KR20040093045A - 스와시 플레이트 하우징에 흡입 포트를 갖는 콤프레서 - Google Patents

Abstract

본 발명의 콤프레서는 적어도 일부에 압축 챔버가 형성되는 실린더 블록, 상기 실린더 블록에 인접되어 설치되며 적어도 일부에 스와시 플레이트 챔버가 형성되는 스와시 플레이트 하우징, 상기 스와시 플레이트 하우징 내의 흡입 포트, 스와시 플레이트 챔버와 압축 챔버를 연동시키는 유통로로 이루어진다. 또한, 본 발명에서 유통로는 실린더 블록내에 유체 챤넬을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에서 적어도 하나의 베어링이 스와시 플레이트 챔버 내에 설치되고, 공기가 상기 흡입 포트를 통하여 유입되어 상기 압축 챔버로 흘러가기 전에 베어링을 거쳐가도록 한다.

Description

스와시 플레이트 하우징에 흡입 포트를 갖는 콤프레서{compressor with swash plate housing inlet port}

본 발명은 압축공기를 발생시키는 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 본 발명은 스와시 플레이트(swash plate) 하우징에 흡입 포트(inlet port)를 채택한 자동차 콤프레서에 관한 것이다.

스와시 플레이트 콤프레서들은 일반적으로 당해 분야에 공지되어져 있으며, 이러한 콤프레서들은 전형적으로 구동축상에 설치된 복수의 피스톤 챤넬을 갖는 실린더 블록을 채택하고 있다. 복수의 피스톤들은 피스톤 챤넬내에 미끄러지도록 설치되고, 구동축에 설치된 스와시 플레이트에 결합되어져 있다. 구동축의 회전에 따라서 스와시 플레이트는 피벗되어 피스톤 챤넬내에 피스톤의 왕복 동작을 일으켜 선택적으로 흡입 또는 압축 스토로크들을 만든다.

이러한 콤프레서들은 Koelzer의 미국특허 6,439,857호(현재 출원의 양도인에 양도된)에 개시된 스와시 플레이트 아래 경사면에 결합된 엑츄에이팅 어셈블리, Kimura의 미국특허5,626,463호에 개시된 회전과 비회전판들의 어셈블리, Takagi의 미국특허5,394,698호에 개시된 회전가능한 실린더 블록과 같이 스와시 플레이트를 피벗시키기 위하여 구동축의 회전력을 이용하는 다양한 메카니즘을 채택하고 있다. 스와시 플레이트가 피벗됨에 따라서, 피스톤들은 실린더 블록의 피스톤 챤넬내에서 왕복운동을 하고, 선택적으로 유체를 챤넬속으로 압축되도록 흡입하여 연속적으로 유체를 압축하고, 배출하나, 이러한 모든 것들은 상기 문헌들에서와 같이 상호 유기적으로 연관되어 이루어진다.

이와 같이, 축의 회전력은 피스톤들의 축방향 변위로 변환되어져, 피스톤들이 선택적으로 흡입과 압축기능을 할 수 있도록 하며, 유체를 처음에 피스톤 챤넬로 흡입하고, 연속적으로 압축하고, 피스톤 챤넬로부터 배출하도록 한다.

피스톤 챤넬에 유체가 흡입되고, 연속적으로 배출되도록 하기 위하여, 이러한 콤프레서들은 흡입, 토출밸브를 갖는 콤프레서 헤드 또는 콤프레서 헤드와 실린더 블록 사이에 설치되어 유체의 흡입과 토출을 조정하는 밸브들을 갖는 분리 밸브 판들을 전형적으로 포함하고 있다. 이러한 밸브들은 피스톤 챤넬들이 흡입, 토출 챤넬들, 궁극적으로는 콤프레서 헤드내에 흡입, 토출포트와 상호 연동 되도록 한다.

그러나, 이러한 콤프레서들은 콤프레서 헤드로부터 일방향으로 비압축된 유체를 흡입하고, 반대방향으로 압축된 유체를 콤프레서 헤드에 배출해야하는 문제점을 갖고 있다. 따라서, 콤프레서 헤드는 콤프레서 헤드내에 흡입, 토출 포트들 각각이 연관되는 챤넬들과 밸브들과 배타적으로 연동되도록 설계되도록 하여, 유체를 선택적으로 반대방향으로 흐르도록 하고, 이 유체들을 역류되지 않도록 하여야 한다. 이러한 어셈블리들(assemblies)은 제조하기에 어렵고, 고비용이 되며, 나아가 어셈블링 하기에 어려운 복잡한 부품들을 필요로 하는 경우가 흔히 발생되게 한다.

또한, 이러한 컴프레서들은 스와시 플레이트 어셈블리들이 구동축의 회전 움직임을 피스톤 챤넬 내에서 피스톤의 축 움직임으로 변화시키기 위하여 적어도 하나의 베어링들을 전형적으로 포함하고 있는 또 다른 문제점을 갖고 있다. 이러한 베어링들은, 예를 들어 Koezler의 미국특허 6,439,857호에 개시된 바와 같이 구동축과 함께 회전하는 스와시 플레이트의 내측부에 결합되고, 피스톤에 결합된 스와시 플레이트의 외측부에 결합되는 베어링을 포함한다. 유사하게 이러한 베어링들은 피스톤들이 스와시 플레이트에 결합되도록 하는 베어링 또는 스와시 플레이트가 효율적으로 동작하도록 하는 다른 장치들과 결합되도록 하는 베어링을 포함한다.

이러한 문제점들을 해결하기 위하여, Sanuki의 미국 특허 4,963,074호에 개시된 바와 같이, 내부에 스와시 플레이트 챔버가 형성되는 실린더 블록이 제안되어졌다. 이때, 실린더 블록은 유체를 스와시 플레이트 챔버로 유입되도록 하여 내부에 베어링들을 냉각시키는 흡입 포트를 갖는다. 그러나, 실린더 블록내에 흡입 포트가 설치된 컴프레서들은 여러 가지의 문제점들을 내포하고 있다. 우선 흡입포트를 통하여 공기흐름로가 피스톤 챤넬을 가로지르기 때문에, 포트가 차단되는 장해가 자주 발생된다. 또한, 유체는 실린더 블록의 내부 벽을 통과하게 되고, 실린더 블록은 피스톤 챤넬들에서 왕복운동하는 피스톤들로부터 발생되는 마찰력에 의하여 가열되게 됨으로써 유체의 온도가 높아지게 되고, 스와시 플레이트 챔버내에 베어링을 냉각시키는 능력이 감소된다.

따라서, 복잡하지 않은 유체의 흡입과 토출을 위한 장치를 갖는 유체의 압축방법과 장치가 요구되어지고, 나아가 유체가 장치에 설치되는 적어도 하나 이상의 베어링을 냉각시키면서 압축되도록 하는 방법과 장치가 요구되어진다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 제조비용이 저렴한 유체의 흡입과 토출을 위한 장치를 갖는 콤프레서를 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 어셈블링하기에 편리한 유체의 흡입과 토출을 위한 장치를 갖는 콤프레서를 제공한다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 유체가 압축되면서 콤프레서내에 적어도 몇 개의 베어링들을 냉각시키도록 하는 콤프레서를 제공한다.

도 1은 본 발명의 스와시 플레이트 콤프레서의 사시도이다.

도 2는 도 1의 콤프레서의 단면도이다.

도 3은 도 1의 콤프레서의 다른 실시예의 단면도이다.

도 4는 도 3에 도시된 콤프레서의 다른 단면도이다.

도 5는 도 4에 도시된 콤프레서의 콤프레서 헤드의 평단면도이다.

도 6은 도 4의 콤프레서의 실린더 블록의 평단면도이다.

도 7은 도 4의 콤프레서의 스와시 플레이트의 사시도이다.

도 8은 도 4의 콤프레서의 스와시 플레이트 베어링의 저단면도이다.

도 9는 도 4의 콤프레서의 스와시 플레이트 - 피스톤 로드 베어링의 사시도이다.

도 10은 도 4의 콤프레서의 짐벌 암 베어링의 사시도이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 콤프레서는 적어도 일부에 압축 챔버가 형성되는 실린더 블록, 실린더 블록에 인접하여 설치되되 일부에 스와시 플레이트 챔버가 형성되는 스와시 플레이트 하우징, 유체가 실린더 블록의 어느 부분도 통과하지 않고 스와시 플레이트 챔버에 들어가도록 하는 스와시 플레이트 하우징내에 흡입포트 및 스와시 플레이트 챔버가 압축 챔버와 상호 연동되도록 하는 유통로(passageway)를 포함한다.

또한, 본 발명의 콤프레서는 적어도 일부에 압축 챔버가 형성되고, 내부에 적어도 하나의 피스톤 챤넬을 갖는 실린더 블록, 상기 실린더 블록에 인접되어 설치되고 적어도 일부에 스와시 플레이트 챔버가 형성된 스와시 플레이트 하우징, 유체가 실린더 블록의 어떠한 부분도 통과하지 않으면서 스와시 플레이트 챔버로 유입되도록 하는 스와시 플레이트 하우징에 설치된 흡입포트, 상기 스와시 플레이트 챔버가 상기 압축 챔버에 유체에 의하여 연동되도록 하며 상기 스와시 플레이트 챔버내에 유체가 상기 압축 챔버에 흐르도록 하는 유통로, 스와시 플레이트 하우징과 실린더 블록내에 설치된 축, 축상에 설치된 스와시 플레이트, 스와시 플레이트에 결합되고 적어도 하나의 피스톤 챤넬내에 설치되어 슬라이드되는 적어도 하나의 피스톤, 스와시 플레이트에 접촉되며, 제 1 위치에서 스와시 플레이트에 힘을 가하여 스와시 플레이트가 구동축에 수직한 위치에 유지되도록 하여 적어도 하나의 피스톤은 아이들(idle)상태로 되도록 하고, 제 2 위치에서 스와시 플레이트에 힘을 가하여 스와시 플레이트를 적당히 피벗시켜 적어도 하나의 피스톤을 왕복운동을 시키도록 하는 엑츄에이터를 포함한다.

또한, 본 발명은 적어도 일부에 압축 챔버가 형성된 실린더 블록과 적어도 일부에 스와시 플레이트 챔버가 형성된 스와시 플레이트 하우징을 갖는 콤프레서에 의하여 유체를 압축시키는 방법에 있어서, 상기 방법은 스와시 플레이트 챔버내에 유체를 흡입하고, 흡입된 유체에 의하여 스와시 플레이트 챔버내에 베어링을 냉각시키고, 압축 챔버내에서 유체를 압축하고, 자동차 공기 시스템에 유체를 배출시키도록 하는 것이다.

이하, 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

스와시 플레이트 콤프레서(10)의 일실시예의 기본 요소들이 도 1에 도시되어져 있다. 평면(top), 저면(bottom), 전면(front), 후면(rear), 상방(up), 하방(down)의 의미는 도시된 도면들에 의하여 정하여 지나, 방향들은 본 발명의 목적들을 달성하는 데에 필수적인 것은 아니다.

콤프레서(10)는 메인 바디(12)와 후면 설치 커버(14) 및 전면 설치 프랜지(16)를 포함한다. 사용시에, 콤프레서는 장거리 수송용 트럭(over-the-road -truck)과 같은 자동차에 설치되고, 예를들어 브레이크 시스템과 같은 다양한 악세서리들에 압축공기를 공급하는 탱크(미도시)를 포함하는 자동차 압축시스템을 위하여 압축공기를 발생시킨다. 압축된 공기의 생산은 공기를 흡입함으로써 시작되고, 공기의 흡입은 기준 압력이하로 공기압이 떨어지는 것에 응답하여 터보 챠져(미도시)에 의하여 공급받을 수 있다. 기술되는 실시예에서 유체는 공기로 되어있지만, 다른 임의의 실시예들에서 유체는 다양한 가스들, 액체들 또는 이들의 혼합으로 구성될 수 있다.

콤프레서(10)의 메인 바디(12)의 주요 요소들은 도 2-3에 도시되어져 있다. 메인 바디(12)는 내부에 스와시 플레이트 챔버(22)를 형성하는 스와시 플레이트 하우징(20)과 하우징(20)에 설치된 움직이지 않는 실린더 블록(26)을 포함한다. 구동축(40)은 하우징(20)과 실린더 블록(26)을 통과하여 연장되어지고, 이들 내부에서 회전된다. 스와시 플레이트(24)는 스와시 플레이트 챔버(22)내에 축(40)에 설치된다. 복수의 피스톤(30)들은 스와시 플레이트(24)에 결합되고, 실린더 블록(26)은 피스톤들(30)이 수용되는 복수의 피스톤 챤넬들(32)을 갖는다. 피스톤들(30)은 흡입과 압축 스토로크를 만들기 위하여 피스톤 챤넬들(32) 내에서 왕복 변위된다.

각 피스톤(30)은 압축된 공기에 접촉되는 면을 갖는다. 따라서, 압축 챔버(34)는 피스톤 면(31)이 노출되는 피스톤 챤넬(32)의 공간으로부터 형성된다. 에어 시스템과 유체에 의하여 연동되는 압축 챔버(34)는 압축될 공기를 흡입하고, 그것을 압축한 후에 배출한다. 따라서, 압축 챔버(34)내에 공기압력은 에어 시스템내에 공기압력과 일치하고, 결국 콤프레서(10)의 압력 평형상태에 이르게 되며, 이에 대하여는 후술하기로 한다.

또한, 스와시 플레이트(24)는 외측부(outer part: 42)와 내측부(inner part: 44)를 갖고 있고, 외측부(42)는 베어링(46)을 경유하여 내측부(44)에 결합된다. 내측부(44)는 핀(48)을 갖는 축(40)에 설치되고, 내측부(44)는 축(40)과 함께 회전한다. 축(40)이 회전함에 따라서, 베어링(46)은 내측부(44)가 축과 함께 회전하는 동안에 스와시 플레이트(24)의 외측부(42)는 정지되도록 한다. 따라서, 외측부(42), 피스톤들(30), 실린더 블록(26) 모두는 비회전상태라 할 수 있다. 이러한 장치에서, 축(40)은 콤프레서(10)가 공기를 압축하지 않을 때와 피스톤(30)이 아이들 상태인 경우라고 해도 회전할 수 있다. 결과적으로, 축(40)에 결합된 악세사리들, 예를 들어 연료펌프(미도시)는 계속적으로 기능을 수행할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같은 실시예에서, 외측부(42)의 회전을 방지시키기 위하여, 하우징(20)의 축방향의 그루우브(groove)에 맞물리는 반경방향으로 확장되는 스톱퍼(49)를 갖는다. 도 3에 도시된 바와 같은 다른 실시예에서, 짐벌 암(100)은 스와시 플레이트(24)의 외부 파트(42)가 회전되지 않도록 사용되고 있다.

피스톤 챤넬(32)내에서 피스톤들(30)의 왕복운동을 용이하도록 하기 위하여, 전체의 스와시 플레이트(24)는 축(40)에 대하여 피벗운동을 한다. 축(40)에 대한 스와시 플레이트(24)의 피벗 변위를 축(40)의 방향에 평행한 피스톤의 왕복 변위로 변환하기 위하여, 피스톤들(30)은 베어링(50)을 경유하여 스와시 플레이트(24)에 결합된다. 또한, 스와시 플레이트(24)의 외측부(42)는 복수의 볼 링크들을 포함하고, 이들 각각은 스와시 플레이트 로드(52)와 볼 소자(54)로 구성된다. 또한, 스와시 플레이트(24)의 외주변을 따라서 상호간에 동일 각도 만큼 이격된 위치에 반경방향으로 연장된 로드들(52)은 일단부에 나사산이 형성되어 스와시 플레이트(24)에 나사결합되고, 타단부에 너트(58)가 결합되는 볼트들이다. 볼 소자(54)와 피스톤 로드(60)가 서로에 대하여 각변위를 발생하는 경우에 피스톤 로드(60)의 축방향의 변위를 일으키기 위하여 회전축(40)에 평행으로 연장된 피스톤 로드(60)에 미끄러지면서 동작되도록하기 위하여 볼 소자(54)는 구형의 외부 표면을 갖는다.

또한, 엑츄에이터(70)는 스와시 플레이트(24)의 피벗 변위를 일으키기 위하여 제공된다. 스와시 플레이트(24)에 작용하며, 피스톤들(30)에 가하는 압축 챔버들(34)의 공기압과 일치하는 피스톤 발생 힘이 스와시 플레이트(24)에 대한 엑츄에이터(70)의 추력(trust)과 크기가 동일하며, 방향이 반대로 되는 압력 평형상태에서는 피스톤들(30)은 아이들 상태를 유지한다. 이러한 평형 상태는 스와시 플레이트(24)가 구동축(40)의 축방향에 대하여 실질적으로 수직위치에 있을 때 일어난다. 압력의 불균형이 발생되게 되면, 엑츄에이터(70)의 추력이 낮아진 피스톤 발생힘을 초과하게 되어 수직위치로부터 각 변위를 발생하게 된다. 결과적으로, 피스톤들(30)은 피스톤 챤넬(32)내에서 왕복 운동을 시작한다. 따라서, 에어시스템 내의 공기압이 낮아지면 낮아 질수록, 스와시 플레이트(24)의 각변위는 점점 커지게 되고, 피스톤 챤넬(32)내에서 피스톤(30)들의 스토로크는 크게 발생되게 된다.

스와시 플레이트(24)는 엑츄에이터(70)의 추력에 의하여 핀(48)에 대하여 피벗한다. 또한, 엑츄에이터(70)는 예를 들어, 벨레빌리 와셔(Belleville Washer), 캠 콜러(74: Cam Collar)와 같은 탄성 소자를 포함한다. 와셔들(72)은 캠 콜러(74)에 연결되고, 캠콜러(74)는 축(40)에 대하여 경사진 캠 표면을 갖으며, 스와시 플레이트(24)에 접촉되는 확장부를 갖는다. 스와시 플레이트(24)는 항상 피스톤들(30)에 존재하는 압력을 받고 있고, 따라서, 평형상태에서 축(40)에 수직인 위치에 스와시 플레이트를 유지시키기 위하여 캠 콜러(74)는 연속적으로 스와시 플레이트(24)를 프리 로드(preload)하여야 한다. 그러나, 평형상태에서 이러한 접촉은 피스톤(30)상에 압력을 극복하고, 스와시 플레이트(24)를 피벗시키기에 충분한 추력을 발생시키지 않는다. 동작시에, 와셔들(72)은 에어 시스템에서 압력이 기준값 또는 그 이하로 떨어지게 되면 팽창한다. 결과적으로, 캠 콜러(74)는 스와시 플레이트(24)를 변위시키기 위하여 축방향으로 변위되고, 스와시 플레이트(24)의 움직임은 피스톤들(30)의 흡입 및 압축 스토로크를 발생시킨다.

엑츄에이터가 축(40) 상에 회전가능하도록 설치된 것으로 도시되어 있으나, 엑츄에이터(70)는 하우징(20)상에 설치될 수 있다. 또한, 탄성소자들의 다른 타입들, 예를 들어, 압력 스프링(78)의 다른 타입들이 사용될 수 있고, 벨레빌리 와셔대신에 벨로우즈들이 사용될 수 있다. 또한, 엑츄에이터는 에어 시스템의 압력의 기준값을 나타내는 파이롯 신호에 응답하여 동작되고, 압력이 문턱값(threshold)에 도달하거나 이하로 떨어지게 되면 외부원(external source)에 의하여 동작되는 서보 피스톤(미도시)을 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 포크(fork)와 같은 기계적인 링크에 붙어있는 서보 피스톤은 캠 콜러(74)를 변위시켜 스와시 플레이트(24)를 피벗 변위되도록 추력을 가한다.

전형적으로, 콤프레서(10)의 메인 바디(12)는 실린더 블록(26)에 인접하여설치되는 콤프레서 헤드(18)를 포함한다. 콤프레서 헤드는 압력 챔버들(34)과 연동되는 흡입 챤넬(80), 토출 챤넬(82)를 갖는다. 흡입 챤넬(80)로부터 비압축된 공기의 흡입을 제어하고, 토출 챤넬(82)에 압축공기를 배출시키고, 이러한 공기의 역류를 방지하기 위하여, 콤프레서(10)는 복수의 흡입, 토출 밸브들(84), (85)을 갖는다. 일방향 리드 또는 포핏 밸브들로 흔히 구성되는 밸브들(84), (85)은 고압력의 영역으로부터 저압력의 영역으로 유통로를 따라서 공기가 흐르도록 하며, 전형적으로 콤프레서 헤드(18)의 일부로 구성되거나, 콤프레서 헤드(18)와 실린더 블록(26)사이에 배치된 밸브 플레이트(86), (87)에 형성된다. 콤프레서 헤드(18)는 토출챤넬(82)와 연동되는 토출 포트(92)가 구비된다. 따라서, 압축공기가 토출 밸브(85)를 통하여 압축 챔버(34)로부터 배출되면, 공기는 토출 포트(92)를 경유하여 에어 시스템에 전달된다. 스와시 플레이트 하우징(20)에는 흡입포트(90)가 설치되며, 흡입포트(90)에 의하여, 콤프레서 헤드(18)는 하나가 콤프레서 헤드(18)의 외주변을 따라서 형성되고, 다른 하나는 콤프레서 헤드(18)의 중심을 따라서 형성되는 흡입 챤넬(80)과 토출 챤넬(82)과 유체에 의하여 연동되는 흡입 포트와 토출 포트 모두를 갖을 필요가 없게 된다. 이에 대하여 상세하게는 후술하기로 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 흡입포트(90)를 경유하여 공기는 스와시 플레이트 챔버(22)내에 들어갈 수 있다. 적어도 하나의 유통로(passageway: 94)는 공기가 스와시 플레이트 챔버(22)로부터 압축 챔버(34)로 흐르도록 형성된다. 또한, 이러한 것은 도 5에 도시된 바와 같이, 실린더 블록(26)내에 복수의 유체 챤넬들(94)에 의하여도 형성될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 유체 챤넬들(94)은 흡입챤넬(80)과 유체에 의하여 연동되어지며, 흡입 챤넬(80)은 흡입 밸브(84)를 경유하여 압력 챔버(34)와 연동된다. 이러한 방식으로, 스와시 플레이트 챔버(22)는 압축챔버(34)와 유체에 의하여 연동되어진다.

이러한 장치는 다양한 타입의 베어링들이 콤프레서(10)를 효율적이고, 효과적으로 동작시킬 수 있도록 채택될 수 있기 때문에 매우 유용하다. 도 7에 명확히 도시된 바와 같이, 이러한 베어링 중 하나는 상기 기술된 스와시 플레이트의 비회전부인 외측부(42)와 회전부인 내측부(44)를 결합시키는 베어링(46)일 수 있다. 베어링(46)은 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 베어링(46)은 내측부(44)의 외주변과 외측부(42)의 내주변을 따라 설치된 볼 베어링 또는 롤러 베어링일 수 있다. 또한, 내측부 또는 외측부(44), (42) 중 어느 하나의 면에 베어링 홈(미도시)을 형성함으로써 베어링을 구성할 수 있으며, 베어링 홈에 의하여 외측부 또는 내측부(42), (44)가 서로 원활하게 슬라이드 될 수 있다.

콤프레서(10)를 동작시키기 위하여, 스와시 플레이트(24)를 피스톤(30)에 결합시키는 베어링(50)이 설치된다. 각각의 베어링(50)은 다양한 형태가 있을 수 있고, 도 9에 도시된 바와 같이, 피스톤 로드(60)의 프랜지(62)의 내부면과 볼 소자(54)의 최외경부와 상호 동작을 할 수 있는 것을 예로 들 수 있다. 따라서, 스와시 플레이트(24)는 구동 축(40)에 대하여 수직 위치로부터 각변위됨에 따라서, 볼 소자(54)와 프랜지(62)의 상호 동작면들은 상대에 대하여 슬라이드 된다. 이러한 상대적인 변위는 볼 소자(54)가 스와시 플레이트(24)의 각 변위됨에 따라서 프랜지(62)내에서 회전하는 동안에 피스톤 로드(60)와 볼 소자(54)가 축방향으로 함께 이동하도록 한다. 볼 소자(54)와 프랜지(62)의 상호 동작면들이 환상으로 도시되어져 있으나, 서로에 대하여 각변위를 일으키며 동시적으로 이동하는 다른 형상이 사용될 수 있다. 또한, 베어링(50)은 상기에서 기술된 것들과 유사한 다른 형상의 베어링들이 이용될 수 있다.

콤프레서(10)를 동작시키기 위한 또 다른 베어링은 짐벌 아암 베어링(gimbal arm bearing)이다. 도 8과 도 10에 도시된 바와같이, 짐벌 아암(100)은 제일 회전가능한 조인트(102)에 의하여 스와시 플레이트(24)에 연결되고, 제 2 회전 가능한 조인트(104)를 경유하여 스와시 플레이트(24)의 외측부(42)가 회전되지 않도록 스와시 플레이트 하우징(20)에 연결되어져 있다. 짐벌 아암(100)이 조인트(102), (104)에 의하여 두 개의 수직축에 대하여 회전하도록 함으로써, 스와시 플레이트(24)는 임의의 회전방향으로 핀(48)에 대하여 자유롭게 피벗될 수 있고, 결국 엑츄에이터(70)에 의하여 연속적으로 가해지는 추력에 의하여 스와시 플레이트(24)가 360。 회전하는 동안에 스와시 플레이트(24)는 피벗된다.

그러나, 짐벌 아암(100)은 단지 두 개의 축을 따라서 회전하기 때문에, 이들 두 개의 회전 축들에 수직인 회전 축, 즉 구동축(40)의 회전축을 따라서 회전하지 않게 된다. 결과적으로, 짐벌 아암(100)은 스와시 플레이트(24)가 구동축(40)의 회전축을 따라서 회전하지 않도록 하고, 결국 스와시 플레이트(24)를 축(40)과 함께 회전하지 않도록 한다.

회전을 위하여, 조인트들(102), (104)은 적어도 하나의 롤러 베어링(110)과내부에 설치된 저널(112)을 포함한다. 이러한 조인트들에는 다양한 형태가 있을 수 있다. 예를 들어, 저널 캡(114)은 롤러 베어링(110)을 포함할 수 있다. 스와시 플레이트(24) 또는 하우징(20)의 전체적인 부분에 결합되거나 연결된 저널(112)은 저널 캡(114) 내에 회전 가능하도록 설치된다. 또한, 하우징(20) 또는 스와시 플레이트(24)의 개구부(118)에 롤러 베어링(120)이 설치되고, 저널(122)은 조인트(104)를 동작시키기 위하여 캐비티(118) 내에서 회전 가능하도록 설치된다.

도 3 - 4에 도시된 바와 같이, 공기는 흡입 포트(90)을 경유하여 콤프레서(10)로 들어간다. 공기는 스와시 플레이트 하우징(20)과 분리되어 설치된 실린더 블록(26)에 의하여 가열되지 않은 상태에서 스와시 플레이트 챔버(22)로 유입된다. 공기는 상기 기술된 다양한 베어링들을 통과하게 됨으로써 베어링들을 냉각시키고, 이러한 가동부들에 의하여 생성된 열을 어느 정도 감소시킨다. 그리고 나서 공기는 콤프레서 헤드(18)내에 유체 챤넬(94)과 흡입 챤넬(80)내로 유입되고, 흡입 밸브들(84)을 통과하여 압축 챔버들(34)에 유입되게 된다. 피스톤들(30)이 피스톤 챤넬들(32)에서 가동됨에 따라서, 공기는 압축되어지고, 토출 밸브들(85)을 통하여 배출되어 토출챤넬(82)로 유입된다. 여기에서 공기는 토출 포트(92)를 경유하여 콤프레서(10)로부터 배출되게 되어 에어 시스템으로 유입된다.

지금 까지의 설명은 예시적인 것으로 본 발명은 이들에 의하여 제한되어지지 않는다. 또한, 명백한 변형은 당해 기술분야의 사람들에 의하여 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위에서 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 상기 설명에 의해서보다는 청구범위에 의하여 정하여져야 한다.

상기 목적과 구성에 따르는 본 발명의한 콤프레서는 제조비용이 저렴하며, 조립하기에 편리하며, 압축되기전의 유체에 의하여 베어링을 냉각시킬 수 있어 에너지 절약적이고, 베어링의 내구성이 우수하게 된다.

Claims (30)

1. 적어도 일부에 압축 챔버가 형성되는 실린더 블록;

   적어도 일부에 스와시 플레이트 챔버(swash plate chamber)가 형성되며 상기 실린더 블록에 인접되어 설치된 스와시 플레이트 하우징;

   실린더 블록의 어느 부분도 통과하지 않고 유체가 상기 스와시 플레이트 챔버내에 흡입되도록 하는 상기 스와시 플레이트 하우징의 유체 흡입 포트; 및

   상기 스와시 플레이트 챔버가 유체에 의하여 상기 압축 챔버와 연동되도록 하여, 상기 스와시 플레이트 챔버내에 유체가 상기 압축 챔버로 흐르도록 하는 유통로(passageway)를 포함하는 것을 특징으로 하는 콤프레서.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 실린더 블록은 내부에 유체 챤넬을 갖으며, 상기 유통로는 상기 유체 챤넬을 포함하는 것을 특징으로 하는 콤프레서.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 실린더 블록에 인접되어 설치되는 헤드를 더 포함하고, 상기 헤드는 상기 유체 챤넬이 상기 압축 챔버와 연동되도록 하는 흡입 챤넬을 갖으며, 상기 유통로는 상기 흡입 챤넬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콤프레서.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 실린더 블록에 인접되어 설치된 헤드를 더 포함하고, 상기 헤드는 유체 토출 포트를 갖으며, 상기 헤드는 상기 압축 챔버가 상기 토출 포트와 연동되도록 하는 토출 챤넬을 갖는 것을 특징으로 하는 콤프레서.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 실린더 블록은 피스톤 챤넬을 갖으며;

   상기 콤프레서는 상기 피스톤 챤넬에 슬라이드되고, 압축된 유체에 접촉되는 면을 갖는 피스톤을 더 포함하며;

   상기 압축 챔버는 상기 피스톤 면에 노출되는 상기 피스톤 챤넬의 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 콤프레서.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 콤프레서는 상기 스와시 플레이트 챔버내에 설치된 적어도 하나의 베어링을 더 포함하되, 유체가 상기 흡입포트를 통하여 상기 스와시 플레이트 챔버내로 유입되어 상기 베어링을 거치고, 상기 유통로를 통과하여 상기 압축챔버로 유입되는 것을 특징으로 하는 콤프레서.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 스와시 플레이트 챔버내에 스와시 플레이트를 더 포함하되, 상기 스와시 플레이트는

   회전가능한 내측부; 및

   적어도 하나의 상기 베어링들에 의하여 상기 내측부에 결합된 회전되지 않는 외측부를 포함하는 것을 특징으로 하는 콤프레서.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 스와시 플레이트 챔버내에 설치된 스와시 플레이트; 및

   적어도 하나의 상기 베어링에 의하여 상기 스와시 플레이트에 결합된 짐벌 아암(gimbal arm)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콤프레서.
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 스와시 플레이트 챔버내에 설치된 스와시 플레이트;

   적어도 하나의 상기 베어링들에 의하여 상기 스와시 플레이트에 결합된 피스톤을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콤프레서.
10. 제 6 항에 있어서, 상기 베어링들은 베어링 안착홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 콤프레서.
11. 제 6 항에 있어서, 상기 베어링은 볼 베어링(ball bearing)을 포함하는 것을 특징으로 하는 콤프레서.
12. 제 6 항에 있어서, 상기 베어링은 롤러 베어링(roller bearing)을 포함하는 것을 특징으로 하는 콤프레서.
13. 제 6 항에 있어서, 상기 베어링은 내부에 하나의 개구부를 갖는 프렌지를 포함하는 것을 특징으로 하는 콤프레서.
14. 적어도 일부에 압축챔버가 형성되고, 내부에 적어도 하나의 피스톤 챤넬을 갖는 실린더 블록;

    상기 실린더 블록에 인접되어 설치되고, 적어도 일부에 스와시 플레이트 챔버가 형성되는 스와시 플레이트 하우징;

    상기 스와시 플레이트 하우징에 설치되어, 유체가 상기 실린더 블록의 어느 부분도 통과하지 않으면서 상기 스와시 플레이트 챔버내로 유입되는 유체 흡입 포트;

    상기 스와시 플레이트 챔버가 상기 압축 챔버와 유체에 의하여 연동되도록 하며, 상기 스와시 플레이트 챔버내에 유체가 상기 압축 챔버로 흐르도록 하는 유통로(passageway);

    상기 스와시 플레이트 하우징과 상기 실린더 블록 내에 설치되는 축;

    상기 축에 설치된 스와시 플레이트;

    상기 스와시 플레이트에 결합되고, 상기 적어도 하나의 피스톤 챤넬 내에 설치되어 슬라이드 되는 적어도 하나의 피스톤; 및

    상기 스와시 플레이트에 접촉되되, 제 1 위치에서 상기 스와시 플레이트를 상기 구동 축에 수직한 위치로 유지하는 정도의 힘을 상기 스와시 플레이트에 가하여 상기 적어도 하나의 피스톤은 아이들(idle) 상태로 유지하고, 제 2 위치에서 상기 적어도 하나의 피스톤이 왕복운동을 일으키도록 상기 스와시 플레이트가 피벗(pivot)되는 정도의 힘을 상기 스와시 플레이트에 가하는 엑츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 콤프레서.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 실린더 블록은 내부에 유체 챤넬을 갖으며, 상기 유통로는 상기 유체 챤넬을 포함하는 것을 특징으로 하는 콤프레서.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 콤프레서는 상기 실린더 블록과 인접하여 설치된 헤드를 더 포함하며, 상기 헤드는 상기 유체 챤넬이 상기 압축 챔버와 연동되도록 하는 흡입 챤넬을 갖고, 상기 유통로는 상기 흡입 챤넬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콤프레서.
17. 제 14 항에 있어서, 상기 콤프레서는 상기 실린더 블록에 인접하여 설치된 헤드를 더 포함하며, 상기 헤드는 유체 토출 포트 및 상기 압축 챔버가 상기 토출 포트와 연동되도록 하는 토출 챤넬을 갖는 것을 특징으로 하는 콤프레서.
18. 제 14 항에 있어서, 상기 피스톤은 압축된 유체와 접촉되는 면을 갖으며, 상기 압축 챔버는 상기 피스톤 면이 노출되는 피스톤 챤넬의 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 콤프레서.
19. 제 14 항에 있어서, 상기 콤프레서는 상기 스와시 플레이트 챔버내에 위치한 적어도 하나의 베어링을 더 포함하며, 유체가 상기 흡입포트를 통하여 상기 스와시 플레이트 챔버내로 유입되어 상기 베어링을 거쳐 상기 유통로를 통하여 상기 압축 챔버로 유입되는 것을 특징으로 하는 콤프레서.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 스와시 플레이트 챔버는

    회전 가능한 내측부; 및

    적어도 하나의 상기 베어링들에 의하여 상기 내측부에 결합되는 비회전되는 외측부를 포함하는 것을 특징으로 하는 콤프레서.
21. 제 19 항에 있어서, 적어도 하나의 상기 베어링들에 의하여 상기 스와시 플레이트에 결합되는 짐벌 아암(gimbal arm)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콤프레서.
22. 제 19 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 피스톤은 상기 베어링들 중 적어도 하나에 의하여 상기 스와시 플레이트에 결합되는 것을 특징으로 하는 콤프레서.
23. 제 19 항에 있어서, 상기 베어링들은 베어링 안착홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 콤프레서.
24. 제 19 항에 있어서, 상기 베어링들은 볼 베어링(ball bearing)을 포함하는 것을 특징으로 하는 콤프레서.
25. 제 19 항에 있어서, 상기 베어링들은 롤러 베어링(roller bearing)을 포함하는 것을 특징으로 하는 콤프레서.
26. 제 19 항에 있어서, 상기 베어링은 내부에 개구부를 갖는 프렌지를 포함하는 것을 특징으로 하는 콤프레서.
27. 적어도 일부에 압축 챔버가 형성되는 실린더 블록과 적어도 일부에 스와시 플레이트 챔버가 형성되는 스와시 플레이트 하우징을 갖는 콤프레서에 의하여 유체를 압축시키는 방법에 있어서:

    상기 스와시 플레이트 챔버에 유체를 흡입하고;

    상기 흡입된 유체에 의하여 상기 스와시 플레이트 챔버내에 베어링을 냉각시키고;

    상기 압축 챔버내에서 유체를 압축하고;

    자동차의 에어 시스템에 유체를 배출시키는 것을 특징으로 하는 유체 압축방법.
28. 제 27 항에 있어서, 상기 유체는 실린더 블록의 어느 부분도 통과하지 않고,상기 스와시 플레이트 하우징의 흡입 포트를 경유하여 상기 스와시 플레이트 챔버에 흡입되는 것을 특징으로 하는 유체 압축 방법.
29. 제 27 항에 있어서, 상기 유체는 상기 실린더 블록 내에 적어도 하나의 유체 챤넬을 경유하여 상기 압축 챔버에 이동되는 것을 특징으로 하는 유체 압축 방법.
30. 제 27 항에 있어서, 상기 유체는 상기 실린더 블록내의 피스톤 챤넬 내에서 피스톤이 변위됨으로써 상기 압축 챔버내에서 압축되는 것을 특징으로 하는 유체 압축 방법.