KR20040084625A - 사판식 압축기 - Google Patents

Abstract

사판식 압축기를 개시한다. 본 발명은 크랭크실 및 흡입실과 토출실을 수용하는 전방 및 후방 하우징부;와, 하우징부 사이에 결합되며, 다수의 실린더 보어가 형성된 실린더 블록;과, 하우징부내에 회전가능하게 설치된 구동축;과, 실린더 블록의 각 보어에 회전가능하게 설치된 피스톤;과, 구동축에 고정되며, 피스톤에 대하여 슈가 개재되어서 상기 피스톤을 왕복운동시키는 사판;과, 사판과 구동축이 결합되는 부분에 설치되어서 사판을 회전가능하게 지지하며, 고정 레이스와, 이와 대향되게 설치되는 회전 레이스와, 고정 및 회전 레이스 사이에 개재되는 로울러로 이루어진 베어링 수단;과, 베어링 수단의 윤활을 원할하게 할 수 있도록 베어링 수단에 형성되며, 로울러와 대향되는 레이스의 원주 둘레를 따라 형성된 소정 깊이의 윤활홈으로 이루어진 된 윤활 수단;을 포함하는 것으로서, 로울러가 접촉되는 레이스에 소정 깊이의 윤활홈이 형성됨에 따라, 윤활유의 공급이 원할하게 된다. 따라서, 고속회전시 발생될 수 있는 마찰열을 미연에 방지할 수가 있다.

Description

사판식 압축기{Swash plate type compressor}

본 발명은 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차용 압축기에 사용되는 베어링 수단의 구조가 개선된 사판식 압축기에 관한 것이다.

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

이러한 압축기는 압축 방식 및 구동 방식에 따라서 사판식(swash plate type), 스크롤 타입(scroll type), 로터리 타입(rotary type) 및 와블 플레이트 타입(wobble plate type), 크랭크식(crank type)등 여러 종류의 것이 있다.

압축기는 그 용량이 설정되어 있으므로, 엔진에 의하여 구동되는 자동차용 공기조화장치에 사용되는 경우에는 냉방 부하에 따라 압축기의 펌핑 용량을 가변시킬 수 없으므로 압축기의 구동에 따른 부하가 크다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 자동차용 공기조화장치의 냉방 부하에 따른 압축기의 토출 용량을 가변시킬 수 있는 가변용량형 사판식 압축기가 개발되었다.

도 1은 종래의 가변용량형 사판식 압축기(10)의 일부를 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 압축기(10)는 구동축(11)에 사판(12)이 회전가능하게 결합되어 있다. 상기 구동축(11)은 실린더 블록(13)까지 연장되어 있다. 상기 사판(12)은 구동축(11)과 공히 회전하게 되므로, 이들 사이에는 발생되는 마찰을 방지할 수 있도록 스러스트 베어링(thrust bearing)과 같은 베어링 수단(110)(120)이 복수개 설치되어 있다.

프런트측 스러스트 베어링(110)은 환상의 프런트측 레이스(111)와, 환상의 리어측 레이스(112)와, 상기 프런트 및 리어측 레이스(111)(112) 사이에 개재되는 복수의 니들 로울러(113)를 포함한다.

리어측 스러스트 베어링(120)은 환상의 프런트측 레이스(121)와, 환상의 리어측 레이스(122)와, 상기 프런트 및 리어측 레이스(121)(122) 사이에 개재되는 복수의 니들 로울러(123)를 포함한다.

종래의 스러스트 베어링(110)(120)은 내부에 수용된 복수개의 로울러(113)(123)를 감싸서 수용지지하기 위한 양측 레이스(111)(112)(121)(122)가 서로 평행하게 설치되었다. 따라서, 상기 스러스트 베어링(110)(120)의 양 측 레이스(111)(112)(121)(122)의 내측면은 로울러(113)(123)의 외주면과 밀착하고, 외측면은 각각 사판(12)과, 실린더 블록(13)의 측면에 접촉하여 결합되어 있다.

이러한 스러스트 베어링(110)(120)은 피스톤의 왕복 흡입 및 토출 작용으로 발생되는 축방향의 부하와 회전과 관련된 회전력을 받으면서 힘을 전달하게 되는데, 과도한 부하가 걸렸을 경우에는 로울러(113)(123)와의 주속도 차이에 의하여 약간의 미끄럼이 발생하여 열이 발생된다. 또한, 로울러(113)(123)가 레이스(111)(112)(121)(122)의 접면을 따라 회전하면서 마찰열이 발생하게 된다.

이에 따라, 상기 스러스트 베어링(110)(120)은 레이스(111)(112)(121)(122)의 접면상에서 금속 조각이 떨어져 나가는 플레킹(flaking) 현상이 발생할 수가 있다. 이처럼, 마찰이 발생되는 부분에서 윤활 부족으로 인하여 과도하게 열이 발생하게 되면, 스러스트 베어링(110)(120)은 파손되고, 레이스면상에 손상이 발생하는 경우가 빈번하게 발생하여서 압축기의 내구성을 약화시키게 된다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구동축을 회전가능하게 지지하는 베어링 수단에 소정의 홈을 형성시켜서 구동시 윤활성을 향상시킨 사판식 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 가변용량형 사판식 압축기를 도시한 단면도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변용량형 사판식 압축기를 도시한 단면도,

도 3은 도 2의 베어링 수단이 결합된 부분을 분리하여 도시한 사시도,

도 4는 도 3의 베어링 수단을 도시한 분리사시도,

도 5는 도 3의 베어링 수단 일부가 결합된 부분을 확대하여 도시한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

20...압축기 21...전방 하우징부

22...후방 하우징부 23...실린더 블록

24...구동축 25...실린더 보어

26...피스톤 28...사판

29...슈 210...전방측 스러스트 베어링

211...고정 레이스 212...회전 레이스

213...로울러 214...리테이너

215...니들 로울러 220...후방측 스러스트 베어링

231,232...윤활홈

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 사판식 압축기는,

크랭크실 및 흡입실과 토출실을 수용하는 전방 및 후방 하우징부;

상기 하우징부 사이에 결합되며, 다수의 실린더 보어가 형성된 실린더 블록;

상기 하우징부내에 회전가능하게 설치된 구동축;

상기 실린더 블록의 각 보어에 회전가능하게 설치된 피스톤;

상기 구동축에 고정되며, 상기 피스톤에 대하여 슈가 개재되어서 상기 피스톤을 왕복운동시키는 사판; 및

상기 사판과 구동축이 결합되는 부분에 설치되어서 상기 사판을 회전가능하게 지지하며, 고정 레이스와, 이와 대향되게 설치되는 회전 레이스와, 상기 고정 및 회전 레이스 사이에 개재되는 로울러로 이루어진 베어링 수단; 및

상기 베어링 수단의 윤활을 원할하게 할 수 있도록 상기 베어링 수단에 형성되며, 상기 로울러와 대향되는 레이스의 원주 둘레를 따라 형성된 소정 깊이의 윤활홈으로 이루어진 된 윤활 수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 윤활홈은 상기 로울러가 설치된 부분과 대응된 위치에 형성된 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 레이스의 표면과, 윤활홈이 만나는 경계부에는 소정의 곡률을 가지도록 라운딩처리된 것을 특징으로 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사판식 압축기를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변용량형 사판식 압축기(20)를 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 상기 압축기(20)는 전방 하우징부(21)와, 후방 하우징부(22)와, 상기 전방 및 후방 하우징부(21)(22) 사이에 밀봉되도록 결합되는 실린더 블록(23)을 포함한다.

상기 실린더 블록(23)에는 구동축(24)을 중심으로 하여 원주 방향으로 소정간격 이격된 다수개의 실린더 보어(25)가 형성되어 있다. 상기 실린더 보어(25) 내에는 피스톤(26)이 슬라이딩 가능하게 형성되어 있다. 상기 실린더 블록(23) 내에는 크랭크실(27)이 형성되어 있다.

상기 크랭크실(27)에는 구동축(24)의 연동하여 회전가능한 사판(28)이 설치되어 있다. 상기 사판(28)에는 그 둘레를 따라 한 쌍의 반구형 슈(shoe,29)가 개재되여서 피스톤(26)에 연결되어 있다. 상기 피스톤(26)은 상기 사판(28)의 회전에따라 실린더 보어(26) 내를 왕복운동 가능하다. 상기 슈(29)들은 사판(28)의 회전 운동을 각각의 피스톤(26)의 왕복운동으로 전환시키는 운동변환수단으로 작용하는 역할을 한다.

한편, 상기 후방 하우징부(22)에는 열교환매체의 유입 및 배출을 하기 위하여 유입구가 형성된 흡입실(29)과, 배출구가 형성된 토출실(30)이 각각 형성되어 있으며, 상기 후방 하우징부(22)와 실린더 블록(23) 사이에는 밸브 유니트(31)가 개재되어 있다.

여기서, 열교환매체를 압축하기 위해서는 구동축(24)에 대하여 사판(28)이 공히 회전하여야 하므로 이들 사이에 마찰을 방지할 수 있도록 스러스트 베어링과 같은 베어링 수단이 개재되어야 한다. 베어링 수단은 전방측 스러스트 베어링(210)과, 후방측 스러스트 베어링(220)을 포함한다.

상기 전방측 스러스트 베어링(210)은 고정 레이스(211)와, 회전 레이스(212)와, 상기 고정 및 회전 레이스(211)(212) 사이에 개재되는 로울러(213)를 포함한다. 상기 전방측 스러스트 베어링(210)은 상기 구동축(24)과, 사판(28)이 결합되는 전방부에 설치되어서 이들을 회전가능하게 지지하고 있다.

상기 후방측 스러스트 베어링(220)은 고정 레이스(221)와, 회전 레이스(222)와, 상기 고정 및 회전 레이스(221)(222) 사이에 개재되는 로울러(223)를 포함한다. 상기 후방측 스러스트 베어링(220)은 상기 구동축(24)과, 사판(28)이 결합되는 후방부에 설치되어서 이들을 회전가능하게 지지하고 있다.

도 3은 도 2의 베어링 수단이 설치된 부분을 분리하여 도시한 것이다.

여기서, 앞서 도시된 도면에서 동일한 참조번호는 동일한 기능을 하는 동일한 부재를 가리킨다.

도면을 참조하면, 구동축(24)에는 사판(28)이 회전가능하게 결합되어 있다. 상기 사판(28)의 양측 중앙부에는 전방 및 후방 보스(28a)(28b)가 각각 형성되어 있다. 상기 보스(28a)(28b) 내에는 구동축(24)에 대하여 사판(28)의 마찰을 방지하도록 전방 및 후방측 스러스트 베어링(210)(220)이 개재되어 있다.

상기 전방측 스러스트 베어링(210)의 고정 레이스(211)는 실린더 블록(23, 도 2 참조)의 내측벽에 밀착되어 있다. 상기 회전 레이스(212)는 상기 사판(28)의 전방 보스(28a)의 측벽에 밀착되어서, 상기 사판(28)과 공히 회전가능하다. 상기 고정 및 회전 레이스(211)(212) 사이에는 고정 레이스(211)에 대하여 회전 레이스(212)를 회전시키도록 로울러(213)가 설치되어 있다. 이때, 상기 고정 및 회전 레이스(211)(212)에는 상기 로울러(213)의 회전시 윤활성을 향상시키도록 윤활 수단이 형성되어 있다. 이에 대해서는 도 4에서 상세히 설명하기로 한다.

상기 후방측 스러스트 베어링(220)의 고정 레이스(221)도 실린더 블록(23)의 내측벽에 밀착되어 있다. 상기 회전 레이스(222)는 상기 사판(28)의 후방 보스(28b)의 측벽에 밀착되어 있다. 대향되게 설치되는 고정 및 회전 레이스(221)(222) 사이에는 상기 고정 레이스(221)에 대하여 회전 레이스(222)를 회전시키도록 로울러(223)가 형성되어 있으며, 상기 로울러(223)는 별도로 마련된 윤활 수단에 의하여 마찰열을 줄이면서 회전가능하다.

도 4는 도 3의 전방측 스러스트 베어링(210)를 도시한 것이다.

여기서, 도 3에 개시된 후방측 스러스트 베어링(220)도 동일한 경우이므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도면을 참조하면, 상기 전방측 스러스트 베어링(210)은 고정 레이스(211)와, 이와 대향되게 설치되는 회전 레이스(212)를 포함한다. 상기 고정 및 회전 레이스(211)(212) 사이에는 로울러(213)가 설치되어 있다. 상기 로울러(213)는 리테이너(214)에 원주 둘레방향으로 등간격으로 배치된 니들 로울러(215)를 포함한다.

상기 고정 및 회전 레이스(211)(212)에는 회전시 발생하는 열발생을 줄일 수 있도록 윤활성을 향상시킨 윤활 수단이 형성되어 있다.

즉, 상기 고정 레이스(211)에는 상기 리테이너(214)의 전면(214a)과 접하는 면(211a)상에 고정 레이스(211)용 윤활홈(231)이 형성되어 있다. 상기 윤활홈(231)은 상기 고정 레이스(211)의 후면(211a)의 원주 둘레를 따라 소정 깊이의 홈으로 형성되어 있다. 이때, 상기 윤활홈(231)은 연속적인 곡선 형상이다. 대안으로는, 상기 윤활홈(231)은 상기 후면(211a)의 원주 둘레를 따라 단속적인 홈으로 형성될 수도 있을 것이다. 또한, 상기 윤활홈(231)은 상기 고정 레이스(211)의 후면(211a)상에 상기 리테이너(214)에 개재된 다수개의 니들 로울러(215)가 접하는 부분과 상응한 위치에 형성되어 있다.

상기 회전 레이스(212)에도 상기 리테이너(214)의 후면(214b)과 접하는 면(212a)상에 회전 레이스(212)용 윤활홈(232)이 형성되어 있다. 상기 윤활홈(232)은 상기 회전 레이스(212)의 전면(212a)의 원주 둘레를 따라 연속적인 곡선 형상의홈으로 형성되어 있다. 상기 윤활홈(232)은 상기 회전 레이스(21)의 전면(212a)상에 상기 리테이너(214)의 후면(214b) 상으로 돌출되는 니들 로울러(215)가 접하는 부분에 형성되어 있다.

도 5는 도 4의 전방측 스러스트 베어링(210)이 결합된 상태를 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 상기 고정 레이스(211)와, 회전 레이스(212) 사이에는 로울러(213)가 개재되어 있다.

상기 고정 레이스(211)의 후면(211a)에는 원주 둘레를 따라 고정 레이스(211)용 윤활홈(231)이 형성되어 있다. 상기 윤활홈(231) 상부에는 니들 로울러(215)가 위치하고 있다.

이때, 상기 고정 레이스(211)의 표면(211a)과, 윤활홈(231)이 만나는 경계부(211b)에는 고정 레이스(211)의 부하를 받아 휨이 발생할 때에도 상기 니들 로울러(215)의 손상을 방지하도록 라운딩처리되어 있다. 상기 경계부(211b)는 소정의 곡률을 가지도록 라운딩부를 형성함에 따라 레이스(211)의 변형시에도 니들 로울러(215)의 파손을 미연에 방지할 수가 있을 것이다.

한편, 상기 윤활홈(231)이 형성된 고정 레이스(211)의 표면(211a)과, 바닥면(211c)과의 깊이는 구동시 윤활유가 충분히 공급될 수 있는 깊이를 가지는 것이 윤활 작용이 원할하다고 할 수 있다.

상기 회전 레이스(212)의 전면(212a)에도 원주 둘레를 따라 회전 레이스(212)용 윤활홈(232)이 형성되어 있다. 상기 윤활홈(232) 상부에는 니들 로울러(215)가 접촉하고 있다.

이때, 상기 회전 레이스(212)도 고정 레이스(211)와 마찬가지로 표면(212a)과, 윤활홈(232)이 만나는 경계부(212b)가 라운딩처리되어 있다. 또한, 표면(212a)과, 윤활홈(232)이 형성된 회전 레이스(212)의 바닥면(212c)의 높이도 상기 고정 레이스(211)와 실질적으로 동일하다.

상기와 같은 구성을 가지는 압축기(20)는 구동축(24)이 회전함에 따라 구동축(24)에 고정설치된 사판(28)이 회전하게 되고, 이에 따라, 사판(28)에 마찰접촉되는 슈(29)에 접촉지지된 복수개의 피스톤(26)들이 실린더 블록(23)에 대하여 왕복이송되면서 열교환매체를 압축하게 된다.

이와 같은 작동과정에서, 높은 온도와 하중이 가하여진 상태로 사판(28)이 고속으로 회전하게 될 때, 이와 공히 회전하는 전후방측 스러스트 베어링(210)(220)도 과도하게 열이 발생하게 된다.

이때, 상기 스러스트 베어링(210)(220)에는 전면 및 후면 레이스중 로울러와 접촉하는 부분에 윤활유를 일시적으로 저장할 수 있는 소정 깊이의 윤활홈이 형성되어 있으므로, 윤활 작용을 원할하게 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본원발명의 사판식 압축기는 사판과 구동축이 결합되는 부분에 개재되는 베어링 수단에 윤활 수단이 형성됨으로써 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 로울러가 접촉되는 레이스에 소정 깊이의 윤활홈이 형성됨에 따라, 윤활유의 공급이 원할하게 된다. 따라서, 고속회전시 발생될 수 있는 마찰열을 미연에 방지할 수가 있다.

둘째, 마찰열뿐만 아니라, 로울러의 회전 속도 차이에 따른 미끄럼으로 인하여 발생하는 열도 방지할 수 있다. 이에 따라, 베어링 수단의 파손 및 레이스면상에 손상을 미연에 차단할 수가 있다.

셋째, 윤활홈과 레이스의 표면과의 경계부에 소정의 곡률 처리를 하게 됨에 따라, 레이스가 하중을 받아서 휘게 될 때에도 접촉 면적이 넓게 형성되어서 로울러에 손상이 가지않는다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 등록 청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

1. 크랭크실 및 흡입실과 토출실을 수용하는 전방 및 후방 하우징부;

   상기 하우징부 사이에 결합되며, 다수의 실린더 보어가 형성된 실린더 블록;

   상기 하우징부내에 회전가능하게 설치된 구동축;

   상기 실린더 블록의 각 보어에 회전가능하게 설치된 피스톤;

   상기 구동축에 고정되며, 상기 피스톤에 대하여 슈가 개재되어서 상기 피스톤을 왕복운동시키는 사판; 및

   상기 사판과 구동축이 결합되는 부분에 설치되어서 상기 사판을 회전가능하게 지지하며, 고정 레이스와, 이와 대향되게 설치되는 회전 레이스와, 상기 고정 및 회전 레이스 사이에 개재되는 로울러로 이루어진 베어링 수단; 및

   상기 베어링 수단의 윤활을 원할하게 할 수 있도록 상기 베어링 수단에 형성되며, 상기 로울러와 대향되는 레이스의 원주 둘레를 따라 형성된 소정 깊이의 윤활홈으로 이루어진 된 윤활 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 윤활홈은 상기 로울러가 설치된 부분과 대응된 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 레이스의 표면과, 윤활홈이 만나는 경계부에는 소정의 곡률을 가지도록 라운딩처리된 것을 특징으로 하는 사판식 압축기.