KR20000031815A

KR20000031815A - 가변용량사판식압축기

Info

Publication number: KR20000031815A
Application number: KR1019980048042A
Authority: KR
Inventors: 안휴남
Original assignee: 토마스 데주어; 포드 모터 컴파니; 신영주; 한라공조 주식회사
Priority date: 1998-11-10
Filing date: 1998-11-10
Publication date: 2000-06-05
Also published as: KR100282042B1

Abstract

본 발명은 구조가 간단하고 제조가 용이하며 제조비용이 저렴한 가변용량 사판식 압축기에 관한 것으로, 다수의 실린더 보어가 제공되는 실린더 블록을 가지며, 크랭크실과 흡입실 및 토출실이 그 내부에 형성되는 하우징수단; 크랭크실의 압력을 조절하기 위한 압력조절 수단; 상기 하우징 수단에 의해 회전가능하게 지지되는 구동축; 실린더 보어들 각각의 내부에 삽입되어 왕복동 하는 다수의 피스톤; 상기 구동축에 장착되어 크랭크 실내에서 상기 구동축과 함께 회전되는 회전체; 힌지수단을 통해 상기 회전체와 같이 동작되도록 상기 회전체에 연결되고 또한 상기 구동축에 미끄럼 가능하게 장착되어 상기 크랭크 실의 압력변화에 따라 경사각이 변화되는 사판; 상기 사판의 회전운동을 상기 실린더 보어 각각의 내부에서 상기 피스톤의 왕복운동으로 전환시키기 위해 상기 사판과 상기 피스톤들을 연동시키는 슈; 및 상기 회전체 또는 상기 사판중 어느 일측에 형성되는 한 쌍의 지지아암, 상기 회전체 또는 상기 사판중 상기 한쌍의 지지암이 형성되지 않는 측에 상기회전체 또는 상기 사판으로부터 돌출되는 아암, 및 이 아암에 설치되어 상기 지지아암들과 상기 아암을 동작가능하게 결합시키는 연결수단을 갖는 힌지수단으로서, 상기 지지아암들 각각은 상기 구동축이 그들 사이에 위치될 수 있도록 서로 대향되게 개구된 안내 홈을 가지며, 상기 연결 수단은 상기 안내홈들 각각과 미끄럼 가능하게 맞물리는 것;을 포함하는 가변용량 사판식 압축기인 것을 특징으로 한다.

Description

가변용량 사판식 압축기

차량 에어컨에 널리 사용되는 가변용량 사판식 압축기는 통상적으로 구동축과 이 구동축에 장착되어 구동축과 함께 회전하는 회전체(rotor) 또는 러그 플레이트(lug plate) 및 사판(swash plate)을 포함한다. 사판은 구동축에 미끄럼운동 가능하게 설치된 구형의 슬리브 부재(sleeve member)의 외부 구형 면상에 회전가능하게 지지된다.

회전체와 사판사이에는 힌지기구(hinge mechanism)가 배치되는데, 힌지기구는 보통 회전체로부터 압축기의 후방으로 돌출되는 제1 아암부재, 사판으로부터 압축기의 전방으로 돌출되는 제2 아암부재, 및 제1,2 아암부재에 각기 형성된 한쌍의 호울(hole)을 통해 제1,2 아암부재를 상호 연결하는 핀 요소를 포함한다. 상기 호울은 길게 연장되어 형성되며, 따라서 핀요소는 사판의 경사각의 변화에 따라 상기 호울들의 내면을 따라 상하로 움직이게 된다. 사판의 하단부에는 스톱부재(stop member)가 제공되어 사판의 최대 경사각을 제한하게 된다. 압축기는 또한 다수의 피스톤을 포함하며 각각의 피스톤은 반구형상의 슈들(shoes)에 의해 사판과 맞물리게 된다.

힌지기구에 의해 사판은 구동축을 따라 미끄러지게 되며 또한 구동축에 대해 경사각이 변하게 된다. 또한 이 힌지기구에 의해 구동축과 회전체 및 사판은 함께 회전하게 된다. 구동축이 회전함에 따라 회전체와 사판은 구동축과 함께 회전하게 되며, 그에 따라 사판에 맞물린 각각의 피스톤은 실린더 보어 내에서 왕복운동을 하게 되며, 냉매가스의 흡입 및 압축이 이루어 지게 된다. 압축기의 용량은 크랭크실의 압력과 흡입 압력 사이의 압력 차이에 따라 사판의 경사각을 변화시킴으로써 제어된다.

상기한 형태의 가변용량 압축기에서, 사판은 회전축과 함께 회전하면서 회전체에 대해서 전후방으로 장동운동(nutating motion)을 하게 되는데, 사판의 회전운동은 피스톤의 왕복운동으로 변환된다. 흡입행정 동안 피스톤에 작용하는 흡입력(suction force)은 사판에 작용하게 되며, 한편 압축행정 동안 피스톤에 작용하는 압축반력(compression reaction force) 또한 사판에 작용하게 된다. 사판에 작용하는 흡입력 및 압축반력으로 인해 사판은 비틀림 또는 휨 모멘트(bending moment)를 받게 된다. 나아가, 회전축에 의해 가해지는 토크(torque)는 힌지기구를 통해 사판에 전달되므로 사판은 회전체에 대해서 전후방 장동운동과는 다른 방향으로 비틀리게 된다.

이러한 문제점들에 대한 한 해결책으로서 미국 특허번호 제5,540,559호를 들 수 있는데, 이 특허에서는 힌지 유니트(hinge unit)를 사용하고 있다. 이 힌지 유니트는 회전 사판의 후면으로부터 돌출되는 한 쌍의 브래킷, 일단부에서 각각의 브래킷에 고정되며 타단부는 구형 요소(spherical element)에 고정되는 한 쌍의 안내핀, 및 회전체의 상부 전면으로부터 돌출되는 한 쌍의 지지 아암(support arm)을 포함한다. 각각의 지지 아암에는 원형의 안내 호울이 형성되며, 이 원형의 안내 호울들에는 안내핀의 구형 요소가 미끄럼 가능하게 삽입된다. 또 다른 해결책으로서 미국 특허번호 제5,336,056호를 들 수 있는데, 이 특허에서의 힌지수단은 회전 지지체로부터 축에 대해 후방으로 연장되는 한 쌍의 지지 아암을 갖는다. 지지 아암들 각각은 관통 보어(through-bore)를 가지며 이 관통 보어내에는 볼 요소(ball element)를 선회가능하게 수용하기 위해 레이스 부재(race member)가 견고히 설치된다. 볼 요소 또한 관통 호울이 형성되어 있어 그 내부에 안내 핀을 수용하여 이 안내 핀의 미끄럼 운동을 안내하게 된다. 그리고, 사판 어셈블리의 회전구동요소(rotary drive element)에는 두 개의 관통 보어가 형성되어 각각에는 안내 핀이 삽입 고정된다.

그러나, 상기한 미국 특허들에 있어서의 힌지기구의 구조는 복잡하며, 특히 미국 특허번호 제5,540,559호에 있어서의 안내 호울과 가이드 핀의 구형요소, 그리고 미국 특허번호 제5,336,056호에 있어서의 관통 호울들을 가공하는 것은 복잡하고 정밀한 기계가공을 요구한다. 또한 회전체 또는 회전 지지체로부터 돌출되는 한 쌍의 지지 아암은 서로 대칭되도록 반대 위치에 형성이 되어야 하므로 기계가공상의 어려움을 수반하게 된다. 이러한 것들은 압축기의 제조비용을 상승시키게 된다. 따라서, 구조 및 가공에 있어서 간단하면서도 상술한 사판의 비틀림이나 휨모멘트를 해결할 수 있는 압축기를 제공하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래의 가변용량 사판식 압축기에서 직면하게 되는 상술한 문제점들을 해결할 수 있는 가변용량 사판식 압축기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 구조가 간단하고 제조가 용이하며 제조비용이 저렴한 가변용량 사판식 압축기를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 가변용량 사판식 압축기는 다수의 실린더 보어가 제공되는 실린더 블록을 가지며, 크랭크실과 흡입실 및 토출실이 그 내부에 형성되는 하우징수단; 상기 크랭크실의 압력을 조절하기 위한 압력조절 수단; 상기 하우징 수단에 의해 회전가능하게 지지되는 구동축; 상기 실린더 보어들 각각의 내부에 삽입되어 왕복동 하는 다수의 피스톤; 상기 구동축에 장착되어 상기 크랭크 실내에서 상기 구동축과 함께 회전되는 회전체; 힌지수단을 통해 상기 회전체와 같이 동작되도록 상기 회전체에 연결되고 또한 상기 구동축에 미끄럼 가능하게 장착되어 상기 크랭크 실의 압력변화에 따라 경사각이 변화되는 사판; 상기 사판의 회전운동을 상기 실린더 보어 각각의 내부에서 상기 피스톤의 왕복운동으로 전환시키기 위해 상기 사판과 상기 피스톤들을 연동시키는 슈; 및 상기 회전체 또는 상기 사판중 어느 일측에 형성되는 한 쌍의 지지아암, 상기 회전체 또는 상기 사판중 상기 한쌍의 지지아암이 형성되지 않는 측에 상기 회전체 또는 상기 사판으로부터 돌출되는 아암, 및 이 아암에 설치되어 상기 지지아암들과 상기 아암을 동작가능하게 결합시키는 연결수단을 갖는 힌지수단으로서, 상기 지지아암들 각각은 상기 구동축이 그들 사이에 위치될 수 있도록 서로 대향되게 개구된 안내 홈을 가지며, 상기 연결 수단은 상기 안내홈들 각각과 미끄럼 가능하게 맞물리는 것;을 포함하는 것을 특징으로하는 가변용량 사판식 압축기인 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 힌지수단이 제공된 가변용량 사판식 압축기의 종단면도,

도 2는 도 1의 압축기에서 회전체 주위의 구성요소들을 보여주는 평면도,

도 3은 도 2의 A-A선을 따라 절취한 부분단면도,

도 4는 도 1의 압축기에서 회전체 주위의 구성요소들을 보여주는 사시도,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변용량 사판식 압축기에 사용하기 위한 힌지수단을 보여주는 부분단면도,

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가변용량 사판식 압축기에 사용하기 위한 힌지수단을 보여주는 부분단면도,

도 7a,7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가변용량 사판식 압축기에 사용하기 위한 힌지수단을 보여주는 부분단면도,

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가변용량 사판식 압축기에 사용하기 위한 힌지수단을 보여주는 부분단면도,

도 9는 냉매가스의 흡입 및 압축시 흡입력 및 압축반력의 합력이 사판에 작용하는 위치를 나타내는 도면,

도 10은 가변용량 압축기에서 시간과 피스톤의 위치 및 실린더압력 사이의

관계를 나타내는 선도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10;압축기 16;전방하우징

18;후방하우징 k;힌지수단

34;사판 44;아암

47;크로스핀

본 발명의 제1실시예에 따른 가변용량 사판식 압축기에 대해 도1 내지 도4를 참조하여 설명한다.

도 1을 참조하면, 가변용량 사판식 압축기(variable capacity swash plate type compressor)(10)는 다수의 실린더 보어(bore)(14)를 갖는 실린더 블록(12), 전방 하우징(16), 및 후방 하우징(18)을 갖는다. 실린더 블록(12)의 양단부는 각기 전방 하우징(16)과 후방 하우징(18)에 의해 밀봉되도록 결합되며, 실린더 블록(12)과 후방 하우징(18)사이에는 밸브 플레이트(valve plate)(20)가 개재된다. 실린더 블록(12)과 전방 하우징(16)은 기밀된(air-tight sealed) 크랭크실(22)을 정하게 된다. 구동축(24)은 전방 하우징(16)을 지나 실린더 블록(12)에 까지 연장되도록 배치되며, 또한 레이디얼 베어링(26,27)에 의해 회전가능하게 지지된다. 실린더 블록(12)과 전후방 하우징(16,18)은 관통볼트(29)에 의해 서로 결합된다.

회전체(rotor)(30)는 구동축(24)과 함께 회전되도록 크랭크실(22)을 가로지르는 구동축(24)에 고정되게 장착된다. 회전체(30)는 전방 하우징(16)의 내부의 단부(inner end)에 설치된 쓰러스트 베어링(32)에 의해 지지된다. 사판(swash plate)(34)은 구동축(24)에 회전가능하게 지지되며, 구동축(24)과 사판(34)사이에는 구형 슬리브(spherical sleeve)가 개재될 수도 있으며, 이 경우 사판(34)은 구형 슬리브의 외부 지지면에 회전가능하게 지지된다. 도1에서 사판(34)은 최대 경사각의 위치에 있으며, 이때 스프링(38)은 최대로 압축된 상태이고, 돌출부(36)의 스톱면(stop surface)(36a)은 회전체(30)와 접촉하게 되므로 사판(34)의 경사각은 회전체(30)에 의해 제한된다. 또한 구동축(24)에는 스토퍼(stopper)(37)가 제공되어 사판(34)의 최소 경사각이 제한된다.

도 2,3,4에 잘 도시되어 있듯이, 도면부호 K로 지칭된 힌지 수단은 상기 회전체(30)의 상면으로부터 구동축(24)의 후방으로 연장되어 돌출되는 한쌍의 지지아암(40)과 상기 사판(34)의 전면 상단으로부터 상기 지지아암(40)을 향해 돌출되는 아암(44), 그리고 이 아암(44)의 양측으로 돌출되는 크로스 핀(47)에 의해 구성되며, 상기 지지아암(40)의 선단부 내면 각각에는 상기 크로스 핀(47)의 이동을 안내하기 위한 장방형(rectangular) 또는 아아크(arc)의 안내 홈(guide groove)(42)이 서로 대향되게 형성되는데, 이 안내 홈(42)은 피스톤이 상사점에 위치하고 이 피스톤이 최대경사각을 이룰 때 상기 사판(34)에 형성된 아암(44) 선단부의 크로스 핀(47) 양단이 걸치는 예정위치(predetermined position)가 상기 사판(34)이 최소경사각을 이룰 때, 상기 크로스 핀(47) 양단이 걸치는 예정위치를 연결하는 궤적을 따라 형성된다. 크로스핀(47)에 의해 지지아암(40)들과 아암(44)은 서로 미끄럼가능하게 연결된다.

상기 실시예에서는 상기 한 쌍의 지지아암(40)과 사판측의 아암(44)으로 도시되어 설명되어 있으나, 그 반대로 회전체와 사판의 구조에 따라 그 반대로 형성될 수도 있음은 물론이다.

아암(44)은 단차진 관통공(stepped through-bore)(45)을 가지며, 이 관통공(45)에 크로스 핀(47)이 수용된다. 크로스 핀(47)에는 돌출부(48)가 제공되어 단차진 관통공(45)의 단차면과 돌출부(48)의 단차면은 관통공(45)의 중간부분에서 서로 접면하게 되어 스톱면을 형성한다.

따라서 피스톤(50)을 통해 사판(34)에 작용하는 흡입력과 압축반력은 힌지수단을 구성하는 아암(44), 지지아암(40) 및 크로스 핀(47)에 의해 흡수되게 되는데, 이때 사판(34)의 회전력 또한 힌지수단에 작용하게 되므로 크로스 핀(47)을 통해 사판(34)의 회전력이 크로스 핀(47)의 좌우측 중 일방향으로 작용하게 된다.(도 2에서 사판(34)이 화살표 방향으로 회전하는 경우 크로스 핀(47)의 좌측부분)

크로스 핀(47)의 양단부면에는 함몰부(47a)(도3)를 제공함으로써 지지아암(40)의 안내 홈(42)과의 접촉 면적을 감소시키게 되고, 그에 따라 크로스 핀(47)과 안내 홈(42)사이의 마찰을 감소시킴으로써 사판(34)의 경사각 변화를 용이하게 할 수 있게 된다.

힌지수단(K)에 의해 회전체(30)와 사판(34)은 서로 피벗(pivot)결합되고, 따라서, 구동축(24)이 회전함에 따라 회전체(30)가 회전하게 되며 또한 사판(34) 또한 회전하게 된다. 크로스 핀(47)이 지지 아암(40)의 안내 홈(42)을 따라 상하로 이동함에 따라 사판(34)은 구동축(24)에 대해 경사각이 변화된다. 즉, 사판(34)의 경사각이 구동축(24)에 직교하는 가상 평면(imaginary plane)에 대해 조정이 된다.

도1에 도시되어 있듯이, 반구형 슈들(shoes)(52)의 평면부는 사판(34)의 외주면과 접촉하게 되며, 슈들(52)의 반구면 외주는 피스톤(50)에 형성된 슈포켓(51)과 미끄럼 가능하게 맞물린다. 이와 같이 다수의 피스톤(50)은 슈들(52)을 통해 사판(34)과 맞물리게 되어 사판(34)이 회전함에 따라 피스톤들(50)은 개개의 실린더 보어(14)내에서 왕복운동을 하게 된다. 즉, 슈들(52)은 사판(34)의 회전운동을 개개의 피스톤(50)의 왕복운동으로 전환시키기 위한 운동전환수단(motion conversion means)으로 작용한다.

후방 하우징(18)은 냉매 가스의 유입 및 유출을 위한 유입구(54)와 유출구(56), 흡입실(58) 및 토출실(60)을 갖는다. 개개의 실린더 보어(14)는 밸브 플레이트(20)에 형성된 흡입구(66) 및 토출구(68)를 통해 각기 흡입실(58) 및 토출실(60)과 소통이 된다. 각각의 흡입구(66)는 흡입 밸브(62)에 의해 개폐되고, 각각의 토출구(68)는 토출 밸브(64)에 의해 개폐되며 리테이너(retainer)(70)는 토출밸브(64)의 개방되는 정도를 제한한다.

압축기(10)에는 압력조절수단(72)이 제공되어 크랭크실(22)내의 유체 압력 수준을 조절함으로써 사판(34)의 경사각을 변화시키게 된다.

도 9와 도 10을 참조하면, 사판(34)에 작용하는 흡입력(suction force)과 압축반력(compression reaction force)의 합력의 작용점은 사판(34)의 중심선, 즉 사판(34)이 상사점에 위치한 피스톤(50)과 맞물리게 되는 사판(34)의 예정위치(P)로부터 사판(34)의 회전 방향에 대해 오른쪽으로, 즉 S로 지칭된 위치로 이동하게 된다. 사판(34)의 회전에 따라 예로, 7개의 실린더 보어(14)내에서 7개의 피스톤들(50)이 각기 왕복운동을 한다고 할 때, 사판(34)의 회전방향에 대하여 사판(34)의 오른쪽 반쪽 부분에서는 압축반력(Pd, Pint)이, 그리고 왼쪽 반쪽 부분에서는 흡입력(Ps)이 각기 사판(34)에 작용하게 된다. 이 때 힘의 크기는 Pd>Pint>Ps의 관계를 유지한다. 피스톤(50)이 왕복 운동하는 동안 상사점(TDC)에 접근할 때, 실린더 보어(14)로부터 토출실(60)로의 압축된 냉매 가스의 토출이 완료된다. 그리고, 피스톤(50)의 운동이 상사점(TDC)으로부터 하사점(B1)으로 반전될 때, 압축되기 전의 냉매 가스의 흡입이 상사점(TDC)와 하사점(B2) 사이의 시간 동안 연이어 실행된다. 도10을 참조하면, 각각의 피스톤(50)이 하사점(B1)과 상사점(TDC)사이에서 이동될 때 냉매가스의 압축반력이 사판(34)에 작용하게 되며, 피스톤(50)이 상사점(TDC)과 하사점(B2) 사이에서 이동될 때 흡입력이 사판(34)에 작용하게 된다. 따라서, 피스톤을 통해 사판(34)에 작용하게 되는 압축반력과 흡입력의 합력은 구동축(24)의 중심축과 직교하는 사판(34)의 중심선, 즉 사판(34)이 상사점(TDC)에 위치한 피스톤과 맞물리게 되는 사판(34)의 예정 위치(P)로부터 사판의 회전방향에 대해 오른쪽 위치(S)로 이동하게 된다. 점선은 각 실린더내의 압력수준을 나타낸다.

회전체(30)의 한 쌍의 지지 아암(40)중 하나는 위치(S)와 대향되는 회전체(30)의 위치(P2)에 배치되며 다른 지지 아암(40)은 상기 지지아암과 대향되는 위치(P1)에 대칭적으로 형성되며, 사판(34)의 아암(44)은 구동축(24)의 중심축과 직교하는 사판(34)의 중심선 상에 위치된다. 이러한 구조를 갖는 힌지수단(K)은 사판(34)에 작용하는 휨 모멘트를 방지하게 되며, 따라서, 사판(34)이 구동축(24)에 미치는 힘을 감소시킬 수 있게 된다.

도 1을 참조하여 상술한 구조를 갖는 압축기의 작용을 설명하면, 구동축(24)이 회전할 때 힌지 수단을 통해 일정한 경사각을 갖는 사판(34) 또한 회전하게 되고, 따라서 슈들(52)을 통해 사판(34)의 회전운동은 개개의 실린더 보어들(14)내에서 피스톤들(50)의 왕복운동으로 전환된다. 그에 따라 냉매가스는 후방 하우징(18)의 흡입실(58)로부터 개개의 실린더 보어(14)로 유입되어 피스톤(50)의 왕복운동에 의해 압축된다. 압축된 냉매 가스는 개개의 실린더 보어(14)로부터 토출실(60)로 토출된다.

이 때, 개개의 실린더 보어(14)로부터 토출실(60)로 토출되는 냉매 가스의 양은 크랭크실(22)의 압력 수준을 조정하는 압력조절수단(72)에 의해 조절된다. 즉, 증발기의 부하가 증가하면 흡입실(58)내의 압력(Psc)이 높아지게 되고 그에 따라 압력조절수단(72)은 토출실(60)로부터 크랭크실(22)로 이동되는 냉매 가스를 차단시키게 되므로 크랭크 실(22)의 압력 수준(Pcc)은 낮아지게 된다. 크랭크실(22)의 압력 수준이 낮아질 때, 크랭크실(22)의 압력(Pcc)이 피스톤(110)에 작용하는 힘이 감소하게 되고, 따라서 사판(94)의 경사각은 증가하게 된다. 이에 따라, 힌지 수단(K)을 이루는 크로스 핀(47)은 양단부에서 안내홈(42)을 따라 안내 홈(42)의 외측 가장자리 쪽으로(상방으로) 미끄럼 이동된다. 따라서, 사판(34)은 스프링(38) 힘에 대항하여 압축기의 전방으로 이동된다. 이와 같이 사판(34)의 경사각은 증가하게 되고, 그 결과 개개의 피스톤(50)의 행정길이가 연장되게 되어 압축기의 압축용량이 증가하게 된다.

반면, 증발기의 부하가 감소하면 흡입실(58)내의 압력(Psc)이 저하되고 그에 따라 압력조절수단(72)은 토출실(60)의 압축된 냉매 가스를 크랭크실(22)로 보내게 된다. 크랭크실(22)의 압력 수준이 높아짐에 따라 크랭크실(22)의 압력(Pcc)이 피스톤(110)에 작용하는 힘은 증가하게 되고, 따라서 사판(34)의 경사각은 감소하게 된다. 즉, 힌지 수단(K)을 이루는 크로스 핀(47)은 안내홈(42)을 따라 안내 홈(42)의 내측 가장자리 쪽으로(하방으로) 미끄럼 이동된다. 따라서, 사판(34)은 압축기의 후방으로 이동되고 그에 따라 사판(34)의 경사각은 감소하게 된다. 결과적으로 피스톤(50)의 행정길이가 짧아지게 되어 압축기의 압축용량이 감소된다.

도 9,10을 참조하면, 압축기 구동시 각각의 피스톤(50)에 작용하는 흡입력은 도9의 대략 좌측 반쪽부분에서 사판(24)에 작용하게 된다. 한편, 각각의 피스톤(50)에 작용하는 압축반력은 도 9의 대략 우측 반쪽 부분에서 사판에 작용하게 된다.

힌지수단(K)을 이루는 한 쌍의 지지 아암(40)중 하나는 상사점(TDC)에 대해 좌측 위치(P1)에, 그리고 나머지 하나는 상사점(T)에 대해 우측 위치(P2)에 형성이 되므로 사판(34)에 작용하는 흡입력과 압축 반력은 지지 아암들(40), 아암(44) 및 크로스 핀(47)에 의해 지지되어 흡수된다. 따라서, 구동축(24)에 대해 수직인 축을 중심으로 사판(34)이 비틀리게 되거나 휨 모멘트를 받는 것을 방지할 수 있게 된다.

나아가, 크로스 핀(47)의 양단부 면들은 지지 아암들(40) 각각의 안내 홈들(42)의 표면과 면접촉하게 되므로 흡입력과 압축반력의 인가에 따른 안내 홈들(42)의 표면들의 편마모를 방지할 수 있게 된다.

도 5 내지 도 8은 상기 크로스 핀이 상기 사판으로부터 돌출되는 아암부(74)와 일체로 형성된 점 및 별도의 핀수단을 가진 것을 제외하고 도1 내지 도4에 도시된 실시예와 동일하다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변용량 사판식 압축기에 사용하기 위한 힌지 수단을 보여주는 부분 단면도로서,

상기 크로스 핀부(76)와 상기 아암부(74)가 일체로 형성되어 있고, 핀부(76)의 양단부는 실린더 형상의 요소(78)가 형성되며, 실린더 형상 요소(78)는 지지아암(40)의 안내홈(42)의 표면과의 접촉에 따른 마찰을 최소화하기 위한 구성을 갖는다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가변용량 사판식 압축기에 사용하기 위한 힌지 수단을 보여주는 부분단면도이다. 사판(34)으로부터 돌출되는 아암(82)에는 관통공(84)이 형성되며, 이 관통공(84)의 양단 부근에는 단차부(86)가 형성된다. 한 쌍의 핀(88) 각각은 관통공(84)의 양단부에서 관통공(84)내로 억지 끼워 맞춤되는데, 각각의 핀(88)은 안내홈(42)의 표면들과 접면하게 되는 헤드부(head portion)와 이 헤드부로부터 연장되어 헤드부보다 작은 직경을 갖는 관통공(84)의 내경과 접면하는 몸체부를 갖는다. 각각의 핀(88)의 헤드부와 몸체부가 접면하는 부분은 아암(82)의 관통공(84)중 단차부(86)의 경사면과 접촉하게 됨으로써 핀(88)이 관통공(84)의 중심부 방향으로의 추가적 삽입을 제한하게 된다.

도 7a,7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가변용량 사판식 압축기에 사용하기 위한 힌지수단을 나타내는 것으로서, 먼저 도 7a를 참조하면, 사판(34)으로부터 돌출되는 아암(90)은 그 선단부의 지지아암(40)을 향해 양측으로 연장되는 연장부를 가지며 이 연장부에는 관통공(92)이 형성되며 연장부의 양단에는 각기 반구형상의 포켓(pocket)(94)이 형성된다. 각각의 포켓(94)에는 볼요소(ball element) (96)가 배치된다. 이 연장부에는 상기 관통공을 형성하지 않을 수도 있으나 중량감소 및 포켓 가공의 용이성을 도모하기 위해 관통공을 형성하는 것이 바람직하며 지지아암의 안내홈도 도 7b와 같이 반원 형상으로 할 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 힌지수단을 나타내는 것으로서 도7a의 변형이다. 이 실시예에서는 관통공(92)에 코일 스프링(98)을 제공함으로써 각각의 포켓(94)과 아암(90)과 볼 요소(96)사이의 간극(clearance)으로 인한 잡음을 감소시키게 되며, 또한 코일 스프링(98)을 통해 볼 요소(96)들은 각각에 미치는 힘을 서로 간에 전달시킴으로써 힘을 분산시킬 수 있게 된다.

본 발명에 의한 가변용량 압축기에서는, 피스톤을 통해 사판에 작용하는 흡입력과 압축반력은 힌지수단에 의해 적절히 지지 분산되므로 사판이 회전체에 대해 비틀리는 현상을 효과적으로 방지함과 동시에 그 구조가 간단하고 용이하여 압축기의 제조에 따른 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims

다수의 실린더 보어가 제공되는 실린더 블록을 가지며, 크랭크실과 흡입실 및 토출실이 그 내부에 형성되는 하우징수단;

상기 크랭크실의 압력을 조절하기 위한 압력조절 수단;

상기 하우징 수단에 의해 회전가능하게 지지되는 구동축;

상기 실린더 보어들 각각의 내부에 삽입되어 왕복동 하는 다수의 피스톤;

상기 구동축에 장착되어 상기 크랭크 실내에서 상기 구동축과 함께 회전되는 회전체;

힌지수단을 통해 상기 회전체와 같이 동작되도록 상기 회전체에 연결되고 또한 상기 구동축에 미끄럼 가능하게 장착되어 상기 크랭크 실의 압력변화에 따라 경사각이 변화되는 사판;

상기 사판의 회전운동을 상기 실린더 보어 각각의 내부에서 상기 피스톤의 왕복운동으로 전환시키기 위해 상기 사판과 상기 피스톤들을 연동시키는 슈; 및

상기 회전체 또는 상기 사판중 어느 일측에 형성되는 한 쌍의 지지아암, 상기 회전체 또는 상기 사판중 상기 한쌍의 지지아암이 형성되지 않는 측에 상기 회전체 또는 상기 사판으로부터 돌출되는 아암, 및 이 아암에 설치되어 상기 지지아암들과 상기 아암을 동작가능하게 결합시키는 연결수단을 갖는 힌지수단으로서, 상기 지지아암들 각각은 상기 구동축이 그들 사이에 위치될 수 있도록 서로 대향되게 개구된 안내 홈을 가지며, 상기 연결 수단은 상기 안내홈들 각각과 미끄럼 가능하게 맞물리는 것;을 포함하는 것을 특징으로하는 가변용량 사판식 압축기.
제 1항에 있어서, 상기 한 쌍의 지지아암중 하나는 상기 피스톤들 로부터 상기 사판에 작용하는 냉매가스의 흡입력과 압축반력의 합력의 작용점에 대응하는 위치에 배치되고 다른 하나는 상기 흡입력과 압축반력의 합력의 작용점에 반대되는 위치에 대응하는 위치에 배치되며, 상기 아암은 상기 한 쌍의 지지아암 사이에 배치되는 것을 특징으로하는 가변용량 사판식 압축기.
제 1항에 있어서,

상기 아암은 상기 한쌍의 지지아암에 형성되는 안내홈을 향하도록 형성된 관통공을 가지며 상기 연결수단은 상기 관통공에 삽입되어 그 양단이 상기 지지아암의 안내 홈과 접면하도록 된 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변용량 사판시 압축기.
제 1항에 있어서, 상기 아암의 상기 관통공은 그 내부에 단차면을 가지며, 상기 연결수단은 상기 단차면에 접면하는 돌출부를 가지는 것을 특징으로 하는 가변용량 사판식 압축기.
제 1항에 있어서, 상기 아암 선단에 상기 지지아암들의 안내홈들을 향해 연장되고 그 내부에 관통공을 갖는 연장부를 형성하고 이 연장부 양단에 연결수단을 각각 설치한 것을 특징으로 하는 가변용량 사판식 압축기.
제 5항에 있어서, 상기 연결수단은 실린더 형상을 갖는 핀인 것을 특징으로 하는 가변용량 사판식 압축기.
제 5항에 있어서, 상기 연결수단은 구형상 인 것을 특징으로 하는 가변용량 사판식 압축기.
제 5항에 있어서, 상기 아암의 연장부에 형성된 관통공에 그 양단에 설치된 연결수단을 탄력적으로 지지하는 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변용량 사판식 압축기.
제 1항에 있어서, 상기 안내홈들 각각은 장방형인 것을 특징으로 하는 가변용량 사판식 압축기.
제 1항에 있어서, 상기 안내홈들 각각은 아아크형상인 것을 특징으로 하는 가변용량 사판식 압축기.