KR101233578B1 - 밀폐형 압축기의 크랭크축 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기의 크랭크축 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 파이프를 가공하여 형성되고 내부를 관통하여 오일유로(32)가 형성되는 축부(30)와, 상기 축부(30)의 상단부에 설치되어 동력을 전달하는 것으로, 상기 축부(30)에 삽입되어 고정되는 핀몸체(41)와 상기 핀몸체(41)에 일체로 형성되어 동력을 전달하는 편심핀(43)으로 구성되고 상기 핀몸체(41)와 편심핀(43)을 관통하여 오일유로가 형성되는 핀부(40)를 포함하여 구성된다. 상기 축부(30)의 하단부에는 상기 축부(30)의 오일유로로 오일을 공급하는 펌핑구의 설치를 위한 펌핑구설치부(50)가 삽입되어 고정된다. 이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 크랭크축 및 그 제조방법에 의하면 크랭크축을 제작하기 위한 가공이 보다 용이하게 되어 신속하고 저렴하게 크랭크축을 제작할 수 있는 이점이 있다.

압축기, 크랭크축, 가공, 제조

Description

밀폐형 압축기의 크랭크축 및 그 제조방법{Crank-shaft for hermetic compressor and making method the same}

도 1은 일반적인 스크롤 압축기의 종단면도.

도 2는 종래 기술에 의한 크랭크축의 제조방법을 순차적으로 보인 공정도.

도 3은 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 크랭크축의 바람직한 실시예의 구성을 보인 단면도.

도 4는 본 발명 실시예의 크랭크축의 구성을 보인 평면도.

도 5는 본 발명에 의한 크랭크축의 제조방법의 바람직한 실시예를 보인 크랭크축의 제조공정도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

30: 축부 32: 오일유로

33: 오일통공 35: 조립돌기

40: 핀부 41: 핀몸체

43: 편심핀 45: 오일유로

47: 조립홈 50: 펌핑구설치부

51: 설치몸체 53: 관통공

본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터부의 구동력을 압축기구부로 전달하는 크랭크축 및 그 제조방법에 관한 것이다.

도 1에는 일반적인 스크롤 압축기의 종단면도가 도시되어 있다. 이에 도시된 바에 따르면, 스크롤 압축기는 그 외관을 케이싱(1)이 형성하는데, 케이싱(1)의 내부에는 밀폐된 공간이 형성된다. 상기 케이싱(1)은 상부캡(1a), 외곽셀(1b) 및 하부캡(1c)으로 구성되고, 케이싱(1)을 관통하여 외부로부터 작동유체를 흡입하는 흡입관(2)과, 압축된 작동유체를 토출하는 토출관(3)이 설치된다. 상기 케이싱(1)의 하부캡(1c) 상에는 오일이 저장되는 오일저장부(1d)가 형성된다.

상기 케이싱(1)의 내부에는 모터부(4)가 설치된다. 모터부(4)는 상기 케이싱(1)의 내부에 고정되는 고정자(4a)와, 상기 고정자(4a)의 내부에서 전기력을 회전력으로 변환시키는 회전자(4b)로 구성된다. 상기 회전자(4b)의 회전중심을 관통하여 압입된 크랭크축(5)이 상기 회전자(4b)의 회전력을 압축기구부(6)로 전달한다. 상기 회전축(5)의 하단에는 아래에서 설명될 오일펌핑구(5a)가 구비되고, 내부에는 오일공급공(5b)이 형성되어 오일저장부(1d)의 오일을 흡상하여 발열부와 마찰부로 전달한다.

상기 압축기구부(6)는 고정스크롤(7), 선회스크롤(8) 및 올담링(9)으로 구성된다. 즉, 고정스크롤(7)은 인벌루트 형상의 고정스크롤랩(7a)을 가지고 중앙부에 압축된 작동유체가 토출될 수 있도록 토출구(7b)가 형성되어 케이싱(1)의 내부에 고정 장착된다. 선회스크롤(8)에는 상기 고정스크롤랩(7a)에 대응되게 동일한 인벌루트 형상으로 형성된 선회스크롤랩(8a)이 구비된다. 상기 올담링(9)은 크랭크축(5)의 회전운동을 선회운동으로 변환시키도록 상부프레임(12)과 선회스크롤(8) 사이에 장착된다.

상기 고정스크롤(7)의 상측에는 상기 케이싱(1)의 내부공간을 고압부(S1)와 저압부(S2)로 구획하는 고저압 분리판(10)이 장착된다. 상기 토출구(7b) 상측에는 고압부(S1)의 압축된 작동유체가 역류하여 압축공간(P)의 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있도록 체크밸브 조립체(11)가 장착된다.

상부프레임(12)은 상기 외곽셀(1b)의 상부 내측에 고정되어 상단에 압축기구부(6)가 설치된다. 하부프레임(13)은 상기 외곽셀(1b)의 하부 내측에 설치된다. 이 때 상부프레임(12)은 크랭크축(5)의 상단을 지지하고 하부프레임(13)은 크랭크축(5)의 하단을 지지한다.

한편, 상기 크랭크축(5)은 일반적으로 주물, 소결 등을 통해 도 2의 (a)에 도시된 바와 같은 원소재가 만들어진다. 원기둥형상의 원소재를 주물, 소결 등의 통해 형성한 후에는, 가공작업을 한다. 먼저, 선삭작업을 통해 외관을 가공하고, 대체적인 외관을 형성한다. 선삭은 공작기계에서 상기 원소재의 외면을 상대적으로 많이 절삭하여 내는 작업을 말한다. 선삭작업 후에는 상기 오일유로(5b)를 드릴로 형성하고, 또한 크랭크축(5)의 외면에 형성되는 오일유로(5b)도 형성한다.

이와 같은 선삭가공 후에는 표면을 열처리하고, 표면 열처리 후에는 연삭작업을 수행한다. 연삭작업은 숫돌과 같은 연마용 공구를 사용하여 정밀한 표면가공 을 하는 것이다. 이와 같이 연삭작업이 이루어지는 면을 도 2의 (b)에 빗금을 쳐서 표시했다. 이들 연삭작업이 이루어지는 부분은 상기 상부프레임(12)에 지지되어 마찰되는 부분, 상기 회전자(4b)에 압입되는 부분, 상기 하부프레임(13)에 지지되어 마찰되는 부분 등이다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에 의한 밀폐형 압축기의 크랭크축에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

먼저, 종래 기술에서는 상기 크랭크축(5)을 형성하기 위해 원소재의 외관을 선삭하는 과정을 수행하여야 한다. 선삭작업시에는 원소재의 외관을 상대적으로 많은 부분 깍아내어 크랭크축(5)의 형상을 만들어야 한다. 따라서, 상대적으로 많은 시간과 노력이 들어간다. 특히, 가공되어야 하는 부분중 크랭크축(5)의 회전중심에서 편심된 부분이 있어 가공이 더욱 힘든 문제점이 있다.

그리고, 주물이나 소결 등으로 외관이 형성된 크랭크축(5)의 내부에 오일유로(5b)와 다수개의 구멍을 천공하기 위해서는 드릴을 사용하는데, 특히 오일유로(5b)를 형성하기 위해서는 상대적으로 길이가 긴 드릴을 사용하여야 되므로 드릴이 휘어지는 등의 문제 뿐만 아니라 작업시간이 길어지는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 가공이 보다 용이한 크랭크축 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명 은 파이프를 가공하여 형성되고 내부를 관통하여 오일유로가 형성되는 축부와, 상기 축부의 상단부에 설치되어 동력을 전달하는 것으로, 상기 축부에 삽입되어 고정되는 핀몸체와 상기 핀몸체에 일체로 형성되어 동력을 전달하는 편심핀으로 구성되고 상기 핀몸체와 편심핀을 관통하여 오일유로가 형성되는 핀부를 포함하여 구성된다.

상기 축부의 하단부에는 상기 축부의 오일유로로 오일을 공급하는 펌핑구의 설치를 위한 펌핑구설치부가 삽입되어 고정된다.

상기 핀부와 상기 펌핑구설치부는 상기 축부에 조립홈과 조립돌기를 이용하거나, 압입하거나, 용접하는 방법중 어느 하나에 의해 고정된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 원통형상의 파이프의 외경이 각각의 부분에서 소정의 값을 가지도록 축부를 가공하고 핀부와 펌핑구설치부를 제공하는 단계와, 상기 축부에 상기 핀부와 펌핑구설치부를 결합하는 단계와, 상기 축부, 핀부 및 펌핑구설치부의 외관을 연삭하여 가공하는 단계를 포함하여 구성된다.

상기 축부는 단조나 스웨이징가공에 의해 제작되고, 상기 핀부와 펌핑구설치부는 주물이나 소결에 의해 제조되어 외면이 가공되어 제작된다.

상기 축부에 핀부 및 펌핑구설치부는 조립홈과 조립돌기를 형성하여 결합하거나, 압입하여 결합하거나, 용접하여 결합하는 방법중 어느 하나를 사용한다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 크랭크축 및 그 제조방법에 의하면 크랭크축을 제작하기 위한 가공이 보다 용이하게 되어 신속하고 저렴하게 크랭크축을 제작할 수 있는 이점이 있다.

이하 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 크랭크축 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 3에는 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 크랭크축의 바람직한 실시예의 구성이 단면도로 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명 실시예의 크랭크축의 평면도가 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바에 따르면, 본 발명에 의한 크랭크축은 크게, 축부(30), 핀부(40) 및 펌핑구설치부(50)로 구성된다. 물론, 상기 펌핑구설치부(50)는 상기 축부(30)에 직접 펌핑구가 설치되는 경우에는 반드시 필요한 것은 아니다.

상기 축부(30)는 위치에 따라 각각 소정의 직경을 가지도록 형성되는 것으로 대략 원통형상이다. 상기 축부(30)는 파이프를 가공하여 형성한 것이다. 상기 축부(30)의 내부에는 오일유로(32)가 형성되고, 상기 오일유로(32)는 크랭크축의 하부에서 상부로 오일이 흡상되는 경로가 된다. 상기 축부(30)를 관통하여서는 다수개의 오일통공(33)이 형성된다. 상기 오일통공(33)은 상기 오일유로(32)를 따라 안내되는 오일중 일부가 축부(30)의 외면으로 나오도록 하는 것이다. 상기 오일통공(33)을 통해서 축부(30)의 외부로 나온 오일은 마찰부와 발열부로 전달된다.

상기 축부(30)에는 또한 조립돌기(35)가 구비된다. 상기 조립돌기(35)는 핀부(40)와 펌핑구설치부(50)를 축부(30)에 견고하게 고정하기 위한 것이다. 하지만, 상기 핀부(40)와 펌핑구설치부(50)가 상기 축부(30)에 다른 방법으로 고정된다면, 없어도 상관없다. 도시된 실시예에서는 하나의 조립돌기(35)만이 도시되어 있으나, 반드시 그러한 것은 아니며, 설계조건에 따라 다수개의 조립돌기(35)가 구비될 수 있다.

상기 축부(30)는 금속재 파이프를 사용하여 제작할 수 있는데, 그 외면은 위치에 따라 표면조도가 달리 되어야 한다. 즉, 다른 부품과 마찰되는 부분의 표면조도는 상대적으로 좋게 되어야 한다. 이를 위해 축부(30)의 표면을 연삭한다.

핀부(40)는 상기 축부(30)의 상단에 설치되는 것이다. 상기 핀부(40)에는 상기 축부(30)에 고정되는 핀몸체(41)와 상기 핀몸체(41)의 상단 일측에 돌출되어 형성되는 편심핀(43)이 구비된다. 상기 편심핀(43)은 상기 축부(30)의 회전중심에서 편심된 위치에 구비된다. 상기 편심핀(43)은 스크롤 압축기의 경우 선회스크롤을 회전시키는 역할을 하고, 왕복동식 압축기의 경우 커넥팅로드를 구동시키는 역할을 한다.

상기 핀부(40)의 핀몸체(41)의 외면에는 상기 조립돌기(35)와 대응되는 위치에 조립홈(47)이 요입되어 형성된다. 상기 조립홈(47)에는 상기 조립돌기(35)가 안착되어 상기 핀부(40)가 상기 축부(30)에 고정되게 한다. 물론, 상기 핀부(40)를 상기 축부(30)에 고정하는 방법에는 압입, 용접 등 다양한 것이 있을 수 있다.

상기 핀부(40)를 상하로 관통하여서는 오일유로(45)가 형성된다. 상기 오일유로(45)는 상기 축부(30)의 오일유로(32)와 연통되어 오일유로(32)를 통해 전달된 오일을 크랭크축의 상부로 비산시키는 역할을 한다. 상기 오일유로(45)는 상기 편심핀(43)을 관통한다. 상기 핀부(40)는 주물 또는 소결 등으로 만들어진 원소재를 가공하여 제작될 수 있다.

상기 축부(30)의 하단부에는 펌핑구설치부(50)가 구비된다. 상기 펌핑구설치 부(50)는 크랭크축의 회전에 따라 오일이 오일유로(32)로 전달될 수 있도록 하는 펌핑구(도시되지 않음)가 설치되는 부분이다. 상기 펌핑구설치부(50)는 대략 원통형으로 구성되는 설치몸체(51)가 상기 축부(30)의 하단에 삽입되어 고정된다. 상기 설치몸체(51)를 관통하여서는 관통공(53)이 형성된다. 상기 관통공(53)은 상기 펌핑구가 삽입되어 고정되는 부분이고, 상기 크랭크축의 외부와 상기 오일유로(32)를 서로 연통시키는 역할을 한다. 상기 펌핑구설치부(50)도 주물이나 소결로 된 원소재를 가공하여 제작될 수 있다.

그리고, 상기 펌핑구설치부(50)도 상기 축부(30)에 상기 핀부(40)와 같이 조립돌기와 조립홈을 이용하여 결합될 수 있다. 물론, 상기 펌핑구설치부(50)를 상기 축부(30)에 압입이나 용접을 이용하여 결합할 수 있다.

다음으로, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 크랭크축을 제조하는 것을 상세하게 설명한다.

도 5에는 본 발명에 의한 크랭크축 제조방법의 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 이에 따르면, 먼저, 축부(30)의 제조를 위해 원통형상의 파이프를 소정 길이로 절단하여 제공한다. 상기 핀부(40)와 펌핑구설치부(50)는 일단 주물 또는 소결로 소정의 형상을 형성하고, 이를 가공하여 도 5의 (a)에 도시된 바와 같은 형상이 되도록 한다. 상기 핀부(40)와 펌핑구설치부(50)는 선삭과 드릴링 등을 통해 그 형상과 오일유로(45) 및 관통부(53)가 형성될 수 있다.

다음으로, 상기 축부(30)를 가공한다. 상기 축부(30)는 예를 들면 스웨이징가공을 통해 소정의 형상으로 된다. 즉, 상기 축부(30)의 각각의 부분이 각각 소정 의 직경을 가지도록 가공되는 것이다. 즉, 스웨이징가공이나 단조가공 등에 의해 축부(30)의 외관이 형성된다. 참고로, 상기 축부(30)와 핀부(40) 및 펌핑구설치부(50)의 가공은 순서의 선후가 없다.

축부(30), 핀부(40) 및 펌핑구설치부(50)의 제작이 완료되면, 조립을 수행한다. 예를 들면, 상기 축부(30)의 상단에 핀부(40)를 조립돌기(35)와 조립홈(47)을 이용하여 고정하거나, 억지끼워맞춤에 의해 결합하거나, 용접에 의해 결합할 수 있다.

상기 축부(30)의 하단에는 펌핑구설치부(50)가 역시 조립돌기와 조립홈을 이용하여 고정되거나, 억지끼워맞춤이나 용접에 의해 결합될 수 있다. 이와 같이 결합된 상태가 도 5의 (c)에 도시되어 있다.

다음으로, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 상기 축부(30), 핀부(40) 및 펌핑구설치부(50)의 표면중 필요한 부분에 연삭가공을 수행한다. 상기 연삭가공은 해당되는 부분의 표면조도를 상대적으로 좋게 만드는 것이다. 상기 연삭가공이 이루어지는 부분은 도 5의 (c)에 빗금을 쳐서 표시하고 있다. 참고로, 상기 연삭가공전에 상기 축부(30)에 필요한 홈 등을 가공할 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

참고로, 본 발명의 크랭크축은 다양한 압축기에서 사용되는 것들에 적용할 수 있다. 즉, 압축기의 종류에 맞는 크랭크축을 본 발명의 방법으로 제작할 수도 있다는 것이다.

그리고, 본 발명에서 상기 펌핑구설치부(50)는 반드시 구비되어야 하는 것은 아니고, 상기 펌핑구설치부(50)없이 바로 축부(30)에 펌핑구가 설치될 수도 있다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 크랭크축 및 그 제조방법에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

본 발명에서는 크랭크축을 제작함에 있어, 미리 오일유로가 형성된 파이프 형상의 축부를 사용하므로, 전체적으로 그 가공의 양이 상대적으로 적어져 보다 쉽게 크랭크축을 제조할 수 있어 크랭크축의 제조원가를 크게 낮출 수 있는 이점이 있다. 특히, 본 발명에서는 축부를 파이프를 사용하므로, 크랭크축의 길이방향으로 길게 형성되는 오일유로를 별도로 제작하는 작업을 수행하지 않아도 되므로, 상대적으로 쉽게 크랭크축을 제작할 수 있다.

Claims (6)

1. 내부 공간이 오일유로를 형성하도록 중공의 파이프를 가공하여 형성되는 축부와,

   상기 축부의 상단부에 설치되어 동력을 전달하면서, 상기 축부에 삽입되어 고정되는 핀몸체 및 상기 핀몸체에 일체로 형성되어 동력을 전달하는 편심핀으로 구성됨과 더불어 상기 핀몸체와 편심핀을 관통하여 오일유로가 형성되어 이루어진 핀부와,

   상기 축부의 하단부에 삽입 고정되어 상기 축부의 오일유로로 오일을 공급하는 펌핑구의 설치를 위한 펌핑구설치부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 크랭크축.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 핀부와 상기 펌핑구설치부는 상기 축부에 조립홈과 조립돌기를 이용하거나, 압입하거나, 용접하는 방법중 어느 하나에 의해 고정됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 크랭크축.
4. 원통형상의 파이프를 준비하여 상기 준비된 파이프의 외경이 각각의 부분에서 소정의 값을 가짐과 더불어 상단 및 하단이 개방된 축부를 가공하는 단계와,

   상기 가공된 축부의 상단에는 핀부를 이루는 핀몸체를 결합함과 더불어 상기 가공된 축부의 하단에는 펌핑구설치부를 요입시켜 결합하는 단계와,

   상기 축부, 핀부 및 펌핑구설치부의 외관을 연삭하여 가공하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 크랭크축 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 축부는 단조나 스웨이징가공에 의해 제작되고, 상기 핀부와 펌핑구설치부는 주물이나 소결에 의해 제조되어 외면이 가공되어 제작됨을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 크랭크축 제조방법.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 축부에 핀부 및 펌핑구설치부는 조립홈과 조립돌기를 형성하여 결합하거나, 압입하여 결합하거나, 용접하여 결합하는 방법중 어느 하나를 사용함을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 크랭크축 제조방법.

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