KR100614023B1 - 가변 용량 압축기 - Google Patents

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Abstract

가변 용량 압축기는 기계가공이 용이한 힌지기구를 포함한다. 힌지기구는 압축기내에서 러그 플레이트와 캠 플레이트 사이에 배열된다. 힌지기구는 캠 플레이트에 형성되어 있는 지지부를 포함한다. 구형 돌출부는 지지부로부터 구동축의 회전방향에 대해 후방쪽 방향으로 돌출해 있다. 롤러는 지지부로부터 구동축의 회전방향에 대해 전방쪽 방향으로 돌출해 있다. 제 1 캠부는 구형부를 둘러싸면서 안내하는 러그 플레이트에 형성되어 있다. 제 2 캠부는 러그 플레이트에 형성되어 있다. 제 2 캠부는 롤러와 접하며 롤러를 안내하는 캠면을 포함한다.
압축기

Description

가변 용량 압축기{VARIABLE DISPLACEMENT COMPRESSOR}
본 발명과 그의 목적 및 장점은 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시예의 설명으로 잘 이해될 수 있을 것이다.
도 1 은 종래 기술의 가변 용량 압축기의 힌지기구를 보여주는 단면도.
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변 용량 압축기의 단면도.
도 3 은 도 2 의 압축기에서 힌지기구를 보여주는 평면도.
도 4 는 도 3 의 힌지기구를 보여주는 측면도.
도 5 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 힌지기구를 보여주는 평면도.
도 6 은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 힌지기구를 보여주는 평면도.
도 7 은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 힌지기구를 보여주는 평면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
R 회전방향 10 가변 용량 압축기
16 구동축 17 러그 플레이트
18 사판 19 힌지기구
20 지지부 21 링크핀
22 롤러 23 구형 돌출부
24 제 1 캠부 25 제 2 캠부
26 스냅링 27 실린더 보어
28 피스톤
본 발명은 압축기, 좀더 명확히는 차량의 공기 조절장치의 냉동회로에 사용되는 가변 용량 압축기에 관한 것이다.
냉동 회로에 사용되는 가변 용량 압축기는 실린더 보어를 구비하고 구동축을 회전가능하도록 지지하는 하우징을 포함하고 있다. 구동축은 사판을 기울어진 상태에서 지지하고 있다. 러그 플레이트 ( lug plate ) 가 구동축에 고정되어 구동축과 일체로 회전한다. 러그 플레이트와 사판 사이에 힌지기구가 배열된다. 피스톤이 각 실린더 보어 내에서 왕복운동한다. 피스톤은 사판의 구형부에 연결되어 있다. 구동축이 회전할 때, 그 회전이 러그 플레이트와 힌지기구를 통해 사판으로 전달된다. 이로써 피스톤이 왕복운동하게 되고, 상응하는 실린더 보어 내의 냉매가스가 압축된다. 또한, 힌지기구는 사판을 안내하고 사판의 경사각을 변경하여 피스톤의 스트로크를 변화시킨다. 이런 식으로, 가변 용량 압축기의 토출용량이 변화된다.
일본 공개특허공보 2001-289159호에 가변 용량 압축기에서 사용되는 힌지기구의 일례가 개시되어 있다. 도 1 에 도시된 것처럼, 사판 (101) 은 러그 플레이트 (102) ( 스러스트 플랜지 (thrust flange) ) 쪽을 향하는 단부면 (101a) 을 갖고 있다. 단부면 (101a) 에는 링크핀 (103, link pin) 이 배열되어 있다. 구형 돌출부 ( 103a 및 103b ) 가 링크핀 (103) 의 양측으로부터 돌출해 있다. 러그 플레이트 (102) 는 사판 (101) 쪽을 향하는 단부면 (102c) 을 갖고 있다. 구형 돌출부 (103a) 를 안내하기 위한 안내홈 (102a) 및 구형 돌출부 (103b) 를 안내하기 위한 안내홈 (102b) 이 단부면 (102c) 근방에 형성되어 있다. 사판 (101) 의 경사각을 변경할 때, 안내홈 ( 102a 및 102b ) 이 링크핀 (103) 의 구형 돌출부 ( 103a 및 103b ) 의 움직임을 안내한다.
러그 플레이트 (102) 는 도 1 에 표시된 화살표 방향 (R) ( 회전방향 (R) ) 으로 회전한다. 점더 명확히는, 단부면 (102c) 의 반대측에서 러그 플레이트 (102) 를 보았을 때, 러그 플레이트 (102) 가 시계방향으로 회전한다. 회전방향 (R) 에서 링크핀 (103) 의 앞쪽에 위치하는 안내홈 (102a) 은 러그 플레이트 (102) 로터 사판 (101) 으로 토크를 전달하지 않는다. 반대로, 다른 안내홈 (102b) 은 러그 플레이트 (102) 로부터 사판 (101) 으로 토크를 전달한다. 따라서, 안내홈 (102b) 은 구형 돌출부 (103b) 를 수용하고 안내하기에 충분한 정도로 길고 깊어야 한다. 또한, 안내홈 (102b) 의 벽은 회전방향 (R) 에서 구형 돌출부 (103b) 에 힘을 전달하기 위해 구형 돌출부 (103b) 와 접해야 한다. 좀더 명확히는, 안내홈 (102b) 의 벽은 회전방향 (R) 에서 구형 돌출부 (103b) 의 후방측과 접해야 한다.
사판 (101) 에 토크를 전달하지 않는 안내홈 (102a) 은 깊고 길 필요가 없다. 또한, 러그 플레이트 (102) 에서부터 사판 (101) 으로의 토크 전달, 사판 (101) 의 기울어짐, 그리고 사판 (101) 에 가해지는 압축 반력의 수용을 위해 안내홈 (102a) 의 벽과 구형 돌출부 (103b) 사이의 접촉이 요구되지 않는다.
그럼에도 불구하고, 깊고 긴 홈, 즉 안내홈 ( 102a 및 102b ) 을 형성하는데는 무척 어려운 기계가공이 요구된다. 따라서, 도 1 에 도시된 것과 같은 힌지기구의 기계가공에 많은 노고가 요구된다.
사판 (101) 에 토크를 전달하지 않는 안내홈 (102a) 은 회전방향 (R) 에서 구형 돌출부 (103b) 의 앞쪽에 위치하는 벽을 갖고 있다. 또한, 구형 돌출부 (103a) 와 구형 돌출부 (103b) 사이의 거리가 작다. 안내홈 (102a) 과 안내홈 (102b) 사이의 거리도 또한 작다. 따라서, 사판 (101) 에 의한 러그 플레이트 (102) 의 지지는 불충분하다.
피스톤에 의해 생성되는 압축 반력은 반력의 하중 중심을 나타내는 화살표 X 로 표시된 것처럼 사판 (101) 에 편심되어 작용할 수 있다. 이로 인해, 토출용량이 변화될 때 사판 (101) 이 기울어지는 방향과 다른 방향으로 사판 (101) 이 기울어질 수 있다. 그러한 경우, 구형 돌출부 ( 103a 및 103b ) 는 의도하는 것과 다른 방식으로 안내홈 ( 102a 및 102b ) 의 벽에 접한다. 이로 인해, 안내홈 ( 102a 및 102b ) 의 벽과 대응하는 구형 돌출부 ( 103a 및 103b ) 사이의 미끄럼저항 ( slide resistance ) 이 감소되어, 가변 용량 압축기의 토출용량 제어가능성이 감소될 수 있다.
본 발명은 힌지기구의 가공이 용이한 가변 용량 압축기를 제공한다.
본 발명의 일 태양은, 러그 플레이트로부터 캠 플레이트로 구동축의 회전을 전달하고, 캠 플레이트가 회전하여 가스를 압축할 때 피스톤을 왕복운동시키며, 캠 플레이트의 경사각을 변경하여 토출용량을 변화시키는 압축기이다. 상기 압축기는 러그 플레이트와 캠 플레이트 사이에 배열된 힌지기구를 포함한다. 힌지기구는 캠 플레이트에 형성된 지지부를 포함한다. 제 1 안내 돌출부가 상기 지지부로부터 구동축의 회전방향에 대해 후방쪽 방향으로 돌출해 있다. 제 2 안내 돌출부가 상기 지지부로부터 구동축의 회전방향에 대해 전방쪽 방향으로 돌출해 있다. 제 1 안내 돌출부를 둘러싸면서 러그 플레이트에 형성되어 있는 제 1 캠부가 제 1 안내 돌출부를 안내한다. 제 2 캠부가 러그 플레이트에 형성되어 있고, 제 2 안내 돌출부와 접하며 제 2 안내 돌출부를 안내하는 캠면을 갖고 있다.
본 발명의 다른 태양은 하우징, 그 하우징에 형성되어 있는 실린더 보어, 및 하우징 내에서 회전가능하게 지지되어 있는 구동축을 포함하는 압축기이다. 러그 플레이트가 구동축에 연결되어 그 구동축과 일체로 회전한다. 캠 플레이트가 구동축에 의해 기울어진 상태에서 지지되어 있다. 상기 캠 플레이트는 러그 플레이트쪽을 향하는 제 1 면을 갖고 있다. 러그 플레이트는 캠 플레이트의 제 1 면쪽을 향하는 제 2 면을 갖고 있다. 피스톤은 캠 플레이트에 연결되어 있는 단부를 갖고 있으며 실린더 보어 내에서 왕복운동한다. 힌지기구가 러그 플레이트와 캠 플레이트 사이에 배열되어 있다. 힌지기구는 제 1 면에 형성되어 있는 지지부를 포함한다. 제 1 안내 돌출부는 상기 지지부로부터 구동축의 회전방향에 대해 후방쪽 방향으로 돌출해 있다. 제 2 안내 돌출부는 상기 지지부로 부터 구동축의 회전방향에 대해 전방쪽 방향으로 돌출해 있다. 제 2 면에 제 1 안내 돌출부를 둘러싸는 식으로 형성되어 있는 제 1 캠부가 제 1 안내 돌출부를 안내한다. 제 2 캠부가 제 2 면에 형성되어 있고, 제 2 안내 돌출부와 접하며 제 2 안내 돌출부를 안내하는 캠면을 갖고 있다.
본 발명의 또다른 태양은 하우징, 그 하우징에 형성되어 있는 실린더 보어, 및 하우징 내에서 회전가능하게 지지되어 있는 구동축을 포함하는 압축기이다. 러그 플레이트가 구동축에 연결되어 그 구동축과 일체로 회전한다. 캠 플레이트가 구동축에 의해 기울어진 상태에서 지지되어 있다. 상기 캠 플레이트는 러그 플레이트쪽을 향하는 제 1 면을 갖고 있다. 러그 플레이트는 캠 플레이트의 제 1 면쪽을 향하는 제 2 면을 갖고 있다. 피스톤은 캠 플레이트에 연결되어 있는 단부를 갖고 있으며 실린더 보어 내에서 왕복운동한다. 힌지기구가 러그 플레이트와 캠 플레이트 사이에 배열되어 있다. 힌지기구는, 제 1 면에 형성되어 있으며 삽입구멍 ( insertion hole ) 을 포함하는 지지부를 포함한다. 삽입구멍을 통해 핀이 삽입되고, 그 핀은 구형부와 회전가능한 롤러를 갖고 있다. 상기 구형부는 지지부로부터 구동축의 회전방향에 대해 후방쪽 방향으로 돌출해 있다. 상기 롤러는 지지부로부터 구동축의 회전방향에 대해 전방쪽 방향으로 돌출해 있다. 제 1 캠부가 제 2 면에 형성되어 있으며, 상기 구형부를 둘러싸며 안내하는 홈을 포함하고 있다. 제 2 캠부가 제 2 면에 형성되어 있으며, 상기 롤러와 접하며 안내하는 캠면을 포함하고 있다.
본 발명의 다른 태양 및 장점은 본 발명의 원리를 예로써 설명하는 이하의 설명을 첨부도면을 참조하여 살펴보면 분명해질 것이다.
모든 도면에서 동일한 부재에 동일한 도면부호를 사용하였다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변 용량 압축기 (10) 를 도 2 내지 4 를 참조하여 설명한다. 바람직한 실시예에서, 가변 용량 압축기 (10) 는 차량의 공기 조절장치의 냉동 회로에 사용된다.
도 2 는 가변 용량 압축기 (10) 의 단면도이다. 도 2 에서 좌측은 압축기 (10) 의 전방측이고, 우측은 압축기 (10) 의 후방측이다. 도 2 에서 도시된 것처럼, 압축기 (10) 는 하우징 (10a) 을 구비하고 있는데, 이 하우징은 실린더 블록 (11), 그 실린더 블록 (11) 의 전방측 단부에 고정된 전방측 하우징 (12), 및 밸브 플레이트 (13) 를 사이에 두고 실린더 블록 (11) 의 후방측 단부에 고정된 후방측 하우징 (14) 을 포함한다.
크랭크실 (15) 은 하우징 (10a) 내에서 실린더 블록 (11) 과 전방측 하우징 (12) 사이로 규정된다. 크랭크실 (15) 을 관통해 있는 구동축 (16) 이 실린더 블록 (11) 과 전방측 하우징 (12) 사이에서 회전가능하게 지지되어 있다. 구동축 (16) 은 차량의 구동원으로서 기능하는 엔진 ( 도시 안됨 ) 에 연결되어 있다. 구동축 (16) 은 엔진으로부터 동력을 받아 화살표 방향 (R) 으로 회전한다.
일반적으로 디스크형인 러그 플레이트 (17) 가 크랭크실 (15) 내에서 구동축 (16) 에 고정되어 구동축 (16) 과 일체로 회전한다. 크랭크실 (15) 안에는 캠 플레이트로서 기능하는 사판 (18) 이 수용되어 있다. 구동축 (16) 이 삽입되는 축구멍 (18a, shaft hole) 이 사판 (18) 의 중앙부를 관통해 형성되어 있다. 러그 플레이트 (17) 와 사판 (18) 사이에 힌지기구 (19) 가 배열되어 있다. 사판 (18) 은 힌지기구 (19) 에 의해 러그 플레이트 (17) 에 연결되어 있고, 축구멍 (18a) 에서는 구동축 (16) 에 의해 지지되어 있다. 사판 (18) 은 러그 플레이트 (17) 및 구동축 (16) 과 동기적으로 회전한다. 또한, 사판 (18) 은 축선 방향으로 구동축 (16) 을 따라 미끄러짐에 따라 구동축 (16) 에 대해 기울어진다.
구동축 (16) 의 축선 ( T ) 주위에는 동일한 간격으로 여러개 ( 도 2 에서는 단 하나 ) 의 실린더 보어 (27) 가 실린더 블록 (11) 을 관통하고 있다. 편두형 피스톤 (28, single-headed piston) 이 각 실린더 보어 (27) 내에서 왕복운동한다. 상기 피스톤 (28) 은 실린더 보어 (27) 의 전방측 구멍을 막고 있다. 밸브 플레이트 (13) 의 전방측이 실린더 보어 (27) 의 후방측 개구를 막고 있다. 압축실 (29) 이 실린더 보어 (27) 안에 규정된다. 압축실 (29) 의 체적은 상기 피스톤 (28) 의 왕복운동에 따라 변화한다.
상기 피스톤 (28) 은 한 쌍의 슈 (30, shoes) 에 의해 사판 (18) 의 외주부에 연결되어 있다. 흡입실 (31) 및 토출실 (40) 이 밸브 플레이트 (13) 와 후방측 하우징 (14) 사이에 규정된다. 밸브 플레이트 (13) 는 각 압축실 (29) 과 흡입실 (31) 사이에 있는 흡입포트 (32) 와 흡입밸브 (33) 를 구비하고 있다. 또한, 밸브 플레이트 (13) 는 각 압축실 (29) 과 토출실 (40) 사이에 있는 토출포트 (34) 와 토출밸브 (35) 를 구비하고 있다.
각 피스톤 (28) 이 상사점 위치에서부터 하사점 위치까지 이동함에 따라, 냉 매가스 ( 본 실시예에서는 이산화탄소 ) 가 흡입포트 (32) 및 흡입밸브 (33) 를 통해 흡입실 (31) 로부터 상응하는 압축실 (29) 로 흡입된다. 피스톤 (28) 이 하사점 위치에서부터 상사점 위치로 이동함에 따라, 압축실 (29) 내의 냉매가스는 소정의 압력으로 압축되어 토출포트 (34) 와 토출밸브 (35) 를 통해 토출실 (40) 로 토출된다.
상기 압축기 (10) 의 하우징 (10a) 에는 추기통로 (36, bleed passage), 가스공급통로 (37) 및 제어밸브 (38) 가 구비되어 있다. 추기통로 (36) 은 크랭크실 (15) 과 흡입실 (31) 을 연결한다. 가스공급통로 (37) 는 토출실 (40) 과 크랭크실 (15) 을 연결한다. 가스공급통로 (37) 내에는 종래에 공지되어 있는 제어밸브 (38) 가 배치되어 있다.
가스공급통로 (37) 를 통해 크랭크실 (15) 내로 전달되는 고압 토출가스의 양과 추기통로 (36) 를 통해 크랭크실 (15) 에서부터 빠져나오는 가스의 양 사이의 균형을 제어하도록 상기 제어밸브 (38) 의 개도 ( open amount ) 가 조절된다. 이로써 크랭크실 (15) 의 내압이 결정된다. 크랭크실 (15) 의 내압이 변하면, 크랭크실 (15) 의 내압과 압축실 (29) 의 내압 사이의 차도 또한 변한다. 이로 인해, 사판 (18) 의 경사각 ( 구동축 (16) 의 축선 ( T ) 에 수직인 면과 사판 (18) 사이의 각도 ) 이 변한다. 그 결과, 피스톤 (28) 의 스트로크, 또는 압축기 (10) 의 토출용량이 조절된다.
예컨대, 크랭크실 (15) 의 내압이 감소하면 사판 (18) 의 경사가 증가한다. 그러면 피스톤 (28) 의 스트로크가 길어지고, 압축기 (10) 의 토출용량이 증가한 다. 역으로, 크랭크실 (15) 의 내압이 증가하면 사판 (18) 의 경사가 감소한다. 그러면 피스톤 (28) 의 스트로크가 짧아지고, 압축기 (10) 의 토출용량이 감소한다.
이하에서, 힌지기구 (19) 를 설명한다.
도 2 내지 4 에 도시된 것처럼, 사판 (18) 은 러그 플레이트 (17) 쪽을 향하는 단부면 (18b) 을 구비하고 있다. 지지부 (20) 가 러그 플레이트 (17) 쪽을 향하는 단부면 (18b) 으로부터 돌출해 있다. 상기 지지부 (20) 는, 각 피스톤 (28) 을 상사점 위치로 이동시키는 사판 (18) 의 일부분 근방에 위치한다. 사판 (18) 의 이 부분을 상사점 대응위치 (P) 라고 한다. 지지부 (20) 의 선단부가 2등분되는 지지부 (20) 의 중간에 중간면 (S) 이 규정된다. 중간면 (S) 은 구동축 (16) 의 축선 (T) 과 상사점 대응위치 (P) 를 포함하는 평면에 평행하다. 중간면 (S) 은 구동축 (16) 의 회전 방향 (R) 에서 상사점 대응위치 (P) 로부터 오프셋되어 있다.
삽입구멍 (20a) 은 중간면 (S) 에 수직인 방향에서 지지부 (20) 를 관통하고 있다. 링크핀 (21) 이 지지부 (20) 의 삽입구멍 (20a) 에 끼워맞춰져서 고정되어 있다. 링크핀 (21) 은 지지부 (20) 로부터 돌출되어 있는 제 1 단부 ( 21a, 도 2 에서 우측단부 ) 와 제 2 단부 ( 21b, 도 2 에서 좌측단부 ) 를 포함한다. 제 2 단부 (21b) 는 회전방향 (R) 에서 제 1 단부 (21a) 의 앞쪽에 위치한다. 다시 말하면, 제 1 단부 (21a) 는 지지부 (20) 에서부터 구동축 (16) 의 회전 방향에 대해 후방쪽 방향으로 돌출해 있다. 또한, 제 2 단부 (21b) 는 지지부 (20) 에서부터 구동축 (16) 의 회전 방향에 대해 전방쪽 방향으로 돌출해 있다.
링크핀 (21) 의 제 2 단부 (21b) 는 원통형 롤러 ( 22, 제 2 가이드 돌출부 ) 를 회전가능하도록 지지한다. 롤러 (22) 가 링크핀 (21) 에서 떨어지는 것을 방지하기 위해, 스냅링 ( snap ring, 26 ) ( 스토퍼 ) 이 제 2 단부 (21b) 에 부착되어 있다. 제 1 가이드 돌출부 역할을 하는 구형 돌출부 (23) 가 제 1 단부 (21a) 와 일체로 형성되어 있다.
사판 (18) 의 상사점 대응위치 (P) 는 롤러 (22) 와 구형 돌출부 (23) 사이에 위치한다. 롤러 (22) ( 명확히는, 롤러 (22) 의 외측 단부면 상에 있는 면 (M1) ) 와 상사점 대응위치 (P) 사이의 거리는, 구형 돌출부 (23) ( 명확히는, 구형 돌출부 (23) 의 중심을 포함하며 지지부 (20) 의 중간면 (S) 에 평행한 면 (M2) ) 와 상사점 대응위치 (P) 사이의 거리보다 길다. 구형 돌출부 (23) 와 지지부 (20) 사이의 최소 거리는 롤러 (22) 와 지지부 (20) 사이의 최소 거리보다 길다.
러그 플레이트 (17) 는 사판 (18) 쪽을 향하는 단부면 (17a) 을 구비하고 있다. 상기 단부면 (17a) 에는 제 1 캠부 (24) 가 형성되어 있다. 제 1 캠부 (24) 는 구형 돌출부 (23) 를 안내하기 위해 비교적 길고 깊은 홈을 구비한 내면 (24a) 을 포함한다. 제 1 캠부 (24) 의 내면 (24a) 은 3방향, 즉 회전방향 (R) 의 후측, 사판 (18) 측, 그리고 러그 플레이트 (17) 측에서 구형 돌출부 (23) 를 둘러싸는 홈의 벽을 이룬다. 구동축 (16) 이 가까워질수록 러그 플레이트 (17) 의 디스크부가 멀어지도록, 제 1 캠부 (24) 의 내면 (24a) 은 경사져 있다.
러그 플레이트 (17) 의 단부면 (17a) 에는 제 2 캠부 (25) 가 형성되어 있 다. 제 2 캠부 (25) 는 회전방향 (R) 에서 제 1 캠부 (24) 의 앞쪽에 위치한다. 또한, 제 2 캠부 (25) 는 롤러 (22) 를 안내하는 캠면 (25a) 을 구비하고 있다. 구동축 (16) 이 가까워질수록 러그 플레이트 (17) 의 디스크부가 멀어지도록, 캠면 (25a) 은 경사져 있다. 제 2 캠부 (25) 에서, 캠면 (25a) 만이 롤러 (22) 쪽을 향하고 있다. 즉, 제 2 캠부 (25) 는 회전방향 (R) 에서 앞쪽으로 개방되어 있다. 다시 말해, 제 2 캠부 (25) 는 구동축 (16) 의 회전방향 (R) 에 반대되며 개방되어 있는 전방부를 포함하고 있다.
러그 플레이트 (17) 로부터 사판 (18) 에 토크가 전달되면, 제 1 캠부 (24) 의 내면 (24a) 은 구형 돌출부 (23) 에 힘을 가한다. 압축된 냉매가스로 인해 발생하는 압축 반력이, 피스톤 (28) 에서부터 사판 (18) 으로 반력의 하중 중심을 나타내는 화살표 방향 (X) 으로 편심되어 전달된다. 제 2 캠부 (25) 의 캠면 (25a) 은 롤러 (22) 를 통해 이러한 압축 반력을 대부분 수용한다.
상기 압축기 (10) 의 토출용량을 증가시키기 위해, 사판 (18) 의 경사각이 변경된다. 그러한 상태에서는, 롤러 (22) 는 제 2 캠부 (25) 의 캠면 (25a) 을 따라 구동축 (16) 으로부터 멀어지는 쪽으로 이동하고, 구형 돌출부 (23) 는 제 1 캠부 (24) 의 내면 (24a) 을 따라 구동축 (16) 으로부터 멀어지는 쪽으로 이동한다. 상기 압축기 (10) 의 토출용량을 감소시키기 위해, 사판 (18) 의 경사각이 변경된다. 그러한 상태에서는, 롤러 (22) 는 제 2 캠부 (25) 의 캠면 (25a) 을 따라 구동축 (16) 쪽으로 이동하고, 구형 돌출부 (23) 는 제 1 캠부 (24) 의 내면 (24a) 을 따라 구동축 (16) 쪽으로 이동한다. 이러한 방식으로, 제 1 및 제 2 캠부 (24, 25) 는 사판 (18) 을 안내한다.
바람직한 실시예의 압축기 (10) 는 다음과 같은 장점을 갖는다.
(1) 힌지기구 (19) 의 제 2 캠부 (25) 는 회전방향 (R) 에서 앞쪽으로 개방되어 있다. 다시 말해, 러그 플레이트 (17) 로부터 사판 (18) 으로 토크를 전달하지 않는 제 2 캠부 (25) 는 홈이 아니고, 회전방향 (R) 에서 롤러 (22) 와 접하는 벽을 갖지 않는다. 따라서, 깊은 홈을 만드는 어려운 기계가공은 단지 한 위치 또는 제 1 캠부 (24) 에서만 필요하다. 따라서, 힌지기구 (19) 의 기계가공이 단순해진다. 또한, 압축기 (10) 의 기계가공 비용이 절감된다.
게다가, 제 2 캠부 (25) 의 캠면 (25a) 은 어떠한 벽으로도 둘러싸여 있지 않다. 따라서, 캠면 (25a) 의 형상 설계는 비교적 단순하다. 따라서, 캠면 (25a) 의 외형 ( 예컨대, 미세하게 굽은 면 또는 편평한 면들의 조합 ) 은, 사판 (18) 의 경사가 바뀌더라도 압축실 (29) 의 무용부피 ( 즉, 피스톤 (28) 이 상사점 위치에 있을 때의 각 피스톤 (28) 과 밸브 플레이트 (13) 사이의 간극 ) 가 일정하게 유지되도록 설계되기 쉽다.
또한, 캠면 (25a) 주위에 벽이 없기 때문에, 링크핀 (21) 의 제 2 단부 (21b) 는 롤러 (22) 로부터 돌출해 있을 수 있다. 이로써 스냅링 (26) 의 부착이 가능해져, 제 2 단부 (21b) 로부터 롤러 (22) 가 떨어지지 않게 된다. 링크핀 (21) 의 제 2 단부 (21b) 에 롤러 (22) 를 장착한 후, 스냅링 (26) 이 제 2 단부 (21b) 에 부착된다. 이런 식으로 롤러 (22) 가 링크핀 (21) 에 용이하게 장착된다.
(2) 제 2 캠부 (25) 에서는 단지 캠면 (25a) 만이 롤러 (22) 쪽을 향하고 있다. 다시 말해, 제 2 캠부 (25) 는 캠면 (25a) 을 제외하고는 롤러 (22) 쪽을 향하는 벽을 갖고 있지 않다. 결과적으로, 롤러 (22) 와 상사점 대응위치 (P) 사이의 거리가 극대화될 수 있다. 다시 말해, 롤러 (22) ( 면 M1 ) 와 구형 돌출부 (23) ( 면 M2 ) 사이의 거리, 결국 제 1 캠부 (24) 와 제 2 캠부 (25) 사이의 거리가 길다. 따라서, 러그 플레이트 (17) 가 사판 (18) 을 안정적으로 지지한다. 그러므로, 피스톤 (28) 에서부터 사판 (18) 으로 압축 반력 (X) 이 편심되어 전달되더라도, 사판이 기울어져 토출용량을 변화시키는 방향과 다른 방향으로 사판 (18) 이 기울어지지 않는다. 또한, 힌지기구의 미끄럼저항이 감소되고, 압축기 (10) 의 토출용량 제어가능성이 향상된다.
(3) 링크핀 (21) 은 롤러 (22) 를 회전가능하게 지지하고 있다. 따라서, 롤러 (22) 는 제 2 캠부 (25) 의 캠면 (25a) 을 따라 원활하게 움직일 수 있다. 이로써, 압축기 (10) 의 토출용량 제어가능성이 향상된다.
(4) 압축 반력 (X) 을 받는 롤러 (22) 가 지지부 (20) 근방에 위치한다. 이로써 압축 반력 (X) 에 의해 생성되어 롤러 (22) 에서부터 링크핀 (21) 으로 가해지는 응력이 감소된다. 따라서, 링크핀 (21) 의 내구성이 향상된다. 토크 전달 동안 구형 돌출부 (23) 에 가해지는 하중은 작다. 따라서, 토크 전달 동안 링크핀 (21) 에 가해지는 응력이 작다. 그러므로, 구형 돌출부 (23) 가 지지부 (20) 와 분리되어 있더라도, 링크핀 (21) 의 내구성은 영향을 받지 않는다.
(5) 차량의 공기 조절장치용 냉매로서 이산화탄소가 사용된다. 프레온 냉매를 사용할 때보다 이산화탄소 냉매를 사용할 때 사판 (18) 에 작용하는 압축 반력 (X) 이 더 크다는 것이 실험을 통해 확인되었다. 또한, 압축 반력 (X) 이 사판 (18) 의 구형부에 작용하는 것이 실험을 통해 확인되었다.
바람직한 실시예에서, 롤러 (22) 는 상사점 대응위치 (P) 로부터 분리되어 있다. 또한, 롤러 (22) ( 면 M1 ) 와 구형 돌출부 (23) ( 면 M2 ) 사이의 거리, 결국 제 1 캠부 (24) 와 제 2 캠부 (25) 사이의 거리가 길다. 따라서, 이산화탄소 냉매 가스를 압축하는 압축기 (10) 에서, 힌지기구 (19) 와 러그 플레이트 (17) 는 사판 (18) 에 작용하는 압축 반력 (X) 을 바람직한 방식으로 수용한다. 또한, 사판이 기울어져 토출용량을 변화시키는 방향과 다른 방향으로 사판 (18) 이 기울어지지 않는다. 따라서, 상기 압축기 (10) 는 이산화탄소 냉매 가스를 압축하기에 적절하다.
당업자에게 있어 본 발명이 보호범위에서 벗어나지 않고 여러가지 다른 형태로 실시될 수 있음은 자명하다. 특히, 본 발명은 이하의 형태로 실시될 수 있다.
도 5 에 도시된 것처럼, 힌지기구 (19) 의 롤러 (22) 는 구형일 수 있다. 이 경우, 캠면 (25a) 은 구형 롤러 (22) 에 상응하게 안쪽으로 굽어 있을 수 있다. 안쪽으로 굽은 캠면 (25a) 은 제 1 캠부 (24) 의 내면 (24a) 에 의해 형성된 홈 ( 좀더 명확히는, 캠면 (25a) 의 단면에 의해 형성된 호 ) 보다 더 많이 얕을 수 있다. 따라서, 상기한 바람직한 실시예의 장점 (1) 처럼, 힌지기구 (19) 가 용이하게 기계가공된다.
도 6 에서는, 힌지기구 (19) 의 구형 돌출부 (23) 가 제거되었다. 이 경우, 링크핀 (21) 의 제 1 단부 (21a) 가 제 1 안내 돌출부로서 기능한다. 제 1 캠부 (24) 는 링크핀 (21) 의 제 1 단부 (21a) 가 삽입되는 긴 안내구멍 (24b) 을 포함하고 있다. 제 1 캠부 (24) 는 러그 플레이트 (17) 에서부터 사판 (18) 으로 토크를 전달하기 위해 지지부 (20) 에 직접 접해 있다.
도 3 에서 분명한 것처럼, 링크핀 (21) 의 구형 돌출부 (23) 의 직경은 지지부 (20) 의 삽입구멍 (20a) 의 직경보다 더 크다. 대신, 도 7 에 도시된 것처럼, 구형 돌출부 (23) 의 직경은 삽입구멍 (20a) 의 직경보다 더 작다. 이로 인해, 구형 돌출부 (23) 를 포함하는 링크핀 (21) 이 단일 로드 재료에서부터 컷아웃될 수 있다. 구형 돌출부 (23) 와 링크핀 (21) 이 일체로 형성되기 때문에, 힌지기구 (19) 를 형성하는 부품의 수가 줄어든다.
삽입구멍 (20a) 보다 작은 직경을 갖는 구형 돌출부 (23) 는 삽입구멍 (20a) 을 통해 삽입될 수 있다. 좀더 명확히는, 링크핀 (21) 과 사판 (18) 을 연결할 때, 링크핀 (21) 은 제 1 단부 (21a) 로부터 지지부 (20) 의 삽입구멍 (20a) 을 통해 삽입될 수 있다. 도 7 의 실시예에 있어서, 롤러 (22) 가 떨어지는 것을 방지하기 위해서, 제 2 단부 (21b) 의 가장자리에는 플랜지 (21c) 가 링크핀 (21) 과 일체로 형성되어 있다. 따라서, 링크핀 (21) 과 분리되어 있는 스냅링 (26) ( 도 3 참조 ) 이 필요하지 않다. 이로써 힌지기구 (19) 를 형성하는 부품의 수가 줄어든다.
제 2 캠부 (25) 의 캠면 (25a) 은 롤러 (22) 를 향해 바깥쪽으로 굽어있을 굽어 있을 수 있다.
롤러 (22) 는 지지부 (20) 를 향해 연장되어 있을 수 있고, 지지부 (20) 는 롤러 (22) 가 연장된 양만큼 좁아질 수 있다.
링크핀 (21) 의 구형 돌출부 (23) 는 회전가능하게 지지될 수 있다. 사판 (18) 의 경사각이 변경되면, 구형 돌출부 (23) 가 제 1 캠부 (24) 의 내면 (24a) 을 따라 이동한다. 즉, 제 1 안내 돌출부는 롤러일 수 있다.
도 2 내지 도 7 의 실시예에서는, 힌지기구 (19) 의 제 2 안내 돌출부로서 롤러 (22) 가 사용된다. 대신, 제 2 안내 돌출부는 회전하지 않도록 지지부에 고정될 수 있다.
힌지기구 (19) 의 지지부 (20) ( 구체적으로는, 중간면 (S) ) 가 상사점 대응위치 (P) 와 일직선으로 형성될 수 있다.
롤러 (22) 와 지지부 (20) 사이의 거리와 구형 돌출부 (23) 와 지지부 (20) 사이의 거리는 동일할 수 있다.
도 2 내지 도 7 의 실시예에서, 본 발명은 사판형 가변 용량 압축기 (10) 에 적용되었다. 대신, 본 발명은 요동 ( wobble ) 형 가변 용량 압축기에도 적용될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 차량의 공기 조절장치의 냉매로서 이산화탄소가 사용되었다. 그러나, 프레온 냉매가 대신 사용될 수 있다. 다시 말해, 본 발명은 프레온이 냉매 가스로서 사용되는 가변 용량 압축기에 적용될 수 있다.
본 예와 실시예는 제한적이 아니고 설명적인 것으로 인식되어야 하고, 본 발 명은 본 명세서의 살세한 설명으로 제한되지 않고, 청구범위의 보호범위 및 균등범위 내에서 변형될 수 있다.
본 발명의 압축기는 다음과 같은 장점을 갖는다.
(1) 깊은 홈을 만드는 어려운 기계가공은 단지 한 위치 또는 제 1 캠부에서만 필요하다. 따라서, 힌지기구의 기계가공이 단순해지고, 압축기의 기계가공 비용이 절감된다. 게다가, 제 2 캠부의 캠면은 어떠한 벽으로도 둘러싸여 있지 않아서, 캠면의 형상 설계는 비교적 단순하다.
(2) 롤러와 상사점 대응위치 사이의 거리가 극대화될 수 있으므로, 러그 플레이트가 사판을 안정적으로 지지한다. 또한, 힌지기구의 미끄럼저항이 감소되고, 압축기 (10) 의 토출용량 제어가능성이 향상된다.
(3) 롤러는 제 2 캠부의 캠면을 따라 원활하게 움직일 수 있으므로, 압축기의 토출용량 제어가능성이 향상된다.
(4) 압축 반력을 받는 롤러가 지지부 근방에 위치함으로써, 압축 반력에 의해 생성되어 롤러에서부터 링크핀으로 가해지는 응력이 감소되어, 링크핀의 내구성이 향상된다.

Claims (16)

  1. 러그 플레이트로부터 캠 플레이트로 구동축의 회전을 전달하고, 캠 플레이트가 회전하여 가스를 압축할 때 피스톤을 왕복운동시키며, 캠 플레이트의 경사각을 변경하여 토출용량을 변화시키는 압축기로서,
    러그 플레이트와 캠 플레이트 사이에 배열된 힌지기구를 포함하며, 상기 힌지기구는
    캠 플레이트에 형성되어 있는 지지부,
    상기 지지부로부터 구동축의 회전방향에 대해 후방쪽 방향으로 돌출해 있는 제 1 안내 돌출부,
    상기 지지부로부터 구동축의 회전방향에 대해 전방쪽 방향으로 돌출해 있는 제 2 안내 돌출부,
    제 1 안내 돌출부를 둘러싸면서 러그 플레이트에 형성되어 있으며 제 1 안내 돌출부를 안내하기 위한 제 1 캠부, 및
    러그 플레이트에 형성되어 있으며, 제 2 안내 돌출부와 접하며 제 2 안내 돌출부를 안내하는 캠면을 갖고 있는 제 2 캠부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 캠부는 구동축의 회전방향에 반대되며 개방되어 있는 전방부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 피스톤이 상사점 위치로 이동하고, 상기 캠 플레이트는 제 1 안내 돌출부와 제 2 안내 돌출부 사이에 위치하여 피스톤을 상사점위치로 이동시키는 부분을 포함하며, 제 2 돌출부의 외측 단부면 상에 있는 면과 상기 부분 사이의 거리가 제 1 안내 돌출부의 중심을 포함하며 지지부의 중간면에 평행한 면과 상기 부분 사이의 거리보다 더 큰 것을 특징으로 하는 압축기.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 힌지기구는 구동축을 가로지르는 축선을 따라 지지부로부터 돌출해 있는 핀부를 더 포함하고, 상기 제 2 안내 돌출부는 상기 핀부에 의해 회전가능하게 지지되는 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 지지부는 삽입구멍을 포함하고, 상기 힌지기구는 상기 지지부의 삽입구멍을 통해 삽입되는 핀을 포함하며, 상기 핀은, 제 1 안내부를 규정하는 구형부를 지닌 제 1 단부 및 핀부를 규정하는 제 2 단부를 가지며, 상기 구형부의 직경이 상기 삽입구멍의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 압축기.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 구형부는 상기 핀과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 핀은 롤러가 핀에서 떨어지는 것을 방지하기 위해 제 2 단부에 일체로 형성되어 있는 스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 핀부는 상기 롤러에서부터 돌출해 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 안내 돌출부와 상기 지지부 사이의 최소 거리가 상기 제 1 안내 돌출부와 상기 지지부 사이의 최소 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 압축기.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 공기 조절장치용 이산화탄소 냉매 가스를 압축하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 캠부는 상기 제 1 안내 돌출부를 안내하기 위한 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 캠부는 상기 제 1 안내 돌출부를 안내하기 위한 긴 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 안내 돌출부는 상기 지지부로부 터 구동축의 회전방향에 대해 제 2 안내 돌출부로부터 후방쪽으로 돌출해 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
  14. 하우징,
    그 하우징에 형성되어 있는 실린더 보어,
    하우징 내에서 회전가능하게 지지되어 있는 구동축,
    구동축에 연결되어 그 구동축과 일체로 회전하는 러그 플레이트,
    구동축에 의해 기울어진 상태에서 지지되어 있으며, 상기 러그 플레이트쪽을 향하는 제 1 면을 갖고 있는 캠 플레이트,
    캠 플레이트에 연결되어 있는 단부를 갖고 있으며 실린더 보어 내에서 왕복운동하는 피스톤, 및
    러그 플레이트와 캠 플레이트 사이에 배열되어 있는 힌지기구를 포함하는 압축기로서,
    상기 러그 플레이트는 상기 캠 플레이트의 제 1 면쪽을 향하는 제 2 면을 갖고 있고,
    상기 힌지기구는
    제 1 면에 형성되어 있는 지지부,
    상기 지지부로부터 구동축의 회전방향에 대해 후방쪽 방향으로 돌출해 있는 제 1 안내 돌출부,
    상기 지지부로부터 구동축의 회전방향에 대해 전방쪽 방향으로 돌출해 있는 제 2 안내 돌출부,
    제 1 안내 돌출부를 둘러싸면서 제 2 면에 형성되어 제 1 안내 돌출부를 안내하는 제 1 캠부, 및
    제 2 안내 돌출부와 접하며 제 2 안내 돌출부를 안내하기 위한 캠면을 갖고 있으며, 제 2 면에 형성되어 있는 제 2 캠부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  15. 하우징,
    그 하우징에 형성되어 있는 실린더 보어,
    하우징 내에서 회전가능하게 지지되어 있는 구동축,
    구동축에 연결되어 그 구동축과 일체로 회전하는 러그 플레이트,
    구동축에 의해 기울어진 상태에서 지지되어 있으며, 상기 러그 플레이트쪽을 향하는 제 1 면을 갖고 있는 캠 플레이트,
    캠 플레이트에 연결되어 있는 단부를 갖고 있으며 실린더 보어 내에서 왕복운동하는 피스톤, 및
    러그 플레이트와 캠 플레이트 사이에 배열되어 있는 힌지기구를 포함하는 압축기로서,
    상기 러그 플레이트는 상기 캠 플레이트의 제 1 면쪽을 향하는 제 2 면을 갖고 있고,
    상기 힌지기구는
    제 1 면에 형성되어 있으며 삽입구멍을 포함하는 지지부,
    삽입구멍을 통해 삽입되며, 구형부와 회전가능한 롤러를 갖고 있는 핀,
    제 2 면에 형성되어 있으며, 상기 구형부를 둘러싸면서 안내하는 홈을 포함하는 제 1 캠부, 및
    제 2 면에 형성되어 있으며, 상기 롤러와 접하며 상기 롤러를 안내하는 캠면을 포함하는 제 2 캠부를 포함하며,
    상기 구형부는 지지부로부터 구동축의 회전방향에 대해 후방쪽 방향으로 돌출해 있고, 상기 롤러는 지지부로부터 구동축의 회전방향에 대해 전방쪽 방향으로 돌출해 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
  16. 제 15 항에 있어서, 구동축이 가까워짐에 따라 상기 제 2 면이 멀어지도록 상기 홈 및 상기 캠면이 경사진 것을 특징으로 하는 압축기.
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