KR20030013978A - 사판식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 압축기는 다수의 보어가 형성된 실린더를 가지며 크랭크실 및 흡입실과 토출실을 형성하는 하우징 수단과, 상기 하우징수단에 회전가능하게 설치되는 구동축과, 상기 실린더의 각 보어에 왕복이송 가능하게 설치되는 피스톤과, 상기 크랭크실에 위치되며 상기 구동축에 설치되어 상기 피스톤을 왕복 이송시키는 사판을 포함하여 된 것으로, 상기 피스톤의 외주면에 상기 사판에 의한 피스톤의 왕복이송시 상기 실린더에 대해 하중 지지점들을 연결하는 리브를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

Description

사판식 압축기{Swash plate type compressor}

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 더 상세하게는 차량용 공기조화 장치의 압축기에 이용되는 피스톤이 개량된 가변용량 사판식 압축기에 관한 것이다.

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

이러한 압축기는 압축방식 및 구동방식에 따라 스와쉬 플레이트 타입, 스크롤 타입(scroll type), 로터리 타입(rotary rype) 및 와블 플레이트 타입(wobble plate type), 크랭크 타입, 가변 용량형 사판 타입 등 여러 종류의 것이 있다.

상기 압축기중 가변 용량형 사판식 압축기는, 내부에 크랭크실과 흡입실 및토출실등의 밀폐공간을 형성하는 전,후방 하우징과, 상기 전,후방 하우징 사이에 내장되는 실린더 블록과, 상기 실린더 블록의 중앙에 회전가능하게 지지되는 구동축과, 상기 구동축에 각각 설치되는 러그 플레이트 및 사판과, 상기 사판의 둘레를 따라 슈를 개재하여 결합되는 복수개의 피스톤과, 밸브 유니트 그리고 제어밸브 및 사판 지지용 스프링을 구비한다.

이와 같은 가변 용량형 사판식 압축기에 있어서는, 열교환 매체의 압축 과정에 있어서, 피스톤의 중량이 피스톤의 왕복운동을 방해하는 관성으로 작용하여 압축 효율을 저하시키는 요인으로 작용한다. 이를 개선하기 위하여 피스톤을 경량의 소재로 제조하고 있으며, 최근에는 피스톤의 내부에 중공을 형성함으로써 더욱 경량화 된 피스톤의 제조 방법이 강구되고 있다.

유럽 특허 공보 제0,959,227호에 피스톤을 제조하기 위한 일예가 개시되어 있다.

개시된 제조방법은 몸체부 및 캡부를 각각 성형한 후 몸체부 및 캡부의 각 헤드 형성부 선단면에 평행한 접합면을 형성하며, 이들 두 접합면을 각각 서로 맞댄 채로 대기 상태에서 상대 회전시킴으로써 발생하는 마찰열에 의해 몸체부와 캡부를 형성함으로써 피스톤의 내부에 중공부를 형성하는 것이다.

상기 피스톤은 제조방법이 복잡하고, 제조비용이 상승한다는 단점이 있다. 또한 피스톤은 실린더와 결합된 후 사판에 의해 왕복 이송되는 과정에서 피스톤에 비틀림력이 작용하여 실린더의 입구의 에지부(edge portion)와 피스톤의 외주면에 짝힘이 가하여 짐으로써 피스톤과 실린더는 에지부에서 충격하중을 발생시키고 피스톤 외주면에 편마모를 유발시켜는 문제점이 있다.

이러한 피스톤의 편마모는 발생된 칩에 의해 내구성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 피스톤 외주면과 실린더 에지부에 편심된 하중에 의해 피스톤의 외주면에 심하게 마모되는 것을 방지할 수 있는 피스톤과 이를 이용한 압축기를 제공함에 그 목적이 있다.

본원 발명의 다른 목적은 피스톤를 경량화하여 피스톤의 관성력에 의한 작용을 최소화 할 수 있는 압축기를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 압축기의 단면도,

도 2는 도 1에 도시된 피스톤을 발췌하여 도시한 사시도,

도 3은 사판에 의해 피스톤이 왕복되는 과정을 개략적으로 도시한 사시도,

도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 피스톤의 다른 실시예를 도시한 측면도.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 압축기는 다수의 보어가 형성된 설린더 블록을 가지며 크랭크실 및 흡입실과 토출실을 형성하는 하우징 수단과, 상기 하우징수단에 회전가능하게 설치되는 구동축과, 상기 실린더의 각 보어에 왕복이송 가능하게 설치되는 피스톤과, 상기 크랭크실에 위치되며 상기 구동축에 설치되어 상기 피스톤을 왕복 이송시키는 사판 포함하여 된 것으로, 상기 피스톤의 외주면에 상기 사판에 의한 피스톤의 왕복 이송될 때 상기 실린더 블록에 대해 하중 지지점들을 연결하는 리브를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 사판은 구동축에 설치된 회전체와 힌지수단에 의해 힌지결합되어 회동가능하게 설치되며, 상기 리브는 피스톤의 양측면에 소정의 각도로 경사지게 형성된다.

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

본 발명에 따른 가변용량 사판식 압축기의 일 실시예를 도 1에 나타내 보였다.

도시된 바와 같이 피스톤(30)이 슬라이딩 가능하게 결합되는 복수개의 보어(22)가 설치된 실린더(23)와, 상기 실린더(23)가 내부에 설치되며 크랭크실(24a)과 흡입 및 토출실을 형성하는 전후방 하우징(24)(25)을 포함한다. 그리고 상기 전방하우징과 실린더 또는 후방하우징에 회전 가능하게 지지되는 구동축(26)과, 상기 실린더(23)와 후방하우징의 경계부에는 피스톤(30)의 왕복운동에 따라 흡입 및 토출를 제어하는 밸브들을 구비한 밸브 조립체(27)가 설치된다. 상기 구동축(26)에는 크랭크실에 위치되는 러그 플레이트(28)와, 상기 러그 플레이트(28)에 힌지수단에 의해 결합되며 회전축에 대해 경사가 가변되어 피스톤을 왕복이송시키는 사판(29)이 설치된다.

한편, 상기 실린더(23)의 각 보어(22)에 슬라이딩 가능하게 설치되는 피스톤(30)은 도 2에 도시된 바와 같이 내부에 중공을 가지는 환봉상의 몸체부(31)와, 상기 몸체부(31)로부터 연장되어 사판(29)의 가장자리가 삽입되는 요입부(32)를 가지는 사판 지지부(33)를 포함한다. 상기 요입부(32)에 삽입되는 사판의 양면과 대응되는 사판 지지부(33)의 내면에는 슈(34 도1참조)가 설치되며, 상기 몸체부(31)의 단부측에는 압축을 위한 압축부(35)가 마련되고 이 압축부(35)에는 피스톤 링(36)이 설치되거나 오일 그루브(oil groove)가 형성된다.

그리고 상기 피스톤의 외주면에는 상기 사판(29)에 의한 의한 피스톤(30)의 왕복이송시 상기 실린더(23)에 대한 하중 지지점들을 연결하는 리브(40)가 압축부(35)로부터 사판 지지부(33) 측으로 형성된다. 여기에서 상기 하중 지지점은 도 3에 도시된 바와 같이 경사진 사판(29)의 피스톤(30)의 요입부(32)에 삽입된 상태로 회전함에 따라 피스톤(30)은 보어(22)의 중심축 또는 피스톤(30)의 중심축(c) 방향으로 이송력을 받지 않고 슈(34)가 사판에 수직으로 작용하는 힘을 받게 된다. 따라서 실린더(23)의 보어(22) 에지부(22a)에 대한 피스톤(30) 외주면의 하중지지점들이 사판의 회전각도에 따라 달라지게 되는데, 이 하중 지지점들은 피스톤의 외주면을 따라 소정의 경사 방향으로 연속되는데, 열교환 매체의 압축을 위하여 피스톤이 보어(22)로 삽입될 때와 흡입을 위하여 보어로부터 인출될 때의 방향이 반대를 이루게 된다. 상기와 같은 하중 지지점들을 연결하는 리브(40)는 소정의 폭을 가지며 이 주위에는 피스톤(30)의 몸체부의 외주면에 소정의 깊이로 인입되어 피스톤의 하중을 줄일 수 있도록 함이 바람직하다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 리브(41)의 표면은 피스톤(30)의 몸체부(31) 외주면을 따라 파상으로 형성되거나 소정의 곡선을 이루도록 형성된다. 그리고 피스톤(30)의 외주면에는 상기 압축부(35)로부터 사판 삽입부(33)측으로 연장되는 적어도 하나의 보강리브(50)들이 형성된다. 상기 보강리브(50)는 하중 지지점들을 연결한 리브(40)들의 형성 영역 이외의 영역에 형성함이 바람직하다.

그리고 피스톤의 또 다른 실시예는 도 6에 도시된 바와 같이 압축부(35)와사판 삽입부(33) 사이에 압축부(35)의 직경보다 작은 직경을 피스톤 보강부(36)와, 상기 피스톤 보강부(36)의 외주면에 돌출된 리브(43)을 포함한다.

상기 피스톤(30)과 이의 외주면에 형성된 리브의 형상은 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고 다양한 실시예로 변형가능함은 물론이다.

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

먼저 구동축(26)이 회전하게 되면 러그 플레이트(24)와 힌지수단에 의해 결합된 사판(28)이 회전하게 된다. 따라서 사판(29)에 슈(34)들이 개재된 상태로 사판 지지부(33)가 지지된 피스톤(30)들이 실린더(23)의 보어(22) 내에서 왕복 운동하게 된다.

이에 따라 냉매가스는 후방 하우징(25)의 흡입실로부터 밸브유니트의 흡입구를 통하여 보어 내부로 흡입된 후 밸브 유니트(27)의 토출구를 통하여 토출실 측으로 압축된다.

상술한 바와 같이 압축기의 작동으로 사판에 의해 왕복 이송되는 피스톤(30)은 경사진 사판(29)에 의해 전후진되게 되는데, 이 과정에서 피스톤은 경사진 사판의 회전으로 인하여 사판에 수직인 방향으로 편심된 힘이 작용하게 된다. 따라서 각각의 피스톤에 대하여 편심된 힘은 피스톤(30)의 외주면과 실린더(23)의 보어(22) 에지부(22a)의 사이에 집중적으로 가하여지게 되는데, 상기 피스톤(30)의 외주면에는 이 하중의 지지점들을 따라 리브(40)(41)(43)가 형성되어 있으므로 피스톤 외주면의 심한 마모를 방지할 수 있다. 특히 피스톤(30)의 외주면에 하중지지점을 따라 리브(40)가 형성됨으로 인하여 이 리브(40) 이외의 영역을 피스톤의 강도에 영향을 주지 않은 범위내에서 소정의 깊이로 제거할 수 있어 피스톤을 경량화 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 압축기는 사판을 지지하는 허브를 구동축에 지지함에 있어서, 실린더의 에지부에 대해 피스톤의 외주면에 작용하는 편심 된 하중을 따라 리브를 형성함으로써 용접등의 복잡한 공정이 삭제되고 비교적 경량으로 인한 제어성과 내구성이 확보되는 피스톤을 제작할 수 있으며, 나아가서는 생산원가를 줄일 수 있다.

피스톤의 무게를 줄이고 나아가서는 피스톤의 관성에 의한 간섭을 최소화 할 수 있어 생산원가를 줄일 수 있다.

Claims (8)

1. 다수의 보어가 형성된 실린더을 가지며 크랭크실 및 흡입실과 토출실을 형성하는 하우징 수단과, 상기 하우징수단에 회전가능하게 설치되는 구동축과, 상기 실린더의 각 보어에 왕복이송 가능하게 설치되는 피스톤과, 상기 크랭크실에 위치되며 상기 구동축에 설치되어 상기 피스톤을 왕복 이송시키는 사판을 포함하여 된 압축기에 있어서,

   상기 피스톤의 외주면에 상기 사판에 의한 피스톤의 왕복이송시 상기 실린더에 대해 하중 지지점들을 연결하는 리브를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 압축기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 사판은 구동축에 설치된 회전체와 힌지수단에 의해 힌지결합되어 회동가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 압축기.
3. 제1항에 있어서

   상기 리브는 피스톤의 양측면에 소정의 각도로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 압축기.
4. 제3항에 있어서,

   상기 리브는 파상으로 형성된 것을 특징으로 하는 압축기.
5. 제3항 또는 제4항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 피스톤의 양측에 각각 형성된 리부들의 경사방향이 상호 반대인 것을 특징으로 하는 압축기.
6. 제1항에 있어서,

   상기 피스톤은 상기 보어의 내주면과 밀착되어 열교환매체를 압축하는 압축부와 양측 외주면에 상기 리브가 형성된 본체부와, 상기 본체부의 일측에 형성되어 사판이 삽입되는 삽입부와, 상기 삽입부의 상호 대향되는 면에 상기 사판과 마찰 접촉되는 슈가 장착된 슈장착부를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 압축기.
7. 제6항에 있어서,

   상기 리브가 상기 압축부로부터 연장된 것을 특징으로 하는 압축기.
8. 제1항에 있어서,

   상기 피스톤의 상하부에 보강 리브가 더 구비된 것을 특징으로 하는 압축기.