KR19990085576A - 실린더용량가변형 자동차용 압축기 - Google Patents

Abstract

본발명은 실린더용량가변형 자동차압축기에 관한 것으로서, 하우징(1)의 내방에서 회전하는 작동샤프트(10)의 구동력으로 피스톤(7)을 실린더(4) 내방에서 구동하고 흡입포트 및 토출포트를 구비하여 작동유체를 압축하는 자동차용 압축기에 있어서; 상기 하우징(1)의 실린더(4) 측방에 부설되는 개별 구획의 밀폐 유체공간인 가변유량조절실(100), 상기 가변유량조절실(100)과 실린더(4)를 유체적으로 연결하는 유체연통로(101),상기 유체연통로(101)를 흡입포트(8)의 유체압력에 의하여 개폐되는 압축유체조절밸브(110)의 개폐밸브(111)를 포함하여;

상기 압축유체조절밸브(110)로부터의 작동부재와 연결된 상기 개폐밸브(111)를 개폐함으로서 압축부하량을 제어하는 것을 특징으로 하여;

본발명의 실린더용량가변형 자동차용 압축기는 종래의 가변용량압축기 또는 사판식압축기에서와 같은, 경사웨블플레이트 또는 클러치의 구동을 극소화하는 구성을 제공하고, 공조상태에 최적의 작동유체의 압축도를 자동적으로 결정하게 됨으로서 압축기를 포함하는 공조기의 최적의 성능을 보장하는 유용성을 가진다.

Description

실린더용량가변형 자동차용 압축기

본발명은 실린더용량가변형 자동차용 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 작동유체를 압축하는 실린더의 용량을 변경할 수있게 구성함으로서 압축요구 부하량에 따라서 가변적인 대응하기 위한 구성의 제공에 관한 것이다.

자동차의 공조장치에서의 작동유체를 압축하는 부재로서 압축기가 구비되고, 이러한 압축기는 가변용량압축기,사판식압축기등의 다양한 종류의 구성이 있다.

통상적인 공조장치의 작동에 있어서,

차량의 외기온도와 실내온등에 따라서 요구되는 작동유체의 압축부하량은 가변하게 되고, 이러한 작동유체의 압축부하량의 가변은 종래에는 가변형의 웨블플레이트를 구비함으로서 작동부하에 비례하는 압축량을 구현하거나, 또는 반복적인 압축기 내방의 클러치의 단속제어로서 풀리로부터 전도된 동력을 연결 또는 단속함으로서 수행하였다.

그러나, 이러한 종래 방법에 의한 각각의 부하량의 조절은 하기와 같은 문제점을 가지고 있었다.

우선, 작동부하량에 따라서 작동샤프트에 대하여 가변하는 각도로서 회동하는 웨블플레이트기구를 구비하는 가변형압축기의 경우, 가변각도를 구현하면서 실린더의 피스톤을 가동하기 위한 기구구성이 대단히 복잡하여 원가의 상승 및 고장의 유발을 초래하는 문제점을 가지고,

압축기 내방의 클러치의 단속제어로서 풀리로부터 전도된 동력을 단속하여 부하량을 조절하는 방식은 사판식압축기등에서 널리 사용되고 있으나 클러치의 작동소음이 다발하게 되고 기구적인 마모가 유발되어 역시 수명의 단축을 초래하는 문제점을 가지고 있었다.

또한 이러한 구성의 경우, 부하량의 압축가변량은 극히 제한적인 것이어서 온도조절의 가변폭이 다단의 단계적인 전환으로서 제한되는 기본적인 문제점을 가지고 있었다.

도 1 은 종래로부터의 자동차용 압축기인 사판식압축기를 도시하는 단면도.

도 2 는 본발명의 실린더용량가변형 자동차용 압축기의 구성을 도시하는 구성개념도.

도 3 은 본발명의 실린더용량가변형 자동차용 압축기의 콘트롤밸브부를 도시하는 구성도.

도 4 는 일반적인 자동차 공조장치의 작동유체의 유동경로를 도시하는 설명도이다.

* 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 *

1: (압축기) 하우징

4: 실린더

7: 피스톤

10: 작동샤프트

100: 가변유량조절실

111: 개폐밸브

123: 밸브로드

상기하는 종래 구성의 자동차용 압축기에서의 압축부하량의 조절구성의 문제점을 감안한 본발명의 실린더용량가변형 자동차용 압축기는,

요구되는 압축량에 따라서 실린더 자체의 용량을 가변함으로서 기구적인 신뢰성 및 고장발생의 저하를 도모하고,

이에 부수하여 압축량을 선형적으로 가변할 수있게 하여 모든 부하요구량에 대응할 수 있는 구성의 실린더용량가변형 자동차용 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본발명의 실린더용량가변형 자동차용 압축기는;

하우징의 내방에서 회전하는 작동샤프트의 구동력으로 피스톤을 실린더 내방에서 구동하고 흡입포트 및 토출포트를 구비하여 작동유체를 압축하는 자동차용 압축기에 있어서; 상기 하우징의 실린더 측방에 부설되는 개별 구획의 밀폐 유체공간인 가변유량조절실, 상기 가변유량조절실과 실린더를 유체적으로 연결하는 유체연통로,상기 유체연통로를 흡입포트의 유체압력에 의하여 개폐되는 압축유체조절밸브의 개폐밸브를 포함하여;

상기 압축유체조절밸브로부터의 작동부재와 연결된 상기 개폐밸브를 개폐함으로서 압축부하량을 제어하는 것을 특징으로 한다.

이하의 부수된 도면과 함께 본발명의 실린더용량가변형 자동차용 압축기의 구성 및 작용효과를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 은 종래로부터의 자동차용 압축기인 사판식압축기를 도시하는 단면도,도 2 는 본발명의 실린더용량가변형 자동차용 압축기의 구성을 도시하는 구성개념도,도 3 은 본발명의 실린더용량가변형 자동차용 압축기의 콘트롤밸브부를 도시하는 구성도,도 4 는 일반적인 자동차 공조장치의 작동유체의 유동경로를 도시하는 설명도이다.

도 1 에는 압축기의 하나의 실시예로서 주로 클러치의 단속으로서 부하량을 제어하는 사판식압축기가 도시되어 있으며 종래의 압축부하량의 조절은 마그네크클러치로서 수행되었다.

이러한 마그네트클러치의 작동은 하우징(1)의 중앙을 가로질러 설치되는 작동샤프트(10)를 구비하고 작동샤프트(10)에는 경사진 사판(3)이 설치되어 있고,

실린더(4) 내방에서 사판(3)과 반구형의 슈우(6)로서 접속되는 피스톤(7)이 사판(3)의 회전에 따라서 축방향으로 가동함으로서 압축이 수행되는 구성을 가진다.

하우징(1)의 우측단부에 돌출하는 축하우징(2)으로 연장하여 외방으로까지 돌출하는 작동샤프트(10)의 우단부의 축소직경의 허브축부(11)에는 동력전달용의 허브축(20)이 삽입된다.

8 은 흡입포트, 9 는 토출포트이며 8' 는 흡입포트부에 형성된 밸브플레이트, 9' 는 토출포트측에 형성되는 밸브플레이트로서 도 1 에서와 같이 단일의 원형상의 밸브플레이트 및 리테이너로 구성된다.

허브축(20)의 외방우단측으로 연장된 연결링부(21)에는 판스프링인 리프(Leaf)스프링(22)이 리벳(23)으로 고정되고 리프스프링(22)의 단부는 역시 링디스크형상의 탈착부재인 아마튜어플레이트(30)가 리벳(31)으로 체결되어 있다.

풀리(40)는 축하우징(2)의 외방으로 베어링(41)을 개재하여 회동하도록 구성되고 풀리(40)의 내방에는 코일(41)이 보빈(42)에 권취된 마그네트코일(43)이 내장되어 있음으로서, 작동샤프트(10)로 동력을 전달하고자 하는 경우에는,

풀리(40)내방의 마그네트코일(43)에 전류를 흘러 자화시킴으로서 아마튜어플레이트(30)가 리프스프링(22)의 탄성을 극복하면서 풀리(40)측으로 부착되어 풀리(40)의 회동력이 작동샤프트(10)로 전달되는 구성이 널리 사용되었다.

이러한 구성에 의한 압축 부하량의 조절은 반복적인 클러치의 작동을 수행하여야 하므로, 허브축(20), 리프(Leaf)스프링(22), 아마튜어플레이트(30)등의 기구적인 접속부에서의 마모가 유발되고 또한 상당한 작동소음이 유발되어 실내로까지 유입되는 등의 문제점을 가지고 있었다.

본발명의 실린더용량가변형 자동차용 압축기의 구성을 설명한다.

본발명은 실린더 자체의 용량을 가변함으로서 가변 부하량에 대응하게 하는 것을 기본적인 개념으로 하고 다양한 구체적인 실시양태로서 구현될 수있으므로 본발명에서는 기본적인 구성개념에 대하여 상술한다.

본발명의 개념적인 구성을 도시하는 도 3 에서,

압축기의 하우징(1)의 실린더(4) 측방으로 연장하여 형성되는 가변유량조절실(100)을 형성한다.

이 가변유량조절실(100)은 하우징(1)의 외방으로 돌출되는 등의 다양한 형상의 밀폐된 유체공간으로서 실린더(4)의 작동공간(R))과는 축소직경의 유체연통로(101)로서 연결되어 있다.

유체연통로(101)에는 후술하는 압축유체조절밸브(110)에 의하여 개폐되는 개폐밸브(111)가 선형적(Linear)으로 장착되고 이에 접속하는 유체연통로(101)에는 밸브시트공(112)가 형성되어 기밀접속하는 것이 바람직하다.

상기의 개폐밸브(111)를 가동시켜 구동하는 것은 압축유체조절밸브(110)이며 이것은 일종의 콘트롤밸브로서 개략 관체형상의 밸브바디(120) 내방의 중앙부의 제한벽부(121)로서 내방을 양분하고,

이 제한벽부(121)의 중앙관통공(122)에는 밸브로드(123)가 관통하고 제어피스톤(124)이 그단부에 장착되는 제어피스톤(124)을 가지며,

제어피스톤(124)의 반대 유체영역에서는 벨로우즈(130)에 의하여 밸브로드(123)가 연동하도록 벨로우즈(130)의 일단부와 밸브로드(123)가 기밀접속되어 있는 구성을 가진다.

제어피스톤(124)이 형성하는 유체영역(G)은 다시 압축기의 흡입포트(8)로 유체적으로 연결되어 있다.

상기의 벨로우즈(130)는 접철된 팽축부(131)를 가지는 통상적인 접철판형상의 벨로우즈로서 밸브로드(123)의 탄성가동 및 복원력의 제공을 수행하기 위한 것이다.

후술하는 바에서 명백하지만 상기의 벨로우즈(130) 대신 일정한 탄성계수를 가지는 코일스프링으로 사용하는 것도 가능하다.

이러한 구성으로서 밸브로드(123)의 구동은 흡입포트(8)에 인가되는 유체압력과 벨로우즈(130)의 팽창을 결정하는 온도의 변수로서 이동함으로서 개폐밸브(111)가 개폐됨으로서 실린더(4) 내방의 유체영역(R)과 가변유량조절실(100)의 유체영역이 유체적으로 연통하거나 단절됨으로서 작동유체의 용량이 가변된다.

이러한 실린더용량가변형 자동차용 압축기 가변용량의 구현을 예시적으로 설명한다.

도 4 에 도시되는 일반적인 공조시스템에서의 작동유체의 온도는,

증발기(E)에서의 온도로서 결정되게 되고 증발기(E)로부터의 작동유체는 압축기(C)의 흡입포트에 인가되도록 되어 있다.

따라서 증발기(E)에서 작동유체가 상대적으로 고온, 고압이라면 압축기(C)의 압축부하를 증대하여야 하고, 증발기(E)로부터의 작동유체가 상대적으로 저온,저압이면 더 이상의 증발기(E)에서의 결빙 및 성능의 저하를 방지하기 위하여 압축부하량을 감소시켜야 한다.

F 는 컨덴서, EX 는 팽창밸브 RC 는 리시버드라이버이다.

따라서, 만일 흡입포트(8)로 흡입되는 작동유체의 온도가 상대적으로 낮으면,

즉, 작동유체의 압력이 낮으면 증발기(E)의 온도 또한 상대적으로 낮은 상태이므로 압축기의 압축부하량을 줄여야 증발기(E)에서의 결빙 및 유체의 성능을 저하시지 않게 된다.

이런 경우에는 상대적으로 흡입포트(8)측의 압력이 낮으면 밸브로드(123)는 벨로우즈(13)의 탄성보다 낮은 압력이 제어피스톤(124)에 인가되므로 도면 좌측, 즉, 개폐밸브(111)를 유체연통로(101)의 밸브시트공(112)으로부터 이탈하게 하여 실린더(4)와 가변유량조절실(100)은 유체적으로 연결되어 압축도가 저하되게 된다.

그러나, 만일 흡입포트(8)로 흡입되는 작동유체의 온도가 상대적으로 높으면,

즉, 작동유체의 압력이 높으면 증발기(E)의 온도 또한 상대적으로 높은 상태이므로 압축기의 압축부하량을 증량하여 압축도를 저하시켜야 하므로,

흡입포트(8)측의 압력이 높아 밸브로드(123)는 벨로우즈(13)의 탄성보다 높 압력이 제어피스톤(124)에 인가되므로 도면 우측, 즉, 개폐밸브(111)를 유체연통로(101)의 밸브시트공(112)에 접속안착하게되어 압축유체공간은 실린더(4)에 한정되게 되므로 압축도는 대폭 증대하게 되는 것이다.

상기의 구성에서 벨로우즈(130)는 밸브로드(123)의 구동시에 기준압력을 설정하는 요소이므로 동일한 탄성계수를 가지는 코일스프링으로 대체할 수있음은 물론이며,

벨로우즈(130) 또는 코일스프링의 탄성계수는 최대 흡입포트(8)부의 유입 유체압력과 최소 유체압력 사이에 존재하는 값이 된다.

상기하는 구성의 본발명의 실린더용량가변형 자동차용 압축기는 종래의 가변용량압축기 또는 사판식압축기에서와 같은, 경사웨블플레이트 또는 클러치의 구동을 불요하게 하는 구성을 제공하고,

공조상태에 최적의 작동유체의 압축도를 자동적으로 결정하게 됨으로서 압축기를 포함하는 공조기의 최적의 성능을 보장하는 유용성을 가진다.

Claims (5)

1. 하우징(1)의 내방에서 회전하는 작동샤프트(10)의 구동력으로 피스톤(7)을 실린더(4) 내방에서 구동하고 흡입포트 및 토출포트를 구비하여 작동유체를 압축하는 자동차용 압축기에 있어서;

   상기 하우징(1)의 실린더(4) 측방에 부설되는 개별 구획의 밀폐 유체공간인 가변유량조절실(100),

   상기 가변유량조절실(100)과 실린더(4)를 유체적으로 연결하는 유체연통로(101),

   상기 유체연통로(101)를 흡입포트(8)의 유체압력에 의하여 개폐되는 압축유체조절밸브(110)의 개폐밸브(111)를 포함하여;

   상기 압축유체조절밸브(110)로부터의 작동부재와 연결된 상기 개폐밸브(111)를 개폐함으로서 압축부하량을 제어하는 것을 특징으로 하는 실린더용량가변형 자동차압축기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 압축유체조절밸브(110)는 관체형상의 밸브바디(120) 내방의 중앙부의 제한벽부(121)로서 내방을 양분하고, 상기 제한벽부(121)의 중앙관통공(122)에 밸브로드(123)가 관통하며 제어피스톤(124)이 단부에 장착되는 제어피스톤(124),

   상기 제어피스톤(124)의 반대 유체영역에서 벨로우즈(130)에 의하여 밸브로드(123)가 연동하도록 벨로우즈(130)의 일단부와 접속고정되는 밸브로드(123)를 포함하고,

   상기 제어피스톤(124)이 형성하는 유체영역(G)은 압축기의 흡입포트(8)로 유체적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 실린더용량가변형 자동차압축기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 벨로우즈(130)는 동일한 탄성계수를 가지는 코일스프링인 것을 특징으로 하는 실린더용량가변형 자동차압축기.
4. 제 2 항내지 3 항의 어느 한 항에 있어서,상기 벨로우즈(130) 또는 코일스프링의 탄성계수는 최대 흡입포트(8)부의 유입 유체압력과 최소 유체압력 사이에 존재하는 값을 가지는 것을 특징으로 하는 실린더용량가변형 자동차압축기.
5. 제 1 항내지 4 항에 있어서, 상기 밸브로드(123)를 구동하여 개폐밸브(111)를 개폐하는 동력은 흡입포트(8)측에 인가되는 작동유체압력과 상기 벨로우즈(130) 또는 코일스프링의 대항력의 차이값인 것을 특징으로 하는 실린더용량가변형 자동차압축기.