게 되어 있는 반면에, 크랭크실(131) 내에서 회전하지는 않도록 되어 있다. 그리고, 실린더 블록(110)에는 토출실(142)과 연통되는 연통공(112)이 형성되어 있으며, 토출실(142)에는 연통공(112)을 토출실(142)과 개폐하여 크랭크실(131)의 압력을 제어하는 제어밸브(143)가 설치되어 있다.

한편, 실린더 블록(110) 측의 중심축공(113)에 설치된 구동축(150)의 단부와 밸브판(145)의 사이에는 압축기내의 압력 유로를 조절하여 냉매의 토출량을 제어하는 디스트로커(170)가 설치되어 있다. 그 디스트로커(170)는 도 3에 도시되는 바와 같이, 일측면이 밸브판(145)과 접촉하는 원심추(171)와, 구동축(150)의 단부에 연결되어 원심추(171) 측으로 돌출되는 연결축(172)과, 연결축(172)과 원심추(171)를 연결하는 가이드 핀(173)으로 이루어져 있다. 원심추(171)와 연결축(172)의 사이에는 액셜 스프링(174)이 탄력적으로 설치되어 있고, 가이드 핀(173)에는 연결축(172)을 원심추(171)에 밀착시키는 레이디얼 스프링(175)이 설치되어 있다.

이와 같이 구성되는 압축기에서는 구동축(150)의 구동에 따라 경사진 회전지지체(160)가 동기 회전하면서 소켓사판(161)에 전후 요동을 전달하게 된다. 이때, 전후 요동은 소켓사판(161)에 피스톤 로드(121)로 계합된 각 피스톤(120)을 실린더 보어(111)내에서 왕복동시키게 된다. 이러한 피스톤(120)의 왕복동과정에서 후방 하우징(140)의 흡입실(141)로부터 실린더 보어(111)로 냉매 가스가 흡입되고, 그 흡입된 냉매 가스는 압축된 후 토출실(142)로 토출된다.

그리고, 토출실(142)로 토출되는 냉매 가스의 압축용량은 제어밸브(143)에 따른 크랭크실(131)내의 출력 조정에 의하여 제어된다. 즉, 예를 들면 제어밸브(143)가 크랭크실(131)과 토출실(142)이 연통되는 연통공(112)을 개방시키면, 피스톤(120)에 작용하는 배압이 높아지므로 회전지지체(160)의 경사각이 작아지게 된다. 즉, 회전지지체(160)에 고착된 힌지핀(151b)이 안내구(151)의 장홈(151a)에서 후방으로 접동하게 되는 동시에 슬리브(152)가 후진하면서 회전지지체(160)가 슬리브핀을 중심으로 후방으로 접동하게 되어 후방으로 요동한다. 그리고, 소켓사판(161)은 회전지지체(160), 슬리브(152)를 거쳐 후방으로 요동하고, 경사각이 작아진다. 이러한 과정에서 소켓사판(161)이 작으면 작을수록 피스톤(120)의 왕복동 행정이 짧아지게 되므로 냉매 가스의 압축용량이 작아지게 된다. 한편, 구동축(150)과 밸브판(145) 사이에 설치된 디스트로커(170)는 압축기의 고속 구동 즉, 구동축(150)의 고속회전시 연결축(172)을 통해 원심추(171)가 동기 회전하면서 압축기의 부하를 저감시키게 되었다.

그러나, 종래 용량 가변 사판형 압축기는 그 유용성에도 불구하고 디스트로커(170)에 있어 몇 가지 문제점을 가지게 되었다. 즉, 디스트로커(170)는 구동축(150)이 회전하게 되면 원심추(171)에 원심력이 발생되어 밸브판(145) 및 가이드 핀(173)에 구속되며, 이때의 원심추(171)는 바깥방향으로 미끄러지게 된다. 이러한 과정에서 액셜 스프링(174)의 끝단이 원심추(171)의 벽면에 대하여 저항하게 되므로 원심추(171)의 미끄럼이 원활하지 못하게 된다. 또한, 액셜 스프링(174)의 날칼로운 끝단부와 원심추(171)의 접촉에 의해 원심추(171)의 접촉 벽면이 마모되는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 원심추의 미끄럼운동이 원활해지도록 하는 동시에 액셜 스프링에 의한 원심추의 마모를 최소화시킬 수 있는 용량 가변 사판형 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 자동차 공기조화장치의 개략적인 구성을 보인 블록도

도 2는 종래 디스트로커를 구비한 용량 가변 사판형 압축기를 보인 단면도

도 3은 종래 용량 가변 사판형 압축기의 디스트로커를 발췌 확대한 측면도

도 4는 본 고안의 실시예에 따른 디스트로커를 구비한 용량 가변 사판형 압축기 의 단면도

도 5는 본 고안의 실시예에 따른 디스트로커를 발췌 확대한 측면도

도 6은 본 고안의 실시예에 따른 디스트로커의 원심추를 보인 측면도

도 7은 도 6의 A-A선 확대 단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

45 : 밸브판 50 : 구동축

70 : 디스트로커 71 : 원심추

71a : 그루브 72 : 연결축

73 : 가이드 핀 74 : 액셜 스프링

75 : 레이디얼 스프링 76 : 볼

이하, 본 고안의 실시예를 첨부도면에 의거 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 실시예에 따른 용량 가변 사판형 압축기는 도 4에 도시되는 바와 같이, 종래 디스트로커를 구비한 용량 가변 사판형 압축기에 적용하여 설명한 것으로서, 복수의 실린더 보어(11)를 가지는 실린더 블록(10) 및 이 실린더 보어(11)에 전후 유동 가능하게 설치되는 피스톤(20)이 구비된다. 또한, 실린더 블록(10)의 전방단에는 밀폐상의 크랭크실(31)을 형성하는 전방 하우징(30)이, 실린더 블록(10)의 후방단에는 밸브판(45)을 통해 폐쇄되는 후방 하우징(40)이 설치된다.

이 후방 하우징(40)에는 실린더 보어(11)와 연통되게 형성된 흡입실(41) 및 토출실(42)이 형성되고, 실린더 블록(10)의 중심축공(13)과 전방 하우징(30)의 중심축공(32) 사이에는 구동축(50)이 베어링(32)를 통해 설치된다. 이 구동축(50)의 후단부에는 구동축(50)이 축선방향으로 자재 유동되는 것을 방지하도록 리턴 스프링(51)이 탄성적으로 지지되며, 크랭크실(31)에는 구동축(50)과 동기 회전가능하도록 회전지지체(60)가 구동축(50)의 전단부 안내구(51)에 힌지기구를 통해 지지된다. 그 힌지기구는 안내구(51)에 형성된 장공(51a)과, 이 장공(51a)에 계합되면서 회전지지체(60)에 고착된 힌지핀(51b)으로 이루어진다.

이 회전지지체(60)와 구동축(50) 사이에는 축선방향으로 접동가능하게 슬리브(52)가 개재되며, 회전지지체(60)의 후측면에는 피스톤(20)과 피스톤 로드(21)로 계합된 소켓사판(61)이 설치된다. 이 소켓사판(61)의 일측단에는 크랭크실(31)에 축방향으로 설치된 가이드 로드(15)가 전후 유동가능하게 계합된다. 또한, 토출실(42)에는 토출실(42)과 크랭크실(31)을 연통하는 연통공(12)을 토출실(42)과 개폐하여 크랭크실(31)의 압력을 제어하는 제어밸브(43)가 설치된다. 그리고, 실린더 블록(10)의 중심축공(13)에 설치된 구동축(50)의 단부와 밸브판(45)의 사이에는 냉매의 토출량을 제어하는 디스트로커(70)가 설치된다.

그 디스트로커(70)는 도 5에 도시되는 바와 같이, 일측면이 밸브판(45)과 접촉하는 원심추(71)와, 구동축(50)의 단부에 연결되어 원심추(71) 측으로 돌출되는 연결축(72)과, 연결축(72)과 원심추(71)를 연결하는 가이드 핀(73)으로 이루어진다. 원심추(71)와 연결축(72)의 사이에는 원심추(71) 측으로 작은 외경의 원뿔을 형성하는 액셜 스프링(74)이 탄력적으로 설치되며, 가이드 핀(73)에는 연결축(72)을 원심추(71)에 밀착시키는 레이디얼 스프링(75)이 설치된다. 원심추(71)와 액셜 스프링(74)이 접촉하는 부위에 볼(76)이 설치되며, 볼(76)이 접촉되는 원심추(71)의 벽면에는 도 6 및 도 7에 도시되는 바와 같이, 상하방향으로 내입된 그루브(71a)가 형성된다.

이와 같이 구성되는 본 고안에 의하면 종래와 같이, 구동축(50)의 회전함에 따라 경사진 회전지지체(60)가 동기 회전하면서 소켓사판(61)에 전후 요동을 전달하게 되고, 소켓사판(61)이 전후 요동됨에 따라 피스톤(20)을 실린더 보어(11)내에서 왕복동시켜, 냉매 가스를 압축하는 과정에서, 디스트로커(70)의 원심추(71)는 구동축(50)과 동기 회전하면서 원심력을 발생시켜 압축기의 부하를 저감시키게 된다.

특히, 본 고안은 디스트로커(70)의 원심추(71)가 바깥방향으로 미끄러지게 되는 과정에서, 액셜 스프링(74)의 끝단이 원심추(71)의 벽면을 저항하게 되는데, 액셜 스프링(74)과 원심추(71)의 사이에 설치는 볼(76)의 접촉에 의해 액셜 스프링(74)으로부터의 저항을 극복할 수 있다. 즉, 액셜 스프링(74)을 지지하는 볼(76)은 원심추(71)의 벽면에 형성된 그루브(71a)를 따라 유동되면서 액셜 스프링(74)과 원심추(71)간의 마찰을 최소화시켜 서로간의 간섭을 억제시킨다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안은 액셜 스프링과 원심추의 사이에 액셜 스프링을 지지하는 볼을 설치함으로써, 원심추의 미끄럼운동이 원활해지도록 함은 물론 액셜 스프링의 끝단부가 접촉에 함에 따랐던 원심추의 마모를 최소화시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 전방 하우징(30)에 크랭크실(31), 후방 하우징(40)에 흡입실(41), 토출실(42) 및 이들과 접속된 실린더 블록(10)에 복수의 실린더 보어(11)가 형성되고, 각 실린더 보에는 각각 피스톤(20)이 왕복동 가능하게 수용되며, 전방 하우징(30)의 중심축공(32)과 실린더 블록(10)의 중심축공(13)에 베어링(32)을 통해 설치된 구동축(50)에는 크랭크실(31)내에 위치하는 회전지지체(60)가 동기 회전 가능하게 설치되는 동시에 힌지기구 및 구동축(50) 사이의 슬리브(52)를 거쳐 경사 상태로 변위 가능하게 설치되며, 상기 회전지지체(60)의 후측면에는 피스톤(20)과 피스톤 로드(21)로 계합된 소켓사판(61)이 동기 경사 변위 가능하게 설치되며, 원심추(71), 구동축(50)의 단부에 연결되어 상기 원심추(71)와 액셜 스프링(74)을 통해 탄력적으로 설치된 연결축(72), 연결축(72)과 원심추(71)를 연결하는 가이드 핀(73)으로 이루어진 디스트로커(70)가 상기 밸브판(45)과 구동축(50)의 사이에 설치되는 용량 가변 사판형 압축기에 있어서, 상기 원심추(71)에 상기 액셜 스프링(74)을 지지하는 볼(76)이 설치되는 것을 특징으로 하는 용량 가변 사판형 압축기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 액셜 스프링(74)은 상기 볼(76)측으로 작은 외경을 갖는 원뿔형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 용량 가변 사판형 압축기.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 볼(76)이 접촉되는 원심추(71)의 벽면에 상하방향으로 내입된 그루브(71a)가 형성되는 것을 특징으로 하는 용량 가변 사판형 압축기.