KR102056117B1 - 가변 사판식 압축기 구동부 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 로터와 허브 사이에 끼인 이물질이 사판의 경사각이 변경되면서 슬롯부로 이동되고, 슬롯부로 이동된 이물질이 허브의 제1 허브암부의 내측면 또는 제2 허브암부의 내측면의 어느 한 곳 또는 모두에 구동축의 길이방향을 따라 형성된 그루브를 따라 원심력에 의해 슬롯부에서 배출됨에 따라, 이물질에 의해 순간적으로 사판의 경사각이 변경되지 않아 사판의 냉매 토출량이 제어되지 않는 상태를 방지하여 가변 사판식 압축기의 신뢰성을 증대시키고, 공조장치의 원활한 작동을 유지할 수 있는 가변 사판식 압축기 구동부에 관한 것이다.

Description

가변 사판식 압축기 구동부{Driving unit in variable swash plate compressor}
본 발명은 가변 사판식 압축기 구동부에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 로터와 허브 사이에 끼인 이물질이 사판의 경사각이 변경되면서 슬롯부로 이동되고, 슬롯부로 이동된 이물질이 허브의 제1 허브암부의 내측면 또는 제2 허브암부의 내측면의 어느 한 곳 또는 모두에 구동축의 길이방향을 따라 형성되는 그루브를 따라 원심력에 의해 슬롯부에서 배출됨에 따라, 이물질에 의해 순간적으로 사판의 경사각이 변경되지 않아 냉매 토출량이 제어되지 않는 상태를 방지할 수 있는 가변 사판식 압축기 구동부에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차에는 실내의 냉난방을 위한 공조장치(Air Conditioning; A/C)가 설치된다. 이러한 공조장치는 냉방시스템의 구성으로서 증발기로부터 인입된 저온 저압의 기상 냉매를 고온 고압의 기상 냉매로 압축시켜 응축기로 보내는 압축기를 포함하고 있다.
압축기는 압축 방식에 따라 피스톤의 왕복운동에 의해 냉매를 압축하는 왕복식 및 회전운동에 의해 압축을 수행하는 회전식이 있다. 왕복식에는 구동원의 전달방식에 따라 크랭크를 사용하여 복수개의 피스톤으로 전달하는 크랭크식, 사판이 설치된 회전축으로 전달하는 사판식 등이 있다. 회전식에는 회전하는 로터리축과 베인을 사용하는 베인 로터리식, 선회 스크롤과 고정 스크롤을 사용하는 스크롤식이 있다.
상술한 왕복식 압축기 중 사판식 압축기는 엔진의 구동력으로 회전축이 회전되면서 사판을 회전시키고, 이러한 사판의 회전에 따라 피스톤이 왕복이동되도록 하여 냉매를 압축하도록 형성된다.
일반적으로 가변용량형 사판식 압축기는 사판식 압축기에서 사판이 압축용량에 따라 사판의 경사각의 변화가 가능하도록 구성되는 압축기를 의미한다.
도 1은 종래 가변 사판식 압축기의 단면도를 나타낸다. 도 1을 참조하여 종래 가변 사판식 압축기의 개략적인 구성을 설명한다.
실린더 블록(10)은 압축기(1)의 외관과 골격의 일부를 형성한다. 실린더 블록의 중앙을 관통하여 센터 보어(12)가 형성된다. 센터 보어(12)에 회전축(40)이 회전가능하게 설치된다. 센터 보어(12)를 둘러서 방사상으로 실린더 블록(10)을 관통하도록 다수개의 실린더 보어(11)가 형성된다. 실린더 보어(11)의 내부에 피스톤(13)이 직선 왕복 운동 가능하도록 설치된다. 바람직하게는 피스톤(13)은 원기둥 형상으로 형성되고, 실린더 보어(11)는 피스톤(13)의 형상에 대응되도록 원통형 공간으로 형성된다. 이에 따라 피스톤(13)이 실린더 보어(11)의 내부를 직선 왕복 운동하면서 흡입실(31)을 통해 흡입되는 냉매를 압축하게 된다.
실린더 블록(10)의 일단에 전방 하우징(20)이 설치된다. 전방 하우징(20)은 실린더 블록(10)과 마주보는 쪽이 요입되어, 실린더 블록(10)과 함께 내부에 크랭크실(21)을 형성한다. 크랭크실(21)은 외부와 기밀이 유지된다.
전방 하우징(20)의 일측에 풀리(60)가 회전가능하게 설치된다. 풀리(60)는 엔진의 구동력을 전달받아 회전축을 회전시키는 기능을 수행한다.
실린더 블록(10)의 타단, 즉 실린더 블록(10)을 중심으로 전방 하우징(20)과 마주하도록 후방 하우징(30)이 설치된다. 후방 하우징(30)에는 내부에 형성되는 원형의 구획벽에 의해 내측에는 흡입유로(33)를 통해 흡입포트(32)와 연통되도록 흡입실(31)이 형성된다. 이러한 흡입실(31)은 실린더 보어(11)의 내부로 압축될 냉매를 전달하는 기능을 수행한다. 또한, 후방 하우징(30)에는 내부에 형성되는 원형의 구획벽에 의해 외측에 토출실(34)이 형성된다. 이러한 토출실(34)은 압축된 냉매를 압축기의 외부로 토출하기 전에 임시로 저장하는 기능을 수행한다.
센터 보어(12), 전방 하우징(20)의 크랭크실(21)을 관통하여 회전가능하게 회전축(40)이 설치된다. 회전축(40)은 엔진에서 전달되는 구동력에 의해 회전된다. 회전축(40)에는 로터(41)가 설치된다. 로터(41)는 회전축(40)의 중앙을 관통하고, 회전축(40)과 일체로 회전되게 크랭크실(21) 내에 설치된다. 로터(41)는 대략 원판 형상으로 회전축(40)에 고정 설치되고, 로터(41)의 일면에 로터암(42)이 돌출되게 형성된다.
사판(44)이 슈(45)에 의해 회전축(40)에 연결되도록 설치된다. 사판(44)은 로터(41)와 힌지결합되어 로터(41)와 함께 회전한다. 이러한 사판(44)은 회전축(40)에 각도가 가변되도록 설치되며, 회전축(40)의 길이방향에 대해 직교한 상태와 회전축(40)에 대해 소정의 각도로 기울어지게 설치된 상태 사이의 위치로 설치된다.
또한, 회전축(40)에는 코일스프링인 반경사 스프링(43)이 회전축(40)을 감싸도록 설치된다. 반경사 스프링(43)은 로터(41)와 사판(44) 사이에서 탄성력을 발휘한다. 즉, 반경사 스프링(43)은 사판(44)의 경사각이 작아지는 방향으로 탄성력을 작용하고, 압축기(1)의 작동이 중지되었을 때에 사판(44)에 작용하는 힘을 흡수하는 기능을 수행한다.
실린더 블록(10)과 후방 하우징(30) 사이에 냉매의 유동을 제어하기 위한 밸브어셈블리(50)가 설치된다.
이러한 가변 사판식 압축기는 공조장치 스위치의 온/오프(on/off)에 따라 구동되는데, 압축기가 구동되면 증발기의 온도가 하강하게 되고, 압축기가 정지되면 증발기의 온도가 상승하게 된다. 사판식 압축기는 공조장치 스위치가 켜지는 경우(on)에는, 피스톤과 회전축 및 사판의 상대운동에 따라 고안 고압의 냉매를 압축기 외부의 응축기로 토출시킨다. 공조장치 스위치가 꺼지는 경우(off)에는 반경사 스프링의 탄성복원력에 따라 사판이 원위치로 복귀되면서 크랭크실에 있는 냉매가 흡입실로 이동하게 된다.
공조장치(A/C)는 운전자가 공조장치의 원하는 온도에 따라 각각 상이한 토출압력과 토크로 냉매를 압축기의 외부로 토출해야 한다. 그러나, 사판의 경사각이 변경될 때 이물질에 의해 사판의 경사각이 변하지 않는 상태가 발생하는 문제점이 있었다.
사판의 경사각이 원하는 상태로 원하는 시점에 변하지 않는 경우에, 냉매 토출량이 원하는 토출압력과 토크를 갖도록 토출되지 않아 가변 사판식 압축기의 신뢰성이 저감되고, 공조장치에서 토출되는 냉매의 토출온도가 운전자가 원하지 않는 온도보다 낮아지게 되어 공조장치가 원하는 상태로 제어되지 않아 공조장치의 냉각효율이 감소하는 문제점이 있었다.
대한민국 특허공개공보 제10-2011-0058017호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 로터와 허브 사이에 끼인 이물질이 사판의 경사각이 변경되면서 슬롯부로 이동되고, 슬롯부로 이동된 이물질이 허브의 제1 허브암부의 내측면 또는 제2 허브암부의 내측면의 어느 한 곳 또는 모두에 구동축의 길이방향을 따라 형성된 그루브를 따라 원심력에 의해 슬롯부에서 배출됨에 따라, 이물질에 의해 순간적으로 사판의 경사각이 변경되지 않아 사판의 냉매 토출량이 제어되지 않는 상태를 방지하여 가변 사판식 압축기의 신뢰성을 증대시키고, 공조장치의 원활한 작동을 유지할 수 있는 가변 사판식 압축기 구동부를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변 사판식 압축기 구동부는 엔진 동력을 전달받아 회전되는 구동축(200); 외관을 형성하는 본체부(310)와 상기 본체부(310)의 일측에서 돌출되도록 형성되는 로터암부(320), 및 상기 로터암부(320)의 일부에 형성된 슬롯부(330)를 구비하고, 상기 구동축(200)과 일체로 회전하도록 상기 구동축(200)에 삽입 설치되는 로터(300); 외관을 형성하는 본체부(410)와 상기 본체부(410)의 일측에 돌출 형성되는 제1 허브암부(420), 상기 제1 허브암부(430)에 평행하도록 상기 본체부(410)의 일측에 돌출 형성되는 제2 허브암부(430)을 구비하고, 상기 로터(300)의 일측에 상기 로터(300)에 대해 선회하도록 상기 구동축(200)에 삽입 설치되는 허브(400); 상기 허브(400)의 상기 제1 허브암부(420)와 상기 제2 허브암부(430), 및 상기 로터(300)의 로터암부(320)를 상기 슬롯부(330)를 따라 선회가능하도록 연결하는 힌지핀(500); 상기 구동축(200)에 대해 전후진 이동가능하고, 경사각이 조절되도록 상기 허브(400)의 본체부(410)의 외주면에 삽입 설치되는 사판(600); 및상기 사판(600)의 경사각이 변경되면서 이물질을 배출하기 위해, 상기 제1 허브암부(420)의 내측면(422) 또는 상기 제2 허브암부(430)의 내측면(432) 중 어느 한곳에 상기 구동축(200)의 길이방향을 따라 형성되는 그루브(700);를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 가변 사판식 압축기 구동부의 바람직한 다른 실시예에서, 가변 사판식 압축기 구동부의 그루브(700)는 상기 제1 허브암부(420)의 관통홀(423) 또는 상기 제2 허브암부(430)의 관통홀(433)을 통과하도록 상기 제1 허브암부(420)의 내측면(422) 또는 상기 제2 허브암부(430)의 내측면(432) 중 어느 한곳에 상기 구동축(200)의 길이방향을 따라 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 가변 사판식 압축기 구동부의 바람직한 다른 실시예에서, 가변 사판식 압축기 구동부의 그루브(700)는 상기 구동축(200)에 대해 평행하도록, 상기 제1 허브암부(420)의 내측면(422) 또는 상기 제2 허브암부(430)의 내측면(432) 중 한 곳에 상기 구동축(200)의 길이방향을 따라 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 가변 사판식 압축기 구동부의 바람직한 다른 실시예에서, 가변 사판식 압축기 구동부의 그루브(700)는 상기 로터(300)의 로터암부(320)에서 상기 사판(600) 방향으로 상기 구동축(200)에 대해 하향 경사를 갖도록, 상기 제1 허브암부(420)의 내측면(422) 또는 상기 제2 허브암부(430)의 내측면(432) 중 어느 한 곳에 상기 구동축(200)의 길이방향을 따라 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 가변 사판식 압축기 구동부의 바람직한 다른 실시예에서, 가변 사판식 압축기 구동부의 그루브(700)는 상기 제1 허브암부(420)의 내측면(422) 및 상기 제2 허브암부(430)의 내측면(432)에 서로 대칭되도록 상기 구동축(200)의 길이방향을 따라 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 가변 사판식 압축기 구동부의 바람직한 다른 실시예에서, 가변 사판식 압축기 구동부의 그루브(700)는 상기 그루브(700)의 폭(W)이 3mm 이하가 되도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 가변 사판식 압축기 구동부의 바람직한 다른 실시예에서, 가변 사판식 압축기 구동부의 그루브(700)는 상기 그루브(700)의 길이(L)가 상기 제1 허브암부(420)의 길이(L1) 및 상기 제2 허브암부(430)의 길이(L2) 보다 작게 형성될 수 있다.
본 발명에 의한 가변 사판식 압축기 구동부는 로터와 허브 사이에 끼인 이물질이 사판의 경사각이 변경되면서 슬롯부로 이동되고, 슬롯부로 이동된 이물질이 허브의 제1 허브암부의 내측면 또는 제2 허브암부의 내측면의 어느 한 곳 또는 모두에 구동축의 길이방향을 따라 형성된 그루브를 따라 원심력에 의해 슬롯부에서 용이하게 배출됨에 따라, 이물질에 의해 순간적으로 사판의 경사각이 변경되지 않는 상태를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 사판식 압축기 구동부는 이물질에 의해 순간적으로 사판의 경사각이 변경되지 않는 상태를 방지함에 따라 냉매 토출량을 원하는 상태로 제어할 수 있어, 가변 사판식 압축기의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 본 발명에 의한 사판식 압축기 구동부는 가변 사판식 압축기의 신뢰도 향상에 따라 공조장치의 원활한 제어가 가능하고, 이에 따라 공조장치의 냉각효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 가변 사판식 압축기의 단면도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 사판식 압축기 구동부의 사시도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 사판식 압축기 구동부에서 로터와 사판이 제거된 상태에서 측면도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가변 사판식 압축기 구동부에서 로터와 사판이 제거된 상태에서 측면도를 나타낸다.
도 5는 사판이 최대 경사각일 때에 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 사판식 압축기 구동부의 측면도를 나타낸다.
도 6은 사판이 최소 경사각일 때에 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 사판식 압축기 구동부의 측면도를 나타낸다.
도 7은 종래 이물질이 끼인 상태에서 토출압력과 토크의 변화상태를 나타내는 그래프이다.
도 8은 이물질이 끼인 상태에서 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 사판식 압축기 구동부를 구비한 가변 사판식 압축기에서 토출압력과 토크의 변화상태를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 부호를 가지도록 하고 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 사판식 압축기 구동부의 사시도를 나타내고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 사판식 압축기 구동부에서 로터와 사판이 제거된 상태에서 측면도를 나타내고, 도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가변 사판식 압축기 구동부에서 로터와 사판이 제거된 상태에서 측면도를 나타낸다. 도 5는 사판이 최대 경사각일 때에 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 사판식 압축기 구동부의 측면도를 나타내고, 도 6은 사판이 최소 경사각일 때에 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 사판식 압축기 구동부의 측면도를 나타낸다. 도 7은 종래 이물질이 끼인 상태에서 토출압력과 토크의 변화상태를 나타내는 그래프이고, 도 8은 이물질이 끼인 상태에서 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 사판식 압축기 구동부를 구비한 가변 사판식 압축기에서 토출압력과 토크의 변화상태를 나타내는 그래프이다.
도 2 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 사판식 압축기 구동부의 이물질 배출장치(100)를 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 사판식 압축기 구동부의 이물질 배출장치(100)는 구동축(200), 로터(300), 허브(400), 힌지핀(500), 사판(600), 및 그루브(700)로 이루어진다.
가변 사판식 압축기의 구동원리는 전체적으로 도 1에 도시된 상태 및 상술한 설명과 동일하므로, 이하에서는 가변 사판식 압축기 구동부의 이물질 배출구조에 대한 특징을 중점으로 설명한다.
구동축(200)은 엔진의 동력을 전달받아 회전한다. 더욱, 상세하게는 구동축(200)은 엔진 동력을 전달받아 회전하는 풀리에 의해 회전한다.
로터(300)는 구동축(200)과 일체로 회전하도록 구동축(200)에 삽입 설치된다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 로터(300)는 본체부(310), 로터암부(320), 및 슬롯부(330)로 이루어진다.
로터(300)의 본체부(310)는 로터(300)의 외관을 형성한다. 로터(300)의 로터암부(320)가 본체부(310)의 일측에 돌출되도록 형성된다. 로터(300)의 슬롯부(330)가 로터암부(320)의 일부에 형성된다. 바람직하게는, 슬롯부(330)는 구동축(200)에 대해 소정의 각도를 갖도록 로터암부(320)를 관통하여 형성된다.
허브(400)가 로터(300)의 일측에 상기 로터(300)에 대해 선회하도록 상기 구동축(200)에 삽입 설치된다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 허브(400)는 본체부(410), 제1 허브암부(420), 및 제2 허브암부(430)로 이루어진다.
허브(400)의 본체부(410)는 허브(400)의 외관을 형성한다. 허브(400)의 제1 허브암부(420)는 본체부(410)의 일측에서 돌출 형성된다. 허브(400)의 제2 허브암부(430)는 제1 허브암부(430)에 평행하도록 본체부(410)의 일측에 돌출 형성된다. 바람직하게는 제1 허브암부(420)의 내측면(422)와 제2 허브암부(430)의 내측면(432)이 로터암부(320)의 외측면에 각각 접촉하도록 제1 허브암부(420)와 제2 허브암부(430)가 허브(400)의 본체부(410)에 형성된다.
힌지핀(500)이 허브(400)의 제1 허브암부(420)와 제2 허브암부(430), 및 터(300)의 로터암부(320)를 슬롯부(330)를 따라 선회가능하도록 연결한다. 즉, 힌지핀(500)에 의해 허브(400)가 로터(300)의 슬롯부(330)를 따라 선회가능하도록 연결되고, 이에 따라 후술하는 사판(600)의 경사각이 최대 경사각과 최소 경사각을 갖도록 조절된다.
사판(600)은 구동축(200)에 대해 전후진 이동가능하면서 사판(600)의 경사각이 조절되도록 허브(400)의 본체부(410)의 외주면에 삽입 설치된다.
도 5에 도시된 것처럼, 힌지핀(500)이 허브(400)의 제1 허브암부(420)와 제2 허브암부(430), 및 터(300)의 로터암부(320)를 슬롯부(330)를 따라 선회가능하도록 연결된 상태에서 힌지핀(500)이 슬롯부(330)의 상단에 위치하게 되면 사판(600)의 경사각이 최대가 된다.
도 6에 도시된 것처럼, 힌지핀(500)이 허브(400)의 제1 허브암부(420)와 제2 허브암부(430), 및 터(300)의 로터암부(320)를 슬롯부(330)를 따라 선회가능하도록 연결된 상태에서 힌지핀(500)이 슬롯부(330)의 하단에 위치하게 되면 사판(600)의 경사각이 최소가 된다.
사판(600)의 경사각이 변경되면서 로터(300)와 허브(400) 사이에 유입된 이물질을 배출하기 위해, 그루브(700)가 제1 허브암부(420)의 내측면(422) 또는 제2 허브암부(430)의 내측면(432) 중 어느 한곳에만 구동축(200)의 길이방향을 따라 형성된다.
또한, 도 3과 도 5 내지 도 6에 도시된 것처럼, 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따르면 사판(600)의 경사각이 변경되면서 로터(300)와 허브(400) 사이에 유입된 이물질을 더욱 신속하고 원활하게 배출하기 위해, 그루브(700)가 제1 허브암부(420)의 내측면(422) 및 제2 허브암부(430)의 내측면(432) 모두에 구동축(200)의 길이방향을 따라 형성될 수 있다.
도 3에 도시된 것처럼, 그루브(700)는 제1 허브암부(420)의 관통홀(423) 또는 제2 허브암부(430)의 관통홀(433)을 통과하도록 제1 허브암부(420)의 내측면(422) 또는 상기 제2 허브암부(430)의 내측면(432) 중 어느 한곳에만 구동축(200)의 길이방향을 따라 형성될 수 있다. 즉, 로터(300)가 회전중이기 때문에 그루브(700)가 제1 허브암부(420)의 관통홀(423) 또는 제2 허브암부(430)의 관통홀(433)을 통과하도록 형성되면, 로터(300)와 허브(400) 사이에 유입된 이물질은 로터(300)의 슬롯부(330)로 사판(600)의 경사각이 변경되면서 이동되고, 이에 따라 제1 허브암부(420)의 관통홀(423) 또는 제2 허브암부(430)의 관통홀(433)을 통과하도록 제1 허브암부(420)와 제2 허브암부(430)의 한쪽 내측면에 형성된 그르부(700)를 통해 더욱 용이하게 이물질이 슬롯부(330)의 외부로 배출되게 된다.
또한, 도 3과 도 5 내지 도 6에 도시된 것처럼, 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따르면 로터(300)와 허브(400) 사이에 유입된 이물질을 더욱 신속하고 원활하게 배출하기 위해, 그루브(700)가 제1 허브암부(420)의 관통홀(423) 또는 제2 허브암부(430)의 관통홀(433)을 통과하도록 제1 허브암부(420)의 내측면(422) 및 제2 허브암부(430)의 내측면(432) 모두에 구동축(200)의 길이방향을 따라 형성될 수 있다.
도 3에 도시된 것처럼, 그루브(700)는 구동축(200)에 대해 평행하도록, 제1 허브암부(420)의 내측면(422) 또는 제2 허브암부(430)의 내측면(432) 중 한 곳에 구동축(200)의 길이방향을 따라 형성된다.
또한, 도 3과 도 5 내지 도 6에 도시된 것처럼, 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따르면 로터(300)와 허브(400) 사이에 유입된 이물질을 더욱 신속하고 원활하게 배출하기 위해, 그루브(700)는 구동축(200)에 대해 평행하도록, 제1 허브암부(420)의 내측면(422) 및 제2 허브암부(430)의 내측면(432) 모두에 구동축(200)의 길이방향을 따라 형성된다.
도 4에 도시된 것처럼, 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 가변 사판식 압축기 구동부의 이물질 배출장치의 그루브(700)는 로터(300)의 로터암부(320)에서 사판(600) 방향으로 구동축(200)에 대해 하향 경사를 갖도록, 제1 허브암부(420)의 내측면(422) 또는 제2 허브암부(430)의 내측면(432) 중 어느 한 곳에 상기 구동축(200)의 길이방향을 따라 형성된다. 즉, 그루브(700)가 구동축(200)에 대해 하향 경사를 갖도록 형성됨에 따라, 사판(600)의 경사각이 최소인 상태에서도 중력에 의해 이물질을 용이하게 배출할 수 있다.
또한, 도 4 내지 도 6에 도시된 것처럼, 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따르면 로터(300)와 허브(400) 사이에 유입된 이물질을 더욱 신속하고 원활하게 배출하기 위해, 로터(300)의 로터암부(320)에서 사판(600) 방향으로 구동축(200)에 대해 하향 경사를 갖도록, 제1 허브암부(420)의 내측면(422) 및 제2 허브암부(430)의 내측면(432) 모두에 상기 구동축(200)의 길이방향을 따라 형성된다.
상술한 그루브(700)는 모두 그루브(700)의 폭(W)이 3mm 이하가 되도록 형성되는 것이 바람직하다. 그루브(700)의 폭(W)이 3mm를 초과하는 경우에는 그루브(700)가 형성된 제1 허브암부(420)의 내측면(422) 또는/및 제2 허브암부(430)의 내측면(432)에 응력집중이 발생하고, 이에 따라 제1 허브암부(420) 또는/및 제2 허브암부(430)가 파손될 수 있기 때문이다. 만약, 그루브(700)의 폭이 0.1mm 미만인 경우에는 이물질을 배출할 수 없어 사판(600)의 경사각이 변하지 않는 종래의 문제점이 재현될 수 있다.
상술한 그루브(700)는 모두 그루브(700)의 길이(L)가 제1 허브암부(420)의 길이(L1) 및/또는 제2 허브암부(430)의 길이(L2) 보다 작게 형성되어야 한다. 즉, 제1 허브암부(420)의 내측면(422)에만 그루브(700)가 형성되는 경우에는 그루브(700)의 길이(L)가 제1 허브암부(420)의 길이(L1) 보다 작게 형성되고, 제2 허브암부(430)의 내측면(432)에만 그루브(700)가 형성되는 경우에는 그루브(700)의 길이(L)가 제2 허브암부(430)의 길이(L2) 보다 작게 형성되어야 한다. 또한, 제1 허브암부(420)의 내측면(422)과 제2 허브암부(430)의 내측면(432) 모두에 그루브(700)가 형성된 경우에는, 양측에 형성된 그루브(700)는 모두 제1 허브암부(430)의 길이(L1) 및 제2 허브암부(430)의 길이(L2)보다 작고, 양측에 형성된 그루브(700)의 길이(L)가 동일한 길이가 되도록 형성되어야 한다. 그루브(700)의 길이(L)가 제1 허브암부(420)의 길이(L1) 및/또는 제2 허브암부(430)의 길이(L2) 보다 크게 형성된 경우에는 제1 허브암부(420)와 제2 허브암부(430)의 강도가 저감되고, 이에 응력이 집중되어 제1 허브암부(420) 또는 제2 허브암부(430)가 파손되거나 손상될 수 있기 때문이다.
도 5 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가변 사판식 압축기 구동부의 이물질 배출장치의 작동원리를 설명한다.
도 5에 도시된 것처럼, 힌지핀(500)이 허브(400)의 제1 허브암부(420)와 제2 허브암부(430), 및 터(300)의 로터암부(320)를 슬롯부(330)를 따라 선회가능하도록 연결된 상태에서 힌지핀(500)이 슬롯부(330)의 상단에 위치하게 되면 사판(600)의 경사각이 최대가 된다. 이처럼, 사판(600)의 경사각이 최대인 상태가 되면, 그루브(700)의 각도가 더욱 하향 경사지도록 형성되어 로터와 허브 사이에 유입된 이물질을 슬롯부의 외부로 밀어내게 되고, 로터가 회전중이기 때문에 원심력에 의해 그루브(700)를 통해 이물질이 용이하게 외부로 배출된다.
도 6에 도시된 것처럼, 힌지핀(500)이 허브(400)의 제1 허브암부(420)와 제2 허브암부(430), 및 터(300)의 로터암부(320)를 슬롯부(330)를 따라 선회가능하도록 연결된 상태에서 힌지핀(500)이 슬롯부(330)의 하단에 위치하게 되면 사판(600)의 경사각이 최소가 된다. 이처럼, 사판(600)의 경사각이 최소인 상태에서도 로터와 허브 사이에 유입된 이물질을 슬롯부의 외부로 밀어내게 되고, 로터가 회전중이기 때문에 원심력에 의해 그루브(700)를 통해 이물질이 용이하게 외부로 배출할 수 있게 된다.
도 7은 종래 이물질이 끼인 상태에서 토출압력과 토크의 변화상태를 나타내는 그래프이다. 도 8은 이물질이 끼인 상태에서 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 사판식 압축기 구동부를 구비한 가변 사판식 압축기에서 토출압력과 토크의 변화상태를 나타내는 그래프이다.
도 7 내지 도 8에서 가로축은 시간(초)을, 좌측 세로축은 압력(pressure), 우측 세로축은 토크(torque)를 나타낸다. 붉은색은 토출압력(Pd), 파란색은 흡입압력(Ps), 갈색은 토크(Tq)를 나타낸다. 도 7에 도시된 것처럼, 소정 크기의 이물질이 유입된 경우 시간에 따라 토출압력(Pd)과 토크(Tq)가 감소되는 것을 알 수 있다. 도 7에 도시된 것처럼, 사판의 경사각이 소정의 각도로 변경해야 함에도 이물질에 의해 순간적으로 사판의 경사각이 변경되지 않게 되고, 이에 따라 냉매의 토출압력이 감소되고, 토크가 감소되는 것을 알 수 있다.
도 8에서 도 7에서와 같이 동일한 이물질이 유입됨에도 불구하고, 그루브를 통해 이물질이 용이하게 배출됨에 따라, 시간에 따라 사판의 경사각이 원활하게 변경되고, 이에 따라 냉매의 토출압력이 감소되지 않고, 토크가 원하는 상태로 유지됨을 알 수 있다.
따라서, 본원발명에 따른 가변 사판식 압축기 구동부는 이물질을 용이하게 배출하여 사판의 경사각이 용이하게 변경가능하게 하고, 이에 따라 냉매 토출압력과 토크를 원활하게 제어하고, 최종적으로 공조장치의 냉각효율을 증대시시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 변형예와 상기에서 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 첨부된 청구항의 범주내에 속하는 다른 실시예로 확장될 수 있다.
1 : 압축기, 10 : 실린더 블록,
11 : 실린더 보어, 12 : 센터 보어,
13 : 피스톤, 20 : 전방 하우징,
21 : 크랭크실, 30 : 후방 하우징,
31 : 흡입실, 32 : 흡입포트,
33 : 흡입유로, 34 : 토출실,
40 : 회전축, 41 : 로터,
42 : 로터암, 43 : 반경사 스프링,
44 : 사판, 45 : 슈,
50 : 밸브어셈블리, 60 : 풀리,
100 : 이물질 배출장치, 200 : 구동축,
300 : 로터, 310 : 본체부,
320 : 로터암부, 330 : 슬롯부,
400 : 허브, 410 : 본체부,
420 : 제1 허브암부, 421 : 외측면,
422 : 내측면, 423 : 관통홀,
430 : 제2 허브암부, 431 : 외측면,
432 : 내측면, 433 : 관통홀,
500 : 힌지핀, 600 : 사판,
700 : 그루브, L : 그루브의 길이
W : 그루브의 폭, L1 : 제1 허브암부의 길이
L2 : 제2 허브암부의 길이.

Claims (7)

  1. 엔진 동력을 전달받아 회전되는 구동축(200);
    외관을 형성하는 본체부(310)와 상기 본체부(310)의 일측에서 돌출되도록 형성되는 로터암부(320), 및 상기 로터암부(320)의 일부에 형성된 슬롯부(330)를 구비하고, 상기 구동축(200)과 일체로 회전하도록 상기 구동축(200)에 삽입 설치되는 로터(300);
    외관을 형성하는 본체부(410)와 상기 본체부(410)로부터 상기 로터암부(320)측으로 돌출 형성되는 제1 허브암부(420), 상기 제1 허브암부(420)에 평행하도록 상기 본체부(410)로부터 상기 로터암부(320)측으로 돌출 형성되는 제2 허브암부(430)을 구비하고, 상기 로터(300)의 일측에 상기 로터(300)에 대해 선회하도록 상기 구동축(200)에 삽입 설치되는 허브(400);
    상기 허브(400)의 상기 제1 허브암부(420)와 상기 제2 허브암부(430), 및 상기 로터(300)의 로터암부(320)를 상기 슬롯부(330)를 따라 선회가능하도록 연결하는 힌지핀(500);
    상기 구동축(200)에 대해 전후진 이동가능하고, 경사각이 조절되도록 상기 허브(400)의 본체부(410)의 외주면에 삽입 설치되는 사판(600); 및
    상기 사판(600)의 경사각이 변경되면서 이물질을 배출하기 위해, 상기 제1 허브암부(420)의 내측면(422) 또는 상기 제2 허브암부(430)의 내측면(432) 중 어느 한곳에, 상기 제1 허브암부(420) 또는 상기 제2 허브암부(430)의 상기 로터암부(320)측 단부로부터 상기 사판(600)측으로 상기 구동축(200)의 길이방향을 따라 연장되도록 형성되는 그루브(700);를 포함하고,
    상기 로터(300)와 상기 허브(400) 사이에 유입된 이물질은, 상기 구동축(200)의 회전에 따라 발생하는 원심력에 의해 상기 그루브(700)를 거쳐 상기 슬롯부(330)의 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 가변 사판식 압축기 구동부.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 그루브(700)는,
    상기 제1 허브암부(420)의 관통홀(423) 또는 상기 제2 허브암부(430)의 관통홀(433)을 통과하도록 상기 제1 허브암부(420)의 내측면(422) 또는 상기 제2 허브암부(430)의 내측면(432) 중 어느 한곳에 상기 구동축(200)의 길이방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 사판식 압축기 구동부.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 그루브(700)는,
    상기 구동축(200)에 대해 평행하도록, 상기 제1 허브암부(420)의 내측면(422) 또는 상기 제2 허브암부(430)의 내측면(432) 중 한 곳에 상기 구동축(200)의 길이방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 사판식 압축기 구동부.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 그루브(700)는,
    상기 로터(300)의 로터암부(320)에서 상기 사판(600) 방향으로 상기 구동축(200)에 대해 하향 경사를 갖도록, 상기 제1 허브암부(420)의 내측면(422) 또는 상기 제2 허브암부(430)의 내측면(432) 중 어느 한 곳에 상기 구동축(200)의 길이방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 사판식 압축기 구동부.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 그루브(700)는,
    상기 제1 허브암부(420)의 내측면(422) 및 상기 제2 허브암부(430)의 내측면(432)에 서로 대칭되도록 상기 구동축(200)의 길이방향을 따라 형성되는 것을 특 징으로 하는 가변 사판식 압축기 구동부.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 그루브(700)는,
    상기 그루브(700)의 폭(W)이 3mm 이하가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 사판식 압축기 구동부.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 그루브(700)는,
    상기 그루브(700)의 길이(L)가 상기 제1 허브암부(420)의 길이(L1) 및 상기 제2 허브암부(430)의 길이(L2) 보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 사판식 압축기 구동부.
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