KR930010811B1 - 용량가변 사판식(斜板式) 콤프레서 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

용량가변 사판식(斜板式) 콤프레서
제1도는 본 발명이 속하고 금번 본 발명 명세서의 도입부에서 간략히 논의되는 종류의 공기조화장치를 개략적으로 나타내는 도면.
제2도는 본 발명 명세서의 도입부에서 다소 상세히 논의되는 종래 기술의 콤프레서의 단면도.
제3도는 본 발명의 제1실시예에 의한 사판식 콤프레서의 단면도.
제4도는 본 발명의 요부를 형성하는 판스프링이 적소에 고정되는 배치구조를 도시하는 단면정면도.
제5도는 제1실시예에서 판스프링을 직소에 지지하는데 사용되는 리테이너를 도시하는 사시도.
제6도는 본 발명의 제2실시예에 의한 콤프레서의 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 콤프레서 106 : 구동축
124 : 사판 126 : 구동판
112, 128 : 트러스트베어링 202 : 판스프링
304, 204 : 리테이너 206, 208 : 톱니
본 발명은 일반적으로 자동차의 공기조화장치 등에 사용하는 콤프레서에 관한 것으로, 더 상세하게는 그러한 장치를 용량가변 사판식 콤프레서(Variable displacement wobble plate type compressor)에 관한 것이다.
제1도는 본 발명이 적용되는 유형의 공기조화장치를 개략적으로 도시한다. 이 장치는 벨트의 풀리장치를 경유하여 자동차의 내연엔진등의 원동기(도시하지 않음)에 의해 구동되는 콤프레서(1)를 포함한다. 이 경우에 폴리(2)는 엔진과 콤프레서 사이의 구동연결이 선택적으로 설정될 수 있는 마그네틱 클러치와 연결된다. 이 경우에 있어서 클러치는 요소(2a)와 같이 개략적으로 묘사된다.
콤프레서의 토출구는, 콤프레서(1)로부터 토출된 고온으로 압축된 냉매가스가 콘덴서(3)의 냉각표면위를 통과하는 주위공기의 흐름과 열교환을 하여 냉각되는 방법으로 공기냉각콘덴서(3)와 유동적으로 연결된다. 액체탱크(4)는 콘덴서(3)의 하류에 배치되어 냉매가 온도반응팽창밸브(6)를 거쳐 증발기(5)속으로 공급되기전에 액화된 냉매로부터 어떤 물 및/또는 이 물질을 분리하고 또한 일시적으로 저장하는데 적합하게 되어 있다. 도시한 바와 같이, 이 밸브에는 증발기에서 토출된 가스의 온도에 노출되도록 증발기(5)의 토출구와 접촉하게 배치되는 휘발성유체로 채워진 밸브(7)(bulb)형태의 온도감지장치가 설치된다. 도시한 바와 같이, 증발기의 토출구는 콤프레서의 흡입구에 직접 연결된다.
제2도는 전술한 냉각장치에 사용되는 종래 기술의 사판식 콤프레서를 도시한다. 이러한 상태의 장치는 스키너(Skinner) 명의로 1984년 1월 31일 발행된 미합중국 특허 4,428,718호에 개시되어 있다.
이 장치는 콤프레서에 공급되는 기체냉각제의 압력에 반응하도록 배치되어 주변온도가 낮을때 일어나는 경향과 같은 장치의 열부하가 낮을때 낭비적인 에너지소모를 피할 수 있도록 콤프레서의 토출량은 감소된다. 한편, 장치의 열부하가 높을때, 콤프레서의 토출량은 증가된 열제거요구를 수용하기 위하여 증가된다.
보다 상세하게 말해서, 이 장치는 실린더헤더(102)를 가지는 실린더블록(100)과 실린더헤드의 대향단부에 밀봉고정된 크랭크케이스커버(104)를 포함한다. 구동축(106)은 또한 레이디얼베어링(108)(109)에 의해 실린더블록(100)과 크랭크케이스(104)에서 콤프레서의 중심에 지지된다. 더 나아가 구동축(106)은 레이디얼베어링(108)의 안쪽에 배치된 트러스트와셔(110)와 레이디얼베어링(109)의 안쪽에 위치한 트러스트니이들베어링(112)에 의해 축방향으로 유지된다. 구동축(106)은 전자기클러치(116)을 경유하여 구동축에 선택적으로 연결될 수 있는 풀리(114)를 거쳐 자동차엔진 등(도시하지 않음)과 같은 원동기에 연결하기 위하여 크랭크케이스커버(104)를 관통하여 연장된다. 실린더블록(100)은 구동축 106)의 축으로부터 일정하게 간격이 떨어지고 또한 그 둘레에 등거리로 배치되는 5개의 축방향으로 배치된 평행한 실린더구멍(120)(단지 하나만 도시)을 구비한다. 이런 배치구조에서, 각 실린더구멍(120)은 피스톤 주변둘레에 형성된 환형상 홈속에 수용된 시일(도시부호 없음)을 가지는 왕복피스톤(122)를 수용한다. 각 피스톤(122)은 피스톤로드(125)를 경유하여 환형상의 비회전사판(12)에 연결된다. 피스톤로드(125)의 각각은 만능이음에 의해 그 각각의 피스톤(122)에 연결된다. 이 장치에서 조인트는 적소에서 기울어지게 되는 리테이너에 의해 피스톤의 후방에 형성된 소켓속에서 유지되는 구형(Spherical) 로드 단부에 의하여 형성된다. 피스톤로드(125) 각각의 다른 단부는 유사하게 만들어진 만능이음을 경유하여 사판(124)에 연결된다.
사판(124)은 구동축(106) 주위에 동축상으로 배치되고 또한 회전구동판(126)위에 탑재된다. 사판(124)은 트러스트베어링(128)과 레이디얼베어링(130)에 의해 이 구동판(126)에 지지되고 트러스트와셔(131)와 스냅링(132)에 의해 적소에 유지된다.
구동판(126)은 구동축(106)으로부터 연장되고 슬리이브부재(135)에 형성된 축방향 슬롯(도시부호 없음)을 통하여 돌출하는 돌출부(134)를 경유하여 구동축(106)에 구동가능하게 연결된다. 구동판(126)과 돌출부(134) 사이의 연결은 경사진 슬롯(137)속에 수용되는 핀(136)에 의해 달성된다. 이러한 구성은 이하에서 보다 명백히 나타나는 바와 같이, 피스톤행정의 길이가 변화하도록 하는 방법으로 구동 및 사판(126), (124)이 크랭크케이스안에서 경사변화를 일으키도록 한다.
크랭크케이스내에서 사판(124)이 구동판(126)과 함께 회전하는 것을 방지하기 위하여, 사판의 하단부(도면에서 알 수 있는 바와 같이)는 실린더블록(100)과 크랭크케이스커버(104)에 형성된 구멍속으로 압입끼워 맞춤되는 가이드핀(138)에 작동가능하게 연결된다. 가이드핀(138)과 사판(124) 사이의 연결은 핀(138)에 미끄러질 수 있게 수용되는 볼가이드(140)에 의해 이루어진다. 볼가이드(140)의 단부는 사판(124)의 슬롯부(slotted section)에 배치되는 반원통형 가이드(141)(단지 하나만 도시)에 수용된다. 이러한 배치구조로, 볼가이드(140)는 크랭크케이스내에서의 사판(124)의 각도 변화에 따라서 방사상으로 안쪽방향 및 바깥쪽방향으로 회전하고 또한 이동할 수 있다.
밸브판(144)은 실린더헤더(102)와 실린더블록(100) 사이에 끼워진다. 이 판(144)은 실린더구멍(120)의 개구단부를 폐쇄하고 또한 리이드밸브(150), (152)에 의해 각각 제어되는 다수개의 유입구와 유출구(146), (148)를 구비한다. 유입구 또는 흡입구(146)를 제어하는 리이드밸브들(150)은 토출 또는 배축구(148)를 제어하는 것들보다 더 약하게 구성된다.
실린더헤드(102)에서 유입체임버(160)와 유출체임버(162)가 형성된다. 이들 체임버(chambers)들은 각각 실린더헤드에 형성된 주유입구(164)와 유입밸브들 모두다 주토출구(166)(또한 실린더헤드에 형성됨) 그리고 배출밸브들 모두다 사이에 유체연통을 제공한다.
크랭크케이스내의 압력을 제어하는 밸브장치(170)는 실린더헤드(102)내에 배치된다. 이 장치는 토출체임버(162)와 유체연통하는 체임버(172)와 ; 크랭크케이스로 인도하는 구멍(175)(176)과 체임버(172) 사이의 연통을 제어하는 볼밸브(174)와 ; 유입실(160)과 유체연통하는 체임버(178)과 ; 흡입압력에 응답하는 벨로우즈(180)와 ; 벨로우즈가 배치된 체임버와 크랭크케이스로 인도하는 구멍(183)(184) 사이의 연통을 제어하기 위하여 배치되는 제2밸브요소(182)를 포함한다. 이 장치는 또한 제2밸브요소(182)에 연결되고 또한 벨로우즈(180)가 팽창하여 제2밸브요소(182)를 닫힌 위치로 가압할때 볼밸브요소(174)(제1밸브)를 그 시이트로부터 들어올리는 밸브로드(186)를 포함한다.
이 밸브장치는 크랭크케이스내에서의 구동판 및 사판(126)(124)의 각도와 그로 말미암은 피스톤행정의 길이를 제어하는 기능을 한다. 즉, 공기조화장치의 열부하가 높을때, 유입체임버(160)속으로 흡입되는 가스냉매의 온도와 압력은 높다. 이에 응답하여, 벨로우즈(180)는 수축되어 제2밸브(182)를 열고 제1밸브(174)를 닫도록 배치된다. 이것은 크랭크케이스내의 압력이 유입체임버(160)내의 압력과 같게 되는 상태를 초래한다.
이들 조건하에서, 피스톤(122)을 가로질러 작용하는 압력차는 사판(124)을 크랭크케이스내에서 그의 최대경사량을 향하여 돌리고자하는 힘의 모멘트가 발생되는 것이다. 이것은 물론 콤프레서의 용량을 증가시키는 그의 최대치를 향하여 피스톤의 행정을 길게 한다.
역으로, 공기조화장치위의 부하가 낮다면, 상대적으로 높은 토출압력이 제1 및 제2밸브들의 역세팅에 의해 크랭크케이스속으로 공급된다. 이들 조건에서, 흡입하는 각 실린더의 압력은 크랭크케이스내의 그것보다 더 낮다. 따라서, 각 피스톤을 가로질러 작용하는 압력차는 사판(124)이 그의 최소경사량을 향하여 기울어지게 되도록 하는 힘의 모멘트를 생산한다.
결국, 압축행정이 진행함에 따라 실린더의 압력이 크랭크케이스내의 그것보다 더 높게 되므로서, 사판(124)를 그의 최대경사를 향하여 되돌리는 힘의 모멘트가 생긴다. 두 모멘트를 사이에 설정되는 평형상태가 실제경사각과 피스톤의 행정을 결정한다.
콤프레서의 부하가 사판(124)의 경사변화에 의해 보충될 수 있는 것 아래로 떨어지는 경우에 있어서, 전자클러치(116)는 원동기로부터 구동축을 단절시키도록 조절될 수 있다.
이 장치의 작동에 관한 보다 상세한 설명에 대해서는 위에서 언급된 미합중국 특허를 참조한다.
그러나, 위에서 개시된 형태의 콤프레서는, 사판(124)이 정지상태로 유지되고 또한 그에 대해 구동판(126)이 회전하게 되므로, 그들간에 작은 틈새가 필연적으로 요구된다. 그러나, 시간이 지남에 따라 증가되는 경향이 있는 이러한 틈새는 구동판이 고속으로 회전하도록 유도될때 소음발생을 초래하는 두부재 사이에서 소량의 이동 또는 놀음(play)을 허용하게 된다. 이것은 소음이 되는 것뿐만 아니라 장치의 작동수명조차 감소시키게 된다.
본 발명의 목적은 조용한 작동이 가능하고 우수한 작동수명을 유지하는 용량가변사판식 콤프레서를 제공하는 것이다.
간략하게 말해서, 상기 목적은 사판과 구동판의 방위(orientation)가 선택적으로 변화될 수 있도록 구동축위에 선회가능하게 탑재되는 판위에 탑재되는 비회전사판을 특징으로 하는 콤프레서장치에 의해 달성된다. 상기 두개의 판사이에서의 상대적인 이동을 수용하기 위하여 트러스트베어링이 설치되고, 구동판이 고속으로 회전하는 동안 소음등이 발생되지 않도록 트러스트베어링에 대하여 계속해서 사판을 가압하기 위하여 판스프링형태의 스프링이 설치된다.
더 상세하게 말하면, 본 발명은 회전에너지원에 선택적으로 맞물릴 수 있는 구동축과 ; 구동축에 대하여 선회되고 그와 함께 동기회전할 수 있도록 상기 구동축에 선회하게 연결된 구동판과 ; 상기 구동축이 회전하도록 구동될때 상대적인 운동이 그 사이에서 발생하도록 트러스트베어링에 의해 상기 구동판에 지지되고 또한 상기 구동축에 대하여 정지상태를 유지하도록, 상기 구동축에 작동가능하게 배치된 사판과 ; 그리고 상기 구동판에 탑재 및 가압위치(biasing positon)로 회전가능하게 로크되고, 트러스트베어링과 일정한 맞물림상태를 유지하도록 상기 사판을 가압하는 가압력을 상기 사판에 가하는 스프링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 용량가변사판식 콤프레서의 형식을 취한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제3도는 본 발명의 제1실시예에 의한 사판식 콤프레서의 단면도를 도시한다. 이 장치는 앞서 개시된 종래 기술의 콤프레서와 본질적으로는 유사하나 트러스트와셔(131)와 스냅링(132)의 결합이 와셔(201)-환형상의 판스프링(202)-리테이너(204)의 결합으로 대치된다는 점에서 다르다. 이 실시예에서 구동판(126)의 환형상의 축방향연장부(126a)에는 예시된 방식으로 와셔(201), 판스프링(202) 그리고 리테이너(204)를 수용하는 환상형의 오목부가 형성되어 있다. 리테이너(204)를 적소에 확실하게 유지시키기 위하여, 구동판(126)의 앞쪽에지부에는 방사상 안쪽방향으로 돌출하는 다수개(이 경우에는 2개)의 톱니(206)가 형성되어 있다. 리테이너(204)에도 대응하는 톱니(208)가 형성되어 있다(제5도 참조).
이들 요소들의 결합은 리테이너가 오목부에 삽입되어 제4도에서 예시한 위치로 회전될 수 있는 일종의 베이어닛 연결장치(bayonet coupling)를 형성한다. 리테이너(204)가 소정의 위치밖으로 흔들리지 않도록 보증하기 위하여, 구동판(126)에 형성된 톱니(206)들은 그들의 뒷면에 리테이너의 톱니(208)들이 착좌하여 로크할 수 있는 오목부들을 구비한다. 판스프링(202)의 가압력(bias)에 의해 리테이너(204)는 적소에 고정 지지되어 그것이 의도된 위치에서 바람직하지 못하게 이탈되는 각이진 위치(angular position)로 우발적으로 회전할 수 없게 된다.
판스프링(202)은 구동판(126)을 향하여 레이디얼베어링(130)을 되돌려 압축하는 가압력을 생산한다. 이것은 물론 사판(124)를 같은 방향으로 가압하여 트러스트베어링(128)과 일정하게 접촉하게 된다. 판스프링(202)의 스프링상수는 잡음등을 발생시키나 그들간에 발생될 과대한 마찰을 일으키지 않는 축방향의 두개의 부재사이에서의 어떤 상대적운동을 없애기 위하여 충분한 힘으로 트러스트베어링(128)에 대하여 사판(124)를 유지하도록 선택된다.
제6도는 본 발명의 제2실시예를 도시한다. 이 장치는 리테이너(304)에 암나사가 형성되고 구동판의 환형상 축방향연장부(126a)에 대응하는 수나사가 형성되는 구성을 특징으로 한다.
이 장치는 리테이너가 적소에서 나사로 고정되게 한다. 도시되어 있지는 않으나, 나사가 형성된 리테이너와 협력하는 2차 로크너트를 사용하는 것은 본 발명의 범위내에 있다.

Claims (4)

  1. 회전에너지원에 선택적으로 맞물릴 수 있는 구동축(106)과 ; 구동축에 대하여 선회되고 그와 함께 동기회전할 수 있도록 상기 구동축에 선회하게 연결된 구동판(126)과 ; 상기 구동축이 회전되도록 구동될때 상대적인 운동이 그 사이에 발생하도록 트러스트베어링(128)에 의해 상기 구동판에 지지되고 또한 상기 구동축에 대하여 정지상태를 유지하도록, 상기 구동축에 작동가능하게 배치된 사판(124)과 ; 그리고 상기 구동판에 탑재 및 가압위치로 회전가능하게 로크되고, 트러스트베어링과 일정한 맞물림상태를 유지하도록 상기 사판을 가압하는 가압력을 상기 사판에 가하는 스프링(202)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 용량가변 사판식 콤프레서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스프링은 판스프링의 형태를 취하고 또한 상기 구동판위의 소정의 위치에서 상기 판스프링을 유지하기 위한 유지수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변 사판식 콤프레서.
  3. 제2항에 있어서, 상기 유지수단은 다수개의 제1톱니들이 형성된, 환형상의 리테이너부재와 ; 상기 구동판속에 흠을 형성하는 수단과 ; 상기 홈의 입구주위에 다수개의 제2톱니를 형성하는 수단과 ; 상기 홈을 향하는 상기 제2톱니의 면에, 제1톱니를 각각 수용할 수 있는 크기인 오목부를 형성하는 수단을 포함하고, 상기 홈, 제1톱니, 상기 제2톱니 그리고 상기 오목부는 상기 판스프링을 적소에 유지할 수 있도록 상기 리테이너가 상기 구동판과 맞물리게 되는 베이어닛형 연결장치를 형성하는 것을 특징으로 하는 용량가변 사판식 콤프레서.
  4. 제2항에 있어서, 상기 유지수단은 그위에 형성된 암나사부를 갖는 환형상 리테이너부재와 ; 상기 리테이너가 상기 구동판위에 나사로 결합되고 또한 상기 판스프링이 소망의 위치에 고정되는 위치까지 나사 체결되게 하는 방법으로 상기 리테이너에 형성된 상기 암나사부와 협동하도록 배치되는 상기 구동판위에 수나사부를 형성하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 용량가변 사판식 콤프레서.
KR1019870010419A 1986-09-19 1987-09-19 용량가변 사판식(斜板式) 콤프레서 KR930010811B1 (ko)

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