KR20200021250A

KR20200021250A - 가변 사판식 압축기

Info

Publication number: KR20200021250A
Application number: KR1020180096774A
Authority: KR
Inventors: 송세영
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2018-08-20
Filing date: 2018-08-20
Publication date: 2020-02-28

Abstract

가변 사판식 압축기 및 이의 오일 홈 가공 방법이 개시된다. 본 발명은 가변 사판식 압축기에 구비된 로터의 힌지 암과, 사판의 연결 암을 결합하는 제1,2 힌지 핀의 표면 마모를 방지하기 위한 것이다.

Description

가변 사판식 압축기{Variable swash plate compressor}

본 발명은 가변 사판식 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가변 사판식 압축기에 구비된 로터의 힌지 암과, 사판에 구비된 연결 암의 안정적인 윤활을 통해 상기 힌지 암과 연결 암에 결합된 힌지 핀의 마모를 방지하기 위한 것이다.

자동차의 냉방장치는 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 포함하여 구성되고, 상기 압축기(comprseeor)는 증발기로부터 토출된 냉매가스를 액화하기 쉬운 고온고압 상태로 압축하여 응축기로 전달한다. 더불어, 압축기는 냉방이 지속되도록 냉매를 펌핑하여 재순환시키는 역할을 수행한다.

응축기(condenser)는 고온고압의 냉매가스를 외기와 열교환시켜 냉각함으로써 액화시키고, 상기 팽창밸브(expansion valve)는 액상 냉매를 단열 팽창시켜 온도와 압력을 강하시킴으로써 증발기에서 증발하기 용이한 상태로 변화시키는 역할을 한다.

상기 증발기(evaporator)는 액상 냉매를 실내로 도입되는 외기와 열교환시킴으로써 열을 흡수, 증발하게 하여 기화시키고, 상기 외기는 냉매에 열을 빼앗겨 냉각되며 블로어에 의해 차 실내로 송풍된다.

압축기에는 작동유체(냉매)를 압축하는 부분이 왕복운동을 하면서 압축을 수행하는 왕복식과, 회전운동을 하면서 압축을 수행하는 회전식이 있다.

상기 왕복식에는 크랭크를 사용하여 구동원의 구동력을 복수개의 피스톤으로 전달하는 크랭크식과, 사판이 설치된 회전축으로 전달하는 사판식 및 워블 플레이트를 사용하는 워블 플레이트식이 있다.

상기 이중 사판식 압축기에는 사판의 각도가 일정하게 고정된 고정형과, 사판의 각도가 가변되는 가변형이 있다.

종래의 가변 사판식 압축기에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 1을 참조하면, 종래의 가변 사판식 압축기는 하우징의 내부에 구동축(20)과, 상기 구동축(20)상에 설치되어 일체로 회전되며 각도가 조절될 수 있도록 설치된 사판(26)과, 사판(26)에 연결되어 사판(26) 회전에 연동되어 전후로 왕복 이동되는 피스톤(14)과, 구동축(20)의 전방 단부에 설치되어 엔진으로부터 벨트를 매개로 구동력을 전달받는 풀리(100)를 포함한다.

상기 압축기(1)는 외관을 형성하기 위해 소정의 크기로 형성된 실린더블록(10)과, 상기 실린더블록(10)의 양측(도 1 기준)에 각각 전방하우징(30)과 후방하우징(50)이 결합된다.

상기 실린더블록(10)은 내측 원주 방향에 다수의 실린더보어(11)가 형성되어 있으며, 상기 실린더보어(11)에 피스톤(14)이 삽입된다.

상기 구동축(20)에는 피스톤(14)의 일단부(도면 기준 좌측 단부)에 형성된 연결부(18)에 슈(19)를 매개로 사판(26)이 연결되어 있으며, 상기 사판(26)과 마주보며 상기 구동축(20)에 로터가 결합되어 함께 회전된다.

상기 가변 사판식 압축기의 구동부는 구동축(20)과, 구동축(20)에 장착된 로터와, 구동축(20)에 슬라이딩 가능하게 설치되고 로터에 연결된 사판(26)을 포함한다.

상기 로터는 힌지아암(24)에 사판(26)의 연결아암(28)이 힌지핀(P)을 매개로 서로 간에 연결되며, 힌지핀(P)은 힌지아암(24)에 형성된 힌지슬롯(24')에 설치되어 사판(26)의 경사각 변화가 가능해진다.

풀리(100)는 구동축(20)의 단부에 장착되고, 벨트(미도시)로 엔진측 풀리에 연결되어 엔진 작동에 따라 회전된다.

예를 들어 엔진 동력이 전달되어 풀리(100)가 회전되면 구동축(20)과, 로터(22)와, 사판(26)이 회전되며, 이에 피스톤(14)이 실린더보어(11)의 내부에서 전후 이동됨으로써 실린더보어(11) 내의 냉매가 압축된다.

후방하우징(50)에는 제어밸브(80)가 설치되며, 제어밸브(80)는 냉매가 압축되어 토출되는 토출실(53)과 전방하우징(30)의 내부 공간인 크랭크실(31)을 연결한다.

제어밸브(80)에 의해 냉방 부하에 따라 크랭크실(31)의 냉매압력이 조절되며, 크랭크실(31)의 압력 증가에 따라 사판(26)의 경사각은 감소(구동축(20)에 대해 직각인 방향으로 회동)되고 피스톤(14)의 행정도 감소한다.

따라서, 냉방 부하가 클 때는 크랭크실(31)의 압력을 감소시켜 사판(26)의 경사각을 증가시킴으로써 피스톤(14) 행정을 증가시켜 냉매 토출량이 증가되도록 하고, 냉방 부하가 작을 때는 크랭크실(31)의 압력을 증가시켜 사판(26)의 경사각을 감소시킴으로써 피스톤(14)의 행정을 감소시켜 냉매 토출량이 감소되도록 제어된다.

에어컨의 작동이 필요 없을 때는 사판(26)을 구동축(20)에 대해 직각인 상태로 유지함으로써 엔진 동력이 풀리(100)로 전달되어 구동축(20)이 회전되어도 사판(26)이 피스톤(14)을 작동시키지 않기 때문에 냉매의 압축과 토출이 이루어지지 않게 된다.

이와 같이 사용되는 종래의 가변 사판식 압축기는 힌지핀(P)이 구동축(20)을 기준으로 상측에 위치되므로 크랭크실(31)의 내부 영역에서 오일이 상대적으로 적은 영역에 위치하게 된다.

이 경우 힌지핀(P)은 윤활에 분리해질 수 있어 이에 대한 대책이 필요하게 되었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0058017

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 가변 사판식 압축기는 엔진 동력을 전달받아 회전되는 샤프트(200); 상기 샤프트(200)에 장착되어 일체로 회전되고, 힌지 암(310)이 형성된 로터(300); 상기 구동축(200)에 장착되고 연결 암(410)이 형성된 사판(400); 상기 힌지 암(310)에 일단이 연결되고, 타단이 상기 연결 암(410)에 연결된 결합 부재(600); 상기 로터(300)의 힌지 암(310)과, 상기 사판(400)의 연결 암(410)을 경유하여 각각 삽입된 제1,2 힌지 핀(510, 520); 및 상기 힌지 암(310)과, 상기 연결 암(410)의 내측에 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 외주면과 마찰 저감을 위한 오일 홈(312, 412)이 형성된다.

상기 오일 홈(312, 412)은 상기 힌지 암(310)과 상기 연결 암(410)의 축 방향을 따라 각각 소정의 길이로 연장된 제1,2 폭(W1, W2); 상기 힌지 암(310)과 상기 연결 암(410)의 반경 방향 외측을 향해 소정의 깊이로 형성된 제1,2 깊이(dp1, dp2); 상기 힌지 암(310)과 상기 연결 암(410)의 축 방향에서 상기 제1,2 폭(W1, W2)의 중심에 이르는 길이에 해당되는 제1,2 피치(P1, P2)로 이루어진다.

상기 제1,2 피치(P1, P2)는 상기 제1,2 깊이(dp1, dp2)에 해당되는 길이 보다 길게 연장된다.

상기 오일 홈(312, 412)는 단면 형태가 다각 형태 또는 타원 형태 중의 어느 하나의 형태로 이루어진다.

상기 오일 홈(312, 412) 사이에는 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 외주면과 마찰 저감을 위한 보조 오일 홈(313, 413)이 형성된다.

상기 보조 오일 홈(313, 413)은 상기 힌지 암(310)과 상기 연결 암(410)의 축 방향을 따라 각각 소정의 길이로 연장된 제3,4 폭(W3, W4); 상기 힌지 암(310)과 상기 연결 암(410)의 반경 방향 외측을 향해 소정의 깊이로 형성된 제3,4 깊이(dp3, dp4); 힌지 암(310)과 상기 연결 암(410)의 축 방향에서 상기 제3,4 폭(W3, W4)의 중심에 이르는 길이에 해당되는 제3,4 피치(P3, P4)로 이루어지되, 상기 오일 홈(312, 412) 보다 작은 크기로 이루어진다.

본 발명의 제2 실시 예에 의한 가변 사판식 압축기는 엔진 동력을 전달받아 회전되는 샤프트(200); 상기 샤프트(200)에 장착되어 일체로 회전되고, 힌지 암(310)이 형성된 로터(300); 상기 구동축(200)에 장착되고 연결 암(410)이 형성된 사판(400); 상기 힌지 암(310)에 일단이 연결되고, 타단이 상기 연결 암(410)에 연결된 결합 부재(600); 및 상기 로터(300)의 힌지 암(310)과, 상기 사판(400)의 연결 암(410)을 경유하여 각각 삽입된 제1,2 힌지 핀(510, 520)을 포함하되, 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)에는 상기 힌지 암(310)과, 상기 연결 암(410)과, 상기 결합 부재(600)의 내주면과 대응되는 위치에 마찰 저감을 위한 오일이 저장되는 오일 저장부(512, 522)가 형성된다.

상기 오일 저장부(512, 522)는 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 축 방향에서 부분적으로 형성된 홈(groove) 또는 슬롯(slot) 중에서 선택되는 어느 하나로 이루어진다.

상기 오일 저장부(512, 522)는 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)에 홈이 형성될 경우 축 방향을 기준으로 양측 단부에 형성된 홈의 피치(pitch)의 간격이 짧게 형성된다.

본 발명의 제3 실시 예에 의한 가변 사판식 압축기는 엔진 동력을 전달받아 회전되는 샤프트(200); 상기 샤프트(200)에 장착되어 일체로 회전되고, 힌지 암(310)이 형성된 로터(300); 상기 구동축(200)에 장착되고 연결 암(410)이 형성된 사판(400); 상기 힌지 암(310)에 일단이 연결되고, 타단이 상기 연결 암(410)에 연결된 결합 부재(600); 상기 로터(300)의 힌지 암(310)과, 상기 사판(400)의 연결 암(410)을 경유하여 각각 삽입된 제1,2 힌지 핀(510, 520); 상기 힌지 암(310)과, 상기 연결 암(410)의 내측에 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 외주면과 마찰 저감을 위해 형성된 제1 오일 홈(312, 412); 및 상기 결합 부재(600)의 내측에 형성되고, 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 외주면과 마찰 저감을 위해 형성된 제2 오일 홈(610, 620)을 포함한다.

상기 제1 오일 홈(312, 412)은 상기 힌지 암(310)과 상기 연결 암(410)의 축 방향을 따라 각각 소정의 길이로 연장된 제1,2 폭(W1, W2); 상기 연결 암(410)과, 상기 힌지 암(310)과 상기 연결 암(410)의 반경 방향 외측을 향해 소정의 깊이로 형성된 제1,2 깊이(dp1, dp2); 상기 힌지 암(310)과 상기 연결 암(410)의 축 방향에서 상기 제1,2 폭(W1, W2)의 중심에 이르는 길이에 해당되는 제1,2 피치(P1, P2)로 이루어지되, 상기 제1,2 피치(P1, P2)는 상기 제1,2 깊이(dp1, dp2)에 해당되는 길이 보다 길게 연장된다.

상기 제1 오일 홈(312, 412)에는 내측 축 방향에 형성되고, 상기 제1 오일 홈(312, 412)와 함께 오일이 수용되는 오일 저장 홈(320)을 더 포함한다.

상기 오일 저장 홈(320)은 일측 방향으로 경사지게 연장된다.

가변 사판식 압축기의 오일 홈 가공 방법은 가변 사판식 압축기의 로터에 구비된 힌지 암과, 상기 힌지 암에 일단이 연결되고, 타단이 사판에 구비된 연결 암에 연결된 결합 부재를 경유하여 삽입된 제1,2 힌지 핀이 삽입되는 삽입 홀을 가공하기 위해 상기 삽입 홀이 형성될 위치에 대해 제1 직경(D1)으로 홀 가공을 실시하는 제1 가공 단계(ST100); 상기 삽입 홀의 내측 원주 방향에 오일이 수용되는 오일 홈을 가공하는 제2 가공 단계(ST200); 및 상기 삽입 홀의 내측 축 방향에서 상기 제1,2 힌지 핀과 접촉되는 접촉면이 수평하게 유지되도록 가공을 실시하는 제3 가공 단계(ST300)를 포함한다.

상기 제2 가공 단계(ST200)는 나사산 형태의 홀 가공 또는 슬롯 형태의 슬롯 가공 중의 어느 하나의 가공이 선택적으로 이루어진다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 가변 사판식 압축기에 구비된 제1,2 힌지 핀의 표면 마모를 방지하기 위해 사판식 압축기 내부에 잔존하는 오일이 제1,2 힌지 핀의 표면에 항시 유지되도록 하여 안정적인 윤활을 실시하고자 한다.

본 발명에 의한 가변 사판식 압축기는 제1,2 힌지 핀의 표면 마모를 방지하여 장기간 사용되는 경우에도 변형 발생을 최소화 하고자 한다.

본 발명에 의한 실시 예들은 구동축의 회전력에 따라 작동되는 사판의 안정적인 작동을 도모할 수 있어 사판식 압축기의 압축성을 일정하게 유지시킴은 물론 안정적인 작동을 도모할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 제1,2 힌지 핀의 표면에 형성된 오일 막의 두께가 일정하게 유지될 수 있어 오일리스(oil less)에 의한 문제점을 예방할 수 있다.

도 1은 종래의 일반적인 가변 사판식 압축기를 도시한 종 단면도.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 가변 사판식 압축기의 힌지 암과, 연결 암에 결합된 제1,2 힌지 핀을 갖는 구동부를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 오일 홈을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 제1,2 힌지 핀과, 오일 홈을 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 보조 오일 홈을 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 가변 사판식 압축기에 구비된 제1,2 힌지 핀을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 제1,2 힌지 핀의 다른 실시 예를 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 의한 가변 사판식 압축기를 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 제3 실시 예에 의한 가변 사판식 압축기에 구비된 오일 저장 홈을 도시한 단면도.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 의한 가변 사판식 압축기의 오일 홈 가공 방법을 도시한 순서도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 가변 사판식 압축기에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

참고로 도 2 내지 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 가변 사판식 압축기의 힌지 암과, 연결 암에 결합된 제1,2 힌지 핀을 갖는 구동부를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 오일 홈을 도시한 도면이다.

첨부된 도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 가변 사판식 압축기(1)는 엔진 동력을 전달받아 회전되는 샤프트(200)와, 상기 샤프트(200)에 장착되어 일체로 회전되고, 힌지 암(310)이 형성된 로터(300)와, 상기 구동축(200)에 장착되고 연결 암(410)이 형성된 사판(400)과, 상기 힌지 암(310)에 일단이 연결되고, 타단이 상기 연결 암(410)에 연결된 결합 부재(600)와, 상기 로터(300)의 힌지 암(310)과, 상기 사판(400)의 연결 암(410)을 경유하여 각각 삽입된 제1,2 힌지 핀(510, 520) 및 상기 힌지 암(310)과, 상기 연결 암(410)의 내측에 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 외주면과 마찰 저감을 위한 오일 홈(312, 412)을 포함한다.

상기 로터(300)에 구비된 힌지 암(310)은 평면도를 기준으로 서로 간에 특정 거리로 이격된 한 쌍으로 형성되고, 사판(400)의 연결 암(410) 또한 상기 힌지 암(310)과 결합될 수 있도록 서로 간에 특정 거리로 이격된 한 쌍으로 구성된다.

참고로 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)이 상기 힌지 암(310)과, 상기 연결 암(410)에 삽입되는 홀은 상기 각각 삽입 홀(302, 402)로 정의한다. 그리고 상기 삽입 홀(302, 402)은 내측 원주 방향에 오일 홈(312, 412)이 형성된 것으로 한정한다.

상기 오일 홈(312, 412)은 제1,2 힌지 핀(510, 520)에 대한 윤활을 위해 형성되며, 이를 통해 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 마모 발생을 억제하고, 변형을 방지하며, 장기간 사용하는 경우에도 파손으로 인한 문제점을 최소화 하여 내구성을 향상시킨다.

첨부된 도 5를 참조하면, 오일 홈(312, 412)는 단면 형태가 다각 형태 또는 타원 형태 중의 어느 하나의 형태로 이루어진다. 오일 홈(312, 412)은 오일이 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 축 방향을 기준으로 외주면을 따라 일정량이 이동하여 안정적인 윤활을 도모하기 위한 목적과, 나머지 일정량은 상기 오일 홈(312, 412)에 잔존하면서 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)과의 일정한 윤활을 위한 오일막(OIL FILM)을 유지시켜 마모를 방지하기 위한 목적을 동시에 갖는다.

상기 오일 홈(312, 412)은 상기 힌지 암(310)과, 상기 연결 암(410)의 내측에 형성된다. 일 예로 상기 오일 홈(312, 412)은 상기 힌지 암(310)과 상기 연결 암(410)의 축 방향을 따라 각각 소정의 길이로 제1,2 폭(W1, W2)이 연장된다.

그리고 상기 힌지 암(310)과, 상기 연결 암(410)의 반경 방향 외측을 향해 소정의 깊이로 제1,2 깊이(dp1, dp2)가 형성되고, 상기 힌지 암(310)과 상기 연결 암(410)의 축 방향에서 상기 제1,2 폭(W1, W2)의 중심에 이르는 길이에 해당되는 제1,2 피치(P1, P2)로 이루어진다.

상기 제1,2 폭(W1, W2)은 동일한 길이로 연장되고, 제1,2 깊이(dp1, dp2) 또한 동일한 깊이로 형성된다.

오일 홈(312, 412)은 일 예로 나선 형태로 도시하였으나, 다른 형태로 변경되는 것도 가능하다. 일 예로 나선 형태가 아닌 슬롯 형태로 변경 가능하며 이 경우 축 방향에 형성된다.

제1,2 피치(P1, P2)는 제1,2 힌지 핀(510, 520)과의 윤활 상태에 따라 도면에 도시된 피치 또는 다른 피치로 변경 가능하며 특별히 도면에 도시된 피치로 한정하지 않는다.

오일 홈(312, 412)은 오일의 안정적인 저장을 위해 제1,2 폭(W1, W2)과, 제1,2 깊이(dp1, dp2) 및 제1,2 피치(P1, P2)가 축 방향에서 변화될 수 있다. 상기 오일은 오일 홈(312, 412)에서 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)으로 소량의 오일이 일정하게 이동되는 것이 균일한 오일막을 유지시킬 수 있다.

예를 들면 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)은 일정한 두께의 오일막이 항시 일정하게 유지될 경우 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 표면에서 마모가 최대한 억제된다.

이 경우 로터(300)와 사판(400)은 장기간 작동되는 경우에도 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 표면에서 마모가 발생되는 현상이 최대한 억제되어 안정적인 사판식 압축기의 작동이 유지된다.

따라서 본 실시 예에 의한 오일 홈(312, 412)은 오일의 저장과 공급 측면에서 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 마모를 방지하고, 표면에서 발생될 수 있는 마모 진행을 최대한 지연시킬 수 있는 피치로 실험을 통해 다양한 실시 예가 도출될 수 있다.

참고로 도면에 도시된 제1,2 피치(P1, P2)는 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 표면에 형성될 오일 막의 안정적인 유지를 위해 실시된 다양한 실시 예 중의 어느 하나임을 밝혀둔다.

본 실시 예에 의한 제1,2 피치(P1, P2)는 상기 제1,2 깊이(dp1, dp2)에 해당되는 길이 보다 길게 연장된다. 오일 홈(312, 412)은 구동축(200)이 회전될 경우 크랭크실(31)에 잔존하는 오일이 지속적으로 상기 오일 홈(312, 412)으로 공급된다.

상기 오일 홈(312, 412)은 도면에 도시된 제1,2 피치(P1, P2)로 연장될 경우 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 외주면에 소정의 두께로 오일막이 안정적으로 유지된다. 상기 오일막은 두께를 한정하지는 않으나 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 표면에 지나치게 두껍게 유지되는 것 보다는 얇은 두께를 갖고 장기간 유지되는 것이 내구성 측면에서 유리 해진다.

첨부된 도 6을 참조하면, 본 실시 에는 오일 홈(312, 414) 사이에 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 외주면과 마찰 저감을 위한 보조 오일 홈(313, 413)이 형성된다.

상기 보조 오일 홈(313, 413)은 전술한 오일 홈(312, 412)와 함께 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 안정적인 윤활을 도모하고, 표면에 형성될 오일 막의 지속성을 위해 구비된다.

상기 보조 오일 홈(313, 413)은 상기 힌지 암(310)과 상기 연결 암(410)의 축 방향을 따라 각각 소정의 길이로 연장된 제3,4 폭(W3, W4)과, 상기 힌지 암(310)과 상기 연결 암(410)의 반경 방향 외측을 향해 소정의 깊이로 형성된 제3,4 깊이(dp3, dp4)와, 상기 힌지 암(310)과 상기 연결 암(410)의 축 방향에서 상기 제3,4 폭(W3, W4)의 중심에 이르는 길이에 해당되는 제3,4 피치(P3, P4)로 이루어지되, 상기 오일 홈(312, 412) 보다 작은 크기로 이루어진다.

즉, 상기 오일 홈(312, 412)이 제1,2 힌지 핀(510, 520)에 대부분의 윤활을 위한 오일을 공급해주고, 상기 보조 오일 홈(313, 413)은 상기 오일 홈(312, 412)에서 공급된 오일 또는 구동축(200)이 회전하면서 크랭크실(31)에서 공급된 오일의 일부를 공급 받아 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 표면에 대한 오일막을 장기간 유지하기 위해 형성된다.

상기 보조 오일 홈(313, 413)은 오일 홈(312, 412) 보다 크기가 작게 형성되고, 상기 오일 홈(312, 412)이 미 형성된 구간에 위치되므로 윤활이 불안정해지거나, 오일막의 두께가 상대적으로 얇아지는 구간에서 안정적인 오일막을 유지시킨다.

따라서 본 실시 예는 상기 보조 오일 홈(313, 413)에 의해 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 외주면과 접촉되는 구간에 대한 오일막을 항시 일정하게 유지시켜 마모로 인한 문제점을 최소화 시킬 수 있다.

상기 보조 오일 홈(313, 413)은 상기 힌지 암(310)과, 상기 연결 암(410)의 내측에 형성되는데, 일 예로 상기 보조 오일 홈(313, 413)은 상기 힌지 암(310)과 상기 연결 암(410)의 축 방향을 따라 각각 소정의 길이로 제3,4 폭(W3, W4)이 연장된다.

그리고 상기 힌지 암(310)과 상기 연결 암(410)의 반경 방향 외측을 향해 소정의 깊이로 제3,4 깊이(dp3, dp4)가 형성되고, 상기 힌지 암(310)과 상기 연결 암(410)의 축 방향에서 상기 제3,4 폭(W3, W4)의 중심에 이르는 길이에 해당되는 제3,4 피치(P3, P4)로 이루어진다.

상기 제3,4 폭(W3, W4)은 동일한 길이로 연장되고, 제3,4 깊이(dp3, dp4) 또한 동일한 깊이로 형성된다.

보조 오일 홈(313, 413)은 일 예로 나선 형태로 도시하였으나, 다른 형태로 변경되는 것도 가능하다.

제3,4 피치(P3, P4)는 제1,2 힌지 핀(510, 520)과의 윤활 상태에 따라 도면에 도시된 피치 또는 다른 피치로 변경 가능하며 특별히 도면에 도시된 피치로 한정하지 않는다.

상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)은 일 예로 기계구조용 탄소 강관이 사용될 수 있다. 상기 기계구조용 탄소 강관은 0.6% 이하의 탄소를 포함하고 있으며 압연된 상태 그대로 또는 담금질 또는 탬퍼링을 통해 기계의 중요한 부품에 사용되는 강재를 말한다.

상기 기계구조용 탄소 강관은 가격이 종래의 고강도 베어링강에 비해 저렴하고 가공이 용이하여 제작에 따른 경제성 향상과 가공 성능이 우수한 효과를 갖는다.

본 발명의 제2 실시 예에 의한 가변 사판식 압축기에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시 예는 전술한 제1 실시 예와 다르게 제1,2 힌지 핀에 오일이 저장되는 홈이 형성되어 힌지 암과 연결 암과 상대 회전에 따른 윤활을 도모하여 마모 발생을 최소화 한다.

첨부된 도 7 내지 도 8을 참조하면, 본 실시 예에 의한 가변 사판식 압축기(1a)는 엔진 동력을 전달받아 회전되는 샤프트(200)와, 상기 샤프트(200)에 장착되어 일체로 회전되고, 힌지 암(310)이 형성된 로터(300)와, 상기 구동축(200)에 장착되고 연결 암(410)이 형성된 사판(400)과, 상기 힌지 암(310)에 일단이 연결되고, 타단이 상기 연결 암(410)에 연결된 결합 부재(600) 및 상기 로터(300)의 힌지 암(310)과, 상기 사판(400)의 연결 암(410)을 경유하여 각각 삽입된 제1,2 힌지 핀(510, 520)을 포함한다.

그리고 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)에는 상기 힌지 암(310)과, 상기 연결 암(410)과, 상기 결합 부재(600)의 내주면과 대응되는 위치에 마찰 저감을 위한 오일이 저장되는 오일 저장부(512, 522)가 형성된다.

상기 오일 저장부(512, 522)는 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)에 홈으로 형성될 경우 축 방향을 기준으로 일정한 피치(pitch)로 구성된다. 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)은 외주면에 나사산 형태로 홈이 형성된다.

첨부된 도 9를 참조하면, 제1,2 힌지 핀(510, 520)은 전술한 실시 예와 다르게 오일이 축 방향을 따라 이동하는 특성을 고려하여 양측 단부에 형성된 홈의 피치(pitch)의 간격이 짧게 형성된다.

상기 피치 간격이 상이한 구간은 축 방향을 기준으로 상기 힌지 암(310)과, 상기 연결 암(410)과의 접촉 부위에 해당되는 위치가 양측 단부에 해당된다.

상기 위치는 제1,2 힌지 핀(510, 520)과, 상기 힌지 암(310) 및 연결 암(410)이 서로 간에 접촉되면서 상대 회전이 발생되는 위치에 해당되고, 오일이 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 외측으로 배출되는 위치에 해당된다.

본 실시 예는 이 경우에도 제1,2 힌지 핀(510, 520)이 상기 위치에서 외주면에 소정의 두께로 오일막이 안정적으로 유지되므로 상기 힌지 암(310)과, 상기 연결암(410)과 접촉 및 회전에 따른 하중이 가해지는 경우에도 마모로 인한 변형이 최소한으로 발생된다.

따라서 장기간 사판식 압축기가 작동되는 경우에도 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 마모로 인한 문제점이 발생되지 않으므로 내구성이 향상된다.

본 발명의 제3 실시 예에 의한 가변 사판식 압축기에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시 예는 전술한 제1 내지 제2 실시 예와 다르게 힌지 암(310)과, 연결 암(410)에 윤활을 위한 제1 오일 홈(312, 412)이 형성된다.

그리고 제1,2 힌지 핀(510, 520)이 삽입되는 결합 부재(600)의 내측에도 윤활을 위한 제2 오일 홈(610, 620)이 형성되어 있어 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 표면이 보다 안정적으로 보호되므로 마모로 인한 변형 발생이 최소화 된다.

첨부된 도 9 내지 도 10을 참조하면, 본 실시 예에 의한 가변 사판식 압축기는 엔진 동력을 전달받아 회전되는 샤프트(200)와, 상기 샤프트(200)에 장착되어 일체로 회전되고, 힌지 암(310)이 형성된 로터(300)와, 상기 구동축(200)에 장착되고 연결 암(410)이 형성된 사판(400)과, 상기 힌지 암(310)에 일단이 연결되고, 타단이 상기 연결 암(410)에 연결된 결합 부재(600)와, 상기 로터(300)의 힌지 암(310)과, 상기 사판(400)의 연결 암(410)을 경유하여 각각 삽입된 제1,2 힌지 핀(510, 520)이 구비된다.

그리고 상기 힌지 암(310)과, 상기 연결 암(410)의 내측에 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 외주면과 마찰 저감을 위해 형성된 제1 오일 홈(312, 412) 및 상기 결합 부재(600)의 내측에 형성되고, 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 외주면과 마찰 저감을 위해 형성된 제2 오일 홈(610, 620)을 포함한다.

상기 제1 오일 홈(312, 412)은 상기 힌지 암(310)과 상기 연결 암(410)의 축 방향을 따라 각각 소정의 길이로 연장된 제1,2 폭(W1, W2)과, 상기 힌지 암(310)과 상기 연결 암(410)의 반경 방향 외측을 향해 소정의 깊이로 형성된 제1,2 깊이(dp1, dp2)와, 상기 힌지 암(310)과 상기 연결 암(410)의 축 방향에서 상기 제1,2 폭(W1, W2)의 중심에 이르는 길이에 해당되는 제1,2 피치(P1, P2)로 이루어지되, 상기 제1,2 피치(P1, P2)는 상기 제1,2 깊이(dp1, dp2)에 해당되는 길이 보다 길게 연장된다.

결합 부재(600)는 제1,2 힌지핀(510, 520)과 접촉되는 접촉면에 윤활을 위한 제2 오일 홈(610, 620)이 형성되어 있어 상기 제1 오일 홈(312, 412)과 함께 소량의 오일이 상기 제2 오일 홈(610, 620)에 항시 잔존하게 된다.

상기 제2 오일 홈(610, 620)은 제1,2 힌지 핀(510, 520)이 결합 부재(600)와 직접적인 마찰이 최소화 되도록 표면에 오일막을 형성시켜 윤활을 통한 마모 방지를 도모할 수 있다.

제1 오일 홈(312, 412)은 일 예로 나선 형태로 도시하였으나, 다른 형태로 변경되는 것도 가능하다. 일 예로 나선 형태가 아닌 슬롯 형태로 변경 가능하며 이 경우 축 방향에 형성된다.

제1 오일 홈(312, 412)은 오일의 안정적인 저장을 위해 제1,2 폭(W1, W2)과, 제1,2 깊이(dp1, dp2) 및 제1,2 피치(P1, P2)가 축 방향에서 변화될 수 있다. 상기 오일은 오일 홈(312, 412)에서 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)으로 소량의 오일이 일정하게 이동되는 것이 균일한 오일막을 유지시킬 수 있다.

예를 들면 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)은 일정한 두께의 오일막이 항시 유지될 경우 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)은 표면에서 마모가 최대한 억제된다.

이 경우 장기간 로터(300)와 사판(400)이 작동되는 경우에도 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)은 표면 마모 없이 안정적인 사판식 압축기의 작동을 유지시킨다.

따라서 본 실시 예에 의한 제1 오일 홈(312, 412)은 오일의 저장과 공급 측면에서 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 마모를 방지하고, 진행 속도를 최대한 지연시킬 수 있는 피치로 실험을 통해 다양한 실시 예가 도출될 수 있다.

첨부된 도 10을 참조하면, 본 실시 예에 의한 상기 제1 오일 홈(312, 412)에는 내측 축 방향에 형성되고, 상기 제1 오일 홈(312, 412)와 함께 오일이 수용되는 오일 저장 홈(320)을 더 포함한다. 상기 오일 저장 홈(320)은 소량의 오일이 항시 저장되므로 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 표면으로 구동축(200)의 작동에 따라 소정량이 공급될 수 있어 오일 막이 항시 일정하게 유지된다.

상기 오일 저장 홈(320)은 일측 방향으로 경사지게 연장된다. 이 경우 오일은 도면 기준으로 제1,2 힌지 핀(510, 520)을 향해 바로 이동되지 않으므로 소량의 오일이 항시 저장되므로 오일 부족으로 인한 윤활막이 얇아지거나, 오일이 없는 상태로 제1,2 힌지 핀(510, 520)이 상대 회전되지 않으므로 마모로 인한 문제점이 발생되지 않는다.

상기 오일 저장 홈(320)은 상기 제1 오일 홈(312, 412)을 우선 가공한 후에, 바이트가 장착된 별도의 회전 공구를 이용하여 가공한다.

상기 오일 저장 홈(320)은 오일이 저장될 수 있는 형태일 경우 도면에 도시된 형태로 한정하지 않고 다양하게 변경 가능함을 밝혀 둔다.

도면을 참조하여 가변 사판식 압축기의 오일 홈 가공 방법에 대해 설명한다.

첨부된 도 11을 참조하면, 본 실시 예에 의한 가변 사판식 압축기의 오일 홈 가공 방법은 가변 사판식 압축기의 로터에 구비된 힌지 암과, 상기 힌지 암에 일단이 연결되고, 타단이 사판에 구비된 연결 암에 연결된 결합 부재를 경유하여 삽입된 제1,2 힌지 핀이 삽입되는 삽입 홀(302, 402)을 가공하기 위해 상기 삽입 홀(302, 402)이 형성될 위치에 대해 제1 직경(D1)으로 홀 가공을 실시하는 제1 가공 단계(ST100)와, 상기 삽입 홀(302, 402)의 내측 원주 방향에 오일이 수용되는 오일 홈을 가공하는 제2 가공 단계(ST200) 및 상기 삽입 홀(302, 402)의 내측 축 방향에서 상기 제1,2 힌지 핀과 접촉되는 접촉면이 수평하게 유지되도록 가공을 실시하는 제3 가공 단계(ST300)를 포함한다.

제1 가공 단계(ST100)는 제1 직경(D1)에 해당되는 직경으로 홀을 우선 천공한다. 그리고 제2 가공 단계(ST200)에서 오일 홈을 가공하기 위해 나사산이 형성된 공구를 이용하여 기 가공된 삽입 홀(302, 402)로 삽입하여 오일 홈을 가공한다.

상기 제2 가공 단계(ST200)는 나사산 형태의 홀 가공 또는 슬롯 형태의 슬롯 가공 중의 어느 하나의 가공이 선택적으로 이루어진다. 전술한 실시 예와 다르게 슬롯 형태로 가공되는 것도 가능하며 이 경우 삽입 홀(302, 402)의 축 방향에 슬롯이 형성되도록 가공된다.

그리고 제3 가공 단계(ST300)는 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 외주면과 접촉되는 오일 홈의 뾰족한 부분이 면(face) 형태가 되도록 하여 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 외주면과 면대면으로 접촉되도록 가공한다.

이와 같이 가공할 경우 제1,2 힌지 핀은 오일 홈과 면대면으로 접촉이 유지되고, 오일막이 소정의 두께로 형성되므로 마모 발생이 최소화 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

200 :샤프트
300 :로터
310 : 힌지 암
400 : 사판
410 : 연결 암
510, 520 : 제1,2 힌지 핀
312, 412 : 오일 홈
313, 413 : 보조 오일 홈
320 : 오일 저장 홈
512, 522 : 오일 저장부
610, 620 : 제2 오일 홈

Claims

엔진 동력을 전달받아 회전되는 샤프트(200);
상기 샤프트(200)에 장착되어 일체로 회전되고, 힌지 암(310)이 형성된 로터(300);
상기 구동축(200)에 장착되고 연결 암(410)이 형성된 사판(400);
상기 힌지 암(310)에 일단이 연결되고, 타단이 상기 연결 암(410)에 연결된 결합 부재(600);
상기 로터(300)의 힌지 암(310)과, 상기 사판(400)의 연결 암(410)을 경유하여 각각 삽입된 제1,2 힌지 핀(510, 520); 및
상기 힌지 암(310)과, 상기 연결 암(410)의 내측에 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 외주면과 마찰 저감을 위한 오일 홈(312, 412)이 형성된 가변 사판식 압축기.
제1 항에 있어서,
상기 오일 홈(312, 412)은 상기 힌지 암(310)과 상기 연결 암(410)의 축 방향을 따라 각각 소정의 길이로 연장된 제1,2 폭(W1, W2);
상기 힌지 암(310)과 상기 연결 암(410)의 반경 방향 외측을 향해 소정의 깊이로 형성된 제1,2 깊이(dp1, dp2);
상기 힌지 암(310)과 상기 연결 암(410)의 축 방향에서 상기 제1,2 폭(W1, W2)의 중심에 이르는 길이에 해당되는 제1,2 피치(P1, P2)로 이루어진 가변 사판식 압축기.
제2 항에 있어서,
상기 제1,2 피치(P1, P2)는 상기 제1,2 깊이(dp1, dp2)에 해당되는 길이 보다 길게 연장된 가변 사판식 압축기.
제1 항에 있어서,
상기 오일 홈(312, 412)는 단면 형태가 다각 형태 또는 타원 형태 중의 어느 하나의 형태로 이루어진 가변 사판식 압축기.
제1 항에 있어서,
상기 오일 홈(312, 412) 사이에는 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 외주면과 마찰 저감을 위한 보조 오일 홈(313, 413)이 형성된 가변 사판식 압축기.
제5 항에 있어서,
상기 보조 오일 홈(313, 413)은 상기 힌지 암(310)과 상기 연결 암(410)의 축 방향을 따라 각각 소정의 길이로 연장된 제3,4 폭(W3, W4);
상기 힌지 암(310)과 상기 연결 암(410)의 반경 방향 외측을 향해 소정의 깊이로 형성된 제3,4 깊이(dp3, dp4);
상기 힌지 암(310)과 상기 연결 암(410)의 축 방향에서 상기 제3,4 폭(W3, W4)의 중심에 이르는 길이에 해당되는 제3,4 피치(P3, P4)로 이루어지되,
상기 오일 홈(312, 412) 보다 작은 크기로 이루어진 가변 사판식 압축기.
엔진 동력을 전달받아 회전되는 샤프트(200);
상기 샤프트(200)에 장착되어 일체로 회전되고, 힌지 암(310)이 형성된 로터(300);
상기 구동축(200)에 장착되고 연결 암(410)이 형성된 사판(400);
상기 힌지 암(310)에 일단이 연결되고, 타단이 상기 연결 암(410)에 연결된 결합 부재(600); 및
상기 로터(300)의 힌지 암(310)과, 상기 사판(400)의 연결 암(410)을 경유하여 각각 삽입된 제1,2 힌지 핀(510, 520)을 포함하되,
상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)에는 상기 힌지 암(310)과, 상기 연결 암(410)과, 상기 결합 부재(600)의 내주면과 대응되는 위치에 마찰 저감을 위한 오일이 저장되는 오일 저장부(512, 522)가 형성된 가변 사판식 압축기.
제7 항에 있어서,
상기 오일 저장부(512, 522)는 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 축 방향에서 부분적으로 형성된 홈(groove) 또는 슬롯(slot) 중에서 선택되는 어느 하나로 이루어진 가변 사판식 압축기.
제7 항에 있어서,
상기 오일 저장부(512, 522)는 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)에 홈이 형성될 경우 축 방향을 기준으로 양측 단부에 형성된 홈의 피치(pitch)의 간격이 짧게 형성된 가변 사판식 압축기.
엔진 동력을 전달받아 회전되는 샤프트(200);
상기 샤프트(200)에 장착되어 일체로 회전되고, 힌지 암(310)이 형성된 로터(300);
상기 구동축(200)에 장착되고 연결 암(410)이 형성된 사판(400);
상기 힌지 암(310)에 일단이 연결되고, 타단이 상기 연결 암(410)에 연결된 결합 부재(600);
상기 로터(300)의 힌지 암(310)과, 상기 사판(400)의 연결 암(410)을 경유하여 각각 삽입된 제1,2 힌지 핀(510, 520);
상기 힌지 암(310)과, 상기 연결 암(410)의 내측에 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 외주면과 마찰 저감을 위해 형성된 제1 오일 홈(312, 412); 및
상기 결합 부재(600)의 내측에 형성되고, 상기 제1,2 힌지 핀(510, 520)의 외주면과 마찰 저감을 위해 형성된 제2 오일 홈(610, 620)을 포함하는 가변 사판식 압축기.
제10 항에 있어서,
상기 제1 오일 홈(312, 412)은 상기 힌지 암(310)과 상기 연결 암(410)의 축 방향을 따라 각각 소정의 길이로 연장된 제1,2 폭(W1, W2);
상기 힌지 암(310)과 상기 연결 암(410)의 반경 방향 외측을 향해 소정의 깊이로 형성된 제1,2 깊이(dp1, dp2);
상기 힌지 암(310)과 상기 연결 암(410)의 축 방향에서 상기 제1,2 폭(W1, W2)의 중심에 이르는 길이에 해당되는 제1,2 피치(P1, P2)로 이루어지되,
상기 제1,2 피치(P1, P2)는 상기 제1,2 깊이(dp1, dp2)에 해당되는 길이 보다 길게 연장된 가변 사판식 압축기.
제10 항에 있어서,
상기 제1 오일 홈(312, 412)에는 내측 축 방향에 형성되고, 상기 제1 오일 홈(312, 412)와 함께 오일이 수용되는 오일 저장 홈(320)을 더 포함하는 가변 사판식 압축기.
제12 항에 있어서,
상기 오일 저장 홈(320)은 일측 방향으로 경사지게 연장된 가변 사판식 압축기.
가변 사판식 압축기의 로터에 구비된 힌지 암과, 상기 힌지 암에 일단이 연결되고, 타단이 사판에 구비된 연결 암에 연결된 결합 부재를 경유하여 삽입된 제1,2 힌지 핀이 삽입되는 삽입 홀을 가공하기 위해,
상기 삽입 홀이 형성될 위치에 대해 제1 직경(D1)으로 홀 가공을 실시하는 제1 가공 단계(ST100);
상기 삽입 홀의 내측 원주 방향에 오일이 수용되는 오일 홈을 가공하는 제2 가공 단계(ST200); 및
상기 삽입 홀의 내측 축 방향에서 상기 제1,2 힌지 핀과 접촉되는 접촉면이 수평하게 유지되도록 가공을 실시하는 제3 가공 단계(ST300)를 포함하는 가변 사판식 압축기의 오일 홈 가공 방법.
제14 항에 있어서,
상기 제2 가공 단계(ST200)는 나사산 형태의 홀 가공 또는 슬롯 형태의 슬롯 가공 중의 어느 하나의 가공이 선택적으로 이루어지는 가변 사판식 압축기의 오일 홈 가공 방법.