KR100219866B1 - 왕복동형 압축기의 베어링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동 압축기의 베어링에 관한 것으로, 그 목적은 고온에서도 볼과 베이스가 융착되지 않을 뿐만 아니라 형상이 변경되지 않도록 하는 것이다.

본 발명에 따른 왕복형 압축기는, 전자기적 상호작용에 의하여 회전력을 발생하는 회전자와 고정자, 회전자와 고정자에 의하여 발생된 회전력에 의하여 냉매를 흡입,압축,토출시키는 압축부를 포함한다. 일측은 상기 회전자에 결합되고, 타측은 상기 압축부에 연결되어 상기 고정자와 회전자에 의하여 발생된 회전력을 상기 압축부에 전달하는 회전축이 설치된다. 상기 회전축의 외곽에 금속베어링이 설치되고, 상기 금속베어링과 상기 회전자사이에 볼베어링이 개재된다. 상기 볼베어링은, 고리형상으로 서로 대향되게 마련되어 서로 결합되는 제1지지부재와 제2지지부재, 서로 결합되어 양외측이 개구된 구를 형성하도록 상기 제1지지부재와 상기 제2지지부재에 각각 마련된 다수의 홀, 상기 홀의 양측을 통하여 외부로 돌출되도록 상기 각각의 홀에 삽입된 볼을 포함한다. 상기 제1지지부재와 상기 제2지지부재는 금속재질로 이루어지고, 상기 볼은 플라스틱재질로 이루어진다. 그리고 상기 홀의 단부는 라운딩된다.

Description

왕복동형 압축기의 베어링

본 발명은 왕복동형 압축기에 관한 것으로, 더 상세하게는 회전자와 금속베어링사이에 개재되는 베어링에 관한 것이다.

공조기나 냉장고 등에 채용되어 냉매를 압축하는 압축기중 왕복동 압축기는 회전자와 고정자의 전자기적 상호작용에 의하여 발생된 회전력에 의하여 피스톤이 왕복 운동하여 냉매를 압축하는 것이다. 이러한 왕복동 압축기에는 금속베어링이 설치되어 발생된 회전력을 전달하는 회전축을 지지하는데, 구조적 특성 때문에 회전축을 지지하기 위한 금속베어링과 회전자사이에 필요 없는 마찰이 발생하는 문제가 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 회전자와 금속베어링사이에 와셔나 얇은 두께를 갖는 볼베어링을 개재하고 있다. 이중 볼베어링의 적용에 의한 마찰감소 효과가 와셔를 적용하는 것보다 우수한 것으로 알려졌다. 도1은 상기한 금속베어링과 회전자사이에 개재되어 마찰과 마모를 저감하는 베어링을 도시한 것이다. 도시한 바와 같이, 종래의 베어링은 고리형상의 베이스(1)와 베이스(1)에 형성된 홀(1a)에 상하 측이 외부로 돌출되도록 설치된 다수의 볼(2)로 이루진다. 이러한 베어링은 베이스(1)에 구형상의 홀(1a)을 다수개 천공하고, 상기 각각의 홀(1a)에 볼(2)을 압입하여 제조한다. 그러나 종래의 베어링은 베이스가 윤활성이 좋은 테프론과 같은 플라스틱 재질로 이루어지기 때문에 고속으로 회전하는 회전자와의 마찰에 의한 고열에 의하여 베이스가 녹아 볼에 융착되거나 변형 및 흘러내림 현상이 발생하여 볼베어링의 역할을 할 수 없는 문제가 있었다. 또한 압축기의 과부하시나 충격발생시 플라스틱 재질로 이루어진 베이스의 파손의 우려가 있었다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 고온에서도 볼과 베이스가 융착되지 않을 뿐만 아니라 형상이 변경되지 않는 왕복동 압축기의 베어링을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 압축기의 과부하나 외부 충격에 의하여 파손의 우려가 적은 왕복동 압축기의 베어링을 제공하는 것이다.

도1은 종래 베어링의 단면도이다.

도2는 본 발명에 따른 베어링이 채용된 압축기의 단면도이다.

도3은 도2에 도시된 구동부의 일부 절개 사시도이다.

도4는 본 발명에 따른 베어링의 분해사시도이다.

도5는 본 발명에 따른 베어링의 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 밀폐용기 21 : 실린더블록

22 : 실린더헤드 23 : 압축실

24 : 피스톤 32 : 회전자

33 : 회전축 40 : 금속베어링

50 : 볼베어링 51 : 제1지지부재

52 : 제2지지부재 53 : 볼

54,55 ; 홀

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전자기적 상호작용에 의하여 회전력을 발생하는 회전자와 고정자, 상기 회전자와 고정자에 의하여 발생된 회전력에 의하여 냉매를 흡입,압축,토출시키는 압축부, 일측은 상기 회전자에 결합되고, 타측은 상기 압축부에 연결되어 상기 고정자와 회전자에 의하여 발생된 회전력을 상기 압축부에 전달하는 회전축, 상기 회전축의 외곽에 설치되어 상기 회전축의 회전을 지지하되, 일측이 상기 회전에 근접된 금속베어링, 상기 금속베어링과 상기 회전자사이에 개재되는 볼베어링을 구비하는 왕복동 압축기에 있어서, 상기 볼베어링은, 고리형상으로 서로 대향되게 마련되어 서로 결합되는 제1지지부재와 제2지지부재, 서로 결합되어 양외측이 개구된 구를 형성하도록 상기 제1지지부재와 상기 제2지지부재에 각각 마련된 다수의 홀, 상기 홀의 양측을 통하여 외부로 돌출되도록 상기 각각의 홀에 삽입된 볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 구성이다.

또한, 상기 제1지지부재와 상기 제2지지부재는 금속재질로 이루어지고, 상기 볼은 플라스틱재질로 이루어진다.

또한, 상기 홀의 단부는 라운딩된다.

한편, 본 발명에 따른 베어링은, 고리형상으로 서로 대향되게 마련되어 서로 결합되는 제1지지부재와 제2지지부재, 서로 결합되어 양외측이 개구된 구를 형성하도록 상기 제1지지부재와 상기 제2지지부재에 각각 마련된 다수의 홀과 상기 홀의 양측을 통하여 외부로 돌출되도록 상기 각각의 홀에 삽입된 볼을 포함하는 구성이다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

도2는 본 발명에 따른 베어링이 채용된 압축기의 내부 구성을 보인 도면이다. 도시한 바와 같이, 압축기는 전자기력에 의하여 회전력을 발생시키는 구동부(30)와 상기 구동부(30)에서 발생된 회전력을 이용하여 냉매를 압축하여 토출하는 압축부(20)로 대별되는데, 이들은 밀폐용기(10)에 내장 설치된다. 이를 상술하면, 압축부(20)는 압축실(23)을 형성하는 실린더블록(21) 및 실린더헤드(22)와 압축실(23)의 내부를 왕복 운동하도록 설치된 피스톤(24)을 포함한다. 압축실(23)에는 냉매가 흡입되는 흡입구(25)와 토출되는 토출구(26)가 형성된다. 구동부(30)는 고정 설치된 고정자(31)와 고정자(31)의 내부에 회전자(32)재로 설치된 회전자(32)를 구비하여 고정자(31)에 전원이 인가하면 고정자(31)와 회전자(32)의 전자기적 상호작용에 의하여 회전자(32)가 회전한다. 회전자(32)에는 회전축(33)이 일단이 압입 설치되는데, 회전축(33)의 타단은 피스톤(24)측으로 연장된다. 회전축(33)의 타단에는 편심축(34)이 설치되고, 편심축(34)과 피스톤(24)사이에는 연결로드(35)가 설치되어 회전운동을 직선운동으로 변환하여 피스톤(24)을 직선 왕복 운동시킨다.

한편 편심축(34)과 회전자(32)사이의 회전축(33)에는 금속베어링(40)이 설치되어 회전축(33)의 회전을 지지한다. 금속베어링(40)의 하단은 실린더에 결합됨으로서 고정되며, 상단은 회전자(32)의 하단에 근접됨으로써 구동부(30)의 축방향 하중을 지지하도록 한다. 고정체인 금속베어링(40)과 회전체인 회전자(32)는 회전자(32)가 구동하지 않을 경우에 서로 밀착되며, 이로서 회전자(32)의 초기 기동시 마찰이 발생한다. 이와 같은 마찰을 저감시키기 위하여 금속베어링(40)과 회전자(32)사이에는 도3에 도시한 바와 같이, 볼베어링(50)이 개재된다.

볼베어링(50)을 도4와 도5를 참조하여 상세하게 설명하겠다. 도시한 바와 같이, 볼베어링(50)은 고리형상의 판상으로 이루어져 서로 결합되는 제1지지부재(51)와 제2지지부재(52) 및 제1지지부재(51)와 제2지지부재(52)의 상하 측으로 일부가 돌출되도록 설치된 볼(53)을 포함한다. 즉, 제1지지부재(51)와 제2지지부재(52)에는 서로 결합되는 다수의 홀(54)(55)이 천공되고, 볼(53)은 이 홀(54)(55)에 삽입된다. 제1지지부재(51)에 천공되는 홀(54)은 상측보다 하측이 넓은 반구형상을 취하며, 제2지지부재(52)에 천공되는 홀(55)은 제1지지부재(51)에 형성된 홀(54)의 반대 형상으로 천공되어 이들이 결합됨으로써 볼(53)이 안착되도록 한다. 이때 제1지지부재(51)에 형성되는 홀(54)의 상측과 제2지지부재(52)에 형성되는 홀(55)의 하측은 개구되어 홀(54)(55)에 삽입된 볼(53)이 상하 측으로 돌출되도록 한다. 그리고 제1지지부재(51)와 제2지지부재(52)에 형성되는 홀(54)(55)의 상하단부는 라운딩됨으로써 볼(53)의 고온상태에서도 볼(53)과 제1지지부재(51) 또는 제2지지부재(52)가 서로 융착되거나 파손되는 것을 방지되도록 한다.

이때 볼(53)은 윤활성이 좋은 태프론과 같은 플라스틱 재질로 이루어지며, 제1지지부재(51)와 제2지지부재(52)는 마찰 및 윤활성이 우수한 재질의 강판을 단조나 블래킹 등 적절한 공법에 의하여 표면조도가 우수하도록 가공하는 것이 바람직하다.

이와 같은 베어링의 제조공정을 설명하면 다음과 같다. 먼저 제1지지부재(51)와 제2지지부재(52)를 제조한다. 즉, 단조나 브래킹 등의 공법을 통하여 표면조도가 우수하게 가공하고 동시에 홀(54)(55)을 형성한다. 이후 제2지지부재(52)에 형성된 각각의 홀(55)에 볼(53)을 안착시킨 후, 제1지지부재(51)를 제2지지부재(52)에 결합시키면 된다. 이때 제1지지부재(51)와 제2지지부재(52)는 결합방법은 제1지지부재(51)와 제2지지부재(52)의 외곽 둘레를 브레이징 용접하는 방법과 핀칭이나 스폿팅 용접 등이 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 베어링의 마찰저감 작용에 대하여 왕복동 압축기의 작동과 함께 설명하겠다.

압축기의 작동을 먼저 설명하겠다. 고정자(31)에 전원이 인가하면, 고정자(31)와 회전자(32)의 전자기적 상호작용에 의하여 회전자(32)가 회전한다. 회전자(32)가 회전하게 되면, 회전자(32)와 일체로 결합된 회전축(33)이 회전하게 되는데, 회전축(33)의 회전은 편심축(34)과 연결로드(35)에 의하여 직선왕복운동을 절환되어 피스톤(24)을 왕복 운동하다. 냉매는 압축실(23)의 내부를 왕복 운동하는 피스톤(24)의 왕복운동을 따라 압축실(23)로 흡입되어 압축된 후 토출된다. 그리고 금속베어링(40)은 회전축(33)의 회전을 지지함과 동시에 회전축(33)이 반경방향으로 요동하지 않도록 한다. 볼베어링(50)은 회전자(32)와 금속베어링(40)사이에 개재됨으로써 회전자(32)의 기동 초기의 마찰과 마모를 저감시키게 된다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 베어링은 제1지지부재와 제2지지부재가 금속재질로 이루어지고, 볼을 위치를 고정하는 홀의 단부가 라운딩되기 때문에 고온 상태에서도 볼과 제1지지부재 및 제2지지부재간의 융착 등이 방지되며, 제1지지부재와 제2지지부재의 흘러내림 현상이나 변형이 예방된다. 이로써 압축기의 작동의 신뢰성을 향상하는 이점이 있다.

Claims (3)

1

3

4

2의 점화순서를 갖는 크랭크 축에 있어서, 저널부 단면을 기준하여 1번과 4번 크랭크 핀부는 수직선상에 상하로 대향되며, 2번과 3번 크랭크 핀부는 수평선상에 좌우로 대향되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 진용소음 저감형 크랭크 축.

제 1 항에 있어서,

상기한 각 크랭크 핀부에 접속되는 각 실린더는 크랭크 축의 3회전당 1회의 폭발을 일으키게 되는 것임을 특징으로 하는 진동소음 저감형 크랭크 축.

제 2 항에 있어서,

상기한 각각의 실린더는 흡입, 압축, 폭발,배기행정 외에 1회전(360°)의 공회전행정을 포함하게 되는 것임을 특징으로 하는 진동소음 저감형 크랭크 축.

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