KR20020028619A - 가변용량 사판식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 가변용량 사판식 압축기는 다수의 보어가 형성된 실린더 블록을 가지며 크랭크실 및 흡입실과 토출실을 형성하는 하우징 수단과, 상기 하우징수단에 의해 회전가능하게 설치되는 구동축과, 상기 실린더의 각 보어에 직선왕복운동 가능하게 설치되는 피스톤과, 상기 크랭크실에 위치되며 상기 구동축에 설치되어 구동축과 같이 회전하는 회전체와, 상기 회전체와 힌지수단에 의해 결합되고 상기 피스톤을 왕복 이송시키며 그 허브가 구동축에 결합된 사판과, 상기 회전축에 길이 방향으로 형성된 장공과 상기 사판의 허브가 직접핀결합되어 사판의 회동을 제한하는 피봇수단를 포함한다.

Description

가변용량 사판식 압축기{Swash plate type compressor of variable capacity}

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 더 상세하게는 차량용 공기조화 장치에 이용되는 가변용량식 사판식 압축기에 관한 것이다.

통상적으로 자동차용 공기조화장치에 사용되는 압축기는 증발기 내에서 기화된 열교환매체를 흡입하는 작용과, 흡입된 열교환 매체를 압축하는 작용과, 압축된 열교환 매체를 토출하는 작용으로 열교환 매체를 펌핑하게 된다.

이러한 압축기는 압축방식 및 구동방식에 따라 스와쉬 플레이트 타입, 스크롤 타입(scroll type), 로터리 타입(rotary rype) 및 바블 플레이트 타입(wobble plate type), 크랭크식등 여러 종류의 것이 있다. 이들 압축기는 그 용량이 설정되어 있으므로 엔진에 의해 구동되는 자동차용 공기조화 장치에 사용하는 경우 냉방부하에 따라 압축기의 펌핑용량을 가변시킬 수 없으므로 압축기의 구동에 따른 부하가 크다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 자동차용 공기조화 장치의 냉방부하에 따른 압축기의 토출용량을 가변시킬 수 있는 가변용량식 압축기를 도 1에 나타내 보였다.

도시된 바와 같이 가변용량 사판식 압축기는 복수개의 보어(bore;11)가 형성된 실린더(12)와, 이 실린더(12)가 내부에 설치되며 크랭크을 형성하는 전방 하우징(13)과, 상기 전방하우징(13)과 실린더(12)에 회전가능하게 지지되는 구동축(16)과, 상기 구동축(16)에 장착되어 구동축(16)과 함께 회전하는 회전체(rotor;17) 또는 러그 플레이트(lug plate) 및 사판(swash plate ;18)를 포함하다. 상기 사판(18)은 구동축에 회동 및 미끄럼 이동 가능하게 설치된다. 상기 회전체(12)와 사판(13)은 힌지수단(20)에 에 의해 연결되는데, 이 힌지수단(20)은 회전체(17)에 압축기에 압축기의 후방으로 연결되는 제1아암(21)과 상기 사판(18)에 제1아암(21) 측으로 연장되는 제2아암(22)를 포함하며, 상기 제1아암(21)에는 개구된 장공(21a)이 형성되고 제2아암(22)에는 상기 장공과 결합되는 힌지핀(22a)이 설치된다. 그리고 상기 실런더(12)의 보어(11)에는 피스톤(19)이 설치되고 이 피스톤(19)은 반구형상의 슈(shoes;19a)들에 의해 사판(18)과 맞물리게 된다. 여기에서 구동축(16)에 대한 사판(18)의 슬라이딩 가능한 지지는 EP 0911523 A2에 개시되고 도 2에 나타내 보인 바와 같이 구동축(16)에 구형의 슬리이브(13a)가 슬라이딩 가능하게 지지되고, 이 슬리이브(13a)는 사판(18)이 지지되는 보스(13b)와 핀(13c)에 의해 결합된다.

상기와 같이 구성된 구동축(16)에 사판(18)를 지지시키는 것은 별도의 구형의 슬리이브(13a)가 필요하게 되므로 제조원가가 상승의 원인이된다. 조립시 슬리이브(13a)와 사판(13a)의 보스(13b)와 핀(13c)를 동시에 결합하여야 하므로 많은 작업공수가 소요되어 생산성의 향상을 도모할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 회전판과 힌지수단에 의해 결합된 사판과 구동축의 결합구조가 간단하며, 결합에 따른 작업공수를 줄여 생산성의 향상을 도모 할 수 있는 가변용량 사판식 압축기를 제공함에 그 목적이 있다.

본원 발명의 다른 목적은 구동축의 회전력을 사판에 안정적으로 전달할 수 있는 가변용량 사판식 압축기를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종리 가변용량 사판식 압축기의 단면도,

도 2는 도 1에 도시된 구동축에 사판이 결합된 상태를 도시한 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 구동축과 회전체 및 사판의 결합상태를 도시한 사시도,

도 4는 구동축과 회전체 및 사판이 결합되는 상태를 도시한 분리사시도,

도 5는 본 발명에 따른 사판식 압축기의 단면도,

도 6은 사판의 허브와 회전축이 결합된 상태를 도시한 정면도,

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 가변용량 사판식 압축기는 다수의 보어가 형성된 실린더 블록을 가지며 크랭크실 및 흡입실과 토출실을 형성하는 하우징 수단과, 상기 하우징수단에 의해 회전가능하게 설치되는 구동축과, 상기 실린더의 각 보어에 직선왕복 운동 가능하게 설치되는 피스톤과, 상기 크랭크실에 위치되며 상기 구동축에 설치되어 구동축과 같이 회전하는 회전체와, 상기 회전체와 힌지수단에 의해 결합되고 상기 피스톤을 왕복 이송시키며 그 허브가 구동축에 삽입된 사판과, 상기 회전축에 길이 방향으로 형성된 장공과 상기 사판의 허브가 직접핀결합되어 사판의 회동을 제한하는 피봇수단를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 피봇수단을 이루는 구동축의 대응되는 부위에 한쌍의 제1평면부이 형성되고, 상기 제1평면과 대응되는 허브의 내면에 제2평면부이 형성되며, 상기 장공은 사판의 회동시 간섭받지 않을 정도의 길이를 가진다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 가변용량 사판식 압축기의 일 실시예를 도 3 내지 도 6에 나타내 보였다.

도시된 바와 같이 피스톤(21)이 슬라이딩 가능하게 결합되는 복수개의 보어(22)가 설치된 실린더(23)과, 상기 실린더(23)가 내부에 설치되며 크랭크실(24a)과 흡입 및 토출실을 형성하는 전후방 하우징(24)(25)을 포함한다. 그리고 상기 전방하우징과 실린더에 회전가능하게 지지되는 구동축(26)과, 상기 실린더(23)와 후방하우징의 경계부에는 피스톤의 왕복운동에 따라 흡입 및 토출를 제어하는 밸브들을 구비한 밸브 조립체(60)가 설치된다.

상기 구동축(26)에는 크랭크실에 위치되는 회전체(27)과 회전축에 대해 경사가 가변되어 피스톤을 왕복이송시키는 사판(28)이 설치되는데, 상기 회전체(27)은 구동축(26)에 고정되어 구동축(26)과 같이 회전한다. 그리고 상기 회전체(27)은 사판(28)과 결합되는 허브(29)와 힌지수단(30)에 의해 결합되고, 상기 허브(29)는 회전축에 피봇수단(40)에 의해 장동운동(nutating motion)가능하게 결합된다. 여기에서 상기 허브(29)와 사판(28)은 일체형으로 형성될 수도 있다.

상기 힌지수단(30)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 회전체(27)로부터 허브(29) 측으로 연장되는 제1아암(31)과 상기 허브(29)으로부터 상기 제1아암(31) 측으로 연장되는 제2아암(32)과, 상기 제1,2 아암(31)(32)의 단부를 상호 힌지연결하는 힌지핀(33)을 포함한다. 한편 제1,2아암(31)(32)이 힌지핀(33)에 의해 결합되는 과정에서 상기 허브(29)는 상기 피봇수단(40)에 의해 구동축(26)과 결합되어 회전중심이 고정된 상태에서 회동되므로 회동시 제1아암(31)에 대해 제2아암(32)의 상대 이송을 흡수할 수 있도록 제1,2아암(31)(32)의 적어도 일측에 힌지핀(33)이 이동하는 장공 또는 그루부가 형성된다.

상기 피봇수단(40)은 사판(18)을 지지하는 허브(29)를 구동축에 지지시켜 사판(28)의 회동시에도 이의 회전중심을 고정하는 것으로, 일 실시예를 도 4 내지 6도에 나타내 보였다.

도시된 바와 같이 구동축(26)의 대응되는 양측면에 제1,2평면부(41)(42)가 형성되되고, 이 제1,2평면부가 형성된 부위에는 구동축(26)의 길이 방향으로 장공(43)이 형성된다. 상기 구동축(26)의 장공(43)이 형성된 부위는 장공(43)과 직각을 이루는 방향으로의 직경(수직 방향으로의 직경)이 수평방향으로의 직경보다 상대적으로 크게 형성하여 충분한 기계적 강도를 갖도록 함이 바람직하다. 그리고 상기 허브(29)의 중앙부에 형성된 축 결합부(29a)의 내면에는 상기제1,2평면부(41)(42)와 대응되는 제3,4편면부(43)(44)가 형성되고, 상기 축결합부(29a)에는 핀 결합공(29b)이 형성된다. 상기 축결합부(29a)는 상기 장공(43)을 관통하여 핀결합공(29b)에 지지된 핀(45)에 의해 구동축(26)과 결합된다. 상기 피봇수단(40)은 상기 실시예에 의하 한정되지 않고 축과 허브의 축 결합부가 별도의 부재없이 핀 결합될 수 있는 구조이면 어느것이나 가능하다.

미설명부호 70은 토출실의 압력을 이용하여 크랭크실의 압력을 가변시켜 사판의 경사각도를 조정하기 위한 압력조절수단이다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 가변용량 사판식 압축기의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 구동축(26)이 회전하게 되면, 회전체(24)와 힌지결합되며 그 허브(29)가 회전축과 피봇결합(40)되어 일정한 경사각을 갖는 사판(28) 또한 회전하게 된다. 따라서 사판(28)에 슈들이 개재된 상태로 그 단부가 지지된 피스톤(21)들이 실린더(23)의 보어(22) 내에서 왕복 운동하게 된다. 이에 따라 냉매가스는 후방하우징(25)의 흡입실로부터 밸브유니트의 흡입구를 통하여 보어 내부로 흡입된 후 밸브 유니트(60)의 토출구를 통하여 토출실 측으로 압축된다.

상술한 바와 같은 과정에서 공기조화 시스템의 냉방부하가 증가하게 되면 압축기의 흡입실의 압력이 높아지게 되므로(증발기로 유입된 냉매의 유입량이 증가하고 냉매의 기상변화가 완전하게 이루어짐으로써 압력이 증가함) 흡입력은 상대적으로 증가하게 된다. 상기와 같이 흡입력이 증가하면 상기 압력조절수단에 의해 토출실로부터 크랭크실(24a)로 유입되는 압축가스를 차단하여 크랭크실(24a)의 압력을낮춘다.

이와 같이하면 상기 크랭크실(24a)의 압력의 낮아짐으로 인하여 피스톤(21)이 상사점에서 하사점으로 이동할 때에 피스톤(21)에 작용하는 흡입력에 대해 사판(28)에 의해 작용하는 압축반력이 작아지게 되고, 피스톤(21)이 하사점에서 상사점으로 이동할 때에 사판에 의해 피스톤(21)에 작용하는 압축력에 대한 흡입반력은 상대적으로 커지게 되므로 상기 사판(28)의 경사각은 증가하게 된다.

상기 사판(28)의 경사각이 증가하는 과정에서 상기 사판(28)이 지지된 허브(29)는 피봇수단(40)의해 구동축(26)에 지지되어 있으므로 사판(28)의 회전중심이 변하지 않고 구동축(26)을 따라 이동된다. 상기 구동축(26)에는 그 길이 방향으로 장공(43)이 형성되고 이 장공(43)에는 허브(29)의 축결합부(29a)에 지지된 핀(45)이 결합되어 있으므로 사판(28)의 경사각이 증가함에 따라 핀(45)이 장공(43)을 따라 이동된다. 따라서 사판(28)이 지지된 허브(29)는 회전중심의 변화없이 구동축(26)을 따라 회동되면서 이동된다. 한편 상기 구동축(26)의 장공(43)이 형성된 부위에는 제1,2평면부(41)(42)가 형성되고 이와 대응되는 허브(29)의 축결합부(29a) 내면에는 제2,3평면부(43)(44)가 형성되어 있으므로 구동축(26)의 회전토오크가 사판(28)이 지지된 허브(29)에 전달될 때에 핀(34)에 작용하는 휨모먼트를 최소화 시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

상술한 바와 같이 본원 발명의 가변용량 사판식 압축기는 사판을 지지하는 허브를 구동축에 지지함에 있어서, 별도의 부쉬없이 핀결합하게 되므로 구조가 간단하며 구동축과 허브의 결합에 따른 작업공수를 대폭 줄일 수 있어 압축기의 제조시 생산성의 향상을 도모할 수 있는 이점을 가진다.

Claims (3)

1. 다수의 보어가 형성된 설린더 블록을 가지며 크랭크실 및 흡입실과 토출실을 형성하는 하우징 수단과, 상기 상기 하우징수단에 의해 회전가능하게 설치되는 구동축과, 상기 실린더의 각 보어에 회전가능하게 설치되는 피스톤과, 상기 크랭크실에 위치되며 상기 구동축에 설치되어 구동축과 같이 회전하는 회전체와, 상기 회전체와 힌지수단에 의해 결합되고 상기 피스톤을 왕복 이송시키며 그 허브가 구동축에 결합된 사판과, 상기 회전축에 길이 방향으로 형성된 장공과 상기 사판의 허브가 직접핀결합되어 사판의 회동을 제한하는 피봇수단를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 가변용량 사판식 압축기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 피봇수단을 이루는 구동축의 대응되는 부위에 한쌍의 제1,2평면부가 형성되고, 상기 제1,2평면부와 대응되는 허브의 내면에는 제3,4평면부가 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 가변용량 사판식 압축기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 장공은 사판의 회동시 간섭받지 않을 정도의 길이를 가진 것을 특징으로 하는 가변용량 사판식 압축기.