KR20140058343A - 용량 가변형 사판식 압축기 - Google Patents

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다카히로 스즈키
가즈나리 혼다
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유스케 야마자키
마사키 오타
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Abstract

압축기는 액츄에이터를 포함한다. 액츄에이터는 구동 샤프트와 일체로 회전하면서 사판 챔버내에 배열된다. 액츄에이터는 회전체, 가동체 및 제어 압력 챔버를 포함한다. 제어 압력 챔버의 압력을 변경하여 가동체를 이동시키는 제어 메카니즘이 제공된다. 가동체는, 제어 압력 챔버의 압력이 상승하면, 가동체가 사판을 당겨 사판의 경사각을 증가시키도록 배열된다.

Description

용량 가변형 사판식 압축기 {SWASH PLATE TYPE VARIABLE DISPLACEMENT COMPRESSOR}
본 발명은 용량 가변형 사판식 압축기에 관한 것이다.
일본 공개 특허 공보 제 5-172052 호 및 제 52-131204 호에는 종래의 용량 가변형 사판식 압축기들 (이하, 압축기들이라고 함) 이 개시되어 있다. 이러한 압축기들은 흡입 챔버, 배출 챔버, 사판 챔버 및 하우징에 형성된 다수의 실린더 보어들을 포함한다. 하우징내에는 구동 샤프트가 회전 지지된다. 사판 챔버는 사판을 수용하고, 이 사판은 구동 샤프트의 회전을 통하여 회전가능하게 된다. 사판의 경사각을 변경시키도록 하는 링크 메카니즘이 구동 샤프트와 사판 사이에 배열된다. 경사각은 구동 샤프트의 회전 축선에 수직한 라인에 대하여 규정된다. 실린더 보어들 각각은 피스톤을 왕복운동 방식으로 수용하여 압축 챔버를 형성한다. 전환 메카니즘은 사판의 회전을 통하여 사판의 경사각에 대응하는 행정만큼, 실린더 보어들 중 관련된 실린더 보어내의 피스톤들 각각을 왕복운동시킨다. 액츄에이터는 사판의 경사각을 변경할 수 있고 또한 제어 메카니즘에 의해 제어될 수 있다.
일본 공개 특허 공보 제 5-172052 호에 개시된 압축기에 있어서, 실린더 보어 각각은, 하우징의 일부를 형성하는 실린더 블록에 형성되고, 또한 사판의 전방에 배열된 전방 실린더 보어 및 사판의 뒤에 배열된 후방 실린더 보어에 의해 형성된다. 피스톤 각각은 전방 실린더 보어내에서 왕복운동하는 전방 헤드 및 이 전방 헤드와 일체이고 또한 후방 실린더 보어내에서 왕복운동하는 후방 헤드를 포함한다.
이러한 압축기에서, 압력 조절 챔버는 하우징의 후방 하우징 부재에 형성된다. 실린더 보어들 이외에, 제어 압력 챔버는 실린더 블록에 형성되고 또한 압력 조절 챔버와 연통한다. 제어 압력 챔버는 후방 실린더 보어와 동일한 측, 즉 사판 뒤의 위치에 위치된다. 액츄에이터는 구동 샤프트와 일체로 회전하는 것이 방지되면서 제어 압력 챔버에 배열된다. 특히, 액츄에이터는 구동 샤프트의 후방 단부와 중첩되는 비회전 가동체를 구비한다. 비회전 가동체의 내주면은 구동 샤프트의 후방 단부를 회전 지지한다. 비회전 가동체는 구동 샤프트의 회전 축선 방향으로 이동될 수 있다. 비회전 가동체는 이 비회전 가동체의 외주면을 통하여 제어 압력 챔버내에서 슬라이딩할 수 있고 또한 구동 샤프트의 회전 축선 방향으로 슬라이딩한다. 비회전 가동체는 구동 샤프트의 회전 축선을 중심으로 슬라이딩하는 것이 제한된다. 비회전 가동체를 전방으로 가압하는 가압 스프링은 제어 압력 챔버내에 배열된다. 액츄에이터는, 사판에 연결되고 또한 구동 샤프트의 회전 축선 방향으로 이동될 수 있는 가동체를 구비한다. 비회전 가동체와 가동체 사이에는 스러스트 베어링이 배열된다. 제어 압력 챔버의 압력을 변경하는 압력 제어 밸브는, 압력 조절 챔버와 배출 챔버 사이에 제공된다. 제어 압력 챔버에서의 이러한 압력 변경을 통하여, 비회전 가동체와 가동체는 회전 축선을 따라 이동된다.
링크 메카니즘은 구동 샤프트에 고정된 러그 암과 가동체를 구비한다. 러그 암은 사판의 일측에 위치된다. 가동체는 외주부에 대응하는 측에서부터 회전 축선 쪽으로 구동 샤프트의 회전 축선에 수직한 방향으로 연장되는 제 1 기다란 구멍을 구비한다. 또한, 러그 암은 외주부에 대응하는 측에서부터 회전 축선 쪽으로 구동 샤프트의 회전 축선에 수직한 방향으로 연장되는 제 2 기다란 구멍을 구비한다. 사판은, 후방면에 위치되고 또한 후방 실린더 보어들 쪽으로 연장되는 제 1 암 및 전방면에 위치되고 또한 전방 실린더 보어들 쪽으로 연장되는 제 2 암을 구비한다. 제 1 핀은 제 1 기다란 구멍을 관통 통과되어 사판 및 가동체를 서로 결합시킨다. 제 1 암은 제 1 핀을 중심으로 가동체에 대하여 선회되도록 지지된다. 제 2 핀은 제 2 기다란 구멍을 관통 통과되어 사판 및 러그 암을 서로 결합시킨다. 제 2 암은 제 2 핀을 중심으로 러그 암에 대하여 선회되도록 지지된다. 제 1 핀과 제 2 핀은 서로 평행하게 연장된다. 제 1 핀과 제 2 핀은, 제 1 기다란 구멍과 제 2 기다란 구멍을 각각 관통 통과함으로써, 이들 사이에 구동 샤프트를 두면서 사판 챔버내에서 서로 대향하도록 배열된다.
이러한 압축기에서, 압력 조절 밸브가 개방되도록 제어되면, 배출 챔버와 압력 조절 챔버간의 연통이 허용되고, 이는, 사판 챔버의 압력에 비하여 제어 압력 챔버의 압력을 상승시킨다. 이는, 비회전 가동체와 가동체를 진행시키도록 한다. 그에 따라, 가동체는 사판을 밀면서 사판의 제 1 암을 제 1 핀을 중심으로 선회시킨다. 동시에, 러그 암은 사판의 제 2 암을 제 2 핀을 중심으로 선회시킨다. 즉, 가동체는, 사판과 가동체가 서로 연결되는 제 1 핀의 위치를 인가 지점으로서 사용하고 또한 사판과 러그 암이 서로 연결되는 제 2 핀의 위치를 지지점으로서 사용하여, 사판을 선회시킨다. 압축기에서, 사판의 경사각이 증가되어 피스톤 각각의 행정을 증가시켜, 회전 사이클당 압축기의 용량을 증가시킨다.
반대로, 압력 조절 밸브를 폐쇄하도록 제어함으로써, 배출 챔버와 압력 조절 챔버 간의 연통이 차단된다. 이는, 제어 압력 챔버의 압력을 사판 챔버의 압력 레벨과 동일한 레벨로 감소시켜, 비회전 가동체와 가동체를 후퇴시킨다. 그리하여, 사판의 경사각이 증가하는 경우와는 반대로, 비회전 가동체와 가동체는 후방으로 이동된다. 따라서, 가동체는 사판을 당기면서 사판의 제 1 암을 제 1 핀을 중심으로 선회시킨다. 동시에, 러그 암은 사판의 제 2 암을 제 2 핀을 중심으로 선회시킨다. 그리하여, 사판의 경사각은 감소되고, 이에 대응하여 압축기내에서 피스톤 행정은 감소된다. 이는 회전 사이클당 압축기의 용량을 감소시킨다.
일본 공개 특허 공보 제 52-131204 호에 개시된 압축기에서, 액츄에이터는 구동 샤프트와 일체로 회전가능한 방식으로 사판 챔버내에 배열된다. 특히, 액츄에이터는 구동 샤프트와 일체로 회전하는 회전체를 구비한다. 회전체의 내부는 가동체를 수용하고, 이 가동체는 구동 샤프트의 회전 축선 방향으로 이동하고 또한 회전체에 대하여 이동가능하다. 제어 압력 챔버의 압력을 사용하여 가동체를 이동시키는 제어 압력 챔버는, 회전체와 가동체 사이에 형성된다. 제어 압력 챔버와 연통하는 연통 통로는 구동 샤프트에 형성된다. 압력 제어 밸브는 연통 통로와 배출 챔버 사이에 배열된다. 압력 제어 밸브는 제어 압력 챔버의 압력을 변경하여 가동체를 회전체에 대하여 회전 축선 방향으로 이동시키게 된다. 가동체의 후방 단부는 힌지 볼과 접촉하여 유지된다. 힌지 볼은 사판의 중심에 배열되고 또한 사판을 구동 샤프트에 결합시켜 사판을 선회시킨다. 사판의 경사각을 증가시키도록 하는 방향으로 힌지 볼을 가압하는 가압 스프링은, 힌지 볼의 후방 단부에 배열된다.
링크 메카니즘은 회전체와 사판 사이에 배열된 링크와 힌지 볼을 포함한다. 힌지 볼은 힌지 볼 뒤에 위치된 가압 스프링에 의해 가압되어, 회전체를 접촉 유지하게 된다. 회전 축선에 수직한 제 1 핀은 암의 전방 단부를 관통 통과된다. 회전 축선에 수직한 제 2 핀은 암의 후방 단부를 관통 통과된다. 사판은 암과 제 1 핀 및 제 2 핀에 의해 선회되도록 지지된다.
이러한 압축기에서, 압력 조절 밸브가 개방되도록 제어되면, 배출 챔버와 압력 조절 챔버간의 연통이 허용되고, 이는, 사판 챔버의 압력에 비하여 제어 압력 챔버의 압력을 증가시킨다. 그에 따라, 가동체는 가압 스프링의 가압력에 대항하여 힌지 볼을 후퇴시키고 후방으로 민다. 이 때, 암은 제 1 핀과 제 2 핀을 중심으로 선회된다. 그리하여, 사판은 지지점으로서 제 1 핀을 사용하고 또한 인가 지점으로서 제 2 핀을 사용함으로써 선회된다. 그에 따라, 사판의 경사각이 감소되면, 피스톤 행정이 감소된다. 이는, 회전 사이클당 압축기의 용량을 저감시킨다.
반대로, 압력 조절 밸브를 폐쇄하도록 제어함으로써, 배출 챔버와 압력 조절 챔버 간의 연통이 차단된다. 이는, 제어 압력 챔버의 압력을 사판 챔버의 압력 레벨과 동일한 레벨로 감소시킨다. 그리하여, 가동체는 진행하고, 힌지 볼은 가압 스프링의 가압력에 의해 가동체를 따르게 된다. 이는, 사판의 경사각이 감소되는 방향에 대해 반대 방향으로 사판을 선회시켜, 경사각을 증가시킨다. 따라서, 피스톤의 행정이 증가된다.
전술한 바와 같이 액츄에이터를 사용하는 용량 가변형 사판식 압축기는 더 큰 제어가능성을 갖도록 소망된다.
하지만, 일본 공개 특허 공보 제 5-172052 호 또는 제 52-131204 호에 개시된 압축기에 있어서, 사판의 경사각이 변경되면, 제어 압력 챔버의 압력이 증가되어, 액츄에이터 중 하나의 구성품인 가동체가 사판을 민다. 가동체의 크기가 반경방향으로 증가하여 사판에 가해진 가압력을 증가시키면, 가동체가 가압 방향으로 이동되고 또한 사판의 경사각이 증가될 때 가동체는 사판과 간섭할 수 있다. 이는, 액츄에이터를 사판 챔버내에 배열하는 것을 어렵게 만든다. 이러한 간섭을 피하려는 시도로 인해 가동체의 형상을 복잡하게 하고 또한 압축기의 크기를 증가시킬 수 있다. 이는 차량에 압축기를 장착하는 것을 더 어렵게 만든다.
일본 공개 특허 공보 제 5-172052 호에 개시된 압축기에 있어서, 사판의 경사각이 증가하면, 가동체는 증가될 압축 반력 (compression reaction force) 및 흡입 반력 (suction reaction force) 에 대하여 사판을 밀어야 한다. 이는, 가동체가 복잡한 형상을 가지면, 가동체의 원하지 않는 변형을 유발할 수 있다. 가동체의 강성을 보장하기 위해서, 가동체의 중량은 증가될 필요가 있다. 이는, 압축기의 전체 중량과 압축기의 제조 비용을 증가시킬 것이다.
본 발명의 목적은, 높은 제어가능성, 컴팩트성, 향상된 내구성, 낮은 중량, 및 낮은 제조 비용을 달성하는 압축기를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하고 또한 본 발명의 일 양태에 따라서, 흡입 챔버, 배출 챔버, 사판 챔버 및 실린더 보어가 형성되는 하우징, 상기 하우징에 의해 회전 지지되는 구동 샤프트, 상기 사판 챔버 내에서 상기 구동 샤프트의 회전에 의해 회전가능한 사판, 링크 메카니즘, 피스톤, 전환 메카니즘, 액츄에이터, 및 제어 메카니즘을 포함하는 용량 가변형 사판식 압축기가 제공된다. 상기 링크 메카니즘은, 상기 구동 샤프트와 상기 사판 사이에 배열되고, 또한 상기 구동 샤프트의 회전 축선에 수직한 라인에 대하여 상기 사판의 경사각을 변경시킨다. 상기 피스톤은 상기 실린더 보어 내에 왕복운동하도록 수용된다. 상기 전환 메카니즘은 상기 사판의 회전을 통하여 상기 사판의 경사각에 대응하는 행정만큼 상기 실린더 보어 내에서 상기 피스톤을 왕복운동시킨다. 상기 액츄에이터는 상기 사판의 경사각을 변경할 수 있다. 상기 제어 메카니즘은 상기 액츄에이터를 제어한다. 상기 액츄에이터는 상기 사판 챔버 내에 배열되고 또한 상기 구동 샤프트와 일체로 회전된다. 상기 액츄에이터는, 상기 구동 샤프트에 고정되는 회전체, 가동체, 및 제어 압력 챔버를 포함한다. 가동체는 사판에 연결되고 또한 구동 샤프트의 회전 축선을 따라 이동하여 회전체에 대하여 이동될 수 있다. 제어 압력 챔버는 회전체와 가동체에 의해 규정된다. 제어 압력 챔버는 제어 압력 챔버의 내부 압력에 의해 가동체를 이동시킨다. 제어 메카니즘은 제어 압력 챔버내의 압력을 변경시켜 가동체를 이동시킨다. 가동체는, 제어 압력 챔버내의 압력이 상승하면, 가동체가 사판을 당겨 사판의 경사각을 증가시키도록 배열된다.
전술한 압축기에 있어서, 사판의 경사각이 증가하면, 가동체는 사판을 당긴다. 즉, 사판이 경사각을 증가시키는 방향으로 변위되면, 가동체는 사판으로부터 멀리 이동된다. 그리하여, 가동체의 크기가 증가하여 사판에 가해진 당김력을 증가시키더라도, 가동체와 사판간의 간섭은 없다. 따라서, 가동체의 형상은 간섭을 피하도록 복잡하게 될 필요가 없고, 가동체는 상당히 큰 강성을 가질 필요가 없다.
따라서, 높은 제어가능성을 달성하기 위해서, 가동체의 두께는 어느 정도로 줄어들어 반경방향 크기를 증가시킬 수 있다. 이는 또한 가동체의 중량을 감소시킨다.
전술한 압축기에 있어서, 가동체는 사판의 경사각이 감소되면 사판을 민다. 가압력은 비교적 작지 않다. 이는, 사판과 가동체를 포함하는 회전체가 경사각을 감소시키는 방향으로 작용하는 원심력을 수용하기 때문이다.
전술한 압축기는 높은 제어가능성, 컴팩트성, 향상된 내구성, 낮은 중량 및 낮은 제조 비용을 달성한다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 압축기를 최대 용량에 대응하는 상태에서 나타내는 단면도,
도 2 는 제 1 실시형태와 제 3 실시형태에 따른 압축기들의 제어 메카니즘을 나타내는 개략도,
도 3 은 제 1 실시형태에 따른 압축기를 최소 용량에 대응하는 상태에서 나타내는 단면도,
도 4 는 제 2 실시형태와 제 4 실시형태에 따른 압축기들의 제어 메카니즘을 나타내는 개략도,
도 5 는 본원의 제 3 실시형태에 따른 압축기를 최대 용량에 대응하는 상태에서 나타내는 단면도, 및
도 6 은 제 3 실시형태에 따른 압축기를 최소 용량에 대응하는 상태에서 나타내는 단면도.
본 발명의 제 1 실시형태 내지 제 4 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 이하 설명한다. 제 1 실시형태 내지 제 4 실시형태 각각의 압축기는 차량용 공조기에서 냉각 회로의 일부를 형성하고 또한 차량에 장착된다.
제 1 실시형태
도 1 및 도 3 에 도시된 바와 같이, 본원의 제 1 실시형태에 따른 압축기는 하우징 (1), 구동 샤프트 (3), 사판 (5), 링크 메카니즘 (7), 다수의 피스톤들 (9), 전방 슈 (11a) 와 후방 슈 (11b) 의 쌍, 액츄에이터 (13), 및 도 2 에 도시된 제어 메카니즘 (15) 을 포함한다.
도 1 을 참조하면, 하우징 (1) 은 압축기의 전방 위치에 있는 전방 하우징 부재 (17), 압축기의 후방 위치에 있는 후방 하우징 부재 (19), 및 전방 하우징 부재 (17) 와 후방 하우징 부재 (19) 사이에 배열된 제 1 실린더 블록 (21) 과 제 2 실린더 블록 (23) 을 구비한다.
전방 하우징 부재 (17) 는 전방으로 돌출하는 보스 (17a) 를 구비한다. 샤프트 실링 장치 (25) 는 보스 (17a) 내에 배열되고 또한 보스 (17a) 의 내주부와 구동 샤프트 (3) 사이에 배열된다. 제 1 흡입 챔버 (27a) 와 제 1 배출 챔버 (29a) 는 전방 하우징 부재 (17) 에 형성된다. 제 1 흡입 챔버 (27a) 는 반경방향으로 내부 위치에 배열되고, 제 1 배출 챔버 (29a) 는 전방 하우징 부재 (17) 에서 반경방향으로 외부 위치에 위치된다.
제어 메카니즘 (15) 은 후방 하우징 부재 (19) 에 수용된다. 제 2 흡입 챔버 (27b), 제 2 배출 챔버 (29b) 및 압력 조절 챔버 (31) 는 후방 하우징 부재 (19) 에 형성된다. 제 2 흡입 챔버 (27b) 는 반경방향으로 내부 위치에 배열되고, 제 2 배출 챔버 (29b) 는 후방 하우징 부재 (19) 에서 반경방향으로 외부 위치에 위치된다. 압력 조절 챔버 (31) 는 후방 하우징 부재 (19) 의 중간에 형성된다. 제 1 배출 챔버 (29a) 와 제 2 배출 챔버 (29b) 는 도시하지 않은 배출 통로를 통하여 서로 연결된다. 배출 통로는 압축기의 외부와 연통하는 출구를 구비한다.
사판 챔버 (33) 는 제 1 실린더 블록 (21) 과 제 2 실린더 블록 (23) 에 의해 형성된다. 사판 챔버 (33) 는 하우징 (1) 의 실질적으로 중간에 배열된다.
다수의 제 1 실린더 보어들 (21a) 은 제 1 실린더 블록 (21) 에 동일한 각 간격으로 동심으로 이격되도록 형성되고 또한 서로 평행하게 연장된다. 제 1 실린더 블록 (21) 은 제 1 샤프트 구멍 (21b) 을 구비하고, 이 제 1 샤프트 구멍을 통하여 구동 샤프트 (3) 가 통과된다. 제 1 리세스 (21c) 는 제 1 샤프트 구멍 (21b) 에 대하여 후방 위치에서 제 1 실린더 블록 (21) 에 형성된다. 제 1 리세스 (21c) 는 제 1 샤프트 구멍 (21b) 과 연통하고 또한 제 1 샤프트 구멍 (21b) 과 동축이다. 제 1 리세스 (21c) 는 사판 챔버 (33) 와 연통한다. 제 1 리세스 (21c) 의 내주면에는 단차부가 형성된다. 제 1 리세스 (21c) 의 전방 위치에는 제 1 스러스트 베어링 (35a) 이 배열된다. 제 1 실린더 블록 (21) 은 또한 제 1 흡입 통로 (37a) 를 포함하고, 이 제 1 흡입 통로를 통하여 사판 챔버 (33) 및 제 1 흡입 챔버 (27a) 는 서로 연통한다.
제 1 실린더 블록 (21) 에서와 같이, 제 2 실린더 블록 (23) 에는 다수의 제 2 실린더 보어들 (23a) 이 형성된다. 구동 샤프트 (3) 가 관통 삽입되는 제 2 샤프트 구멍 (23b) 은 제 2 실린더 블록 (23) 에 형성된다. 제 2 샤프트 구멍 (23b) 은 압력 조절 챔버 (31) 와 연통한다. 제 2 실린더 블록 (23) 은, 제 2 샤프트 구멍 (23b) 전방에 위치되고 또한 제 2 샤프트 구멍 (23b) 과 연통하는 제 2 리세스 (23c) 를 구비한다. 제 2 리세스 (23c) 와 제 2 샤프트 구멍 (23b) 은 서로 동축이다. 제 2 리세스 (23c) 는 사판 챔버 (33) 와 연통한다. 제 2 리세스 (23c) 의 내주면에는 단차부가 형성된다. 제 2 리세스 (23c) 의 후방 위치에는 제 2 스러스트 베어링 (35b) 이 배열된다. 제 2 실린더 블록 (23) 은 또한 제 2 흡입 통로 (37b) 를 포함하고, 이 제 2 흡입 통로를 통하여 사판 챔버 (33) 는 제 2 흡입 챔버 (27b) 와 연통한다.
사판 챔버 (33) 는 제 2 실린더 블록 (23) 에 형성된 입구 (330) 를 통하여 도시하지 않은 증발기에 연결된다.
전방 하우징 부재 (17) 와 제 1 실린더 블록 (21) 사이에는 제 1 밸브 플레이트 (39) 가 배열된다. 제 1 밸브 플레이트 (39) 는 흡입 포트들 (39b) 과 배출 포트들 (39a) 을 구비한다. 흡입 포트들 (39b) 의 개수와 배출 포트들 (39a) 의 개수는 제 1 실린더 보어들 (21a) 의 개수와 동일하다. 도시하지 않은 흡입 밸브 메카니즘은 흡입 포트들 (39b) 각각에 배열된다. 제 1 실린더 보어들 (21a) 각각은 흡입 포트들 (39b) 의 대응하는 흡입 포트를 통하여 제 1 흡입 챔버 (27a) 와 연통한다. 도시하지 않은 배출 밸브 메카니즘은 배출 포트들 (39a) 각각에 배열된다. 제 1 실린더 보어들 (21a) 각각은 배출 포트들 (39a) 의 대응하는 배출 포트를 통하여 제 1 배출 챔버 (29a) 와 연통한다. 연통 구멍 (39c) 은 제 1 밸브 플레이트 (39) 에 형성된다. 연통 구멍 (39c) 은 제 1 흡입 통로 (37a) 를 통하여 제 1 흡입 챔버 (27a) 와 사판 챔버 (33) 사이를 연통시킨다.
후방 하우징 부재 (19) 와 제 2 실린더 블록 (23) 사이에는 제 2 밸브 플레이트 (41) 가 배열된다. 제 1 밸브 플레이트 (39) 처럼, 제 2 밸브 플레이트 (41) 는 흡입 포트들 (41b) 과 배출 포트들 (41a) 을 구비한다. 흡입 포트들 (41b) 의 개수와 배출 포트들 (41a) 의 개수는 제 2 실린더 보어들 (23a) 의 개수와 동일하다. 도시하지 않은 흡입 밸브 메카니즘은 흡입 포트들 (41b) 각각에 배열된다. 제 2 실린더 보어들 (23a) 각각은 흡입 포트들 (41b) 의 대응하는 흡입 포트를 통하여 제 2 흡입 챔버 (27b) 와 연통한다. 도시하지 않은 배출 밸브 메카니즘은 배출 포트들 (41a) 각각에 배열된다. 제 2 실린더 보어들 (23a) 각각은 배출 포트들 (41a) 의 대응하는 배출 포트를 통하여 제 2 배출 챔버 (29b) 와 연통한다. 제 2 밸브 플레이트 (41) 에는 연통 구멍 (41c) 이 형성된다. 연통 구멍 (41c) 은 제 2 흡입 통로 (37b) 를 통하여 제 2 흡입 챔버 (27b) 와 사판 챔버 (33) 사이를 연통시킨다.
제 1 흡입 챔버 (27a) 와 제 2 흡입 챔버 (27b) 는 제 1 흡입 통로 (37a) 와 제 2 흡입 통로 (37b) 각각을 통하여 사판 챔버 (33) 와 연통한다. 이는 제 1 흡입 챔버 (27a) 와 제 2 흡입 챔버 (27b) 의 압력과 사판 챔버 (33) 의 압력을 실질적으로 균일화시킨다. 보다 자세하게는, 사판 챔버 (33) 의 압력은 블로우 바이 (blow-by) 가스에 의해 영향을 받아 제 1 흡입 챔버 (27a) 와 제 2 흡입 챔버 (27b) 각각의 압력보다 약간 더 높다. 증발기로부터 보내어진 냉매 가스는 입구 (330) 를 통하여 사판 챔버 (33) 안으로 유동한다. 그 결과, 사판 챔버 (33) 의 압력과 제 1 흡입 챔버 (27a) 및 제 2 흡입 챔버 (27b) 의 압력은 제 1 배출 챔버 (29a) 와 제 2 배출 챔버 (29b) 의 압력보다 낮다. 그리하여, 사판 챔버 (33) 는 저압 챔버이다.
사판 (5), 액츄에이터 (13), 및 플랜지 (3a) 는 구동 샤프트 (3) 에 부착된다. 구동 샤프트 (3) 는 보스 (17a) 를 통하여 후방으로 통과되고 또한 제 1 실린더 블록 (21) 과 제 2 실린더 블록 (23) 의 제 1 샤프트 구멍 (21b) 과 제 2 샤프트 구멍 (23b) 에 수용된다. 그리하여, 구동 샤프트 (3) 의 전방 단부는 보스 (17a) 내측에 위치되고, 구동 샤프트 (3) 의 후방 단부는 압력 조절 챔버 (31) 내측에 배열된다. 구동 샤프트 (3) 는 하우징 (1) 내의 제 1 샤프트 구멍 (21b) 과 제 2 샤프트 구멍 (23b) 의 벽들에 의해 회전 축선 (O) 을 중심으로 회전가능한 방식으로 지지된다. 사판 (5), 액츄에이터 (13) 및 플랜지 (3a) 는 사판 챔버 (33) 에 수용된다. 플랜지 (3a) 는 제 1 스러스트 베어링 (35a) 과 액츄에이터 (13) 사이에 배열되거나, 보다 자세하게는 제 1 스러스트 베어링 (35a) 과 후술되는 가동체 (13b) 사이에 배열된다. 플랜지 (3a) 는 제 1 스러스트 베어링 (35a) 과 가동체 (13b) 간의 접촉을 방지한다. 제 1 샤프트 구멍 (21b) 과 제 2 샤프트 구멍 (23b) 의 벽들과 구동 샤프트 (3) 사이에 래디얼 베어링이 사용될 수 있다.
지지 부재 (43) 는 구동 샤프트 (3) 의 후방부 근방에 가압 방식으로 장착된다. 지지 부재 (43) 는 제 2 스러스트 베어링 (35b) 과 접촉하는 플랜지 (43a) 와, 후술될 제 2 핀 (47b) 이 관통 통과되는 부착부 (43b) 를 구비한다. 축선방향 통로 (3b) 는 구동 샤프트 (3) 에 형성되고 또한 후방 단부로부터 회전 축선 (O) 방향으로 구동 샤프트 (3) 의 전방 단부 쪽으로 연장된다. 반경방향 통로 (3c) 는 축선방향 통로 (3b) 의 전방 단부로부터 반경방향으로 연장되고 또한 구동 샤프트 (3) 의 외주면에 개구를 구비한다. 축선방향 통로 (3b) 와 반경방향 통로 (3c) 는 연통 통로이다. 축선방향 통로 (3b) 의 후방 단부는 저압 챔버인 압력 조절 챔버 (31) 에 개구를 구비한다. 반경?향 통로 (3c) 는 후술되는 제어 압력 챔버 (13c) 에 개구를 구비한다.
사판 (5) 은 평평한 환상의 플레이트로서 형상화되고 또한 전방면 (5a) 과 후방면 (5b) 을 구비한다. 사판 챔버 (33) 의 사판 (5) 의 전방면 (5a) 은 압축기에서 전방으로 대향한다. 사판 챔버 (33) 에서 사판 (5) 의 후방면 (5b) 은 압축기에서 후방으로 대향한다. 사판 (5) 은 링 플레이트 (45) 에 고정된다. 링 플레이트 (45) 는 평평한 환상의 플레이트로서 형상화되고 또한 중심에 관통공 (45a) 을 구비한다. 관통공 (45a) 을 통하여 구동 샤프트 (3) 를 통과시킴으로써, 사판 (5) 은 구동 샤프트 (3) 에 부착되어 사판 (5) 에 대하여 사판 챔버 (33) 내의 제 2 실린더 보어들 (23a) 근방의 영역에 배열된다. 즉, 사판 (5) 은 사판 챔버 (33) 내의 후방 단부에 더 근접한 위치에 배열된다.
링크 메카니즘 (7) 은 러그 암 (49) 을 구비한다. 러그 암 (49) 은 사판 챔버 (33) 내에서 사판 (5) 에 대하여 후방으로 배열되고 또한 사판 (5) 과 지지 부재 (43) 사이에 위치된다. 러그 암 (49) 은 실질적으로 L 형상을 가진다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 회전 축선 (O) 에 대한 사판 (5) 의 경사각이 최소화되면 러그 암 (49) 은 지지 부재 (43) 의 플랜지 (43a) 와 접촉하게 된다. 이는 러그 암 (49) 이 사판 (5) 을 압축기내에 최소 경사각에서 유지하도록 해준다. 러그 암 (49) 의 원위 단부에는 중량부 (49a) 가 형성된다. 중량부 (49a) 는 액츄에이터 (13) 의 원주 방향으로 대략 원주의 절반에 대응하여 연장된다. 중량부 (49a) 는 어떠한 적절한 방식으로 형상화될 수 있다.
러그 암 (49) 의 원위 단부는 제 1 핀 (47a) 을 통하여 링 플레이트 (45) 에 연결된다. 이러한 구성은 러그 암 (49) 의 원위 단부를 지지하여, 러그 암 (49) 의 원위 단부가 링 플레이트 (45) 에 대하여 또는 다시 말해 사판 (5) 에 대하여 제 1 선회 축선 (M1) 인 제 1 핀 (47a) 의 축선을 중심으로 선회하도록 한다. 제 1 선회 축선 (M1) 은 구동 샤프트 (3) 의 회전 축선 (O) 에 수직하게 연장된다.
러그 암 (49) 의 기부 단부는 제 2 핀 (47b) 을 통하여 지지 부재 (43) 에 연결된다. 이러한 구성은 러그 암 (49) 의 기부 단부를 지지하여, 러그 암 (49) 의 기부 단부가 지지 부재 (43) 에 대하여 또는 다시 말해 구동 샤프트 (3) 에 대하여 제 2 선회 축선 (M2) 인 제 2 핀 (47b) 의 축선을 중심으로 선회하도록 한다. 제 2 선회 축선 (M2) 은 제 1 선회 축선 (M1) 에 평행하게 연장된다. 러그 암 (49) 및 제 1 핀 (47a) 과 제 2 핀 (47b) 은 본 발명에 따른 링크 메카니즘 (7) 에 대응한다.
압축기에서, 링크 메카니즘 (7) 을 통하여 사판 (5) 과 구동 샤프트 (3) 사이를 연결함으로써 사판 (5) 은 구동 샤프트 (3) 와 함께 회전하게 된다. 사판 (5) 의 경사각은 제 1 선회 축선 (M1) 과 제 2 선회 축선 (M2) 을 중심으로 러그 암 (49) 의 대향 단부들을 선회시킴으로써 변경된다.
러그 암 (49) 의 원위 단부에 대하여 또는 다시 말해 제 1 선회 축선 (M1) 에 대하여 제 2 선회 축선 (M2) 에 대해 반대측에는 중량부 (49a) 가 제공된다. 그 결과, 러그 암 (49) 이 제 1 핀 (47a) 을 통하여 링 플레이트 (45) 에 의해 지지되면, 중량부 (49a) 는 링 플레이트 (45) 의 그루브 (45b) 를 통과하고 또한 링 플레이트 (45) 의 전방면, 즉 사판 (5) 의 전방면 (5a) 에 대응하는 위치에 도달한다. 그 결과, 회전 축선 (O) 을 중심으로 구동 샤프트 (3) 를 회전시킴으로써 발생되는 원심력은 사판 (5) 의 전방면 (5a) 에 대응하는 측에서 중량부 (49a) 에 가해진다.
피스톤 (9) 각각은 전방 단부에 있는 제 1 피스톤 헤드 (9a) 와 후방 단부에 있는 제 2 피스톤 헤드 (9b) 를 포함한다. 제 1 피스톤 헤드 (9a) 는 대응하는 제 1 실린더 보어 (21a) 에 왕복운동하도록 수용되고 또한 제 1 압축 챔버 (21d) 를 형성한다. 제 2 피스톤 헤드 (9b) 는 대응하는 제 2 실린더 보어 (23a) 내에 왕복운동하도록 수용되고 또한 제 2 압축 챔버 (23d) 를 형성한다. 피스톤 (9) 각각은 리세스 (9c) 를 구비한다. 리세스 (9c) 각각은 반구형 슈들 (11a, 11b) 을 수용한다. 슈들 (11a, 11b) 은 사판 (5) 의 회전을 피스톤들 (9) 의 왕복운동으로 전환시킨다. 슈들 (11a, 11b) 은 본 발명에 따른 전환 메카니즘에 대응한다. 그리하여, 제 1 피스톤 헤드 (9a) 와 제 2 피스톤 헤드 (9b) 는 대응하는 제 1 실린더 보어 (21a) 와 제 2 실린더 보어 (23a) 에서 사판 (5) 의 경사각에 대응하는 행정만큼 왕복운동한다.
액츄에이터 (13) 는 사판 (5) 에 대하여 전방 위치에서 사판 챔버 (33) 에 수용되고 또한 제 1 리세스 (21c) 안으로 진행되도록 된다. 액츄에이터 (13) 는 회전체 (13a) 와 가동체 (13b) 를 구비한다. 회전체 (13a) 는 디스크 형상을 가지고 또한 구동 샤프트 (3) 에 고정된다. 이는 회전체 (13a) 를 구동 샤프트 (3) 와 함께 단지 회전시킨다. 가동체 (13b) 의 외주부에는 O 링이 부착된다.
가동체 (13b) 는 실린더로서 형상화되고 또한 관통공 (130a), 본체부 (130b), 및 부착부 (130c) 를 구비한다. 구동 샤프트 (3) 는 관통공 (130a) 을 관통 통과한다. 본체부 (130b) 는 가동체 (13b) 의 전방측에서부터 후방측으로 연장된다. 부착부 (130c) 는 본체부 (130b) 의 후방 단부에 형성된다. 가동체 (13b) 는 회전체 (13a) 보다 얇게 형성된다. 더욱이, 가동체 (13b) 가 제 1 리세스 (21c) 의 벽면과 접촉하지 않도록 가동체 (13b) 의 외경이 설정되더라도, 가동체 (13b) 의 외경은 제 1 리세스 (21c) 의 내경과 거의 같이 크게 설정된다. 제 1 스러스트 베어링 (35a) 과 사판 (5) 사이에 가동체 (13b) 가 배열된다.
구동 샤프트 (3) 는 관통공 (130a) 을 통하여 가동체 (13b) 의 본체부 (130b) 안으로 연장된다. 회전체 (13a) 는 본체부 (130b) 를 회전체 (13a) 에 대하여 슬라이딩시키는 방식으로 이 본체부 (130b) 에 수용된다. 이는 가동체 (13b) 가 구동 샤프트 (3) 와 함께 회전하도록 하고 또한 사판 챔버 (33) 에서 구동 샤프트 (3) 의 회전 축선 (O) 방향으로 이동하도록 해준다. 가동체 (13b) 는, 가동체 (13b) 와 링크 메카니즘 (7) 사이에 사판 (5) 을 배열하여 링크 메카니즘 (7) 에 대향한다. O 링은 관통공 (130a) 에 장착된다. 그리하여, 구동 샤프트 (3) 는 액츄에이터 (13) 를 통하여 연장되고 또한 액츄에이터 (13) 를 회전 축선 (O) 을 중심으로 구동 샤프트 (3) 에 일체로 회전시킨다.
링 플레이트 (45) 는 제 3 핀 (47c) 을 통하여 가동체 (13b) 의 부착부 (130c) 에 연결된다. 이러한 방식으로, 링 플레이트 (45) 또는 다시 말해 사판 (5) 은, 링 플레이트 (45) 또는 사판 (5) 이 작동 축선 (M3) 인 제 3 핀 (47c) 을 중심으로 선회되도록 가동체 (13b) 에 의해 지지된다. 작동 축선 (M3) 은 제 1 선회 축선 (M1) 과 제 2 선회 축선 (M2) 에 평행하게 연장된다. 그리하여, 가동체 (13b) 는 사판 (5) 에 연결된 상태에서 유지된다. 사판 (5) 의 경사각이 최대화되면, 가동체 (13b) 는 플랜지 (3a) 와 접촉하게 된다. 그 결과, 압축기에서, 가동체 (13b) 는 사판 (5) 을 최대 경사각에 유지할 수 있다.
제어 압력 챔버 (13c) 는 회전체 (13a) 와 가동체 (13b) 사이에 형성된다. 반경방향 통로 (3c) 는 제어 압력 챔버 (13c) 에 개구를 구비한다. 제어 압력 챔버 (13c) 는 반경방향 통로 (3c) 와 축선방향 통로 (3b) 를 통하여 압력 조절 챔버 (31) 와 연통한다.
도 2 를 참조하면, 제어 메카니즘 (15) 은 제어 통로로서 각각 사용되는 블리드 통로 (15a) 와 공급 통로 (15b), 제어 밸브 (15c), 및 오리피스 (15d) 를 포함한다.
블리드 통로 (15a) 는 압력 조절 챔버 (31) 와 제 2 흡입 챔버 (27b) 에 연결된다. 압력 조절 챔버 (31) 는 축선방향 통로 (3b) 와 반경방향 통로 (3c) 를 통하여 제어 압력 챔버 (13c) 와 연통한다. 그리하여, 블리드 통로 (15a) 는 제어 압력 챔버 (13c) 와 제 2 흡입 챔버 (27b) 간의 연통을 허용한다. 블리드 통로 (15a) 내에는 오리피스 (15d) 가 형성되어, 블리드 통로 (15a) 에서 유동하는 냉매 가스의 양을 제한한다.
블리드 통로 (15a) 는 압력 조절 챔버 (31) 와 제 2 흡입 챔버 (27b) 에 연결된다. 압력 조절 챔버 (31) 는 축선방향 통로 (3b) 와 반경방향 통로 (3c) 를 통하여 제어 압력 챔버 (13c) 와 연통한다. 그리하여, 블리드 통로 (15a) 는 제어 압력 챔버 (13c) 와 제 2 흡입 챔버 (27b) 간의 연통을 허용한다. 블리드 통로 (15a) 에서 유동하는 냉매 가스의 양을 제한하기 위해 블리드 통로 (15a) 에는 오리피스 (15d) 가 형성된다.
공급 통로 (15b) 는 압력 조절 챔버 (31) 와 제 2 배출 챔버 (29b) 에 연결된다. 그 결과, 블리드 통로 (15a) 의 경우에서와 같이, 제어 압력 챔버 (13c) 와 제 2 배출 챔버 (29b) 는 공급 통로 (15b), 축선방향 통로 (3b) 및 반경방향 통로 (3c) 를 통하여 서로 연통한다. 즉, 축선방향 통로 (3b) 와 반경방향 통로 (3c) 각각은 블리드 통로 (15a) 의 일부와 공급 통로 (15b) 의 일부를 구성하고, 이들 각각은 제어 통로로서 사용된다.
제어 밸브 (15c) 는 공급 통로 (15b) 에 배열된다. 제어 밸브 (15c) 는 제 2 흡입 챔버 (27b) 의 압력에 대응하여 공급 통로 (15b) 의 개도를 조절할 수 있다. 그리하여, 제어 밸브 (15c) 는 공급 통로 (15b) 에서 유동하는 냉매 가스의 양을 조절한다. 공공연히 이용가능한 밸브는 제어 밸브 (15c) 로서 사용될 수 있다.
구동 샤프트 (3) 의 원위 단부에는 나사가공부 (3d) 가 형성된다. 구동 샤프트 (3) 는 나사가공부 (3d) 를 통하여 도시하지 않은 풀리 및 도시하지 않은 전자기 클러치의 풀리에 연결된다. 차량의 엔진에 의해 구동되는 도시하지 않은 벨트는, 풀리 및 전자기 클러치의 풀리 주변에 감긴다.
증발기까지 연장되는 파이프 (비도시) 는 입구 (330) 에 연결된다. 응축기 (또한 비도시) 까지 연장되는 파이프는 출구에 연결된다. 압축기, 증발기, 팽창 밸브 및 응축기는 차량용 공조기에서 냉각 회로를 구성한다.
전술한 구성을 가진 압축기에서, 구동 샤프트 (3) 는 사판 (5) 을 회전시키도록 회전하여, 대응하는 제 1 실린더 보어 (21a) 와 제 2 실린더 보어 (23a) 에서 피스톤 (9) 을 왕복운동시킨다. 이는 피스톤 행정에 대응하여 제 1 압축 챔버 (21d) 각각의 체적과 제 2 압축 챔버 (23d) 각각의 체적을 변경시킨다. 그리하여, 냉매 가스는 증발기로부터 인출되어 입구 (330) 를 통하여 사판 챔버 (33) 안으로 가게 되어 제 1 흡입 챔버 (27a) 와 제 2 흡입 챔버 (27b) 안으로 보내어진다. 그 후, 냉매 가스는 제 1 배출 챔버 (29a) 와 제 2 배출 챔버 (29b) 로 보내어지기 전에 제 1 압축 챔버 (21d) 와 제 2 압축 챔버 (23d) 에서 압축된다. 그러면, 냉매 가스는 제 1 배출 챔버 (29a) 와 제 2 배출 챔버 (29b) 로부터 출구를 통하여 응축기로 보내어진다.
한편, 사판 (5), 링 플레이트 (45), 러그 암 (49) 및 제 1 핀 (47a) 을 포함하는 회전 부재들은 사판 (5) 의 경사각을 감소시키는 방향으로 작용하는 원심력을 수용한다. 사판 (5) 의 경사각의 이러한 변경을 통하여, 피스톤 (9) 각각의 행정을 선택적으로 증가 및 감소시킴으로써 용량 제어를 실시한다.
특히, 제어 메카니즘 (15) 에서, 도 2 에 도시된 제어 밸브 (15c) 가 공급 통로 (15b) 에서 유동하는 냉매 가스의 양을 감소시키면, 압력 조절 챔버 (31) 로부터 블리드 통로 (15a) 를 통하여 제 2 흡입 챔버 (27b) 안으로 유동하는 냉매 가스의 양이 증가된다. 이는, 제어 압력 챔버 (13c) 의 압력과 제 2 흡입 챔버 (27b) 의 압력을 실질적으로 동일하게 해준다. 회전체에 작용하는 원심력은 사판 (5) 의 경사각을 감소시킨다.
즉, 도 3 을 참조하면, 제어 압력 챔버 (13c) 의 압력이 사판 챔버 (33) 의 압력 이하로 감압되어, 사판 (5) 의 경사각이 감소하기 때문에, 가동체 (13b) 가 사판 (5) 에 부착된 것처럼, 가동체 (13b) 는 구동 샤프트 (3) 의 축선방향으로 사판 챔버 (33) 내에서 후방으로 이동한다. 그 결과, 작동 축선 (M3) 인 인가 지점 (M3) 에서, 가동체 (13b) 는 부착부 (130c) 를 통하여, 링 플레이트 (45) 의 하부, 즉 사판 (5) 의 하부를 사판 챔버 (33) 내에서 후방으로 민다. 또한, 사판 (5) 이 변위되어 경사각을 감소시키기 때문에, 사판 (5) 의 하부는 작동 축선 (M3) 을 중심으로 반시계방향으로 선회한다. 더욱이, 러그 암 (49) 의 일방의 단부는 제 1 선회 축선 (M1) 을 중심으로 시계방향으로 선회하고, 러그 암 (49) 의 타방의 단부는 제 2 선회 축선 (M2) 을 중심으로 시계방향으로 선회한다. 그리하여, 러그 암 (49) 은 지지 부재 (43) 의 플랜지 (43a) 에 접근한다. 이는 피스톤 (9) 각각의 행정을 감소시켜, 회전 사이클당 압축기의 흡입량과 용량을 저감시킨다. 도 3 에 도시된 사판 (5) 의 경사각은 압축기의 최소 경사각에 대응한다.
압축기의 사판 (5) 은 중량부 (49a) 에 작용하는 원심력을 수용한다. 그리하여, 압축기의 사판 (5) 은 경사각을 감소시키는 방향으로 용이하게 이동된다. 가동체 (13b) 는 구동 샤프트 (3) 의 축선방향으로 후방으로 이동하고, 가동체 (13b) 의 후방 단부는 중량부 (49a) 에 대해 내향 배열된다. 그 결과, 압축기의 사판 (5) 의 경사각이 감소되면, 중량부 (49a) 는 가동체 (13b) 의 후방 단부와 대략 절반 중첩된다.
도 2 에 도시된 제어 밸브 (15c) 가 공급 통로 (15b) 에서 유동하는 냉매 가스의 양을 증가시키면, 제 2 배출 챔버 (29b) 로부터 공급 통로 (15b) 를 통하여 압력 조절 챔버 (31) 안으로 유동하는 냉매 가스의 양은 압축기의 용량을 감소시키는 경우와는 반대로 증가된다. 그리하여, 제어 압력 챔버 (13c) 의 압력은 제 2 배출 챔버 (29b) 의 압력과 실질적으로 동일하게 된다. 이는 회전 부재들에 작용하는 원심력에 대항하여 전방으로 액츄에이터 (13) 의 가동체 (13b) 를 이동시킨다. 이는 제어 압력 챔버 (13c) 의 체적을 증가시키고 또한 사판 (5) 의 경사각을 증가시킨다.
즉, 도 1 을 참조하면, 제어 압력 챔버 (13c) 의 압력이 사판 챔버 (33) 의 압력을 초과하기 때문에, 가동체 (13b) 는 구동 샤프트 (3) 의 축선방향으로 사판 챔버 (33) 내에서 전방으로 이동된다. 그리하여, 가동체 (13b) 는 사판 (5) 의 하부를 작동 축선 (M3) 에서 부착부 (130c) 를 통하여 사판 챔버 (33) 의 전방 위치까지 당긴다. 이는, 사판 (5) 의 하부를 작동 축선 (M3) 을 중심으로 시계방향으로 선회시킨다. 또한, 러그 암 (49) 의 원위 단부는 제 1 선회 축선 (M1) 을 중심으로 반시계방향으로 선회시키고, 러그 암 (49) 의 기부 단부는 제 2 선회 축선 (M2) 을 중심으로 반시계방향으로 선회시킨다. 그리하여, 러그 암 (49) 은 지지 부재 (43) 의 플랜지 (43a) 로부터 분리된다. 따라서, 구동 샤프트 (3) 의 회전 축선 (O) 에 대한 사판 (5) 의 경사각이 증가된다. 이는, 피스톤 (9) 각각의 행정을 증가시켜, 회전사이클당 압축기의 흡입량과 용량을 증가시킨다. 도 1 에 도시된 사판 (5) 의 경사각은 압축기에서의 최대 경사각에 대응한다.
전술한 압축기에 있어서, 사판 (5) 의 경사각이 증가하면, 가동체 (13b) 는 사판 (5) 의 하부를 당긴다. 즉, 사판 (5) 이 경사각을 증가시키는 방향으로 변위되면, 가동체 (13b) 는 사판 (5) 으로부터 멀리 이동된다. 그에 따라, 가동체 (13b) 의 크기가 증가하여 사판 (5) 에 가해진 당김력을 증가시키더라도, 가동체 (13b) 와 사판 (5) 간의 간섭이 없다. 따라서, 가동체 (13b) 의 형상은 간섭을 피하도록 복잡하게 될 필요가 없고, 가동체 (13b) 는 상당히 큰 강성을 가질 필요도 없다.
따라서, 가동체 (13b) 의 두께는 어느 정도 감소되고, 반경방향 크기는 증가되어, 액츄에이터 (13) 의 높은 제어가능성이 달성된다. 또한, 감소된 두께로 인해, 가동체 (13b) 의 중량이 감소되어, 액츄에이터 (13) 의 중량이 감소된다. 따라서, 사판 (5) 을 당기는데 필요한 충분한 크기의 가동체 (13b) 를 보장하면서, 압축기의 전체 크기는 감소될 수 있다.
더욱이, 압축기에서, 러그 암 (49), 제 1 핀 (47a) 및 제 2 핀 (47b) 은 링크 메카니즘 (7) 을 형성한다. 추가로, 압축기에서, 사판 (5) 은 제 1 핀 (47a) 을 통하여 러그 암 (49) 의 원위 단부를 지지하여, 러그 암 (49) 의 원위 단부를 제 1 선회 축선 (M1) 을 중심으로 선회시킨다. 구동 샤프트 (3) 는 제 2 핀 (47b) 을 통하여 러그 암 (49) 의 기부 단부를 지지하여, 러그 암 (49) 의 기부 단부를 제 2 선회 축선 (M2) 을 중심으로 선회시킨다.
그 결과, 링크 메카니즘 (7) 의 간단한 구성은 링크 메카니즘 (7) 의 크기 또한 압축기의 크기를 감소시킨다. 또한, 러그 암 (49) 은 제 1 선회 축선 (M1) 과 제 2 선회 축선 (M2) 을 중심으로 용이하게 선회될 수 있다.
더욱이, 사판 (5) 의 하부는, 작동 축선 (M3) 을 중심으로 선회되도록 제 3 핀 (47c) 을 통하여, 부착부 (130c) 에 의해 또는 가동체 (13b) 에 의해 지지된다. 그리하여, 압축기에서, 사판 (5) 의 경사각이 증가하면, 가동체 (13b) 는 사판 (5) 의 하부를 직접 당긴다. 또한, 사판 (5) 의 경사각이 감소하면, 가동체 (13b) 는 사판 (5) 의 하부를 직접 당긴다. 이는, 이러한 압축기에서 사판 (5) 의 경사각이 정확하게 제어되도록 해준다.
러그 암 (49) 은 제 2 선회 축선 (M2) 에 대한 반대측에서 제 1 선회 축선 (M1) 에 대하여 연장되는 중량부 (49a) 를 포함한다. 중량부 (49a) 는 사판 (5) 에 힘을 가하도록 회전 축선 (O) 을 중심으로 회전되어 경사각을 감소시킨다.
회전하는 사판 (5) 과 가동체 (13b) 를 포함하는 압축기의 회전체는, 경사각을 감소시키도록 작용하는 원심력을 수용한다. 중량부 (49a) 에 작용하는 원심력이 경사각을 감소시키는 방향으로의 힘을 사판 (5) 에 가하기 때문에, 사판 (5) 은 이 사판 (5) 의 경사각을 감소시키는 방향으로 용이하게 선회되게 된다. 그리하여, 가동체 (13b) 가 사판 (5) 의 경사각을 전술한 방식으로 감소시킬 때 이 사판 (5) 의 하부를 밀면, 가동체 (13b) 에 의해 제공되는 필요한 힘은 충분히 클 필요가 없다. 또한, 중량부 (49a) 는 원주의 대략 절반에 대응하여 액츄에이터 (13) 의 원주 방향으로 연장되고, 가동체 (13b) 가 구동 샤프트 (3) 의 축선방향으로 후방으로 이동되면 중량부 (49a) 는 가동체 (13b) 의 후방 단부의 대략 절반과 중첩된다 (도 3 참조). 그리하여, 중량부 (49a) 의 존재는 가동체 (13b) 의 가동 범위를 한정하지 않는다.
더욱이, 압축기에서, 제 1 핀 (47a) 및 제 2 핀 (47b) 은 그 사이에 구동 샤프트 (3) 를 두고 배열되어, 제 1 선회 축선 (M1) 과 제 2 선회 축선 (M2) 은 그 사이에 구동 샤프트 (3) 를 두고 배열된다. 따라서, 제 1 선회 축선 (M1) 과 제 2 선회 축선 (M2) 은 서로 분리되고, 가동체 (13b) 가 이동되면 러그 암 (49) 의 선회 운동량은 증가된다. 그리하여, 사판 챔버 (33) 내에서 가동체 (13b) 의 전후 방향으로의 이동량이 감소됨에도 불구하고, 사판 (5) 의 경사각은 바람직한 방식으로 변경될 수 있다.
제 1 실시형태에 따른 압축기는 높은 제어가능성, 컴팩트성, 향상된 내구성, 낮은 중량 및 낮은 제조 비용을 달성한다.
링 플레이트 (45) 는 사판 (5) 에 부착되고, 지지 부재 (43) 는 구동 샤프트 (3) 근방에 장착된다. 이러한 구성은 압축기에서 사판 (5) 과 러그 암 (49) 사이 또한 구동 샤프트 (3) 와 러그 암 (49) 사이의 용이한 조립을 보장해준다. 더욱이, 압축기에서, 사판 (5) 은 링 플레이트 (45) 의 관통공 (45a) 을 통하여 구동 샤프트 (3) 를 통과시킴으로써 구동 샤프트 (3) 근방에 회전가능한 방식으로 용이하게 배열된다.
또한, 압축기의 제어 메카니즘 (15) 에서, 블리드 통로 (15a) 는 제어 압력 챔버 (13c) 와 제 2 흡입 챔버 (27b) 간의 연통을 허용해준다. 공급 통로 (15b) 는 제어 압력 챔버 (13c) 와 제 2 배출 챔버 (29b) 간의 연통을 허용해준다. 제어 밸브 (15c) 는 공급 통로 (15b) 의 개도를 조절한다. 그 결과, 압축기는 제 2 배출 챔버 (29b) 의 고압을 사용하여 제어 압력 챔버 (13c) 의 압력을 신속하게 상승시켜, 압축기의 용량을 급속히 증가시킨다.
더욱이, 압축기의 사판 챔버 (33) 는 제 1 흡입 챔버 (27a) 와 제 2 흡입 챔버 (27b) 로의 냉매 가스의 경로로서 사용된다. 이는 머플러 효과를 유발한다. 그 결과, 냉매 가스의 흡입 펄스는 저감되어 압축기에 의해 생성되는 소음을 저감시킨다.
제 2 실시형태
본원의 제 2 실시형태에 따른 압축기는, 제 1 실시형태의 압축기의 제어 메카니즘 (15) 대신에, 도 4 에 도시된 제어 메카니즘 (16) 을 포함한다. 제어 메카니즘 (16) 은 제어 통로로서 각각 사용되는 블리드 통로 (16a) 와 공급 통로 (16b), 제어 밸브 (16c) 및 오리피스 (16d) 를 포함한다.
블리드 통로 (16a) 는 압력 조절 챔버 (31) 와 제 2 흡입 챔버 (27b) 에 연결된다. 이러한 구성은 블리드 통로 (16a) 가 제어 압력 챔버 (13c) 와 제 2 흡입 챔버 (27b) 간의 연통을 보장하도록 해준다. 공급 통로 (16b) 는 압력 조절 챔버 (31) 와 제 2 배출 챔버 (29b) 에 연결된다. 그리하여, 제어 압력 챔버 (13c) 와 압력 조절 챔버 (31) 는 공급 통로 (16b) 를 통하여 제 2 배출 챔버 (29b) 와 연통한다. 오리피스 (16d) 는 공급 통로 (16b) 에서 유동하는 냉매 가스의 양을 제한하도록 공급 통로 (16b) 내에 형성된다.
제어 밸브 (16c) 는 블리드 통로 (16a) 에 배열된다. 제어 밸브 (16c) 는 제 2 흡입 챔버 (27b) 의 압력에 대응하여 블리드 통로 (16a) 의 개도를 조절할 수 있다. 그리하여, 제어 밸브 (16c) 는 블리드 통로 (16a) 에서 유동하는 냉매의 양을 조절한다. 전술한 제어 밸브 (15c) 의 경우에서와 같이, 공공연히 이용가능한 제품은 제어 밸브 (16c) 로서 사용될 수 있다. 축선방향 통로 (3b) 와 반경방향 통로 (3c) 각각은 블리드 통로 (16a) 의 일부와 공급 통로 (16b) 의 일부를 구성한다. 제 2 실시형태의 압축기의 다른 구성품들은 제 1 실시형태의 압축기의 대응하는 구성품들과 동일하게 구성된다. 따라서, 이러한 구성품들을 공통의 도면부호를 사용하여 언급되고 이들의 상세한 설명을 여기에서는 생략한다.
압축기의 제어 메카니즘 (16) 에서, 제어 밸브 (16c) 가 블리드 통로 (16a) 에서 유동하는 냉매 가스의 양을 감소시키면, 제 2 배출 챔버 (29b) 로부터 공급 통로 (16b) 와 오리피스 (16d) 를 통하여 압력 조절 챔버 (31) 안으로의 냉매 가스의 유동이 촉진된다. 이는 제어 압력 챔버 (13c) 의 압력을 제 2 배출 챔버 (29b) 의 압력과 실질적으로 동일하게 해준다. 이는, 액츄에이터 (13) 의 가동체 (13b) 를 회전 부재에 작용하는 원심력에 대항하여 전방으로 이동시킨다. 이는, 제어 압력 챔버 (13c) 의 체적을 증가시키고 또한 가동체 (13b) 가 사판 (5) 의 하부를 당기도록 하여, 사판 (5) 의 경사각을 증가시킨다.
제 2 실시형태의 압축기에서, 사판 (5) 의 경사각은 피스톤 (9) 각각의 행정을 증가시키도록 증가되어, 제 1 실시형태 (도 1 참조) 에 따른 압축기의 경우에서와 같이, 회전 사이클당 압축기의 흡입량과 용량을 증가시킨다.
반대로, 도 4 에 도시된 제어 밸브 (16c) 가 블리드 통로 (16a) 에서 유동하는 냉매 가스의 양을 증가시키면, 제 2 배출 챔버 (29b) 로부터의 냉매 가스는 공급 통로 (16b) 와 오리피스 (16d) 를 통하여 압력 조절 챔버 (31) 안으로 덜 유동하여 저장될 것이다. 이는 제어 압력 챔버 (13c) 의 압력을 제 2 흡입 챔버 (27b) 의 압력과 실질적으로 동일하게 해준다. 따라서, 가동체 (13b) 는 회전체에 작용하는 원심력에 의해 후방으로 이동된다. 이는 제어 압력 챔버 (13c) 의 체적을 감소시켜, 사판 (5) 의 경사각을 감소시킨다.
그 결과, 사판 (5) 의 경사각 및 그로 인한 피스톤 (9) 각각의 행정을 감소시킴으로써, 회전 사이클당 압축기의 흡입량과 용량을 낮추게 된다 (도 3 참조).
전술된 바와 같이, 제 2 실시형태의 압축기의 제어 메카니즘 (16) 은 제어 밸브 (16c) 에 의해서 블리드 통로 (16a) 의 개도를 조절한다. 그리하여, 압축기는 제 2 흡입 챔버 (27a) 의 저압을 사용하여 제어 압력 챔버 (13c) 의 압력을 서서히 낮추어 차량의 원하는 주행 안락함을 유지하게 된다. 제 2 실시형태의 압축기의 다른 작동은 제 1 실시형태의 압축기의 대응하는 작동과 동일하다.
제 3 실시형태
도 5 및 도 6 에 도시된 바와 같이, 본원의 제 3 실시형태에 따른 압축기는 제 1 실시형태의 압축기의 하우징 (1) 과 피스톤 (9) 대신에, 하우징 (10) 과 피스톤 (90) 을 포함한다.
하우징 (10) 은, 제 1 실시형태와 동일한 구성품인 후방 하우징 부재 (19) 와 제 2 실린더 블록 (23) 이외에 전방 하우징 부재 (18) 를 구비한다. 전방 하우징 부재 (18) 는 전방으로 돌출하는 보스 (18a) 와 리세스 (18b) 를 구비한다. 샤프트 실링 장치 (25) 는 보스 (18a) 에 장착된다. 전방 하우징 부재 (18) 는, 제 1 실시형태의 전방 하우징 부재 (17) 와는 다르게, 제 1 흡입 챔버 (27a) 뿐만 아니라 제 1 배출 챔버 (29a) 를 포함하지 않는다.
압축기에서, 사판 챔버 (33) 는 전방 하우징 부재 (18) 와 제 2 실린더 블록 (23) 에 의해 형성된다. 사판 챔버 (33) 는 하우징 (10) 의 실질적으로 중간에 배열되고 제 2 흡입 통로 (37b) 를 통하여 제 2 흡입 챔버 (27b) 와 연통한다. 제 1 스러스트 베어링 (35a) 은 전방 하우징 부재 (18) 의 리세스 (18b) 에 배열된다.
제 1 실시형태의 피스톤 (9) 과는 다르게, 피스톤 (90) 각각은 단지 피스톤 (90) 의 후방 단부에 피스톤 헤드 (9b) 를 구비한다. 제 3 실시형태의 피스톤 (90) 각각의 다른 구성품들 및 압축기의 다른 구성품들은 제 1 실시형태의 대응하는 구성품들과 동일하게 구성된다. 설명하기 위해서, 제 1 실시형태의 제 2 실린더 보어 (23a), 제 2 압축 챔버 (23d), 제 2 흡입 챔버 (27b) 및 제 2 배출 챔버 (29b) 는 제 3 실시형태에 대한 이하의 설명에서 실린더 보어 (23a), 압축 챔버 (23d), 흡입 챔버 (27b) 및 배출 챔버 (29b) 라고 언급한다.
제 3 실시형태의 압축기에서, 구동 샤프트 (3) 는 사판 (5) 을 회전시키도록 회전하여, 대응하는 실린더 보어 (23a) 내의 피스톤들 (90) 을 왕복운동시킨다. 그리하여, 압축 챔버 (23d) 각각의 체적은 피스톤 행정에 대응하여 변경된다. 그에 대응하여, 냉매 가스는, 증발기로부터 인출되어 입구 (330) 를 통하여 사판 챔버 (33) 안으로 가고, 압축하기 위해 흡입 챔버 (27b) 를 통하여 각각의 압축 챔버 (23d) 에 도달하며, 배출 챔버 (29b) 안으로 보내어진다. 그 후, 냉매 가스는 배출 챔버 (29b) 로부터 도시하지 않은 출구를 통하여 응축기로 공급된다.
제 1 실시형태의 압축기처럼, 제 3 실시형태의 압축기는 피스톤 (90) 각각의 행정을 선택적으로 증가 및 감소시키도록 사판 (5) 의 경사각을 변경함으로써 용량 제어를 실행할 수 있다.
도 6 에 도시된 바와 같이, 제어 압력 챔버 (13c) 와 사판 챔버 (33) 간의 압력차가 감소하면, 사판 (5), 링 플레이트 (45), 러그 암 (49) 및 제 1 핀 (47a) 을 포함하는 회전 부재에 작용하는 원심력은 사판 챔버 (33) 내에서 가동체 (13b) 를 구동 샤프트 (3) 의 축선방향으로 이동시킨다. 그에 따라, 제 1 실시형태의 경우에서처럼, 사판 (5) 의 경사각은 감소되어, 피스톤 (90) 의 행정이 감소되고, 회전사이클당 압축기의 흡입량과 용량이 감소한다. 도 6 에 도시된 사판 (5) 의 경사각은 압축기에서의 최소 경사각에 대응한다.
도 5 를 참조하면, 제어 압력 챔버 (13c) 의 압력이 사판 챔버 (33) 의 압력을 초과하기 때문에, 가동체 (13b) 는 구동 샤프트 (3) 의 축선방향으로 사판 챔버 (33) 내에서 전방으로 이동하여, 회전 부재에 작용하는 원심력에 대항하여 사판 (5) 의 하부를 당긴다. 그에 따라, 사판 (5) 의 경사각은 증가되어, 피스톤 (90) 의 행정이 증가하고, 회전사이클당 압축기의 흡입량과 용량이 증가한다. 도 5 에 도시된 사판 (5) 의 경사각은 압축기에서의 최대 경사각에 대응한다.
제 3 실시형태의 압축기는 제 1 실린더 블록 (21) 없이 형성되어 제 1 실시형태의 압축기에 비하여 간단한 구성을 가진다. 그 결과, 제 3 실시형태의 압축기는 크기가 더 줄어든다. 제 3 실시형태의 압축기의 다른 작동은 제 1 실시형태의 압축기의 대응하는 작동과 동일하다.
제 4 실시형태
본 발명의 제 4 실시형태에 따른 압축기는 도 4 에 도시된 제어 메커니즘 (16) 을 사용하는 제 3 실시형태에 따른 압축기이다. 제 4 실시형태의 압축기는 제 2 실시형태와 제 3 실시형태의 압축기들과 동일한 방식으로 작동한다.
본 발명은 제 1 실시형태 내지 제 4 실시형태를 참조하여 설명하였지만, 본원은 도시된 실시형태들에만 제한되지 않고 본원의 범위를 벗어나지 않는 한 필요에 따라 변형될 수 있다.
예를 들어, 제 1 실시형태 내지 제 4 실시형태의 압축기들에서, 냉매 가스는 사판 챔버 (33) 를 통하여 제 1 흡입 챔버 (27a) 와 제 2 흡입 챔버 (27b) 안으로 보내어진다. 하지만, 냉매 가스는 대응하는 파이프로부터 직접 입구를 통하여 제 1 흡입 챔버 (27a) 와 제 2 흡입 챔버 (27b) 안으로 인출될 수 있다. 이러한 경우에, 압축기는 제 1 흡입 챔버 (27a) 및 제 2 흡입 챔버 (27b) 와 사판 챔버 (33) 간의 연통을 허용하도록 구성되어야 하고, 그리하여 사판 챔버 (33) 는 저압 챔버에 대응한다.
제 1 실시형태 내지 제 4 실시형태의 압축기들은 압력 조절 챔버 (31) 없이 구성될 수 있다.

Claims (6)

  1. 용량 가변형 사판식 압축기로서,
    흡입 챔버 (27a, 27b), 배출 챔버 (29a, 29b), 사판 챔버 (33) 및 실린더 보어 (21a, 23a) 가 형성되는 하우징 (1),
    상기 하우징 (1) 에 의해 회전 지지되는 구동 샤프트 (3),
    상기 사판 챔버 (33) 내에서 상기 구동 샤프트 (3) 의 회전에 의해 회전가능한 사판 (5),
    상기 구동 샤프트 (3) 와 상기 사판 (5) 사이에 배열되고, 상기 구동 샤프트 (3) 의 회전 축선에 수직한 라인에 대하여 상기 사판 (5) 의 경사각을 변경시키는 링크 메카니즘 (7),
    상기 실린더 보어 (21a, 23a) 내에 왕복운동하도록 수용되는 피스톤 (9),
    상기 사판 (5) 의 회전을 통하여 상기 사판 (5) 의 경사각에 대응하는 행정만큼 상기 실린더 보어 (21a, 23a) 내에서 상기 피스톤 (9) 을 왕복운동시키는 전환 메카니즘 (11a, 11b),
    상기 사판 (5) 의 경사각을 변경할 수 있는 액츄에이터 (13), 및
    상기 액츄에이터 (13) 를 제어하는 제어 메카니즘 (15, 16) 을 포함하는, 상기 용량 가변형 사판식 압축기에 있어서,
    상기 액츄에이터 (13) 는 상기 사판 챔버 (33) 내에 배열되고 또한 상기 구동 샤프트 (3) 와 일체로 회전되며,
    상기 액츄에이터 (13) 는,
    상기 구동 샤프트 (3) 에 고정되는 회전체 (13a),
    상기 사판 (5) 에 연결되고 또한 상기 구동 샤프트 (3) 의 회전 축선을 따라 이동하여 상기 회전체 (13a) 에 대하여 이동가능한 가동체 (13b), 및
    상기 회전체 (13a) 와 상기 가동체 (13b) 에 의해 규정되는 제어 압력 챔버 (13c) 로서 상기 제어 압력 챔버 (13c) 의 내부 압력에 의해 상기 가동체 (13b) 를 이동시키는 상기 제어 압력 챔버 (13c) 를 포함하며,
    상기 제어 메카니즘 (15, 16) 은 상기 제어 압력 챔버 (13c) 내의 압력을 변경하여 상기 가동체 (13b) 를 이동시키고,
    상기 가동체 (13b) 는, 상기 제어 압력 챔버의 압력이 상승하면 상기 가동체 (13b) 가 상기 사판 (5) 을 당겨 상기 사판 (5) 의 경사각을 증가시키도록 배열되는 것을 특징으로 하는, 용량 가변형 사판식 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 링크 메카니즘 (7) 은 러그 암 (49) 을 구비하고,
    상기 러그 암 (49) 은, 상기 회전 축선 (O) 에 수직한 제 1 선회 축선 (M1) 을 중심으로 선회되도록 사판 (5) 에 의해 지지되는 원위 단부와, 상기 제 1 선회 축선 (M1) 에 평행한 제 2 선회 축선 (M2) 을 중심으로 선회되도록 상기 구동 샤프트 (3) 에 의해 지지되는 기부 단부를 구비하며,
    상기 사판 (5) 은 상기 가동체 (13b) 에 의해 지지되어, 상기 사판 (5) 이 상기 제 1 선회 축선 (M1) 과 상기 제 2 선회 축선 (M2) 에 평행한 작동 축선 (M3) 을 중심으로 선회되는, 용량 가변형 사판식 압축기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 러그 암 (49) 은 상기 제 1 선회 축선 (M1) 에 대하여 상기 제 2 선회 축선 (M2) 에 대해 반대측에서 연장되는 중량부 (49a) 를 포함하고,
    상기 중량부 (49a) 는 상기 사판 (5) 에 힘을 가하도록 상기 회전 축선 (O) 을 중심으로 회전하여 경사각을 감소시키는, 용량 가변형 사판식 압축기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 사판 (5) 은, 상기 러그 암 (49) 의 원위 단부가 상기 제 1 선회 축선 (M1) 을 중심으로 선회되도록 상기 러그 암 (49) 의 원위 단부를 지지하고 또한 상기 작동 축선 (M3) 을 중심으로 선회할 수 있는 제 1 부재 (45) 를 구비하고,
    상기 제 1 부재 (45) 는 상기 구동 샤프트 (3) 가 관통 통과되는 관통공 (45a) 을 구비하는, 용량 가변형 사판식 압축기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 구동 샤프트 (3) 에는 제 2 부재 (43) 가 고정되고, 상기 제 2 부재 (43) 는 상기 러그 암 (49) 의 기부 단부가 상기 제 2 선회 축선 (M2) 을 중심으로 선회되도록 상기 러그 암 (49) 의 기부 단부를 지지하는, 용량 가변형 사판식 압축기.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 선회 축선 (M1) 과 상기 제 2 선회 축선 (M2) 사이에는 상기 구동 샤프트가 위치되는, 용량 가변형 사판식 압축기.
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